JP2022523905A - ポリオール脂肪酸エステル担体組成物 - Google Patents

Abstract

本開示は、表面の改質を可能にする、スクロース脂肪酸エステル含有粒子（担体系）を用いて、セルロース系繊維材料を処理する方法であって、そのような表面を耐水性および／または耐油性／耐グリース性にすることを含む、方法を記載している。開示される方法は、少なくとも１種の糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）と、ポリマー（例えば、ラテックス）とを組合せて、ミセル粒子を形成することと、セルロース繊維系の材料（例えば、パルプ）を含む基材に、そのような粒子を塗布して、とりわけ、成形物を形成することを提供する。ＳＦＡＥ、ラテックスおよび場合によっては鉱物または他の添加剤の組合せを含む組成物も開示される。

Description

［本開示の背景］
本開示は、一般に、繊維含有基材を処理することに関し、より詳細には、ラテックス等のポリマーおよび場合によっては鉱物、例えば、そのような組合せを含有する組成物と組合せた糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）を含む粒子を用いて前記基材を処理することに関する。また詳細には、本開示は、コーティング用の担体としての前記粒子の使用、ならびにそのような基材から作製された成形物にバリア特性をもたらすために、担体コーティングを塗布する方法に関する。

従来法において、セルロース繊維系の成形物を製造するための原材料には、小麦、小麦稈、木材、サトウキビのバガス、ヨシ、およびエッジ用紙が含まれ得る。材料は、流体力学パルプ化によりパルプ化されて混合物を形成し、次いで金属鋳型で硬化され得る。続いて、これは、水溶性アクリル、ラテックス、樹脂またはＥＶＡ（酢酸ビニルエチル）を含有するコーティング剤で表面処理され得る。

過去１０年間において、このような方法は、（ａ）わら、穀粒、廃棄物残渣およびデンプンに富む植物を含む、無毒のもみ殻から成る原材料を精選するステップと；（ｂ）もみ殻から成る原材料を水で洗浄して、ほこり、土および混入物を除去するステップと；（ｃ）遠心分離により乾燥するステップと；（ｄ）もみ殻から成る原材料を粉末にすり砕くステップと（ｅ）粉末を付加的な予混合物および水とむらなく混合して、混合物を形成するステップであって、付加的な予混合物が特定の食用ガム、硫酸塩、硬酸、および処理剤を含有し、特定の食用ガムが、ラテックス、ペクチンおよびタンパク質ゲルからなり、処理剤が、特定の食用ガム、塩化カルシウムおよびミョウバンからなるステップと；（ｆ）混合物を製品に熱成形する（thermal form）ステップと；（ｇ）製品を鋳型から取り外すステップと；（ｈ）乾燥するステップを含むものである（例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとする、台湾特許公開第５００７４６号明細書を参照されたい）。

近年の方法は、（ａ）アニオン性物質（例えば、ケイ酸アルミニウムおよび天然ワックス乳濁液）を含有する第１の補助剤ならびに非イオン性およびカチオン性物質（例えば、フルオロケミカル系樹脂、ポリマー化合物、脂肪族ポリアミンおよびアルキルアクリルコポリマー）を含有する第２の補助剤を使用し、パルプを別々に調製するステップと；（ｂ）パルプおよび第１の補助剤と水とを均一に混合し、パルプ予混合物を形成するステップと；（ｃ）第２の補助剤とパルプ予混合物とを混合し、パルプ混合物を形成するステップと；（ｄ）パルプ混合物を熱成形し、包装材料を形成するステップを含むものである（例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとする、米国特許出願公開第２００５／０２１１４０５号明細書を参照されたい）。

近年の方法は、繊維系の基材／表面に、耐水性／耐油性をもたらすのに効果的ではあるものの、より最近においては、フルオロケミカルの使用は、環境や健康上の懸念のために厳しい監視下にある。このように、フルオロケミカルを使用することなく、セルロース繊維系の成形基材にバリア性能（例えば、耐水性／耐油性）を達成できる組成物および方法を使用することが望ましい。

本開示は、とりわけ、そのような処理をされた表面に、耐水性および／または耐油性／耐グリース性を付与する担体粒子を用いて成形表面を処理する方法に関する。開示される方法は、少なくとも１種の糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）とラテックス等のポリマーとを粒子形態に組合せて、セルロース系材料を含む基材にこのような粒子を塗布することを提供する。このような組成物は、無機鉱物／顔料も含むことができる。

一実施形態では、セルロース含有物品を生成する方法であって、乳濁液またはスラリーをセルロース繊維の完成紙料に添加するステップであり、乳濁液またはスラリーが、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルおよび１種または複数の担体粒子を含むステップと；完成紙料を１つまたは複数のメッシュまたはスクリーンを通して水切りするステップと；鋳型中で混合物を製品に熱成形するステップと；製品を鋳型から取り外すステップとを含み、製品が、前記乳濁液またはスラリーで処理していないセルロース製品と比べて、耐水性、耐油性、および耐グリース性を示す方法が開示される。関連した態様にて、セルロース繊維の完成紙料には、小麦、小麦稈、木材、サトウキビのバガス、ヨシ、エッジ用紙およびこれらの組合せからの繊維が含まれる方法に関する。

一態様にて、製品は、ボール、プレート、ビン、パウチ、包装容器または挿入物である。別の態様にて、担体としては、スクロース脂肪酸エステル、ポリマー、固体ラテックスポリマービーズ、中空ポリマーシェル、樹脂ビーズ、顔料粒子、およびこれらの組合せが挙げられる。関連した態様にて、顔料粒子としては、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン粘土、シリカ、シリケート、タルク、マイカおよびこれらの組合せが挙げられる。

一態様にて、粒子は、生コーンデンプン、コメデンプン、小麦デンプン、バレイショデンプン、もしくはタピオカデンプン顆粒、カラスムギ外皮、コメ外皮、粉砕ナッツ殻、またはこれらの組合せを更に含む。別の態様にて、粒子は、１種または複数のスクロースエステルでコーティングされ、水性乳濁液またはスラリー中に分散されている。

一態様にて、水性乳濁液またはスラリーは、湿式成形（wet forming）より前に、総乾燥重量の約５％～約５０％の濃度で、セルロース繊維スラリーと混合される。

別の態様にて、担体はポリマーであり、ポリマーは低いガラス転移温度を示すものである。関連した態様にて、ポリマーはラテックスである。別の関連した態様にて、製品は低減された粘着性を示すものである。

一実施形態では、１種または複数のカーゴ材料を含有するスクロース脂肪酸エステル粒子を含む組成物が開示される。一態様にて、カーゴ分子は、改質される特性に基づいて選択される。関連した態様にて、そのような特性は調整可能でありうる（例えば、３Ｍキット値の範囲および／または水接触角における範囲をもたらす）。別の関連した態様にて、様々なカーゴ分子および／または前記粒子の作製手段（例えば、加熱温度、加熱時間、加熱－冷却サイクル、混合方法、緩衝剤、界面活性剤、乳化剤、連続／不連続相の組成物、ｐＨ、乳濁法等を変化させる）を選択することによる組成物を使用して作製された製品の異なる部分により、異なる特性が示され得る。

一態様にて、１種または複数のカーゴ材料としては、ポリマー、固体ラテックスポリマービーズ、樹脂ビーズ、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン粘土、シリカ、シリケート、タルク、マイカおよびこれらの組合せが挙げられる。

更なる態様にて、組成物は、チモール、レシチン、アルキルグルコシドおよびこれらの組合せを含む。

一態様にて、粒子は、ミセル、マイクロカプセルまたはナノカプセルである。

別の態様にて、スクロース脂肪酸エステルは、モノ－またはジエステルである。

更なる態様にて、スクロース脂肪酸エステルは、全て飽和脂肪酸を含み、または飽和および不飽和脂肪酸の混合物である。

関連した態様にて、スクロース脂肪酸エステル粒子は、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルを含む。

一実施形態では、上述した組成物を含む乳濁液が開示される。関連した態様にて、１種または複数のカーゴ材料はラテックスを含む。

別の実施形態では、上述した方法により製造された製品が開示される。

未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）（倍率５８倍）を示す図である。 未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙のＳＥＭ（倍率１０７０倍）を示す図である。 リサイクルパルプから作製された紙をミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）でコーティングする前（左側）とコーティングした後（右側）のＳＥＭ（倍率２７倍）を突き合わせて比較した図である。 リサイクルパルプから作製された紙をＭＦＣでコーティングする前（左側）とコーティングした後（右側）のＳＥＭ（倍率９８倍）を突き合わせて比較した図である。 ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、◇；ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）＋ＰｖＯＨ、１：１（ｖ／ｖ）、□；Ｅｔｈｙｌｅｘ（デンプン）、△；ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）＋ＰｖＯＨ、３：１（ｖ／ｖ）、×という様々なコーティング配合物で処理した紙における水の浸透を示す図である。 異なるＨＬＢ値を有する２種のスクロース脂肪酸エステルおよび沈降炭酸カルシウムを含む水性組成物で処理された紙の上で水が玉状になる（beading）ことを示す図である。

本組成物、方法、および方法論を記載する前に、本発明は、記載する特定の組成物、方法および実験条件が変わりうるので、そのような組成物、方法、および条件には限定されないことを理解すべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲にのみ限定され、本明細書で用いられる用語論は、特定の実施形態を記載する目的にすぎないものであって、限定することを意図したものではないことも理解されるべきである。

本明細書および添付の特許請求の範囲にて、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上からそうでないことが明白ではない限り、複数の指示の指示内容を含む。したがって、例えば「糖脂肪酸エステル」への言及には、本開示等を読むと当業者に明らかになる本明細書に記載されるタイプの１種または複数の糖脂肪酸エステルおよび／または組成物が含まれる。

別段の定義がない限り、本明細書で用いられる全ての科学技術用語は、本開示が属する技術分野の当業者が通常理解しているものと同じ意味を有する。修正および変形形態が、本開示の趣旨および範囲内に包含されることが理解されるように、本明細書に記載のものと同様または同等な方法および材料の何れも、本開示の実施または試験にて使用できる。

本明細書にて、「約」、「およそ」、「実質的に」、および「大幅に」は、当業者であれば理解し、それらが用いられている文脈に応じてある程度変わる。用語が用いられている文脈を考慮して、当業者に明瞭でない用語の使用がある場合、「約」および「およそ」は、特定の用語のプラスまたはマイナス＜１０％を意味し、「実質的に」および「大幅に」は、特定の用語のプラスまたはマイナス＞１０％を意味する。「～を含む」および「～から本質的になる」は、当技術分野にてそれらの慣例の意味を有する。

表面上のバリアコーティングは、通例、外在物（例えば、液体／気体）が表面を通過することを防止するために、またはそのような外在物の放出を低減するために機能する。コーティングを構成する様々な材料は、特定のベース成分の性能を改善できる。例えば、ラテックスは非常に良好な塗膜形成剤であり、多孔性のベースシートに封をするベースコートの主要成分として役立つことができ、これにトップコートが添加されてベースコートの性能を改善できる。ベースおよびトップコートのこのような構成にて、ラテックスは物理的バリアとして機能し、例えばポリマーが添加され、コブ値等の性能計量を改善できる。

それ自体でポリマーではないが、本明細書に開示されるように、ＳＦＡＥは、ラテックスを含むバリアコーティングを含有する基材のコブ値の改質にて援助となることが見い出された。如何なる理論に拘泥されるものではないが、ラテックス塗膜は、水／水蒸気が紙等の多孔性基材の間隙に進入するための細孔を残す可能性があり：ＳＦＡＥは細孔を満たすことができ、ＳＦＡＥが疎水性表面を有するため、水／水蒸気が細孔からはじかれ、改善されたコブ値をもたらす。この組合せが良好に作動し、性能のレベル向上をもたらすことを含み、製品の質を損なうことなく、低コブ値が可能となる。

また、無機顔料が添加され得るため、無機粒子、ラテックスおよびＳＦＡＥの混合物により、シートの様々な特性の微調整の改善がもたらされる。例えば、そのようなシートは、木質繊維を含有し、そのようなシートを防水性／防グリース性にするための組合せと共にバイオプラスチック繊維を含みうる。想定される組合せにより、シートの質量の大きな百分率である機械的またはリサイクルパルプなどのより安価で、より一般的な材料を使用することが可能となる。そのような場合、例えば、炭酸カルシウム－ラテックス－ＳＦＡＥ混合物の添加は、シートの密度の制御を可能にする改善をもたらす。

一実施形態では、耐水性、ならびに／または耐油性および耐グリース性を有するセルロース含有物品を製造する方法であって、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルおよび１種または複数の担体粒子を含有する乳濁液またはスラリーを、セルロース繊維の完成紙料に添加するステップと、完成紙料を１種または複数のメッシュまたはスクリーンを通して水切りするステップとを含む、方法が開示される。一態様にて、湿式成形セルロース繊維物品は、次いで加熱されて残っている水が取り除かれ、ボール、プレート、または包装容器もしくは挿入物などの完成物品が製造される。

関連した態様にて、担体粒子としては、固体ラテックスポリマービーズ、中空ポリマーシェル、樹脂ビーズ、または炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン粘土、シリカもしくはシリケート、タルク、もしくはマイカなどの顔料粒子が挙げられるものの、これらに限定されない。別の関連した態様にて、粒子は、生コーンデンプン、コメデンプン、小麦デンプン、バレイショデンプン、もしくはタピオカデンプン顆粒、カラスムギ外皮、コメ外皮、粉砕ナッツ殻、もしくは他の同様の粒子またはこれらの組合せなどの有機粒子であってもよい。

一実施形態では、粒子は、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルでコーティングされ、水性乳濁液またはスラリー中に分散できる。関連した態様にて、水性乳濁液またはスラリーは、次いで、湿式成形より前に、総乾燥重量の約５％～約１０％、約１０％～約２０％、約２０％～約３０％、約３０％～約４０％、または約４０％～約５０％の濃度で、セルロース繊維スラリーと混合されてもよい。如何なる理論に拘泥されるものではないが、スクロース脂肪酸エステルは、ラテックス等の多くのポリマー粒子の使用で直面する粘着問題を克服する。これは、低いガラス転移温度を有するポリマー、またはラテックスの場合に特に当てはまる。

関連した態様にて、コーティングされた粒子のサイズおよび分散は、それらが形成プロセス中に物品の表面に向かって移動できるように、当業者により選択され得る。如何なる理論に拘泥されるものではないが、これは、物品の嵩と比べて、表面上のコーティングされた粒子の濃度を増加させ、コーティングされた粒子を添加することのコスト利益を改善する。別の関連した態様にて、コーティングされた粒子の濃度増加により、加熱および乾燥プロセス中の、物品の表面におけるスクロース脂肪酸エステルおよび／またはポリマーの塗膜形成および溶融が可能になり、また任意選択的な添加剤との触媒もしくは化学反応も可能となり、セルロース基材との結合、構成要素の架橋が開始され、または他の方法で物品の表面を化学的に改質して、耐水性、耐油性、および／または耐グリース性を発達させる。

別の関連した態様にて、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルの剥離特性により、本組成物における潜在的に粘着性または付着性の添加剤の使用が可能になり、物品のバリア特性に寄与しながら、先行技術の不足を克服する。

本開示の使用により、耐水性、耐油性、および／または耐グリース性を付与するために、物品の表面上に追加の材料をコーティングし、浸漬し、または吹き付ける必要性が取り除かれ、または大きく低減する。

一実施形態では、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルは、ミセル／マイクロカプセル／ナノカプセルを形成することができ、それ自体が担体として使用でき、その担体は、チモール、レシチン、アルキルグルコシドと組み合されて、固体ラテックスポリマービーズ、樹脂ビーズ、または炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン粘土、シリカもしくはシリケート、タルク、もしくはマイカなどの顔料粒子をカプセル化することができる。また、粒子サイズにおける変化は、より長い脂肪族基を使用することにより影響され得る（すなわち、ミセル／マイクロカプセル／ナノカプセルはより長いアシル基でより小型となる）。さらに、高ＤＳのために、細胞膜と同様の二重層構造が形成され得る。

一実施形態では、本開示は、セルロース繊維系の基材を開示される担体組合せで処理することにより、得られた材料が、とりわけ、強く耐油性／耐グリース性、疎水性となり、低コブ値を示し得る。また、これらの糖脂肪酸エステルは、例えば細菌酵素によって一度除去されれば、そのようなものとして容易に消化される。誘導体化された表面は、非常に高い耐熱性を発揮し、２５０℃もの温度に耐えることができ、下層のベース基材より、気体に対してより不透過性でありうる。したがって、このような材料は、セルロース材料が利用され得るあらゆる実施形態にて、セルロースの親水性表面の誘導体化という問題に対する理想的な解決法である。

本明細書に開示される製品および方法の利点には、コーティング組成物が、再生可能な農業資源－糖および植物油から作製され；低毒性プロファイルを有し、食品接触に適しており；紙／板紙表面の摩擦係数を高耐水性レベルでさえ低減する（すなわち、紙を、下流処理または最終用途にとってすべり過ぎるものにしない）ように調節されて；特殊な乳化設備または乳化剤とともに使用しても、使用しなくてもよく；伝統的な紙再生プログラムと適合性があり：すなわち、例えばポリエチレン、ポリ乳酸、またはワックスコート紙のように再生操作に悪影響を及ぼすことはないことが含まれる。また、ＰＣＣ／ＧＣＣ等の無機化学製品の使用拡大は、充填剤の固有の特性（例えば、摩耗性が低い）を利用する。

コート配合物に関する他の利点には、
－ 相対的に容易に作製できること；
－ ベースコーティングが、目標のコート重量にて高速で良好に行われること；
－ ロールの遮断がないこと；
－ 浄化についての問題がないこと；
－ コーティングは、ブレードコーティングに関して低い方に調節され得る粘度：２２０～３５０ｃｐｓを有する６０～７５％の固形分で行われ得ること；
－ 固形分が多いことは、ＳＦＡＥが粘度に不利な影響を及ぼさなかったことを含み、乾燥機コストを下げることを示すこと；
－ 耐水性、耐油性、および／または耐グリース性を付与するために、物品の表面上に追加の材料をコーティングし、浸漬し、または吹き付ける必要性が取り除かれ、または大きく低減すること
が含まれる。

本明細書にて、「バイオベースの」は、生きている（またはかつては生きていた）有機体に由来する物質から意図的に作製された材料を意味する。関連した態様にて、少なくとも約５０％のそのような物質を含有する材料は、バイオベースとみなされる。

本明細書にて、「結合する（bind）」は、その文法上の変形を含めて、本質的に単一の塊として密着するまたは密着させることを意味する。

本明細書にて、「担体」は、ポリマー、顔料、または触媒などの、別の物質を支持または運搬するために使用される物質を意味する。

本明細書にて、「カーゴ（cargo）」は、担体により送達される物質または材料を意味する。

本明細書にて、「完成紙料（furnish）」は、そこから紙が作製される水懸濁液中の、充填剤、サイズ剤、および染料のような繊維性および非繊維性の材料の所定の混合物を意味する。

本明細書にて、「セルロース系」は、物体（例えば、袋、シート）またはフィルムもしくはフィラメントに成形または押出することができ、そのような物体またはフィルムもしくはフィラメントを作製するために使用できる天然、合成または半合成材料を意味し、セルロースに構造的および機能的に似て、例えばコーティングおよび接着剤（例えば、カルボキシメチルセルロース）である。別の例では、大部分の植物における細胞壁の主成分を成す、グルコース単位から構成される複合糖質（Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_５）_ｎであるセルロースは、セルロース系である。

本明細書にて、「カプセル」は、別の物質または材料を収容する物質または材料を意味する（例えば、閉ざされた容器）。関連した態様にて、マイクロ－およびナノ－は、マイクロメートルおよびナノメートルのスケールの単位を指す。

本明細書にて、「コーティング重量」は、基材に塗布される材料（湿式または乾式）の重量である。それは、指定された連当たりのポンド数または１平方メートル当たりのグラム数で表す。

本明細書にて、「コブ値（Cobb value）」は、試料の（単位面積当たりの水の重量として）水吸収を意味する。「コブ値」を決定する手順は、ＴＡＰＰＩ標準４４１－ｏｍに従って行われる。コブ値は、試料の最終重量から試料の初期重量を差し引き、次いで水で覆われている試料の面積で割ることによって算出される。報告された値は、紙の１平方メートル当たりの吸収された水のグラム数を表す。

本明細書にて、「堆肥化可能な」は、固体製品が土壌中に生分解可能であることを意味する。

本明細書にて、「エッジウィッキング（edge wicking）」は、紙構造にて、繊維間における細孔の毛管浸透、繊維および結合を通した拡散、ならびに繊維の表面拡散に限定されないもののこれらを含む１つまたは複数の機構による、前記構造の外側限界点での水の吸収を意味する。関連した態様にて、本明細書に記載の糖脂肪酸エステルを含有するコーティングにより、処理された製品におけるエッジウィッキングが防止される。一態様にて、紙または紙製品中に存在することがある折り目にグリース／油が入り込む同様の問題が存在する。前記紙構造を折り畳み、プレスし、または押しつぶすことによって生み出される「グリースクリーシング効果（grease creasing effect）」は、紙構造におけるグリースの吸収と定義できる。

本明細書にて、「効果」は、その文法上の変形を含めて、具体的な特性を特定の材料に付与することを意味する。

本明細書にて、「疎水性物質」は、水を引き付けない物質を意味する。例えば、ワックス、ロジン、樹脂、糖脂肪酸エステル、ジケテン、シェラック、ビニルアセテート、ＰＬＡ、ＰＥＩ、油、脂肪、脂質、他の撥水化学薬品、またはこれらの組合せが疎水性物質である。

本明細書にて、「疎水性」は、撥水性であり、水をはじき、吸収しない傾向がある特性を意味する。

本明細書にて、「耐脂質性」または「疎油性」は、撥脂質性であり、脂質、グリース、脂肪等をはじき、吸収しない傾向がある特性を意味する。関連した態様にて、耐グリース性は、「３Ｍキット」試験またはＴＡＰＰＩ Ｔ５５９キット試験によって測定できる。別の関連した態様にて、「第２の疎油性物質」があれば、例えばペルフルオロアルキルやポリフルオロアルキルなど耐脂質性を有する物質である。

本明細書にて、「ミセル」は、文法上の変形を含めて、コロイド溶液中の分子の凝集体を意味する。

本明細書にて、「乳濁液（emulsion）」は、通常は混和しない（混合できないまたはブレンドできない）２種以上の液体の混合物を意味する。関連した態様にて、乳濁液は、油中水型（ｗ／ｏ）、水中油型（ｏ／ｗ）または二重乳濁液（例えば、ｗ／ｏ／ｗ）でありうる。

本明細書にて、「セルロース含有材料」または「セルロースベースの材料」は、セルロースから本質的になる組成物を意味する。このような材料としては、例えば、紙、紙シート、板紙（paperboard）、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、羊皮紙、ケーキ用板紙、包肉用紙、剥離紙／ライナー、食品貯蔵用袋、買い物袋、輸送用袋、ベーコン用板紙、絶縁材料、ティーバッグ、コーヒーまたはティー用容器、堆肥バッグ、食器、ホットまたはコールド飲料を保持するための容器、カップ、蓋、プレート、炭酸入り液体貯蔵用ビン、ギフトカード、炭酸の入っていない液体貯蔵用ビン、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、ファブリック繊維（例えば、綿または綿ブレンド）、水の貯蔵および運搬用具、アルコールまたは非アルコール性飲料、電子製品用の外部ケーシングまたはスクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、ならびに室内装飾用品が挙げられるものの、これらに限定されない。

本明細書にて、「剥離紙」は、粘着性表面が接着剤またはマスチックに早まって付着することを防止するために使用される紙シートを意味する。一態様にて、本明細書に開示されるコーティングは、ケイ素もしくは他のコーティングに代わりまたはその使用を低減して、低表面エネルギーを有する材料を生成するために使用できる。表面エネルギーの決定は、接触角の測定（例えば、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒ ａｎｄ／ｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈａｍｂｅｒ；Ｄｙｎｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）またはＳｕｒｆａｃｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｓｔ Ｐｅｎｓ ｏｒ Ｉｎｋｓの使用（例えば、Ｄｙｎｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍを参照されたい）によって容易に達成できる。

本明細書にて、ＳＦＡＥに関連して、「剥離可能な」は、ＳＦＡＥコーティングが一旦塗布されれば、セルロースベースの材料からの除去が可能であること（例えば、物理的特性を操作することによって除去可能）を意味する。本明細書にて、ＳＦＡＥに関連して、「剥離不可能な」は、ＳＦＡＥコーティングが一旦塗布されれば、セルロースベースの材料に実質的に不可逆結合すること（例えば、化学的手段により除去可能）を意味する。

本明細書にて、「ふわふわした（fluffy）」は、原綿またはスタイロフォーム（登録商標）ピーナッツの外観を有するふんわりとした固体材料を意味する。一実施形態では、ふわふわした材料は、ナノセルロース繊維（例えば、ＭＦＣ）、セルロースナノ結晶、および／またはセルロースフィラメントと糖脂肪酸エステルから作製でき、得られた繊維またはフィラメントまたは結晶は疎水性（および分散性）であり、複合材料（例えば、コンクリート、プラスチック等）にて使用できる。

本明細書にて、「溶液状態の繊維」または「パルプ」は、セルロース繊維を木材、繊維作物または紙くずから化学的または機械的分離することによって調製されたリグノセルロース系繊維材料を意味する。本明細書に開示される方法によってセルロース繊維が処理される関連した態様にて、セルロース繊維自体は、結合している糖脂肪酸エステルを孤立した実体として含有し、結合しているセルロース繊維が遊離の繊維とは別個の異なる特性を有するものである（例えば、パルプまたはセルロース繊維またはナノセルロースまたはミクロフィブリル化セルロース－糖脂肪酸エステル結合材料であれば、非結合繊維ほど容易には繊維間で水素結合を形成しない）。

本明細書にて、「再パルプ化可能な」は、紙または板紙製品を、紙または板紙の製造に再使用するための不定形の軟質の塊に押しつぶすのに適したものにすることを意味する。

本明細書にて、「調節可能な」は、その文法上の変形を含め、特定の結果を達成するように方法を調整または適応させることを意味する。

本明細書にて、「水接触角（water contact angle）」は、液体／蒸気の界面が固体表面と遭遇する、液体を通して測定される角度を意味する。それは、液体により固体表面の濡れ性を定量化する。接触角は、液体および固体の分子が相互作用する強さを、それぞれがそれぞれ自身の種類と作用する強さと比較して反映したものである。多くの高親水性表面では、水滴は０°～３０°の接触角を示す。一般に、水接触角が９０°より大きい場合、固体表面は疎水性であるとみなされる。水接触角は、光学式張力計（例えば、Ｄｙｎｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍを参照されたい）を使用して容易に得ることができる。

本明細書にて、「透湿性」は、通気性、またはテキスタイルが湿気を移動させる能力を意味する。異なる測定方法が少なくとも２つある。その１つであるＩＳＯ １５４９６に準拠したＭＶＴＲ（透湿速度）試験は、ファブリックの透湿性（ＷＶＰ）、したがって外気への汗輸送の程度を示す。測定により、１平方メートルのファブリックを２４時間で通過する湿気（水蒸気）のグラム数が決定される（レベルが高いほど、通気性が高くなる）。

一態様にて、ＴＡＰＰＩ Ｔ ５３０ Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験（すなわち、耐インキ性による紙のサイズ試験）が、耐水性を決定するために使用されてもよい。Ｈｅｒｃｕｌｅｓ法による耐インキ性は、浸透の程度の直接測定試験と分類されるのが最善である。他によって、それが浸透試験の速度と分類される。「サイジングを測定する」最善の試験は１つもない。試験選択は最終用途、およびミル制御の必要性に依存する。この方法は、サイジングレベルの変化を正確に検出するミル制御サイジング試験として使用するのに特に適している。それは、再現性のある結果をもたらし、試験時間を短縮し、終点を自動に決定しながら、インキフロート試験の感度を提供する。

水性液体の紙を通した透過または水性液体の紙への吸収に対する耐性によって測定されるサイジングは、多くの紙の重要な特徴である。これらの典型的なものは、袋、容器用板紙、包肉用ラップ、筆記用、およびいくつかの印刷グレードである。

このような方法が、特定の最終用途向けの紙または板紙の製造をモニターするために使用されてもよい。ただし、試験値と紙の最終用途性能との間に許容される相関関係が確立されていることを条件とする。試験および浸透物の性質のために、それは、全ての最終用途要件に適用可能であるのに十分なほど相互関係を示すとは限らない。この方法は、浸透度によりサイジングを測定する。他の方法は、表面接触、表面浸透、または吸収によりサイジングを測定する。最終用途における水接触または吸収の手段をシミュレートする能力に基づくサイズ試験が選択される。この方法は、サイズ化学薬品使用コストを最適化するためにも使用できる。

本明細書にて、「透酸素性」は、ポリマーがガスまたは流体の通過を可能にする程度を意味する。材料の透酸素性（Ｄｋ）は、拡散率（Ｄ）（すなわち、酸素分子が材料を横断する速さ）および溶解度（ｋ）（または材料の１体積当たりの酸素分子の吸収量）の関数である。透酸素性（Ｄｋ）の値は、典型的に、１０～１５０×１０^－１１（ｃｍ^２ ｍｌ Ｏ_２）／（ｓ ｍｌ ｍｍＨｇ）の範囲内に入る。ヒドロゲル含水量と透酸素性（単位：バーラー（Ｂａｒｒｅｒ）単位）との間に半対数関係が示されている。国際標準化機構（ＩＳＯ）は、圧力にはＳＩ単位のヘクトパスカル（ｈＰａ）を使用して透過性を指定した。したがって、Ｄｋ＝１０^－１１（ｃｍ^２ ｍｌ Ｏ_２）／（ｓ ｍｌ ｈＰａ）。バーラー単位は、それに定数０．７５を乗じてｈＰａ単位に変換できる。

本明細書にて、「生分解性」は、その文法上の変形を含め、生物の作用によって（例えば、微生物によって）、特に無害な生成物に分解され得ることを意味する。

本明細書にて、「リサイクル可能な」は、その文法上の変形を含め、再使用に適した前記材料を作製するように、処理可能であり、または（中古および／または廃品について）加工することができる材料を意味する。

本明細書にて、「ラテックス」は、水性媒体中におけるポリマー微粒子の安定な分散体（乳濁液）を意味する。ラテックスは自然界に見られるが、界面活性剤を用いて乳化させたスチレン等のモノマーを重合することによって合成ラテックスを作製できる。自然界に見られるラテックスは、全ての顕花植物（被子植物）の１０％にて見られる乳状流体である。これは、タンパク質、アルカロイド、デンプン、糖、油、タンニン、樹脂、およびゴムからなる複合体乳濁液であり、空気に曝露されると凝固する。

本明細書にて、「充填剤」は、シートの光学的および物理的特性を改善するために製紙用完成紙料に添加される微細化白色鉱物（または顔料）を意味する。粒子は、繊維間の空間および隙間を埋め、したがって明るさ、不透明性、平滑性、光沢性、および印刷適性が増大されたが、一般的に結合および引裂強さが低下されたシートを生成する働きをする。よく見られる製紙用充填剤としては、クレー（カオリン、ベントナイト）、炭酸カルシウム（ＧＣＣとＰＣＣの両方）、タルク（ケイ酸マグネシウム）、および二酸化チタンが挙げられる。

本明細書にて、「粘着性」は、前記材料と接触した表面に付着したままである材料の質または傾向を意味する。ＡＳＴＭ Ｄ４５０１により測定され得る。

本明細書にて、「ガーレー秒（Gurley second）」または「ガーレー数（Gurley number）」は、１００立方センチメートル（デシリットル）の空気が１．０平方インチの所与の材料を水の圧力差４．８８インチ（０．１７６ｐｓｉ）で通過するのに必要とされる秒数を示す単位である（ＩＳＯ ５６３６－５：２００３）（多孔度）。さらに、剛性について、「ガーレー数」は、垂直に保持された材料を所与の量（１ミリグラムの力）撓ませるために必要とされる力を測定する一部分の前記材料の単位である。このような値は、Ｇｕｒｌｅｙ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの装置（Ｔｒｏｙ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）で測定できる。

界面活性剤の親水性－親油性バランス（ＨＬＢ）は、その分子の異なる領域の値を計算することによって決定される、それが親水性または親油性である程度の尺度である。

１９５４年に記載された、非イオン界面活性剤のグリフィンの方法は、
ＨＬＢ＝２０＊Ｍ_ｈ／Ｍ
［式中、Ｍ_ｈは、分子の親水性部分の分子質量であり、Ｍは、分子全体の分子質量である。］であり、結果を０～２０のスケールで示す。ＨＬＢ値の０は、完全親油性／疎水性分子に相当し、ＨＬＢ値の２０は、完全親水性／疎油性分子に相当する。

ＨＬＢ値を使用して、分子の界面活性特性を予測できる。
＜１０：脂溶性（水不溶性）
＞１０：水溶性（不脂溶性）
１．５～３：消泡剤
３～６：Ｗ／Ｏ（油中水型）乳化剤
７～９：濡れ拡がり剤
１３～１５：洗浄剤
１２～１６：Ｏ／Ｗ（水中油型）乳化剤
１５～１８：可溶化剤またはヒドロトロープ

いくつかの実施形態では、本明細書に開示される糖脂肪酸エステル（または前記エステルを含む組成物）のＨＬＢ値は、より低い範囲とすることができる。他の実施形態では、本明細書に開示される糖脂肪酸エステル（または前記エステルを含む組成物）のＨＬＢ値は、中～より高い範囲とすることができる。一実施形態では、異なるＨＬＢ値を有するＳＦＡＥを混合することを利用できる。

本明細書にて、「ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）」は、ダイズ油から作製された１種または複数の不飽和脂肪酸を含有するスクロース脂肪酸エステル（ダイズ油脂肪酸エステル）の名称であり、Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ、ＯＨ）から販売名：ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）１６１８Ｕとして市販されている（以下のポリダイズ油脂肪酸スクロースを参照されたい）。本明細書にて、「ＯＬＥＡＮ（登録商標）」は、式Ｃ_ｎ＋１２Ｈ_{２ｎ＋２２}Ｏ_１３を有し、全ての脂肪酸が飽和脂肪酸であるスクロース脂肪酸エステルの名称であり、Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能である。またＳＦＡＥは、このような様々なＳＦＡＥを提供する三菱ケミカルフーズ株式会社（日本、東京）から購入できる。

本明細書にて、「ダイズ油脂肪酸エステル」は、ダイズ油由来の脂肪酸の塩の混合物を意味する。

本明細書にて、「脂肪種子脂肪酸」は、ダイズ、ピーナッツ、アブラナ、大麦、カノーラ、ゴマ種子、綿種子、パーム核、ブドウ種子、オリーブ、ベニバナ、ヒマワリ、コプラ、トウモロコシ、ココナッツ、アマニ、ヘーゼルナッツ、小麦、コメ、ジャガイモ、カッサバ、豆果、カメリナ種子、マスタード種子、およびこれらの組合せに限定されないもののこれらを含む植物由来の脂肪酸を意味する。

本明細書にて、「湿潤強さ（wet strength）」は、紙が湿潤状態であるとき、紙をまとめる繊維のウェブがいかにうまく破断の力に抵抗することができるかの尺度を意味する。湿潤強さは、Ｔｈｗｉｎｇ－Ａｌｂｅｒｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｅｓｔ Ｂｅｒｌｉｎ， ＮＪ）のＦｉｎｃｈ Ｗｅｔ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｄｅｖｉｃｅを使用して測定できる。この場合、湿潤強さは、典型的に、エポキシド樹脂を含めてキメン、カチオン性グリオキシル化樹脂、ポリアミドアミン－エピクロロヒドリン樹脂、ポリアミン－エピクロロヒドリン樹脂等の湿潤強さ添加剤によってもたらされる。一実施形態では、本明細書に開示されるＳＦＡＥでコーティングされたセルロースベースの材料は、そのような添加剤の非存在下でこのような湿潤強さをもたらす。

本明細書にて、「湿潤」は、水または別の液体で満たされ、または飽和されていることを意味する。

一実施形態では、本明細書に開示される方法は、ラテックスと無機粒子（例えば、クレー、タルク、炭酸カルシウム）を混合してスラリーを形成するステップと、スラリーを糖脂肪酸エステルとブレンドして水性コーティングを形成するステップと、前記コーティングをセルロース系材料に塗布するステップとを含み、前記方法は、接触させたセルロース系材料を熱、放射線、触媒またはこれらの組合せに、コーティングをセルロース系材料に結合させるのに十分な時間曝露するステップを場合によっては含む。関連した態様にて、このような放射線としては、ＵＶ、ＩＲ、可視光、またはこれらの組合せが挙げられるものの、これらに限定されない。別の関連した態様にて、反応は、室温（すなわち、２５℃）～約１５０℃、約５０℃～約１００℃、または約６０℃～約８０℃で実施できる。また、得られたセルロース系材料の表面は、そのように処理していないセルロース系材料の表面と比べて、低いコブ値を示す。

本明細書に開示されるように、単糖、二糖および三糖を含めて全ての糖の脂肪酸エステルは、本開示のこの態様と関連させた使用に適応可能である。関連した態様にて、糖脂肪酸エステルは、脂肪酸部分が飽和でも、不飽和でも、またはこれらの組合せでもよいことを含め、モノ－、ジ－、トリ－、テトラ－、ペンタ－、ヘキサ－、ヘプタ－、またはオクタ－エステル、およびこれらの組合せとすることができる。

如何なる理論に拘泥されるものではないが、糖脂肪酸エステルとセルロースベースの材料との間の相互作用は、イオン性、疎水性、ファンデルワールス相互作用、または共有結合、またはこれらの組合せによるものとすることができる。関連した態様にて、セルロースベースの材料に結合している糖脂肪酸エステルは、（例えば、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の組合せを含むＳＦＡＥを使用して）実質的に不可逆的でありうる。

また、十分な濃度における糖脂肪酸エステルの結合だけで、セルロース系材料を疎水性にするのに十分である。すなわち、疎水性は、糖脂肪酸エステル結合だけで、とりわけセルロース系材料の強化、剛化、およびバルキングなどの他の特性が達成されることを含めて、ワックス、ロジン、樹脂、ジケテン、シェラック、ビニルアセテート、ＰＬＡ、ＰＥＩ、油、他の撥水性化学薬品またはこれらの組合せ（すなわち、第２の疎水性物質）を添加することなく達成される。

本開示の利点は、複数の脂肪酸鎖が、セルロース、および構造中の２つの糖分子と反応し、例えば開示されるスクロース脂肪酸エステルが、堅い架橋網目を生じ、紙、板紙、エアレイドおよび湿式不織布、ならびにテキスタイルなど繊維ウェブの強度が改善され、したがって、一部の充填剤の潜在的な望ましくない影響（例えば、炭酸カルシウムならびに結合および引裂強さの低下）を克服できることにある。これは、通常他のサイジングまたは疎水性処理の化学的性質では見られない。また、開示される糖脂肪酸エステルは、他の多くの耐水性の化学的性質を使用するときには存在しない特性である湿潤強さも発生／増大させる。

別の利点は、開示される糖脂肪酸エステルが繊維を軟化させ、それらの間の空間を増大し、これによって、重量を実質的に増加させることなく嵩が増大することである。また、本明細書に開示されるように修飾された繊維およびセルロースベースの材料を再パルプ化してもよい。さらに、例えば水が、低表面エネルギーバリアを容易に「押し分けて（pushed）」通って、シートに入り込むことはあり得ない。

飽和ＳＦＡＥは、典型的に公称の加工温度で固体であり、不飽和ＳＦＡＥは、典型的に液体である。したがって、水性コーティング中で飽和ＳＦＡＥの均一で安定な分散体を、典型的には親水性である他のコーティング成分との著しい相互作用または不相溶性なしに形成することが可能となる。また、このような分散体によって、コーティングのレオロジー、均一なコーティング塗布、またはコーティング性能特性に悪影響を及ぼすことなく、高濃度の飽和ＳＦＡＥを調製することが可能となる。コーティング層の加熱、乾燥および複合化の際に、飽和ＳＦＡＥの粒子が溶融し拡がるとき、コーティング表面は疎水性になる。一実施形態では、水に曝露されたときでさえ強度を保持する嵩高い繊維構造を生成する方法が開示される。一般に乾燥された繊維スラリーは、水に曝露されると容易に分解される密度の高い構造を形成する。開示される方法を使用して作製される成形繊維製品としては、軽量で、強く、水および他の液体への曝露に対して耐性である、紙皿、ドリンクホルダー（例えば、カップ）、蓋、食品トレーおよびパッケージングが挙げられる。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルをポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）と混合して、耐水性コーティングのためのサイズ剤を生成できる。本明細書に開示されるように、無機混合物の場合にはＰｖＯＨの量を低減できることを含め、糖脂肪酸エステルとＰｖＯＨとの相乗関係が明らかになった。ＰｖＯＨは、それ自体良好な塗膜形成剤であり、セルロースと強い水素結合を形成することが当技術分野にて公知であるが、水、特に熱水に対して耐性をあまりもたない。一態様にて、ＰｖＯＨの使用は、糖脂肪酸エステルを乳化して、水性コーティングにする助けとなる。一態様にて、ＰｖＯＨは、繊維に沿って架橋するための豊富なＯＨ基源を糖脂肪酸エステルに提供し、紙の強度、例えば特に湿潤強さ、および耐水性をＰｖＯＨ単独で可能なことを超えて増大させる。糖上に遊離ヒドロキシルを有する飽和糖脂肪酸エステルには、ジアルデヒド（例えば、グリオキサール、グルタルアルデヒド等）等の架橋剤も使用できる。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルは、脂肪酸のスクロースエステルを含む、またはそれらから本質的になるものである。多くの方法が、本開示の糖脂肪酸エステルを作製またはその他の方法で提供することで知られ、利用可能であり、このような方法は全て本開示の広範囲内の使用に利用可能であると考えられる。例えば、いくつかの実施形態では、脂肪酸エステルは、糖を、ダイズ油、ヒマワリ油、オリーブ油、カノーラ油、落花生油、およびこれらの混合物に限定されないもののこれらを含む脂肪種子から得られる１種または複数の脂肪酸部分でエステル化することによって合成されるのが好ましいことがある。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルは、ヒドロキシル水素の１個または複数がエステル部分によって置換されたスクロース部分に限定されないもののこれを含む糖部分を含む。関連した態様にて、二糖エステルは、式Ｉ

（式中、「Ｒ」は、約８～約４０個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、または環式の飽和または不飽和脂肪族または芳香族部分である。）
を有し、少なくとも１つの「Ａ」、式の少なくとも１つ、少なくとも２つ、少なくとも３つ、少なくとも４つ、少なくとも５つ、少なくとも６つ、少なくとも７つ、および全ての８つの「Ａ」部分が構造Ｉに一致している。］
の構造を有する。関連した態様にて、本明細書に記載の糖脂肪酸エステルは、モノ－、ジ－、トリ－、テトラ－、ペンタ－、ヘキサ－、ヘプタ－、またはオクタ－エステル、およびこれらの組合せとすることができ、脂肪族基は、全て飽和脂肪族基とすることができ、あるいは飽和および／もしくは不飽和基、またはこれらの組合せを含むことができる。

好適な「Ｒ」基としては、１つまたは複数の置換基を含有するものを含め、何れの形の脂肪族部分も挙げられ、これらの置換基は部分中の何れの炭素上に存在（occur）してもよい。脂肪族部分内に官能基、例えばエーテル、エステル、チオ、アミノ、ホスホ等を含む脂肪族部分も含まれる。オリゴマーおよびポリマー脂肪族部分、例えばソルビタン、ポリソルビタンおよびポリアルコール部分も含まれる。「Ｒ」基を含む脂肪族（または芳香族）部分に加えることができる官能基の例としては、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシ、アミノ、エーテルおよびエステル官能基が挙げられるものの、これらに限定されない。一態様にて、前記部分は、架橋性官能基を有してもよい。別の態様にて、ＳＦＡＥ（例えば、活性化クレー／顔料粒子）を表面に架橋してもよい。別の態様にて、ＳＦＡＥ上に存在する二重結合が、他の表面に対する反応を促進するために使用されてもよい。

好適な二糖としては、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトース、スクロース、グルコースの組合せ、フルクトースの組合せ、マルトース、ラクトース、マンノースの組合せ、エリトロースの組合せ、イソマルトース、イソマルツロース、トレハロース、トレハルロース、セロビオース、ラミナリビオース、キトビオース、およびこれらの組合せが挙げられる。

一実施形態では、脂肪酸を添加するための基材としては、デンプン、ヘミセルロース、リグニン、またはこれらの組合せが挙げられる。

一実施形態では、組成物は、デンプン脂肪酸エステルを含み、デンプンは、デントコーンデンプン、ワキシーコーンデンプン、バレイショデンプン、小麦デンプン、コメデンプン、サゴデンプン、タピオカデンプン、モロコシデンプン、サツマイモデンプン、およびこれらの混合物などの何れか好適な源に由来してもよい。

より詳細には、デンプンは、未加工デンプン、または化学的、物理的もしくは酵素的加工によって加工されたデンプンとすることができる。

化学的加工には、加工デンプン（例えば、プラスターチ材料）を生じる、化学薬品によるデンプンの任意選択的な処理が含まれる。化学的加工の範囲内には、デンプンの解重合、デンプンの酸化、デンプンの還元、デンプンのエーテル化、デンプンのエステル化、デンプンの硝化、デンプンの脱脂、デンプンの疎水化等が含まれるものの、これらに限定されない。化学加工デンプンは、化学処理の何れかの組合せを使用することによっても調製できる。化学加工デンプンの例としては、アルケニルコハク酸無水物、特にオクテニルコハク酸無水物をデンプンと反応させて、疎水性エステル化デンプンを生成する反応；２，３－エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドをデンプンと反応させて、カチオン性デンプンを生成する反応；エチレンオキシドをデンプンと反応させて、ヒドロキシエチルデンプンを生成する反応；ヒポクロリットをデンプンと反応させて、酸化デンプンを生成する反応；酸をデンプンと反応させて、酸解重合デンプンを生成する反応；デンプンをメタノール、エタノール、プロパノール、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の溶媒で脱脂して、脱脂デンプンを生成する反応が挙げられる。

物理加工デンプンは、物理加工デンプンを提供する形で物理的に処理されたデンプンである。物理的加工の範囲内には、水の存在下におけるデンプンの熱処理、水の非存在下におけるデンプンの熱処理、何れかの機械的手段によるデンプン顆粒の破砕化、デンプンを加圧処理して、デンプン顆粒を溶融する処理等が含まれるものの、これらに限定されない。物理加工デンプンは、何れかの物理的処理の組合せを使用することによっても調製できる。物理加工デンプンの例としては、デンプン顆粒を顆粒破断なしに膨潤させるための、水性環境におけるデンプンの熱処理；ポリマー転位を引き起こすための、無水デンプン顆粒の熱処理；機械的分解によるデンプン顆粒の断片化；およびデンプン顆粒の溶融を引き起こすための、押出機によるデンプン顆粒の加圧処理が挙げられる。

酵素的加工デンプンは、酵素的加工デンプンを提供する任意選択的な形で酵素により処理された任意選択的なデンプンである。酵素的加工の範囲内に、α－アミラーゼとデンプンの反応、プロテアーゼとデンプンの反応、リパーゼとデンプンの反応、ホスホリラーゼとデンプンの反応、オキシダーゼとデンプンの反応等が含まれるものの、これらに限定されない。酵素的加工デンプンは、酵素処理の何れかの組合せを使用することによって調製できる。デンプンの酵素的加工の例としては、アルファ－アミラーゼ酵素をデンプンと反応させ、解重合デンプンを生成する反応；アルファ－アミラーゼ枝切り酵素をデンプンと反応させ、枝切りデンプンを生成する反応；プロテアーゼ酵素をデンプンと反応させ、タンパク質含有量が低減されたデンプンを生成する反応；リパーゼ酵素をデンプンと反応させ、脂質含有量が低減されたデンプンを生成する反応；ホスホリラーゼ酵素をデンプンと反応させ、酵素的加工リン酸エステル化デンプンを生成する反応；およびオキシダーゼ酵素をデンプンと反応させ、酵素的酸化デンプンを生成する反応が挙げられる。

二糖脂肪酸エステルは、式Ｉ［式中、「Ｒ」基は、脂肪族であり、直鎖状または分枝状であり、飽和または不飽和であり、約８～約４０個の炭素原子を有する。］によるスクロース脂肪酸エステルとすることができる。

本明細書にて、「糖脂肪酸エステル」および「スクロース脂肪酸エステル」という用語は、異なる純度を有する組成物と、任意選択的な純度レベルの化合物の混合物を含む。例えば、糖脂肪酸エステル化合物は、実質的に純粋な材料とすることができ、すなわち、構造Ｉ部分の１種のみによって置換されている「Ａ」基を所定数の有する（すなわち、全ての「Ｒ」基は同じであり、スクロース部分の全ては同等な程度に置換されている）化合物を含むことができる。それは、置換度が異なるが、置換基の全ては同じ「Ｒ」基構造を有する２種以上の糖脂肪酸エステル化合物のブレンドを含む組成物も含む。それは、「Ａ」基の置換度が異なり、「Ｒ」基の置換基部分が独立して、構造Ｉの２つ以上の「Ｒ」基から選択される化合物の混合物である組成物も含む。関連した態様にて、組成物中の前記糖脂肪酸エステルが同じでも、異なってもよいこと（すなわち、異なる糖脂肪酸エステルの混合物）を含めて、「Ｒ」基は同じでも、異なってもよい。

本開示の組成物では、組成物は、高置換度を有する糖脂肪酸エステル化合物からなることがある。一実施形態では、糖脂肪酸エステルはポリダイズ油脂肪酸スクロースである。

糖脂肪酸エステルは、公知のエステル化方法で、実質的に純粋な脂肪酸を用いたエステル化により作製できる。これらは、糖と、例えば天然源、例えば脂肪種子から抽出された油、例えばダイズ油に見られるものに由来する脂肪酸グリセリドの形をした脂肪酸エステルとを使用したエステル交換によっても調製できる。脂肪酸グリセリドを使用してスクロース脂肪酸エステルを提供するエステル交換反応は、例えば、米国特許第３９６３６９９号明細書；同第４５１７３６０号明細書；同第４５１８７７２号明細書；同第４６１１０５５号明細書；同第５７６７２５７号明細書；同第６５０４００３号明細書；同第６１２１４４０明細書；同第６９９５２３２号明細書、および国際公開第１９９２／００４３６１号（Ａ１）に記載されており、引用によりこれらの全てが本明細書の一部をなすものとする。

エステル交換を介して疎水性スクロースエステルを作製することに加え、酸塩化物をスクロースに類似した環構造を含むポリオールと直接反応させることによって、セルロース系繊維物品にて同様の疎水性を達成できる。

上述のように、スクロース脂肪酸エステルは、天然源に由来するグリセリドから調整されたメチルエステル供給原料からスクロースのエステル交換により調製できる（例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとする第６９９５２３２号明細書を参照されたい）。脂肪酸の源の結果として、スクロース脂肪酸エステルを調製するために使用される供給原料は、１２～４０個の炭素原子を含む脂肪酸部分を有する様々な飽和および不飽和脂肪酸メチルエステルを含有する。これは、このような源から作製された生成物であるスクロース脂肪酸エステルに反映されるが、その理由は、生成物を含むスクロース部分が、エステル部分置換基の混合物を含有するためであり、上記の構造Ｉを参照して、「Ｒ」基は、スクロースエステルを調製するために使用された供給原料を反映する比で１２～２６個の炭素原子を有する混合物である。さらにこの点を説明するように、ダイズ油に由来するスクロースエステルは、ダイズ油が２６重量％のオレイン酸（Ｈ_３Ｃ－ＣＨ_２］_７－ＣＨ＝ＣＨ－［ＣＨ_２］_７－Ｃ（Ｏ）ＯＨ）のトリグリセリド、４９重量％のリノール酸（Ｈ_３Ｃ－［ＣＨ_２］_３－［－ＣＨ_２－ＣＨ＝ＣＨ］_２－［－ＣＨ_２－］_７－Ｃ（Ｏ）ＯＨ）のトリグリセリド、１１重量％のリノレン酸（Ｈ_３Ｃ－［－ＣＨ_２－ＣＨ＝ＣＨ－］_３－［－ＣＨ_２－］_７－Ｃ（Ｏ）ＯＨ）のトリグリセリド、および１４重量％の、引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとするＳｅｖｅｎｔｈ Ｅｄ． Ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｒｃｋ Ｉｎｄｅｘに記載されている様々な飽和脂肪酸トリグリセリドを含むことを反映する「Ｒ」基構造を有する種の混合物である。これらの脂肪酸部分の全ては、生成物であるスクロース脂肪酸エステルの置換基の「Ｒ」基にて代表的なものである。したがって、天然源、例えばダイズ油脂肪酸スクロースに由来する脂肪酸供給原料を採用する反応の生成物として本明細書でスクロース脂肪酸エステルを参照するとき、用語は、スクロース脂肪酸エステルが調製される源の結果として典型的に見られる様々な構成要素の全てを含むことを意図する。関連した態様にて、糖脂肪酸エステルは、低粘度（例えば、室温または標準気圧下で約１０～２０００センチポアズ）を示すものでもよい。別の態様にて、不飽和脂肪酸は、１つ、２つ、３つまたはそれ以上の二重結合を有してもよい。

本開示における一実施形態では、糖脂肪酸エステル、態様にて二糖エステルは、平均して約６個より多い炭素原子、約８～１６個の炭素原子、約８～約１８個の炭素原子、約１４～約１８個の炭素原子、約１６～約１８個の炭素原子、約１６～約２０個の炭素原子、約２０～約４０個の炭素原子を有する脂肪酸から形成される。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルは、セルロースベースの材料の形に応じて疎水性を達成するために様々な濃度で存在することができる。一態様にて、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）がコーティングとしてセルロースベースの材料に結合されているとき、ＳＦＡＥは、セルロースベースの材料の表面に少なくとも約０．１ｇ／ｍ^２～約１．０ｇ／ｍ^２、約１．０ｇ／ｍ^２～約２．０ｇ／ｍ^２、約２ｇ／ｍ^２～約３ｇ／ｍ^２のコーティング重量で存在する。関連した態様にて、それは、約３ｇ／ｍ^２～約４ｇ／ｍ^２、約４ｇ／ｍ^２～約５ｇ／ｍ^２、約５ｇ／ｍ^２～約１０ｇ／ｍ^２、約１０ｇ／ｍ^２～約２０ｇ／ｍ^２存在することができる。別の態様にて、セルロースベースの材料がセルロース繊維を含有する溶液であるとき、ＳＦＡＥは、存在している全繊維の少なくとも約０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で存在する。関連した態様にて、それは、存在している全繊維の約０．０５％（ｗｔ／ｗｔ）～約０．１％（ｗｔ／ｗｔ）、約０．１％（ｗｔ／ｗｔ）～約０．５％（ｗｔ／ｗｔ）、約０．５％（ｗｔ／ｗｔ）～約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）～約２．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約２．０％（ｗｔ／ｗｔ）～約３．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約３．０％（ｗｔ／ｗｔ）～約４．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約４．０％（ｗｔ／ｗｔ）～約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）～約１０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１０％（ｗｔ／ｗｔ）～約５０％（ｗｔ／ｗｔ）で存在できる。別の関連した態様にて、ＳＦＡＥの量は、存在している繊維の量と等しくてもよい。いくつかの実施形態では、ＳＦＡＥは、セルロースベースの材料の外側表面全体をコーティングする（例えば、紙片またはセルロース含有物品全体をコーティングする）ことができる。

他の実施形態では、コーティングは、コーティングの重量に対して約０．９％～約１．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１．０％～約５．０％（ｗｔ／ｗｔ）、約５．０～約１０％（ｗｔ／ｗｔ）、約１０％～約２０％（ｗｔ／ｗｔ）、約２０％～約３０％（ｗｔ／ｗｔ）、約４０％～約５０％（ｗｔ／ｗｔ）の糖脂肪酸エステルを含有できる。関連した態様にて、コーティングは、コーティングの重量に対して約２５％～約３５％（ｗｔ／ｗｔ）の糖脂肪酸エステルを含有できる。

一実施形態では、セルロースベースの材料としては、紙、板紙、紙シート、製紙用パルプ、カップ、箱、トレー、蓋、剥離紙／ライナー、堆肥バッグ、買い物袋、輸送用袋、ベーコン用板紙、ティーバッグ、絶縁材料、コーヒーまたはティー用容器、パイプおよび導水管、食品等級の使い捨てカトラリー、皿およびビン、ＴＶおよび携帯機器用のスクリーン、衣類（例えば、綿または綿ブレンド）、包帯、感圧ラベル、感圧テープ、女性用製品、ならびに避妊具などの身体上または体内で使用される医療機器、薬物送達装置、医薬品材料（例えば、丸剤、錠剤、坐剤、ゲル剤等）の容器等が挙げられるものの、これらに限定されない。また、開示されるコーティング技術は、家具および室内装飾用品、野外キャンプ用具などにも使用できる。

一態様にて、本明細書に記載されるコーティングは、約３～約９の範囲のｐＨに対して耐性である。関連した態様にて、ｐＨは、約３～約４、約４～約５、約５～約７、約７～約９とすることができる。

一実施形態では、セルロース含有（またはセルロース系）材料の表面を処理する方法であって、式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）
Ｒ－ＣＯ－Ｘ 式（ＩＩ）
Ｘ－ＣＯ－Ｒ－ＣＯ－Ｘ_１ 式（ＩＩＩ）
［式中、Ｒは、６～５０個の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖、または環式の脂肪族炭化水素基であり、ＸおよびＸ_１は独立して、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｒ－ＣＯ－Ｏ－Ｒ、またはＯ（ＣＯ）ＯＲである。］
を有するアルカン酸誘導体を含有する組成物を表面に塗布するステップを含む、方法が開示される。アルカン酸誘導体が式（ＩＩＩ）を含む場合にはＸまたはＸ_１は同じでありまたは異なり、ここに開示されるＳＦＡＥは担体であり、方法は、有機塩基、気体のＨＣｌ、ＶＯＣまたは触媒を必要とするものではない。

一実施形態では、アルカン酸誘導体を糖脂肪酸エステルと混合して、乳濁液を形成し、その乳濁液を使用して、セルロースベースの材料を処理する。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルは、乳化剤とすることができ、１種または複数のモノ－、ジ－、トリ－、テトラ－、ペンタ－、ヘキサ－、ヘプタ－、またはオクタ－エステルの混合物を含むことができる。別の態様にて、糖脂肪酸エステルの脂肪酸部分は、飽和の基、不飽和の基、またはこれらの組合せを含んでもよい。一態様にて、糖脂肪酸エステル含有乳濁液は、乳タンパク質（例えば、カゼイン、乳清タンパク質等）、小麦グルテン、ゼラチン、プロラミン（例えば、トウモロコシゼイン）、ダイズタンパク質分離物、デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギナン、キトサン、イヌリン、長鎖脂肪酸、ワックス、およびこれらの組合せに限定されないもののこれらを含む、タンパク質、多糖および／または脂質を含有できる。

一実施形態では、本明細書に開示される糖脂肪酸エステル乳化剤が、コーティング、またはアガライト、エステル、ジエステル、エーテル、ケトン、アミド、ニトリル、芳香族化合物（例えば、キシレン、トルエン）、酸ハロゲン化物、無水物、アルキルケテン２量体（ＡＫＤ）、雪花セッコウ、アルガニック酸（alganic acid）、ミョウバン、アルバリン、にかわ、炭酸バリウム、硫酸バリウム、二酸化塩素、ドロマイト、ジエチレントリアミンペンタアセテート、ＥＤＴＡ、酵素、ホルムアミジン硫酸、グアーガム、セッコウ、ライム、重硫酸マグネシウム、石灰乳、マグネシア乳、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、ロジン、ロジン石けん、サテン、石けん／脂肪酸、重硫酸ナトリウム、ソーダ灰、チタニア、界面活性剤、デンプン、加工デンプン、炭化水素樹脂、ポリマー、ワックス、多糖、タンパク質、ラテックス、およびこれらの組合せに限定されないもののこれらを含む、製紙に使用される他の化学薬品を運搬するために使用され得る。一実施形態では、開示される混合物は、１種または複数のＳＦＡＥ、および以下の無機粒子であるクレー（カオリン、ベントナイト）、炭酸カルシウム（ＧＣＣとＰＣＣの両方）、タルク（ケイ酸マグネシウム）、および二酸化チタンのうちの１種または複数を含有できる。

一実施形態では、本明細書に開示される方法によってもたらされたセルロース含有材料は、処理を伴わないセルロース含有材料に比べて高い疎水性または耐水性を示す。関連した態様にて、処理されたセルロース含有材料は、処理を伴わないセルロース含有材料に比べて高い疎油性または耐グリース性を示す。別の関連した態様にて、処理されたセルロース含有材料は、生分解性、堆肥化可能、および／またはリサイクル可能でありうる。一態様にて、処理されたセルロース含有材料は、疎水性（耐水性）および疎油性（耐グリース性）である。

一実施形態では、処理されたセルロース含有材料は、未処理のその同じ材料と比べて改善された機械的特性を有してもよい。例えば、本明細書に開示される方法で処理された紙袋は、増加した破裂強度、ガーレー数、引張強さおよび／または最大負荷エネルギーを示す。一態様にて、破裂強度は、約０．５～１．０倍、約１．０～１．１倍、約１．１～１．３倍、約１．３～１．５倍増加する。別の態様にて、ガーレー数は、約３～４倍、約４～５倍、約５～６倍、および約６～７倍増加する。また別の態様にて、引張歪は、約０．５～１．０倍、約１．０～１．１倍、約１．１～１．２倍、および約１．２～１．３倍増加する。また別の態様にて、最大負荷エネルギーは、約１．０～１．１倍、約１．１～１．２倍、約１．２～１．３倍、および約１．３～１．４倍増加する。

一実施形態では、セルロース含有材料は、例えば米国特許出願公開第２０１５／０１６７２４３号明細書（引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとする）に記載されているミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）またはセルロースナノファイバー（ＣＮＦ）を含む原紙であり、ＭＦＣまたはＣＮＦを、成形プロセスおよび製紙プロセス時に添加し、かつ／またはコーティングもしくは２次層として前成形層に添加して、前記原紙の多孔度を低下させる。関連した態様にて、原紙を上記の糖脂肪酸エステルと接触させる。別の関連した態様にて、接触させた原紙を更にポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）と接触させる。一実施形態では、得られた接触させた原紙は、調節可能に耐水性および耐脂質性である。関連した態様にて、得られた原紙は、少なくとも約１０～１５（すなわち、ガーレー透気抵抗度（秒／１００ｃｃ、２０オンスシリンダー））、または少なくとも約１００、少なくとも約２００～約３５０のガーレー値を示してもよい。一態様にて、糖脂肪酸エステルコーティングは、１層もしくは複数層の積層体とすることができ、または１層もしくは複数層を積層体として形成することができ、または１層もしくは複数層のコーティングの量を低減して、同じ性能効果（例えば、耐水性、耐グリース性等）を達成できる。関連した態様にて、積層体は、生分解性および／または構成可能なヒートシールまたは接着剤を含んでもよい。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルを乳濁液として配合することがあり、乳化剤および使用量の選択は、組成物の性質および乳化剤が糖脂肪酸エステルの分散を促進する能力によって指示される。一態様にて、乳化剤としては、水、緩衝剤、ポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ラテックス、乳タンパク質、小麦グルテン、ゼラチン、プロラミン、ダイズタンパク質分離物、デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギナン、キトサン、イヌリン、長鎖脂肪酸、ワックス、寒天、アルギネート、グリセロール、ガム、レシチン、ポロキサマー、モノグリセロール、ジグリセロール、リン酸モノナトリウム、モノステアレート、プロピレングリコール、洗浄剤、セチルアルコール、およびこれらの組合せが挙げられるものの、これらに限定されない。別の態様にて、糖エステル：乳化剤の比は、約０．１：９９．９、約１：９９、約１０：９０、約２０：８０、約３５：６５、約４０：６０、および約５０：５０とすることができる。最終製品に望ましい特性に応じて比を変えてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルは、結合剤（例えば、デンプン、ダイズタンパク質、ポリマー乳濁液、ＰｖＯＨ、ラテックス）、および添加剤（例えば、グリオキサール、グリオキサール化樹脂、ジルコニウム塩、ステアリン酸カルシウム、レシチンオレエート、ポリエチレン乳濁液、カルボキシメチルセルロース、アクリル系ポリマー、アルギネート、ポリアクリレートゴム、ポリアクリレート、殺微生物剤、油ベースの消泡剤、シリコーンベースの消泡剤、スチルベン、直接染料および酸性染料）に限定されないもののこれらを含む、内部および表面サイジングのための１種または複数のコーティング成分（単独または組合せ）と組合せることができる。関連した態様にて、そのような成分は、微多孔性構造を建てる、光散乱表面を提供する、インキ受理性を改善する、光沢性を改善する、顔料粒子を結合する、コーティングを紙、ベースシート補強材に結合させる、顔料構造の細孔を埋める、感水性を低減する、オフセット印刷におけるウエットピックに抵抗する、ブレードスクラッチングを防止する、スーパーカレンダリングにおける光沢性を改善する、発塵を低減する、コーティング粘度を調整する、保水を実現する、顔料を分散する、コーティング分散を維持する、コーティング／コーティング色剤の劣化を防止する、発泡を制御する、同伴空気およびコーティングクレータを低減する、白さおよび明るさを増大させる、色および色合いを制御すること等のこれらに限定されないもののこれらを含む１つまたは複数の特性をもたらすことができる。最終製品に望ましい特性に応じて組合せを変えてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。

一実施形態では、前記糖脂肪酸エステルを採用する方法が、１次／２次コーティング（例えば、シリコーンベースの層、デンプンベースの層、クレーベースの層、ＰＬＡ層、Ｂｉｏ－ＰＢＳ、ＰＥＩ層等）を塗布するコストを下げるために使用されることがあり、必要な特性（例えば、耐水性、低表面エネルギー等）を示す材料の層を設け、それによってその同じ特性を達成するのに必要な１次／２次層の量が低減される。一態様にて、材料（例えば、ヒートシール可能な作用剤）を、ＳＦＡＥ層の上にコーティングすることができる。一実施形態では、組成物は、フルオロカーボンおよびシリコーンフリーである。

一実施形態では、組成物は、処理された生成物の機械的および熱的安定性の両方を高める。一態様にて、表面処理は、約－１００℃～約３００℃の温度にて熱安定性である。別の関連した態様にて、セルロースベースの材料の表面は、約６０°～約１２０°の水接触角を示す。別の関連した態様にて、表面処理は、約２００℃～約３００℃の温度にて化学的に安定である。

基材は、塗布前に（例えば、約８０～１５０℃で）乾燥させてもよいが、改質組成物を用いて、例えば浸漬し、表面を組成物に１秒未満曝露できることによって処理することができる。基材を加熱して、表面を乾燥することができ、その後、改質された材料はすぐに使用できる状態である。一態様にて、本明細書に開示される方法に従って、基材を、典型的に製紙工場で実施される何れかの好適なコーティング／サイジング方法で処理してもよい（例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとする、Ｓｍｏｏｋ， Ｇ．， Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ， Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｆｏｒ Ｐｕｌｐ ＆ Ｐａｐｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｔｓ， （２０１６）， ４^ｔｈ Ｅｄ．， Ｃｐｔ． １８， ｐｐ． ２９３－３０９， ＴＡＰＰＩ Ｐｒｅｓｓ， Ｐｅａｃｈｔｒｅｅ Ｃｏｒｎｅｒｓ， ＧＡ ＵＳＡを参照されたい）。

一部の用途において、材料を処理前に乾燥してもよいが、本開示を実施する際に材料の特別な調製は必要ない。一実施形態では、開示される方法は、フィルム、剛性容器、繊維、パルプ、ファブリック等に限定されないもののこれらを含む何れかのセルロースベースの表面に使用できる。一態様にて、糖脂肪酸エステルまたはコーティング剤を、通常のサイズプレス（垂直、傾斜、水平）、ゲートロールサイズプレス、計量サイズプレス、カレンダーサイズ塗布、チューブサイジング、オンマシン、オフマシン、片面コーター、両面コーター、ショートドエル、同時両面コーター、ブレードまたはロッドコーター、グラビアコーター、グラビア印刷、フレキソ印刷、インキジェット印刷、レーザー印刷、スーパーカレンダリング、およびこれらの組合せによって塗布できる。

供給源に応じて、セルロースは、紙、板紙、パルプ、軟材繊維、硬材繊維、またはこれらの組合せ、ナノセルロース、セルロースナノ繊維、ウィスカーまたはミクロフィブリル、ミクロフィブリル化綿または綿ブレンド、他の非木質繊維（サイザル、黄麻または麻、亜麻やわらなど）、セルロースナノ結晶、またはナノフィブリル化セルロースとすることができる。

一実施形態では、糖脂肪酸エステルコーティングの塗布量は、セルロース含有材料の少なくとも１つの表面を完全に被覆するのに十分な量である。例えば、一実施形態では、糖脂肪酸エステルコーティングは、容器の完全な外側表面、容器の完全な内部表面、もしくはこれらの組合せ、または原紙の片側もしくは両側に塗布されてもよい。他の実施形態では、フィルムの完全な上部表面は、糖脂肪酸エステルコーティングで被覆されることがあり、またはフィルムの完全な下側表面は、糖脂肪酸エステルコーティング、またはこれらの組合せで被覆されてもよい。いくつかの実施形態では、機器／計器の穴は、コーティングによって被覆されることがあり、または機器／計器の外面は、糖脂肪酸エステルコーティング、またはこれらの組合せによって被覆されてもよい。一実施形態では、糖脂肪酸エステルコーティングの塗布量は、セルロース含有材料の少なくとも１つの表面を部分被覆するのに十分な量である。例えば、周囲雰囲気に曝露される表面のみ、糖脂肪酸エステルコーティングによって被覆され、あるいは周囲雰囲気に曝露されない表面のみ、糖脂肪酸エステルコーティング（例えば、マスキング）によって被覆される。当業者に明らかであるように、糖脂肪酸エステルコーティングの塗布量は、被覆される材料の使用に依存するものでもよい。一態様にて、一方の表面は、糖脂肪酸エステルコーティングでコーティングされることがあり、反対側の表面は、タンパク質、小麦グルテン、ゼラチン、プロラミン、ダイズタンパク質分離物、デンプン、加工デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギナン、キトサン、イヌリン、長鎖脂肪酸、ワックス、およびこれらの組合せに限定されないもののこれらを含む作用剤でコーティングされてもよい。関連した態様にて、ＳＦＡＥを完成紙料に添加することができ、ウェブ上の得られた材料には、ＳＦＡＥの追加のコーティングが設けられてもよい。

好適なコーティング方法は、方法のこの態様を実施する過程にて塗布される様々な糖脂肪酸エステルコーティングおよび／または乳濁液の何れかを送達するために使用されてもよい。一実施形態では、糖脂肪酸エステルコーティング方法は、浸漬、吹付け、塗装、印刷、およびこれらの方法のうちの何れかの任意選択的な組合せを単独で、または開示される方法を実施するのに適応する他のコーティング方法とともに含む。

例えば、糖脂肪酸エステルの濃度を上げることによって、本明細書に開示される組成物は、処理されているセルロースとより幅広く反応することができ、最終結果では、やはり改善された撥水／耐脂質特性が示される。しかし、必ずしもコート重量が高いほど、耐水性が増大するわけではない。一態様にて、様々な触媒によって、より速い「硬化」が可能になって、特定の用途を満たすように糖脂肪酸エステルの品質を正確に調節する。

処理されるセルロースの選択、糖脂肪酸エステル、反応温度、および曝露時間が、最終製品の何れか特定の用途に適するようにルーチンの実験法で最適化されてもよい、方法のパラメータであることは、当業者にとって明らかであろう。

誘導体化された材料は、当技術分野にて公知である適切な試験を使用して画定および測定することができる変更された物理的特性を有する。疎水性については、分析プロトコルとしては、接触角測定および吸湿量が挙げられるものの、これらに限定されない。他の特性としては、剛性、ＷＶＴＲ、多孔度、引張強さ、基材分解の欠如、破裂および引裂特性が挙げられる。従うべき特定の標準化プロトコルは、米国材料試験協会によって定義されている（プロトコルＡＳＴＭ Ｄ７３３４－０８）。

表面の水蒸気や酸素などの様々なガスに対する透過性は、材料のバリア機能が増強されるように糖脂肪酸エステルコーティング方法でも変更されてもよい。透過性を測定する標準ユニットは、バーラーであり、これらのパラメータを測定するプロトコルは、パブリックドメインでも入手可能である（水蒸気にはＡＳＴＭ規格Ｆ２４７６－０５、酸素にはＡＳＴＭ規格Ｆ２６２２－８）。

一実施形態では、本開示の手順に従って処理された材料は、微生物の攻撃下の環境における分解によって測定して、完全な生分解性を示す。

フラスコ振盪法（ＡＳＴＭ Ｅ１２７９－８９（２００８））やＺａｈｎ－Ｗｅｌｌｅｎｓ試験（ＯＥＣＤ ＴＧ ３０２ Ｂ）を含め、様々な方法が生分解性を画定および試験するのに利用可能である。

ＡＳＴＭ Ｄ６４００に限定されないものの、これを含む様々な方法が堆肥化可能性を画定および試験するのに利用可能である。

本開示の方法による処理に適した材料としては、反応／結合に利用可能な表面をかなりの割合で有する、綿繊維、亜麻等の植物繊維、木質繊維、再生セルロース（レーヨンおよびセロファン）、部分アルキル化セルロース（セルロースエーテル）、部分エステル化セルロース（アセテートレーヨン）、および他の改質セルロース材料などの様々な形のセルロースが挙げられる。上述したように、「セルロース」という用語は、これらの材料、ならびに同様の多糖構造および同様の特性を有する他のものを全て含む。これらのうち、比較的新しい材料のミクロフィブリル化セルロース（セルロースナノファイバー）（例えば、引用によりそれらの全てが本明細書の一部をなすものとする、米国特許第４３７４７０２号明細書、米国特許出願公開第２０１５／０１６７２４３号明細書および同第２００９／０２２１８１２号明細書を参照されたい）が、本出願に特に適している。他の実施形態では、セルロースとしては、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース（硝酸セルロース）、硫酸セルロース、セルロイド、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロースナノ結晶、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、およびこれらの組合せが挙げられるものの、これらに限定されない。

本明細書に開示されるセルロースの改質は、その疎水性の増大に加え、その引張強さ、柔軟性および剛性も高め、それによってその使用の範囲も更に広げてもよい。本明細書に開示される改質セルロースからまたはそれを使用することによって作製された生分解性および部分生分解性製品はリサイクル可能および堆肥化可能な製品を含めて全て、本開示の範囲内である。

コーティング技術の利用可能な用途のうち、そのような品目としては、あらゆる目的のための容器、紙、板紙、製紙用パルプ、カップ、蓋、箱、トレー、剥離紙／ライナー、堆肥バッグ、買い物袋、パイプおよび導水管、食品用使い捨てカトラリー、皿およびビン、ＴＶおよび携帯機器用のスクリーン、衣類（例えば、綿または綿ブレンド）、包帯、感圧ラベル、感圧テープ、女性用製品、ならびに避妊具等の身体上または体内で使用される医療機器、薬物送達装置などが挙げられるものの、これらに限定されない。また、開示されるコーティング技術は、家具および室内装飾用品、野外キャンプ用具等にも使用できる。

以下の実施例は、本開示を説明するためのものであって、限定するものではないことを意図する。

［実施例１］
（糖脂肪酸エステル配合物）
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、室温で液体であり、ベンチトップ型の引落装置を使用して、この材料を含有する全てのコーティング／乳濁液を室温で塗布した。様々なコート重量を生み出すように、ロッドのタイプおよびサイズを変更した。

（配合物１）
５０ｍｌのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、１９５ｍｌの水および５グラムのカルボキシメチルセルロース（ＦＩＮＮＦＩＸ（登録商標）１０；ＣＰ Ｋｅｌｃｏ、Ａｔｌａｎｔａ、ＧＡ）を含有する溶液に添加した。５０００ｒｐｍにセットしたＳｉｌｖｅｒｓｏｎホモジナイザーを使用し、この配合物を１分間混合した。この乳濁液を、漂白硬材パルプで作製された５０グラムのベースシート、および無漂白軟材から構成された８０グラムのシートにコーティングした。両紙をオーブン（１０５℃）に１５分間入れて、乾燥した。オーブンから取り出した後、シートを実験台に置き、各シートにピペットで水（室温）を１０滴加えた。この試験のために選択されたベースシートは水の小滴を直ちに吸収するが、様々な量のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）でコーティングされたシートでは、コート重量が増加するにつれて耐水性のレベルが上昇していくことが見られた（表１を参照されたい）。

耐水性は、重い方のシートでは不足し、シートが乾燥していなければ耐水性が達成されないことが観察された。

（配合物２）
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）のカップストックへの添加：（これは、ＭＦＣ処理なしの単層ストックであることに留意すること。ユーカリパルプで作製された板紙１１０グラム）。５０グラムのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を２００グラムの５％加熱エチル化デンプン（Ｅｔｈｙｌｅｘ ２０２５）に添加し、ベンチトップ型カディミルを使用して、３０秒間撹拌した。紙試料をコーティングし、オーブンに１０５℃で１５分間入れた。１０～１５個の試験小滴を、板紙のコーティングされた側面に置き、水ホールドアウト時間を測定し、下記の表に記録した。未処理の板紙対照の水浸透は瞬時なものであった（表２を参照されたい）。

（配合物３）
純粋なＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を４５℃に温め、噴霧ビンに入れた。均一な噴霧を、前述の例に列挙された紙ストック、ならびに一片の繊維板およびある量の綿布に適用した。水滴を試料に置くと、基材中への浸透が３０秒以内に起こったが、オーブン中、１０５℃で１５分間乾燥した後、水滴が基材中に吸収される前に蒸発した。

継続調査は、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）が耐油性およびグリース性コーティングに使用される化合物と相溶性がありうるかどうかに関係した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、耐水性および剛性改善にとって有用である。剛性試験を行うために、板紙ストック２４０ｇを使用した。結果を、下記表３に示す。これらのデータは、単一のコート重量：５グラム／平方メートルで得られたものであり、５つの試料の平均が報告されている。結果は、本発明者らのＶ－５ Ｔａｂｅｒ剛性試験機モデル１５０－Ｅを用いて記録されたＴａｂｅｒ剛性単位である。

［実施例２］
（糖エステルのセルロース系基材への結合）
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）がセルロース系材料に可逆的に結合しているかどうかを決定するために、純粋なＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と、純粋なセルロースとを５０：５０の比で混合した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を３００°Ｆで１５分間反応させ、混合物を塩化メチレン（非極性溶媒）または蒸留水で抽出した。試料を６時間還流し、試料の重量分析を実施した。

［実施例３］
（セルロース系表面の調査）
ＭＦＣを含む原紙と含まない原紙の走査型電子顕微鏡像は、より細孔の少ないベースが、表面に反応している防水剤がはるかに少なくて済む可能性をもつことを示している。図１～２に、未処理の中空隙率Ｗｈａｔｍａｎ濾紙を示す。図１および図２は、誘導体化剤が反応できる曝露表面積が比較的広いことを示している。しかし、高多孔性シートには水が逃げ込む場所が十分あることも示される。図３および４は、リサイクルパルプで作製された紙をＭＦＣでコーティングする前およびコーティングした後を突き合わせて比較したものを示す（これらは、同じ試料の２つの倍率の図であり、画像の左側は明らかにＭＣＦを含まない。）。試験により、はるかに細孔の少ないシートの誘導体化は、長期水／蒸気バリア性能に対してより高い見込みを示すことがわかる。最後の２つの像は、対比のための、１枚の濾紙の平均「細孔」を撮影した精密なクローズアップおよびＣＮＦコート紙を同様の倍率で撮影した精密なクローズアップである。

上記データから、臨界点である、より多くの材料の添加によって、性能が対応して向上することが明らかである。如何なる理論に拘泥されるものではないが、無漂白紙では反応がより速いようであり、これは、リグニンの存在が反応を促進させる可能性があることを示唆している。

実は、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）のような製品は液体であり、容易に乳化することができ、それを、製紙工場にてよく使用されるコーティング設備で機能するように容易に適合させ得ることが示唆されている。

［実施例４］
「Ｐｈｌｕｐｈｉ」
液体ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を漂白硬材繊維と混合および反応させ、防水性手漉きシートを生み出す様々な形を生成した。スクロースエステルをシート形成前にパルプと混合すると、その大部分は繊維とともに保持されることが見出された。十分な加熱および乾燥を行うと、脆くてふわふわしているものの、非常に疎水性の手漉きシートが形成された。この例では、０．２５グラムのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、６リットルの水中で４．０グラムの漂白硬材繊維と混合した。この混合物を手動で撹拌し、水を標準の手漉きシート鋳型に注いだ。得られた繊維マットを取り出し、３２５°Ｆで１５分間乾燥した。生成したシートは、著しい疎水性を示し、かつ繊維自体の間の水素結合を大幅に低減させた（１００度より大きい水接触角が観察された。）。乳化剤を添加することができる。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と繊維は、約１：１００～２：１とすることができる。

その後の試験により、タルクはこれにて唯一の傍観物（spectator）であり、追加の試験から外したことがわかる。

［実施例５］
（ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）コーティング特性に対する環境効果）
スクロースエステルと繊維の反応機構をより理解する試みとして、湿潤強さ樹脂が添加されているものの、耐水性を有さない（サイジングを含まない）漂白クラフトシートに、低粘度コーティングを塗布した。コーティングは全て、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計を１００ｒｐｍで使用して測定し、２５０ｃｐｓ未満であった。

ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をＥｔｈｙｌｅｘ ２０２５（デンプン）と乳化し、グラビアロールを介して紙に塗布した。比較のために、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をＷｅｓｔｃｏｔｅ ９０５０ ＰｖＯＨとも乳化した。図５に示すように、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の二重結合の酸化は、酸化的な化学的性質を増強する熱および追加の化学的環境の存在によって増強されている（表５も参照されたい）。

［実施例６］
（不飽和脂肪酸鎖対飽和脂肪酸鎖の効果）
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を漂白軟材パルプと反応させ、乾燥して、シートを形成した。その後、ＣＨ_２Ｃｌ_２、トルエンおよび水で抽出して、パルプとの反応の程度を決定した。Ｓｏｘｈｌｅｔ抽出ガラス器具を使用して、少なくとも６時間抽出した。下記表６に、抽出の結果を示す。

データにより、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の本質的に全てがシートに残っていることが示されている。これを更に検証するために、同じ手順をパルプ単独で実施し、結果より、パルプ１０ｇ当たり約０．０１ｇが得られたことがわかる。如何なる理論に拘泥されるものではないが、これは、完全に除去されていなかった残留パルプ化化学薬品またはより可能性の高い抽出物として容易に説明できる。

セルロースの純粋な繊維（例えば、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）のα－セルロース）を使用し、実験を繰り返した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の負荷率レベルが繊維の質量の約２０％未満のままである限り、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の質量の９５％超が繊維とともに保持され、極性溶媒でも非極性溶媒でも抽出されなかった。如何なる理論に拘泥されるものではないが、焼付け時間および温度を最適化すると、繊維とともに残留するスクロースエステルが更に増強されることがある。

データから示されるように、一般的には乾燥後に材料からＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を抽出できないことが明らかである。一方、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の代わりに、全て飽和脂肪酸鎖を含む脂肪酸（例えば、Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ， ＯＨ）から入手可能なＯＬＥＡＮ（登録商標））が使用されると、（７０℃以上の）熱水を使用して、材料中のＯＬＥＡＮ（登録商標）のほぼ１００％を抽出できる。ＯＬＥＡＮ（登録商標）は、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と同一のものであるが、唯一の変更は、不飽和脂肪酸が結合している（ＳＥＦＯＳＥ（登録商標））代わりに飽和脂肪酸が結合している（ＯＬＥＡＮ（登録商標））点である。

別の注目すべき態様は、複数の脂肪酸鎖が、セルロース、および構造中の２つの糖分子と反応性を示し、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）が堅い架橋網目を生じ、紙、板紙、エアレイドおよび湿式不織布、ならびにテキスタイルなどの繊維ウェブの強度改善が導かれることである。

［実施例７］
（耐水性を達成するためのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の添加）
硬材と軟材の両方のクラフトパルプを使用し、２グラムおよび３グラムの手漉きシートを作製した。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を１％パルプスラリーに０．１％以上のレベルで添加し、水を排出し、手漉きシートを形成すると、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は繊維とともに保持され、耐水性を付与した。０．１％～０．４％のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）では、水が表面上で数秒以下の間、玉のようになった。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）負荷が０．４％を超えると、１．５％より高い負荷率レベルに向けて、耐水性の時間が何分間に、次いで何時間に急速に増加した。

［実施例８］
（嵩高い繊維材料の製造）
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をパルプに添加すると、繊維を軟化させ、これらの間の空間を増加させ、嵩高くなるように作用する。例えば、１２５ｇ（乾燥状態）のパルプを含有する硬材パルプの３％スラリーを水切りし、乾燥すると、１８．２立方センチメートルの体積を占めることがわかった。１２．５ｇのＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を、等量の１２５ｇの乾燥繊維を含有する同じ３％硬材パルプスラリーに添加した。水切りおよび乾燥時に、得られたマットは４５．２立方センチメートルを占めた。

３０ｇの標準漂白硬材クラフトパルプ（Ｏｌｄ Ｔｏｗｎ Ｆｕｅｌ ａｎｄ Ｆｉｂｅｒ、ＬＬＣ、Ｏｌｄ Ｔｏｗｎ、ＭＥにより製造）を、６０℃に温めておいたＳＥＦＯＳＥ（登録商標）とともに噴霧した。この４．３ｃｍ^３を１０，０００ｒｐｍの砕解機に入れ、本質的に再パルプ化した。混合物を手漉きシート鋳型に通して注ぎ、１０５℃で乾燥した。得られた疎水性パルプは、８．１ｃｍ^３の体積を占めた。この材料を２インチ角に裁断し、液圧プレスに入れ、圧力５０トンを３０秒間加えた。その四角の体積は大幅に低減したが、依然として圧力を加えない対照のために裁断された同じ２インチ角より５０％高い体積を占めた。

嵩および軟らかさの増加が観察されるだけでなく、水切りをしたときの強制再パルプ化マットによって、疎水性の全てが保持された繊維マットが得られたことも重要である。この品質は、水が低表面エネルギーバリアを容易に「押し分けて」通って、シートに入り込むことはあり得ないという知見に加え、価値があるものである。疎水性の単一脂肪酸鎖の結合は、この特性を示さない。

如何なる理論に拘泥されるものではないが、これは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）がセルロースと反応しており、セルロース繊維の表面のＯＨ基がその後の水素結合に関与するのにもはや利用不可能であるという追加の証拠を表すものである。他の疎水性材料は、初期の水素結合に干渉するが、再パルプ化時に、この影響は逆転され、セルロースのＯＨ基は、再乾燥時に水素結合に自由に関与する。

［実施例９］
（袋用紙試験データ）
下記表（表７）に、５～７ｇ／ｍ^２をＳＥＦＯＳＥ（登録商標）およびポリビニルアルコール（ＰｖＯＨ）の混合物を無漂白クラフト袋ストック（対照）にコーティングすることによって付与された特性を示す。また、参照のために市販の袋も含まれている。

表に示されるように、対照原紙をＳＥＦＯＳＥ（登録商標）およびＰｖＯＨでコーティングすると、引張および破裂は増加している。

［実施例１０］
（湿潤／乾燥引張強さ）
３グラムの手漉きシートを、漂白パルプから作製した。以下のように、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の異なる添加レベルで湿潤および乾燥の引張強さが比較された。これらの手漉きシートでは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を何れかのコーティングにも乳化せず、それを単にパルプに混ぜ込み、他の化学的性質を加えることなく水切りしたことに留意されたい（表８を参照されたい）。

湿潤強さについて、５％の添加により対照の乾燥強さをさほど下回らないことにも留意されたい。

［実施例１１］
（８つ未満の飽和脂肪酸を含有するエステルの使用）
８つ未満の脂肪酸がスクロース部分に結合して生成されたスクロースエステルを用いて、いくつかの実験を行った。ＳＰ５０、ＳＰ１０、ＳＰ０１およびＦ２０Ｗ（Ｓｉｓｔｅｒｎａ、Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）の試料は、それぞれ５０％、１０％、１％、および本質的に０％のモノエステルを含有するものである。これらの市販の製品は、スクロースを飽和脂肪酸と反応させることによって作製され、したがって、更に架橋するのに有用でなくなり、または同様の化学的性質にとって有用でなくなるものの、乳化および撥水特性を調査する際に有用なものであった。

例えば、１０ｇのＳＰ０１を、１０％加熱ＰｖＯＨ溶液中で１０ｇのグリオキサールと混合した。混合物を２００°Ｆで５分間「加熱」し、漂白硬材クラフトから作製された多孔性原紙に引落しにより塗布した。結果は、良好な疎水性を示す、紙の表面上にある架橋ワックス系コーティングであった。最低限の３ｇ／ｍ^２を塗布した場合、得られた接触角は１００°より大きかった。グリオキサールは、ＯＨ基を有する化合物で使用される周知の晶析装置であるので、この方法は、スクロース環の残りのアルコール基を基材または他のコーティング材料にて利用可能なアルコール基と結合させることによって、かなり非反応性のスクロースエステルを表面に付着させるために有望な手段である。

［実施例１２］
（ＨＳＴデータおよび吸湿）
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）単独で、防水特性が観察されることを明らかにするために、多孔性Ｔｗｉｎｓ Ｒｉｖｅｒ（Ｍａｔａｗａｓｋａ、ＭＥ）原紙を様々な量のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）（および乳化し、引落しにより塗布するＰｖＯＨまたはＥｔｈｙｌｅｘ ２０２５）で処理し、Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験でアッセイした。下記表９に、結果を示す。

表９に示されるように、紙の表面に塗布されるＳＥＦＯＳＥ（登録商標）の増加によって、（ＨＳＴ（単位秒）の増加によって示されるように）耐水性が高まっていた。

これは、飽和スクロースエステル生成物のコーティングを使用しても確認できる。この具体的な例として、Ｆ２０Ｗ（Ｓｉｓｔｅｒｎａ、Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓから入手可能である）という製品は、４～８置換範囲の大部分の分子でモノエステル％が非常に低いものであると記載されている。Ｆ２０Ｗ製品をＰｖＯＨとともに、それぞれ等量部使用して安定な乳濁液を作製したとき、Ｆ２０Ｗ製品の含浸量は、全コーティングの５０％に過ぎないことに留意されたい。したがって、含浸量が「０．５ｇ／ｍ^２」と標識されている場合、同じ含浸量のＰｖＯＨも存在し、１．０ｇ／ｍ^２の全含浸量が得られる。下記表１０に、結果を示す。

表１０に示すように、やはり、Ｆ２０Ｗの増加により多孔性シートの耐水性が高まっていた。したがって、塗布されたスクロース脂肪酸エステル自体は、紙を耐水性にしている。

耐水性は、単にセルロースとエステル結合を形成する脂肪酸の存在によるものではないことから、軟材手漉きシート（漂白軟材クラフト）にＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を負荷し、パルプ中のセルロースとエステル結合を形成するオレイン酸をパルプに直接添加した。時間０における質量は、１０５℃のオーブンから取り出された手漉きシートの「絶乾」質量を表す。試料を、ＲＨ５０％で維持した調湿室に入れた。質量の変化を経時的に記録する（単位分）。下記表１１および表１２に、結果を示す。

オレイン酸がパルプに直接添加され、エステル結合を形成する場合のここでの違いは、吸湿を大いに遅くすることであることに留意されたい。対照的に、わずか２％ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は吸湿を遅くし、より高い濃度では、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は遅くしない。したがって、如何なる理論に拘泥されるものではないが、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）結合材料の構造は、単純な脂肪酸エステルおよびセルロースによって形成された構造だけで説明できるはずがない。

［実施例１３］
（飽和ＳＦＡＥ）
飽和エステルのクラスは、室温でワックス状固体であり、飽和しているため、試料マトリックスまたはそれ自体と反応しにくいものとした。高温（例えば、少なくとも４０℃、試験したもの全て、６５℃超）にて使用すると、これらの材料は溶融し、液体として塗布でき、次いで冷却および固化し、疎水性コーティングを形成した。あるいは、これらの材料を固体の形で乳化し、水性コーティングとして塗布し、疎水性の特徴を付与できる。

ここで示すデータは、様々な量の飽和ＳＦＡＥでコーティングされた紙から得られたＨＳＴ（Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験）読取値を表す。

Ｔｕｒｎｅｒ Ｆａｌｌｓ紙から得られた＃４５の漂白硬材クラフトシートを試験コーティングに使用した。ガーレー多孔度は、約３００秒測定し、かなり緊密なベースシートを表す。Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｆｏｏｄｓ（日本）から得られたＳ－３７０を、コーティングする前にキサンタンガム（飽和ＳＦＡＥ配合物の質量の最大１％）と乳化した。

飽和ＳＦＡＥ配合物のコート重量（１トン当たりポンド数）ＨＳＴ（１試料当たり４回測定の平均）。

得られた実験データにより、限定された量の飽和ＳＦＡＥは、他の目的／用途に合わせて設計されたコーティングの耐水性を増強させることがあることも裏付けられている。例えば、飽和ＳＦＡＥをＥｔｈｙｌｅｘデンプンおよびポリビニルアルコールベースのコーティングとブレンドすると、耐水性の増加が何れかの場合にも観察された。

以下の実施例を、ガーレー多孔度が１８秒である＃５０の漂白リササイクルベースにコーティングした。

１００グラムのＥｔｈｙｌｅｘ ２０２５を固体１０％（体積１リットル）で加熱し、１０グラムのＳ－３７０を熱いまま添加し、Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ ホモジナイザーを使用して混合した。一般的なベンチトップ型引落し装置を使用して、得られたコーティングを塗布し、紙を加熱ランプ下で乾燥した。

３００＃／トンのコート重量で、デンプン単独は、平均ＨＳＴが４８０秒であった。同様のコート重量のデンプンおよび飽和ＳＦＡＥの混合物では、ＨＳＴが７１０秒に増加した。

十分なポリビニルアルコール（Ｓｅｌｖｏｌ ２０５Ｓ）を熱水に溶解して、１０％溶液を形成した。この溶液を上記の同じ＃５０紙にコーティングすると、１５０ポンド／トンのコート重量で平均ＨＳＴは２２５であった。同じ溶液を使用して、Ｓ－３７０を添加すると、乾燥量基準で９０％ＰＶＯＨ／１０％Ｓ－３７０（すなわち、９０ｍｌの水、９グラムのＰｖＯＨ、１グラムのＳ－３７０）を含有する混合物が形成された。平均ＨＳＴは、３８０秒に増加した。

飽和ＳＦＡＥは、プロラミン（具体的には、ゼイン；引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとする米国特許第７７３７２００号明細書を参照されたい）と相溶性がある。前記特許の主題事項の商業生産に対する主な障壁の１つは、配合物が水溶性であることなので、飽和ＳＦＡＥの添加は、このような形で役に立つ。

［実施例１４］
（他の飽和ＳＦＡＥ）
飽和ＳＦＡＥベースのコーティングのサイズプレス評価を、サイジングがなく、形成が比較的不十分である漂白軽量シート（約３５＃）で行った。加熱して、飽和ＳＦＡＥを乳化したＥｘｃｅｖａｌ ＨＲ ３０１０ ＰｖＯＨを使用して、全ての評価を行った。十分な飽和ＳＦＡＥを添加して、全固体の２０％を占めた。Ｓ－３７０対Ｃ－１８００の試料（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｆｏｏｄｓ（日本）から入手可能）を評価することに焦点を当てた。これらのエステルの両方は、対照よりうまく行われた。下記表１４に、重要なデータの一部を示す。

飽和化合物は、キットの増加をもたらすように見え、Ｓ－３７０とＣ－１８００とは、両方ともＨＳＴの増加が約１００％であることに留意されたい。

［実施例１５］
（湿潤強さ添加剤）
実験室における試験により、スクロースエステルの化学的性質を、湿潤強さ添加剤として使用することを含めて様々な特性を達成するように調節できることがわかった。飽和基をスクロース（または他のポリオール）の各アルコール官能基に結合させることによって、スクロースエステルが作製されると、結果は、水に対して低混和性／溶解性である疎水性ワックス状の物質であった。これらの化合物をセルロース系材料に添加して、内部からまたはコーティングとして耐水性を付与できるが、しかしそれらは、相互でも、試料マトリックスの何れの部分とも化学的に反応しないため、溶媒、熱および圧力によって除去されやすいものである。

防水性およびより高いレベルの耐水性が望ましい場合、マトリックスにスクロースエステルを固定し、それに物理的手段による除去に高耐性をもたせる助けとなる酸化および／または架橋を達成することを目的として、不飽和官能基を含むスクロースエステルが作製され、セルロース系材料に添加されてもよい。スクロースエステルの不飽和基の数およびサイズを調節することにより、耐水性を付与するのに最適ではない分子であるもののそれを用いて強度を付与するために架橋する手段が得られた。

ここに示すデータは、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を漂白クラフトシートに様々なレベルで添加し、湿潤引張データを得ることによって取り出される。表中に示す百分率は、処理された７０＃の漂白紙のスクロースエステル（％）を表す（表１５を参照されたい）。

データは、不飽和スクロースエステルを紙に添加すると、負荷レベルが増加するにつれて、湿潤強さが増加する傾向が示されている。乾燥引張は、シートの最大強度を基準点として示す。

［実施例１６］
（酸塩化物を使用して、スクロースエステルを生成する方法）
エステル交換を介して疎水性スクロースエステルを作製することに加えて、酸塩化物を、スクロースに類似した環構造を含むポリオールと直接反応させることによって、繊維物品にて同様の疎水性を達成できる。

例えば、２００グラムの塩化パルミトイル（ＣＡＳ １１２－６７－４）を５０グラムのスクロースと混合し、室温で混合した。混合した後、混合物を１００°Ｆにし、その温度で終夜維持した（周囲圧力）。得られた材料をアセトンおよび脱イオン水で洗浄して、何れの未反応または親水性の材料も除去した。Ｃ－１３ ＮＭＲを使用して、残っている材料を分析すると、相当量の疎水性スクロースエステルが作製されたことがわかった。

脂肪酸塩化物をセルロース系材料に添加すれば、疎水性を付与できることが示されてきたが（ＢＴ３および他）、反応自体は、放出された副生物のガス状ＨＣｌが、周囲の材料の腐食を含めていくつかの問題をもたらし、労働者および周囲の環境に対して有害であるのため、現場では望ましくないものである。塩酸の発生によりもたらされる１つの追加的な問題は、多く形成されるにつれて、すなわち多くのポリオール部位が反応するにつれて、繊維組成物が弱くなることである。塩化パルミトイルを、セルロースおよび綿材料とそれらの量を増加させながら、反応させた。疎水性が高まるにつれて物品の強度が低下した。

トウモロコシデンプン、カバノキ由来のキシラン、カルボキシメチルセルロース、グルコースおよび抽出ヘミセルロースを含め、他の同様のポリオールのそれぞれ５０グラムと反応させた２００グラムのＲ－ＣＯ－クロリドを使用し、上記の反応を数回繰り返した。

［実施例１７］
（剥離試験）
剥離試験は、再現性のある角度として紙の表面からテープを剥離するために必要とされる力を測定するために、引張試験機の２つの顎部間にあるホイールを利用した（ＡＳＴＭ Ｄ１８７６；例えば、１００ Ｓｅｒｉｅｓ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｐｅｅｌ Ｔｅｓｔｅｒ、ＴｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓ、Ｓｈａｋｏｐｅｅ、ＭＮ）。

この作業には、Ｔｕｒｎｅｒｓ Ｆａｌｌｓ紙（Ｔｕｒｎｅｒｓ Ｆａｌｌｓ、ＭＡ）に由来して高ガーレー（６００秒）を有する漂白クラフト紙を使用した。この＃５０ポンドのシートは、かなり緊密であるが極めて吸収性の高いシートであることを示す。

＃５０ポンド紙を対照として１５％Ｅｔｈｙｌｅｘデンプンでコーティングすると、必要とされた（５つの試料の）平均力は、０．５５ポンド／インチであった。Ｅｔｈｙｌｅｘデンプンの２５％の代わりにＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を使用した点以外は同様のコーティング（したがって、２５％の含浸量がＳＥＦＯＳＥ（登録商標）であり、７５％がやはりＥｔｈｙｌｅｘである。）で処理すると、平均力は、０．０８１ポンド／インチに減少した。Ｅｔｈｙｌｅｘの５０％の代わりにＳＥＦＯＳＥ（登録商標）を使用すると、必要とされた力は、１インチ当たり０．０３ポンド未満に減少した。

この紙の調製は、紙の引張強さを決定するＴＡＰＰＩ標準方法４０４に従った。

最後に、同様の紙を、１トン当たり７５０ポンドの負荷率でＳ－３７０とともに使用した。これにより、シートの細孔を全て効果的に埋め、完全な物理的バリアが形成された。確かに、これは平面でＴＡＰＰＩキット１２に合格する。この短時間の実験により、飽和ＳＦＡＥ変種を使用して、耐グリース性を得ることが可能であることが示された。

［実施例１８］
（飽和ＳＦＡＥおよび無機粒子（充填剤））
飽和スクロース脂肪酸エステルは、スクロース分子に結合している脂肪酸鎖の数（および鎖長）に応じて、親水性から疎水性のものまで及ぶ。これらは、高反応性化合物とはみなされない。

側鎖が１６個または１８個の炭素の長さである様々な置換ＳＡＦＥを調査してきた。試験材料は、融点が１５０℃未満のワックス状固体である。紙にコーティングすると、高度に置換されたエステルは、コート重量およびシート空隙率に応じて著しいレベルの耐水性を与える。最後に、Ｓ－３７０の同じ紙を、シートの細孔を全て効果的に埋め、完全な物理的バリアを築く１トン当たり７５０ポンドの負荷率で使用した。そのように処理された紙は、ＴＡＰＰＩキット１２を有することがわかった。この短期間の実験は、飽和ＳＦＡＥの変種を使用して、耐グリース性が得られることを示した。

（観察結果）
より疎水性のエステルは、水性乳濁液／分散体中で凝集する傾向があり、これによって紙への均一なコーティングは難しくなる。

これらの分子のいくつかの低融点は、シートへのコーティングの「溶け込み（melting）」をもたらす。

疎水性ＳＡＦＥとポリマーを混合して、分散体が安定化するのを助ける場合、これらのポリマー（すなわち、ラテックス、デンプン、ポリビニルアルコール）は、これらのエステルを、所望の疎水特性を弱めるように包囲する傾向がある。

炭酸カルシウム（例えば、沈降炭酸カルシウム）と混合すると、予想外の魅力がある。ＳＡＦＥは、同様の乾燥条件下では紙に溶け込まない。

炭酸カルシウムは、ＳＡＦＥの分散を助けるように見え、付着性は、ＳＡＦＥが結合剤として作用して、炭酸カルシウム粒子をコーティングされた紙の表面に付着させるほどであった。この均一の分散によって、所与のエステル量に対する耐水性が増強されると考えられる。

［実施例１８］
（顔料含有コーティング配合物）
（方法）
ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と、いくつかのＭＡＬＬＡＲＤ ＣＲＥＥＫ試料（ＴＹＫＯＴＥ（登録商標）１０１９、１００４、６１６０、１００５、６１５２）ならびにＤＯＷ ６２０（登録商標）およびいくつかのＢＡＳＦ試料（Ｅｐｏｔａｌ ＮＸ ４４３０、Ｅｐｏｔａｌ ｓ４４０）との分析は、ラテックスが化学の観点からＳＥＦＯＳＥ（登録商標）と相溶性があることを裏付けるように見える。添加の順序は問題であるようには見えず、粘度は認識できるほど変化するようには思われない。

（カップ紙ストック（cup paper stock））
Ｍａｌｌａｒｄ Ｃｒｅｅｋ Ｔｙｋｏｔｅ（登録商標）１０１９をＩｍｅｒｙｓ ＬＸ（登録商標）クレースラリーとブレンドした。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をこの混合物にブレンドし、得られた比は、ラテックス：７０％、ＬＸ（登録商標）クレー：２０％、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）：１０％（トップコート）または７５％、ＧＣＣ：７５％；ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）：３％；Ｔｙｋｏｔｅ（登録商標）１０１９：２１．５％（ベースコート）であった。ベースコートブレンドは、ｐＨ約７．６、粘度２１５ｃｐｓ、および固形分６０～７０％であった。トップコートは、ｐＨ７．８、固形分約５７％、粘度約２４０ｃｐｓであった。報告されたコート重量は、プレコーティングされたボードにブレードを介して塗布して約８ｇ／ｍ^２であった。異なる２種のコーティングにより、ホットカップストック、コールドカップストックおよびカップボトムストックのロールを作製した。

下記表１６に、顔料含有コーティング配合物におけるＳＥＦＯＳＥ（登録商標）硬化のコブ値に対する効果を示す。

表に示すように、コーティングにＳＥＦＯＳＥ（登録商標）（１０重量％）を添加し、ラテックスでコーティングされたボードはコブ値が３９であったが、その数値が３まで低減した。

ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、ラテックスと同程度の効果的な塗膜形成剤であるとは思われない。したがって、如何なる理論に拘泥されるものではないが、ラテックスはバリアフィルムを形成し、ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）はラテックスフィルムにおける何れの空隙／ピンホールにも疎水性を加えることによって相乗的に作用すると仮定された。

（プラスチック基材）
コブ効果について更に理解するために、プラスチック基材をＤｏｗ ６２０（登録商標）ラテックスでコーティングし、（プラスチック基材上で）乾燥し、およびコブを測定した（コブ値＝１０．５）。このデータ点は、コブ読取は紙自体に浸透する水によって影響されるだけでなく、水がコーティング自体に浸漬または吸収していることも反映するという事実を反映する。１０％のＳＥＦＯＳＥ（登録商標）をラテックスに添加して（やはりプラスチック基材にコーティングして）この実験を繰り返すと、コブ値は３．８まで低下し、フィルム自体における疎水性が反映された。

［実施例１９］
（固体ラテックスポリマービーズのＳＦＡＥカプセル化とセルロース繊維への添加）
ＳＦＡＥを、水性プロピレングリコール中で、９０℃で２０分間加熱し、２１℃まで１分間冷却し、再び９０℃で追加の５分間加熱し、２１℃まで冷却するステップを含む温度サイクル法により、ラテックスと混合した。ＳＦＡＥは、ラテックスと共に混錬してもよい。

粒子を水性乳濁液またはスラリー中で分散させ、水性乳濁液またはスラリーを、次いで、湿式成形より前に、総乾燥重量の約５％～約５０％の濃度で、セルロース繊維スラリーと混合した。乳濁液を繊維スラリーと混錬してもよい。次いで、繊維スラリーを、加熱を任意に伴い、メッシュまたはスクリーンを備える機械に適用して水を除去した。得られた繊維材料を、次いで鋳型に適用し、乾燥するまで加熱した。一旦乾燥すると、得られた製品を鋳型から取り外した。

上記の実施例を参照しながら、本開示を説明してきたが、修正および変形が本開示の趣旨および範囲内に包含されることが理解されよう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。本明細書に開示される参考文献は、引用によりそれらの全てが本明細書の一部をなすものとする。

Claims (20)

1. 成形セルロース含有物品を生成する方法であって、
   乳濁液またはスラリーをセルロース繊維の完成紙料に添加するステップであって、前記乳濁液またはスラリーが、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルおよび１種または複数の担体粒子を含む、ステップと、
   前記完成紙料を１つまたは複数のメッシュまたはスクリーンを通して水切りするステップと、
   鋳型中で混合物を製品に熱成形するステップと、
   製品を鋳型から取り外すステップと
   を含み、
   前記製品が、前記乳濁液またはスラリーで処理していないセルロース製品と比べて、耐水性、耐油性、および／または耐グリース性を示す、方法。
2. 前記製品が、ボール、プレート、ビン、パウチ、包装容器またはインサートである、請求項１に記載の方法。
3. 前記担体が、スクロース脂肪酸エステル、ポリマー、固体ラテックスポリマービーズ、中空ポリマーシェル、樹脂ビーズ、顔料粒子、およびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
4. 前記顔料粒子が、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン粘土、シリカ、シリケート、タルク、マイカおよびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
5. 前記粒子が、生コーンデンプン、コメデンプン、小麦デンプン、バレイショデンプン、もしくはタピオカデンプン顆粒、カラスムギ外皮、コメ外皮、粉砕ナッツ殻、またはこれらの組合せを更に含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記粒子が、１種または複数のスクロースエステルでコーティングされ、水性乳濁液またはスラリー中に分散されている、請求項１に記載の方法。
7. 前記水性乳濁液またはスラリーが、湿式成形より前に、総乾燥重量の約５％～約５０％の濃度で、セルロース繊維スラリーと混合される、請求項６に記載の方法。
8. 前記担体がポリマーであり、前記ポリマーが低いガラス転移温度を示す、請求項１に記載の方法。
9. 前記ポリマーが、ラテックスである、請求項８に記載の方法。
10. 前記製品が、低減された粘着性を示す、請求項９に記載の方法。
11. １種または複数のカーゴ材料を含有するスクロース脂肪酸エステル粒子を含む組成物。
12. 前記１種または複数のカーゴ材料が、ポリマー、固体ラテックスポリマービーズ、樹脂ビーズ、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン粘土、シリカ、シリケート、タルク、マイカおよびこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１１に記載の組成物。
13. チモール、レシチン、アルキルグルコシドおよびこれらの組合せを更に含む、請求項１１に記載の組成物。
14. 前記粒子が、ミセル、マイクロカプセルまたはナノカプセルである、請求項１１に記載の組成物。
15. 前記スクロース脂肪酸エステルが、モノ－またはジエステルである、請求項１１に記載の組成物。
16. 前記スクロース脂肪酸エステルが、全て飽和脂肪酸を含み、または飽和および不飽和脂肪酸の混合物である、請求項１１に記載の組成物。
17. 前記脂肪酸エステル粒子が、１種または複数のスクロース脂肪酸エステルを含む、請求項１１に記載の組成物。
18. 請求項１１に記載の組成物を含む、乳濁液。
19. 前記１種または複数のカーゴ材料が、ラテックスを含む、請求項１８に記載の乳濁液。
20. 請求項１に記載の方法により製造された物品。
    
    

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