JP2022538563A - 包装材料用ガスバリアフィルム - Google Patents

Abstract

本発明は、紙又は板紙ベースの包装材料用のガスバリアフィルムに関し、前記ガスバリアフィルムは、少なくとも一方の表面が金属化されているミクロフィブリル化セルロース層（ＭＦＣ層）と、前記ＭＦＣ層の少なくとも一方の表面に配置されたポリマー分散コーティング層と、を含む。本発明はさらに、ガスバリアフィルムを含む紙又は板紙ベースの包装材料、容器及びカートンブランク、並びにガスバリアフィルムの製造方法に関する。【選択図】なし

Description

本開示は、紙及び板紙ベースの包装材料（ｐａｐｅｒ ａｎｄ ｐａｐｅｒｂｏａｒｄ ｂａｓｅｄ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）用のガスバリアフィルムに関する。より具体的には、本開示は、高い相対湿度（ＲＨ）において、良好で安定した酸素透過度（ＯＴＲ：ｏｘｙｇｅｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）を有するミクロフィブリル化セルロースをベースとするガスバリアフィルムに関する。本発明はさらに、そのようなバリアフィルムを含む紙及び板紙ベースの包装材料、並びにそのようなバリアフィルムの製造方法に関する。

紙及び板紙をプラスチックでコーティングすることは、板紙の機械的特性とプラスチックフィルムのバリア特性及びシーリング特性とを組み合わせるためによく使用される。比較的少量の適切なプラスチック材料を備えた板紙は、例えば、液体包装板（ｌｉｑｕｉｄ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｂｏａｒｄ）などの要求の厳しい多くの用途に板紙を適するようにするために必要な特性を提供することができる。液体包装紙では、ポリオレフィンコーティングが、液体バリア層のヒートシール層及び接着剤として頻繁に使用される。しかしながら、そのようなポリマーでコーティングされた板のリサイクルは、ポリマーを繊維から分離することが難しいため困難である。

多くの場合、ポリマーでコーティングされた板紙のガスバリア特性は、未だ不十分である。したがって、許容可能なガスバリア特性を確保するために、ポリマーでコーティングされた板紙には、多くの場合、アルミニウム箔の１つ又は複数の層が提供される。ただし、これはカーボンフットプリントが高いため、一般には包装材料、特に液体包装板におけるアルミニウム箔を置き換えたいという要望が存在する。

より最近では、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）フィルムが開発された。これは、脱フィブリル化セルロースフィブリルを、例えば水中に懸濁させ、その後再度再組織化して共に再結合し、優れたガスバリア特性を有する緻密なフィルムを形成する。残念ながら、このようなＭＦＣフィルムのガスバリア特性は、高温及び高湿度で劣化する傾向がある。

高い相対湿度での酸素、空気、及び芳香に対するガスバリア特性を改善するための多くのアプローチが研究され、説明されているが、提案された解決策のほとんどは高価であり、且つ産業規模での実施が困難である。１つのルートは、ＥＰ２５５４５８９Ａ１に開示されているように、ＭＦＣ又はナノセルロースを変性することであり、ＭＦＣ分散液をシランカップリング剤で変性する。別の特許出願であるＥＰ２５５１１０４Ａ１は、より高い相対湿度で改善されたバリア特性を有する、ＭＦＣ並びにポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）及び／又はポリウロン酸の使用を教示している。別の解決策は、高い耐水性及び／又は低い水蒸気透過度を有する層でフィルムをコーティングすることである。ＪＰ２０００３０３３８６Ａは、例えば、ＭＦＣフィルムにコーティングされたラテックスを開示しており、ＵＳ２０１２０９４０４７Ａは、ポリオレフィン層でコーティングすることができるＭＦＣなどの多糖類と混合された木材加水分解物の使用を示唆している。これらの方法に加えて、フィブリル又はフィブリル及びコポリマーを架橋する可能性が研究されている。これにより、フィルムの耐水性だけでなく、水蒸気透過度も改善する。ＥＰ２３７１８９２Ａ１及びＥＰ２３７１８９３Ａ１は、それぞれ、金属イオン、グリオキサール、グルタルアルデヒド、及び／又はクエン酸によるＭＦＣの架橋について説明している。

セルロースの水分感受性（ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を低下させる別の方法は、過ヨウ素酸ナトリウムでセルロースを化学的に変性して、ジアルデヒドセルロース（ＤＡＣ）を得ることである。ジアルデヒドセルロースをフィブリル化することにより、改善した耐湿性を有するバリアフィルムを製造することができる。しかし、ミクロフィブリル化ジアルデヒドセルロース（ＤＡ－ＭＦＣ）を含む分散液は、ＤＡ－ＭＦＣが沈殿し、分散液中にすでにある程度自発的に架橋し、ミクロフィブリルが結合又は絡み合うため、非常に不安定である。分散液の安定性が低いと、フィルム中のＤＡ－ＭＦＣの濃度にばらつきが生じ、不十分なフィルムの形成及びバリア特性につながる。

このように、許容可能な液体バリア特性及び酸素バリア特性を維持しながら、液体包装板のアルミニウム箔を置き換えるための改善された解決策が必要とされている。同時に、ポリオレフィンコーティングを、使用済みの液体包装板材料の再パルプ化とリサイクルを容易にする代替物に置き換える必要がある。

本開示の目的は、液体バリア特性及び酸素バリア特性を提供するために、液体包装板で一般的に使用されるアルミニウム箔の代替物を提供することである。

本開示のさらなる目的は、標準ＡＳＴＭ Ｆ－１９２７に従って、相対湿度８０％及び２３℃で測定された、１０ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、好ましくは５ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、最も好ましくは２ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する、アルミニウム箔を含まない紙又は板紙ベースの包装材料を提供することである。

本開示のさらなる目的は、ＰＴＳ ＲＨ ０２１／９７に従った３０％未満、好ましくは２０％未満のリジェクト率（ｒｅｊｅｃｔ ｒａｔｅ）を有する、アルミニウム箔を含まない紙又は板紙ベースの包装材料を提供することである。

本開示のさらなる目的は、より高い相対湿度及び温度においても改善されたバリア特性を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含むガスバリアフィルムを提供することである。

本開示のさらなる目的は、液体包装板用のガスバリアフィルム又は紙若しくは板紙ベースの包装材料を提供し、その板の再パルプ化を容易にすることである。

上記の目的、及び本開示に照らして当業者によって実現されるであろう他の目的は、本開示の様々な態様によって達成される。

本明細書に例示される第１の態様によれば、紙又は板紙ベースの包装材料用のガスバリアフィルムが提供され、前記ガスバリアフィルムは、
少なくとも一方の表面が金属化されている（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ）ミクロフィブリル化セルロース層（ＭＦＣ層）と、
前記ＭＦＣ層の少なくとも一方の表面に配置されたポリマー分散コーティング層と、
を含む。

紙は、一般に、木材のパルプ又はセルロース繊維を含む他の繊維状物質から薄いシートにて製造された材料を指し、書き込み、描画、又は印刷に使用され、又は包装材料として使用される。

板紙は、一般に、箱やその他の種類の包装に使用される、セルロース繊維を含む丈夫で厚い紙又は段ボールを指す。板紙は、最終用途の要件に応じて、漂白又は無漂白、コーティング又は非コーティングのいずれかで、様々な厚さにて製造できる。

ＭＦＣは、紙及び板紙の包装材料のバリアフィルムに使用するための興味深いコンポーネントとして認識されている。ＭＦＣフィルムは、中間の温度及び湿度の条件（例えば、５０％の相対湿度及び２３℃）において、低い酸素透過度を提供することがわかっている。残念ながら、このようなＭＦＣフィルムのガスバリア特性は、高温多湿（例えば、相対湿度９０％及び３８℃）で大幅に劣化する傾向があり、多くの産業用液体包装用途には不適切である。

本発明者は、ＭＦＣを含む従来技術のラミネートのこれらの欠陥が、ＭＦＣ（少なくとも１つの表面が、ＭＦＣ層の表面上にメタライゼーション層が形成されるように金属化されている）と、そのＭＦＣ層の少なくとも１つの表面上に配置されたポリマー分散コーティング層を含むガスバリアフィルムとによって改善できることを見出した。

メタライゼーション層を備えたＭＦＣ層とポリマー分散コーティング層とを含むガスバリアフィルムは、優れた液体バリア特性及び酸素バリア特性の両方を提供する。特に注目すべきは、このようなラミネートが、高湿度及び高温において、高い酸素バリア特性を示すことである。本開示の文脈における高湿度という用語は、一般に、８０％を超える相対湿度（ＲＨ）を指す。本開示の文脈における高温という用語は、一般に、２３℃を超える温度を指す。

本発明のガスバリアフィルムを使用して、標準ＡＳＴＭ Ｆ－１９２７に従って、相対湿度８０％及び２３℃で測定された、１０ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、好ましくは５ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、最も好ましくは２ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する紙又は板紙ベースの包装材料を製造することができる。

本発明の紙又は板紙ベースの包装材料はリサイクル可能であり、さらに、ＰＴＳ ＲＨ ０２１／９７に従った３０％未満、好ましくは２０％未満のリジェクト率を提供し得る。

これにより、本発明のガスバリアフィルムは、液体バリア特性及び酸素バリア特性を提供するために、液体包装板で一般的に使用されるアルミニウム箔層の興味深く実行可能な代替物となる。

本発明のガスバリアフィルムは、液体包装材料のバリア層でしばしば使用される押出コーティング又はラミネートコーティングされたポリオレフィンコーティングなしで実現できるという点で、さらに有利である。代わりに、本発明のガスバリアフィルムは、ポリマー分散コーティングを使用しており、これは、繊維状の紙及び板紙材料からより容易に分離され、それによってその板の再パルプ化を容易にする。

［ＭＦＣ］
ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、本特許出願の文脈において、１００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有するナノスケールのセルロース粒子繊維又はフィブリルを意味すると理解されるものとする。ＭＦＣは、部分的又は全体的にフィブリル化されたセルロース又はリグノセルロース繊維を含む。遊離したフィブリルの直径は１００ｎｍ未満であるが、実際のフィブリルの直径又は粒子サイズの分布及び／又はアスペクト比（長さ／幅）は、供給源及び製造方法によって異なる。最小のフィブリルはエレメンタリーフィブリルと呼ばれ、直径は約２～４ｎｍであり（例えば、Ｃｈｉｎｇａ－Ｃａｒｒａｓｃｏ、Ｇ．，「Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｆｉｂｒｅｓ， ｎａｎｏｆｉｂｒｉｌｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｓ，： Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ＭＦＣ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ａ ｐｌａｎｔ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｆｉｂｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ」， Ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌｅｔｔｅｒｓ，２０１１年，６：４１７参照）、一方で、ミクロフィブリルとしても定義されるエレメンタリーフィブリルの凝集形態（Ｆｅｎｇｅｌ、Ｄ．，「Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｅｌｌ ｗａｌｌ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ」， Ｔａｐｐｉ Ｊ．， １９７０年３月、第５３巻、第３号）は、例えば、拡張精製プロセス又は圧力降下分解プロセスを使用することによって、ＭＦＣを製造する際に得られる主要生成物であることが一般的である。供給源及び製造プロセスに依存して、フィブリルの長さは、約１マイクロメートルから１０マイクロメートル超まで変化し得る。粗いＭＦＣグレードは、フィブリル化された繊維、すなわち仮導管（セルロース繊維）から突出したフィブリルのかなりの部分、及び仮導管（セルロース繊維）から遊離した一定量のフィブリルを含むことがある。

ＭＦＣには、セルロースミクロフィブリル、フィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、フィブリル凝集体、ナノスケールセルロースフィブリル、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、セルロースマイクロファイバー、セルロースフィブリル、ミクロフィブリル状セルロース、ミクロフィブリル凝集物及びセルロースミクロフィブリル凝集体などの、異なる頭字語がある。ＭＦＣは、様々な物理的又は物理化学的特性によっても特徴付けることができ、例えば、その表面積が大きいことや、水に分散したときに低固形分（１～５重量％）でゲル状材料を形成する能力などで特徴付けることができる。セルロース繊維は、フィブリル化されていることが好ましく、その程度は、形成されたＭＦＣの最終比表面積が、ＢＥＴ法を用いて凍結乾燥した材料について測定した場合、約１～約２００ｍ^２／ｇ、より好ましくは５０～２００ｍ^２／ｇである。

ＭＦＣを製造するには、様々な方法が存在し、例えば、シングルパス又はマルチパス精製、予備加水分解とそれに続く精製又は高せん断崩壊又はフィブリルの遊離などの方法が存在する。ＭＦＣの製造にエネルギー効率と持続可能性の両方をもたらすためには、通常、１つ又は複数の前処理工程が必要である。このように、利用するパルプのセルロース繊維を、例えば酵素的又は化学的に前処理して、繊維を加水分解又は膨潤させたり、又はヘミセルロース若しくはリグニンの量を減らしたりしてもよい。セルロース繊維を、フィブリル化の前に化学的に変性してもよく、それにより、セルロース分子は、天然のセルロースに見られるもの以外の（又はより多くの）官能基を含む。そのような基には、とりわけ、カルボキシメチル（ＣＭＣ）、アルデヒド及び／又はカルボキシル基（Ｎ－オキシル媒介酸化によって得られるセルロース、例えば「ＴＥＭＰＯ」）、第４級アンモニウム（カチオン性セルロース）又はホスホリル基が含まれる。上記の方法の１つで変性又は酸化した後に、繊維をＭＦＣ又はナノフィブリルに分離することは、より容易である。

ナノフィブリル状セルロースは、いくつかのヘミセルロースを含んでもよく、その量は植物源に依存する。前処理された繊維（例えば、加水分解され、予め膨潤され、又は酸化されたセルロース原料）の機械的崩壊は、適切な装置（例えば、リファイナー、粉砕機、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦粉砕機、超音波ソニケーター、フルイダイザー（マイクロフルイダイザー、マクロフルイダイザー、又はフルイダイザー型ホモジナイザーなど））を用いて行われる。ＭＦＣ製造方法に依存して、生成物は、微粉、又はナノ結晶セルロース、又は木材繊維又は製紙プロセス中に存在する他の化学物質も含み得る。生成物はまた、効率的にフィブリル化されていない様々な量のミクロンサイズの繊維粒子を含むことができる。

ＭＦＣは、広葉樹繊維又は針葉樹繊維の両方からの木材セルロース繊維から製造される。また、それは、微生物源、麦わらパルプ、竹、バガスなどの農業繊維、又はその他の非木材繊維源から作ることもできる。それは、好ましくは、未使用の繊維からのパルプ、例えば、機械的、化学的及び／又は熱機械的パルプを含むパルプから作られる。それは、破損した紙や再生紙から作ることもできる。

上記のＭＦＣの定義には、これに限定されるものではないが、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）におけるＴＡＰＰＩ標準Ｗ１３０２１が含まれ、ここでは、幅が５～３０ｎｍで且つアスペクト比が通常５０を超える高いアスペクト比を有する、結晶性領域と非晶質領域の両方を有する複数のエレメンタリーフィブリルを含むセルロースナノファイバー材料を定義している。

本発明のガスバリアフィルムのＭＦＣ層のＭＦＣは、未変性（ｕｎｍｏｄｉｆｉｅｄ）ＭＦＣ又は化学的に変性された（ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ｍｏｄｉｆｉｅｄ）ＭＦＣ、あるいはそれらの混合物であってもよい。いくつかの実施形態では、ＭＦＣは、未変性ＭＦＣである。未変性ＭＦＣは、未変性又は天然セルロース繊維から作製されたＭＦＣを指す。未変性ＭＦＣは、単一のタイプのＭＦＣであってもよく、又はそれは、２つ以上のタイプのＭＦＣの混合物を含むことができ、例えばセルロース原料又は製造方法の選択において異なっている。化学的に変性されたＭＦＣは、フィブリル化の前、フィブリル化中、又はフィブリル化後に化学変性を受けたセルロース繊維から作製されたＭＦＣを指す。いくつかの実施形態では、ＭＦＣは化学的に変性されたＭＦＣである。化学的に変性されたＭＦＣは、単一のタイプの化学的に変性されたＭＦＣであってもよく、又はそれは、２つ以上のタイプの化学的に変性されたＭＦＣの混合物を含むことができ、例えば、化学変性のタイプ、セルロース原料の選択又は製造方法において異なっている。いくつかの実施形態では、化学的に変性されたＭＦＣは、ミクロフィブリル化ジアルデヒドセルロース（ＤＡ－ＭＦＣ）である。ＤＡ－ＭＦＣは、ミクロフィブリル化されるように処理されたジアルデヒドセルロースである。ジアルデヒドセルロースは、セルロースの酸化によって得ることができる。ミクロフィブリル化ジアルデヒドセルロースは、ジアルデヒドセルロースを、例えば、ホモジナイザーによって、又はフィブリル化が起こってミクロフィブリル化ジアルデヒドセルロースを生成するような他の方法によって、処理することで得ることができる。いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層のＭＦＣは、０～８０重量％のＤＡ－ＭＦＣを含み、残りは未変性ＭＦＣである。

ＭＦＣ層は、ＭＦＣのみから構成されてもよく、又はＭＦＣと他の成分又は添加剤との混合物から構成されてもよい。本発明のガスバリアフィルムのＭＦＣ層は、好ましくは、ＭＦＣ層の総乾燥重量に基づいて、その主成分としてＭＦＣを含む。いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層は、ＭＦＣ層の総乾燥重量に基づいて、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％のＭＦＣを含む。

ＭＦＣ層の配合は、意図される使用目的及び完成した多層包装材料に存在する他の層に応じて変化し得る。ＭＦＣ層の配合はまた、意図される用途の形態又はＭＦＣ層の形成、例えば、基材へのＭＦＣ分散液のコーティング、又は基材にラミネートするための自立型ＭＦＣフィルムの形成に応じて変化し得る。ＭＦＣ層は、生成物の最終性能又はコーティングの処理を改善するために、様々な量の広範囲の成分を含んでもよい。ＭＦＣ層は、デンプン、カルボキシメチルセルロース、充填剤、保持化学物質、凝集（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ）添加剤、解膠（ｄｅｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇ）添加剤、乾燥強度添加剤、軟化剤、又はそれらの混合物などの添加剤をさらに含んでもよい。ＭＦＣ層は、混合物、並びに／又はフィルムの延性を高めるためのラテックス及び／若しくはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）などの生成されたフィルムの、異なる特性を改善する添加剤をさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層は、ポリマー結合剤をさらに含む。いくつかの好ましい実施形態では、ＭＦＣ層は、ＰＶＯＨをさらに含む。ＰＶＯＨは、単一のタイプのＰＶＯＨであってもよく、又はそれは、２つ以上のタイプのＰＶＯＨの混合物を含むことができ、例えば、加水分解の程度又は粘度において異なっている。ＰＶＯＨは、例えば８０～９９モル％の範囲、好ましくは８８～９９モル％の範囲の加水分解度を有してもよい。さらに、ＰＶＯＨは、好ましくは、２０℃の４％水溶液中で、５ｍＰａ×ｓを超える粘度を有してもよい（ＤＩＮ ５３０１５／ＪＩＳ Ｋ ６７２６）。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層は、顔料をさらに含む。顔料は、例えば、滑石（ｔａｌｃｕｍ）、ケイ酸塩、炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩及び炭酸アンモニウム、又は遷移金属酸化物及び他の金属酸化物などの酸化物といった無機粒子を含んでもよい。顔料はまた、例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリナイト、ヘクトライト及びハロイサイト（ｈａｌｌｙｏｓｉｔｅ）を含む群から選択される、層状鉱物ケイ酸塩のナノクレイ及びナノ粒子などのナノサイズの顔料を含んでもよい。

いくつかの好ましい実施形態では、顔料は、層状鉱物ケイ酸塩のナノクレイ及びナノ粒子からなる群から選択され、より好ましくはベントナイトから選択される。

本発明のガスバリアフィルムのＭＦＣ層の坪量（厚さに対応する）は、好ましくは５５ｇｓｍ（グラム／平方メートル）未満の範囲である。ＭＦＣ層の坪量は、例えば、その製造様式に依存してもよい。例えば、基材上にＭＦＣ分散液のコーティングをすると、より薄い層が生じる可能性があるが、一方で、基材へのラミネートのために自立型ＭＦＣフィルムを形成すると、より厚い層が必要となる場合がある。いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層の坪量は５～５０ｇｓｍの範囲である。いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層の坪量は、５～２０ｇｓｍの範囲である。

ＭＦＣ層自体は、典型的に、標準ＡＳＴＭ Ｆ－１９２７に従って、相対湿度９０％及び３８℃で測定された、２００ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ超、又はさらに１０００ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ超の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する。

［メタライゼーション］
ＭＦＣ層の少なくとも１つの表面は、メタライゼーション（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）、すなわち、ＭＦＣ表面上への金属又は金属酸化物の薄層の堆積に供されている。ＭＦＣ表面上の金属又は金属酸化物の薄層は、本明細書では「メタライゼーション層」とも呼ばれる。いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層の表面のうちの一方のみがメタライゼーションに供されている。いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層の両方の表面がメタライゼーションに供されている。

酸素バリア特性は、典型的には、メタライゼーションコーティングによってさらに改善されることはない。実際に、より高い坪量（ｇｒａｍｍａｇｅ）の高密度プレコート紙をメタライズする場合、酸素バリア特性の低下が以前から観察されている。

「メタライゼーション層」は、金属又は金属酸化物の薄層であり、例えば、酸素、水、水蒸気、及び光に対する透過性を低下させるバリア特性を提供する。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層の金属化表面（ｍｅｔａｌｌｉｚｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）は、ＭＦＣ層上への金属又は金属酸化物の蒸着によって、好ましくはＭＦＣ層上への金属又は金属酸化物の物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＡＶ）によって、より好ましくはＭＦＣ層上への金属又は金属酸化物の物理蒸着（ＰＶＤ）によって、形成される。

いくつかの実施形態では、メタライゼーション層の金属又は金属酸化物は、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、銅、アルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物、シリコン酸化物、及びそれらの組合せからなる群から選択される。好ましい実施形態では、金属又は金属酸化物はアルミニウムである。

薄い蒸着層は、通常、単にナノメートルの厚さであり、すなわち、ナノメートルの大きさのオーダーの厚さを有しており、例えば、１～５００ｎｍ（５０～５０００Ａ）、好ましくは１～２００ｎｍ、より好ましくは１～１００ｎｍ、最も好ましくは１～５０ｎｍである。

バリア特性、特に水蒸気バリア特性のために使用されることのある蒸着コーティングの１つのタイプに、アルミニウム金属物理蒸着（ＰＶＤ）コーティングである。このようなコーティングは、実質的にアルミニウム金属からなり、典型的には１０～５０ｎｍの厚さを有してもよい。メタライゼーション層の厚さは、包装用の従来の厚さのアルミニウム箔において典型的に存在するアルミニウム金属材料の１％未満に相当し、すなわち、６．３μｍである。

いくつかの実施形態では、メタライゼーション層は、１０～１００ｎｍの範囲、好ましくは２０～５０ｎｍの範囲の層厚を有する。

いくつかの実施形態では、メタライゼーション層は、５０～２５０ｍｇ／ｍ^２の間、好ましくは７５～１５０ｍｇ／ｍ^２の間の重量を有する。

［分散コーティング］
蒸着金属コーティングは、必要な金属材料が大幅に少なくて済むが、通常はせいぜい低レベルの酸素バリア特性しか提供せず、十分なバリア特性を有する最終的なラミネート材料を提供するためには、さらなるガスバリア材料と組み合わせる必要がある。

本発明のガスバリアフィルムの高湿度における驚くほど例外的に優れたバリア特性は、ＭＦＣ層のメタライゼーションと、ＭＦＣ層の少なくとも１つの表面に配置されたポリマー分散コーティング層との組合せの結果である。

ポリマー分散コーティング層は、ＭＦＣ層の金属化表面に配置しても、ＭＦＣ層の非金属化表面に配置しても、あるいはその両方に配置してもよい。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティング層は、金属化されているＭＦＣ層の少なくとも１つの表面上に配置される。ＭＦＣ層の両方の表面がメタライゼーションに供されている実施形態では、ポリマー分散コーティング層は、ＭＦＣ層の金属化表面の一方又は両方に配置されてもよい。メタライゼーションは、隣接する有機ポリマー層及びフィルムに非常に優れた接着特性を提供することが証明されているため、ラミネート包装材料において、これらの層と隣接する層との間に余分なプライマー又は接着剤を使用する必要はない。

ポリマー分散コーティング層は、液体媒体又は溶媒中の適切なポリマーの分散液の形態で、ＭＦＣ層上に提供され、その後乾燥して、薄いコーティングにする。均一なバリア特性を有する均一なコーティングをもたらすために、分散液又は溶液が均一で安定していることが重要である。このような分散コーティングされた層は、１平方メートルあたり１０分の１グラムまで非常に薄くすることができ、分散液又は溶液が均一で安定している場合、高品質で均一な層を提供することができる。さらに、水分散性ポリマーからのこのような分散コーティングされた層は、隣接する層への良好な内部接着を提供することが多く、これは、最終的な包装材料の良好な一体性に寄与する。

ポリマーは、例えば、ＰＶＯＨ又は水分散性ＥＶＯＨなどのビニルアルコールベースのポリマー、アクリル酸又はメタクリル酸ベースのポリマー（ＰＡＡ、ＰＭＡＡ）、例えばデンプン又はデンプン誘導体などの多糖類、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）、キトサン、ヘミセルロース又は他のセルロース誘導体、水分散性ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）又は水分散性ポリエステル、又はそれらの２つ以上の組合せからなる群から選択され得る。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティングは、ラテックス、ポリビニルアルコール、又はポリオレフィン分散コーティングである。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティングは、ポリオレフィン分散液、好ましくはポリエチレンとポリプロピレンのコポリマーの分散液である。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティングは、スチレン－アクリル（ＳＡ）又はスチレン－ブタジエン（ＳＢ）ラテックスコーティングである。

いくつかの実施形態では、ラテックスコーティングは、１０℃未満、好ましくは０℃未満、より好ましくは－１０℃未満のＴｇを有する。これにより、ポリマー分散コーティングのＭＦＣ層への接着性を改善し、ＭＦＣ層と紙又は板紙基材との間に配置された接着性ポリマー層として使用される場合、ＭＦＣフィルムの基材への接着性を改善することが見出された。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティングは、顔料をさらに含む。顔料は、材料の再パルプ化を容易にし、さらに、顔料は、ラミネートされた層が一緒に融着されるときに、ラミネートのカレンダー処理においてより高い温度を使用することを可能にする。しかしながら、基材とＭＦＣフィルムとの間の接着を可能にするために、顔料の量は、好ましくは低レベルに保たれるべきである。いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティングは、ポリマー分散コーティングの総乾燥重量に基づいて、１～３０重量％、好ましくは１～２０重量％、より好ましくは２～１０重量％の量の顔料をさらに含む。

このようなバリアポリマーは、液状フィルムコーティングプロセスによって好適に適用され、すなわち、適用時に、水性又は溶媒ベースの分散液又は溶液の形態で好適に適用され、基材上の薄く均一な層に広げられ、その後乾燥される。

いくつかの実施形態では、ガスバリアフィルム中のポリマー分散コーティング層の坪量（ｂａｓｉｓ ｗｅｉｇｈｔ）は、１～１０ｇｓｍの範囲、好ましくは１～７ｇｓｍの範囲、より好ましくは１～５ｇｓｍの範囲である。

本発明のガスバリアフィルムは、液体包装材料のバリア層でしばしば使用される押出コーティング又はラミネートコーティングされたポリオレフィンコーティングなしで実現されることが好ましい。代わりに、本発明のガスバリアフィルムは、ポリマー分散コーティングを使用しており、これは、繊維状の紙及び板紙材料からより容易に分離され、それによってその板の再パルプ化を容易にする。しかしながら、ガスバリアフィルムと、ポリマー分散液の形態で提供されていないポリマー層とを組み合わせることも、もちろん可能である。

［任意のポリマー層（例：押出コーティングされたＰＥ）］
このような、ポリマー分散層に加えて、ガスバリアフィルムは、ポリマー分散液の形態では提供されていないポリマー層を含んでいてもよい。

ポリマー層は、一般には紙又は板紙ベースの包装材料によく使用されるポリマー、又は特に液体包装板に使用されるポリマーのいずれかを含んでもよい。例としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）が挙げられる。ポリエチレン、特に低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）と高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）は、液体包装板で使用される最も一般的で汎用性の高いポリマーである。

ガスバリアフィルムのポリマー層は、好ましくは熱可塑性ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、ポリオレフィンを含む。熱可塑性ポリマー、特にポリオレフィンは、押出コーティング技術によって都合よく処理され、良好な液体バリア特性を有する非常に薄く均一なフィルムを形成できるため、有用である。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、ポリプロピレン又はポリエチレンを含む。好ましい実施形態では、ポリマー層は、ポリエチレン、より好ましくはＬＤＰＥ又はＨＤＰＥを含む。

ポリマー層は、同じポリマー樹脂又は異なるポリマー樹脂で形成された１つ又は複数の層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、２つ以上の異なるポリマー樹脂の混合物を含む。いくつかの実施形態では、ポリマー層は、２つ以上の層から構成された多層構造であり、第１の層は、第１のポリマー樹脂から構成され、第２の層は、第１のポリマー樹脂とは異なる第２のポリマー樹脂から構成される。

いくつかの実施形態では、ポリマー層は、ＭＦＣ層の表面上へとポリマーを押出コーティングすることによって形成される。押出コーティングは、溶融プラスチック材料を紙や板紙などの基材に適用して、非常に薄く、滑らかで均一な層を形成することによるプロセスである。コーティングは、押し出されたプラスチック自体によって形成することができ、又は溶融プラスチックを接着剤として使用して、固体プラスチックフィルムを基材上にラミネートすることができる。押出コーティングに使用される一般的なプラスチック樹脂には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。

本発明のガスバリアフィルムのポリマー層の坪量（厚さに対応する）は、好ましくは５０ｇｓｍ（グラム／平方メートル）未満である。連続的で実質的に欠陥のないフィルムを達成するために、少なくとも８ｇｓｍ、好ましくは少なくとも１２ｇｓｍのポリマー層の坪量が典型的には必要とされる。いくつかの実施形態では、ポリマー層の坪量は、８～５０ｇｓｍの範囲、好ましくは１２～５０ｇｓｍの範囲である。

本発明のガスバリア層は、好ましくは、紙又は板紙ベースの包装材料、特に液体又は液体含有生成物の包装に使用するための液体包装板（ＬＰＢ）におけるガスバリア層として使用されてもよい。したがって、本明細書に例示される第２の態様によれば、紙又は板紙ベースの包装材料が提供され、当該包装材料は、
紙又は板紙基材と、
ミクロフィブリル化セルロース層（ＭＦＣ層）であり、その少なくとも１つの表面は金属化されている、ミクロフィブリル化セルロース層、及び
ＭＦＣ層の少なくとも１つの表面に配置されたポリマー分散コーティング層、を含む、
ガスバリアフィルムと、
を含む。

第２の態様による紙又は板紙ベースの包装材料のガスバリアフィルムは、第１の態様を参照して上記のようにさらに定義されてもよい。

いくつかの実施形態では、例えば、ＭＦＣと結合剤がコーティングとして基材に適用される場合、又はＭＦＣが基材にウェットレイドされる場合、ＭＦＣ層は、紙又は板紙基材に直接取り付けられる。このように、いくつかの実施形態では、ガスバリアフィルムのＭＦＣ層は、基材と直接接触している。

他の実施形態では、例えば、基材とＭＦＣ層との間に配置された接着性ポリマー層を使用して、ＭＦＣ層又はガスバリアフィルムが基材上にラミネートされる場合、ＭＦＣ層は、紙又は板紙基材に間接的に取り付けられる。このように、いくつかの実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料は、基材とガスバリアフィルムのＭＦＣ層との間に配置された接着性ポリマー層をさらに含む。

本発明のガスバリアフィルムは、液体包装材料のバリア層でしばしば使用される押出コーティング又はラミネートコーティングされたポリオレフィンコーティングなしで実現されることが好ましい。代わりに、本発明のガスバリアフィルムは、ポリマー分散コーティングを使用しており、これは、繊維状の紙及び板紙材料からより容易に分離され、それによってその板の再パルプ化を容易にする。しかしながら、ガスバリアフィルムと、ポリマー分散液の形態で提供されていないポリマー層とを組み合わせることも、もちろん可能である。

いくつかの実施形態では、接着性ポリマー層は、ガスバリアフィルムのポリマー分散コーティング層である。換言すれば、ガスバリアフィルムの分散コーティング層は、ガスバリアフィルムのＭＦＣ層と基材との間に挟まれている。

いくつかの実施形態では、接着性ポリマー層は、ポリエチレンを含む。ポリエチレンは、押出コーティング技術によって都合よく処理され、良好な液体バリア特性を有する非常に薄く均一なフィルムを形成できるため、有用である。次いで、ＭＦＣ層又はガスバリアフィルム全体を、押出コーティングラミネートプロセスによって基材に取り付けてもよい。

ＭＦＣ層又はガスバリアフィルムが接着性ポリマー層を使用して基材上にラミネートされる場合、ＭＦＣ層の少なくとも１つの金属化表面は、前記基材に向かって面してもよく、又は基材から離れて面してもよい。好ましい実施形態では、ＭＦＣ層の少なくとも１つの金属化表面は、前記基材に向かって面している。この構成では、金属化表面は、包装材料をパッケージに変換するときに保護される。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティング層は、ＭＦＣ層の少なくとも１つの金属化表面上に配置される。

紙又は板紙ベースの包装材料は、好ましくは、ガスバリアフィルムとは反対側に面する基材表面上に配置された少なくとも１つの保護層をさらに含む。

いくつかの実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料は、ガスバリアフィルムとは反対側に面する基材表面上に配置された第１の保護層をさらに含む。

いくつかの実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料は、基材とは反対側に面するガスバリアフィルム表面上に配置された第２の保護層をさらに含む。

本発明のガスバリアフィルムは、液体包装材料のバリア層にしばしば使用される押出コーティング又はラミネートコーティングされたポリオレフィンコーティングなしで実現されることが好ましい。本発明のガスバリアフィルムは、代わりに、ポリマー分散コーティングを使用しており、これは、繊維状の紙及び板紙の材料からより簡単に分離され、それによってその板の再パルプ化を容易にする。

好ましい実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料全体が、押出コーティング又はラミネートコーティングされたポリオレフィンコーティングなしで実現される。そのような実施形態では、前記第１の保護層及び／又は第２の保護層は、好ましくは、ポリマー分散コーティングによって形成される。

いくつかの実施形態では、前記第１の保護層及び／又は第２の保護層は、ポリマー分散コーティング、好ましくはラテックス、ポリビニルアルコール、又はポリオレフィン分散コーティングを含む。

いくつかの実施形態では、前記第１の保護層及び／又は第２の保護層は、保護層の総乾燥重量に基づいて、３０～７０重量％の量の顔料をさらに含む。

いくつかの実施形態では、前記第１の保護層及び／又は第２の保護層は、少なくとも以下の２つのサブ層を含む：
第１のサブ層であり、当該第１のサブ層の総乾燥重量に基づいて、３０～７０重量％の量の顔料を含むポリマー分散コーティングを含む第１のサブ層、及び
第２のサブ層であり、当該第２のサブ層の総乾燥重量に基づいて、０～７０重量％の量の顔料を含むポリマー分散コーティングを含む第２のサブ層。

しかしながら、ガスバリアフィルムと、ポリマー分散コーティングの形態で提供されていないポリマー層とを組み合わせることも、もちろん可能である。このように、いくつかの実施形態では、前記第１の保護層及び／又は第２の保護層は、熱可塑性ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、前記第１の保護層及び／又は第２の保護層は、ポリオレフィンを含む。熱可塑性ポリマー、特にポリオレフィンは、押出コーティング技術によって都合よく処理され、良好な液体バリア特性を有する非常に薄く均一なフィルムを形成できるため、有用である。いくつかの実施形態では、第１の保護層及び／又は第２の保護層は、ポリプロピレン又はポリエチレンを含む。好ましい実施形態では、第１の保護層及び／又は第２の保護層は、ポリエチレン、より好ましくはＬＤＰＥ又はＨＤＰＥを含む。

保護層の厚さ（坪量）は、層が包装材料から製造された容器の外側表面を形成することを意図しているかどうか、又は内側表面を形成することを意図しているかどうかに応じて選択される。例えば、液体包装容器の内側表面は、液体バリアとして機能するようにより厚い保護層を必要とし得るが、一方で、液体包装容器の外側表面では、より薄い保護層で十分である場合がある。

本発明によって包含される実施形態のいくつかを以下に列挙する。すべての実施形態において、例えば分散コーティング又は押出コーティングされたポリエチレンの第１保護層及び／又は第２の保護層もまた、追加することができる。最終生成物が金属化されたＭＦＣ層及び金属化されたＭＦＣ層と接触する分散コーティングを含む限り、他の追加の層もまた、追加することができる。

例示的な実施形態：
－ＭＦＣ層／メタライゼーション層／分散コーティング
－分散コーティング／ＭＦＣ層／メタライゼーション層
－板紙／ＭＦＣ層／メタライゼーション層／分散コーティング
－板紙／ＰＥ（接着剤）／ＭＦＣ層／メタライゼーション層／分散コーティング
－板紙／分散コーティング／ＭＦＣ層／メタライゼーション層
－板紙／分散コーティング／ＭＦＣ層／メタライゼーション層／分散コーティング
－板紙／ＰＥ（接着剤）／メタライゼーション層／ＭＦＣ層／分散コーティング
－板紙／分散コーティング／メタライゼーション層／ＭＦＣ層
－板紙／分散コーティング／メタライゼーション層／ＭＦＣ層／分散コーティング

金属化されたＭＦＣ及びポリマー分散コーティング層を含むガスバリアフィルムを使用することで、優れた液体バリア特性と酸素バリア特性の両方が得られる。特に注目すべきは、このようなラミネートが、高湿度及び高温において高い酸素バリア特性を示すことである。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される第２の態様による紙又は板紙ベースの包装材料は、標準ＡＳＴＭ Ｆ－１９２７に従って、相対湿度８０％及び２３℃で測定された、１０ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、好ましくは５ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、最も好ましくは２ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する。これにより、本発明のガスバリアフィルムは、液体バリア特性及び酸素バリア特性を提供するために、液体包装板で一般的に使用されるアルミニウム箔層の興味深く実行可能な代替物となる。

いくつかの実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料に使用される紙又は板紙基材は、２０～５００ｇ／ｍ^２の範囲、好ましくは８０～４００ｇ／ｍ^２の範囲の坪量を有する。

いくつかの実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料は、標準ＡＳＴＭ Ｆ－１９２７に従って、相対湿度８０％及び２３℃で測定された、１０ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、好ましくは５ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、最も好ましくは２ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する。

いくつかの実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料はリサイクル可能であり、ＰＴＳ ＲＨ ０２１／９７に従った３０％未満、好ましくは２０％未満のリジェクト率を有する。

好ましい実施形態では、ガスバリアフィルム又は紙又は板紙ベースの包装材料は、液体包装において、液体バリア層ヒートシール層及び接着剤として典型的に使用される押出コーティング又はラミネートコーティングされたポリオレフィンコーティングを含まない。代わりに、本発明の紙又は板紙ベースの包装材料の接着剤層、及び任意の保護層は、好ましくは、ポリマー分散コーティングの形態で提供される。押出コーティング又はラミネーションコーティングされたポリオレフィンコーティングの代わりにポリマー分散コーティングを使用すると、紙又は板紙ベースの包装材料の再パルプ化及びリサイクルが容易になる。

本明細書に例示される第３の態様によれば、第１の態様によるガスバリアフィルム又は第２の態様による紙又は板紙ベースの包装材料を含むカートンブランクが提供される。

本明細書に例示される第４の態様によれば、第１の態様によるガスバリアフィルム又は第２の態様による紙又は板紙ベースの包装材料を含む容器、特に液体包装容器が提供される。

本明細書に例示される第５の態様によれば、紙又は板紙ベースの包装材料用のガスバリアフィルムの製造方法が提供され、以下の工程を含む：
ａ）ミクロフィブリル化セルロースの層（ＭＦＣ層）を提供する工程、
ｂ）ＭＦＣ層の少なくとも１つの表面をメタライゼーションに供する工程、
ｃ）金属化されたＭＦＣ層の表面の少なくとも１つにポリマー分散コーティング層を適用する工程。

ＭＦＣ、メタライゼーション及びポリマー分散コーティング層は、第１の態様のガスバリア層を参照して上記のようにさらに定義することができる。

いくつかの実施形態では、この方法は、工程ｃの前、間、又は後に、金属化されたＭＦＣ層を紙又は板紙基材にラミネートすることをさらに含む。好ましい実施形態では、ＭＦＣ層は、最初に金属化され、次に、基材とＭＦＣ層との間に配置された接着性ポリマー層を使用して、紙又は板紙基材にラミネートされる。

いくつかの実施形態では、工程ａ）のＭＦＣ層は、紙又は板紙基材上に提供される。

いくつかの実施形態では、例えば、ＭＦＣと結合剤がコーティングとして基材に適用される場合、又はＭＦＣが基材にウェットレイドされる場合、ＭＦＣ層は、紙又は板紙基材に直接取り付けられている。このように、いくつかの実施形態では、ガスバリアフィルムのＭＦＣ層は、基材と直接接触している。好ましい実施形態では、ＭＦＣ層は、ＭＦＣコーティング組成物（例えば、ＭＦＣ分散液又は懸濁液）でコーティングし、続いてこれを乾燥及び／又は硬化してＭＦＣ層を形成することにより、紙又は板紙基材上に提供される。

他の実施形態では、ＭＦＣ層は、紙又は板紙基材に間接的に取り付けられている。例えば、いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層は、基材とＭＦＣ層との間に配置された接着性ポリマー層を使用して、ＭＦＣ層を基材にラミネートすることによって、紙又は板紙基材上に提供される。このように、いくつかの実施形態では、紙又は板紙ベースの包装材料は、基材とガスバリアフィルムのＭＦＣ層との間に配置された接着性ポリマー層をさらに含む。

好ましい実施形態では、接着性ポリマー層は、工程ｃ）で適用されるポリマー分散コーティング層である。

別の好ましい実施形態では、接着性ポリマー層は、ポリエチレンを含む。ポリエチレンは、押出コーティング技術によって都合よく処理され、良好な液体バリア特性を有する非常に薄く均一なフィルムを形成できるため、有用である。次いで、ＭＦＣ層又はガスバリアフィルム全体を、ラミネーションプロセス（例えば、押出コーティングのラミネーション又は接着）によって基材に取り付けてもよい。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティング層は、ＭＦＣ層の金属化表面に適用される。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、未変性ＭＦＣ又は変性されたＭＦＣ、あるいはそれらの混合物である。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層は、ＭＦＣ層の総乾燥重量に基づいて、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％のＭＦＣを含む。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層は、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）をさらに含む。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層は、顔料、好ましくは層状鉱物ケイ酸塩のナノクレイ及びナノ粒子からなる群から選択される顔料、より好ましくはベントナイトをさらに含む。

いくつかの実施形態では、ＭＦＣ層の坪量（ｂａｓｉｓ ｗｅｉｇｈｔ）は、５５ｇｓｍ未満の範囲、好ましくは５～５０ｇｓｍの範囲、より好ましくは５～２０ｇｓｍの範囲である。

いくつかの実施形態では、メタライゼーションは、好ましくは物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）による、ＭＦＣ層上への金属又は金属酸化物の蒸着を含む。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティングは、ラテックス、ポリビニルアルコール、又はポリオレフィン分散コーティングである。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティング層は、１００℃未満、好ましくは８０℃未満の温度で、ＭＦＣ層の金属化表面に適用される。

いくつかの実施形態では、ポリマー分散コーティング層の坪量は、１～１０ｇｓｍの範囲、好ましくは１～７ｇｓｍの範囲、より好ましくは１～５ｇｓｍの範囲である。

本発明は様々な例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行ってよく、且つ均等物をこれらの要素と置き換えてよいことを理解する。さらに、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことが意図される。

本発明のバリアフィルムを評価するために、本発明のフィルムを含む液体包装板構造の酸素透過度（ＯＴＲ）及びリサイクル性を評価する試験を実施した。参照として、分散コーティング層の代わりにポリエチレン層を含む、金属化されたＭＦＣフィルムを含む液体包装板構造のＯＴＲとリサイクル性をさらに評価した。

＜金属化されたＭＦＣフィルムの調製＞
この例で使用したＭＦＣフィルムは、以下のとおり調製した。水にソルビトールを加え、６０℃に加熱して３０分間撹拌することにより、５０％ソルビトール溶液を調製した。ソルビトール溶液を添加する前に、ＭＦＣ懸濁液を高せん断混合にて１時間混合した。この混合物をさらに１時間混合した。その後、混合物を、スピードミキサーを用いて真空補助混合にて脱気した。フィルムは、その混合物をプラスチック表面上にロッドコーティングすることにより作製し、次いで、２３℃の温度で少なくとも１２時間風乾した。乾燥後、フィルムをプラスチック基材から分離した。得られたフィルムの厚さは３５～５０μｍであり、坪量は約５０ｇｓｍであった。その作製したフィルムは、フィルムの総固形分に基づいて計算されるように、８７重量％のＭＦＣ及び１３重量％のソルビトールを含んでいた。

そのフィルムを、物理蒸着を使用して、４０ｎｍの厚さにアルミニウムで金属化した。

＜液体包装板（ＬＰＢ）ラミネートの調製＞
次に、前記フィルムを、押し出された低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を用いてＬＰＢ構造へとラミネートした。使用した板紙基材は、２４０ｇｓｍの坪量（ｇｒａｍｍａｇｅ）を有し、ＳｔｏｒａＥｎｓｏ製のダブルミネラルコーティングされたＮａｔｕｒａ ２００ｍＮであった。

本発明の試料（試料１）は、以下のとおり調製した。板紙基材を、ＳＡラテックス（約５ｇｓｍ）を用いてロッドコーティングし、次いで、コーティングされた基材に、金属化されたＭＦＣフィルムを、７０°のカレンダーニップで、ラミネートした。その後、そのラミネートの両面に、ＬＤＰＥを押出コーティングした。ＭＦＣフィルムには、メタライゼーション層がそのＬＤＰＥ（５０ｇｓｍ）層に向かって面するように、メタライゼーションを適用した。

このようにして、本発明の試料は、以下の構造を形成した。
試料１：
ＬＤＰＥ（１５ｇｓｍ）／板紙／ラテックス／ＭＦＣフィルム／メタライゼーション層／ＬＤＰＥ（５０ｇｓｍ）

参照試料は、金属化されたＭＦＣフィルムを、押し出されたＬＤＰＥを用いて、板紙基材にラミネートすることによって調製した。その後、形成されたラミネートの両面に、ＬＤＰＥを用いて押出コーティングした。ＭＦＣフィルムには、この構造において、メタライゼーション層がそのＬＤＰＥ（５０ｇｓｍ）層に向かって面するように、メタライゼーションを適用した。

このようにして、参照試料は、以下の構造を形成した。
参照１：
ＬＤＰＥ（１５ｇｓｍ）／板紙／ＬＤＰＥ／ＭＦＣフィルム／メタライゼーション層／ＬＤＰＥ（５０ｇｓｍ）。

作製した両方のラミネート（試料１と参照１）について、ＬＤＰＥ（１５ｇｓｍ）は、その形成された包装の外側の層を形成することを意図しており、一方、ＬＤＰＥ（５０ｇｓｍ）は、その形成された包装の内側の層を形成し、収容された液体に向かって面するようになっていることを意図している。

ラミネートは、ＡＳＴＭ Ｆ－１９２７に従ってＯＴＲに関して評価し、且つ、相対湿度８０％及び２３℃でＷＶＴＲに関して評価した（２３／８０）。ラミネートは、測定前に２週間、測定環境下の気候で事前調整を行った。ＯＴＲ値は、測定時間の終了時にはすべて安定していた。リサイクル性試験は、ＰＴＳメソッドＲＨ０２１／１９７に従って行った。その結果を表１にまとめる。

これらの結果は、本発明及び参照に従って製造された試料のＯＴＲ又はＷＶＴＲに有意差はないが、リジェクト率は８％異なることを示している。このように、驚くべきことに、ラミネート層にＬＤＰＥの代わりにラテックスを使用することで、バリア特性には影響を与えずに、リジェクト率を著しく改善する。

Claims (30)

1. 紙又は板紙ベースの包装材料用のガスバリアフィルムであって、
   少なくとも一方の表面が金属化されているミクロフィブリル化セルロース層（ＭＦＣ層）と、
   前記ＭＦＣ層の少なくとも一方の表面に配置されたポリマー分散コーティング層と、
   を含む、前記ガスバリアフィルム。
2. 前記ＭＦＣ層が、ＭＦＣ層の総乾燥重量に基づいて、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％、より好ましくは少なくとも８０重量％のＭＦＣを含む、請求項１に記載のガスバリアフィルム。
3. 前記ＭＦＣ層が、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）をさらに含む、請求項１又は２に記載のガスバリアフィルム。
4. 前記ＭＦＣ層が、顔料、好ましくは層状鉱物ケイ酸塩のナノクレイ及びナノ粒子からなる群から選択される顔料、より好ましくはベントナイトをさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
5. 前記ＭＦＣ層の坪量が、５５ｇｓｍ未満の範囲、好ましくは５～５０ｇｓｍの範囲、より好ましくは５～２０ｇｓｍの範囲である、請求項１～４のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
6. 前記ＭＦＣ層の金属化表面が、ＭＦＣ層上への金属又は金属酸化物の蒸着によって、好ましくは物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成される、請求項１～５のいずれか１つに記載のガスバリアフィルム。
7. 前記ＭＦＣ層の金属化表面が、アルミニウム、マグネシウム、シリコン、銅、アルミニウム酸化物、マグネシウム酸化物、シリコン酸化物、及びそれらの組合せからなる群から選択される金属又は金属酸化物を含み、好ましくはアルミニウムを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
8. 前記ＭＦＣ層の金属化表面が、１０～１００ｎｍの範囲、好ましくは２０～５０ｎｍの範囲の金属層の厚さを有する、請求項１～７のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
9. 前記ポリマー分散コーティング層が、金属化されているＭＦＣ層の少なくとも１つの表面上に配置されている、請求項１～８のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
10. 前記ポリマー分散コーティングが、ラテックス、ポリビニルアルコール、又はポリオレフィン分散コーティングである、請求項１～９のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
11. 前記ラテックスコーティングが、１０℃未満、好ましくは０℃未満、より好ましくは－１０℃未満のＴｇを有する、請求項１０に記載のガスバリアフィルム。
12. 前記ポリマー分散コーティングが、ポリマー分散コーティングの総乾燥重量に基づいて、１～３０重量％、好ましくは１～２０重量％、より好ましくは２～１０重量％の量の顔料をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム、
13. 前記ポリマー分散コーティング層の坪量が、１～１０ｇｓｍの範囲、好ましくは１～７ｇｓｍの範囲、より好ましくは１～５ｇｓｍの範囲である、請求項１～１２のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
14. 紙又は板紙基材と、
    請求項１～１３のいずれか一項に記載のガスバリアフィルムと、
    を含む、紙又は板紙ベースの包装材料。
15. 前記ガスバリアフィルムの分散コーティング層が、前記ガスバリアフィルムのＭＦＣ層と基材との間に挟まれている、請求項１４に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
16. 前記ポリマー分散コーティング層が、前記ＭＦＣ層の少なくとも１つの金属化表面上に配置されている、請求項１４又は１５に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
17. 前記ガスバリアフィルムとは反対側に面する基材表面上に配置された第１の保護層をさらに含む、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
18. 前記基材とは反対側に面するガスバリアフィルム表面上に配置された第２の保護層をさらに含む、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
19. 前記第１の保護層及び／又は第２の保護層が、ポリマー分散コーティング、好ましくはラテックス、ポリビニルアルコール、又はポリオレフィン分散コーティングを含む、請求項１７又は１８に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
20. 前記第１の保護層及び／又は第２の保護層が、保護層の総乾燥重量に基づいて、３０～７０重量％の量の顔料をさらに含む、請求項１９に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
21. 前記第１の保護層及び／又は第２の保護層が、少なくとも以下の２つのサブ層を含む、請求項１７～２０のいずれか一項に記載の紙又は板紙ベースの包装材料：
    第１のサブ層であり、当該第１のサブ層の総乾燥重量に基づいて、３０～７０重量％の量の顔料を含むポリマー分散コーティングを含む、第１のサブ層、及び
    第２のサブ層であり、当該第２のサブ層の総乾燥重量に基づいて、０～７０重量％の量の顔料を含むポリマー分散コーティングを含む、第２のサブ層。
22. 前記第１の保護層及び／又は第２の保護層が、熱可塑性ポリマー、好ましくはポリオレフィンを含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム。
23. 標準ＡＳＴＭＦ－１９２７に従って、相対湿度８０％及び２３℃で測定された、１０ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満、好ましくは５ｃｃ／ｍ^２／２４ｈ／ａｔｍ未満の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する、請求項１４～２２のいずれか一項に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
24. ＰＴＳ ＲＨ ０２１／９７に従ったリジェクト率が、３０％未満、好ましくは２０％未満である、請求項１４～２３のいずれか一項に記載の紙又は板紙ベースの包装材料。
25. 請求項１～２４のいずれか一項に記載のガスバリアフィルム又は紙若しくは板紙ベースの包装材料を含む容器。
26. 紙又は板紙ベースの包装材料用のガスバリアフィルムの製造方法であって、
    ａ）ミクロフィブリル化セルロースの層（ＭＦＣ層）を提供する工程と、
    ｂ）ＭＦＣ層の少なくとも１つの表面をメタライゼーションに供する工程と、
    ｃ）金属化されたＭＦＣ層の表面の少なくとも１つにポリマー分散コーティング層を適用する工程と、
    を含む、製造方法。
27. 工程ｃの前、間、又は後に、金属化されたＭＦＣ層を紙又は板紙基材にラミネートすることをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記ポリマー分散コーティング層が、ＭＦＣ層の金属化表面に適用される、請求項２６又は２７に記載の方法。
29. 前記メタライゼーションが、好ましくは物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）による、ＭＦＣ層上への金属又は金属酸化物の蒸着を含む、請求項２６～２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記ポリマー分散コーティング層が、１００℃未満、好ましくは８０℃未満の温度で、ＭＦＣ層の金属化表面に適用される、請求項２６～２９のいずれか一項に記載の方法。