JP2022538880A - Combination of Sugar Fatty Acid Ester Inorganic Particles - Google Patents

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Abstract

本開示は、セルロース系基材上に無機粒子のより優れた保持を可能にする組成物でセルロース系材料を処理する方法を記載している。開示される方法は、糖脂肪酸エステル(SFAE)とそのような無機粒子とを合わせるステップと、そのような組合せをセルロース系材料上に塗布して、製紙プロセスにおける充填剤のための歩留向上剤または結合剤の使用を除外するかまたは減少させるステップとを提供する。SFAEおよび無機粒子のそのような組合せを含む組成物も開示される。The present disclosure describes methods of treating cellulosic materials with compositions that enable better retention of inorganic particles on cellulosic substrates. The disclosed method involves combining a sugar fatty acid ester (SFAE) with such inorganic particles and applying such a combination onto a cellulosic material as a retention aid for fillers in the papermaking process. or eliminating or reducing the use of binding agents. Compositions comprising such combinations of SFAE and inorganic particles are also disclosed.

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2019年6月28日に米国特許商標庁に出願された米国特許出願公開第16/456433号明細書の優先権を主張し、これは引用することによってそのすべてが本明細書の一部をなすものとする。
[Cross reference to related applications]
This application claims priority to U.S. Patent Application Publication No. 16/456,433 filed in the U.S. Patent and Trademark Office on June 28, 2019, which is incorporated herein by reference in its entirety. shall form a part.

本発明は、一般に、セルロース系ベースの材料を処理することに関し、具体的には、無機粒子と組み合わされた糖脂肪酸エステル(SFAE)で、例えば、そのような組合せを含有する組成物で、そのような材料を処理することに関するものである。 The present invention relates generally to treating cellulosic-based materials, and specifically with sugar fatty acid esters (SFAEs) in combination with inorganic particles, such as compositions containing such combinations, to It is concerned with processing such materials.

無機粒子、例えば、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、およびTiOは、製紙プロセスにおいて、典型的には充填剤として使用される。例えば、炭酸カルシウムは、製紙工場のアルカリ性の製紙プロセスにおいて、充填剤材料として使用されている。現在では、炭酸カルシウムが他の製紙用フィルター材料(例えばカオリン)よりも優勢である。炭酸カルシウムが好まれる主な理由は、より明るく嵩高い紙が要求されるためである。アルカリ性の製紙プロセスにおいて、炭酸カルシウムを使用することには大きな利点がある(例えば、炭酸カルシウムは安価であり、輝度が高く、紙シート上に多孔質表面を作り出し、印刷適正を改善し、結合剤の需要を減らし、機械スピードと生産性を高め、排水性を改善し、機械運転性を改善し、製紙プロセスにおける費用効果が高く、繊維の消費を減らすことができ、他の紙充填剤と比較して高い保持を得ることができる。)。 Inorganic particles such as kaolin, talc, calcium carbonate, and TiO2 are typically used as fillers in papermaking processes. For example, calcium carbonate is used as a filler material in the alkaline papermaking process of paper mills. Currently, calcium carbonate predominates over other papermaking filter materials (eg kaolin). The main reason for the preference for calcium carbonate is the demand for lighter, higher loft papers. There are significant advantages to using calcium carbonate in the alkaline papermaking process (e.g. calcium carbonate is inexpensive, has high brightness, creates a porous surface on the paper sheet, improves printability, and is a binder). can reduce the demand for , increase machine speed and productivity, improve drainage, improve machine runnability, are cost-effective in the papermaking process, can reduce fiber consumption, compared to other paper fillers to obtain high retention).

通常、炭酸カルシウムは、3つの天然の形態、例えば、石灰石、チョーク、および大理石で発生する。これは、カルシウム塩と二酸化炭素との間の反応で生じる。製紙工場で使用される炭酸カルシウムには、粉砕炭酸カルシウム(GCC)および沈降炭酸カルシウム(PCC)の2つのタイプが存在する。 Calcium carbonate generally occurs in three natural forms, eg limestone, chalk, and marble. It occurs in a reaction between calcium salts and carbon dioxide. There are two types of calcium carbonate used in paper mills: ground calcium carbonate (GCC) and precipitated calcium carbonate (PCC).

粉砕炭酸カルシウムは、石灰石または大理石を破砕することにより製造され、その高い輝度および純度のために使用が見出されている。一般的に、粉砕炭酸カルシウムの粒子形状は菱面体晶である。この充填剤材料は、アルカリ性の木材を使用しない製紙プロセスにおいて使用される。GCCの輝度は約86~95%である Ground calcium carbonate is produced by crushing limestone or marble and finds use because of its high brightness and purity. Generally, the particle shape of ground calcium carbonate is rhombohedral. This filler material is used in alkaline wood-free papermaking processes. GCC brightness is about 86-95%

GCCにおいて頻繁に認められる粗い粒子形状および少量の石英は、問題を引き起こし、それは研磨性が高く、ワイヤおよびプレスフェルトを形成する抄紙機の寿命を短縮させている。 The coarse grain shape and small amounts of quartz frequently found in GCC cause problems, which are highly abrasive and shorten the life of the paper machines forming the wire and press felts.

沈降炭酸カルシウムは、CaCOの形態であり、これは化学反応によって製造され、そのプロセスは炭酸化プロセスとして既知である。PCCはGCCの欠点を改善し、そのことが、紙に優れた光沢および不透明性の特性を付与する。PCCの構造は、GCCの構造とは異なる。PCCの結晶構造は制御することができ、その構造として、針状、菱面体(立方体)、偏三角面体(三角形)および角柱状が挙げられる。PCCの輝度は約90~97%である。しかしながら、紙シートを含むPCC形成は、紙シートを含むGCC形成よりも不十分な場合がある。 Precipitated calcium carbonate is a form of CaCO3 , which is produced by a chemical reaction, a process known as the carbonation process. PCC ameliorate the deficiencies of GCC, which gives the paper excellent gloss and opacity properties. The structure of PCC is different from that of GCC. The crystal structure of PCC can be controlled and includes acicular, rhombohedral (cubic), scalenohedral (triangular) and prismatic structures. The brightness of PCC is about 90-97%. However, PCC formations involving paper sheets may be less satisfactory than GCC formations involving paper sheets.

最新のハイスピードツインワイヤ抄紙機では、良好な形成を得るために必要とされる乱流が充填剤保持の低下につながることが多い。また、両方のタイプの炭酸カルシウムに関して、それ自体はセルロースへ接着せず、パルプに結合するための歩留向上剤(retention aid)または結合剤を必要とする。典型的には、このような歩留向上剤または結合剤として、製紙業者のミョウバン、合成ポリマー、ポリアクリルアミド、微小粒子系、ラテックス、デンプン、およびポリビニルアルコール(PvOH)が挙げられ、これらの歩留向上剤または結合剤は、コストが増大させる場合があり、または必要に応じて製品をより「グリーン」でないもの(例えば、合成ポリマー)にする場合がある。 In modern high-speed twin-wire paper machines, the turbulence required to obtain good formation often leads to poor filler retention. Also, both types of calcium carbonate do not adhere to cellulose by themselves and require a retention aid or binder to bind to the pulp. Typically, such retention aids or binders include papermaker's alum, synthetic polymers, polyacrylamides, microparticle systems, latex, starches, and polyvinyl alcohol (PvOH), which retain Enhancers or binders can add cost or optionally make the product less "green" (eg, synthetic polymers).

炭酸カルシウムを結合させて、歩留向上剤または結合剤の使用を不要にするか、または無機粒子をセルロース系表面に結合するのに必要な歩留向上剤もしくは結合剤の量を減少させることが望まれている。 Calcium carbonate can be bound to obviate the use of retention aids or binders or to reduce the amount of retention aids or binders required to bind the inorganic particles to the cellulosic surface. Desired.

本開示は、とりわけ、無機粒子(すなわち充填剤)の保持を高める組成物でセルロース系材料を処理する方法に関する。開示される方法は、糖脂肪酸エステル(SFAE)とそのような充填剤とを合わせるステップと、このような組合せをセルロース上に塗布して、製紙プロセスにおける充填剤のための歩留向上剤または結合剤の使用を除外するかまたは減少させるステップとを提供する。SFAEおよび無機粒子の組合せを含む組成物も開示される。 The present disclosure relates, inter alia, to methods of treating cellulosic materials with compositions that enhance retention of inorganic particles (ie, fillers). The disclosed method involves combining sugar fatty acid esters (SFAEs) with such fillers and applying such combinations onto cellulose to act as retention aids or binders for fillers in the papermaking process. and eliminating or reducing the use of agents. Compositions containing combinations of SFAE and inorganic particles are also disclosed.

一実施形態にて、糖脂肪酸エステル(SFAE)および無機粒子を含む組成物であって、SFAEが、無機粒子がセルロースベースの材料上に保持されるようにするのに十分な濃度で存在し、組成物を含む基材が無機粒子または1種もしくは複数のSFAEのみを含む組成物を含む基材と比較して優れた耐水性および/または耐グリース性を示す組成物が開示される。 In one embodiment, a composition comprising a sugar fatty acid ester (SFAE) and inorganic particles, wherein the SFAE is present in a concentration sufficient to cause the inorganic particles to be retained on the cellulose-based material, Compositions are disclosed wherein substrates comprising the compositions exhibit superior water and/or grease resistance compared to substrates comprising compositions comprising only inorganic particles or one or more SFAEs.

一態様にて、SFAEが、すべての不飽和脂肪酸、すべての飽和脂肪酸、または飽和および不飽和脂肪酸の混合物を含み、場合により、PvOHまたはデンプンから選択される1つまたは複数の結合剤をさらに含む。 In one aspect, the SFAE comprises all unsaturated fatty acids, all saturated fatty acids, or a mixture of saturated and unsaturated fatty acids, optionally further comprising one or more binders selected from PvOH or starch. .

別の態様にて、SFAEは2種以上の異なるSFAEの混合物であり、2種以上の異なるSFAEはすべての飽和脂肪酸を含む。 In another aspect, the SFAE is a mixture of two or more different SFAEs, the two or more different SFAEs comprising all saturated fatty acids.

一態様にて、無機粒子としては、クレー、粉砕炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、およびこれらの組合せが挙げられ、無機粒子は、乾燥量基準(db)で組成物の少なくとも1%を占める。 In one aspect, the inorganic particles include clay, ground calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, talc, titanium dioxide, and combinations thereof, wherein the inorganic particles comprise at least 1% of the composition on a dry basis (db) occupy

別の態様にて、SFAEは、少なくとも1つの糖、および8~30個の炭素を含む少なくとも1つの脂肪族基を含む。一態様にて、無機粒子は炭酸カルシウムであり、基材は耐水性を示す。関連した態様にて、無機粒子はクレーであり、基材は耐グリース性を示す。 In another aspect, the SFAE comprises at least one sugar and at least one aliphatic group containing 8-30 carbons. In one aspect, the inorganic particles are calcium carbonate and the substrate exhibits water resistance. In a related aspect, the inorganic particles are clay and the substrate exhibits grease resistance.

一態様にて、セルロースベースの基材としては、紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたはティー用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック/バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植物用ポット、梱包用ビーズ、バブルラップ、油吸収性材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、グローブ、レインコート、OGR紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、食器、ホットまたはコールド飲料用容器、カップ、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用瓶、絶縁材料、炭酸の入っていない液体貯蔵用瓶、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップの蓋、成形可能な紙カップの蓋のネジ、紙ストロー、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、医薬用途の板紙、剥離紙、アルコール性または非アルコール性飲料の貯蔵および運搬用具、ケーシング、電子製品の外部スクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品のパッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、形成セルロース系繊維材料、ならびにこれらの組合せが挙げられる。 In one aspect, cellulose-based substrates include paper, paperboard, paper pulp, food storage cartons, food storage bags, shipping bags, coffee or tea containers, tea bags, bacon paperboard, diapers, Weed Blocking/Barrier Fabrics or Films, Mulching Films, Plant Pots, Packing Beads, Bubble Wrap, Oil Absorbent Materials, Laminates, Envelopes, Gift Cards, Credit Cards, Gloves, Raincoats, OGR Paper, Shopping Bags, Compostable Bags , release paper, tableware, hot or cold beverage containers, cups, paper towels, plates, carbonated liquid storage bottles, insulating materials, non-carbonated liquid storage bottles, food wrap films, garbage disposal containers, Food handling utensils, cup lids, moldable paper cup lid screws, paper straws, fabric fibers, water storage and transportation equipment, paperboard for pharmaceutical applications, release paper, alcoholic or non-alcoholic beverage storage and transportation equipment , casings, external screens for electronic products, internal or external components of furniture, curtains, upholstery, films, boxes, sheets, trays, pipes, water conduits, pharmaceutical packaging, clothing, medical equipment, contraceptives, camping Included are tools, formed cellulosic fibrous materials, and combinations thereof.

一実施形態にて、1種または複数の糖脂肪酸エステル(SFAE)、無機粒子、セルロースベースの基材、場合により、1種または複数の結合剤を含むコーティングを含む製造品(article of manufacture)であって、無機粒子が乾燥量基準(db)で少なくとも1%の濃度でコーティング中に存在する製造品が開示される。関連した態様にて、セルロースベースの基材としては、紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたはティー用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック/バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植物用ポット、梱包用ビーズ、バブルラップ、油吸収性材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、グローブ、レインコート、OGR紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、食器、ホットまたはコールド飲料用容器、カップ、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用瓶、絶縁材料、炭酸の入っていない液体貯蔵用瓶、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップの蓋、成形可能な紙カップの蓋のネジ、紙ストロー、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、医薬用途の板紙、剥離紙、アルコール性または非アルコール性飲料の貯蔵および運搬用具、ケーシング、電子製品の外部スクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品のパッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、形成セルロース系繊維材料、ならびにこれらの組合せが挙げられる。 In one embodiment, an article of manufacture comprising a coating comprising one or more sugar fatty acid esters (SFAEs), inorganic particles, a cellulose-based substrate, and optionally one or more binders An article of manufacture is disclosed wherein the inorganic particles are present in the coating at a concentration of at least 1% on a dry basis (db). In a related aspect, cellulose-based substrates include paper, paperboard, paper pulp, food storage cartons, food storage bags, shipping bags, coffee or tea containers, tea bags, bacon paperboard, diapers. , weed blocking/barrier fabrics or films, mulching films, plant pots, packing beads, bubble wrap, oil absorbent materials, laminates, envelopes, gift cards, credit cards, gloves, raincoats, OGR paper, shopping bags, compost Bags, release papers, tableware, hot and cold beverage containers, cups, paper towels, plates, carbonated liquid storage bottles, insulating materials, still liquid storage bottles, food wrap films, garbage disposal containers , food handling utensils, cup lids, moldable paper cup lid screws, paper straws, fabric fibers, water storage and transportation equipment, paperboard for pharmaceutical applications, release paper, storage and transportation of alcoholic or non-alcoholic beverages Utensils, casings, external screens for electronic products, internal or external components of furniture, curtains, upholstery, films, boxes, sheets, trays, pipes, conduits, pharmaceutical packaging, clothing, medical equipment, contraceptives, Included are camping equipment, formed cellulosic fibrous materials, and combinations thereof.

一実施形態では、セルロース系基材を処理する方法であって、少なくとも1種の糖脂肪酸エステル(SFAE)を、無機粒子を含む組成物に添加して混合物を形成するステップと;前記混合物を前記セルロース系基材の少なくとも1つの表面に塗布するステップと;十分な時間硬化させて、混合物を少なくとも1つの表面に付着させるステップとを含み、硬化された表面が、少なくとも1種のSFAEまたは無機粒子のみを含む組成物で処理された表面と比較してより高い疎水性および/または疎油性を示す、方法が開示される。 In one embodiment, a method of treating a cellulosic substrate, comprising: adding at least one sugar fatty acid ester (SFAE) to a composition comprising inorganic particles to form a mixture; and curing for a sufficient time to adhere the mixture to at least one surface, wherein the cured surface is coated with at least one SFAE or inorganic particles. Disclosed are methods that exhibit greater hydrophobicity and/or oleophobicity compared to surfaces treated with compositions containing only.

一態様にて、処理されたセルロース系表面は疎水性である。別の態様にて、処理されたセルロース系表面は疎油性である。 In one aspect, the treated cellulosic surface is hydrophobic. In another aspect, the treated cellulosic surface is oleophobic.

一態様にて、SFAEが、すべての飽和脂肪酸、または飽和および不飽和脂肪酸の混合物を含む。別の態様にて、SFAEは2種以上の異なるSFAEの混合物である。 In one aspect, the SFAE contains all saturated fatty acids or a mixture of saturated and unsaturated fatty acids. In another aspect, the SFAE is a mixture of two or more different SFAEs.

一態様にて、無機粒子としては、クレー、粉砕炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、およびこれらの組合せが挙げられ、無機粒子は、乾燥量基準(db)で少なくとも約1%の濃度で混合物中に存在する。関連した態様にて、組成物は、ポリビニルアルコールまたはデンプンをさらに含む。 In one aspect, the inorganic particles include clay, ground calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, talc, titanium dioxide, and combinations thereof, wherein the inorganic particles are present at a concentration of at least about 1% on a dry basis (db) present in the mixture. In a related aspect, the composition further comprises polyvinyl alcohol or starch.

一態様にて、無機粒子は、炭酸カルシウムを含み、炭酸カルシウムは、乾燥量基準(db)で混合物の約50%以上を占める。 In one aspect, the inorganic particles comprise calcium carbonate, and the calcium carbonate comprises about 50% or more of the mixture on a dry basis (db).

別の態様にて、セルロース系基材としては、紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたはティー用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック/バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植物用ポット、梱包用ビーズ、バブルラップ、油吸収性材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、グローブ、レインコート、OGR紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、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、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用瓶、絶縁材料、炭酸の入っていない液体貯蔵用瓶、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップ用の蓋、成形可能な紙カップの蓋のネジ、紙ストロー、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、医薬用途の板紙、剥離紙、アルコール性または非アルコール性飲料用の貯蔵および運搬用具、電気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、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品用パッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、形成されたセルロース系材料、ならびにこれらの組合せが挙げられる。 In another aspect, cellulosic substrates include paper, paperboard, paper pulp, food storage cartons, food storage bags, shipping bags, coffee or tea containers, tea bags, bacon paperboard, diapers, Weed Blocking/Barrier Fabrics or Films, Mulching Films, Plant Pots, Packing Beads, Bubble Wrap, Oil Absorbent Materials, Laminates, Envelopes, Gift Cards, Credit Cards, Gloves, Raincoats, OGR Paper, Shopping Bags, Compostable Bags , release paper, tableware, containers for holding hot or cold beverages, cups, paper towels, plates, carbonated liquid storage bottles, insulating materials, still liquid storage bottles, food wrap films, raw materials Garbage disposal containers, food handling equipment, lids for cups, screws for moldable paper cup lids, paper straws, fabric fibers, water storage and transport equipment, paperboard for medical applications, release paper, alcoholic or non-alcoholic beverages outer casings or screens for electrical appliances, inner or outer components of furniture, curtains, upholstery, films, boxes, sheets, trays, pipes, conduits, pharmaceutical packaging, clothing, Medical devices, contraceptives, camping gear, formed cellulosic materials, and combinations thereof.

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。FIG. 2 shows a scanning electron micrograph (SEM) of an untreated porosity Whatman filter paper (magnification 58×). 未処理の中空隙率Whatman濾紙のSEM(倍率1070倍)を示す図である。FIG. 13 shows an SEM (1070× magnification) of an untreated, void Whatman filter paper. 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。FIG. 2 is a side-by-side SEM (27x magnification) comparison of paper made from recycled pulp before (left) and after (right) coating with microfibrillated cellulose (MFC). 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。FIG. 2 is a side-by-side comparison of SEM (magnification 98) of paper made from recycled pulp before (left) and after (right) coating with MFC. 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。Polyvinyl alcohol (PvOH), ◇; SEFOSE (registered trademark) + PvOH, 1:1 (v/v), □; Ethylex (starch), Δ; SEFOSE (registered trademark) + PvOH, 3:1 (v/v), × Figure 2 shows the penetration of water in paper treated with various coating formulations.

本発明に係る組成物、方法、および方法論について記載する前に、本発明は、記載する特定の組成物、方法、および実験条件に限定されないものであって、組成物、方法、および条件は変更してもよいことを理解されたい。本明細書において使用される専門用語は、特定の実施形態のみを記載するものであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲のみに限定されることであり、限定を意図するものではないことも理解されたい。 Before describing the compositions, methods, and methodologies of the present invention, this invention is not limited to the particular compositions, methods, and experimental conditions described, as such compositions, methods, and conditions may vary. It should be understood that you may The terminology used herein is intended to describe particular embodiments only and is not intended to be limiting, as the scope of the present invention is limited only by the appended claims It should also be understood.

本明細書および添付の特許請求の範囲において、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上からそうでないことがはっきりしていない限り、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とって明らかになる本明細書に記載のタイプの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。 In this specification and the appended claims, the singular forms "a," "an," and "the" include referents of plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to "a sugar fatty acid ester" includes one or more sugar fatty acid esters and/or compositions of the type described herein that would be apparent to one of ordinary skill in the art upon reading this disclosure and the like. .

別段の定義がない限り、本明細書で用いられるすべての技術および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者に通常理解されるものと同じ意味を有する。当然のことながら、修正形態や変形形態が本開示の趣旨および範囲内に包含されるので、本明細書に記載のものと同様または均等ないずれの方法および材料も、本発明の実施または試験において使用できる。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. It is to be understood that any methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice or testing of the invention, so that modifications and variations are encompassed within the spirit and scope of this disclosure. Available.

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、当技術分野においてそれらの慣例の意味を有する。 As used herein, "about," "approximately," "substantially," and "substantially" are understood by those of skill in the art and vary to some extent depending on the context in which they are used. "About" and "approximately" mean plus or minus <10% of the specified term, and "substantially By"and"substantially"means plus or minus >10% of the specified term. "Comprising" and "consisting essentially of" have their customary meanings in the art.

顔料はすべて、効果を発揮するようにシートに均一に保持される必要がある。繊維よりも費用がかからない充填剤を使用する場合、紙をより安価に作製できる。しかし、シートにおける充填剤の割合は、結果として生じる強さ、嵩およびサイジングの品質における低下によって限定される。充填剤の含有量が増加に向かう傾向に間違いはないが、いずれかのバリアコーティングにおいても顔料濃度が10または20%を超えると、バリア特性は顕著に低下する。 All pigments must be retained evenly on the sheet to be effective. Paper can be made cheaper if fillers are used which are less expensive than fibers. However, the percentage of filler in the sheet is limited by the resulting loss in strength, bulk and sizing quality. Although there is a definite trend toward increasing filler content, barrier properties are significantly degraded when pigment concentrations exceed 10 or 20% in any barrier coating.

SFAEは、それ自体はポリマーではないが、充填剤または無機粒子、例えばPCCの保持に役立つものである。如何なる理論に拘泥されるものではないが、SFAEは、微細繊維(fines)および繊維の表面と架橋するか、またはネットワークを提供する場合がある。組合せは十分に機能し、製品の品質を損なうことなく付着のレベルを高めることを可能とし、それには性能レベルの向上させることが含まれる。 SFAE is not a polymer per se, but serves to retain fillers or inorganic particles such as PCC. Without being bound by any theory, SFAE may crosslink or provide a network with fines and fiber surfaces. The combination works well and allows for increased levels of adhesion without compromising product quality, including increased performance levels.

また、一部の製品において大いに必要とされる嵩および厚みを与える有機粒子、例えば未調理のデンプン、木材の粒子、オート麦の外皮等を添加してもよく、一方、無機物は密度を高める。さらに、木材樹脂、ホット融解ワックス、バイオプラスチック等を含む疎水性ポリマーに関しては、望ましくない粒子および/または粘着性の塊もしくは沈積物を生成する場合があり、SPAE-無機粒子の組合せの使用は、そのような望ましくない凝集を克服しうる。 Also, organic particles such as uncooked starch, wood particles, oat hulls, etc. may be added to provide much-needed bulk and thickness in some products, while minerals increase density. Furthermore, for hydrophobic polymers, including wood resins, hot melt waxes, bioplastics, etc., which may produce undesirable particles and/or sticky lumps or deposits, the use of SPAE-inorganic particle combinations Such undesirable aggregation can be overcome.

さらに、無機粒子およびSFAEの混合物を含む組成物の添加は、シートの様々な特性の微調整を改善することとなる。例えば、そのようなシートは木材繊維を含む場合があり、そのようなシートを防水処理するためのバイオプラスチック繊維とSFAEとの組合せを含む。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。このような場合、例えば、炭酸カルシウム-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。 Additionally, the addition of compositions containing mixtures of inorganic particles and SFAEs provides improved fine tuning of various properties of the sheet. For example, such sheets may contain wood fibers and include a combination of bioplastic fibers and SFAEs to waterproof such sheets. The envisaged combination allows the use of cheaper, more common materials such as mechanical or recycled pulp, which is a large percentage of the mass of the sheet. In such cases, the addition of, for example, a calcium carbonate-SFAE mixture provides an improvement that allows control of the density of the sheet.

一実施形態にて、本開示は、セルロース系材料を無機粒子および糖脂肪酸エステルの組合せで処理することにより得られた材料を、とりわけ、強力な疎水性および/または疎油性にできることを示す。さらに、これらの糖脂肪酸エステルは、例えば、細菌酵素によって除去されると、それ自体が容易に消化される。誘導体化された表面は、非常に高い熱抵抗性を示し、250℃の高温に耐えることができ、下にあるベース基材よりもガスに対して非透過性であり得る。したがって、材料は、セルロース材料を用いてもよい任意の一実施形態にて、セルロースの親水性表面を誘導体化するという課題に対する理想的な解決策である。 In one embodiment, the present disclosure demonstrates that by treating a cellulosic material with a combination of inorganic particles and sugar fatty acid esters, the resulting material can be made, inter alia, strongly hydrophobic and/or oleophobic. Moreover, these sugar fatty acid esters are themselves readily digested when removed by, for example, bacterial enzymes. The derivatized surface exhibits very high thermal resistance, can withstand temperatures as high as 250° C., and can be more impermeable to gases than the underlying base substrate. The material is therefore an ideal solution to the problem of derivatizing the hydrophilic surface of cellulose in any one embodiment in which cellulosic materials may be used.

本明細書に開示の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ていること;生分解性であること;毒性プロファイルが低く、食品との接触に好適であること;耐水性が高レベルであっても、紙/板紙表面の摩擦係数を低下させるように調整できる(すなわち、紙を下流処理または最終用途に対して滑りすぎないようにする。);特殊な乳化装置または乳化剤とともに使用しても、使用しなくてもよいこと;従来の紙再生プログラムに適合すること;すなわち、ポリエチレン、ポリ乳酸、またはワックスコーティング紙のように、再生操作に悪影響を与えないことが挙げられる。さらに、無機物、例えばPCCの使用拡大によって充填剤の固有の特性の利点(例えば、摩耗性が低い)が得られる。 Advantages of the products and methods disclosed herein include that the coating composition is made from renewable agricultural sources - sugars and vegetable oils; Suitable for contact; even with high levels of water resistance, can be tailored to lower the coefficient of friction of the paper/board surface (i.e., making the paper less slippery for downstream processing or end use may or may not be used with special emulsifying equipment or emulsifiers; be compatible with conventional paper recycling programs; and do not have an adverse effect on In addition, the increased use of minerals, such as PCC, provides advantages of the inherent properties of fillers (eg, low abrasiveness).

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。 As used herein, "bio-based" means materials intentionally made from substances derived from living (or formerly living) organisms. In a related aspect, materials containing at least about 50% of such substances are considered biobased.

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。 As used herein, "bind," including grammatical variations thereof, means to adhere or bring together essentially as a single mass.

本明細書にて、「セルロース系」は、物体(例えば、袋、シート)またはフィルムまたはフィラメントに成形または押出することができる天然、合成または半合成材料であって、そのような物体またはフィルムまたはフィラメントを作製するために使用することができ、セルロース、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)と構造的および機能的に類似している天然、合成または半合成材料を意味する。別の例において、グルコース単位から構成される複合糖質(C16であり、大部分の植物において細胞壁の主な構成成分を形成するセルロースはセルロース系である。 As used herein, "cellulosic" refers to a natural, synthetic or semi-synthetic material that can be molded or extruded into objects (e.g., bags, sheets) or films or filaments, wherein such objects or films or It means a natural, synthetic or semi-synthetic material that can be used to make filaments and is structurally and functionally similar to cellulose, eg coatings and adhesives (eg carboxymethyl cellulose). In another example, complex carbohydrates (C 6 H 16 O 5 ) n composed of glucose units, cellulose, which forms the major component of cell walls in most plants, are cellulosic.

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(湿潤または乾燥)重量である。指定の連当たりのポンド数また1平方メートル当たりのグラム数で示される。 As used herein, "coating weight" is the weight of material (wet or dry) applied to a substrate. Expressed in pounds per specified ream or grams per square meter.

本明細書にて、「堆肥化可能な(Compostable)」は、これらの固形製品が土壌中で生分解可能であることを意味する。 As used herein, "compostable" means that these solid products are biodegradable in soil.

本明細書にて、「乾燥量基準(dry basis)」は、水を除くすべての構成成分(例えば個体)の質量の尺度である。 As used herein, "dry basis" is a measure of the mass of all constituents (eg, solids) except water.

本明細書にて、「エッジウィッキング(edge wicking)」は、紙構造において、繊維間における細孔(pores)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がこれらを含む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って、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することができる。 As used herein, "edge wicking" in paper construction is, but is not limited to, capillary penetration of pores between fibers, diffusion through fibers and bonds, and surface diffusion of fibers. It means the absorption of water at the outer limit of said structure by one or more mechanisms, including these. In a related aspect, coatings containing the sugar fatty acid esters described herein prevent edge wicking in treated products. In one aspect, there is a similar problem of grease/oil getting into creases that may be present in paper or paper products. The "grease creasing effect" produced by folding, pressing or crushing the paper structure can be defined as the absorption of grease in the paper structure.

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。 As used herein, "effect," including grammatical variations thereof, means imparting a specific property to a particular material.

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。 As used herein, "hydrophobic substance" means a substance that does not attract water. For example, waxes, rosins, resins, sugar fatty acid esters, diketene, shellac, vinyl acetate, PLA, PEI, oils, fats, lipids, other water repellent chemicals, or combinations thereof are hydrophobic materials.

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。 As used herein, "hydrophobic" means the property of being water-repellent, tending to repel and not absorb water.

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キット試験により測定できる。 As used herein, "lipid-resistant" or "oleophobic" means the property of being lipophobic and tending to repel and not absorb lipids, greases, fats, and the like. In a related aspect, grease resistance can be measured by the "3M kit" test or the TAPPI T559 kit test.

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、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたはティー用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック/バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植物用ポット、梱包用ビーズ、バブルラップ、油吸収性材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、グローブ、レインコート、OGR紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、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、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用瓶、絶縁材料、炭酸の入っていない液体貯蔵用瓶、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップ用の蓋、紙ストロー、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、医薬用途の板紙、剥離紙、アルコール性または非アルコール性飲料用の貯蔵および運搬用具、電気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、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品用パッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、形成されたセルロース系材料、ならびにこれらの組合せを挙げることができるが、これらに限定されない。 As used herein, "cellulose-containing material" or "cellulose-based material" means a composition consisting essentially of cellulose. Such materials include, for example, paper, paperboard, paper pulp, food storage cartons, food storage bags, shipping bags, coffee or tea containers, tea bags, bacon paperboard, diapers, weed blocks/barriers. Fabrics or films, mulching films, plant pots, packing beads, bubble wrap, oil absorbent materials, laminates, envelopes, gift cards, credit cards, gloves, raincoats, OGR paper, shopping bags, compostable bags, release paper, Tableware, containers for holding hot or cold beverages, cups, paper towels, plates, carbonated liquid storage bottles, insulating materials, non-carbonated liquid storage bottles, food wrap films, garbage disposal containers, Food handling utensils, lids for cups, paper straws, fabric fibers, water storage and transport equipment, paperboard for pharmaceutical applications, release paper, storage and transport equipment for alcoholic or non-alcoholic beverages, outer casings for electrical appliances or screens, internal or external components of furniture, curtains, upholstery, films, boxes, sheets, trays, pipes, conduits, pharmaceutical packaging, clothing, medical devices, contraceptives, camping gear, molded cellulose system materials, as well as combinations thereof, but are not limited to these.

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、本明細書に開示のコーティングは、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。 As used herein, "release paper" means a paper sheet used to prevent a tacky surface from prematurely adhering to an adhesive or mastic. In one aspect, the coatings disclosed herein can be used to replace or reduce the use of silicon or other coatings to produce materials with low surface energies.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see ).

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。 As used herein, "removable" in the context of SFAE means that the SFAE coating, once applied, can be removed from the cellulose-based material (e.g., by manipulating physical properties removable). As used herein, "non-peelable" in the context of SFAE means that the SFAE coating once applied substantially irreversibly bonds to the cellulose-based material (e.g., is removable by chemical means). means

本明細書にて、「溶液中の繊維」または「パルプ」は、セルロース繊維を木材、繊維作物または古紙から化学的にまたは機械的に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。本明細書に開示の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(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)。 As used herein, "fiber in solution" or "pulp" means a lignocellulosic fibrous material prepared by chemically or mechanically separating cellulose fibers from wood, fiber crops or waste paper. . In a related aspect in which the cellulose fibers are treated by the methods disclosed herein, the cellulose fibers themselves contain the bound sugar fatty acid esters as isolated entities and the bound cellulose fibers are free fibers. (eg, pulp or cellulose fibers or nanocellulose or microfibrillated cellulose-sugar fatty acid ester bonded materials do not form hydrogen bonds between fibers as readily as unbonded fibers).

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定形のない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。 As used herein, "repulpable" means making a paper or paperboard product suitable for crushing into a loose, soft mass for reuse in the manufacture of paper or paperboard. do.

本明細書にて、「調節可能な」は、その文法上の変形を含めて、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。 As used herein, "adjustable," including grammatical variations thereof, means adjusting or adapting a method to achieve a specified result.

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。一般的に、水接触角が90°よりも大きい場合、固体表面は疎水性であると考えられる。水接触角は、光学張力計を使用して容易に得てもよい(例えば、Dyne Testing,Staffordshire,United Kingdomを参照されたい。)。 As used herein, "water contact angle" means the angle, measured through a liquid, at which the liquid/vapor interface meets a solid surface. It quantifies the wettability of solid surfaces by liquids. Contact angles reflect the strength with which liquid and solid molecules interact relative to the strength with which each interacts with its own species. On many highly hydrophilic surfaces, water droplets exhibit contact angles between 0° and 30°. Generally, a solid surface is considered hydrophobic if the water contact angle is greater than 90°. Water contact angles may be readily obtained using an optical tensiometer (see, eg, Dyne Testing, Staffordshire, United Kingdom).

本明細書にて、「透湿性(water vapour permeability)」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)。 As used herein, "water vapor permeability" means breathability, or the ability of a textile to transport moisture. There are at least two different measurement methods. One of them, the MVTR (Moisture Vapor Transmission Rate) test according to ISO 15496, indicates the moisture vapor permeability (WVP) of a fabric and thus the extent of sweat transport to the outside air. The measurement determines how many grams of moisture (water vapor) pass through a square meter of fabric in 24 hours (the higher the level, the more breathable).

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ることがある。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。 In one aspect, the TAPPI T 530 Hercules size test (ie, paper size test by ink resistance) may be used to determine water resistance. Ink resistance by the Hercules method is best classified as a direct measurement test of the degree of penetration. Others classify it as a rate of penetration test. No single test "measures sizing" is the best. Test selection will depend on the end use and need for mill control. This method is particularly suitable for use as a mill-controlled sizing test that accurately detects changes in sizing levels. It provides reproducible results, reduced test time, and the sensitivity of the ink float test while automatically determining the endpoint.

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。 Sizing, measured by the resistance to permeation of aqueous liquids through the paper or absorption of aqueous liquids into the paper, is an important characteristic of many papers. Typical of these are bags, containerboard, meat wrap, writing and some printing grades.

この方法が、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ることがある。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、すべ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。 This method may be used to monitor the production of paper or paperboard for a particular end use. provided that an acceptable correlation has been established between the test values and the end-use performance of the paper. Due to the nature of the test and permeant, it is not sufficiently correlated to be applicable to all end-use requirements. This method measures sizing by permeability. Other methods measure sizing by surface contact, surface penetration, or absorption. A size test is selected based on its ability to simulate the means of water contact or absorption in the end use. This method can also be used to optimize sizing chemical usage costs.

本明細書にて、「透酸素性(oxygen permeability)」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 ml O)/(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た。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 ml O)/(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。 As used herein, "oxygen permeability" means the degree to which a polymer allows the passage of gases or fluids. The oxygen permeability (Dk) of a material is a function of its diffusivity (D) (i.e., the speed at which oxygen molecules traverse the material) and solubility (k) (or absorption of oxygen molecules per volume of material). be. Oxygen permeability (Dk) values typically fall within the range of 10-150×10 −11 (cm 2 ml O 2 )/(s ml mmHg). A semi-logarithmic relationship was shown between hydrogel water content and oxygen permeability (in units: Barrer units). The International Organization for Standardization (ISO) has designated permeability using the SI unit of hectopascals (hPa) for pressure. Therefore Dk=10 −11 (cm 2 ml O 2 )/(s ml hPa). Barrer units can be converted to hPa units by multiplying it by the constant 0.75.

本明細書にて、「生分解性」は、その文法上の変形を含めて、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うることを意味する。 As used herein, "biodegradable", including its grammatical variations, means capable of being broken down by the action of living organisms (eg, by microorganisms) into particularly harmless products.

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て、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。 As used herein, "recyclable", including grammatical variations thereof, can be processed or (for used and/or scrap) processed to make said material suitable for reuse. means a material that can

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。 As used herein, "filler" means finely divided white minerals (or pigments) added to the papermaking furnish to improve the optical and physical properties of the sheet. The particles fill the spaces and interstices between the fibers, thus producing sheets with increased brightness, opacity, smoothness, gloss, and printability, but generally reduced bond and tear strength. do the work Commonly encountered papermaking fillers include clays (kaolin, bentonite), calcium carbonate (both GCC and PCC), talc (magnesium silicate), and titanium dioxide.

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。 As used herein, "Gurley second" or "Gurley number" means that 100 cubic centimeters (deciliter) of air passes through 1.0 square inch of a given material with a water pressure difference of 4.0. A unit that indicates the number of seconds required to pass through 88 inches (0.176 psi) (ISO 5636-5:2003) (porosity). Further, with respect to stiffness, the "Gurley number" is a unit of a piece of material that measures the force required to deflect the material held vertically by a given amount (1 milligram of force). Such values can be measured with equipment from Gurley Precision Instruments (Troy, New York).

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。 The Hydrophilic-Lipophilic Balance (HLB) of a surfactant is a measure of how hydrophilic or lipophilic it is, determined by calculating the values of different regions of its molecule.

1954年の研究で記載された非イオン界面活性剤に関するグリフィンの方法は
HLB=20*M/M
[式中、Mは分子の親水性部分の分子量であり、Mは分子全体の分子量である。]であり、結果は0~20のスケールで表される。0のHLB値は完全親油性/疎水性分子に対応し、20の値は完全親水性/疎油性分子に対応する。
Griffin's method for nonionic surfactants described in a 1954 study is HLB=20*M h /M
[where M h is the molecular weight of the hydrophilic portion of the molecule and M is the molecular weight of the entire molecule. ] and the results are expressed on a scale of 0-20. An HLB value of 0 corresponds to a completely lipophilic/hydrophobic molecule and a value of 20 corresponds to a completely hydrophilic/lipophobic molecule.

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(不水溶性)
>10:水溶性(不脂質性)
1.5~3:消泡剤
3~6:W/O(油中水型)乳化剤
7~9:濡れ広がり剤
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
HLB values can be used to predict surfactant properties of molecules.
<10: Fat-soluble (water-insoluble)
>10: water soluble (non-lipid)
1.5 ~ 3: Defoamer 3 ~ 6: W / O (water-in-oil type) emulsifier 7 ~ 9: Wetting spreading agent 13 ~ 15: Cleaning agent 12 ~ 16: O / W (oil-in-water type) emulsifier 15 ~18: solubilizer or hydrotrope

いくつかの実施形態にて、本明細書に開示の糖脂肪酸エステル(または前記エステルを含む組成物)に関するHLB値は、より低い範囲であってもよい。他の実施形態にて、本明細書に開示の糖脂肪酸エステル(または前記エステルを含む組成物)に関するHLB値は中から高い範囲であってもよい。一実施形態にて、異なるHLB値を有するSFAEを混合するステップを使用してもよい。 In some embodiments, HLB values for sugar fatty acid esters (or compositions comprising said esters) disclosed herein may be in the lower range. In other embodiments, HLB values for sugar fatty acid esters (or compositions comprising said esters) disclosed herein may be in the medium to high range. In one embodiment, mixing SFAEs with different HLB values may be used.

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で市販されている(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Cn+122n+2213を有し、すべ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。さらに、SFAEは、そのような様々な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。 As used herein, "SEFOSE®" is the name for sucrose fatty acid esters containing one or more unsaturated fatty acids made from soybean oil (soybean oil fatty acid esters) and is available from Procter & Gamble Chemicals. (Cincinnati, OH) under the trade name SEFOSE® 1618U (see polysoybean oil fatty acid sucrose below). As used herein, "OLEAN®" is the name for sucrose fatty acid esters having the formula Cn+ 12H2n + 22O13 , where all fatty acids are saturated, available from Procter & Gamble Chemicals. be. Additionally, SFAE can be purchased from Mitsubishi Chemical Foods Co., Ltd. (Tokyo, Japan), which offers a variety of such SFAEs.

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。 As used herein, "soybean oil fatty acid ester" means a mixture of salts of fatty acids derived from soybean oil.

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がこれらを含む植物由来の脂肪酸を意味する。 As used herein, "oilseed fatty acid" means soybean, peanut, canola, barley, canola, sesame seed, cottonseed, palm kernel, grapeseed, olive, safflower, sunflower, copra, corn, coconut, linseed, hazelnut means plant-derived fatty acids including, but not limited to, wheat, rice, potato, cassava, legumes, camelina seed, mustard seed, and combinations thereof.

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)製のFinch Wet Strength Deviceを使用して測定できる。この場合、湿潤強さは、典型的には、湿潤強さ添加剤、例えば、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-エピクロルヒドリン樹脂、ポリアミン-エピクロロヒドリン樹脂によってもたらされ、これにはエポキシド樹脂が含まれる。一実施形態にて、本明細書に開示の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そのような湿潤強さを達成する。 As used herein, "wet strength" means a measure of how well the web of fibers holding the paper together can resist breaking forces when the paper is wet. Wet strength can be measured using a Finch Wet Strength Device manufactured by Thwing-Albert Instrument Company (West Berlin, NJ). In this case, wet strength is typically provided by wet strength additives such as cymene, cationic glyoxylated resins, polyamidoamine-epichlorohydrin resins, polyamine-epichlorohydrin resins, including Contains epoxide resins. In one embodiment, the SFAE-coated cellulose-based materials disclosed herein achieve such wet strength in the absence of such additives.

本明細書にて、「湿潤」は、水または別の液体で覆われているか、または飽和されていることを意味する。 As used herein, "wet" means covered or saturated with water or another liquid.

一実施形態にて、本明細書に開示のプロセスは、糖脂肪酸エステルと無機粒子(例えば、クレー、タルク、炭酸カルシウム)とを混合するステップと、前記混合物をセルロース系材料に塗布し、前記粒子を前記セルロース系材料に付着させるステップを含み、前記プロセスは、セルロースベースの材料と組合せとを接触させるステップと、接触させたセルロースベースの材料を熱、放射線、触媒またはこれらの組合せに十分な時間曝露して、組合せをセルロースベースの材料に結合させるステップとを含む。関連した態様にて、そ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を挙げることができるが、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℃で行ってもよい。 In one embodiment, the process disclosed herein comprises mixing a sugar fatty acid ester with inorganic particles (e.g., clay, talc, calcium carbonate), applying the mixture to a cellulosic material, and to the cellulosic material, the process comprising: contacting the cellulosic-based material with a combination; exposing the contacted cellulosic-based material to heat, radiation, a catalyst, or a combination thereof for a sufficient time exposing to bind the combination to the cellulose-based material. In a related aspect, such radiation can include, but is not limited to UV, IR, visible light, or combinations thereof. In another related aspect, the reaction may be carried out at room temperature (ie, 25°C) to about 150°C, from about 50°C to about 100°C, or from about 60°C to about 80°C.

さらに、混合物とセルロース系材料との間の結合反応は、歩留向上剤(すなわち、結合剤、例えばPvOHまたはデンプン)とともに行っても、またはこれらを実質的に減少させて行ってもよい。一態様にて、混合物は、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の混合物を含んでいてもよい。別の態様にて、混合物は、これらに限定されないが、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)、ダイズタンパク質単離物、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を含む、タンパク質、多糖および脂質も含んでいてもよい。 Additionally, the binding reaction between the mixture and the cellulosic material may be carried out with or substantially reduced from retention aids (ie, binders such as PvOH or starch). In one aspect, the mixture may comprise a mixture of mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- or octaesters. In another aspect, the mixture includes, but is not limited to, milk proteins (e.g., casein, whey protein, etc.), wheat gluten, gelatin, prolamins (e.g., corn zein), soy protein isolates, starch, processed Proteins, polysaccharides and lipids may also be included, including starches, acetylated polysaccharides, alginates, carrageenan, chitosan, inulin, long chain fatty acids, waxes, and combinations thereof.

一実施形態にて、セルロース系材料は、ポリビニルアルコール(PvOH)および/またはプロラミンを添加することによって疎油性にしてもよい。一態様にて、プロラミンとしては、ゼイン、グリアジン、ホルデイン、セカリン、カチリンおよびアベニンが挙げられる。関連した態様にて、プロラミンはゼインである。 In one embodiment, the cellulosic material may be made oleophobic by adding polyvinyl alcohol (PvOH) and/or prolamines. In one aspect, prolamines include zein, gliadin, hordein, secalin, catillin and avenin. In a related aspect, the prolamin is zein.

一実施形態にて、触媒および有機担体(例えば、揮発性物質有機化合物)は、結合反応を行うために必要とされず、これには開示される方法を使用して材料を積層することが検討されないことが含まれる。関連した態様にて、反応時間は実質的に瞬間的(すなわち、1秒未満)である。さらに、得られた材料は低いブロッキングを示す。 In one embodiment, catalysts and organic supports (e.g., volatile organic compounds) are not required to carry out the binding reaction, for which lamination of materials using the disclosed methods is contemplated. It includes what is not done. In a related aspect, the reaction time is substantially instantaneous (ie, less than 1 second). Furthermore, the material obtained exhibits low blocking.

本明細書にて、単糖、二糖および三糖を含むすべての糖の脂肪酸エステルは、本発明のこの態様に関連して使用するのに適応可能である。関連した態様にて、糖脂肪酸エステルは、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であってもよく、それには脂肪酸部分が飽和、不飽和またはこれらの組合せであってもよいことが含まれる。 As used herein, all sugar fatty acid esters, including mono-, di- and trisaccharides, are adaptable for use in connection with this aspect of the invention. In a related aspect, the sugar fatty acid ester may be a mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, or octaester, and combinations thereof, wherein the fatty acid moiety may be saturated, unsaturated or a combination thereof.

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、もしくは共有結合、またはこれらの組合せによるものであってもよい。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、飽和および不飽和脂肪酸の組合せを含むSFAFを使用して)実質的に不可逆的であってもよい。 Without wishing to be bound by any theory, the interaction between the sugar fatty acid ester and the cellulose-based material may be through ionic, hydrophobic, van der Waals interactions, or covalent bonds, or combinations thereof. There may be. In a related aspect, the sugar fatty acid ester binding to the cellulose-based material may be substantially irreversible (eg, using SFAFs containing a combination of saturated and unsaturated fatty acids).

さらに、十分な濃度の糖脂肪酸エステルのみの結合で、セルロースベースの材料を疎水性にするのに十分であり、すなわち、疎水性は、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、これには、他の特性、例えば、とりわけ、セルロースベースの材料の強化、剛化、およびバルキングが、糖脂肪酸エステル結合のみによって達成されることが含まれる。 Furthermore, the binding of sugar fatty acid esters alone in sufficient concentration is sufficient to render cellulose-based materials hydrophobic, i. This is achieved without the addition of PEI, oils, other water repellent chemicals or combinations thereof (i.e. a second hydrophobe), which includes other properties such as reinforcement of cellulose-based materials, among others. , stiffening, and bulking are achieved solely by sugar fatty acid ester linkages.

本発明の利点は、複数の脂肪酸鎖がセルロース、および構造内の2つの糖分子と反応性であり、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の繊維状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)を克服できることである。これは、他のサイジングまたは疎水性処理の化学的性質において典型的には認められない。本明細書に開示の糖脂肪酸エステルは、その他多くの耐水性の化学的物質を使用する場合に存在しない特性である湿潤強さももたらす/増加させる。 An advantage of the present invention is that multiple fatty acid chains are reactive with cellulose and two sugar molecules within the structure, e.g., the disclosed sucrose fatty acid esters give rise to tight crosslinked networks and and that the strength of fibrous webs such as textiles is improved, thus overcoming the potential undesirable effects of some fillers, such as calcium carbonate and reduced bond and tear strength. This is not typically found in other sizing or hydrophobic treatment chemistries. The sugar fatty acid esters disclosed herein also provide/increase wet strength, a property not present when using many other water resistant chemistries.

別の利点は、開示される糖脂肪酸エステルが繊維を軟化し、それらの間の空間を増大させ、したがって、重量を実質的に増加させることなく嵩を増加させることである。さらに、本明細書に開示の加工された繊維およびセルロースベースの材料は、再パルプ化してもよい。さらに、例えば、水は低表面エネルギーバリアを容易に「押し分けて」通過し、シートに入り込むことはできない。 Another advantage is that the disclosed sugar fatty acid esters soften fibers and increase the space between them, thus increasing bulk without substantially increasing weight. Additionally, the processed fibers and cellulose-based materials disclosed herein may be repulped. Further, for example, water cannot easily "push" through the low surface energy barrier and enter the sheet.

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。これによって、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になる。さらに、この分散体によって、コーティングレオロジー、均一なコーティングの塗布、またはコーティング性能特性に悪影響を与えることなく、高濃度の飽和SFAEが調製される。飽和SFAEの粒子が、コーティング層の加熱、乾燥および固化の際に融解し、広がった場合、コーティング表面は疎水性になるであろう。一実施形態にて、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。開示されてい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を挙げることができる。 Saturated SFAEs are typically solids at nominal processing temperatures, and unsaturated SFAEs are typically liquids. This allows the formation of uniform, stable dispersions of saturated SFAEs in aqueous coatings without significant interaction or incompatibility with other typically hydrophilic coating components. In addition, the dispersion prepares high concentrations of saturated SFAEs without adversely affecting coating rheology, uniform coating application, or coating performance properties. If the particles of saturated SFAE melted and spread out during heating, drying and solidification of the coating layer, the coating surface would become hydrophobic. In one embodiment, a method of producing a bulky fibrous structure that retains strength even when exposed to water is disclosed. Generally dried fiber slurries form dense structures that readily degrade when exposed to water. Shaped textile products made using the disclosed methods include paper plates, drink holders (e.g., cups), lids that are lightweight, strong, and resistant to exposure to water and other liquids. , food trays and packaging.

一実施形態にて、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ているように、無機混合物の場合にはPvOHの量を低減できることを含めて、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おいて公知であるが、水、特に熱水に対して耐性をあまりもたない。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では、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。 In one embodiment, sugar fatty acid esters can be mixed with polyvinyl alcohol (PvOH) to produce a size for water resistant coatings. As disclosed herein, a synergistic relationship between sugar fatty acid esters and PvOH was demonstrated, including the ability to reduce the amount of PvOH in the case of inorganic mixtures. PvOH is a good film former by itself and is known in the art to form strong hydrogen bonds with cellulose, but it is not very resistant to water, especially hot water. In embodiments, the use of PvOH helps emulsify sugar fatty acid esters into waterborne coatings. In one aspect, PvOH provides sugar fatty acid esters with a rich source of OH groups for cross-linking along the fiber, and paper strength, especially wet strength, and water resistance, is possible with PvOH alone. increase beyond. For saturated sugar fatty acid esters with free hydroxyls on the sugar, cross-linking agents such as dialdehydes (eg, glyoxal, glutaraldehyde, etc.) can also be used.

一実施形態にて、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。多くの方法が既知であり、本発明に係る糖脂肪酸エステルを作製、または提供するために利用可能であり、そのような方法はすべて、本発明の広範な範囲で使用するために利用可能であると考えられる。例えば、ある特定の実施形態にて、脂肪酸エステルは、糖と、これらに限定されないが、ダイズ油、ヒマワリ油、オリーブ油、カノーラ油、落花生油、およびそれらの混合物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とのエステル化によって合成されることが好ましい場合がある。 In one embodiment, the sugar fatty acid ester comprises or consists essentially of sucrose esters of fatty acids. Many methods are known and available for making or providing the sugar fatty acid esters of the present invention, and all such methods are available for use within the broad scope of the present invention. it is conceivable that. For example, in certain embodiments, the fatty acid ester is one derived from sugars and oilseeds including, but not limited to, soybean oil, sunflower oil, olive oil, canola oil, peanut oil, and mixtures thereof. or synthesized by esterification with multiple fatty acid moieties.

一実施形態にて、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が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の構造

Figure 2022538880000001

[式中、「A」は、水素または以下の構造1
Figure 2022538880000002
In one embodiment, sugar fatty acid esters comprise sugar moieties including, but not limited to, sucrose moieties in which one or more of the hydroxyl hydrogens have been replaced by an ester moiety. In a related aspect, the disaccharide ester has the structure of formula I
Figure 2022538880000001

[wherein "A" is hydrogen or structure 1 below
Figure 2022538880000002

(式中、「R」は、約8~約40個の炭素原子の直鎖状、分岐状、または環式、飽和または不飽和、脂肪族または芳香族部分である。)であり、少なくとも1つの「A」が、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、およびすべての8つである場合、式の「A」部分は、構造1によるものである。]
また関連した態様にて、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であってもよく、脂肪族基は、すべて飽和基であっても、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んでいてもよい。
(wherein "R" is a linear, branched, or cyclic, saturated or unsaturated, aliphatic or aromatic moiety of about 8 to about 40 carbon atoms), and at least 1 If the two "A's" are at least one, at least two, at least three, at least four, at least five, at least six, at least seven, and all eight, then the "A" portion of the formula is , according to structure 1. ]
Also in a related aspect, the sugar fatty acid esters described herein are mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, or octa-esters, and combinations thereof. and the aliphatic groups may be all saturated, contain saturated and/or unsaturated groups, or a combination thereof.

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ていずれの形の脂肪族部分も挙げられ、それらの置換基は部分中のいずれの炭素上に出現してもよい。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が、これらに限定されない。一態様にて、前記部分は、架橋性官能基を有することがある。別の態様にて、SFAE(例えば、活性化クレー/顔料粒子)を表面に架橋することがある。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ることがある。 Suitable "R" groups include any form of aliphatic moiety, including those containing one or more substituents, which may occur on any carbon in the moiety. good too. Also included are aliphatic moieties containing functional groups within the aliphatic moiety, such as ether, ester, thio, amino, phospho, and the like. Also included are oligomeric and polymeric aliphatic moieties such as sorbitan, polysorbitan and polyalcohol moieties. Examples of functional groups that can be added to an aliphatic (or aromatic) moiety containing an "R" group include, but are not limited to, halogen, alkoxy, hydroxy, amino, ether and ester functionalities. In one aspect, the moieties may have crosslinkable functional groups. In another aspect, SFAE (eg, activated clay/pigment particles) may be crosslinked to the surface. In another aspect, the double bonds present on SFAE may be used to facilitate reactions to other surfaces.

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。 Suitable disaccharides include raffinose, maltodextrose, galactose, sucrose, glucose combinations, fructose combinations, maltose, lactose, mannose combinations, erythrose combinations, isomaltose, isomaltulose, trehalose, trehalulose, cellobiose, lamina Includes ribiose, chitobiose, and combinations thereof.

一実施形態にて、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を挙げることができる。 In one embodiment, the substrate for adding fatty acids can include starch, hemicellulose, lignin, or combinations thereof.

一実施形態にて、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いずれか好適な源に由来することがある。 In one embodiment, the composition comprises a starch fatty acid ester, wherein the starch is dent corn starch, waxy corn starch, potato starch, wheat starch, rice starch, sago starch, tapioca starch, sorghum starch, sweet potato starch, and mixtures thereof. may be derived from any suitable source such as

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。 More specifically, the starch can be raw starch or starch that has been modified by chemical, physical or enzymatic processing.

化学加工には、加工デンプン(例えば、プラスターチ材料)をもたらす化学薬品を用いたデンプンの任意の処理が含まれる。化学加工の範囲内には、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が、これらに限定されない。化学加工デンプンはまた、化学的処理のいずれかの組合せを使用することによって調製してもよい。化学加工デンプンの例としては、疎水性エステル化デンプンを生成する、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とデンプンとの反応;カチオン性デンプンを生成するための、2,3-エポキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物とデンプンとの反応;ヒドロキシエチルデンプンを生成するための、エチレンオキシドとデンプンとの反応;酸化デンプンを生成するための、ヒポクロリットとデンプンとの反応;酸解重合デンプンを生成するための、酸とデンプンとの反応;脱脂デンプンを生成するための、溶媒、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等によるデンプンの脱脂が挙げられる。 Chemical processing includes any treatment of starch with chemicals that results in modified starch (eg, plastarch material). Chemical processing includes within the scope of starch depolymerization, starch oxidation, starch reduction, starch etherification, starch esterification, starch nitrification, starch defatting, starch hydrophobization, etc. is not limited to Chemically modified starch may also be prepared by using any combination of chemical treatments. Examples of chemically modified starches include the reaction of alkenylsuccinic anhydrides, especially octenylsuccinic anhydride, with starch to produce hydrophobic esterified starches; 2,3-epoxypropyltrimethyl to produce cationic starches. reaction of ammonium chloride with starch; reaction of ethylene oxide with starch to produce hydroxyethyl starch; reaction of hypochlorite with starch to produce oxidized starch; reaction of starch with acid; defatting of starch with solvents such as methanol, ethanol, propanol, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, etc. to produce defatted starch.

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、いずれか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が、これらに限定されない。物理加工デンプンは、いずれか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。 Physically modified starch is starch that has been physically treated in a manner to provide physically modified starch. Physical processing includes heat treatment of starch in the presence of water, heat treatment of starch in the absence of water, crushing of starch granules by any mechanical means, pressure treatment of starch to form starch granules. and the like, but are not limited to these. Physically modified starch can also be prepared by using a combination of any of the physical treatments. Examples of physically modified starches include heat treatment of starch in an aqueous environment to swell starch granules without granule breakage; heat treatment of anhydrous starch granules to cause polymer rearrangement; fragmentation of starch granules by mechanical degradation; and pressure treatment of the starch granules through an extruder to cause the starch granules to melt.

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の形で酵素により処理された任意のデンプンである。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が、これらに限定されない。酵素的加工デンプンは、酵素処理のいず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て、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て、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て、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て、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て、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て、酵素的酸化デンプンを生成する反応が挙げられる。 An enzymatically modified starch is any starch that has been treated with an enzyme in any way that provides an enzymatically modified starch. Enzymatic processing includes, but is not limited to, α-amylase and starch reactions, protease and starch reactions, lipase and starch reactions, phosphorylase and starch reactions, oxidase and starch reactions, and the like. Enzymatically modified starch can be prepared by using any combination of enzymatic treatments. Examples of enzymatic processing of starch include reaction of alpha-amylase enzyme with starch to produce depolymerized starch; reaction of alpha-amylase debranching enzyme with starch to produce debranched starch; Reaction of protease enzyme with starch to produce starch with reduced protein content; reaction of lipase enzyme with starch to produce starch with reduced lipid content; reaction of phosphorylase enzyme with starch. and reacting an oxidase enzyme with starch to produce enzymatically oxidized starch.

二糖脂肪酸エステルは、式I[式中、「R」基は脂肪族であり、直鎖状または分岐状、飽和または不飽和であり、約8~約40個の間の炭素原子を有する。]によるスクロース脂肪酸エステルであってもよい。 Disaccharide fatty acid esters have the formula I [wherein the "R" group is aliphatic, linear or branched, saturated or unsaturated, and has between about 8 and about 40 carbon atoms. ] may be a sucrose fatty acid ester.

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、ならびに任意の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1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、すべての「R」基は同じであり、スクロース部分のすべ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、置換基のすべては同じ「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1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。 As used herein, the terms "sugar fatty acid ester" and "sucrose fatty acid ester" include compositions having different purities, as well as mixtures of compounds of any purity level. For example, the sugar fatty acid ester compound can be a substantially pure material, i.e., having a predetermined number of "A" groups substituted by only one of the structure 1 moieties (i.e., all "R groups are the same and all of the sucrose moieties are substituted to an equal extent). It also includes compositions comprising blends of two or more sugar fatty acid ester compounds having different degrees of substitution, but all of the substituents having the same "R" group structure. It also includes compositions in which the "A" groups have different degrees of substitution and the substituent moieties of the "R" groups are independently mixtures of compounds selected from two or more "R" groups of Structure 1. In a related aspect, the "R" groups can be the same or different, including that the sugar fatty acid esters in the composition can be the same or different (ie mixtures of different sugar fatty acid esters).

本発明に係る組成物では、組成物が、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。一実施形態にて、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。 In the composition according to the invention, the composition may consist of a sugar fatty acid ester compound with a high degree of substitution. In one embodiment, the sugar fatty acid ester is sucrose polysoybean oil.

Figure 2022538880000003
ポリダイズ油脂肪酸スクロース(SEFOSE(登録商標)1618U)
Figure 2022538880000003
Sucrose polysoybean oil fatty acid (SEFOSE® 1618U)

糖脂肪酸エステルは、既知のエステル化プロセスによる実質的に純粋な脂肪酸を用いたエステル化によって作製してもよい。それらは、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、ダイズ油において認められるものに由来する脂肪酸グリセリドの形態の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号明細書;および同第6995232号明細書、ならびに国際公開第1992004361号(A1)に記載されており、これらは引用することによってそのすべてが本明細書の一部をなすものとする。 Sugar fatty acid esters may be made by esterification with substantially pure fatty acids by known esterification processes. They can also be prepared by transesterification using sugars with fatty acid esters in the form of fatty acid glycerides, e.g., derived from natural sources, e.g., oils extracted from oilseeds, e.g., those found in soybean oil. Transesterification reactions using fatty acid glycerides to provide sucrose fatty acid esters are described, for example, in U.S. Pat. Nos. 3,963,699; 4,517,360; 4,518,772; 5767257; 6504003; 6121440; and 6995232; shall form part of this specification.

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、同様の疎水性特性は、繊維状セルロース系物品において、酸塩化物とスクロースと類似した環構造を含むポリオールとを直接反応させることによって達成してもよい。 In addition to making hydrophobic sucrose esters via transesterification, similar hydrophobic properties have been demonstrated in fibrous cellulosic articles by directly reacting acid chlorides with polyols containing ring structures similar to sucrose. may be achieved by

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、全体として引用により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、そ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1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(HC-CH-CH=CH-[CH-C(O)OH)のトリグリセリド、49重量%のリノール酸(HC-[CH-[-CH-CH=CH]-[-CH-]-C(O)OH)のトリグリセリド、11重量%のリノレン酸(HC-[-CH-CH=CH-]-[-CH-]-C(O)OH)のトリグリセリド、および14重量%の、参照により本明細書に組み込まれる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すべては、生成物であるスクロース脂肪酸エステルの置換基の「R」基におい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すべてを含むことを意図する。関連した態様にて、開示されている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)を示すことがある。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することがある。 As noted above, sucrose fatty acid esters can be prepared by transesterification of sucrose from methyl ester feedstocks prepared from glycerides derived from natural sources (e.g., hereby incorporated by reference in its entirety). See US Pat. No. 6,995,232). As a result of the source of fatty acids, the feedstocks used to prepare sucrose fatty acid esters contain a variety of saturated and unsaturated fatty acid methyl esters with fatty acid moieties containing 12-40 carbon atoms. This is reflected in the products made from such sources, sucrose fatty acid esters, because the sucrose moieties comprising the products contain a mixture of ester moiety substituents, described above. Referring to Structure 1 of , the "R" group is a mixture having 12-26 carbon atoms in a ratio that reflects the feedstock used to prepare the sucrose ester. To further illustrate this point, sucrose esters derived from soybean oil contain oleic acid (H 3 C—CH 2 ] 7 —CH═CH—[CH 2 ] 7 —C(O ) OH ) triglycerides , 49 wt . , 11% by weight of the triglyceride of linolenic acid (H 3 C-[--CH 2 -CH=CH-] 3 -[--CH 2 -] 7 -C(O)OH), and 14% by weight of Seventh Ed. It is a mixture of species with an "R" group structure reflecting the inclusion of various saturated fatty acid triglycerides as described in the Of the Merck Index. All of these fatty acid moieties are representative of the substituent "R" groups of the product sucrose fatty acid esters. Thus, when referring to sucrose fatty acid esters herein as the product of a reaction employing a fatty acid feedstock derived from a natural source, such as soybean oil fatty acid sucrose, the term is used as a result of the source from which the sucrose fatty acid esters are prepared. It is intended to include all of the various components typically found. In a related aspect, the disclosed sugar fatty acid esters may exhibit low viscosity (eg, about 10-2000 centipoise at room temperature or normal atmospheric pressure). In another aspect, unsaturated fatty acids may have 1, 2, 3 or more double bonds.

本発明の一実施形態にて、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。 In one embodiment of the invention, the sugar fatty acid ester, in aspect the disaccharide ester, has an average of greater than about 6 carbon atoms, about 8 to 16 carbon atoms, about 8 to about 18 carbon atoms. , about 14 to about 18 carbon atoms, about 16 to about 18 carbon atoms, about 16 to about 20 carbon atoms, about 20 to about 40 carbon atoms.

一実施形態にて、糖脂肪酸エステルは、セルロースベースの材料の形態に応じて、疎水性/疎油性を達成するために異なる濃度で存在していてもよい。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~約1.0g/m、約1.0g/m~約2.0g/m、約2g/m~約3g/m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~約4g/m、約4g/m~約5g/m、約5g/m~約10g/m、約10g/m~約20g/m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)で存在することができる。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いことがある。いくつかの実施形態にて、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。 In one embodiment, the sugar fatty acid ester may be present at different concentrations to achieve hydrophobicity/oleophobicity depending on the morphology of the cellulose-based material. In one aspect, when the sugar fatty acid ester (SFAE) is attached to the cellulose-based material as a coating, the SFAE is applied to the surface of the cellulose-based material from at least about 0.1 g/m 2 to about 1.0 g/m 2 . 2 , present at a coating weight of from about 1.0 g/m 2 to about 2.0 g/m 2 , from about 2 g/m 2 to about 3 g/m 2 . In related aspects, it is from about 3 g/m 2 to about 4 g/m 2 , from about 4 g/m 2 to about 5 g/m 2 , from about 5 g/m 2 to about 10 g/m 2 , from about 10 g/m 2 About 20 g/m 2 can be present. In another aspect, when the cellulose-based material is a solution containing cellulose fibers, the SFAE is present at a concentration of at least about 0.025% (wt/wt) of all fibers present. In a related aspect, it comprises from about 0.05% (wt/wt) to about 0.1% (wt/wt), from about 0.1% (wt/wt) to about 0 .5% (wt/wt), from about 0.5% (wt/wt) to about 1.0% (wt/wt), from about 1.0% (wt/wt) to about 2.0% (wt/ wt), about 2.0% (wt/wt) to about 3.0% (wt/wt), about 3.0% (wt/wt) to about 4.0% (wt/wt), about 4.0% (wt/wt). 0% (wt/wt) to about 5.0% (wt/wt), about 5.0% (wt/wt) to about 10% (wt/wt), about 10% (wt/wt) to about 50 % (wt/wt). In another related aspect, the amount of SFAE may equal the amount of fiber present. In some embodiments, the SFAE can coat the entire outer surface of the cellulose-based material (eg, coat the entire piece of paper or cellulose-containing article).

他の実施形態にて、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むことができる。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。 In other embodiments, the coating comprises, by weight of the coating, from about 0.9% to about 1.0% (wt/wt), from about 1.0% to about 5.0% (wt/wt), about 5.0 to about 10% (wt/wt), about 10% to about 20% (wt/wt), about 20% to about 30% (wt/wt), about 40% to about 50% (wt/ wt) sugar fatty acid esters. In a related aspect, the coating can contain from about 25% to about 35% sugar fatty acid ester by weight of the coating (wt/wt).

一実施形態にて、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)の容器などが挙げられるが、これらに限定されない。また、開示されているコーティング技術を、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。 In one embodiment, cellulose-based materials include paper, paperboard, paper sheets, paper pulp, cups, boxes, trays, lids, release paper/liners, compostable bags, shopping bags, shipping bags, bacon paperboard. , tea bags, insulating materials, coffee or tea containers, pipes and aqueducts, food grade disposable cutlery, dishes and bottles, screens for TVs and portable devices, clothing (e.g. cotton or cotton blends), bandages, pressure sensitive Labels, pressure-sensitive tapes, feminine products, and medical devices used on or in the body such as contraceptives, drug delivery devices, containers of pharmaceutical materials (e.g., pills, tablets, suppositories, gels, etc.), etc. include, but are not limited to. The disclosed coating techniques can also be used on furniture and upholstery, outdoor camping gear, and the like.

一態様にて、本明細書に記載のコーティングは、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。 In one aspect, the coatings described herein are tolerant to pHs ranging from about 3 to about 9. In related aspects, the pH can be from about 3 to about 4, from about 4 to about 5, from about 5 to about 7, from about 7 to about 9.

一実施形態にて、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。 In one embodiment, an alkanoic acid derivative is mixed with a sugar fatty acid ester to form an emulsion, and the emulsion is used to treat cellulose-based materials.

一実施形態にて、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むことがある。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がこれらを含む、タンパク質、多糖および/または脂質を含有できる。 In one embodiment, the sugar fatty acid ester can be an emulsifier and is a mixture of one or more mono-, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, or octa-esters. can include In another aspect, the fatty acid portion of the sugar fatty acid ester may contain saturated groups, unsaturated groups, or combinations thereof. In one aspect, the sugar fatty acid ester-containing emulsion contains milk protein (e.g., casein, whey protein, etc.), wheat gluten, gelatin, prolamins (e.g., corn zein), soy protein isolate, starch, acetylated polysaccharides. , alginate, carrageenan, chitosan, inulin, long chain fatty acids, waxes, and combinations thereof, including but not limited to proteins, polysaccharides and/or lipids.

一実施形態にて、本明細書に開示の糖脂肪酸エステルは、これらに限定されないが、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、アルキルケテン二量体(AKD)、雪花セッコウ、アルガン酸(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、石こう、石灰、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、ロジン石鹸、サテン、石鹸/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を含む製紙のために使用される他の化学薬品を用いてコーティングにおいて使用してもよい。一実施形態にて、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(GGC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種または複数を含んでいてもよい。関連した態様にて、無機粒子は、コーティング組成物中に、約1%~約2%、約2%~約5%、約5%~約10%、約10%~約20%、約20%~約30%、約30%~約40%、約40%~約50%、約50%~約60%、または約60%~約70%の間で存在していてもよい。さらなる関連した態様にて、SFAEは、コーティング中の無機粒子の量と比較して、同じ、高いまたは低い割合で存在していてもよい。一態様にて、1種または複数のSFAEを含むコーティングはすべての飽和脂肪酸を含む。 In one embodiment, the sugar fatty acid esters disclosed herein include, but are not limited to, agalites, esters, diesters, ethers, ketones, amides, nitriles, aromatic compounds (e.g., xylene, toluene), acid halogens. compound, anhydride, alkylketene dimer (AKD), alabaster gypsum, alganic acid, alum, alvarin, glue, barium carbonate, barium sulfate, chlorine dioxide, dolomite, diethylenetriamine pentaacetate, EDTA, enzymes, form Amidine sulfate, guar gum, gypsum, lime, magnesium bisulfate, milk of lime, milk of magnesia, polyvinyl alcohol (PvOH), rosin, rosin soap, satin, soap/fatty acid, sodium bisulfate, soda ash, titania, surfactant, starch. , modified starches, hydrocarbon resins, polymers, waxes, polysaccharides, proteins, latexes, and other chemicals used for papermaking, including combinations thereof, may be used in the coating. In one embodiment, the disclosed mixture comprises one or more SFAEs and the following inorganic particles: clay (kaolin, bentonite), calcium carbonate (both GGC and PCC), talc (magnesium silicate), and titanium dioxide. In a related aspect, the inorganic particles are present in the coating composition from about 1% to about 2%, from about 2% to about 5%, from about 5% to about 10%, from about 10% to about 20%, from about 20%. % to about 30%, about 30% to about 40%, about 40% to about 50%, about 50% to about 60%, or about 60% to about 70%. In a further related aspect, the SFAE may be present in the same, higher or lower proportion compared to the amount of inorganic particles in the coating. In one aspect, a coating comprising one or more SFAEs comprises all saturated fatty acids.

一実施形態にて、本明細書に開示の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得る。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。 In one embodiment, the cellulose-containing material produced by the methods disclosed herein exhibits increased hydrophobicity or water resistance compared to cellulose-containing material without treatment. In a related aspect, the treated cellulose-containing material exhibits increased oleophobicity or grease resistance as compared to cellulose-containing material without treatment. In another related aspect, the treated cellulose-containing material can be biodegradable, compostable, and/or recyclable. In one aspect, the treated cellulose-containing material is hydrophobic (water resistant) and oleophobic (grease resistant).

一実施形態にて、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することがある。例えば、本明細書に開示の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倍増加している。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倍増加した。さらに別の態様にて、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倍増加した。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倍増加した。 In one embodiment, the treated cellulose-containing material may have improved mechanical properties compared to the same untreated material. For example, paper bags treated with the methods disclosed herein exhibit increased burst strength, Gurley number, tensile strength and/or maximum load energy. In one aspect, the burst strength is increased by about 0.5-1.0 fold, about 1.0-1.1 fold, about 1.1-1.3 fold, about 1.3-1.5 fold. ing. In another aspect, the Gurley number increased about 3-4 fold, about 4-5 fold, about 5-6 fold, and about 6-7 fold. In yet another aspect, the tensile strain is about 0.5-1.0 times, about 1.0-1.1 times, about 1.1-1.2 times, and about 1.2-1.3 times doubled. In yet another aspect, the maximum load energy is about 1.0-1.1 times, about 1.1-1.2 times, about 1.2-1.3 times, and about 1.3-1. increased fourfold.

一実施形態にて、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(そのすべてが引用により本明細書の一部をなす)に記載されているような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は形成プロセスおよび製紙プロセス中に添加され、および/またはコーティングもしくは第2の層として前形成層に添加されて、前記原紙の多孔度を減少させる。関連した態様にて、原紙は上記の糖脂肪酸エステルと接触させる。さらなる関連した態様にて、接触させた原紙はポリビニルアルコール(PvOH)とさらに接触させる。一実施形態にて、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のガーレー値を示す場合がある。一態様にて、糖脂肪酸エステルコーティングは、1層もしくは複数の層に関して積層体であっても、または積層体として1層もしくは複数の層を提供しても、または1層もしくは複数の層のコーティングの量を減少させて、同じ性能効果(例えば.耐水性、耐グリース性、等)を達成してもよい。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(composable)ヒートシールまたは接着剤を含んでいてもよい。 In one embodiment, the cellulose-containing material is microfibrillated cellulose, for example, as described in US Patent Application Publication No. 2015/0167243, all of which is incorporated herein by reference. (MFC) or cellulose nanofibers (CNF), wherein the MFC or CNF is added during the forming and papermaking processes and/or is added to the preforming layer as a coating or second layer to form said base paper reduce the porosity of In a related aspect, the base paper is contacted with the sugar fatty acid esters described above. In a further related aspect, the contacted base paper is further contacted with polyvinyl alcohol (PvOH). In one embodiment, the resulting contacted base paper is controllably water- and grease-resistant. In a related aspect, the resulting base paper has a Gurley value of at least about 10 to 15 (i.e., Gurley air resistance (sec/100 cc, 20 ounce cylinder)), or at least about 100, at least about 200 to about 350. may indicate In one aspect, the sugar fatty acid ester coating may be a laminate with respect to one or more layers, or may provide one or more layers as a laminate, or a coating of one or more layers. may be decreased to achieve the same performance benefits (eg, water resistance, grease resistance, etc.). In a related aspect, the laminate may include a biodegradable and/or composable heat seal or adhesive.

一実施形態にて、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を挙げることができるが、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。 In one embodiment, the sugar fatty acid ester may be formulated as an emulsion, and the choice of emulsifier and amount used is dictated by the properties of the composition and the ability of the emulsifier to facilitate dispersion of the sugar fatty acid ester. In one aspect, emulsifiers include water, buffers, polyvinyl alcohol (PvOH), carboxymethylcellulose (CMC), latex, milk proteins, wheat gluten, gelatin, prolamines, soy protein isolate, starch, acetylated polysaccharides, alginates. , carrageenan, chitosan, inulin, long chain fatty acids, waxes, agar, alginates, glycerol, gums, lecithin, poloxamers, monoglycerol, diglycerol, monosodium phosphate, monostearate, propylene glycol, detergents, cetyl alcohol, and Combinations of these may include, but are not limited to. In another aspect, the sugar ester:emulsifier ratio is about 0.1:99.9, about 1:99, about 10:90, about 20:80, about 35:65, about 40:60, and about It can be 50:50. Those skilled in the art will appreciate that the ratio may vary depending on the desired properties of the final product.

一実施形態にて、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)に限定されないがこれらを含む、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)と組み合わせることができる。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に限定されないがこれらを含む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。 In one embodiment, sugar fatty acid esters are combined with binders (e.g. starch, soy protein, polymer emulsions, PvOH, latex) and additives (e.g. glyoxal, glyoxalated resins, zirconium salts, calcium stearate, lecithin oleates, polyethylene emulsions, carboxymethylcellulose, acrylic polymers, alginates, polyacrylate gums, polyacrylates, microbicides, oil-based defoamers, silicone-based defoamers, stilbenes, direct dyes and acid dyes) can be combined with one or more coating ingredients (alone or in combination) for internal and surface sizing, including but not limited to: In a related aspect, such ingredients build a microporous structure, provide a light scattering surface, improve ink receptivity, improve gloss, bind pigment particles, coat the paper, base Bonds to sheet reinforcement, fills pores in pigment structure, reduces water sensitivity, resists wet picking in offset printing, prevents blade scratching, improves gloss in supercalendering, reduces dusting adjust coating viscosity, provide water retention, disperse pigments, maintain coating dispersion, prevent coating/coating colorant degradation, control foaming, reduce entrained air and coating craters, One or more properties can be provided, including but not limited to controlling color and tint, increasing whiteness and brightness. It will be apparent to those skilled in the art that the combinations may vary depending on the properties desired in the final product.

一実施形態にて、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。一実施形態にて、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。 In one embodiment, the method employing the sugar fatty acid ester is applied to primary/secondary coatings (e.g., silicone-based layers, starch-based layers, clay-based layers, PLA layers, Bio-PBS, PEI layers, etc.). ) to provide a layer of material exhibiting the desired properties (e.g., water resistance, low surface energy, etc.), thereby providing the necessary properties to achieve those same properties. The amount of primary/secondary layers is reduced. In one aspect, a material (eg, a heat-sealable agent) can be coated onto the SFAE layer. In one embodiment, the composition is fluorocarbon and silicone free.

一実施形態にて、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℃の温度で熱安定性である。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℃の温度で化学的に安定である。 In one embodiment, the composition enhances both mechanical and thermal stability of the processed product. In one aspect, the surface treatment is heat stable at temperatures from about -100°C to about 300°C. In another related aspect, the surface of the cellulose-based material exhibits a water contact angle of about 60° to about 120°. In another related aspect, the surface treatment is chemically stable at temperatures from about 200°C to about 300°C.

基材は、塗布前に(例えば、約80~150℃で)乾燥させることがあるが、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、本明細書に開示の方法に従って、基材を、典型的に製紙工場で実施されるいずれか好適なコーティング/サイジング方法で処理することがある(例えば、そのすべてが引用により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), 4th Ed., Cpt. 18, pp. 293-309, TAPPI Press, Peachtree Corners, GA USAを参照されたい。)。 The substrate may be dried (eg, at about 80-150° C.) prior to application, but may be treated with the modifying composition, such as by dipping and allowing the surface to be exposed to the composition for less than 1 second. can be done. The substrate can be heated to dry the surface, after which the modified material is ready for use. In one aspect, according to the methods disclosed herein, the substrate may be treated with any suitable coating/sizing method typically practiced in a paper mill (e.g., all of which are herein incorporated by reference). Smook, G., Surface Treatments, Handbook for Pulp & Paper Technologists, (2016), 4th Ed., Cpt.18 , pp. 293-309, TAPPI Press, Peachtree , GA USA).

一部の用途では、材料を処理前に乾燥することがあるが、本発明を実施する際に材料の特別な調製は必要でない。一実施形態にて、開示されている方法を、フィルム、剛性容器、繊維、パルプ、ファブリック等の、限定されないがこれらを含むいず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、両面コータ、ショートドエル、同時両面コータ、ブレードまたはロッドコータ、グラビアコータ、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り塗布できる。 Although in some applications the material may be dried prior to processing, no special preparation of the material is required in practicing the present invention. In one embodiment, the disclosed method can be used on any cellulose-based surface including, but not limited to, films, rigid containers, fibers, pulps, fabrics, and the like. In one aspect, the sugar fatty acid ester or coating agent is applied to a conventional size press (vertical, tilted, horizontal), gate roll size press, metering size press, calender size application, tube sizing, on-machine, off-machine, single-side coater, It can be applied by double-sided coater, short dwell, simultaneous double-sided coater, blade or rod coater, gravure coater, gravure printing, flexographic printing, ink jet printing, laser printing, supercalendering, and combinations thereof.

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、亜麻およびわらなど)、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。 Depending on the source, cellulose can be paper, paperboard, pulp, softwood fibers, hardwood fibers, or combinations thereof, nanocellulose, cellulose nanofibers, whiskers or microfibrils, microfibrillated cotton or cotton blends, other It can be non-wood fibers (such as sisal, jute or hemp, flax and straw), cellulose nanocrystals, or nanofibrillated cellulose.

一実施形態にて、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、一実施形態にて、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ることがある。他の実施形態にて、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ることがある。いくつかの実施形態にて、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ることがある。一実施形態にて、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ことがある。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がこれらを含む作用剤でコーティングされることがある。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いることがある。 In one embodiment, the amount of sugar fatty acid ester coating applied is sufficient to completely coat at least one surface of the cellulose-containing material. For example, in one embodiment, the sugar fatty acid ester coating may be applied to the complete exterior surface of the container, the complete interior surface of the container, or a combination thereof, or to one or both sides of the base paper. In other embodiments, the complete top surface of the film may be coated with a sugar fatty acid ester coating, or the complete bottom surface of the film may be coated with a sugar fatty acid ester coating, or a combination thereof. Sometimes. In some embodiments, the bore of the instrument/instrument may be covered by a coating, or the exterior surface of the instrument/instrument may be covered by a sugar fatty acid ester coating, or a combination thereof. In one embodiment, the amount of sugar fatty acid ester coating applied is sufficient to partially coat at least one surface of the cellulose-containing material. For example, only surfaces exposed to the ambient atmosphere are coated with the sugar ester coating, or only surfaces not exposed to the ambient atmosphere are coated with the sugar ester coating (eg, masking). As will be apparent to those skilled in the art, the amount of sugar fatty acid ester coating applied may depend on the use of the material being coated. In one aspect, one surface may be coated with a sugar fatty acid ester coating and the opposite surface is coated with protein, wheat gluten, gelatin, prolamin, soy protein isolate, starch, modified starch, acetylated polysaccharide. , alginate, carrageenan, chitosan, inulin, long chain fatty acids, waxes, and combinations thereof. In a related aspect, SFAE can be added to the furnish and the resulting material on the web may be provided with an additional coating of SFAE.

いずれか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おい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/または乳濁液のいずれかを送達するために使用されることがある。一実施形態にて、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いずれかの任意の組合せを単独で、または開示されてい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。 Any suitable coating method may be used to deliver any of the various sugar fatty acid ester coatings and/or emulsions applied during the course of practicing this aspect of the method. In one embodiment, the sugar fatty acid ester coating method comprises dipping, spraying, painting, printing, and any combination of any of these methods alone or in performing the disclosed methods. Including with other coating methods as applicable.

例えば、糖脂肪酸エステルの濃度を上げることによって、本明細書に開示の組成物は、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。 For example, by increasing the concentration of sugar fatty acid esters, the compositions disclosed herein are able to react more extensively with the cellulose being treated, with the end result still being improved water/lipid resistance properties. is shown. However, higher coat weights do not necessarily increase water resistance. In one aspect, various catalysts allow for faster "curing" to precisely tune the quality of sugar fatty acid esters to meet specific applications.

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、最終製品のいず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ることがある、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。 The choice of cellulose to be treated, the sugar fatty acid ester, the reaction temperature, and the exposure time are process parameters that may be optimized by routine experimentation to suit any particular application of the final product. will be clear to those skilled in the art.

誘導体化された材料は、当技術分野において公知である適切な試験を使用して画定および測定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を挙げることができるが、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)。 A derivatized material has altered physical properties that can be defined and measured using appropriate tests known in the art. For hydrophobicity, analytical protocols can include, but are not limited to, contact angle measurements and moisture absorption. Other properties include stiffness, WVTR, porosity, tensile strength, lack of substrate degradation, burst and tear properties. A specific standardized protocol to be followed is defined by the American Society for Testing and Materials (protocol 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ることがある。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)。 The permeability of the surface to various gases such as water vapor and oxygen may also be modified by the sugar fatty acid ester coating method so as to enhance the barrier function of the material. The standard unit for measuring permeability is the Barrer, and protocols for measuring these parameters are also available in the public domain (ASTM Standard F2476-05 for water vapor and ASTM Standard F2622-8 for oxygen).

一実施形態にて、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。 In one embodiment, materials treated according to the procedures of the present disclosure exhibit complete biodegradability as measured by degradation in an environment under microbial attack.

フラスコ振盪法(ASTM E1279-89(2008))およびZahn-Wellens試験(OECD TG 302 B)を含めて様々な方法が、生分解性を画定および試験するのに利用可能である。 Various methods are available to define and test biodegradability, including the shake-flask method (ASTM E1279-89 (2008)) and the Zahn-Wellens test (OECD TG 302 B).

ASTM D6400に限定されないが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。 Various methods are available to define and test compostability, including but not limited to ASTM D6400.

本発明に係る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様々な形のセルロースが挙げられる。以上に述べたように、「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すべて含む。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、そのすべてが引用により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。他の実施形態にて、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を挙げることができるが、これらに限定されない。 Materials suitable for treatment by the method according to the invention include cotton fibres, plant fibres, such as flax, wood fibres, regenerated cellulose (rayon and cellophane), part Various forms of cellulose are included, such as alkylated cellulose (cellulose ethers), partially esterified cellulose (acetate rayon), and other modified cellulose materials. As noted above, the term "cellulose" includes all of these materials, as well as others with similar polysaccharide structures and similar properties. Among these are the relatively newer materials microfibrillated cellulose (cellulose nanofibers) (e.g., U.S. Pat. No. 4,374,702, U.S. Patent Application Publication, all of which are hereby incorporated by reference). See 2015/0167243 and 2009/0221812) are particularly suitable for this application. In other embodiments, the cellulose includes cellulose triacetate, cellulose propionate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, nitrocellulose (cellulose nitrate), cellulose sulfate, celluloid, methylcellulose, ethylcellulose, ethylmethylcellulose, hydroxyethylcellulose, Non-limiting examples include hydroxypropylcellulose, cellulose nanocrystals, hydroxyethylmethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, and combinations thereof.

本明細書に開示のセルロースの改質は、その疎水性の増大に加えて、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さらに拡がることがある。本明細書に開示の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すべて、本開示の範囲内である。 The modification of cellulose disclosed herein, in addition to increasing its hydrophobicity, also increases its tensile strength, flexibility and stiffness, which may further broaden its range of uses. All biodegradable and partially biodegradable products made from or by using the modified cellulose disclosed herein, including recyclable and compostable products, are within the scope of the present disclosure. .

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、などの、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、薬物送達装置などが挙げられるが、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を、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。 Among the available uses of coating technology, such items include paper, paperboard, paper pulp, cups, lids, boxes, trays, release paper/liners, compostable bags, such as containers for any purpose. , shopping bags, pipes and aqueducts, disposable cutlery for food, plates and bottles, screens for TVs and portable devices, clothing (e.g. cotton or cotton blends), bandages, pressure sensitive labels, pressure sensitive tapes, feminine products, as well as medical devices for use on or within the body such as contraceptives, drug delivery devices, and the like. The disclosed coating techniques can also be used on furniture and upholstery, outdoor camping equipment, and the like.

以下の実施例は、本発明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したものである。 The following examples are intended to illustrate but not limit the invention.

[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し装置を使用して、この材料を含有するすべてのコーティング/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。
[Example 1]
<Sugar fatty acid ester formulation>
SEFOSE® is liquid at room temperature and all coatings/emulsions containing this material were applied at room temperature using a benchtop drawdown apparatus. Rod types and sizes were varied to produce different coat weights.

<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。この配合物を、5000rpmにセットしたSilversonホモジナイザーを使用して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。)。
<Formulation 1>
50 ml of SEFOSE® was added to a solution containing 195 ml of water and 5 grams of carboxymethylcellulose (FINNFIX® 10; CP Kelco, Atlanta, Ga.). The formulation was mixed for 1 minute using a Silverson homogenizer set at 5000 rpm. This emulsion was coated onto a 50 gram base sheet made of bleached hardwood pulp and an 80 gram sheet composed of unbleached softwood. Both papers were dried in an oven (105° C.) for 15 minutes. After removal from the oven, the sheets were placed on the lab bench and 10 drops of water (room temperature) were added by pipette to each sheet. The base sheet selected for this test immediately absorbs a droplet of water, while the level of water resistance increases with increasing coat weight for sheets coated with various amounts of SEFOSE®. (See Table 1).

Figure 2022538880000004
Figure 2022538880000004

重い方のシートでは、耐水性が不足し、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。 It was observed that the heavier sheets lacked water resistance and that water resistance was not achieved unless the sheet was dry.

<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されたい。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、ベンチトップ型の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。)。
<Formulation 2>
Addition of SEFOSE® to cupstock: (Note this is a single ply stock without MFC treatment. 110 grams of paperboard made with eucalyptus pulp). 50 grams of SEFOSE® was added to 200 grams of 5% cooked ethylated starch (Ethylex 2025) and stirred for 30 seconds using a benchtop Kadi mill. Paper samples were coated and placed in an oven at 105°C for 15 minutes. Ten to fifteen test droplets were placed on the coated side of the paperboard and the water holdout time was measured and recorded in the table below. Water penetration of the untreated paperboard control was instantaneous (see Table 2).

Figure 2022538880000005
Figure 2022538880000005

<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。
<Formulation 3>
Pure SEFOSE® was warmed to 45° C. and placed in a spray bottle. A uniform spray was applied to the paper stock listed in the previous examples, as well as a piece of fiberboard and a quantity of cotton cloth. When a drop of water was placed on the sample, penetration into the substrate occurred within 30 seconds, but after drying in an oven at 105°C for 15 minutes, the drop evaporated before being absorbed into the substrate.

継続的調査は、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得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。 Continuing research has concerned whether SEFOSE® may be compatible with compounds used in oil and grease resistant coatings. SEFOSE® is useful for water resistance and stiffness improvement. 240 g of paperboard stock was used to conduct the stiffness test. The results are shown in Table 3 below. These data were obtained at a single coat weight of 5 grams/square meter and are reported as an average of 5 samples. The results are Taber Stiffness Units recorded using our V-5 Taber Stiffness Tester Model 150-E.

Figure 2022538880000006
Figure 2022538880000006

[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について決定するために、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。
[Example 2]
<Binding of Sugar Ester to Cellulosic Substrate>
To determine whether SEFOSE® is reversibly binding to cellulosic materials, pure SEFOSE® and pure cellulose were mixed in a 50:50 ratio. The SEFOSE® was allowed to react at 300° F. for 15 minutes and the mixture was extracted with methylene chloride (a non-polar solvent) or distilled water. The samples were refluxed for 6 hours and gravimetric analysis of the samples was performed.

Figure 2022538880000007
Figure 2022538880000007

[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す。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には、誘導体化剤が反応できる曝露表面積が比較的広いことが示されている。一方、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ている。図3および図4に、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。
[Example 3]
<Investigation of cellulosic surface>
Scanning electron microscopy images of base papers with and without MFC show that a less porous base can potentially require much less waterproofing agent to react to the surface. Figures 1-2 show an untreated, void Whatman filter paper. Figures 1 and 2 show that there is a relatively large exposed surface area with which the derivatizing agent can react. On the other hand, it has also been shown that highly porous sheets have sufficient places for water to escape. Figures 3 and 4 show a side-by-side comparison of paper made from recycled pulp before and after coating with MFC (these are two magnification views of the same sample, left side of image). clearly does not contain MCF). Tests show that derivatization of sheets with much less porosity shows higher promise for long-term water/vapor barrier performance. The last two images are a close-up taken of the average "pores" of one piece of filter paper and a close-up taken of the CNF-coated paper at similar magnification for comparison.

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となった。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。 From the above data, it became clear that the addition of more material, which is the critical point, resulted in a corresponding improvement in performance. Without wishing to be bound by any theory, the reaction appears to be faster on unbleached paper, suggesting that the presence of lignin may accelerate the reaction.

実際には、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、それを製紙工場におい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できることが示唆される。 In fact, products like SEFOSE® are liquids and can be easily emulsified, suggesting that they can be easily adapted to work in the coating equipment commonly used in paper mills. .

[実施例4]
「Phluphi」
液体のSEFOSE(登録商標)を漂白硬材繊維と混合および反応させて、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。)。乳化剤は添加することができた。SEFOSE(登録商標)と繊維は、約1:100~2:1とすることができた。
[Example 4]
"Phluphi"
Liquid SEFOSE® was mixed and reacted with bleached hardwood fibers to produce a variety of forms that produced waterproof handsheets. It was found that when the sucrose esters were mixed with the pulp prior to sheet formation, most of them were retained with the fibers. Sufficient heating and drying resulted in the formation of a brittle, fluffy, yet highly hydrophobic handsheet. In this example, 0.25 grams of SEFOSE® was mixed with 4.0 grams of bleached hardwood fibers in 6 liters of water. The mixture was hand-stirred and the water was poured into a standard handsheet mold. The resulting fiber mat was removed and dried at 325°F for 15 minutes. The resulting sheets exhibited significant hydrophobicity and greatly reduced hydrogen bonding between the fibers themselves. (Water contact angles greater than 100 degrees were observed). Emulsifiers could be added. The SEFOSE® to fiber could be about 1:100 to 2:1.

その後の試験により、タルクはこれにおいて唯一の傍観物であり、追加の試験から外したことがわかった。 Subsequent testing showed that talc was the only spectator in this and was dropped from further testing.

[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、すべて、Brookfield粘度計を100rpmで使用し、測定して250cps未満であった。
[Example 5]
<Environmental Effects on SEFOSE® Coating Properties>
In an attempt to better understand the reaction mechanism of sucrose esters and fibers, a low viscosity coating was applied to a bleached kraft sheet with added wet strength resin but no water resistance (no sizing). All coatings measured less than 250 cps using a Brookfield viscometer at 100 rpm.

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た(表5も参照されたい。)。 SEFOSE® was emulsified with Ethylex 2025 (starch) and applied to paper via gravure roll. For comparison, SEFOSE® was also emulsified with Westcote 9050 PvOH. As shown in Figure 5, the oxidation of the double bond of SEFOSE® was enhanced by the presence of heat and an additional chemical environment that enhanced the oxidative chemistry (see also Table 5). ).

Figure 2022538880000008
Figure 2022538880000008

[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、CHCl、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。抽出の結果を、下記表6に示す。
[Example 6]
<Effect of unsaturated fatty acid chain versus saturated fatty acid chain>
SEFOSE® was reacted with bleached softwood pulp and dried to form a sheet. Subsequent extractions with CH 2 Cl 2 , toluene and water determined the extent of reaction with the pulp. Extracted for at least 6 hours using Soxhlet extraction glassware. The results of the extraction are shown in Table 6 below.

Figure 2022538880000009
Figure 2022538880000009

データにより、SEFOSE(登録商標)の本質的にすべてがシートに残っていることが示された。このことをさらに検証するために、同一手順をパルプ単独で実施し、結果から、パルプ10g当たり約0.01gが得られたことがわかった。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することができる。 The data showed that essentially all of the SEFOSE® remained on the sheet. To further verify this, the same procedure was performed with the pulp alone and the results showed that about 0.01 g was obtained per 10 g of pulp. Without wishing to be bound by any theory, this can easily be explained as residual pulping chemicals that have not been completely removed or more likely extractables.

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)を使用して、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さらに増強されることがある。 Experiments were repeated using pure fibers of cellulose (eg, α-cellulose from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo.)). As long as the SEFOSE® loading level remains below about 20% of the fiber mass, more than 95% of the SEFOSE® mass is retained with the fiber and extracted with either polar or non-polar solvents. I didn't. Without being bound by any theory, optimizing the baking time and temperature may further enhance the sucrose esters remaining with the fiber.

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になった。一方、SEFOSE(登録商標)の代わりに、すべ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%を抽出することができた。OLEAN(登録商標)はSEFOSE(登録商標)と同一であるが、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。 As indicated by the data, it was generally found that SEFOSE® could not be extracted from the material after drying. On the other hand, if a fatty acid containing all saturated fatty acid chains (e.g., OLEAN® available from Procter & Gamble Chemicals, Cincinnati, OH) is used instead of SEFOSE® (70° C. or higher ) hot water could be used to extract nearly 100% of the OLEAN® in the material. OLEAN® is identical to SEFOSE® with the only change being that instead of having unsaturated fatty acids attached (SEFOSE®), saturated fatty acids are attached (OLEAN® registered trademark)) point.

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繊維ウェブの強度改善が導かれることである。 Another notable aspect is that multiple fatty acid chains exhibit reactivity with cellulose and two sugar molecules in the structure, SEFOSE® resulting in a tight crosslinked network, paper, paperboard, airlaid and wet-laid nonwovens. , as well as lead to improved strength of fibrous webs such as textiles.

[実施例7]
<耐水性を達成するためのSEFOSE(登録商標)の添加>
硬材および軟材の両方のクラフトパルプを使用して、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。
[Example 7]
<Addition of SEFOSE® to achieve water resistance>
Both hardwood and softwood kraft pulps were used to make 2 gram and 3 gram handsheets. When SEFOSE® was added to a 1% pulp slurry at levels of 0.1% or higher, the water was drained off, and handsheets were formed, SEFOSE® was retained with the fibers and imparted water resistance. At 0.1% to 0.4% SEFOSE®, water beaded on the surface for less than a few seconds. Above 0.4% SEFOSE® loading, the time of water resistance increased rapidly to minutes and then hours towards loading levels higher than 1.5%.

[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、それらの間の空間を増加させ、嵩高くなるように作用した。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。
[Example 8]
<Production of bulky fiber material>
Adding SEFOSE® to the pulp softened the fibers, increased the space between them and acted to make them loftier. For example, a 3% slurry of hardwood pulp containing 125 grams (dry) of pulp was found to drain and dry to occupy a volume of 18.2 cubic centimeters. 12.5 g of SEFOSE® was added to the same 3% hardwood pulp slurry containing an equal amount of 125 g of dry fiber. When drained and dried, the resulting mat occupied 45.2 cubic centimeters.

30gの標準漂白硬材クラフトパルプ(Old Town Fuel and Fiber、LLC、Old Town、MEにより製造した。)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。その四角の体積を大幅に低減したが、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。 30 g of standard bleached hardwood kraft pulp (manufactured by Old Town Fuel and Fiber, LLC, Old Town, Me.) was sprayed with SEFOSE® that had been warmed to 60°C. 4.3 cm 3 of this was placed in a disintegrator at 10,000 rpm and essentially repulped. The mixture was poured through a handsheet mold and dried at 105°C. The resulting hydrophobic pulp occupied a volume of 8.1 cm3 . This material was cut into 2 inch squares and placed in a hydraulic press and 50 tons pressure was applied for 30 seconds. Although the squares have greatly reduced volume, they still occupy 50% more volume than the same 2-inch squares cut for the no-pressure control.

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、疎水性のすべ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て、価値がある。この特性は、疎水性の単一脂肪酸鎖の結合であれば示さないものである。 Importantly, not only was an increase in bulk and softness observed, but the forced repulped mat upon draining resulted in a fibrous mat that retained all of its hydrophobicity. This quality is valuable in addition to the knowledge that water cannot easily "push" through the low surface energy barrier and enter the sheet. This property is not exhibited by the binding of single hydrophobic fatty acid chains.

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。他の疎水性材料が、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。 Without wishing to be bound by any theory, this suggests that SEFOSE® has reacted with cellulose and the OH groups on the surface of the cellulose fibers are no longer available to participate in subsequent hydrogen bonding. represents additional evidence. Other hydrophobic materials interfere with initial hydrogen bonding, but upon repulp this effect is reversed and the cellulose OH groups are free to participate in hydrogen bonding upon redrying.

[実施例9]
<袋用紙試験データ>
下記表(表7)に、5~7g/m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、市販の袋も参照のために含む。
[Example 9]
<Bag paper test data>
The table below (Table 7) shows the properties imparted by coating a mixture of 5-7 g/m 2 of SEFOSE® and polyvinyl alcohol (PvOH) onto unbleached kraft bag stock (control). Also included for reference are commercially available bags.

Figure 2022538880000010
Figure 2022538880000010

表に示されたように、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た。 As shown in the table, tensile and burst increased when the control base paper was coated with SEFOSE® and PvOH.

[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。以下では、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を比較する。これらの手漉きシートSEFOSE(登録商標)はいずれのコーティング中にも乳化せず、それを単にパルプに混ぜ込み、他の化学的物質を添加す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。)。
[Example 10]
<Wet and dry tensile strength>
A 3 gram handsheet was made from the bleached pulp. The following compares the wet and dry tensile strength at different addition levels of SEFOSE®. Note that these handsheets SEFOSE® did not emulsify during any coating, they were simply mixed into the pulp and drained without adding any other chemicals (see Table 8). want to be.).

Figure 2022538880000011
Figure 2022538880000011

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。 Note also that the 5% addition for wet strength does not significantly undermine the dry strength of the control.

[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したものである。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、さら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が、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。
[Example 11]
<Use of Esters Containing Less Than 8 Saturated Fatty Acids>
Some experiments were performed with sucrose esters produced with less than 8 fatty acids attached to the sucrose moiety. SP50, SP10, SP01 and F20W (Sisterna, The Netherlands) samples contained 50%, 10%, 1% and essentially 0% monoester, respectively. These commercial products are made by reacting sucrose with saturated fatty acids and are therefore not useful for further cross-linking or for similar chemistries but investigating emulsifying and water repellent properties. It was useful.

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おい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のに有望な手段である。 For example, 10 g of SP01 was mixed with 10 g of glyoxal in a 10% hot PvOH solution. The mixture was "heated" at 200° F. for 5 minutes and applied by draw down to a porous base paper made from bleached hardwood kraft. The result was a crosslinked wax-based coating on the surface of the paper that exhibited good hydrophobicity. When a minimum of 3 g/m 2 was applied, the contact angle obtained was greater than 100°. Since glyoxal is a well-known crystallizer used in compounds with OH groups, this method allows the remaining alcohol groups on the sucrose rings to be combined with available alcohol groups on substrates or other coating materials. is a promising means of attaching fairly unreactive sucrose esters to surfaces.

[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。結果を下記表9に示す。
[Example 12]
<HST data and moisture absorption>
To demonstrate that waterproof properties are observed with SEFOSE® alone, porous Twins River (Matawaska, ME) base paper was emulsified with varying amounts of SEFOSE® (and Treated with plastered PvOH or Ethylex 2025) and assayed with the Hercules size test. The results are shown in Table 9 below.

Figure 2022538880000012
Figure 2022538880000012

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)耐水性が高まった。 As shown in Table 9, increasing the amount of SEFOSE® applied to the surface of the paper increased the water resistance (as indicated by the increase in HST (in seconds)).

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見ることができる。具体的な例として、F20W(Sisterna、The Netherlandsから入手可能)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」と標識されている場合、同じ含浸量のPvOHも存在し、1.0g/mの全含浸量が得られる。結果を下記表10に示す。 This can also be seen using a coating of saturated sucrose ester product. As a specific example, the product F20W (available from Sisterna, The Netherlands) is described as having very low % monoesters for most molecules in the 4-8 substitution range. Note that when equal parts of each F20W product was used with PvOH to make a stable emulsion, the F20W product add-on was only 50% of the total coating. Thus, if the wet pickup is labeled "0.5 g/m 2 ", the same wet pickup of PvOH is also present, yielding a total wet pickup of 1.0 g/m 2 . The results are shown in Table 10 below.

Figure 2022538880000013
Figure 2022538880000013

表10に示されるように、F20Wの増加により、多孔性シートの耐水性が高まった。このように、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。 As shown in Table 10, increasing F20W increased the water resistance of the porous sheet. Thus, the applied sucrose fatty acid ester itself renders the paper water resistant.

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ため、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」質量を表している。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)。結果を、下記表11および表12に示す。 Since water resistance is not simply due to the presence of fatty acids that form ester bonds with cellulose, softwood handsheets (bleached softwood kraft) are loaded with SEFOSE® to form ester bonds with cellulose in the pulp. oleic acid was added directly to the pulp. The weight at time 0 represents the "bone dry" weight of the handsheet removed from the oven at 105°C. Samples were placed in a humidity controlled chamber maintained at 50% RH. Record the change in mass over time (in minutes). The results are shown in Tables 11 and 12 below.

Figure 2022538880000014
Figure 2022538880000014

Figure 2022538880000015
Figure 2022538880000015

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。 Note the difference here when oleic acid is added directly to the pulp to form ester bonds, which greatly slows moisture absorption. In contrast, as little as 2% SEFOSE® slows moisture absorption and at higher concentrations SEFOSE® does not. Therefore, without being bound by any theory, the structure of the SEFOSE® binder material cannot be explained solely by structures formed by simple fatty acid esters and cellulose.

[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。高温(例えば、少なくとも40℃、試験したものすべて、65℃超)にて使用すると、これらの材料は溶融し、液体として塗布することができ、次いで冷却および固化し、疎水性コーティングを形成する。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て、疎水性の特徴を付与することができる。
[Example 13]
<Saturated SFAE>
A class of saturated esters are waxy solids at room temperature, and because they are saturated, they are less likely to react with the sample matrix or themselves. When used at elevated temperatures (eg, at least 40°C, all tested above 65°C), these materials can be melted and applied as liquids, then cooled and solidified to form a hydrophobic coating. Alternatively, these materials can be emulsified in solid form and applied as an aqueous coating to impart hydrophobic character.

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。 The data presented here represent HST (Hercules size test) readings obtained from paper coated with varying amounts of saturated SFAE.

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。 A #45 bleached hardwood kraft sheet obtained from Turner Falls paper was used for the test coatings. Gurley porosity is measured at about 300 seconds and represents a fairly compact basesheet. S-370 obtained from Mitsubishi Foods (Japan) was emulsified with xanthan gum (up to 1% by weight of saturated SFAE formulation) prior to coating.

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)。 Coat weight (pounds per ton) of saturated SFAE formulation HST (average of 4 determinations per sample).

Figure 2022538880000016
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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た。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、耐水性の増加がいずれの場合にも観察された。 The experimental data obtained also confirm that limited amounts of saturated SFAE can enhance the water resistance of coatings designed for other purposes/applications. For example, when saturated SFAE was blended with Ethylex starch and polyvinyl alcohol based coatings, an increase in water resistance was observed in both cases.

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。 The following examples were coated on a #50 bleached lyscycle base with a Gurley porosity of 18 seconds.

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の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。 100 grams of Ethylex 2025 was heated to 10% solids (1 liter volume) and 10 grams of S-370 was added hot and mixed using a Silverson homogenizer. The resulting coating was applied using a common benchtop drawdown device and the paper dried under a heat lamp.

300#/トンのコート重量で、デンプン単独では、平均HSTが480秒であった。同一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。 At a coat weight of 300#/ton, starch alone had an average HST of 480 seconds. A mixture of starch and saturated SFAE at the same coat weight increased the HST to 710 seconds.

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が225であった。この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。 Sufficient polyvinyl alcohol (Selvol 205S) was dissolved in hot water to form a 10% solution. This solution was coated onto the same #50 paper as above and had an average HST of 225 at a coat weight of 150 lbs/ton. Using this same solution and adding S-370 contains 90% PVOH/10% S-370 on a dry basis (i.e. 90 ml water, 9 grams PvOH, 1 gram S-370) A mixture was formed. Mean HST increased to 380 seconds.

飽和SFAEは、プロラミン(具体的には、ゼイン;そのすべてが引用により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。 Saturated SFAEs are compatible with prolamines (specifically zein; see US Pat. No. 7,737,200, all of which is incorporated herein by reference). Since one of the major barriers to commercial production of the subject matter of said patent is that the formulation is water soluble, the addition of saturated SFAE helps in this manner.

[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、すべての評価を行った。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)から入手可能である。)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。重要なデータの一部について下記表14に示す。
[Example 14]
<other saturated SFAE>
A size press evaluation of the saturated SFAE-based coating was performed on bleached lightweight sheet (approximately 35#) with no sizing and relatively poorly formed. All evaluations were performed using Exceval HR 3010 PvOH that was heated and emulsified with saturated SFAE. Sufficient saturated SFAE was added to account for 20% of total solids. The focus was on evaluating S-370 versus C-1800 samples (available from Mitsubishi Foods, Japan). Both of these esters performed better than the controls. Some of the important data are shown in Table 14 below.

Figure 2022538880000017
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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は両方とも、HSTの増加が約100%であることに留意されたい。 Note that the saturating compound appears to provide an increase in Kit, both S-370 and C-1800 increase HST by approximately 100%.

[実施例15]
<湿潤強さ添加剤>
実験室での試験により、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物質である。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することができるが、しかし、それらは、相互でも、試料マトリックスのいず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。
[Example 15]
<Wet strength additive>
Laboratory testing has shown that the chemistry of sucrose esters can be adjusted to achieve various properties, including use as a wet strength additive. When sucrose esters are made by attaching a saturated group to each alcohol functional group of sucrose (or other polyols), the result is a hydrophobic waxy substance with low miscibility/solubility in water. be. These compounds can be added to cellulosic materials to impart water resistance either internally or as a coating, but since they do not chemically react with each other or with any part of the sample matrix, the solvent , susceptible to removal by heat and pressure.

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ることがある。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だが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る。 Where water resistance and higher levels of water resistance are desired, unsaturated sucrose esters are used to achieve oxidation and/or cross-linking that help anchor the sucrose esters in the matrix and make it highly resistant to removal by physical means. Sucrose esters containing functional groups may be made and added to cellulosic materials. Controlling the number and size of the unsaturated groups of the sucrose ester provides a means of cross-linking with molecules that are not optimal to impart water resistance but to impart strength.

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。下記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。)。 The data presented here are generated by adding SEFOSE® to bleached kraft sheet at various levels and obtaining wet tensile data. The percentages shown in the table below represent the sucrose ester (%) of the treated 70# bleached paper (see Table 15).

Figure 2022538880000018
Figure 2022538880000018

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を示している。乾燥引張は、シートの最大強度を基準点として示す。 The data show that the addition of unsaturated sucrose esters to paper tends to increase wet strength as loading levels increase. Dry tensile refers to the maximum strength of the sheet as a reference point.

[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、繊維物品において同様の疎水性を達成することができた。
[Example 16]
<Method for Producing Sucrose Ester Using Acid Chloride>
In addition to making hydrophobic sucrose esters via transesterification, similar hydrophobicity can be achieved in textile articles by directly reacting acid chlorides with polyols containing ring structures similar to sucrose. did it.

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、いず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。 For example, 200 grams of palmitoyl chloride (CAS 112-67-4) was mixed with 50 grams of sucrose and mixed at room temperature. After mixing, the mixture was brought to 100° F. and held at that temperature overnight (ambient pressure). The resulting material was washed with acetone and deionized water to remove any unreacted or hydrophilic material. Analysis of the remaining material using C-13 NMR showed that a significant amount of hydrophobic sucrose esters had been made.

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ため、現場で望ましくない。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。 Although it has been shown (BT3 and others) that the addition of fatty acid chlorides to cellulosic materials can impart hydrophobicity, the reaction itself does not allow the released by-product gaseous HCl to corrode surrounding materials. It is not desirable on site because it poses several problems in the field and is detrimental to workers and the surrounding environment. One additional problem posed by the generation of hydrochloric acid is that the fiber composition weakens as more is formed, ie as more polyol sites react. Palmitoyl chloride was reacted with increasing amounts of cellulose and cotton material. As the hydrophobicity increased, the strength of the article decreased.

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て、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-クロリドを使用して、上記の反応を数回繰り返した。 The above reaction was repeated several times using 200 grams of R-CO-chloride reacted with 50 grams each of other similar polyols, including corn starch, birch-derived xylan, carboxymethylcellulose, glucose and extracted hemicellulose. repeated times.

[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)。
[Example 17]
<Peeling test>
The peel test utilized a wheel between the two jaws of a tensile tester to measure the force required to remove the tape from the paper surface as a repeatable angle (ASTM D1876; For example, 100 Series Modular Peel Tester, Test Resources, Shakopee, Minn.).

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を表す。 A bleached kraft paper with a high Gurley (600 seconds) from Turners Falls, Mass. was used for this work. This #50 lb sheet represents a fairly tight but very absorbent sheet.

#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じコーティング(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。 When #50 lb paper was coated with 15% Ethylex starch as a control, the average force required (of 5 samples) was 0.55 lb/inch. When treated with the same coating except that 25% of the Ethylex starch was replaced with SEFOSE® (so 25% add-on is SEFOSE® and 75% is still Ethylex). , the average force was reduced to 0.081 lb/inch. Substituting SEFOSE® for 50% of Ethylex reduced the required force to less than 0.03 pounds per inch.

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。 Preparation of this paper followed TAPPI standard method 404 for determining tensile strength of paper.

最後に、同じ紙を、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、シートの細孔をすべて効果的に埋め、完全な物理的バリアが形成する。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。 Finally, the same paper was used with S-370 at a load factor of 750 pounds per ton. This effectively fills all the pores of the sheet and creates a complete physical barrier. Certainly this passes the TAPPI kit 12 on a plane. This short experiment showed that it is possible to obtain grease resistance using a saturated SFAE variant.

[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(SFAE)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まで及ぶ。これらは、高反応性化合物であるとはみなされない。
[Example 18]
<Saturated SFAE and Inorganic Particles (Fillers)>
Saturated sucrose fatty acid esters (SFAEs) range from hydrophilic to hydrophobic depending on the number (and chain length) of fatty acid chains attached to the sucrose molecule. These are not considered highly reactive compounds.

側鎖が16個または18個の炭素の長さである様々な置換SFAE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った。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。この例には、S-370の同じ紙を、シートの細孔をすべて効果的に埋め、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。こ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を得ることができることを示した。 Various substituted SFAEs with side chains 16 or 18 carbons in length have been investigated. The test material was a waxy solid with a melting point below 150°C. When coated on paper, highly substituted esters provide significant levels of water resistance depending on coat weight and sheet porosity. For this example, the same paper of S-370 was used at a load factor of 750 pounds per ton which effectively filled all the pores of the sheet and created a complete physical barrier. The paper thus treated was found to have TAPPI Kit 12. This short-term experiment showed that grease resistance can be obtained using saturated SFAE variants.

<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、したがって、紙への均一なコーティングは難しくなる。いくつかのこれらの分子の低融点は、シートへのコーティングの「溶け込み」をもたらす。疎水性SFAEとポリマーを混合して、分散体を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。
<Observation results>
The more hydrophobic esters tend to agglomerate in aqueous emulsions/dispersions, thus making uniform coating on paper difficult. The low melting point of some of these molecules results in the "melting" of the coating into the sheet. When blending hydrophobic SFAEs with polymers to help stabilize the dispersion, these polymers (i.e., latex, starch, polyvinyl alcohol) surround these esters to weaken the desired hydrophobic properties. tend to

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。SFAEは、同じ乾燥条件下では紙に溶け込まない。炭酸カルシウムは、SFAEの分散に役立つと思われ、付着性は、SFAEが炭酸カルシウム粒子をコーティング紙の表面に付着させるための結合剤として作用するようなものである。如何なる理論に拘泥されるものではないが、このような均一な分散によって、所与のエステル量に対する耐水性が強化されると思われる。 Mixing with calcium carbonate (eg, precipitated calcium carbonate) has an unexpected appeal. SFAE does not dissolve into paper under the same drying conditions. Calcium carbonate appears to help disperse the SFAE and the adherence is such that the SFAE acts as a binder to adhere the calcium carbonate particles to the surface of the coated paper. While not wishing to be bound by any theory, it is believed that such uniform dispersion enhances water resistance for a given amount of ester.

下記表16に、Herculesサイズ試験(HST)によって測定された耐水性を示し、50%の炭酸カルシウムを含む配合物で増加する。サイズが合わない多孔質の40ポンドシートは、手動でのドローダウンによってコーティングした。コーティング重量は7~10g/mであった。 Table 16 below shows water resistance as measured by the Hercules Size Test (HST) and increases with formulations containing 50% calcium carbonate. Porous 40 pound sheets that did not fit were coated by manual drawdown. The coating weight was 7-10 g/m 2 .

Figure 2022538880000019
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実証された組合せの利点としては、カルボネートの使用を介したコーティングのコスト削減、ならびにSFAE分子が紙基材表面にわたりより均一に分布するため、その分子のより効率的な使用が挙げられる。 Advantages of the combination that have been demonstrated include reduced coating costs through the use of carbonates, as well as more efficient use of SFAE molecules as they are more evenly distributed over the paper substrate surface.

[実施例17]
<飽和SFAEブレンドおよび無機粒子(充填剤およびクレー)>
A.この例は、飽和スクロース脂肪酸エステルブレンドと炭酸カルシウムとの間の相互作用を検討するために設計された。
[Example 17]
<Saturated SFAE Blends and Inorganic Particles (Fillers and Clays)>
A. This example was designed to study the interaction between saturated sucrose fatty acid ester blends and calcium carbonate.

10%PVOH;20%スクロースエステル(SE-15/1803ブレンド、SFAE等比率;SE-15はHangzhou Union Biotechnology Co.,Ltd,Hangzhou Chinaから入手可能であり、C-1803はItochu Chemicals America,Inc.,While Plains,NYから入手可能である。)および70%沈降炭酸カルシウム(OMYA Inc.,Blue Ash,OHから入手可能)の組成(乾燥量基準)を有する紙コーティングを作製した。この混合物を、8g/mのコーティング重量で65#漂白クラフトシートに塗布した。炭酸カルシウムスラリー自体は、紙にコーティングした場合、水接触角およびHSTを示さない。コーティング組成物を使用した結果を下記表17に示す。 10% PVOH; 20% sucrose ester (SE-15/1803 blend, equal ratio of SFAE; SE-15 is available from Hangzhou Union Biotechnology Co., Ltd, Hangzhou China; C-1803 is from Itochu Chemicals America, Inc.; A paper coating was made having a composition (dry weight basis) of 70% precipitated calcium carbonate (available from OMYA Inc., Blue Ash, OH). This mixture was applied to 65# bleached kraft sheet at a coating weight of 8 g/ m2 . Calcium carbonate slurry itself does not exhibit water contact angle and HST when coated on paper. The results using the coating composition are shown in Table 17 below.

Figure 2022538880000020
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この例では、エステル-カルボネートの相互作用が十分に重要であるため、カルボネートが均一に分布するエステルをシートの表面上に保持するのを助けることを例示するのに役立ち、最大の効果を観察することができた。さらに、データによって、CaCOが組成物の主要構成成分として存在する場合に高い接触角を示すコーティングシートをもたらす、CaCOとともに使用できるバイオベース材料が同定されたことが実証された。如何なる理論に拘泥されるものではないが、この効果は、高顔料組成の重いコーティング重量を適用してもよい場合により明白となる。 In this example, the ester-carbonate interaction is important enough that it serves to illustrate that the carbonate helps to keep the ester evenly distributed on the surface of the sheet and observes the maximum effect. I was able to Further, the data demonstrated that a bio-based material that can be used with CaCO3 was identified that resulted in coating sheets exhibiting high contact angles when CaCO3 was present as a major component of the composition. Without wishing to be bound by any theory, this effect is more pronounced when heavy coating weights with high pigment composition may be applied.

B:この例は、飽和スクロース脂肪酸エステルと顔料(例えば、クレー)との間の相互作用を検討するように設計された。 B: This example was designed to study the interaction between saturated sucrose fatty acid esters and pigments (eg, clay).

カオリンベースの材料は、炭酸カルシウムとは非常に異なる特性を有する。表18に、別のSFAEブレンド、80OE(Tensac,S.h.,Tucuman,Argentinaから入手可能である。)およびSE-15を等量で、ならびに80OE、SE-15およびImerys CAPIM(商標)(カオリンベースの材料、Imerys Clay,Inc.,Roswell,GAから入手可能でらう。)を等量で使用してOGRコーティングを生成した結果について示す。以下の配合物は、10%固体で調製し、5g/mでコーティングを行った。 Kaolin-based materials have very different properties than calcium carbonate. Table 18 lists another SFAE blend, 80OE (available from Tensac, Sh., Tucuman, Argentina) and SE-15 in equal amounts and 80OE, SE-15 and Imerys CAPIM™ ( The results of using equal amounts of a kaolin-based material (available from Imerys Clay, Inc., Roswell, Ga.) to produce an OGR coating are shown. The following formulations were prepared at 10% solids and coated at 5 g/ m2 .

Figure 2022538880000021
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いずれかのバリアコーティングにおいて、顔料がCAPIM(商標)のみを使用して10~20%を超えて存在すると、紙はキットを示さず、上述のように顔料の濃度が10または20%を超えると、典型的には、バリア特性は顕著に低下した(例えば、グリースは、浸透するための孔を見出すことができる。)。エステルが、配合物中の少ない正味のエステルとともに優れた耐グリース性を与えるという観察は重要である。 In any barrier coating, when the pigment is present above 10-20% using CAPIM™ only, the paper does not show kit, and when the pigment concentration exceeds 10 or 20% as described above, , typically the barrier properties are significantly reduced (eg, grease can find pores to penetrate). An important observation is that esters provide excellent grease resistance with low net esters in the formulation.

<他の使用>
カップベースのストックは耐水性を高めるためにロジンで大量に処理されていることが認められた。しかし、この板紙のガーレーは50秒であることが見出され、極めて多孔質の板紙であることを示した。この材料は再パルプ化可能であり、蒸気が素早く浸透して軟化する。純粋なSEFOSE(登録商標)をこの板紙に塗布し、100℃のオーブン中で一晩乾燥した。得られた材料はプラスチック様の感触を有し、完全防水であった。それは、質量を単位として、50%(wt/wt)セルロース/50%(wt/wt)SEFOSE(登録商標)であった。ガーレーは高すぎて測定できなかった。サンプルを水中に7日間沈めると、材料は顕著に軟化することはなかったが、温室効果のデータから、およそ150日で生分解されると思われる。一般的なテープおよびにかわは、この複合材材料に付着しないであろう。
<Other uses>
It was observed that the cup-based stock was heavily treated with rosin to increase water resistance. However, the Gurley of this paperboard was found to be 50 seconds, indicating a very porous paperboard. The material is repulpable and softens with rapid steam penetration. Neat SEFOSE® was applied to the paperboard and dried in an oven at 100° C. overnight. The resulting material had a plastic-like feel and was completely waterproof. It was 50% (wt/wt) cellulose/50% (wt/wt) SEFOSE® by weight. Gurley was too high to measure. When the samples were submerged in water for 7 days, the material did not soften significantly, but greenhouse data suggests that it biodegrades in approximately 150 days. Common tapes and glues will not adhere to this composite material.

ゼインは紙に耐グリース性を与えることが示されているため、飽和SFAEおよびゼインを用いた実験が行われた。飽和SFAEが2~5%添加されたゼインの安定な水性分散体(水中で最大25%)を生成した。観察によって、飽和SFAEは配合物に耐水性を与えることによって(耐グリース性に加えて)ゼインを紙上に「固定」することが実証された。 Experiments with saturated SFAE and zein were performed because zein has been shown to provide grease resistance to paper. Stable aqueous dispersions of zein (up to 25% in water) with 2-5% saturated SFAE were produced. Observations demonstrated that the saturated SFAE "locks" the zein onto the paper by imparting water resistance to the formulation (in addition to grease resistance).

SFAE、無機粒子およびバイオプラスチックの組合せを混合して、生分解性コーヒーカップの蓋を設計するための成形可能な紙を生成してもよい。木材繊維、および十分なバイオプラスチック繊維(例えば、ポリブチレンスクシネート(Bio-PBS)またはポリ乳酸(PLA))をSFAEとともに使用すると、得られる紙ベースを耐水性にすることができ、物品の耐水性が確実になるようにSFAE濃度を最適化した場合、かつ安く一般的な材料、例えば標準的なパルプを使用した場合、蓋の質量百分率が大きくなることが示された。したがって、質量が比較的少量(例えば、10%未満)の物品を、バイオポリマーのように他の材料とすることができ、その結果、可撓性を与え、断裂または伸展特性などを改善するために使用される場合がある他の添加剤を添加することを可能とする。 A combination of SFAE, inorganic particles and bioplastics may be blended to produce moldable paper for designing biodegradable coffee cup lids. The use of wood fibers, and sufficient bioplastic fibers (e.g., polybutylene succinate (Bio-PBS) or polylactic acid (PLA)) with SFAE can render the resulting paper base water-resistant, making the article It has been shown that when the SFAE concentration is optimized to ensure water resistance and when cheap and common materials such as standard pulp are used, the mass percentage of the lid is increased. Thus, articles with relatively low mass (e.g., less than 10%) can be of other materials, such as biopolymers, to provide flexibility, improve tear or stretch properties, etc. It is possible to add other additives that may be used in

炭酸カルシウム/SFAE混合物を添加すると、蓋の密度の制御が可能となった。 Addition of the calcium carbonate/SFAE mixture allowed control of lid density.

上記実施例を参照しながら、本発明を説明してきたが、修正および変形が本発明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。本明細書に開示の参考文献はすべて、引用することによって本明細書の一部をなすものとする。
Although the invention has been described with reference to the above examples, it will be understood that modifications and variations are encompassed within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the invention is limited only by the following claims. All references disclosed herein are hereby incorporated by reference.

Claims (20)

1種または複数の糖脂肪酸エステル(SFAE)および無機粒子を含む組成物であって、前記SFAEが、前記無機粒子をセルロースベースの基材に付着させるのに十分な濃度で存在し、前記組成物を含む前記基材が、前記無機粒子または1種もしくは複数のSFAEのみを含む前記組成物を含む基材と比較して、優れた耐水性および/または耐グリース性を示す、組成物。 1. A composition comprising one or more sugar fatty acid esters (SFAEs) and inorganic particles, wherein said SFAE is present in a concentration sufficient to adhere said inorganic particles to a cellulose-based substrate; exhibits superior water and/or grease resistance compared to substrates comprising the inorganic particles or the composition comprising only one or more SFAEs. 前記SFAEが、すべての不飽和脂肪酸、すべての飽和脂肪酸、または飽和および不飽和脂肪酸の混合物を含み、場合により、PvOHまたはデンプンから選択される1種または複数の結合剤をさらに含む、請求項1に記載の組成物。 Claim 1, wherein the SFAE comprises all unsaturated fatty acids, all saturated fatty acids, or a mixture of saturated and unsaturated fatty acids, optionally further comprising one or more binders selected from PvOH or starch. The composition according to . 前記SFAEが、2種以上の異なるSFAEの混合物であり、前記2種以上の異なるSFAEがすべての飽和脂肪酸を含む、請求項1に記載の組成物。 2. The composition of claim 1, wherein said SFAE is a mixture of two or more different SFAEs, said two or more different SFAEs comprising all saturated fatty acids. 前記無機粒子が、クレー、粉砕炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、およびこれらの組合せからなる群から選択され、前記無機粒子が、乾燥量基準(db)で前記組成物の少なくとも1%を占める、請求項1に記載の組成物。 wherein said inorganic particles are selected from the group consisting of clay, ground calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, talc, titanium dioxide, and combinations thereof, said inorganic particles comprising at least 1% of said composition on a dry basis (db) The composition of claim 1, comprising: 前記SFAEが、少なくとも1つの糖、および8~30個の炭素を含む少なくとも1つの脂肪族基を含む、請求項1に記載の組成物。 The composition of claim 1, wherein said SFAE comprises at least one sugar and at least one aliphatic group containing 8-30 carbons. 前記無機粒子が、炭酸カルシウムであり、前記基材が、耐水性を示す、請求項4に記載の組成物。 5. The composition of claim 4, wherein the inorganic particles are calcium carbonate and the substrate exhibits water resistance. 前記無機粒子が、クレーであり、前記基材が、耐グリース性を示す、請求項4に記載の組成物。 5. The composition of claim 4, wherein said inorganic particles are clays and said substrate exhibits grease resistance. 前記セルロースベースの基材が、紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたはティー用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック/バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植物用ポット、梱包用ビーズ、バブルラップ、油吸収性材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、グローブ、レインコート、OGR紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、食器、ホットまたはコールド飲料用容器、カップ、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用瓶、絶縁材料、炭酸の入っていない液体貯蔵用瓶、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップの蓋、成形可能な紙カップの蓋のネジ、紙ストロー、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、医薬用途の板紙、剥離紙、アルコール性または非アルコール性飲料の貯蔵および運搬用具、ケーシング、電子製品の外部スクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品のパッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、形成セルロース系繊維材料、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。 The cellulose-based substrate is paper, paperboard, paper pulp, food storage cartons, food storage bags, shipping bags, coffee or tea containers, tea bags, bacon paperboard, diapers, weed block/barrier fabrics Or film, mulching film, plant pots, packing beads, bubble wrap, oil absorbent materials, laminates, envelopes, gift cards, credit cards, gloves, raincoats, OGR paper, shopping bags, compostable bags, release paper, tableware , Hot or Cold Beverage Containers, Cups, Paper Towels, Plates, Carbonated Liquid Storage Bottles, Insulating Materials, Still Liquid Storage Bottles, Food Wrapping Films, Garbage Disposal Containers, Food Handling Tools, Cups lids, moldable paper cup lid screws, paper straws, fabric fibers, water storage and transportation equipment, paperboard for pharmaceutical applications, release paper, alcoholic or non-alcoholic beverage storage and transportation equipment, casings, electronic products exterior screens, interior or exterior components of furniture, curtains, upholstery, films, boxes, sheets, trays, pipes, conduits, pharmaceutical packaging, clothing, medical devices, contraceptives, camping equipment, formed cellulosic 2. The composition of claim 1 selected from the group consisting of fibrous materials, and combinations thereof. 1種または複数の糖脂肪酸エステル(SFAE)、無機粒子、セルロースベースの基材、および場合により、1種または複数の結合剤を含むコーティングを含む製造品であって、前記無機粒子が、乾燥量基準(db)で少なくとも1%の濃度で前記コーティング中に存在する、製造品。 An article of manufacture comprising a coating comprising one or more sugar fatty acid esters (SFAEs), inorganic particles, a cellulose-based substrate, and optionally one or more binders, wherein said inorganic particles are An article of manufacture present in said coating at a concentration of at least 1% on basis (db). 前記セルロースベースの基材が、紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたはティー用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック/バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植物用ポット、梱包用ビーズ、バブルラップ、油吸収性材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、グローブ、レインコート、OGR紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、食器、ホットまたはコールド飲料用容器、カップ、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用瓶、絶縁材料、炭酸の入っていない液体貯蔵用瓶、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップの蓋、成形可能な紙カップの蓋のネジ、紙ストロー、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、医薬用途の板紙、剥離紙、アルコール性または非アルコール性飲料の貯蔵および運搬用具、ケーシング、電子製品の外部スクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品のパッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、形成セルロース系繊維材料、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される、請求項9に記載の製造品。 The cellulose-based substrate is paper, paperboard, paper pulp, food storage cartons, food storage bags, shipping bags, coffee or tea containers, tea bags, bacon paperboard, diapers, weed block/barrier fabrics Or film, mulching film, plant pots, packing beads, bubble wrap, oil absorbent materials, laminates, envelopes, gift cards, credit cards, gloves, raincoats, OGR paper, shopping bags, compostable bags, release paper, tableware , Hot or Cold Beverage Containers, Cups, Paper Towels, Plates, Carbonated Liquid Storage Bottles, Insulating Materials, Still Liquid Storage Bottles, Food Wrapping Films, Garbage Disposal Containers, Food Handling Tools, Cups lids, moldable paper cup lid screws, paper straws, fabric fibers, water storage and transportation equipment, paperboard for pharmaceutical applications, release paper, alcoholic or non-alcoholic beverage storage and transportation equipment, casings, electronic products exterior screens, interior or exterior components of furniture, curtains, upholstery, films, boxes, sheets, trays, pipes, conduits, pharmaceutical packaging, clothing, medical devices, contraceptives, camping equipment, formed cellulosic 10. The article of manufacture of claim 9 selected from the group consisting of fibrous materials, and combinations thereof. セルロース系基材を処理する方法であって、
a)少なくとも1種の糖脂肪酸エステル(SFAE)を、無機粒子を含む組成物に添加して混合物を形成するステップと、
b)前記混合物を、前記セルロース系基材の少なくとも1つの表面に塗布するステップと、
c)十分な時間硬化させて、前記混合物を前記少なくとも1つの表面に付着させるステップと
を含み、
硬化された表面が、少なくとも1種のSFAEまたは前記無機粒子のみを含む組成物で処理された表面と比較してより高い疎水性および/または疎油性を示す、方法。
A method of treating a cellulosic substrate, comprising:
a) adding at least one sugar fatty acid ester (SFAE) to a composition comprising inorganic particles to form a mixture;
b) applying the mixture to at least one surface of the cellulosic substrate;
c) curing for sufficient time to adhere said mixture to said at least one surface;
A method, wherein the cured surface exhibits higher hydrophobicity and/or oleophobicity compared to a surface treated with a composition comprising only at least one SFAE or said inorganic particles.
処理されたセルロース系表面が、疎水性である、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein the treated cellulosic surface is hydrophobic. 処理されたセルロース系表面が、疎油性である、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein the treated cellulosic surface is oleophobic. 前記SFAEが、すべての飽和脂肪酸、または飽和および不飽和脂肪酸の混合物を含む、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein said SFAE comprises all saturated fatty acids or a mixture of saturated and unsaturated fatty acids. 前記SFAEが、2種以上の異なるSFAEの混合物である、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein said SFAE is a mixture of two or more different SFAEs. 前記無機粒子が、クレー、粉砕炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、およびこれらの組合せからなる群から選択され、前記無機粒子が、乾燥量基準(db)で少なくとも約1%の濃度で前記混合物中に存在する、請求項11に記載の方法。 wherein the inorganic particles are selected from the group consisting of clays, ground calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, talc, titanium dioxide, and combinations thereof, and wherein the inorganic particles are added at a concentration of at least about 1% on a dry basis (db); 12. The method of claim 11, present in said mixture. 前記組成物が、ポリビニルアルコールまたはデンプンをさらに含む、請求項16に記載の方法。 17. The method of claim 16, wherein said composition further comprises polyvinyl alcohol or starch. 前記無機粒子が、炭酸カルシウムを含み、前記炭酸カルシウムが、乾燥量基準(db)で前記混合物の約50%以上を占める、請求項11に記載の方法。 12. The method of claim 11, wherein said inorganic particles comprise calcium carbonate, said calcium carbonate comprising about 50% or more of said mixture on a dry basis (db). 前記炭酸カルシウムが、沈降炭酸カルシウムである、請求項16に記載の方法。 17. The method of claim 16, wherein said calcium carbonate is precipitated calcium carbonate. セルロース系基材が、紙、板紙、製紙用パルプ、食品貯蔵用カートン、食品貯蔵用袋、輸送用袋、コーヒーまたはティー用容器、ティーバッグ、ベーコン用板紙、おむつ、雑草ブロック/バリアファブリックまたはフィルム、マルチングフィルム、植物用ポット、梱包用ビーズ、バブルラップ、油吸収性材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、グローブ、レインコート、OGR紙、買い物袋、堆肥バッグ、剥離紙、食器、ホットまたはコールド飲料用容器、カップ、紙タオル、プレート、炭酸入り液体貯蔵用瓶、絶縁材料、炭酸の入っていない液体貯蔵用瓶、食品ラップ用フィルム、生ごみ処理容器、食品取扱い用具、カップの蓋、成形可能な紙カップの蓋のネジ、紙ストロー、ファブリック繊維、水の貯蔵および運搬用具、医薬用途の板紙、剥離紙、アルコール性または非アルコール性飲料の貯蔵および運搬用具、ケーシング、電子製品の外部スクリーン、家具の内部または外部構成品、カーテン、室内装飾用品、フィルム、箱、シート、トレー、パイプ、導水管、医薬品のパッケージング、衣類、医療機器、避妊具、キャンプ用具、形成セルロース系繊維材料、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
The cellulosic substrate is used in paper, paperboard, paper pulp, food storage cartons, food storage bags, shipping bags, coffee or tea containers, tea bags, bacon paperboard, diapers, weed block/barrier fabrics or films , mulching film, plant pots, packing beads, bubble wrap, oil absorbent materials, laminates, envelopes, gift cards, credit cards, gloves, raincoats, OGR paper, shopping bags, compostable bags, release paper, tableware, hot or cold beverage containers, cups, paper towels, plates, carbonated liquid storage bottles, insulating materials, still liquid storage bottles, food wrap films, garbage disposal containers, food handling tools, cup lids , mouldable paper cup lid screws, paper straws, fabric fibers, water storage and transport devices, paperboard for pharmaceutical applications, release paper, alcoholic or non-alcoholic beverage storage and transport devices, casings, exteriors of electronic products Screens, internal or external components of furniture, curtains, upholstery, films, boxes, sheets, trays, pipes, conduits, pharmaceutical packaging, clothing, medical devices, contraceptives, camping equipment, formed cellulosic fiber materials , and combinations thereof.
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