JP2023516742A

JP2023516742A - 耐コーヒーステインセルロース構造ならびに関連する容器および方法

Info

Publication number: JP2023516742A
Application number: JP2022553166A
Authority: JP
Inventors: ジエビン・パン; スティーヴン・パーカー; ナターシャ・ジー・メルトン
Original assignee: ウエストロック・エム・ダブリュー・ヴイ・エルエルシー
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2023-04-20
Also published as: BR112022017786A2; CN115427632A; WO2021178070A1; EP4115015A1; CA3170604A1; US20210276314A1

Abstract

第１の主面および第１の主面とは反対の第２の主面を備えるセルロース基材と、セルロース基材の第２の主面上の油バリア層と、セルロース基材の第２の主面上の水バリア層とを含み、油バリア層が、セルロース基材と水バリア層との間に配設される、セルロース構造。

Description

優先権
本出願は、２０２０年３月４日に出願された米国仮特許出願第６２／９８４，８７２号の優先権を主張する。

本出願は、セルロース構造を対象とし、より詳細には、耐コーヒーステインセルロース構造を対象とする。

セルロース構造は、様々な包装用途に使用される。例えば、飲料容器、冷凍食品、シリアルならびに多様な他の食品および非食品消費財を包装するために、コーティングされた無漂白板紙が使用される。外食産業および消費者製品における各種の包装オプションのために、他の形態のコーティングされたセルロース構造が使用される。

持続可能性は、食品または外食産業向け用途のための新たな包装の開発における主要な原動力の１つである。低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）押出コーティングを施したセルロース構造は、外食産業用包装、特に紙コップのための主要な材料の１つであるが、しかしながら、それらは、使用後に容易にリサイクル可能でなく、環境への影響に関するますます多くの懸念を引き起こしている。水性コーティングでコーティングされたセルロース構造は、一般に再パルプ化可能かつリサイクル可能とみなされ、したがって、より持続可能である。しかしながら、水性コーティングされたセルロース構造から作られる紙コップは、ＬＤＰＥコーティングされたカップから作られるカップと同じレベルの性能を発揮しない。技術的課題の１つが、水性コーティングされたカップ底が通常はカップ底の折縁に沿って、割れ、コーヒー染み、および最悪の場合には漏れさえも見せるということである。

したがって、当業者は、セルロース構造の分野における研究開発努力を続けている。

開示されるものは、水バリア層と油バリア層とを有するセルロース構造である。

１つの例では、開示されるセルロース構造は、第１の主面および第１の主面とは反対の第２の主面を有するセルロース基材と、セルロース基材の第２の主面上の油バリア層と、セルロース基材の第２の主面上の水バリア層とを含み、油バリア層は、セルロース基材と水バリア層との間に配設される。

更に開示されるものは、開示されるセルロース構造から製造される、カップなどの容器である。

１つの例では、開示される容器は、上端部分および下端部分を有する側壁と、側壁の下端部分に接続される底壁とを含み、少なくとも底壁は、セルロース基材と、セルロース基材上の油バリア層と、油バリア層にわたって配設される水バリア層とを含むセルロース構造を含む。

更に開示されるものは、油と水の両方のバリア性を有するセルロース構造を製造するための方法である。

１つの例では、セルロース構造を製造するための開示される方法は、（１）セルロース基材に油バリアコーティング配合を塗布して、油バリア層を形成するステップであって、油バリアコーティング配合は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、アルギナート、およびミクロフィブリル化セルロースのうちの少なくとも１つを含む、油バリア層を形成するステップと、（２）油バリア層にわたって水バリアコーティング配合を塗布して、水バリア層を形成するステップとを含み、油バリア層は、水バリア層とセルロース基材との間に配設される。

開示された耐コーヒーステインセルロース構造ならびに関連する容器および方法の他の例は、以下の詳細な説明、添付の図面および添付の特許請求の範囲から、明らかになるであろう。

開示されるセルロース構造を使用して製造することができる容器（例えば、カップ）の１つの例の断面立面図である。図１の容器の上面図である。図１の容器の側壁を形成するためにマンドレルの周りに巻き付けられ得る打抜きブランクの平面図である。開示されるセルロース構造の１つの例の概略断面図である。開示されるセルロース構造の別の例の概略断面図である。開示されるセルロース構造の別の例の概略断面図である。水バリア（２層）コーティングされた板紙を備えるカップ底を有する２つの対照カップの写真である。水バリア（１層）および油バリア層コーティングされた板紙を備えるカップ底を有する２つの実施例カップの写真である。水バリア（２層）および油バリア層コーティングされた板紙を備えるカップ底を有する２つの実施例カップの写真である。水バリア（２層）コーティングされた板紙を備えるカップ底を有する幾つかの対照カップの写真を含む。水バリア（２層）および油バリア層コーティングされた板紙を備えるカップ底を有する幾つかの実施例カップの写真を含む。

開示されるものは、従来の水性コーティングされたセルロース構造および関連する容器と比較して、食品および飲料、特にコーヒーおよび紅茶との接触により有意に染みができにくいセルロース構造および関連する容器である。

開示されるセルロース構造は、セルロース基材の主面上に（例えば、直接隣接して）油バリア層を配設し、次いで油バリア層がセルロース基材と水バリア層との間に配設されるように油バリア層にわたって（例えば、直接隣接して）水バリア層を塗布することによって製造することができる。そのようなバリア層の組合せは、水性コーティングされたセルロース系材料から作られるカップのカップ底折縁割れ、染みまたは漏れさえも最小限にするように機能し得る。それゆえに、開示されるセルロース構造から製造される容器は、熱い飲料（例えば、コーヒー）、熱い食物（例えば、スープ）、結束ラップおよび柔軟型包装を保持するために特に十分に適し得る。

図１および図２を参照すると、開示されるセルロースベースの容器の１つの例が、全体的に１０で表されており、上端部分１４および下端部分１６を有する側壁１２、ならびに側壁１２の下端部分１６に接続される（例えば、ヒートシールされる）底壁１８を含み、それによって容器１０内の内容積２０を定めてよい。側壁１２の上端部分１４は、内容積２０への開口２２を定めてよい。任意選択で、側壁１２の上端部分１４は、容器１０に蓋（図示せず）等を固定するためなどの、口縁２４（例えば、巻込み口縁）を追加的に含んでよい。

容器１０が円錐台状の側壁１２を有する背が高いカップ（例えば、１２オンス、１６オンス、２１オンスまたは２４オンスの使い捨ての持ち帰り用カップ）として図１に図示されるが、当業者は、開示される容器１０が、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な形状、サイズおよび構成で製造され得、かつ上述した側壁１２および底壁１８より少ないまたは多い壁で製造され得ることを認識するであろう。

図２に図示されるように、容器１０の側壁１２は、所望の輪郭に切断され、次いでマンドレル（図示せず）の周りに巻き付けられたブランク３０（図３）から組み立てられてよい。ブランク３０がマンドレルの周りに巻き付けられている間、ブランク３０の第１の端部３２がブランク３０の第２の端部３４に重なり、重なり合う端部３２、３４は接続され（例えば、ヒートシーリングによって）、それによって側壁１２の上端部分１４から下端部分１６に延びる継目３６を定めてよい。一旦側壁１２が組み立てられると、底壁１８が側壁１２の下端部分１６に接続され（例えば、ヒートシールされ）て、折縁１９を作成し、それによって容器１０を生成してよい。

図４を参照すると、容器１０の底壁１８は、第１の主要面４２および第２の主要面４４を有するセルロース構造４０から製造されてよい。セルロース構造４０の第１の主要面４２は容器１０の外面２６に相当してよい。セルロース構造４０の第２の主要面４４は容器１０の内面２８に相当してよい。

セルロース構造４０は、第１の主面４８および第２の主面５０を有するセルロース基材４６を含む層状構造でよい。油バリア層５４が水バリア層５２とセルロース基材４６との間に配設されるように、水バリア層５２および油バリア層５４がセルロース基材４６の主面（例えば、第２の主面５０）に塗布されてよい。水バリア層５２は、セルロース構造４０の主要面（例えば、第２の主要面４４）を、したがって容器１０の内面２８を定めてよい。

この点で、当業者は、様々な追加のコーティング層が、バリアまたは非バリアを問わず、本開示の範囲から逸脱することなく、セルロース基材４６と油バリア層５４との間の第２の主面５０の上で、油バリア層５４と水バリア層５２との間で、またはセルロース基材４６の第１の主面４８上で、セルロース構造４０に組み込まれ得ることを認識するであろう。１つの変形例では、図５に図示されるように、セルロース構造４０’は、水バリア層５２’と油バリア層５４’との間にベースコート４５を含んでよい。別の変形例では、図５に図示されるように、セルロース構造４０’は、油バリア層５４’とセルロース基材４６’との間にベースコート４７を含んでよい。別の変形例では、図５に図示されるように、セルロース構造４０’は、セルロース基材４６’の第１の主面４８’上にベースコート４９（バリアまたは非バリア、一層または多層）を含んでよい。更に別の変形例では、図５に図示されるように、セルロース構造４０’は、水バリア層５２’と油バリア層５４’との間に第１のベースコート４５を、および油バリア層５４’とセルロース基材４６’との間に第２のベースコート４７を含んでよい。別の変形例では、図５に図示されるように、セルロース構造４０’は、水バリア層５２’と油バリア層５４’との間に第１のベースコート４５を、油バリア層５４’とセルロース基材４６’との間に第２のベースコート４７を、およびセルロース基材４６’の第１の主面４８’上に第３のベースコート４９を含んでよい。他の組合せ、構成の変形例および追加のベースコート層が、本発明の範囲から逸脱することなく想定される。

図６を参照すると、セルロース構造４０は、容器１０の形成中に水バリア層５２に微小亀裂５８を呈し得る。微小亀裂５８は油バリア層５４に至るまで生じ得るが、油バリア層５４は無傷のままであり得る。水バリア層５２における微小亀裂５８は、水バリア層５２の機能の喪失にも、油バリア層５４の機能の喪失にも至ることはないかもしれない。言い換えれば、水バリア層５２における微小亀裂５８は、まだ水を浸透させないほどに十分小さいかもしれないが、コーヒーオイルおよび／または添加物などの、より攻撃的な分子は、微小亀裂に浸透することがあり、その場合、油バリア層５４が、コーヒーオイルおよび／または添加物が繊維基材に染みるのを妨げ得る。

図４に戻って参照すると、セルロース構造４０のセルロース基材４６は、水バリア層５２および油バリア層５４でコーティングされることが可能である任意のセルロース系材料であってよい（またはそれを含んでよい）。当業者は、セルロース基材４６が漂白済または無漂白でよいことを認識するであろう。１つの非限定的な例では、セルロース基材は板紙でよい。別の非限定的な例では、セルロース基材は固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）でよい。適切なセルロース基材の例には、紙、中芯原紙、ライナボードおよび無漂白クラフトを含む。

セルロース基材４６は、３０００ｆｔ^２当たり少なくとも約２５ポンドの非コーティング坪量を有してよい。１つの表現では、セルロース基材４６は、３０００ｆｔ^２当たり約４０ポンドから３０００ｆｔ^２当たり約４００ポンドにわたる非コーティング坪量を有してよい。別の表現では、セルロース基材４６は、３０００ｆｔ^２当たり約６０ポンドから３０００ｆｔ^２当たり約４００ポンドにわたる非コーティング坪量を有してよい。別の表現では、セルロース基材４６は、３０００ｆｔ^２当たり約８０ポンドから３０００ｆｔ^２当たり約３００ポンドにわたる非コーティング坪量を有してよい。別の表現では、セルロース基材４６は、３０００ｆｔ^２当たり約９０ポンドから３０００ｆｔ^２当たり約２５０ポンドにわたる非コーティング坪量を有してよい。更に別の表現では、セルロース基材４６は、３０００ｆｔ^２当たり約１００ポンドから３０００ｆｔ^２当たり約２００ポンドにわたる非コーティング坪量を有してよい。

更には、セルロース基材４６は、例えば約２ポイントから約３０ポイント（０．００２インチから０．０３０インチ）にわたるキャリパ（厚さ）を有してよい。１つの表現では、キャリパ範囲は約８ポイントから約２４ポイントである。別の表現では、キャリパ範囲は約１２ポイントから約２０ポイントである。

適切なセルロース基材４６の１つの具体的な非限定例が、Ａｔｌａｎｔａ、ＧｅｏｒｇｉａのＷｅｓｔＲｏｃｋＣｏｍｐａｎｙによって製造される、１３ポイント、３０００ｆｔ^２当たり１５０ポンドＳＢＳＴｒｕＳｅｒｖ（商標）カップ原料である。適切なセルロース基材４６の別の具体的な非限定例は、ＷｅｓｔＲｏｃｋＣｏｍｐａｎｙによって製造される、１８ポイント、３０００ｆｔ^２当たり１８５ポンドＳＢＳＴｒｕＳｅｒｖ（商標）カップ原料である。

図４に戻って参照すると、水バリア層５２は、油バリア層５４にわたって配設される。油バリア層５４にわたって水バリア層５２を形成するために、ペーパーマシン上のまたはオフマシンコータとしての１つまたは複数のコータなど、様々な技術が使用されてよい。加熱されると、ヒートシールコーティングは、それが接触する製品の他の領域への接着を提供する。適切な方法の１つの具体的な非限定例が、水バリア層５２を塗布するためにブレードコータを使用することである。

水バリア層５２は、乾燥量基準で様々なコート重量でセルロース基材４６に塗布されてよい。１つの表現では、水バリア層５２は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり少なくとも約４ポンドのコート重量で塗布されてよい。別の表現では、水バリア層５２は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり約４ポンドから３，０００ｆｔ^２当たり約２０ポンドのコート重量で塗布されてよい。別の表現では、水バリア層５２は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり約６ポンドから３，０００ｆｔ^２当たり約１６ポンドのコート重量で塗布されてよい。更に別の表現では、水バリア層５２は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり約８ポンドから３，０００ｆｔ^２当たり約１２ポンドのコート重量で塗布されてよい。

水バリア層５２は結合剤および顔料を含んでよい。水バリア層５２は、単層を含んでよく、または本発明の範囲から逸脱することなく少なくとも２つの層を含んでよい。１つの表現では、顔料の結合剤に対する比率は、１（重量）部結合剤当たり多くとも１（重量）部顔料でよい。別の表現では、顔料の結合剤に対する比率は、重量で約１：１から約１：９でよい。別の表現では、顔料の結合剤に対する比率は、重量で約１：１．５から約１：６であることができる。更に別の表現では、顔料の結合剤に対する比率は、重量で約１：２から約１：４であることができる。

１つの特定の実装例では、水バリア層５２の結合剤は水性結合剤でよい。１つの一般的な非限定例として、結合剤はラテックスでよい。別の一般的な非限定例として、結合剤は、約２５℃から約５０℃（例えば、約２８℃から約３２℃）にわたるガラス転移温度を有する水ベースのアクリルポリマーエマルジョンでよい。適切な結合剤の具体的な非限定例がＴａｂｌｅ２（表２）に提示される。スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンアクリル酸（ＥＡＡ）、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）、ポリビニルアクリル、ポリエステル分散液およびその組合せなど、他の水性結合剤も想定される。

水バリア層５２の顔料成分は様々な材料でよい（またはそれらを含んでよい）。適切な無機顔料の２つの非限定例がＴａｂｌｅ１（表１）に提示される。プラスチック顔料、二酸化チタン顔料、タルク顔料等など、他の顔料が、本開示の範囲から逸脱することなく使用されてよい。

１つの変形例では、水バリア層５２の顔料成分は粘土顔料でよい。１つの例として、粘土顔料は、高アスペクト比板状粘土（例えば、少なくとも６０：１の平均アスペクト比など、少なくとも４０：１の平均アスペクト比）など、板状粘土でよい。別の例として、粘土顔料は、高アスペクト比板状粘土（例えば、少なくとも５０：１の平均アスペクト比など、少なくとも３０：１の平均アスペクト比）など、板状粘土でよい。更に別の例として、粘土顔料は、高アスペクト比板状粘土（例えば、少なくとも２５：１の平均アスペクト比など、少なくとも２０：１の平均アスペクト比）など、板状粘土でよい。

別の変形例では、水バリア層５２の顔料成分は炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）顔料でよい。１つの例として、ＣａＣＯ_３顔料は、粒子の約６０パーセントが２ミクロン未満である粒度分布を持つ重質炭酸カルシウムでよい。

更に別の変形例では、水バリア層５２の顔料成分は、炭酸カルシウム顔料と粘土顔料の両方を含む顔料混合物でよい。

図４に戻って参照すると、油バリア層５４は、セルロース基材４６の第２の主面５０になど、セルロース基材４６に塗布されてよい。油バリア層５４は、ペーパーマシン上のまたはオフマシンコータとしての１つまたは複数のコータなど、任意の適切な方法を使用してセルロース基材４６の第２の主面５０に塗布されてよい。適切な方法の１つの具体的な非限定例が、油バリア層５４を塗布するためにロッド番号０４０を使用するロッドコータを使用することである。

油バリア層５４は、親水性または水溶性でよく、かつ１つまたは複数のポリマーを含んでよい。１つの表現では、油バリア層５４はポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）を含んでよい。適切なＰＶＯＨの１つの具体的な非限定例が、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴｅｘａｓのＫｕｒａｒａｙＡｍｅｒｉｃａＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって供給される変性ＰＶＯＨ樹脂、Ｅｘｃｅｖａｌ（商標）ＨＲ－３０１０である。別の表現では、油バリア層５４はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を含んでよい。別の表現では、油バリア層５４はナトリウム（Ｎａ）カルボキシメチルセルロースを含んでよい。ナトリウムカルボキシメチルセルロースの１つの具体的な非限定例が、Ａｔｌａｎｔａ、ＧｅｏｒｇｉａのＣＰＫｅｌｃｏＵ．Ｓ．Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって供給される精製低粘性ナトリウムカルボキシメチルセルロース、Ｆｉｎｎｆｉｘ（登録商標）ＢＢＰＨ１５Ｓである。別の表現では、油バリア層５４はアルギナート（ａｌｇｉｎａｔｅ）を含んでよい。更に別の表現では、油バリア層５４はミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含んでよい。タンパク質、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）およびその組合せなど、他の水溶性ポリマーも想定される。

油バリア層５４は、乾燥量基準で様々なコート重量でセルロース基材４６に塗布されてよい。１つの表現では、油バリア層５４は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり少なくとも約０．５ポンドのコート重量で塗布されてよい。別の表現では、油バリア層５４は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり約０．５ポンドから３，０００ｆｔ^２当たり約４．０ポンドのコート重量で塗布されてよい。別の表現では、油バリア層５４は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり約１．０ポンドから３，０００ｆｔ^２当たり約３．０ポンドのコート重量で塗布されてよい。別の表現では、油バリア層５４は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり約１．５ポンドから３，０００ｆｔ^２当たり約２．５ポンドのコート重量で塗布されてよい。更に別の表現では、油バリア層５４は、乾燥時に３，０００ｆｔ^２当たり約０．５ポンドから３，０００ｆｔ^２当たり約２．０ポンドのコート重量で塗布されてよい。

油バリア層５４は顔料を更に含んでよい。油バリア層５４の顔料成分は様々な材料でよい（またはそれらを含んでよい）。適切な無機顔料の２つの非限定例がＴａｂｌｅ１（表１）に提示される。プラスチック顔料、二酸化チタン顔料、タルク顔料等など、他の顔料が、本開示の範囲から逸脱することなく使用されてよい。

１つの変形例では、油バリア層５４の顔料成分は粘土顔料でよい。１つの例として、粘土顔料は、高アスペクト比板状粘土（例えば、少なくとも６０：１の平均アスペクト比など、少なくとも４０：１の平均アスペクト比）など、板状粘土でよい。別の例として、粘土顔料は、高アスペクト比板状粘土（例えば、少なくとも５０：１の平均アスペクト比など、少なくとも３０：１の平均アスペクト比）など、板状粘土でよい。更に別の例として、粘土顔料は、高アスペクト比板状粘土（例えば、少なくとも２５：１の平均アスペクト比など、少なくとも２０：１の平均アスペクト比）など、板状粘土でよい。他の適切な粘土には、カオリン、ベントナイト、焼成粘土等を含むが、これらに限定されない。

別の変形例では、油バリア層５４の顔料成分は炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）顔料でよい。１つの例として、ＣａＣＯ_３顔料は、粒子の約６０パーセントが２ミクロン未満である粒度分布を持つ粗砕ＣａＣＯ_３でよい。

更に別の変形物では、油バリア層５４の顔料成分は、炭酸カルシウム顔料と粘土顔料の両方を含む顔料混合物でよい。

図１に戻って参照すると、容器１０の側壁１２も、図４に図示されるセルロース構造４０または図５に図示されるセルロース構造４０’など、セルロース構造から製造されてよい。しかしながら、側壁１２の印刷適性がほとんどまたは全く重要でないときなどは、側壁１２を形成するために様々な他のセルロース構造が使用されてよい。

板紙構造に関連して油バリア層にわたる水バリア層の使用を評価するために実験が行われた。１つの水バリアコーティング配合（ＢＣ－１）ならびに２つの油バリアコーティング配合（ＰＶＯＨおよびＣＭＣ）が準備されて実験に使用された。水バリア層に使用された顔料はＴａｂｌｅ１（表１）に提示される。水バリア層に使用された結合剤はＴａｂｌｅ２（表２）に提示される。水バリアコーティング配合（ＢＣ－１）はＴａｂｌｅ３（表３）に提示される。油バリアコーティング配合に使用されたポリマーはＴａｂｌｅ４（表４）に提示される。

水バリアコーティング配合は、最初に顔料スラリー（例えば、ＣＣ－１、ＣＬ－１）が攪拌されつつかき混ぜられて均一混合物を形成する標準的な混合方法によって準備された。次いで顔料スラリーへ同じく撹拌を介して結合剤（例えば、ＳＡ－１）が加えられて、水バリアコーティング配合を生成した。

ＰＶＯＨ溶液は、最初に室温で攪拌しながら樹脂粉を水へ分散させることによって準備された。次いで、混合物の温度が蒸気によって９０～９５℃に上昇され、約３０分間かき混ぜながら維持された。溶液は次いで室温に冷却され、溶液の上部に浮遊した気泡があれば取り除かれた。溶液の固形物量は、ＣＥＭＳＭＡＲＴ６水分分析計によって１０．１％と測定され、溶液の粘度は、ＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＤＶ２Ｔ粘度計によって＃２スピンドルを使用して１００ｒｐｍで３１８．８ｃＰ（センチポアズ）と測定された。

ＮａＣＭＣ溶液は、１４０°Ｆに調節された水にＮａＣＭＣ粉をゆっくりと加えることによって準備された。溶液を３０分間かき混ぜた後で準備が整った。溶液の固形物量は、ＣＥＭＳＭＡＲＴ６水分分析計によって１３．１％と測定され、溶液の粘度は、ＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＤＶ２Ｔ粘度計によって＃２スピンドルを使用して１００ｒｐｍで１２５０ｃＰと測定された。

ＰＶＯＨおよびＮａＣＭＣ溶液は、３０００ｆｔ^２当たり１５０ポンドの坪量を有する１３ポイントＳＢＳＴｒｕＳｅｒｖ（商標）カップ原料に様々なコート重量で塗布されて、油バリア層を形成した。板紙基材のフェルト側に油バリアコーティング配合を塗布するために、ロッド番号０４０を使用するロッドコータが使用された。次いでブレードコータを使用して油バリア層にわたって水バリア（１層または２層）配合が塗布されて水バリア層を形成し、それによってサンプルカップ底を生成した。対照カップは、３０００ｆｔ^２当たり１５０ポンドの坪量を有する１３ポイントＳＢＳＴｒｕＳｅｒｖ（商標）カップ原料にブレードコータを介して様々なコート重量で塗布された水バリア（１層または２層）だけを有した。ＰＭＣ（ＰａｐｅｒＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のカップマシン、モデルＰＭＣ－１２５０上で、カップのための側壁を使用することによってカップが作られた。実験に使用されたカップの全ての側壁は、３０００ｆｔ^２当たり１８５ポンドの坪量を有する１８ポイントＳＢＳＴｒｕＳｅｒｖ（商標）カップ原料であった。側壁は水バリア（２層）でコーティングされた。実施例および実験結果（水コッブおよびコーヒーコッブ）がＴａｂｌｅ５（表５）に示される。

したがって、板紙基材上の油バリア層にわたって水バリア層を配置することにより、油バリア層のないカップ底とほぼ同じ量の水およびコーヒーを吸収し、はじくことが可能であるバリアを提供する。実施例は、ＴＡＰＰＩ標準Ｔ４４１ｏｍ－０４に従って測定された３０分水コッブ結果によって証明されるように、優れたバリア性も呈した。大抵の場合、追加の油バリア層は、板紙構造の水バリア性を改善または少なくとも維持した。全ての実施例（ＮａＣＭＣ実施例を除く）が、１０ｇ／ｍ^２未満であり、１つは４ｇ／ｍ^２未満の３０分水コッブ評価（３０－ｍｉｎｕｔｅ－ｗａｔｅｒ－Ｃｏｂｂｒａｔｉｎｇｓ）を有した。

Ｔａｂｌｅ５（表５）に示される実施例の水バリアを評価するためにコッブ試験のホットコーヒー変形例も活用された。この試験は、２３℃の水を９０℃のコーヒーと置き換えるが、それ以外はＴＡＰＰＩ標準Ｔ４４１ｏｍ－０４に従うことによって行われた。使用したコーヒーは、１２カップ用のＭｒ．Ｃｏｆｆｅｅのコーヒーメーカーにより３６ｇのＳｔａｒｂｕｃｋｓミディアムハウスブレンドのコーヒー粉から１１００ｍＬの蒸留水で淹れることによって得られた。コーヒーは、次いで磁気攪拌棒を伴うビーカへ注がれ、５５ｒｐｍでかき混ぜられつつ９０℃に加熱された。Ｒｉｃｈ’ｓのクリーマ入りのコーヒーを試験する場合、３７ｍＬのＲｉｃｈ’ｓのクリーマが３分間コーヒーにかき混ぜられた。コーヒーは、次いでカップの縁の５ｍｍ下の高さまでカップ内へ注がれた。３０分待った後、カップからコーヒーが除かれ、蒸留水ですすがれた。空のカップは、次いで漏れ、染みまたは破損に対して直ちに評価された。Ｔａｂｌｅ５（表５）に示される実施例の全てが、３０分後に１５ｇ／ｍ^２未満であり、大抵は３０分後に１０ｇ／ｍ^２未満の９０℃コーヒーコッブ評価を有した。

コーヒーまたはコーヒーとクリーマによる処理の直後の染みの量を評価するために、Ｔａｂｌｅ５（表５）に使用された実施例の写真が撮られた。底原料（ｂｏｔｔｏｍｓｔｏｃｋ）実施例は、底原料対照（ＢＳ－対照）、１つのＰＶＯＨの層および１つの水バリアコーティングの層を含む底原料（ＢＳ－１）、１つのＰＶＯＨの層および２つの水バリアコーティングの層を含む底原料（ＢＳ－２）、または１つのＣＭＣの層および１つの水バリアコーティングの層を含む底原料（ＢＳ－３）であった。カップ実施例がＴａｂｌｅ６（表６）に与えられる。

図７を参照すると、油バリア層のない水バリア（２層）コーティングされた板紙を備えるカップ底を有する２つのＢＳ－対照カップを示す写真が撮られた。これらのカップは、ホットコーヒーだけを使用して試験された。水バリア層の微小亀裂によるカップ底の折縁に沿った幾つかのコーヒー点染みが矢印によって示される。点染みの大部分がカップの外側から目立つ（図示せず）。

図８を参照すると、板紙基材上のＰＶＯＨ油バリア層にわたって水バリア（１層）を備えるＢＳ－１カップ底を有する２つのカップを示す写真が撮られた。これらのカップは、ホットコーヒーだけを使用して試験された。カップ底の折縁に沿ったコーヒー点染みはゼロである。

図９を参照すると、ＰＶＯＨ油バリア層コーティングされた板紙にわたって水バリア（２層）を備えるカップ底を有する２つのＢＳ－２カップを示す写真が撮られた。これらのカップは、ホットコーヒーだけを使用して試験された。カップ底の折縁に沿ってコーヒー点染みがほとんどなかった（黒矢印によって示される点染みが１つ見つかった）。２つのＢＳ－対照カップ（図７）が、油バリア層が存在しないと、複数（約５つ）のコーヒー染みを呈した一方、ＰＶＯＨ油バリア層を含むカップ（図８および図９）は、４つのカップのサンプルサイズにわたって１つの染みだけを呈した。図７、図８および図９は、まとめると、たとえ水バリア層が微小亀裂を呈しても、油層バリアにより、コーヒーオイルおよび／または添加物がセルロース系繊維基材に達し、したがって染みるのをまだ防ぐことができることを証明する。

図１０を参照すると、油バリア層のない水バリア（２層）コーティングされた板紙を備えるカップ底を有する５つのＢＳ－対照カップを示す写真が撮られた。これらのカップは、追加のクリーマ入りのホットコーヒーにさらされた。図１０の下の２つの枠は、２つの上の枠からの１つのカップの拡大図を示す。試験された全てのＢＳ－対照カップが、カップ底の折縁に沿った内部のコーヒー点染みおよびカップ底における激しい外部の染みを見せた。

図１１を参照すると、ＮａＣＭＣ油バリア層コーティングされた板紙にわたって水バリア（１層）を備えるカップ底を有する５つのカップを示す写真が撮られた。これらのカップは、追加のクリーマ入りのホットコーヒーにさらされた。図１１の下の２つの枠は、２つの上の枠からの１つのカップの拡大図を示す。全てのカップが底壁の内部折縁上のコーヒー染みを見せたが、カップ底の外側の点染みは極めて少ない。図１０および図１１は、まとめると、水バリア層に加えてＮａＣＭＣ油バリア層がカップ底の折縁の外部の染みの量を有意に低減させることができることを証明する。

開示された耐コーヒーステイン板紙構造ならびに関連する容器および方法の様々な実施例が図示および記載されたが、当業者が本明細書を読んだ上で変更が想起され得る。本出願は、そのような変更を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。

１０容器
１２側壁
１４上端部分
１６下端部分
１８底壁
１９折縁
２０内容積
２２開口
２４口縁
２６外面
２８内面
３０ブランク
３２第１の端部
３４第２の端部
３６継目
４０セルロース構造
４０’ セルロース構造
４２第１の主要面
４４第２の主要面
４５ベースコート
４６セルロース基材
４６’ セルロース基材
４７ベースコート
４８第１の主面
４８’ 第１の主面
４９ベースコート
５０第２の主面
５２水バリア層
５２’ 水バリア層
５４油バリア層
５４’ 油バリア層
５８微小亀裂

Claims

第１の主面および前記第１の主面とは反対の第２の主面を備えるセルロース基材と、
前記セルロース基材の前記第２の主面上の油バリア層と、
前記セルロース基材の前記第２の主面上の水バリア層とを備え、前記油バリア層が、前記セルロース基材と前記水バリア層との間に配設される、
セルロース構造。
前記油バリア層が、親水性または水溶性である、請求項１に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、前記水バリア層に隣接している、請求項１または２に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、前記セルロース基材に隣接している、請求項１または２に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材と前記油バリア層との間に配設される１つまたは複数の追加のコーティング層を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層と前記水バリア層との間に配設される１つまたは複数の追加のコーティング層を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材の前記第１の主面に１つまたは複数の追加のコーティング層を更に備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、実質的にポリビニルアルコールから成る、請求項１から７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、実質的にカルボキシメチルセルロースから成る、請求項１から７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、実質的にナトリウムカルボキシメチルセルロースから成る、請求項１から７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、実質的にアルギナートから成る、請求項１から７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、実質的にミクロフィブリル化セルロースから成る、請求項１から７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、顔料を更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記顔料が、粘土および炭酸カルシウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載のセルロース構造。
前記顔料が、第１の顔料および第２の顔料を含む、請求項１３に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、乾燥量基準で、少なくとも約０．５ｌｂ／３０００ｆｔ^２のコート重量を有する、請求項１から１５のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、乾燥量基準で、約０．５ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約４ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたるコート重量を有する、請求項１から１６のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、乾燥量基準で、約１ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約３ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたるコート重量を有する、請求項１から１７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記油バリア層が、乾燥量基準で、約１．５ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約２．５ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたるコート重量を有する、請求項１から１８のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記水バリア層が、単層を備える、請求項１から１９のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記水バリア層が、少なくとも２つの層を備える、請求項１から１９のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記水バリア層が、結合剤および顔料を含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記水バリア層における前記顔料の前記結合剤に対する比率が、重量で多くとも１：１である、請求項２２に記載のセルロース構造。
前記水バリア層における前記顔料の前記結合剤に対する比率が、重量で少なくとも約１：１．５から約１：６である、請求項２２に記載のセルロース構造。
前記水バリア層における前記顔料の前記結合剤に対する比率が、重量で少なくとも約１：２から約１：４である、請求項２２に記載のセルロース構造。
前記結合剤が、ラテックスを含む、請求項２２から２５のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記結合剤が、水ベースのアクリルポリマーエマルジョンを含む、請求項２６に記載のセルロース構造。
前記水ベースのアクリルポリマーエマルジョンが、約２５℃から約５０℃にわたるガラス転移温度を有する、請求項２７に記載のセルロース構造。
前記顔料が、粘土および炭酸カルシウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項２２から２８のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記顔料が、第１の顔料および第２の顔料を含む、請求項２２から２９のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記顔料が、重質炭酸カルシウムを含み、かつ前記重質炭酸カルシウムの多くとも約６０パーセントが、２ミクロンより小さい粒度を有する、請求項２２から３０のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記顔料が、板状粘土を含む、請求項２２から３１のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記板状粘土が、少なくとも約４０：１の平均アスペクト比を有する、請求項３２に記載のセルロース構造。
前記板状粘土が、少なくとも約３０：１の平均アスペクト比を有する、請求項３２に記載のセルロース構造。
前記板状粘土が、少なくとも約２０：１の平均アスペクト比を有する、請求項３２に記載のセルロース構造。
前記水バリア層が、乾燥量基準で、少なくとも約４ｌｂ／３０００ｆｔ^２のコート重量を有する、請求項１から３５のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記水バリア層が、乾燥量基準で、約４ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約２０ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたるコート重量を有する、請求項１から３６のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記水バリア層が、乾燥量基準で、約６ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約１６ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたるコート重量を有する、請求項１から３７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記水バリア層が、乾燥量基準で、約８ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約１２ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたるコート重量を有する、請求項１から３８のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材が、板紙を備える、請求項１から３９のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記板紙が、固体漂白硫酸塩を含む、請求項４０に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材が、少なくとも約２５ｌｂ／３０００ｆｔ^２の坪量を有する、請求項１から４１のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材が、約６０ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約４００ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたる坪量を有する、請求項１から４２のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材が、約８０ｌｂ／３０００ｆｔ^２から約３００ｌｂ／３０００ｆｔ^２にわたる坪量を有する、請求項１から４３のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材が、約２ポイントから約３０ポイントにわたるキャリパを有する、請求項１から４４のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材が、約８ポイントから約２４ポイントにわたるキャリパを有する、請求項１から４５のいずれか一項に記載のセルロース構造。
前記セルロース基材が、約１２ポイントから約２０ポイントにわたるキャリパを有する、請求項１から４６のいずれか一項に記載のセルロース構造。
多くとも約２０ｇ／ｍ^２の３０分水コッブ評価を有する、請求項１から４７のいずれか一項に記載のセルロース構造。
多くとも約１０ｇ／ｍ^２の３０分水コッブ評価を有する、請求項１から４８のいずれか一項に記載のセルロース構造。
多くとも約５ｇ／ｍ^２の３０分水コッブ評価を有する、請求項１から４９のいずれか一項に記載のセルロース構造。
多くとも約３０ｇ／ｍ^２の３０分コーヒーコッブ評価を有する、請求項１から５０のいずれか一項に記載のセルロース構造。
多くとも約２０ｇ／ｍ^２の３０分コーヒーコッブ評価を有する、請求項１から５１のいずれか一項に記載のセルロース構造。
多くとも約１０ｇ／ｍ^２の３０分コーヒーコッブ評価を有する、請求項１から５２のいずれか一項に記載のセルロース構造。
請求項１から５３のいずれか一項に記載のセルロース構造を備える容器。
容器であって、
上端部分および下端部分を有する側壁と、
前記側壁の前記下端部分に接続される底壁と
を備え、
少なくとも前記底壁が、
セルロース基材と、
前記セルロース基材上の油バリア層と、
水バリア層であって、前記油バリア層が前記セルロース基材と前記水バリア層との間に配設されるように前記油バリア層にわたって配設される、水バリア層と
を備える、セルロース構造を備える、容器。
前記容器が、カップである、請求項５５に記載の容器。
前記容器が、板紙基材を備える、請求項５５または５６に記載の容器。
前記板紙基材が、固体漂白硫酸塩である、請求項５７に記載の容器。
セルロース基材に油バリアコーティング配合を塗布して、油バリア層を形成するステップであって、前記油バリアコーティング配合は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、アルギナート、およびミクロフィブリル化セルロースのうちの少なくとも１つを含む、油バリア層を形成するステップと、
前記油バリア層にわたって水バリアコーティング配合を塗布して、水バリア層を形成するステップとを含み、
前記油バリア層が、水バリア層と前記セルロース基材との間に配設される、
セルロース構造を製造するための方法。
前記油バリアコーティング配合を塗布するステップが、ロッドコータによって行われる、請求項５９に記載の方法。
前記水バリアコーティング配合を塗布するステップが、ブレードコータによって行われる、請求項５９または６０に記載の方法。
前記油バリアコーティング配合を乾燥させるステップを更に含む、請求項５９から６１のいずれか一項に記載の方法。
前記水バリアコーティング配合を乾燥させるステップを更に含む、請求項５９から６２のいずれか一項に記載の方法。