JP2023524281A - ナノコーティングされた基材の製造方法 - Google Patents
ナノコーティングされた基材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023524281A JP2023524281A JP2022567052A JP2022567052A JP2023524281A JP 2023524281 A JP2023524281 A JP 2023524281A JP 2022567052 A JP2022567052 A JP 2022567052A JP 2022567052 A JP2022567052 A JP 2022567052A JP 2023524281 A JP2023524281 A JP 2023524281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- suspension
- nanocoated
- pulp
- nanocoating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 30
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 30
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 7
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 claims description 5
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000003490 calendering Methods 0.000 claims description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 aluminum or TiO 2 Chemical class 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 210000001724 microfibril Anatomy 0.000 description 6
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 6
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 5
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 3
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 2
- 206010061592 cardiac fibrillation Diseases 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000002600 fibrillogenic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229920000219 Ethylene vinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 1
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 1
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003254 anti-foaming effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- UFRKOOWSQGXVKV-UHFFFAOYSA-N ethene;ethenol Chemical compound C=C.OC=C UFRKOOWSQGXVKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004715 ethylene vinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 239000005021 flexible packaging material Substances 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N methyl-cyclopentane Natural products CC1CCCC1 GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000037039 plant physiology Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D101/00—Coating compositions based on cellulose, modified cellulose, or cellulose derivatives
- C09D101/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/12—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of paper or cardboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
- B32B29/06—Layered products comprising a layer of paper or cardboard specially treated, e.g. surfaced, parchmentised
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
- B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
- B65D65/38—Packaging materials of special type or form
- B65D65/42—Applications of coated or impregnated materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
- D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
- D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
- D21H11/18—Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/02—Metal coatings
- D21H19/08—Metal coatings applied as vapour, e.g. in vacuum
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/10—Coatings without pigments
- D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
- D21H19/34—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising cellulose or derivatives thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/36—Coatings with pigments
- D21H19/44—Coatings with pigments characterised by the other ingredients, e.g. the binder or dispersing agent
- D21H19/54—Starch
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
- D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
- D21H27/10—Packing paper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2255/00—Coating on the layer surface
- B32B2255/12—Coating on the layer surface on paper layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2255/00—Coating on the layer surface
- B32B2255/20—Inorganic coating
- B32B2255/205—Metallic coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
- B32B2307/7242—Non-permeable
- B32B2307/7244—Oxygen barrier
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/70—Other properties
- B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
- B32B2307/7242—Non-permeable
- B32B2307/7246—Water vapor barrier
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Paper (AREA)
- Wrappers (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本発明は、ナノコーティングされたパルプ系基材を製造する方法であって、a)パルプを含む懸濁液を用意する工程であり、前記パルプが少なくとも70°のSchopper Riegler値を有する、工程と、b)工程a)の懸濁液を用いて湿潤ウェブを形成する工程と、c)湿潤ウェブを脱水及び/又は乾燥させて基材を形成する工程と、d)基材の表面粗さを低減する工程と、e)0.1nm~100nmの範囲の厚さを有するナノコーティングが基材に提供されるように、工程d)において得られた基材の表面にナノコーティングを提供する工程とを含む、方法に関する。【選択図】なし
Description
本発明は、ナノコーティングされたパルプ系基材を製造するための方法に関する。
多量のミクロフィブリル化セルロース(MFC)を含むフィルム及びバリア紙が当技術分野で公知である。それらがどのようにして製造されるかに応じて、フィルムは、生分解性及び再生可能でありながら、特に有利な強度及び/又はバリア性を有することができる。MFCを含むフィルムは、例えば包装材料の製造において用いられ、紙又は板紙材料の表面に、ラミネートされるか又は別の方法で提供されうる。
MFCフィルムのバリア性は、水又は水分により悪影響を受けることがあることが知られている。種々の化学的及び機械的な解決法、例えば熱可塑性ポリマーによるラミネーションが試されている。
表面処理されたパルプ系基材を調製するための効率的な方法であって、前記表面処理された基材がまたバリア性及び強度特性を提供する、方法が必要とされている。
更に、そのような表面処理された基材が、堆肥化可能及び/又は容易に再生利用可能及び/又は再パルプ化可能であり、かつ本質的にプラスチックを含まないものであることができれば望ましいであろう。しかしながら、セルロース系基材にコーティング及び表面処理を提供する場合、困難が生じることがある。分散体系又は水系の溶液を薄いウェブ又は基材上に施用する場合、ウェブが壊れるか、又は寸法安定性の問題が生じることがある。これは親水性基材への水分の収着及び浸入によるものであり、フィブリル、繊維、及び添加剤の間の水素結合に影響を与える。
1つの解決法は施用された溶液の固形分を上昇させることであるが、これは溶液のより高い被膜重量及びより高い粘度を生じさせることが多い。一方で、高い粘度は、基材により高い応力を生じさせ、かつより高い被膜重量を生じさせることが多い。
これらの理由のため、特に低い被膜重量にて、十分なバリア性を提供することは困難である。
したがって、アルミホイル又はフィルム形成ポリマー、例えばラテックスもしくは熱可塑性ポリマーがこれらの目的のために用いられており、通常、油もしくは油脂及び/又は臭いもしくはガス、例えば酸素の浸入又は拡散に関して十分な特性を提供している。アルミニウム又はフィルム形成ポリマーはまた、促進された水蒸気バリアを提供し、これは、高い相対湿度条件下におけるバリア及び包装機能に、又は包装された液体製品の蒸発を低減するために、重要である。
しかしながら、アルミホイルを使用する1つの問題点は、それが環境課題を有し、再生利用プロセスにおいて問題となることがあり、用いられる量によっては堆肥化不可能な包装材料の原因になることがあることである。したがって、できるだけ少量のアルミニウムを用いることが望まれる。しかしながら、同時に包装材料のバリア性を維持することも不可欠である。
有機ナノコーティングであっても、無機ナノコーティングであってもよいナノコーティング、例えばセラミック又は金属のナノコーティングを提供することは、当技術分野で公知である。ナノコーティングは非常に薄く、例えば厚さが約0.1nmから約100nmである。例えば、非常に少量の金属又は金属酸化物、例えばアルミニウム又はTiO2、Al2O3、MgOもしくはZnOを用いた金属化表面である。例えば、原子層堆積(ALD)、動的化合物堆積(DCD)、プラズマCVDのような化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)及び金属プラズマ堆積が、表面に少量の金属を提供するのに適した手法である。しかしながら、ナノコーティングが提供された場合、例えば金属化された場合に、包装材料がバリア性を維持することができ、かつ十分なクラック耐性を有することは依然として不可欠である。
フィルム形成ポリマー、例えばラテックス又は熱可塑性化石系ポリマーの1つの問題点は、得られた包装材料が、典型的にはモノマテリアル(monomaterial)として考慮されておらず、再生利用に際して問題が生じることがあることである。多くのフィルム形成ポリマーの更なる問題点は、フィルム形成ポリマーが、通常、水性の溶液又は分散体の形態で提供されることである。溶液又は分散体の含水量は紙基材を破壊することがある。親水性セルロース材料は、典型的には、酸素に対するバリア性を提供するが、水及び水蒸気に敏感である。
ナノコーティングを用いる場合の更なる問題点は、そのようなコーティングが、それが施用される基材の粗さに対してだけでなくそのような表面に存在しうる粉塵、汚染物質及び破片に対しても敏感であることである。そのような粉塵、汚染物質及び破片は、ナノコーティングにピンホールを生じさせることがある。
したがって、バリア性を損なうことなく非常に少量のナノコーティングが施用され得るように適合された基材が必要とされている。
驚くべきことに、いくつかの又は全ての上述の課題が、水蒸気バリア性を有するナノコーティングされた基材を製造する改善された方法を提供することで解決されうることが見出された。
驚くべきことに、パルプを含む懸濁液を用意し、前記パルプが少なくとも70°のSchopper Riegler値を有し、その懸濁液を用いて湿潤ウェブを形成し、続いて脱水及び/又は乾燥し、続いて基材の表面粗さを低減し、続いて0.1nmから100nmの範囲の厚さを有するナノコーティング層が基材に提供されるようにナノコーティングを提供する方法を用いることで、有利なバリア性、特に水蒸気バリア性が達成されうることが見出された。
したがって、本発明は、ナノコーティングされた基材の製造のための方法であって、
a)パルプを含む懸濁液を用意する工程であり、前記パルプが少なくとも70°のSchopper Riegler値を有する、工程と、
b)工程a)の懸濁液を用いて湿潤ウェブを形成する工程と、
c)湿潤ウェブを脱水及び/又は乾燥させて基材を形成する工程と、
d)基材の表面粗さを低減する工程と、
e)0.1nmから100nmの範囲の厚さを有するナノコーティングが基材に提供されるように、工程d)において得られた基材の表面にナノコーティングを提供する工程と
を含む、方法に関する。
a)パルプを含む懸濁液を用意する工程であり、前記パルプが少なくとも70°のSchopper Riegler値を有する、工程と、
b)工程a)の懸濁液を用いて湿潤ウェブを形成する工程と、
c)湿潤ウェブを脱水及び/又は乾燥させて基材を形成する工程と、
d)基材の表面粗さを低減する工程と、
e)0.1nmから100nmの範囲の厚さを有するナノコーティングが基材に提供されるように、工程d)において得られた基材の表面にナノコーティングを提供する工程と
を含む、方法に関する。
工程a)において用いられる懸濁液はパルプを含み、前記パルプは70SR°より大きい、例えば70から95SR°又は75から85SR°のSchopper Riegler値(SR°)を有する。Schopper Riegler値は、EN ISO 5267-1に規定された標準方法により測定されうる。
懸濁液におけるパルプは、当技術分野で公知の方法を用いて製造されることができ、例えばクラフトパルプであってよく、これは望ましいSchopper Riegler値を達成するために精製されたものである。パルプはまた、ミクロフィブリル化セルロース(MFC)を含んでいてもよい。パルプは、高度に精製されたパルプ及び/又はMFCと混合された、本質的に未精製パルプの混合物であってよい。懸濁液は、パルプに加えて、製紙において典型的に用いられる添加剤を含んでいてもよい。
工程a)における懸濁液は、異なる種類の繊維の混合物、例えばミクロフィブリル化セルロースと、一定量の他の種類の繊維、例えばクラフト繊維、微粒子、強化繊維、合成繊維、溶解パルプ、TMP又はCTMP、PGW等とを含んでいてもよい。
工程a)における懸濁液はまた、他のプロセス、又は機能的添加剤、例えば充填剤、顔料、湿潤強度化学物質、保持力化学物質、架橋剤、軟化剤又は可塑剤、粘着性プライマー、湿潤剤、バイオサイド、光学色素、着色剤、蛍光増白剤、消泡化学物質、疎水化化学物質、例えばAKD、ASA、ワックス、樹脂等を含んでいてもよい。
湿潤ウェブは、例えば湿式(wet laid)成形法又はキャスト成形法により形成されてよい。湿式成形について、プロセスは、製紙機、例えば長網抄紙機又はツイン成形機もしくはハイブリッド成形機のような他の成形機の種類において行われてよい。ウェブは、1つ又はいくつかのヘッドボックスにより作製される、単層ウェブもしくは多層ウェブ、又は単独ウェブもしくは複合ウェブでありうる。
ミクロフィブリル化セルロースは、好ましくは、Schopper Riegler値(SR°)が70SR°より大きく、又は75SR°より大きく、又は80SR°より大きい。ミクロフィブリル化セルロースは、溶媒交換及び凍結乾燥された試料について窒素吸着(BET)法に従って測定された場合、表面積が少なくとも30m2/g以上、又はより好ましくは60m2/gより大きく、又は最も好ましくは90m2/gより大きい。
懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含有量は、懸濁液の固形分重量に基づいて15から99.9重量%の範囲であってよい。1つの実施形態において、懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含有量は、30から90重量%の範囲、35から80重量%の範囲、又は40から60重量%の範囲であってよい。
湿潤ウェブは、例えば湿式成形法及びキャスト成形法により調製されうる。湿式法においては、懸濁液が調製され、多孔質のワイヤに提供される。脱水が金網を通って起こり、任意にまた、続いての圧縮区域及び乾燥区域においても起こる。乾燥は、通常、対流(円筒、金属ベルト)又は照射乾燥(IR)又は温風を用いて行われる。典型的な湿式は、例えば、製紙において用いられる長網抄紙成形機である。キャスト成形法においては、湿潤ウェブが例えばポリマー又は金属のベルト上で形成され、続いて初期脱水が、例えば種々の既知の手法を用いたエバポレーションにより主に一方向で行われる。
ウェブの脱水及び/又は乾燥は、脱水及び/又は乾燥の終わりの水分含有量が好ましくは50wt%未満、より好ましくは20wt%未満、最も好ましくは10wt%未満、更により好ましくは5wt%未満となるように行われる。
工程c)において得られた、ナノコーティングが提供される前の基材の基本重量は、好ましくは100g/m2未満、より好ましくは70g/m2未満、最も好ましくは35g/m2未満である。ナノコーティングが提供される前の、得られた基材の基本重量は、好ましくは少なくとも10g/m2である。
好ましくは、基材はフルオロケミカルを含まない。
工程c)において得られた基材は、任意に、工程d)前に例えばカレンダリングにより表面処理されてよい。工程d)は、工程c)とは異なる機械及び/又は場所で行われてよい。
工程c)において得られた、即ちナノコーティングを基材の表面に提供する前の基材は、好ましくは、基材のGurley Hill多孔度値が4000s/100mlより高く、好ましくは6000s/100mlより高く、最も好ましくは10000s/100mlより高くなるようにバリア性を有する。Gurley Hill値は、当技術分野で公知の方法を用いて測定されうる(ISO 5636-5)。
工程c)において得られた、即ちナノコーティングを基材の表面に提供する前の基材は、好ましくは、基材のGurley Hill多孔度値が4000s/100mlより高く、好ましくは6000s/100mlより高く、最も好ましくは10000s/100mlより高くなるようにバリア性を有する。Gurley Hill値は、当技術分野で公知の方法を用いて測定されうる(ISO 5636-5)。
工程c)において得られた基材は、好ましくは、基準EN13676:2001に従って測定された場合、10ピンホール/m2未満、好ましくは8ピンホール/m2未満、より好ましくは2ピンホール/m2未満を含む。
基材の表面粗さを低減する工程は、以下の処理、即ちコロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、及び/又は粉塵除去のうちの少なくとも2つを含む。粉塵除去は、例えば、加圧されたきれいな空気もしくはガスを用いること、又は空気イオン化ガンを用いること、又は静電除去により行われうる。好ましくは、基材の表面粗さを低減する工程は、以下の処理、即ちコロナ処理、火炎処理、及び/又はプラズマ処理のうちの少なくとも2つを含む。好ましくは、少なくとも2つの別個の処理が適用され、その少なくとも2つの処理は、同じであっても異なっていてもよい。例えば、本発明の1つの実施形態において、2つの別個の火炎処理が行われる、即ち基材の第1の火炎処理が行われ、続いて第2の火炎処理が行われる。1つの実施形態において、火炎処理がまず行われ、続いてプラズマ処理が行われる。他の好ましい実施形態において、静電除去がまず行われ、続いて火炎処理が行われる。それぞれの処理は、当技術分野で公知の方法を用いて行われる。基材の表面粗さを低減する工程は、基材の一方の面で行われても両面で行われてもよい。
基材の表面粗さを低減する工程は、続いてのナノコーティング工程のために基材を準備し、非常に薄いナノコーティングの施用及び使用を可能にする。より具体的には、基材の表面粗さを低減する工程は、ナノスケールの表面粗さを低減する。
基材のナノスケールの粗さは、当技術分野で公知の方法を用いて測定されうる。例えば、粗さは、原子間力顕微鏡法により、又は走査電子顕微鏡の使用により測定されうる。
本発明に従う基材のナノスケールの表面粗さは小さく、即ち表面はナノスケールで非常に滑らかである。粗さは、接近した間隔で配置された凹凸として述べられることが多い。ナノスケールの粗さは、原子間力顕微鏡法により測定される。例えば、工程d)において得られた(即ち、いずれのナノコーティングも施用される前の)基材の領域、好ましくは5μmx5μmから100μmx100μmの間の領域が、原子間力顕微鏡法を用いて観察されうる。表面構造、即ち山頂と谷底を測定して2乗平均平方根(RMS)粗さ又は山頂から谷底の高さパラメーターを計算することができ、ナノスケールの表面粗さを数値化する(Peltonen J.ら、Langmuir、2004、20、9428~9431)。本発明に従う工程e)において得られた基材について、結果として測定されたRMSは、通常100nmより小さく、好ましくは80nmより小さい。
ナノコーティングは非常に薄く、厚さが0.1nmから約100nmである。ナノコーティングは、有機ナノコーティングであってもよく、無機ナノコーティング、例えばセラミック又は金属のナノコーティングであってもよい。例えば、非常に少量の金属又は金属酸化物、例えばアルミニウム又はTiO2、Al2O3、MgOもしくはZnOを用いた金属化表面である。1つの実施形態において、ナノコーティングは、アルミニウムを含む。
方法のナノコーティングを提供する工程(工程e)は、例えば原子層堆積(ALD)、動的化合物堆積(DCD)、プラズマCVDのような化学蒸着(CVD)、物理蒸着(PVD)及び金属プラズマ堆積を用いて行われうる。ナノコーティングは、好ましくは原子層堆積(ALD)により行われる。ナノコーティングは、インラインプロセスでありうる、即ち工程a)からd)と同じ装置及び/又は同じ場所で行われうる。別の方法として、ナノコーティングは、別個に、即ち工程a)からd)とは別個の装置及び/又は別の場所で行われうる。ナノコーティングは、基材の一方の面で行われても両面で行われてもよい。
ナノコーティングは、工程d)において得られた基材に直接提供される。即ち工程d)において得られた基材とナノコーティングの間に、予備コーティングは提供されない。
ナノコーティングの提供後、バインダー層、ワニス層又はタイ層(tie layer)の形態の保護コーティングが、ナノコーティングに任意に施用されてもよい。バインダーの例としては、ミクロフィブリル化セルロース、SBラテックス、SAラテックス、PVAcラテックス、デンプン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。保護コーティングにおいて用いられるバインダーの量は、典型的には1~40g/m2、好ましくは1~20g/m2又は1~10g/m2である。そのような保護コーティングは、当技術分野で公知の方法を用いて提供されうる。例えば、保護コーティングは、例えば接触式又は非接触式の堆積手法により一層又は二層で施用され得る。前記保護コーティングは、更に、例えばヒートシール適性、液体及び/又は油脂への耐性、印刷面及び摩擦への耐性を提供することができる。
本発明の更なる実施形態によれば、本発明に従って調製されたナノコーティングされた基材を含む積層体が提供される。そのような積層体は、熱可塑性ポリマー(化石系、又は再生可能資源から作製される)層を含んでもよく、その熱可塑性ポリマー層は、例えば、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、EVOH、デンプン(加工デンプンを含む)、セルロース誘導体(メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等)、ヘミセルロース、タンパク質、スチレン/ブタジエン、スチレン/アクリレート、アクリル/ビニルアセテート、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンフラノエート、PVDC、PCL、PHB、PHA、PGA、及びポリ乳酸のうちのいずれか1つである。熱可塑性ポリマー層は、例えば押出しコーティング、フィルムコーティング、又は分散コーティングにより提供されうる。この積層体構造は、更により優れたバリア性を提供することができ、生分解性及び/又は堆肥化可能及び/又は再パルプ化可能でありうる。1つの実施形態において、本発明に従うナノコーティングされた基材は、タイ層とともに又はタイ層なしで、2つのコーティング層の間、例えばポリエチレンの2つの層の間に存在しうる。1つの実施形態において、本発明に従うナノコーティングされた基材は、ナノコーティング上に施用される保護コーティングとともに又は保護コーティングなしで、板紙にラミネートされうる。本発明の1つの実施形態によれば、ポリエチレンは、高密度ポリエチレン及び低密度ポリエチレン、又はそれらの混合物もしくは改変体のうちのいずれか1つであってよく、当業者によって容易に選択されうる。更なる実施形態によれば、本発明に従うナノコーティングされた基材又は積層体が提供され、前記ナノコーティングされた基材又は前記積層体は、紙製品及び板のうちのいずれか1つの表面に適用される。ナノコーティングされた基材又は積層体はまた、柔軟な包装材料、例えば独立した小袋又は袋の一部でありうる。ナノコーティングされた基材又は積層体は、包装、例えば箱、袋、ラッピングフィルム、カップ、容器、トレイ、ボトル等のいずれの種類にも組み込まれうる。
本発明の1つの実施形態は、本発明の方法に従って製造されたナノコーティングされた基材である。
ナノコーティングされた基材のOTR(酸素透過率)値(標準条件で測定される)は、好ましくは、10~50g/m2の坪量で、50%RH、23℃で測定された場合に<5cc/(m2*日)であり、好ましくは<3、より好ましくは<2、最も好ましくは<1である。
50%相対湿度及び23℃で基準ISO 15106-2/ASTM F1249に従って測定された、ナノコーティングされた基材の水蒸気透過率は、5g/m2/日未満、より好ましくは3g/m2/日未満である。
ナノコーティングされた基材の厚さは、必要とされる特性に応じて選択されうる。厚さは、例えば10~100g/m2(例えば20~30g/m2)の坪量を有する場合、例えば10~100μm(例えば20~50又は30~40μm)であってよい。ナノコーティングされた基材は、典型的には、(例えば、ガス、脂質又は油脂、臭い、光等に対して)非常に良好なバリア性を有する。
本発明の更なる実施形態は、本発明の方法に従って製造されたナノコーティングされた基材を含む製品である。典型的には、本発明に従うナノコーティングされた基材は、再パルプ化可能である。
本発明の1つの実施形態は、本発明の方法に従って製造されたナノコーティングされた基材を含む柔軟な包装である。本発明の更なる実施形態は、本発明に従うナノコーティングされた基材を含む硬い包装である。
ミクロフィブリル化セルロース(MFC)は、本特許出願の文脈において、少なくとも1つの寸法が100nm未満のナノスケールセルロース粒子の繊維又はフィブリルを意味するべきである。MFCは、部分的又は全体的にフィブリル化されたセルロース繊維又はリグノセルロース繊維を含む。遊離フィブリルは100nm未満の直径を有し、一方で実際のフィブリルの直径もしくは粒径の分布及び/又はアスペクト比(長さ/幅)は、提供源及び製造方法に依存する。
最も小さいフィブリルは基本フィブリル(elementary fibril)と呼ばれ、約2~4nmの直径を有する(例えば、Chinga-Carrasco,G.、「Cellulose fibres,nanofibrils and microfibrils,:The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view」、Nanoscale research letters 2011、6:417参照)。一方で基本フィブリルの凝集形態は、ミクロフィブリルとも定義され(Fengel,D.、「Ultrastructural behavior of cell wall polysaccharides」、Tappi J.、1970年3月、第53巻、第3号)、例えば拡張精製プロセス又は圧力降下分解プロセスを用いることによりMFCを作製する場合に得られる主生成物であることが一般的である。提供源及び製造方法に応じて、フィブリルの長さは約1から10マイクロメートルを超えるまで変化しうる。粗いMFC等級は、フィブリル化繊維、即ち仮道管(セルロース繊維)から突き出たフィブリルのかなりの画分を、一定量の仮道管(セルロース繊維)から遊離したフィブリルとともに含有することがある。
MFCについての異なる頭字語があり、例えばセルロースミクロフィブリル、フィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、フィブリル凝集体、ナノスケールセルロースフィブリル、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、セルロースマイクロファイバー、セルロースフィブリル、ミクロフィブリルセルロース、ミクロフィブリル凝集体、及びセルロースミクロフィブリル凝集体が挙げられる。MFCはまた、種々の物理的又は物理化学的な特性、例えば広い表面積又は水中に分散した場合に低い固形分(1~5wt%)でゲル状材料を形成するその能力により特徴付けられうる。セルロース繊維は、好ましくは、ミクロフィブリル化セルロースの溶媒交換及び凍結乾燥された試料について窒素吸着(BET)法に従って測定された場合の表面積が少なくとも30m2/g以上、又はより好ましくは60m2/gより大きく、又は最も好ましくは90m2/gより大きくなるような程度までフィブリル化される。
MFCを作製するために種々の方法が存在し、例えば単独又は複合のパス精製、その後に精製又は高せん断分解又はフィブリル遊離が続く予備加水分解が挙げられる。MFCの製造をエネルギー効率の良さ及び持続可能性の両方を有するものとするためには、1つ又はいくつかの前処理工程が通常必要とされる。したがって、提供されるパルプのセルロース繊維は、例えばヘミセルロース又はリグニンの量を減らすために、酵素的又は化学的に前処理されてよい。セルロース繊維はフィブリル化の前に化学的に改変されてよく、その場合、セルロース分子は、元のセルロースにおいて見られるもの以外の(又はそれを上回る)官能基を含有する。そのような基としては、特に、カルボキシメチル(CM)、アルデヒド及び/もしくはカルボキシル基(N-オキシルに介される酸化により得られたセルロース、例えば「TEMPO」)、又は四級アンモニウム(カチオン性セルロース)が挙げられる。上述した方法のうちの1つにおいて改変又は酸化された後には、繊維をMFC又はナノフィブリルサイズのフィブリルに分解することがより容易である。
ナノフィブリルセルロースは、いくらかのヘミセルロースを含有してよく、その量は植物源に依存する。前処理された繊維、例えば加水分解、予備膨張、又は酸化されたセルロース原料の機械的分解は、適切な装置、例えば精製機、粉砕機、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦粉砕機、超音波破砕機、マイクロ流動化機、マクロ流動化機のような流動化機、又は流動化機型ホモジナイザーで行われる。MFCの製造方法に応じて、生成物はまた、微粒子、又はナノ結晶セルロース、又は例えば木材繊維もしくは製紙プロセスに存在する他の化学物質を含有してもよい。生成物はまた、種々の量の、効率的にフィブリル化されなかったミクロンサイズの繊維粒子を含有してもよい。
MFCは、硬材繊維又は軟材繊維の両方の木材セルロース繊維から製造される。MFCはまた、微生物源、農業繊維、例えば麦わらパルプ、竹、バガス、又は他の非木材繊維源からも作製されうる。MFCは、好ましくは、未使用繊維由来パルプ、例えば機械的、化学的及び/又は熱機械的パルプを含むパルプから作製される。MFCはまた、破損した又は再生利用された紙からも作製されうる。
上記の本発明の詳細な説明を考慮すれば、他の改変及び変化が当業者には明らかとなるであろう。しかしながら、そのような他の改変及び変化が本発明の精神及び範囲から逸脱することなく達成されうることが明らかであるべきである。
Claims (10)
- ナノコーティングされた基材の製造のための方法であって、
a)パルプを含む懸濁液を用意する工程であり、前記パルプが少なくとも70°のSchopper Riegler値を有する、工程と、
b)工程a)の懸濁液を用いて湿潤ウェブを形成する工程と、
c)湿潤ウェブを脱水及び/又は乾燥させて基材を形成する工程と、
d)基材の表面粗さを低減する工程と、
e)0.1nm~100nmの範囲の厚さを有するナノコーティングが基材上に提供されるように、工程d)において得られた基材の表面にナノコーティングを提供する工程と
を含む、方法。 - 工程d)においてコロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、及び粉塵除去からなるリストから選択される少なくとも2つの処理が行われる、請求項1に記載の方法。
- 工程d)において少なくとも2つの別個の火炎処理が行われる、請求項2に記載の方法。
- 工程c)において得られた基材が工程d)前にカレンダリングされる、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 工程a)における懸濁液がミクロフィブリル化セルロースを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程a)における懸濁液のミクロフィブリル化セルロースの含有量が、懸濁液の固形分重量に基づいて少なくとも60重量%である、請求項5に記載の方法。
- 工程e)において施用されたナノコーティングがアルミニウムを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 工程e)が原子層堆積により行われる、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の方法に従って得られる、ナノコーティングされた基材。
- 請求項9に記載のナノコーティングされた基材を含む、包装材料。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE2050525-1 | 2020-05-07 | ||
SE2050525A SE544693C2 (en) | 2020-05-07 | 2020-05-07 | Process for production of nano-coated substrate |
PCT/IB2021/053831 WO2021224840A1 (en) | 2020-05-07 | 2021-05-06 | Process for production of nano-coated substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023524281A true JP2023524281A (ja) | 2023-06-09 |
Family
ID=78467873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022567052A Pending JP2023524281A (ja) | 2020-05-07 | 2021-05-06 | ナノコーティングされた基材の製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230131315A1 (ja) |
EP (1) | EP4146864A4 (ja) |
JP (1) | JP2023524281A (ja) |
CN (1) | CN115485433A (ja) |
CA (1) | CA3179764A1 (ja) |
SE (1) | SE544693C2 (ja) |
WO (1) | WO2021224840A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE2230100A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-01 | Stora Enso Oyj | A method for manufacturing a vacuum coated paper |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5562994A (en) * | 1994-09-21 | 1996-10-08 | Kimberly-Clark Corporation | Un-coated paper-making sludge substrate for metallizing |
US6218004B1 (en) * | 1995-04-06 | 2001-04-17 | David G. Shaw | Acrylate polymer coated sheet materials and method of production thereof |
GB0027876D0 (en) * | 2000-11-15 | 2000-12-27 | Ucb Sa | Coated films and coating compositions |
FI122032B (fi) * | 2008-10-03 | 2011-07-29 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt | Kuitutuote, jossa on barrierkerros ja menetelmä sen valmistamiseksi |
SE534932C2 (sv) * | 2009-12-21 | 2012-02-21 | Stora Enso Oyj | Ett pappers eller kartongsubstrat, en process för tillverkning av substratet och en förpackning bildad av substratet |
EP2551105B1 (en) * | 2010-03-24 | 2019-09-11 | Toppan Printing Co., Ltd. | Laminated body, method for producing same, and molding container |
JP6171674B2 (ja) * | 2013-07-25 | 2017-08-02 | 凸版印刷株式会社 | シート材及びバリア性包装容器 |
FI126761B (en) * | 2014-11-28 | 2017-05-15 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | A method for improving the water resistance of bio-based CNF films |
US20180244881A1 (en) * | 2015-08-19 | 2018-08-30 | 3M Innovative Properties Company | Composite Article Including a Multilayer Barrier Assembly and Methods of Making the Same |
US10576721B2 (en) * | 2015-10-29 | 2020-03-03 | Tetra Laval Holdings & Finance S.A. | Barrier film or sheet and laminated packaging material comprising the film or sheet and packaging container made therefrom |
SE540870C2 (en) * | 2017-04-12 | 2018-12-11 | Stora Enso Oyj | A gas barrier film comprising a mixture of microfibrillated cellulose and microfibrillated dialdehyde cellulose and a method for manufacturing the gas barrier film |
SE542058C2 (en) * | 2017-05-18 | 2020-02-18 | Stora Enso Oyj | A method of manufacturing a film having low oxygen transmission rate values |
SE542217C2 (en) * | 2018-04-12 | 2020-03-17 | Stora Enso Oyj | A method for the production of a coated paper, paperboard or film and a coated paper, paperboard or film |
SE543028C2 (en) * | 2018-10-08 | 2020-09-29 | Stora Enso Oyj | An oxygen barrier layer comprising microfibrillated dialdehyde cellulose |
-
2020
- 2020-05-07 SE SE2050525A patent/SE544693C2/en unknown
-
2021
- 2021-05-06 WO PCT/IB2021/053831 patent/WO2021224840A1/en unknown
- 2021-05-06 US US17/996,941 patent/US20230131315A1/en active Pending
- 2021-05-06 CN CN202180032668.2A patent/CN115485433A/zh active Pending
- 2021-05-06 EP EP21800154.3A patent/EP4146864A4/en active Pending
- 2021-05-06 JP JP2022567052A patent/JP2023524281A/ja active Pending
- 2021-05-06 CA CA3179764A patent/CA3179764A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115485433A (zh) | 2022-12-16 |
SE2050525A1 (en) | 2021-11-08 |
EP4146864A4 (en) | 2024-05-15 |
EP4146864A1 (en) | 2023-03-15 |
WO2021224840A1 (en) | 2021-11-11 |
CA3179764A1 (en) | 2021-11-11 |
SE544693C2 (en) | 2022-10-18 |
US20230131315A1 (en) | 2023-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11504956B2 (en) | Method for the production of a coated paper, paperboard or film and a coated paper, paperboard or film | |
CN108778726B (zh) | 氧气阻隔膜和层压材料及其制造方法 | |
JP2022538563A (ja) | 包装材料用ガスバリアフィルム | |
CN111492107B (zh) | 具有氧气阻隔性质的层压件及其生产方法 | |
CN115516168B (zh) | 适合于金属化的涂覆的纸基材 | |
CA3120542A1 (en) | Gas barrier film for packaging material | |
EP3727855A1 (en) | Heat-sealable packaging material | |
CN113166448B (zh) | 生产包含纤维素纳米材料的膜或涂层的方法 | |
JP2023549562A (ja) | 包装材料用バリアフィルム | |
JP2023524280A (ja) | ナノコーティングされた基材の製造方法 | |
JP2023554146A (ja) | 積層体 | |
JP2023524281A (ja) | ナノコーティングされた基材の製造方法 | |
WO2024100566A1 (en) | Multilayer barrier film, method of manufacturing such film, and a paper or paperboard based packaging material comprising such film |