JP2023547694A - 強化セルロースナノフィブリル（ｃｎｆ） - Google Patents

Abstract

強化セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）（または強化ＣＮＦバインダー）、強化ＣＮＦバインダーを作製する方法、製紙プロセスのウェットエンドにおいて強化ＣＮＦを完成紙料に組み込むことによって強化ＣＮＦを有するウェットレイド物品、ドライレイド物品または成形品を作製する方法、セルロースベース材料、中間形成繊維物品および／または成形品を強化ＣＮＦバインダーでコーティングする方法、ならびにこれらの方法全てによって得られるセルロースベース物品であって、強化ＣＮＦが、ＣＮＦに結合した、糖脂肪酸エステル、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックスおよび／またはセルロース架橋剤（ＳＧＦ）ブレンドを含む、もの。【選択図】なし

Description

本開示は、強化セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）（または強化ＣＮＦバインダー）、強化ＣＮＦバインダーを作製する方法、製紙プロセスのウェットエンドにおいて強化ＣＮＦを完成紙料に組み込むことにより、強化ＣＮＦバインダーを有するウェットレイド物品、ドライレイド物品または成形品を作製する方法、セルロースベース材料（cellulose-based materials）、中間形成繊維物品および／または成形品を強化ＣＮＦバインダーでコーティングする方法、ならびにこれらの方法によって得られるセルロースベース物品に関し、強化ＣＮＦは、ＣＮＦに結合した、糖脂肪酸エステル、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックスおよび／またはセルロース架橋剤（ＳＧＦ）ブレンドを含む。

セルロース性材料（cellulosic materials）は、工業的に、増量剤、吸収剤、および印刷成分としての幅広い用途を有する。これらの使用は、高い熱安定性、良好な酸素バリア機能、および化学的／機械的反発力を理由として、他の材料供給源よりも好ましいものである（例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなす、Ａｕｌｉｎ等，Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ（２０１０）１７：５５９－５７４を参照されたい。）。また、これらの材料が環境中に分散されたら完全に生分解性であること、これらが完全に無毒であるという事実も非常に重要である。セルロースおよびその誘導体は、食品用および使い捨ての物の包装などの用途において環境に優しい解決策に採用される材料である。

一方で、セルロースの多くの利点は、水／脂肪に対して高い親和性を示して容易に水和されるセルロース材料の親水性／親油性によって相殺される（例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなす、Ａｕｌｉｎ等，Ｌａｎｇｍｕｉｒ（２００９）２５（１３）：７６７５－７６８５を参照されたい。）。これは、吸収剤やティッシュなどの用途には利益があるものの、水分／脂質を含有する材料（例えば、食品）の安全な包装が必要な場合に、問題となる。食品、特に、大量の量の水および／または脂肪を含有する調理済みの食品の長期保存は、例えば、セルローストレイにおいて問題となる。というのも、セルローストレイが、まずふやけて、次いで、最終的に機能しなくなり得るからである。さらに、材料の高い相対多孔度を理由として、セルロース系表面上で十分なコーティングを維持する際の低い効率を相殺するために複数のコーティングが必要となるため、コストが増加する。

このような問題は、通常、工業的には、セルロース繊維を、ある種の疎水性有機材料／フルオロカーボン（例えば、パーフルオロアルキル物質およびポリフルオロアルキル物質（ＰＦＡＳ））、ワックス、合成ポリマー（例えば、ポリエチレン）、シリコーンでコーティングして、下にある親水性セルロースを内容物中の水／脂質から物理的に遮蔽することによって対処されており、これには、繊維の隙間におけるウィッキング、すなわち、折り目へのグリースの流れ込みを防止すること、または付着した材料の放出を可能にすることが含まれる。例えば、ＰＶＣ／ＰＥＩ／ＰＥなどの材料がこの目的で日常的に使用され、処理すべき表面に物理的に付着させられている（すなわち、噴霧コーティングまたは押出される。）。

工業的には、物品の表面エネルギーを低下させるフルオロカーボンの能力を理由に、フルオロカーボンの化学作用に基づく化合物が、油およびグリースによる浸透に対する耐性が改善された物品を製造するために長年利用されてきた。過フッ素化炭化水素の使用に係る１つの新たな問題は、これらが環境中で非常に持続性があることである。ＥＰＡおよびＦＤＡは、最近になって、これらの化合物の供給源、環境運命、および毒性の再調査を開始した。最近の研究では、学校の生徒から採取した血液試料中のパーフルオロオクタンスルホネートの出現率が非常に高い（９０％超）ことが報告されている。これらの化合物の費用および潜在的な環境責任によって、製造業者は、油およびグリースによる浸透に対する耐性を有する物品を製造する代替的な手段を模索するようになっている。

表面エネルギーを低下させると物品の耐浸透性が改善されるものの、表面エネルギーの低下にはいくつかの欠点もある。例えば、フルオロカーボンで処理されたテキスタイルファブリックは、良好な耐汚染性を示すが、一旦汚れると、浸透して汚れをファブリックから放出する洗浄組成物の能力が影響を受けることがあり、耐用年数の減少し永続的に汚れたファブリックが生じる可能性がある。また別の例として、後に印刷および／または接着剤でコーティングすべき耐グリース紙である。この場合、必要な耐グリース性は、フルオロカーボンで処理することによって得られるが、紙の表面エネルギーが低いため、印刷インクまたは接着剤の受容性に関連して、スカッフィング、バックトラップまだら、不十分な接着性および見当を含む問題が生じることがある。片面に接着剤が塗布された感圧ラベルとして耐グリース紙を使用すべき場合、低い表面エネルギーによって接着強度が低下することがある。これらの印刷適性、コーティング能力、または接着性を改善するために、コロナ放電、化学処理、火炎処理などの後形成プロセスによって低い表面エネルギーの物品を処理できる。しかし、これらのプロセスは、物品の製造コストを増加させ、他の欠点を有している。

生分解性および／またはリサイクル性を犠牲にすることなく、削減されたコストで、紙の表面上のコーティングを維持しかつ繊維の隙間へのウィッキングを防止するか、またはセルロース系表面への材料の粘着を減らすことを可能にし得る原紙／フィルムを含む、疎水性、疎油性、および堆肥化可能である「グリーン」なバイオベースのコーティングを設計することが望ましい。

また別の問題は、本明細書で言及するフルオロカーボンおよび石油化学コーティングを含む、疎水性および／または疎油性のバリア特性を付与するための従来のコーティングが、材料がコーティングされた物品の畳み目、折り目などで不十分に機能する傾向があることである。具体的には、これらの物品は、典型的には、これらの箇所で耐水性および／または耐グリース性が劣っている。このような「グリース折り効果（grease creasing effect)」は、紙構造体を畳むか、プレスするか、または潰すことによって生じる、前記紙構造体におけるグリースの収着として定義できる。グリース折り効果に対する従来の解決策は、コーティングに、ラテックス、ポリビニルアルコール、または同様の樹脂を添加して、これらの箇所でのコーティング被覆率の改善を達成することである。しかし、このような従来の解決策では、これらの箇所の耐水性ならびに／または耐油性および耐グリース性は、物品の平らな部分よりなおも劣ることがあり、樹脂成分の添加によってコストを増加させ、またラテックスおよびポリビニルアルコールが合成であることならびに／または容易にはリサイクル可能でないことから、完全にバイオベースなものであるわけではない。

引用によりその全てが本明細書の一部をなす、米国特許出願公開第２０１８／００６６０７３号（以下、「‘０７３公開」）には、セルロース性材料を、その生分解性を犠牲にすることなく耐水性ならびに／または耐油性および耐グリース性（ＯＧＲ）などのバリア特性の増加をもたらす組成物で処理する調節可能な方法が開示されている。特に、‘０７３出願には、セルロース性材料上に糖脂肪酸エステル（「ＳＦＡＥ」）を結合して、より高い耐水性、耐脂質性、バリア機能、および他の機械的特性を示す処理された材料を提供する方法が開示されている。

引用によりその全てが本明細書の一部をなす、２０２０年５月８日に出願された米国仮特許出願公開第６３／０２２，０９７号（以下、「‘０９７出願」）には、セルロース性材料を、その生分解性を犠牲にすることなく耐水性ならびに／または耐ＯＧＲ性などのバリア特性の増加をもたらす組成物で処理する調節可能な方法が開示されている。特に、‘０９７出願には、グリセリドおよび／または脂肪酸塩のブレンドを結合する方法が開示されている。‘０９７出願には、グリセリドおよび／または脂肪酸塩のブレンドを含むバリア配合物が、耐水性および／もしくは耐ＯＧＲ性を付与するために、ならびに／または乳化剤（ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ）の機能を提供するために、ＳＦＡＥをさらに含み得ることが開示されている。

引用によりその全てが本明細書の一部をなす、ＰＣＴ／ＵＳ２０２０／０１４９２３（以下、「‘９２３出願」）には、このような表面耐水性および／または耐油性／耐グリース性を生み出すことを含む、表面の修飾を可能にするスクロース脂肪酸エステル含有粒子（担体系）によって繊維状セルロース性材料を処理する方法が開示されている。開示された方法は、少なくとも１種のＳＦＡＥをポリマー（例えば、ラテックス）と組み合わせてミセル粒子を形成し、そのような粒子を、繊維状セルロースベース材料（例えば、パルプ）を含む基材に塗布して、特に、成形製品を形成することを提供する。ＳＦＡＥ、ラテックスおよび任意選択的に鉱物または他の添加剤の組合せを含む組成物も開示されている。

引用によりその全てが本明細書の一部をなす、ＵＳ１６／５６８，９５３（以下、「‘９５３出願」）には、セルロース性材料を、その生分解性を犠牲にすることなくそのような材料に耐油性および／または耐グリース性の増加をもたらすプロラミンおよび少なくとも１種のポリオール脂肪酸エステルを含むバリアコーティングで処理する調整可能な方法が開示されている。開示された方法は、セルロース性材料を含む物品およびそのような方法によって作製された物品を含む物品へのバリアコーティングの接着を提供する。そのようにして処理された材料は、より高い疎油性を示し、そのような特徴が所望される任意の用途に使用できる。

引用によりその全てが本明細書の一部をなす、ＵＳ１６／４５６，４９９（以下、「‘４９９出願」）には、セルロース性材料を、その生分解性を犠牲にすることなくそのような材料に耐水性、耐油性および耐グリース性の増加をもたらす少なくとも２種のポリオールおよび／または糖脂肪酸エステルを含むバリアコーティングで処理する調整可能な方法が開示されている。開示された方法は、セルロース性材料を含む物品およびそのような方法によって作製された物品を含む物品へのバリアコーティングの接着を提供する。そのようにして処理された材料は、より高い疎水性および疎油性を示し、そのような特徴が所望される任意の用途に使用できる。

引用によりその全てが本明細書の一部をなす、ＵＳ１６／４５６，４３３（以下、「‘４３３出願」）には、セルロース系基材上に無機粒子をより多く保持することを可能にする組成物でセルロース性材料を処理する方法が開示されている。開示された方法は、ＳＦＡＥをそのような無機粒子と組み合わせ、このような組合せをセルロース性材料に塗布して、製紙プロセスにおけるフィラーのための保持助剤またはバインダーの使用を排除または削減することを提供する。ＳＦＡＥと無機粒子とのこのような組合せを含む組成物も開示されている。

天然源から得られるバインダーの使用も、「グリーン」なバイオベースの製品を提供するためにますます重要になっている。

ナノセルロースは、セルロースナノ結晶（ＣＮＣまたはＮＣＣ）、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）（当技術分野ではセルロースナノファイバーおよびナノフィブリル化セルロースとも呼称される。）、またはバクテリアナノセルロースであり得る、ナノ構造セルロースを指す用語である。

ＣＮＦは、高いアスペクト比（長さ対幅の比）を典型的には有するナノサイズのセルロースフィブリルで構成される材料である。ＣＮＦは、典型的にはパルプ／繊維を機械的せん断力に供することを含むプロセスによって、木材パルプまたは別の天然セルロース繊維源から典型的には得られる。

ＣＮＦは、製紙プロセスにおけるバインダーとして使用されてきた。これについて、本発明者らは、ウェットエンドおよびコーティング塗布における添加剤としてのＣＮＦの使用によってＯＧＲの改善をもたらすことができると判断した。しかし、ＣＮＦの使用は、ある特定の問題を示す。１つの問題は、ＣＮＦが製紙完成紙料へのウェットエンド添加物として使用される場合に、ＣＮＦがスラリーからの繊維マットの排液速度（または脱水）を遅くする傾向があることである。これは、例えば、水の除去速度がセルロースベース製品の製造速度に影響を与えるため、不利益なものである。別の問題は、ＣＮＦがスラリーまたは噴霧としての添加剤として使用される場合に凝塊化する傾向があることであり、これは、その効率および／またはその機能特性に悪影響を与える可能性がある。

このように、改善された耐水性および／または耐ＯＧＲ性を提供するセルロースベース材料のための「グリーン」なバイオベースのコーティング、ならびに改善された耐水性および／または耐ＯＧＲ性を有する「グリーン」なセルロースベース成形品の必要性が今もなお存在している。

本開示は、上述した従来技術における制限および／もしくは懸念事項のうちの１つ以上に対処し、ならびに／またはそれに対して１つまたは複数の改善をもたらす方法を提供する。一方で、本開示は、制限および／または懸念事項のうちのいずれにも対処する必要はない。

一実施形態にて、本開示は、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）と、ＣＮＦに結合したＳＧＦブレンドとを含む、強化セルロースナノフィブリルバインダーであって、ＳＧＦブレンドが、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、脂肪酸塩（「ＦＡＳ」）、天然ワックス、およびセルロース架橋剤からなる群から選択される１種または複数を含む、強化セルロースナノフィブリルバインダーを対象とする。

本明細書にて、「ＳＧＦブレンド」は、１種もしくは複数の糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、および／または１種もしくは複数のグリセリド、および／または１種もしくは複数の脂肪酸塩（ＦＡＳ）、および／または１種もしくは複数の天然ワックス、および／または１種もしくは複数のセルロース架橋剤を意味する。一部の実施形態では、本開示で使用されるＳＧＦブレンドはＳＦＡＥを含まず、一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドはグリセリドを含まず、一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドはＦＡＳを含まず、一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドは天然ワックスを含まず、一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドはセルロース架橋剤を含まない。一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドは、ＳＦＡＥ、グリセリド、および／またはＦＡＳから本質的になる。一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドは、ＳＦＡＥ、グリセリド、および／またはＦＡＳからなる。

本開示による強化セルロースナノフィブリルバインダー（または強化ＣＮＦ）は、ある特定の利益を提供できる。例えば、製紙プロセスのウェットエンドにおいて完成紙料に使用されると、強化ＣＮＦは、スラリーからの繊維マットの排液速度を維持するかまたは増加させる。また、強化ＣＮＦには、従来のＣＮＦと同様の凝塊化の問題がない。

本開示の一態様にて、強化セルロースナノフィブリルバインダーは、ＣＮＦおよびＳＧＦブレンドから本質的になる。

強化セルロースナノフィブリルバインダーの別の一態様では、ＳＧＦブレンドに対するＣＮＦの重量比は、約１：９９～約９９：１、または約５：９５～約９５：５、または約１０：９０～約９０：１０、または約１５：８５～約８５：１５、または約２０：８０～約８０：２０、または約２５：７５～約７５：２５、または約３０：７０～約７０：３０、または約３５：６５～約６５：３５、または約４０：６０～約６０：４０、または約４５：５５～約５５：４５、または約５０：５０である。

一実施形態にて、強化セルロースナノフィブリルバインダーは、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）の水性混合物を得るステップと、水性ＳＧＦブレンドを得るステップと、ＣＮＦの水性混合物を水性ＳＧＦブレンドと混合してＣＮＦ／ＳＧＦ混合物を得るステップとを含む、方法によって得られる。ＣＮＦとＳＧＦブレンドとの混合（それによって、ＣＮＦをＳＧＦブレンドと接触させる）は、ＳＧＦブレンドをＣＮＦに結合するのに十分であり得る。代替的には、ＣＮＦ／ＳＧＦ混合物を十分な時間にわたって熱、放射線、触媒、またはこれらの組合せに曝露することによって、ＳＧＦブレンドをＣＮＦに結合できる。この方法は、例えば水を排液することなどによって、ＣＮＦ／ＳＧＦ混合物の含水量を減少させるステップをさらに含み得る。

一実施形態にて、本開示による強化セルロースナノフィブリルバインダーは、セルロースパルプ（木材パルプ）の水性混合物を得るステップと、水性ＳＧＦブレンドを得るステップと、セルロースパルプの水性混合物を水性ＳＧＦブレンドと混合してセルロース／ＳＧＦ混合物を得るステップと、セルロース／ＳＧＦ混合物を機械的せん断力に供して強化セルロースナノフィブリルバインダーを得るステップとを含む、方法によって得られる。

一態様にて、強化ＣＮＦを得る方法は、水を排液することなどによって、セルロース／ＳＧＦ混合物の含水量を減少させるステップをさらに含み得る。

一態様にて、強化ＣＮＦを得る方法は、セルロース／ＳＧＦ混合物を得る前に、および／またはセルロース／ＳＧＦ混合物を機械的せん断力に供する前に、セルロースパルプを前処理に供するステップをさらに含み得る。

一態様にて、前処理は、酸を添加することによってセルロースパルプの水性混合物のｐＨを下げることを含み得る。

一実施形態にて、本開示は、本開示による強化ＣＮＦを含むバリア配合物を提供する。バリア配合物の組成は、‘０７３公開または‘０９７出願などの当技術分野で公知の方法によってセルロースベース材料を調整可能に誘導体化するように選択できる。

一実施形態にて、本開示は、セルロースベース物品を作製する方法であって、本開示による強化セルロースナノフィブリルバインダーを水性製紙完成紙料に添加するステップと、水を完成紙料から排液して繊維状ウェブを得るステップとを含む、方法を提供する。

一態様では、このような方法は、繊維状ウェブを、三次元形状を有する成形品に成形するステップをさらに含む。

一実施形態にて、バリア特性をセルロースベース材料に付与するための方法であって、バリア特性を付与するためにセルロースベース材料を水性バリア配合物と接触させるステップであって、バリア配合物が、本開示による強化セルロースナノフィブリルバインダーを含む、ステップと、バリア配合物をセルロースベース材料の表面に結合して、バリア特性を有する結合セルロースベース材料を得るステップとを含み、バリア特性が、耐水性、耐脂質性、および耐ガス性からなる群から選択される１つまたは複数である、方法が提供される。

一実施形態にて、本開示による強化セルロースナノフィブリルバインダーと、１種もしくは複数の糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、１種もしくは複数のグリセリド、および／または１種もしくは複数の脂肪酸塩を含む第２のＳＧＦブレンドと、水とを含む、バリア配合物が提供される。

一態様にて、バリア配合物の第２のＳＧＦブレンドは、‘０７３公開または‘０９７出願などの当技術分野で公知の方法によってセルロースベース材料を調整可能に誘導体化するように選択できる。

一態様にて、本開示のバリア配合物は、製紙産業で従来的に使用されている顔料を含み得る。

一実施形態にて、バリア特性をセルロースベース材料に付与するための方法であって、バリア特性を付与するためにセルロースベース材料をバリア配合物と接触させるステップであって、バリア配合物が、（ａ）セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）および（ｂ）ＳＧＦブレンドを含む、ステップと、バリア配合物をセルロースベース材料の表面に結合して、バリア特性を有する結合セルロースベース材料を得るステップとを含み、バリア特性が、耐水性、耐脂質性、および耐ガス性からなる群から選択される１つまたは複数である、方法。

本開示によるバリア特性を付与するための方法は、この方法をウェットエンドプロセスに適用した場合に排液速度を維持するかまたは増加させること、およびＣＮＦの凝塊化を防止することを含む、先に言及した同様の利益を提供し得る。

一態様にて、本開示によるバリア特性を付与するための方法で使用されるバリア配合物の総重量を１００重量％と考える場合、バリア配合物は、約４重量％～約９６重量％のＣＮＦおよび約４重量％～約９６重量％のＳＧＦブレンドを含む。

一態様にて、本開示によるバリア特性を付与するための方法で使用されるセルロースベース材料は、セルロース繊維を含み、接触ステップは、バリア配合物とセルロース繊維との水性混合物を形成することを含む。

一態様にて、ＳＧＦブレンドは、水性混合物中に存在する総セルロース繊維の少なくとも０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の総濃度で水性混合物または分散体中に存在できる。

一態様にて、水性混合物は、製紙産業で従来的に使用されている１種もしくは複数の顔料を含む。

一態様にて、水性混合物は、約０．１～１０．０重量％、０．１～６．０重量％、または約０．１～２．０重量％、または約０．２～１．５重量％の固形分を有するスラリーの形態である。

一態様にて、このような方法は、水を排液することなどによって、水性混合物の含水量を減少させるステップをさらに含む。

別の一態様にて、本開示によるバリア特性を付与するための方法における接触ステップは、浸漬、噴霧、塗装、印刷、またはこれらのプロセスのうちのいずれかの任意選択的な組合せによってセルロースベース基材の表面を配合物でコーティングすることを含む。

一態様にて、ＳＧＦブレンドは、基材の表面上に少なくとも約０．０５ｇ／ｍ^２の重量で存在する。

セルロースベース基材は、特に限定されない。一態様では、セルロースベース基材として、例えば、紙、板紙、ベーコンボード、絶縁材料、製紙用パルプ、食品保存用カートン、堆肥袋、食品保存用の袋、剥離紙、輸送用袋、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、植木鉢、パッキングビーズ、バブルラップ、吸油材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、手袋、レインコート、ＯＧＲ紙、買い物袋、おむつ、メンブレン、食器、ティーバッグ、コーヒーまたは紅茶用の容器、温かいまたは冷たい飲料を保持するための容器、カップ、皿、炭酸液体保存用のボトル、非炭酸液体保存用のボトル、蓋、食品包装用のフィルム、ごみ処理容器、食品取り扱い器具、ファブリック繊維、水貯蔵および運搬器具、アルコールまたはノンアルコール飲料用の貯蔵および運搬器具、電子製品用の外側ケーシングまたはスクリーン、家具の内部または外部部品、カーテン、室内装飾用品、ファブリック、フィルム、箱、シート、トレイ、パイプ、導水管、衣服、医療デバイス、医薬品包装、避妊具、キャンプ用具、成形されたセルロース性材料、ならびにこれらの組合せから選択される物品の表面が挙げられる。

一態様にて、本開示によるバリア特性を付与するための方法は、９０°以上の水接触角を示す、結合セルロースベース材料を提供する。

一態様にて、本開示によるバリア特性を付与するための方法は、３～１２のＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９ ＫＩＴ試験値を示す、結合セルロースベース材料を提供する。

一態様にて、本開示によるバリア特性を付与するための方法は、二次疎水性物質の非存在下で、９０°以上の水接触角および／または３～１２のＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９ ＫＩＴ試験値を示す、結合セルロースベース材料を提供する。

一実施形態にて、強化セルロースナノフィブリルバインダーを作製する方法であって、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）の水性混合物を得るステップと、水性ＳＧＦブレンドを得るステップと、ＣＮＦの水性混合物を水性ＳＧＦブレンドと混合してＣＮＦ／ＳＧＦ混合物を得て、ＳＧＦブレンドをＣＮＦに結合するステップとを含む、方法が提供される。

一態様にて、強化ＣＮＦを作製する方法は、ＣＮＦ／ＳＧＦ混合物の含水量を減少させるステップをさらに含む。

一実施形態にて、強化セルロースナノフィブリルバインダーを作製する方法であって、セルロースパルプの水性混合物を得るステップと、水性ＳＧＦブレンドを得るステップと、セルロースパルプの水性混合物を水性ＳＧＦブレンドと混合してセルロース／ＳＧＦ混合物を得るステップと、セルロース／ＳＧＦ混合物を機械的せん断力に供して強化セルロースナノフィブリルバインダーを得るステップとを含む、方法が提供される。

一態様では、このような方法は、セルロース／ＳＧＦ混合物を得る前に、および／またはセルロース／ＳＧＦ混合物を機械的せん断力に供する前に、セルロースパルプを前処理に供するステップを含む。

一実施形態にて、成形品を作製する方法であって、形成部分を有する三次元形状を有する形成工具を提供するステップと、前記形成部分がパルプの湿潤層で覆われるように前記形成部分をセルロース組成物と接触させるステップと、形成工具上のパルプの層を脱水して成形品を得るステップとを含み、セルロース組成物が、セルロースパルプおよび本開示による強化セルロースナノフィブリルバインダーを含む、方法が開示されている。

一実施形態にて、成形品を作製する別の方法であって、形成部分を有する三次元形状を有する形成工具を提供するステップと、前記形成部分がパルプの湿潤層で覆われるように形成部分をセルロース組成物と接触させるステップと、形成工具上のパルプの層を脱水して成形品を得るステップとを含み、セルロース組成物が、セルロースパルプおよび本開示によるバリア配合物を含む、方法が開示されている。

一実施形態にて、成形品を作製する別の方法であって、形成部分を有する三次元形状を有する形成工具を提供するステップと、前記形成部分がパルプの湿潤層で覆われるように形成部分をセルロース組成物と接触させるステップと、形成工具上のパルプの層を脱水して中間成形品を得るステップと、浸漬、噴霧、塗装、印刷、またはこれらのプロセスのうちのいずれかの任意選択的な組合せによって中間成形品の表面を本開示によるバリア配合物でコーティングして成形品を得るステップとを含む、方法が開示されている。

一態様にて、成形品を作製する方法は、１００℃超の温度で脱水を行って、少なくとも約７０重量％、好ましくは少なくとも約８０重量％の乾燥含有量を達成するステップを含む。

一態様にて、成形工具上に存在するパルプの層は、１００℃超の温度、好ましくは約１２０～２５０℃の温度、またはより好ましくは約１５０～２２０℃の温度で実施されるプレス乾燥によって脱水される。

一態様にて、成形品を作製する方法のためのセルロース組成物は、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミカルパルプもしくはセミケミカルパルプ、またはこれらの組合せから本質的になる繊維混合物を含む。パルプは、漂白されていても、または未漂白であってもよい。

一態様にて、形成工具は、多孔質であるか、または穿孔されているため、水は、脱水／乾燥ステップ中の形成中に除去され得る。

一態様にて、成形品を作製する方法は、浸漬、噴霧、塗装、印刷、またはこれらのプロセスのうちのいずれかの任意選択的な組合せによって、成形品の表面を、ＳＧＦブレンドを含むバリア配合物でコーティングすることをさらに含む。

一態様にて、バリア配合物での成形品の表面のコーティングは、成形品が、比較的高い水分量および約２０～５０重量％、好ましくは約３０～４０重量％の繊維含有量を有する中間成形品である間に行われる。

一実施形態にて、本開示は、本明細書に記載の方法のうちのいずれかによって得られるセルロースベース製品であって、セルロース繊維から作製された、食品包装成形製品などの三次元成形製品である、セルロースベース製品を提供する。

一態様にて、成形品を作製する方法により得られる三次元形状は、特に限定されない。

一態様にて、三次元形状は、例えば、ボウル、カップ、皿、フォーク、スプーン、またはナイフの形状である。

一部の実施形態では、バリア配合物は、ＣＮＦおよびＳＧＦブレンドから本質的になる。

一部の実施形態では、バリア配合物におけるＳＧＦブレンドに対するＣＮＦの重量比は、約２０：１～約１：５である。一部の実施形態では、重量比は、約５：１～約１：５であり得る。

一部の実施形態では、バリア配合物の総重量を１００重量％と考える場合、バリア配合物は、約４重量％～約９６重量％のＣＮＦおよび約４重量％～約９６重量％のＳＧＦブレンドを含む。一部の実施形態では、ＣＮＦの量は、約１０重量％～約７０重量％であり得る。一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドの量は、約３０重量％～約９０重量％であり得る。

一部の実施形態では、バリア配合物は、１種または複数のプロラミンをさらに含む。

一部の実施形態では、１種または複数のプロラミンは、小麦（グリアジン）、大麦（ホルデイン）、ライ麦（セカリン）、トウモロコシ（ゼイン）、ソルガム（カフィリン）、および／またはオート麦（アベニン）から選択される。

一部の実施形態では、セルロースベース材料は、製紙に好適なセルロース繊維を含み、水性混合物または分散体は、製紙完成紙料または原料である。

一部の実施形態では、成形品は、９０°以上、１００°以上、１１０°以上、または１２０°以上の水接触角を示す。

一部の実施形態では、成形品は、３～１２のＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９ ＫＩＴ試験値を示す。

一部の実施形態では、成形品は、ガスに対する低下した透過性（「耐ガス性」とも呼称する。）（例えば、酸素、窒素、および二酸化炭素に対する耐性）を示す。いくつかの態様では、耐ガス性は、酸素に対する低下した透過性である。

一部の実施形態では、成形品は、二次疎水性物質の非存在下で、９０°以上の水接触角および／または３～１２のＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９ ＫＩＴ試験値を示す。

一部の実施形態では、バリア配合物は、エマルションの形態である。

一部の実施形態では、バリア配合物は、安定な水性組成物である。

別の一実施形態にて、バリア特性を有するセルロースベース製品を作製する方法であって、セルロース繊維の水性混合物を含む完成紙料を得るステップと、ＳＧＦブレンドを完成紙料に添加するステップと、ＣＮＦを完成紙料に添加するステップと、セルロース繊維上でのＳＧＦブレンドの保持を補助するために保持助剤を完成紙料に添加するステップとを含む、方法が提供される。

一部の実施形態では、セルロースベース材料上でのＳＦＡＥの保持を補助するために、１種または複数の荷電ポリマーをウェットエンドに添加できる。１種または複数の荷電ポリマーは、１種もしくは複数のカチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、および／または双性イオン性ポリマーを含み得る。一部の実施形態では、荷電ポリマーは、比較的低い分子量のカチオン性ポリマーと比較的高い分子量のアニオン性ポリマーとの組合せを含む。

一部の実施形態では、荷電ポリマーは、１種または複数のカチオン性ポリマーからなる。１種または複数のカチオン性ポリマーは、ポリアクリルアミドを含み得る。ポリアクリルアミドは、ポリＤＡＤＭＡＣ（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド）またはミョウバン（硫酸アルミニウム）を含み得る。

一部の実施形態では、セルロースベース材料上でのＳＧＦブレンド、ＣＮＦ、および／または強化ＣＮＦの保持を補助するために、１種または複数のプロラミンをウェットエンドに添加できる。

本発明に係る組成物、方法、および方法論についてより詳細に説明する前に、本開示は、その記載の特定の組成物、方法、および実験条件に限定されず、組成物、方法、および条件は、変化し得ると理解されたい。また、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲においてのみ限定され、本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図してはいないことを理解されたい。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（a）」、「１つの（an）」、および「その（the）」は、文脈が明らかに他のことを指示しない限り、複数の参照物を含む。したがって、例えば、「糖脂肪酸エステル」を参照する場合、本開示を読むことなどによって当業者に明らかとなる、本明細書に記載されている種類の１種もしく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。

特に定義されない限り、本明細書で使用する全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野における当業者によって一般に理解されるものと同一の意味を有する。変更形態および変形形態が本開示の趣旨および範囲内に包含されると理解されるため、本明細書に記載のものと類似または同等の任意の方法および材料が本開示の実践または試験において使用できる。

本開示は、強化セルロースナノフィブリルバインダーを提供する。

セルロースナノフィブリル（本明細書では、ＣＮＦとも呼称する。）およびそれらの製造方法は、当技術分野で周知である。

本開示の実施形態での使用のためのＣＮＦは、特に限定されない。ＣＮＦは、商業的に得られるか、またはＣＮＦは、セルロース繊維源（例えば、木材パルプ）を機械的せん断力に供することを典型的には含む公知の方法によって作製できる。

ＣＮＦの特性は、特に限定されない。ＣＮＦは、約５～２０ナノメートルの典型的なフィブリル幅を有し得、数マイクロメートルの長さを有し得る。

一部の実施形態では、強化ＣＮＦは、従来的に作製されたＣＮＦをＳＧＦブレンドと接触させ、ＳＧＦブレンドをＣＮＦに結合することによって得られる。他の一実施形態では、強化ＣＮＦは、ＣＮＦがＳＧＦブレンドと混合されている間にセルロース繊維源（例えば、木材パルプ）を機械的せん断応力に供することによって得られる。

上述したように、強化ＣＮＦは、従来的に使用されているＣＮＦと比較して、スラリーからの繊維マットの排液速度を維持するかまたは増加させることおよびＣＮＦの凝塊化を低減することなどの利益を提供する。

本開示は、セルロースベース材料にバリア特性を付与するための方法を提供する。これらの方法は、バリア特性を付与するためにセルロースベース材料をバリア配合物と接触させるステップと、バリア配合物をセルロースベース材料の表面に結合して、バリア特性を有する結合セルロースベース材料を得るステップとを含み、バリア特性は、耐水性、耐ガス性、および耐脂質性からなる群から選択される１つまたは複数である。バリア配合物は、強化ＣＮＦを含んでいても、またはバリア配合物は、強化ＣＮＦおよびＳＧＦブレンドを含んでいてもよい。

本開示の方法は、油およびグリース（ＯＧＲ）、水、および／またはガス（例えば、酸素、窒素、および二酸化炭素）に対する、無溶媒の、バイオベースの、耐高温性のバリア（またはバリアコーティング）、ならびに／またはこれらの特性を有する形成繊維（例えば、成形）製品を提供できる。

本開示の別の一態様は、ＰＦＡＳの使用なしで、改善された耐水性および耐脂質（油／グリース）性を提供するようにバリアコーティングを構成できることである。これらのバリア特性は、ＳＧＦブレンドによって提供できる（例えば、‘０７３公開、‘９５３公開、‘９２３出願、‘４９９出願、‘４３３出願、および‘０９７出願を参照されたい。これらは全て引用により本明細書の一部をなすものとする。）。

一部の実施形態では、強化ＣＮＦを製紙完成紙料に直接的に添加することによって、強化ＣＮＦを製紙プロセスのウェットエンドで使用できる。代替的には、他の一実施形態では、ＣＮＦとＳＧＦブレンドとの組合せを製紙完成紙料に直接的に添加して、同様の利益を得られる。

ポリＤＡＤＭＡＣまたはポリアクリルアミドなどの１種または複数の荷電ポリマーを、セルロース表面へのＳＧＦブレンドおよび／またはＣＮＦの吸収を促進するための保持助剤として完成紙料に添加することもできる。いくつかの態様では、帯電ポリマーを使用して、ＳＧＦブレンドを含有する配合物の静電荷を制御できる。

他の一実施形態では、プロラミンをバインダーとして使用できる。これは、例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなす、２０２０年６月２６日に出願された米国仮出願第６３／０４４，８２０号（以下、「‘８２０出願」）で説明されている。

プロラミンは、ＳＧＦブレンドおよび／またはＣＮＦのためのバインダーとしてのみならず、製紙完成紙料に添加される従来の顔料のためのバインダーとしても使用できる。顔料は、典型的には、比較的小さく、それらのエッジを含むそれらの表面において帯電している。したがって、顔料をプロラミンマトリックス内に容易に捕捉できる（およびこれによって選択的に保持できる。）。

製紙完成紙料に直接的に添加することに加えて、バリア配合物を、浸漬、噴霧、塗装、印刷、押出コーティング、計量、またはこれらのプロセスのうちのいずれかの任意選択的な組合せによってセルロースベース材料または基材（例えば、すでに形成された紙製品）上にコーティングできる。バリア配合物は、セルロースベース材料に所望の耐水性および／またはＯＧＲを付与するのに十分な量の強化ＣＮＦを含有し得る。

代替的には、バリア配合物は、セルロースベース材料に所望の耐水性および／またはＯＧＲを付与するのに好適な量のＣＮＦおよびＳＧＦブレンドを含有し得る。

代替的には、バリア配合物は、セルロースベース材料に所望の耐水性および／またはＯＧＲを付与するのに好適な量の強化ＣＮＦおよびＳＧＦブレンドを含有し得る。

本開示において、ＳＧＦブレンドとＣＮＦ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、共有結合、またはこれらの組合せによるものであり得る。本明細書にて、「結合する」は、その文法的変形形態を含め、本質的に単一の塊として凝集するか、または凝集を生じさせることを意味し、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を指し得る。

本開示において、ＳＧＦブレンドとセルロースベース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、共有結合、またはこれらの組合せによるものであり得る。

本開示において、強化ＣＮＦとセルロースベース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、共有結合、またはこれらの組合せによるものであり得る。

一部の実施形態では、バリア配合物は、ラテックス、ＰｖＯＨ、およびデンプンなどの、製紙に使用される１種または複数の従来のバインダーも含有し得る。

本明細書にて、「セルロース系」は、物体（例えば、バッグ、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できる天然、合成、または半合成材料を意味し、これは、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）に構造的および機能的に類似した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できる。また別の例として、ほとんどの植物の細胞壁の主成分を形成する、グルコース単位で構成される複合炭水化物（Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_５）_ｎであるセルロースは、セルロース系である。

本明細書に記載のセルロース性材料（またはセルロースベース材料）は、例えば、製紙業界で従来的に使用されているセルロース繊維、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、ナノフィブリル化セルロース（もしくはＣＮＦ）、またはセルロースナノクリスタルであり得る。

本明細書にて、「コーティング重量」は、基材に塗布すべき材料（湿潤または乾燥）の重量である。これは、規定された連あたりのポンドまたは平方メートルあたりのグラムで表される

本明細書にて、「効果」は、その文法的変形形態を含め、特定の材料に特定の特性を付与することを意味する。

本明細書にて、「疎水性物質」は、水を引き付けない物質を意味する。例えば、ワックス、ロジン、樹脂、糖脂肪酸エステル、脂肪酸塩、長い脂肪酸鎖を有するグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、ジケテン、シェラック、酢酸ビニル、ＰＬＡ、ＰＥＩ、油、脂肪、脂質、他の撥水性化学物質、またはこれらの組合せが、疎水性物質である。

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

本明細書にて、「耐脂質性」または「疎油性」は、撥脂質性であり、脂質、グリース、脂肪などをはじいて吸収しない傾向のある特性を意味する。関連する態様では、耐グリース性は、「３Ｍ ＫＩＴ」試験、ＴＡＰＰＩ Ｔ５５９ Ｋｉｔ試験、またはＣｏｂｂ油試験によって測定できる。

本明細書にて、「セルロース含有材料」または「セルロースベース材料」は、セルロースから本質的になる組成物を意味する。例えば、そのような材料としては、紙、紙シート、板紙、製紙用パルプ、食品保存用カートン、羊皮紙、ケーキ用厚紙（cake board）、包肉用紙、感圧接着剤用の剥離紙／ライナー、食品保存用の袋、買い物袋、輸送用袋、ベーコンボード、絶縁材料、ティーバッグ、コーヒーまたは紅茶用の容器、堆肥袋、食器、温かいまたは冷たい飲料を保持するための容器、カップ、蓋、皿、炭酸液体保存用のボトル、ギフトカード、非炭酸液体保存用のボトル、食品包装用のフィルム、ごみ処理容器、食品取り扱い器具、ファブリック繊維（例えば、綿または綿ブレンド）、水貯蔵および運搬器具、アルコールまたはノンアルコールドリンク、電子製品用の外側ケーシングまたはスクリーン、家具の内部または外部部品、カーテン、ならびに室内装飾用品が挙げられ得るが、これらに限定されない。

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または機械的に分離することによって調製されるリグノセルロース系繊維状材料を意味する。関連する態様では、セルロース繊維が本明細書に記載のような方法によって処理される場合、セルロース繊維自体は、結合しているＳＦＡＥ、グリセリド、および／またはＦＡＳを分離された実体として含有し、結合しているセルロース繊維は、遊離繊維とは別個の異なる特性を有する（例えば、パルプ繊維もしくはセルロース繊維またはナノセルロースもしくはミクロフィブリル化セルロースＳＦＡＥブレンド結合材料であれば、結合していない繊維ほど容易には繊維間に水素結合を形成しないであろう。）。

本明細書にて、「再パルプ化可能な」は、紙または板紙の製造における再利用のために、軟質の形のない塊に潰すのに好適な紙または板紙製品を作製することを意味する。

本明細書にて、「調節可能な」は、その文法的変形形態を含め、特定の結果を達成するために方法を調整または適合させることを意味する。

本明細書にて、「水接触角」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。これは、液体による固体表面の湿潤性を定量化する。接触角は、液体および固体の分子が互いに相互作用する強さを、それぞれがそれ自身の分子と相互作用する強さと比べて反映したものである。多くの高親水性表面では、水滴は、０°～３０°の接触角を示す。一般に、水接触角が９０°より大きい場合、固体表面は疎水性であると考えられる。水接触角は、光学式張力計（例えば、Ｄｙｎｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ、Ｓｔａｆｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍを参照されたい。）を使用して容易に得られる。

本明細書にて、「水蒸気透過性」は、通気性、または水分を移動させるテキスタイルの能力を意味する。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試験（水蒸気透過速度）は、ファブリックの水蒸気透過性（ＷＶＰ）、したがって、外気への汗の輸送度を表す。測定によって、２４時間に１平方メートルのファブリックを通過する水分（水蒸気）のグラム数が決定される（レベルが高いほど、通気性が高くなる）。

一態様では、ＴＡＰＰＩ Ｔ ５３０ Ｈｅｒｃｕｌｅｓサイズ試験（すなわち、耐インク性による紙のサイズ試験）を使用して、耐水性を決定できる。Ｈｅｒｃｕｌｅｓ法による耐インク性は、浸透度の直接的な測定試験として最も良好に分類される。他には、これは浸透試験の速度として分類される。「サイジングを測定する」ための最良の試験は１つもない。試験の選択は、最終的な使用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ためのミル制御サイジング試験として使用するのに特に好適である。これは、再現性のある結果、より短い試験時間、および自動終点決定をもたらしながら、インクフロート試験の感度を提供する。

水性液体の紙への透過または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性である。これらの典型的なものは、袋、段ボール紙（container board）、包肉用ラップ、文書、およびいくつかの印刷グレードである。

この方法は、試験値と紙の最終的な使用性能との間に許容可能な相関関係が確立されていることを条件として、特定の最終的な使用向けの紙または板紙の製造を監視するために使用できる。試験および浸透物の性質上、これは、全ての最終的な使用要件に適用可能であるほど十分に相関関係にあるとは限らない。この方法は、浸透速度によってサイジングを測定する。他の方法は、表面接触、表面浸透、または吸収によってサイジングを測定する。サイズ試験は、最終的な使用における水の接触または吸収の手段をシミュレートする能力に基づいて選択される。この方法は、サイズ化学物質使用コストを最適化するためにも使用できる。

本明細書にて、「酸素透過性」は、ポリマーがガスまたは流体の通過を可能にする程度を意味する。材料の酸素透過性（Ｄｋ）は、拡散率（Ｄ）（すなわち、酸素分子が材料を横切る速さ）および溶解度（ｋ）（または材料における体積あたりの吸収される酸素分子の量）の関数である。酸素透過性（Ｄｋ）の値は、典型的には、１０～１５０×１０^－１１（ｃｍ^２ ｍｌ Ｏ_２）／（ｓ ｍｌ ｍｍＨｇ）の範囲内に入る。ヒドロゲル含水量と酸素透過性（単位：バーラー単位）との間には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^２ ｍｌ Ｏ_２）／（ｓ ｍｌ ｈＰａ）である。バーラー単位は、それに定数０．７５を乗じることによってｈＰａ単位に変換できる。

本明細書にて、「生分解性」は、その文法的変形形態を含め、生物の作用によって（例えば、微生物によって）、特に無害な生成物に分解可能であることを意味する。

本明細書にて、「リサイクル可能な」は、その文法的変形形態を含め、再使用に好適な材料を作製するように、処理可能であるか、または（使用済み品および／または廃品で）加工できる、前記材料を意味する。

本明細書にて、「ガーレー秒」または「ガーレー数」は、１００立方センチメートル（デシリットル）の空気が４．８８インチ（０．１７６ｐｓｉ）の水の圧力差で１．０平方インチの所与の材料を通過するのに必要な秒数を表す単位である（ＩＳＯ５６３６－５：２００３）（多孔度）。さらに、剛性の場合、「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）だけ撓ませるのに必要な力を測定する、前記材料の片の単位である。そのような値は、Ｇｕｒｌｅｙ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのデバイス（Ｔｒｏｙ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）で測定できる。

ＨＬＢ－界面活性剤の親水性－親油性バランスは、それが親水性であるか親油性であるかの程度の尺度であり、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。

１９５４年に記載された非イオン性界面活性剤のためのＧｒｉｆｆｉｎの方法は、
ＨＬＢ＝２０^＊Ｍ_ｈ／Ｍ
［式中、Ｍ_ｈは、分子の親水性部分の分子量であり、Ｍは、分子全体の分子量である。］のように機能し、結果は、０～２０のスケールで示される。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。

ＨＬＢ値は、分子の界面活性特性を予測するために使用できる。
１０未満：脂溶性（水不溶性）
１０超：水溶性（脂質不溶性）
１．５～３：消泡剤
３～６：Ｗ／Ｏ（油中水型）乳化剤
７～９：湿潤展着剤
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。

一部の実施形態では、本明細書に記載のようなＳＦＡＥ／グリセリド／ＦＡＳブレンド（または前記ブレンドを含む配合物全体）のＨＬＢ値は、より低い範囲にあり得る。一部の実施形態では、本明細書に記載のようなＳＦＡＥ／グリセリド／ＦＡＳブレンド（または前記ブレンドを含む配合物全体）のＨＬＢ値は、中程度～より高い範囲にあり得る。

本明細書にて、「ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）」は、不飽和である１種または複数の脂肪酸を含有する、大豆油から作製されたスクロース脂肪酸エステル（ソイエート）を示し、これは、Ｐｒｏｃｔｅｒ＆Ｇａｍｂｌｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ、ＯＨ）からＳＥＦＯＳＥ １６１８Ｕの商品名で市販されている（以下のスクロースポリソイエートを参照されたい。）。ＳＥＦＯＳＥ（登録商標）は、本開示の方法およびバリア配合物での使用のための例示的なＳＦＡＥである。

本明細書にて、「ソイエート」は、大豆油からの脂肪酸の塩の混合物を意味する。本開示の方法およびバリア配合物での使用のためのＳＦＡＥは、「ソイエート」を含んでいても、またはこれに由来していてもよい。

本明細書にて、「油料種子脂肪酸」は、大豆、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、米、ジャガイモ、カッサバ、マメ科植物、カメリナ種子、マスタード種子、およびこれらの組合せを含むがこれらに限定されない植物からの脂肪酸を意味する。ＳＦＡＥ／グリセリド／ＦＡＳブレンドの脂肪酸鎖は、油料種子脂肪酸であり得る。

本明細書にて、「湿潤強さ」は、紙（または他の三次元の固体のセルロースベース製品）をまとめて保持する繊維のウェブが、紙が湿潤しているときにどれほど良好に破断力に抵抗できるかの尺度を意味する。湿潤強さは、Ｔｈｗｉｎｇ－Ａｌｂｅｒｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｅｓｔ Ｂｅｒｌｉｎ、ＮＪ）のＦｉｎｃｈ Ｗｅｔ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｄｅｖｉｃｅを使用して測定できる。その場合、湿潤強さは、典型的には、エポキシド樹脂を含む、キメン、カチオン性グリオキシル化樹脂、ポリアミドアミン－エピクロロヒドリン樹脂、ポリアミン－エピクロロヒドリン樹脂などの湿潤強さ添加剤によってもたらされる。実施形態では、本明細書に記載のようなバリア配合物コーティングされたセルロースベース材料は、そのような添加剤の非存在下でそのような湿潤強さをもたらす。

本明細書にて、「湿潤」は、水または別の液体で覆われていることまたは飽和していることを意味する。

本明細書に記載の方法は、接触させたセルロースベース材料を、ＳＧＦブレンド、ＣＮＦ、および／または強化ＣＮＦをセルロースベース材料に結合するのに十分な時間にわたって、熱、放射線、触媒、またはこれらの組合せに曝露する更なるステップを含み得る。関連する態様では、このような放射線として、ＵＶ、ＩＲ、可視光、またはこれらの組合せが挙げられ得るが、これらに限定されない。別の関連する態様では、反応は、室温（すなわち、２５℃）～約１５０℃、約５０℃～約１００℃、または約６０℃～約８０℃で実行できる。

本明細書にて、「天然ワックス」は、比較的高い分子量／高い融点の材料を指す。「天然ワックス」としては、例えば、植物油、脂肪酸、および脂肪酸エステルなどの再生可能な資源から得られるバイオワックスが挙げられる（例えば、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｒｅｓｅａｒｃｈｇａｔｅ．ｎｅｔ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ／３１８３８５６１９＿Ｈｉｇｈ＿Ｑｕａｌｉｔｙ＿Ｂｉｏｗａｘｅｓ＿ｆｒｏｍ＿Ｆａｔｔｙ＿Ａｃｉｄｓ＿ａｎｄ＿Ｆａｔｔｙ＿Ｅｓｔｅｒｓ＿Ｃａｔａｌｙｓｔ＿ａｎｄ＿Ｒｅａｃｔｉｏｎ＿Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ＿ｆｏｒ＿Ａｃｃｏｍｐａｎｙｉｎｇ＿Ｒｅａｃｔｉｏｎｓおよびｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｒｅｓｅａｒｃｈｇａｔｅ．ｎｅｔ／ｆｉｇｕｒｅ／ａ－Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ－ｏｆ－ｃａｎｏｌａ－ＰＦＦＡ－１８－ｂｉｏｗａｘ－ｂ－Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ－ｏｆ－ｎａｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅ－ｆｒｏｍ－ｃａｎｏｌａ＿ｆｉｇ１＿３０６５２７７９７を参照されたい。）。

本明細書にて、「セルロース架橋剤」は、公知のセルロース架橋剤、例えば、グリオキサール、および低反応性ジアルデヒドまたは無水物を意味する。

本明細書にて、「グリセリド」は、その一般的な意味を有し、グリセロールと脂肪酸とから形成されるエステルであるアシルグリセロールを指す。グリセロールは、３個のヒドロキシル官能基を有し、これらは、１種、２種、または３種の脂肪酸でエステル化されて、モノ、ジ、およびトリグリセリドを形成し得る。これらの構造体は、異なる炭素数、異なる不飽和度、ならびにオレフィンの異なる立体配置および位置を含み得るため、それらの脂肪族鎖が様々であり得る。

グリセリドは、公知のエステル化プロセスによる実質的に純粋な脂肪酸とのエステル化によって得られる。グリセリドは、公知の抽出方法によって植物油および動物性脂肪から抽出することもできる。

本明細書にて、「脂肪酸」は、その一般的な意味を有し、飽和または不飽和であり得る脂肪族鎖を有するカルボン酸を指す。本明細書にて、脂肪酸は、グリセリドのグリセロール残基に結合した脂肪酸基を指し得る。

グリセリドの脂肪酸基は、任意の既知の脂肪酸であり得る。好ましい実施形態では、脂肪酸は、食品中に存在すると知られており、食用であり、および／またはＦＤＡによって承認されている。一部の実施形態では、脂肪酸は、油料種子から得られる。他の一実施形態では、脂肪酸は、天然の食用脂肪および油の他の供給源から得られる。

グリセリドの脂肪酸は、１種もしくは複数の飽和脂肪酸、１種もしくは複数の一価不飽和脂肪酸、および／または１種もしくは複数の多価不飽和脂肪酸から独立的に選択され得る。独立的に、これは、例えば、トリグリセリドが、グリセロール残基に結合した３個の異なる脂肪酸基を含み得ることを意味する。

本開示の配合物／組成物での使用のための例示的な飽和脂肪酸は、酪酸（ブタン酸）、カプロン酸（ヘキサン酸）、カプリル酸（オクタン酸）、カプリン酸（デカン酸）、ラウリン酸（ドデカン酸）、ミリスチン酸（テトラデカン酸）、パルミチン酸（ヘキサデカン酸）、ステアリン酸（オクタデカン酸）、アラキジン酸（イコサン酸）、ベヘン酸（ドコサン酸）、またはリグノセリン酸（テトラコサン酸）から選択され得る。

本開示の配合物／組成物での使用のための例示的な一価不飽和脂肪酸は、カプロレイン酸（デカ－９－エン酸）、ラウロレイン酸（（Ｚ）－ドデカ－９－エン酸）、ミリストレイン酸（（Ｚ）－テトラデカ－９－エン酸）、パルミトレイン酸（（Ｚ）－ヘキサデカ－９－エン酸）、オレイン酸（（Ｚ）－オクタデカ－９－エン酸）、エライジン酸（（Ｅ）－オクタデカ－９－エン酸）、バクセン酸（（Ｅ）－オクタデカ－１１－エン酸）、ガドレイン酸（（Ｚ）－イコサ－９－エン酸）、エルカ酸（（Ｚ）－ドコサ－１３－エン酸）、ブラシジン酸（（Ｅ）－ドコサ－１３－エン酸）、またはネルボン酸（（Ｚ）－テトラコサ－１５－エン酸）から選択され得る。

本開示の配合物／組成物での使用のための例示的な多価不飽和脂肪酸は、リノール酸（ＬＡ）（（９Ｚ，１２Ｚ）－オクタデカ－９，１２－ジエン酸）、α－リノレン酸（ＡＬＡ）（（９Ｚ，１２Ｚ，１５Ｚ）－オクタデカ－９，１２，１５－トリエン酸）、γ－リノレン酸（ＧＬＡ）（（６Ｚ，９Ｚ，１２Ｚ）－オクタデカ－６，９，１２－トリエン酸）、コルンビン酸（（５Ｅ，９Ｅ，１２Ｅ）－オクタデカ－５，９，１２－トリエン酸）、ステアリドン酸（（６Ｚ，９Ｚ，１２Ｚ，１５Ｚ）－オクタデカ－６，９，１２，１５－テトラエン酸）、ミード酸（（５Ｚ，８Ｚ，１１Ｚ）－イコサ－５，８，１１－トリエン酸）、ジホモ－γ－リノレン酸（ＤＧＬＡ）（（８Ｚ，１１Ｚ，１４Ｚ）－イコサ－８，１１，１４－トリエン酸）、アラキドン酸（（５Ｚ，８Ｚ，１１Ｚ，１４Ｚ）－イコサ－５，８，１１，１４－テトラエン酸）、エイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）（（５Ｚ，８Ｚ，１１Ｚ，１４Ｚ，１７Ｚ）－イコサ－５，８，１１，１４，１７－ペンタエン酸）、ドコサペンタエン酸（ＤＰＡ）（（７Ｚ，１０Ｚ，１３Ｚ，１６Ｚ，１９Ｚ）－ドコサ－７，１０，１３，１６，１９－ペンタエン酸）、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）（（４Ｚ，７Ｚ，１０Ｚ，１３Ｚ，１６Ｚ，１９Ｚ）－ドコサ－４，７，１０，１３，１６，１９－ヘキサエン酸）から選択され得る。

一部の実施形態では、１種または複数のグリセリドは、１種もしくは複数のモノグリセリド、１種もしくは複数のジグリセリド、および／または１種もしくは複数のトリグリセリドのブレンドを含み得る。この点に関して、モノ、ジ、およびトリグリセリドは、任意の重量比でブレンドできる。すなわち、モノ、ジ、またはトリグリセリドのうちのいずれか１つが、重量で配合物の主要なグリセリド成分であり得る（すなわち、グリセリドの総重量を１００重量％と考える場合に５０重量％超）。他の一実施形態では、配合物は、モノグリセリドを含まないか、ジグリセリドを含まないか、トリグリセリドを含まない。

１種または複数のグリセリドは、それらの脂肪酸アルキル基が異なり得る。例えば、１種または複数のグリセリドは、異なる炭素数、異なる不飽和度、ならびに／またはオレフィンの異なる立体配置および位置を有する脂肪酸基を含有できる。複数のグリセリドは、トリパルミチンおよび／またはトリステアリンを含み得る。

一部の実施形態では、グリセリドとしては、１種もしくは複数の水不溶性グリセリド（例えば、上記のように、トリグリセリドは、典型的には、強い非極性および疎水性である。）と、１種もしくは複数の水溶性グリセリドとの組合せ（０．１：９９．９～９９．９：０．１の任意の重量比）、または不溶性グリセリドのみまたは不溶性グリセリドのみが挙げられ得る。グリセリドの溶解度は、例えば、そのＨＬＢ値によって決定できる。

当業者であれば、１種または複数のグリセリドのＨＬＢ値は、上記のグリセリドのパラメータのうちの１つまたは複数を変化させることによって選択され得ると理解できるであろう。これに関して、複数のグリセリドが使用される場合、各グリセリドは、同様のまたは異なるＨＬＢ値を有するように選択され得る（例えば、より低い範囲がより高い範囲と組み合わせて使用される。）。

本明細書にて、「脂肪酸塩」（または「ＦＡＳ」）は、その一般的な意味を有し、本明細書で先に開示されている脂肪酸の任意の１種または複数の塩を指す。脂肪酸塩の例示的なカチオンとしては、カルシウム、カリウム、およびナトリウムの塩が挙げられるが、これらに限定されない。脂肪酸塩は、公知の方法によって合成され得るか、または公知の方法によって植物油または動物性脂肪から抽出され得る。１つの例示的な方法は、動物性脂肪または植物油（油料種子由来など）に見られる脂肪酸に水酸化ナトリウムを添加することを含む。例えば、パルミチン酸ナトリウムは、パーム油から得られる。

１種または複数の脂肪酸塩は、１種または複数のカルシウム、カリウム、またはナトリウム塩を含み得る。脂肪酸のカルシウム、カリウムまたはナトリウム塩は、油料種子などの天然に存在する供給源から得られる。１種または複数の脂肪酸塩は、オレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、パルミチン酸ナトリウム、オレイン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、またはパルミチン酸カルシウムから選択される１種または複数を含み得る。

一部の実施形態では、ＳＧＦブレンドは、１種もしくは複数のグリセリドのみを含有していても、１種もしくは複数の脂肪酸塩のみを含有していても、または１種もしくは複数のグリセリドと１種もしくは複数の脂肪酸塩の両方を含有していてもよい。ＳＧＦブレンドが１種または複数のグリセリドと１種または複数の脂肪酸基の両方を含有する場合、脂肪酸塩に対するグリセリドの重量比は、約０．１：９９．９～約９９：０．１、約１０：９０～約９０：１０、約２０：８０～約８０：２０、約３５：６５～約６５：３５、約４０：６０～約６０：４０、約４５：５５～約５５：４５、または約５０：５０であり得る。

ＳＧＦブレンドにおけるＳＦＡＥの重量比は、０：１００～１００：０またはそれらの間の任意の重量比（例えば、１：９９、５：９５、１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：５０、７０：３０、８０：２０、９０：１０、９５：５、９９：１）であり得る。

ＳＧＦブレンドにおけるグリセリドの重量比は、０：１００～１００：０またはそれらの間の任意の重量比（例えば、１：９９、５：９５、１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：５０、７０：３０、８０：２０、９０：１０、９５：５、９９：１）であり得る。

ＳＧＦブレンドにおける脂肪酸塩の重量比は、０：１００～１００：０またはそれらの間の任意の重量比（例えば、１：９９、５：９５、１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：５０、７０：３０、８０：２０、９０：１０、９５：５、９９：１）であり得る。

ＳＧＦブレンドにおける天然ワックスの重量比は、０：１００～１００：０またはそれらの間の任意の重量比（例えば、１：９９、５：９５、１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：５０、７０：３０、８０：２０、９０：１０、９５：５、９９：１）であり得る。

ＳＧＦブレンドにおけるセルロース架橋剤の重量比は、０：１００～１００：０またはそれらの間の任意の重量比（例えば、１：９９、５：９５、１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０、５０：５０、６０：５０、７０：３０、８０：２０、９０：１０、９５：５、９９：１）であり得る。

十分な濃度で、かつブレンドの選択に基づいて、ＳＧＦブレンド単独の結合は、接触した基材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、酢酸ビニル、ＰＬＡ、ＰＥＩ、油、他の撥水性化学物質、またはこれらの組合せ（すなわち、二次疎水性物質）の添加なしで達成され、これには、とりわけ、セルロースベース材料の強化、剛性化、および増量などの他の特性がグリセリド／脂肪酸塩の結合単独によって達成されることが含まれる。

バインダーとしてのＣＮＦ単独の使用は、接触した基材の疎水性を増加させることも示されている。

飽和ＳＦＡＥ、グリセリド、および脂肪酸塩は、典型的には、公称加工温度で固体であり、その一方で、不飽和ＳＦＡＥ、グリセリド、および脂肪酸塩は、典型的には、液体である。これによって、典型的には親水性である他のコーティング成分との有意な相互作用または非相溶性なしで、水性コーティング中の飽和グリセリドおよび脂肪酸塩の均一で安定な分散体の形成が可能になる。さらに、この分散体によって、コーティングのレオロジー、均一なコーティング塗布、またはコーティングの性能特性に悪影響を及ぼすことなく、高濃度の飽和グリセリドおよび脂肪酸塩を調製することが可能になる。飽和グリセリドおよび脂肪酸塩の粒子が、コーティング層の加熱、乾燥、および固化後に溶融および展着している場合、コーティング表面は疎水性になる。本開示の天然ワックスも、公称加工温度で固体である。

単糖、二糖、および三糖を含む全ての糖の糖脂肪酸エステルは、本開示の態様に関連する使用に適合可能である。糖脂肪酸エステルは、脂肪酸部分が、飽和であっても、不飽和であっても、またはこれらの組合せであってもよいことを含めて、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い。

ＳＦＡＥは、脂肪酸のスクロースエステルを含み得るか、またはこれらから本質的になり得る。

多くの方法が、公知であり、本開示のＳＦＡＥを作製するか、そうでなければ提供するために利用可能であり、そのような方法は全て、本開示の広い範囲内での使用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では、脂肪酸エステルが、大豆油、ヒマワリ油、オリーブ油、カノーラ油、ピーナッツ油、およびこれらの混合物を含むが、これらに限定されない油料種子から得られる１種または複数の脂肪酸部分で糖をエステル化することによって合成されることが好ましい。

ＳＦＡＥは、そのヒドロキシル水素のうちの１個または複数においてエステル部分によって置換されている、スクロース部分を含むがこれに限定されない糖部分を含み得る。関連する態様では、本開示での使用のための二糖エステルは、引用によってそのすべてが本明細書の一部をなす、‘０７３公開の式Ｉの構造体を有し得る。

ＳＦＡＥに好適な二糖としてはまた、キシロース、グルコース、ラフィノース、マルトデキストロース、ガラクトース、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も挙げられ得る。

他の一実施形態では、デンプン脂肪酸エステルを使用することができ、ここで、デンプンは、デントコーンスターチ、ワキシーコーンスターチ、ジャガイモデンプン、小麦デンプン、米デンプン、サゴデンプン、タピオカデンプン、ソルガムデンプン、サツマイモデンプン、およびこれらの混合物等の任意の好適な供給源に由来し得る。

本開示の組成物における使用のために、ＳＦＡＥ化合物は、高い置換度を有し得る。一部の実施形態では、糖脂肪酸エステルは、スクロースポリソイエートである。

ＳＦＡＥは、‘０７３出願に開示されている手法で製造できる。例えば、糖脂肪酸エステルは、公知のエステル化プロセスによる実質的に純粋な脂肪酸とのエステル化によって作製され得る。これらは、糖（saccharide）と、例えば天然源に由来する、例えば油料種子から抽出された油、例えば大豆油に見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する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については、例えば、引用することによってそれらの全てが本明細書の一部をなすものとする、米国特許第３，９６３，６９９号、同第４，５１７，３６０号、同第４，５１８，７７２号、同第４，６１１，０５５号、同第５，７６７，２５７号、同第６，５０４，００３号、同第６，１２１，４４０号および同第６，９９５，２３２号、ならびに国際公開第ＷＯ１９９２００４３６１に記載されている。

本明細書に記載の方法によって生成されたセルロースベース製品は、処理なしの同様のセルロース含有材料と比較して、より高い疎水性（または耐水性）を示すように構成され得る。関連する態様では、処理されたセルロース含有材料は、処理なしの同様のセルロース含有材料と比較して、より高い疎油性（またはＯＧＲ）を示す。更なる関連する態様では、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。一態様では、処理されたセルロース含有材料は、疎水性（耐水性）と疎油性（耐脂質性）（ＯＧＲ）の両方である。

本開示のセルロースベース製品は、未処理の同様の材料と比較して、改善された機械的特性を有し得る。例えば、本明細書に記載の方法によって処理された紙袋は、破裂強さ、ガーレー数、引張強さ、および／または最大荷重エネルギーの増加を示す。一態様では、破裂強さは、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。別の一態様では、ガーレー数は、約３～４倍、約４～５倍、約５～６倍、および約６～７倍増加している。更なる別の一態様では、引張歪みは、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倍増加している。また別の一態様では、最大荷重エネルギーは、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倍増加している。

セルロース含有材料は、例えば米国公開第２０１５／０１６７２４３号（引用によりその全てが本明細書の一部をなすものとする。）に記載されているように、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）を含む原紙であり得、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、ならびに／またはコーティングもしくは二次層として前の成形層に添加されて、前記原紙の多孔度を低下させる。実施形態では、得られる接触させた原紙は、調節可能に耐水性および耐脂質性である。関連する態様では、得られる原紙は、ガーレー値を、少なくとも約１０～１５（すなわち、ガーレー空気抵抗（秒／１００ｃｃ、２０ｏｚ．ｃｙｌ．））、または少なくとも約１００、少なくとも約２００～約３５０呈し得る。一態様では、本明細書に記載のバリアコーティングは、同様の性能効果（例えば、耐水性、耐グリース性など）を達成するために、１つもしくは複数の層のためのラミネートであり得るか、またはラミネートとしての１つもしくは複数の層を提供し得るか、または１つもしくは複数の層のコーティングの量を減少させ得る。関連する態様では、ラミネートは、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み得る。

一実施形態では、ＳＧＦブレンドは、顔料（例えば、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、プラスチック顔料）、バインダー（例えば、デンプン、大豆タンパク質、ポリマーエマルション、ＰｖＯＨ、カゼイン）、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、ポリエチレンエマルション、カルボキシメチルセルロース、アクリルポリマー、アルギネート、ポリアクリレートガム、ポリアクリレート、殺菌剤、油性消泡剤、シリコーンベース消泡剤、スチルベン、直接染料、および酸性染料）を含むがこれらに限定されない内部および表面サイジング（単独または組合せ）のための１つまたは複数のコーティング成分と組み合わされ得る。関連する態様では、そのような成分は、微細な多孔質構造体の構築、光散乱面の形成、インク受容性の改善、光沢の改善、顔料粒子の結合、紙へのコーティングの結合、ベースシート補強、顔料構造体の細孔を充填、感水性の低減、オフセット印刷でのウェットピックへの抵抗、ブレードの引っ掻きの防止、スーパーカレンダー処理での光沢の改善、ダスティングの低減、コーティング粘度の調整、保水性の提供、顔料の分散、コーティング分散の維持、コーティング／コーティングの色の変質の防止、発泡の制御、混入空気およびコーティングクレーターの低減、白色度および明度の増加、ならびに色および色合いの制御を含むがこれらに限定されない、１つまたは複数の特性を提供できる。最終製品に望まれる特性（複数可）に応じて組合せが変わり得ることは、当業者に明らかであろう。

ウェットエンド塗布では、ＳＧＦブレンドは、分散体中に存在する総セルロース繊維の少なくとも０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で水性混合物または分散体中に存在できる。関連する態様では、ＳＧＦは、存在する総繊維の約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）、または約１０％（ｗｔ／ｗｔ）～約５０％（ｗｔ／ｗｔ）で存在できる。

ウェットエンド塗布では、ＣＮＦは、分散体中に存在する総セルロース繊維の少なくとも０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で水性混合物または分散体中に存在できる。関連する態様では、ＣＮＦは、存在する総繊維の約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２０％（ｗｔ／ｗｔ）、約２０％（ｗｔ／ｗｔ）～約３０％（ｗｔ／ｗｔ）、約３０％（ｗｔ／ｗｔ）～約４０％（ｗｔ／ｗｔ）、約４０％（ｗｔ／ｗｔ）～約５０％（ｗｔ／ｗｔ）、約６０％（ｗｔ／ｗｔ）～約７０％（ｗｔ／ｗｔ）、約７０％（ｗｔ／ｗｔ）～約８０％（ｗｔ／ｗｔ）、または約８０％（ｗｔ／ｗｔ）～約９０％（ｗｔ／ｗｔ）で存在できる。

ウェットエンド塗布では、強化ＣＮＦは、分散体中に存在する総セルロース繊維の少なくとも０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の濃度で水性混合物または分散体中に存在できる。関連する態様では、強化ＣＮＦは、存在する総繊維の約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２０％（ｗｔ／ｗｔ）、約２０％（ｗｔ／ｗｔ）～約３０％（ｗｔ／ｗｔ）、約３０％（ｗｔ／ｗｔ）～約４０％（ｗｔ／ｗｔ）、約４０％（ｗｔ／ｗｔ）～約５０％（ｗｔ／ｗｔ）、約６０％（ｗｔ／ｗｔ）～約７０％（ｗｔ／ｗｔ）、約７０％（ｗｔ／ｗｔ）～約８０％（ｗｔ／ｗｔ）、または約８０％（ｗｔ／ｗｔ）～約９０％（ｗｔ／ｗｔ）で存在できる。

本明細書にて、「コーティング重量」は、基材に塗布すべき材料（湿潤または乾燥）の重量である。これは、規定された連あたりのポンドまたは平方メートルあたりのグラムで表される。

コーティング塗布では、強化ＣＮＦは、基材の表面上に少なくとも約０．０５ｇ／ｍ^２のコーティング重量で存在できる。関連する態様では、ＳＧＦブレンドは、セルロースベース材料の表面上に、約０．０５ｇ／ｍ^２～約１．０ｇ／ｍ^２、約１．０ｇ／ｍ^２～約２．０ｇ／ｍ^２、約２ｇ／ｍ^２～約３ｇ／ｍ^２、３ｇ／ｍ^２～約４ｇ／ｍ^２、約４ｇ／ｍ^２～約５ｇ／ｍ^２、約５ｇ／ｍ^２～約１０ｇ／ｍ^２、または約１０ｇ／ｍ^２～約２０ｇ／ｍ^２のコーティング重量で存在できる。

コーティング塗布では、ＳＧＦブレンドは、基材の表面上に少なくとも約０．０５ｇ／ｍ^２のコーティング重量で存在できる。関連する態様では、ＳＧＦブレンドは、セルロースベース材料の表面上に、約０．０５ｇ／ｍ^２～約１．０ｇ／ｍ^２、約１．０ｇ／ｍ^２～約２．０ｇ／ｍ^２、約２ｇ／ｍ^２～約３ｇ／ｍ^２、３ｇ／ｍ^２～約４ｇ／ｍ^２、約４ｇ／ｍ^２～約５ｇ／ｍ^２、約５ｇ／ｍ^２～約１０ｇ／ｍ^２、または約１０ｇ／ｍ^２～約２０ｇ／ｍ^２のコーティング重量で存在できる。

コーティング塗布では、ＣＮＦは、セルロースベース材料（または基材）の表面上に少なくとも約０．０５ｇ／ｍ^２（ｇｓｍ）のコーティング重量で存在できる。関連する態様では、ＣＮＦは、セルロースベース材料の表面上に、約０．０５ｇ／ｍ^２～約１．０ｇ／ｍ^２、約１．０ｇ／ｍ^２～約２．０ｇ／ｍ^２、約２ｇ／ｍ^２～約３ｇ／ｍ^２、３ｇ／ｍ^２～約４ｇ／ｍ^２、約４ｇ／ｍ^２～約５ｇ／ｍ^２、約５ｇ／ｍ^２～約１０ｇ／ｍ^２、約１０ｇ／ｍ^２～約２０ｇ／ｍ^２、または約２０ｇ／ｍ^２～約３０ｇ／ｍ^２のコーティング重量で存在できる。

疎水性バリア特性は、二次疎水性物質の非存在下で、ＳＧＦブレンドおよび／または強化ＣＮＦによって基材に付与され得る。

バリア配合物は、ＳＧＦブレンドと水とのエマルションを形成するのに、および／または強化ＣＮＦと水とのエマルションを形成するのに十分な濃度で１種または複数の乳化剤（emulsifier）または乳化物質（emulsifying agents）を含み得る。好適な乳化剤または乳化物質は、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）、乳タンパク質、ゼラチン、デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギーナン、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、グリセロールエステル、（飽和）（（ポリ）不飽和）脂肪酸メチルエステル、およびこれらの組合せを含む。

本明細書に記載の方法は、強化ＣＮＦに含まれるべきＳＧＦブレンドの含有量および／またはＳＧＦブレンドの成分を予め決定するステップを含み得る。いくつかの態様では、この予め決定するステップは、強化ＣＮＦを調製する前に実施できる。予め決定するステップは、所望の効果を達成するために実施できる。強化ＣＮＦをバリア配合物中で使用する場合および／またはウェットエンドで製紙完成紙料に添加する場合に、予め決定するステップは、所望のレベルの耐水性ならびに／または所望のレベルの耐油性および耐グリース性を達成するために実施できる。いくつかの態様では、予め決定するステップは、完成紙料または繊維スラリーの脱水速度を増加させるために実施できる。脱水速度を増加させると、例えば、セルロースベース物品の製造速度が改善される。上述したように、ＣＮＦを含有するスラリーの脱水は、ＣＮＦの使用に向けられた最大の問題のうちの１つである。増加した脱水速度は、例えば、強化ＣＮＦバインダーの作製とバリア配合物における強化ＣＮＦバインダーの使用との両方に当てはまる。脱水は、製紙産業では周知であり、この開示の他の箇所にて引用によりその全てが本明細書の一部をなす、Ｓｍｏｏｋにおいても説明されている。

本明細書に記載の方法は、バリア配合物に含まれるべきＳＧＦブレンドの含有量を予め決定するステップおよび／またはＳＧＦブレンドの成分を予め決定するステップを含み得る。いくつかの態様では、この予め決定するステップは、バリア配合物を調製する前に実施できるか、またはセルロースベース材料を配合物と接触させる前に実施できる。予め決定するステップは、所望の効果を達成するために実施できる。予め決定するステップは、所望のレベルの耐水性ならびに／または所望のレベルの耐油性および耐グリース性を達成するために実施できる。

上述したように、バリア配合物は、製紙産業で一般的に使用される１種または複数の顔料を含み得る。１種または複数の顔料は、配合物の総重量に基づいて約０．１重量％～約９０重量％の濃度で配合物中に存在できる。他の一態様では、顔料の濃度は、約１重量％～１０重量％、約１１重量％～２０重量％、約２１重量％～３０重量％、約３１重量％～４０重量％、約４１重量％～５０重量％、５１重量％～６０重量％、６１重量％～７０重量％、７１重量％～８０重量％、８１重量％～９０重量％、または０．１重量％～９０重量％中の任意選択的な他の範囲であり得る。顔料の使用は、製紙業界では周知であり、最終製品の特性を変化させるように顔料濃度を選択できる。例示的な顔料としては、クレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カオリン、タルク、プラスチック顔料、シリカ、ケイ酸塩、金属酸化物、アルミナ、アルミン酸塩、および珪藻土が挙げられる。

上述したように、バリア配合物は、セルロースベース基材上での強化ＣＮＦおよび／またはＳＧＦブレンドの保持を補助するために、１種または複数の荷電ポリマーを含み得る。１種または複数の荷電ポリマーは、１種もしくは複数のカチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、および／または双性イオン性ポリマーを含み得る。荷電ポリマーは、比較的低い分子量のカチオン性ポリマーと比較的高い分子量のアニオン性ポリマーとの組合せを含み得る。

荷電ポリマーは、１種または複数のカチオン性ポリマーからなり得る。１種または複数のカチオン性ポリマーは、ポリアクリルアミドを含み得る。ポリアクリルアミドは、ポリＤＡＤＭＡＣ（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド）を含み得る。

カチオン性ポリマーは、５００，０００～１０，０００，０００の重量平均分子量を有し得る。いくつかの態様では、重量平均ＭＷは、５００，０００～１，０００，０００、１，０００，００１～２，０００，０００、２，０００，００１～３，０００，０００、３，０００，００１～４，０００，０００、４，０００，００１～５，０００，０００、５，０００，００１～６，０００，０００、６，０００，００１～７，０００，０００、７，０００，００１～８，０００，０００、８，０００，００１～９，０００，０００、または９，０００，００１～１０，００００である。いくつかの態様では、荷電ポリマーのブレンドを使用して、先の範囲内の任意選択的なＭＷを有する荷電ポリマーの組合せ（例えば、１，０００，０００未満の重量平均ＭＷを有する第１の荷電ポリマーを２，０００，０００超の重量平均ＭＷを有する第２の荷電ポリマーと組み合わせて使用する；第２の荷電ポリマーに対する第１の荷電ポリマーの重量比は、１０：９０～９０：１０である）を使用した「バイモーダル」タイプの重量平均ＭＷを達成する。一部の実施形態では、配合物中のカチオン性ポリマーの濃度は、配合物の総重量を１００％と考える場合、約０．０１重量％～約５重量％、約０．０１重量％～約３重量％、０．０５重量％～約０．１重量％、または約０．１重量％～約１重量％、または約１重量％～約３重量％である。いくつかの態様では、配合物における強化ＣＮＦに対するカチオン性ポリマーの重量比は、約０．１：９９．９～約２０：８０、０．５：９９．５～約１５：８５、約１：９９～約１０：９０、または約２．５：９７．５～約７．５：９２．５である。いくつかの態様では、配合物におけるＳＧＦブレンドに対するカチオン性ポリマーの重量比は、約０．１：９９．９～約２０：８０、０．５：９９．５～約１５：８５、約１：９９～約１０：９０、または約２．５：９７．５～約７．５：９２．５である。

いくつかの態様では、上述したように、プロラミンを、荷電ポリマーの代わりに強化ＣＮＦおよび／またはＳＧＦブレンドを含むバリア配合物の保持助剤として使用できる。

バリア配合物は、１種または複数の従来の製紙バインダーも含み得る。例示的なバインダーとしては、ＣＮＦ、本開示の強化ＣＮＦ、デンプン、ポリマー、ポリマーエマルション、ＰｖＯＨ、プロラミン、またはこれらの組合せが挙げられる。いくつかの態様では、配合物は、強化ＣＮＦ以外のバインダーを含有していなくてもよい。

バリア配合物は、エマルションの形態で提供できる。エマルションは、本開示の方法のバリア配合物として使用できる。いくつかの態様では、エマルションは、ＳＧＦブレンド以外の乳化剤を含有していなくてもよい。代替的には、エマルションは、約０．０１重量％～約８０重量％の１種または複数の乳化剤を含み得る。エマルションはまた、ナノまたはミクロフィブリル化セルロース、ガム、または増粘剤などの、エマルションを一定期間（例えば、数週間、数カ月など）安定化させるための材料も含み得る。例示的な乳化剤の一覧は、先に記載されている。

塗布前に（例えば、約８０～１５０℃で）乾燥できるセルロースベース材料または基材は、例えば、浸漬し、表面を組成物に１秒未満曝露することによって、改質配合物で処理してもよい。基材を加熱して表面を乾燥させることができ、その後、改質された材料を使用する準備が整う。一態様では、本明細書に記載の方法によると、基材は、典型的には製紙工場で行われる任意の好適なコーティング／サイジングプロセスによって処理できる（例えば、引用によりその全てが本明細書の一部をなす、Ｓｍｏｏｋ，Ｇ．，Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｉｎ 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。）。

一部の用途では、処理前にセルロースベース材料を乾燥させてもよいが、本開示を実践するのに材料の特別な調製は必要ない。一実施形態では、開示された方法は、フィルム、剛性容器、繊維、パルプ、ファブリックなどを含むがこれらに限定されない任意のセルロースベース表面上で使用できる。一態様では、バリア配合物は、従来のサイズプレス（垂直、傾斜、水平）、ゲートロールサイズプレス、計量サイズプレス、カレンダーサイズ塗布、チューブサイジング、オンマシン、オフマシン、片面コーター、両面コーター、ショートドウェル、同時二面コーター、ブレードまたはロッドコーター、グラビアコーター、グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、レーザー印刷、カレンダー機上の水容器、およびこれらの組合せによって塗布され得る。

供給源に応じて、本明細書の方法において処理されるセルロースは、紙、板紙、パルプ、針葉樹繊維、広葉樹繊維、またはこれらの組合せ、ナノセルロース、セルロースナノファイバー、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された綿または綿ブレンド、セルロースナノクリスタル、またはナノフィブリル化セルロースであり得る。

さらに、本明細書に記載のような改質された繊維およびセルロースベース材料は、再パルプ化され得る。さらに、例えば、水を、低い表面エネルギーのバリアを越えてシートに容易に「押す」ことができない。

一実施形態では、塗布されるバリア配合物の量は、基材の少なくとも１つの表面、例えば、セルロース含有材料の少なくとも１つの表面を完全に覆うのに十分である。例えば、一実施形態では、バリア配合物は、容器の外側表面全体、容器の内側表面全体もしくはこれらの組合せ、または原紙の片面もしくは両面に塗布され得る。他の一実施形態では、フィルムの上側表面全体がバリア配合物によって覆われ得るか、フィルムの下側表面全体がバリア配合物によって覆われ得るか、これらの組合せであり得る。一部の実施形態では、デバイス／機器の内腔がバリア配合物によって覆われ得るか、デバイス／機器の外側表面がバリア配合物によって覆われ得るか、これらの組合せであり得る。

一実施形態では、塗布されるバリア配合物の量は、セルロースベース材料の少なくとも１つの表面を部分的に覆うのに十分である。例えば、周囲雰囲気に曝露された表面のみがバリア配合物によって覆われるか、周囲雰囲気に曝露されていない表面のみがバリア配合物によって覆われる（例えば、マスキング）。当業者に明らかであるように、塗布されるバリア配合物の量は、覆うべき材料の使用に依存し得る。一態様では、一方の表面が、バリア配合物でコーティングされ得、反対側の表面が、タンパク質、小麦グルテン、ゼラチン、プロラミン、大豆タンパク質分離物、デンプン、加工デンプン、アセチル化多糖、アルギネート、カラギーナン、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がこれらに限定されない薬剤でコーティングされ得る。関連する態様では、バリア配合物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バリア配合物の更なるコーティング（ウェットエンドに添加される配合物と同様のまたは異なる組成を有する）を施すことができる。

任意の好適なコーティングプロセスが、この方法を実践する過程で様々なバリア配合物のいずれかを送達するために使用できる。一実施形態では、コーティングプロセスは、浸漬、噴霧、塗装、印刷、およびこれらのプロセスのうちのいずれかの任意選択的な組合せを、単独で、または本開示の方法を実践するために適合された他のコーティングプロセスとともに含む。

水蒸気およびガス（例えば、酸素、窒素、および二酸化炭素）などの様々なガスに対する表面の透過性も、材料のバリア機能が高まるにつれて、バリア配合物によって変更され得る。透過性を測定する標準単位はバーラーであり、これらのパラメータを測定するためのプロトコルもパブリックドメインで入手可能である（水蒸気についてはＡＳＴＭ ｓｔｄ Ｆ２４７６－０５、酸素についてはＡＳＴＭ ｓｔｄ Ｆ２６２２－８、一般的なガス試験についてはｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｍｅｔｅｋｍｏｃｏｎ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｓｅａｒｃｈｂｙｂｒａｎｄ／ｍｏｃｏｎを参照されたい。）。ＭＯＣＯＮ透過試験アナライザは、５０年以上にわたって産業をリードしている解決策として認められており、ＡＳＴＭ Ｄ３９８５およびＡＳＴＭ Ｆ１２４９などの多くの世界的な透過性試験標準の基礎となっている。ＭＯＣＯＮアナライザの広範なラインは、本発明者らの顧客、卸売業者、および機関とのパートナーシップにおける数十年にわたる技術的指導力および継続的革新を表す。本発明者らのＭＯＣＯＮ透過アナライザは、極めて多様な範囲の製品および材料にわたって幅広い試験能力を提供する」．．）。いくつかの態様では、蒸気およびガスに対する透過性は、バリア配合物に１種または複数のプロラミンを添加することによってさらに低下できる。

一実施形態では、開示する方法に従って処理された材料は、微生物攻撃下の環境における分解によって測定されるような完全な生分解性を示すものである。

振とうフラスコ法（ＡＳＴＭ Ｅ１２７９－８９（２００８））およびＺａｈｎ－Ｗｅｌｌｅｎｓ試験（ＯＥＣＤ ＴＧ ３０２Ｂ）を含む生分解性を定義および試験するための様々な方法が利用可能である。

ＡＳＴＭ Ｄ６４００を含むがこれに限定されない堆肥化可能性を定義および試験するための様々な方法が利用可能である。

本開示のバリアコーティングされた製品は、約３～約１２、４超、５超、６超、７超、８超、９超、１０超、１１超などのＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９ ＫＩＴ試験値を有し得る。

本開示のバリアコーティングされた製品は、少なくとも約６５秒、少なくとも約１２０秒、少なくとも約２４０秒、少なくとも約４８０秒などのＨＳＴ値を有し得る。

本開示のバリアコーティングされた製品の表面は、約６０～１２０度、少なくとも約９０度、少なくとも約１００度、少なくとも約１１０度、少なくとも約１２０度などの水接触角を呈し得る。

一部の実施形態では、本開示のバリア配合物は、安定な水性組成物を形成し、「安定な水性組成物」は、密閉された容器に収容され、摂氏約０度～摂氏約６０度の範囲の温度で貯蔵された場合に、少なくとも８時間の期間にわたって、粘度変化、凝固、および沈降に対して実質的に耐性がある水性組成物として定義される。バリア配合物の一部の実施形態は、少なくとも２４時間の期間にわたって、多くの場合、少なくとも６カ月の期間にわたって安定である。

一部の実施形態では、本開示の方法によって得られるバリアコーティングされた製品は、ＰＦＡＳを含まない。一部の実施形態では、本開示のバリアコーティングされた製品は、バリアコーティング中にＰＦＡＳを含まない。

一部の実施形態では、本開示の方法によって得られるバリアコーティングされた製品は、三次元形状に折り畳まれ、シールされたパッケージに収容されている。これらの実施形態では、バリア層は、パッケージの内側の露出層（または外層）であり得る。パッケージの材料は、食品または飲料製品の貯蔵、輸送、販売などのための任意の従来の材料であり得る。これらの実施形態では、シールされたパッケージは、その中に食品または飲料製品も収容し得る。これらの実施形態では、食品または飲料製品は、バリア紙層と接触し得る。シールされたパッケージのシールは、ハーメチックシールであり得る。

一部の実施形態では、本開示の方法によって得られるバリアコーティングされた製品は、従来の紙リサイクルプログラムと適合性があり、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で生じるようなリサイクル操作への悪影響をもたらさない。

一部の実施形態では、本開示の方法によって得られるバリアコーティングされた製品は、バイオベースである。本明細書にて、「バイオベース」（または「バイオベース」）は、生きている（または生きていた）生物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。関連する態様では、そのような物質を少なくとも約５０％含有する材料はバイオベースであると考えられる。いくつかの態様では、本開示の方法によって得られるバリアコーティングされた製品は、完全にバイオベースであり得る。いくつかの態様では、本開示のバリア配合物は、完全にバイオベースであり得る。

一部の実施形態では、本開示の方法によって得られるバリアコーティングされた製品は、リサイクル可能である。本明細書にて、「リサイクル可能な」は、その文法的変形形態を含め、再使用に好適な材料を作製するように、処理可能であるか、または（使用済み品および／または廃品で）加工できる、前記材料を意味する。

一部の実施形態では、本開示のバリアコーティングされた製品は、生分解性である。本明細書にて、「生分解性」は、その文法的変形形態を含め、生物の作用によって（例えば、微生物によって）、特に無害な生成物に分解可能であることを意味する。

以下、本開示の実施形態について実施例によりさらに詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されない。

［実施例１］
実施例１は、バリア特性を有する成形パルプ製品におけるＣＮＦの使用に関する実験室での研究であった。

実施例１で使用した機器は、以下の通りである：
・ブフナー漏斗－大型（約８インチの直径であると考えられる。）
・魔法瓶
・実験室用真空ポンプ
・噴霧ボトル
・ストップウォッチ

実施例１で使用できる材料は、以下の通りである：
・固体１％でスラリー化した漂白クラフトパルプ（５０％のＳＷＫ、５０％のＨＷＫ）
・ＣＮＦスラリー－固体０．５％
・１０％のＳＥ－１５^＊を添加したＣＮＦスラリー、固体０．５％
・ＳＥ－９^＊＊／ＳＥ３０^＊＊＊エマルション、固体１％
・Ｃ－ＰＡＭ（カチオン性ポリアクリルアミド）、固体０．１％
・カチオン性凝固剤、固体０．１％
・顔料、ＩＭＥＲＹＳの固体１％のＣａｐｉｍ ＤＧクレースラリー

^＊ＳＥ－１５は、ＨＡＮＧＺＨＯＵ ＵＮＩＯＮ ＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤから得た。ＳＥ－１５は、スクロース脂肪酸エステルとして販売されている。ＳＥ－１５を分析したところ、約１５～３０重量％の糖脂肪酸エステル、約４０～６０重量％のグリセリド、および残分の脂肪酸塩＋微量成分を含有することが判明した。

^＊＊ＳＥ－９は、ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＳＹＮＯＳＥ ＴＥＣＨから得た。ＳＥ－９は、スクロース脂肪酸エステルとして販売されている。ＳＥ－９を分析したところ、グリセリド含有量がより高いことおよびスクロースエステルが約１０～２０％少ないことを除いて、組成がＳＥ－１５と同様であることが判明した。

^＊＊＊ＳＥ－３０は、ＥＡＳＴ ＣＨＥＭＳＯＵＲＣＥＳ ＬＩＭＩＴＥＤから得た。ＳＥ－３０は、スクロース脂肪酸エステルとして販売されている。ＳＥ－３０を分析したところ、様々な置換基を有する８０％超のスクロースエステルを含有することが判明した。生成物の残りは、比較的少ない（５重量％未満）塩を有するグリセリドであった。

実施例１の試験手順は、以下の通りであった：

＜ブランクまたは対照＞
（１）十分な量の漂白クラフトスラリーをブフナー漏斗に添加して、坪量１５０ｇｓｍを有する繊維パッドを製造する。今後の実行で使用される完成紙料の体積を記録する。
（２）スラリーをブフナー漏斗に添加したら、真空ポンプを始動する。
（３）繊維スラリーの表面が光沢のあるまたは「濡れた」外観から鈍いざらつきのある表面になる、排液プロセスの最中の時点である「湿潤ライン」まで完成紙料を排液する時間を記録する。
（４）湿潤試料に１０秒間真空を適用し続ける。
（５）湿潤マットをブフナー漏斗から取り出し、湿潤マットを２つの吸取紙の間に置く。標準ハンドシートローラーを吸取紙にわたって２回回転させて、試験試料をプレスする。
（６）プレスされた試料を取り出し、乾燥するまで１００℃のオーブン内に置く。

＜内部処理（ウェットエンド塗布）＞
（１）１種または複数の添加剤を完成紙料スラリーのアリコート（対照試料の製造中に決定された体積）に添加し、混合する。以下の表１を参照されたい。
（２）十分な量のブレンドしたスラリーをブフナー漏斗に添加して、坪量１５０ｇｓｍを有する繊維パッドを製造する。
（３）スラリーをブフナー漏斗に添加したら、真空ポンプを始動する。
（４）完成紙料を「湿潤ライン」まで排液する時間を記録する。
（５）湿潤試料に１０秒間真空を適用し続ける。
（６）湿潤マットをブフナー漏斗から取り出し、湿潤マットを２つの吸取紙の間に置く。標準ハンドシートローラーを吸取紙にわたって２回回転させて、試験試料をプレスする。
（７）プレスされた試料を取り出し、乾燥するまで１００℃のオーブン内に置く。

＜噴霧処理（コーティング形成された物品）＞
（１）十分な量の漂白クラフトスラリーをブフナー漏斗に添加して、坪量１５０ｇｓｍを有する繊維パッドを製造する。
（２）スラリーをブフナー漏斗に添加したら、真空ポンプを始動する。
（３）完成紙料を「湿潤ライン」まで排液する時間を記録する。
（４）添加剤の既知量の希釈懸濁液を湿潤マットの表面に噴霧する。以下の表２を参照されたい。
（５）湿潤試料に１０秒間真空を適用し続ける。
（６）湿潤マットをブフナー漏斗から取り出し、湿潤マットを２つの吸取紙の間に置く。標準ハンドシートローラーを吸取紙にわたって２回回転させて、試験試料をプレスする。
（７）プレスされた試料を取り出し、乾燥するまで１００℃のオーブン内に置く。

表１に、添加剤を、乾燥基準でのそれらの重量％で列挙する。

表２に、添加剤を、乾燥基準でのそれらの重量％で列挙する。

例示的な実施形態の実験的試験に基づいて、表３のデータは、耐水性ならびに／または耐油性および耐グリース性において得られた改善を示した。耐水性は、Ｔａｐｐｉ標準試験方法Ｔ４４１ｏｍ－２０「Ｗａｔｅｒ Ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ Ｐａｐｅｒ」からの適合された水Ｃｏｂｂ試験を使用して試験した。耐油性および耐グリース性は、３Ｍ ＫＩＴ試験（Ｔａｐｐｉ標準試験方法Ｔ５５９「耐グリース性」）と、Ｔａｐｐｉ標準試験方法Ｔ４４１ｏｍ－２０からの適合された植物油を使用した油Ｃｏｂｂ試験とを使用して試験した。

本開示の基本的な新規の特徴について、その好ましい例示的な実施形態に適用され得る通り説明してきたが、本開示の趣旨から逸脱することなく、当業者であれば本開示の形態および詳細における省略および置換および変更を行うことができるものと理解されたい。さらに、すぐに明らかとなるが、多数の変形形態および変更が当業者にはすぐに想起され得る。例えば、１つまたは複数の実施形態における任意の特徴（複数可）が適用可能であり、１つまたは複数の他の一実施形態と組み合わせ得る。本開示をその示し説明した正確な構造体および操作に限定することは望ましいものではなく、全ての好適な変形等価物について、特許請求される本開示の範囲内に該当するように講じることができる。言い換えるなら、本開示の実施形態について実施例を参照して説明してきたが、変更形態および変形形態が、本開示の趣旨および範囲内に包含されるものと理解されたい。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。

本明細書に記載の全ての参考文献は、引用することによってそれらの全てが本明細書の一部をなすものとする。

Claims (46)

1. セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）と、
   前記ＣＮＦに結合したＳＧＦブレンドと
   を含む、強化セルロースナノフィブリルバインダーであって、
   前記ＳＧＦブレンドが、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックス、およびセルロース架橋剤からなる群から選択される１種または複数を含む、強化セルロースナノフィブリルバインダー。
2. 前記強化セルロースナノフィブリルバインダーが、前記ＣＮＦおよび前記ＳＧＦブレンドから本質的になる、請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダー。
3. 前記ＳＧＦブレンドに対する前記ＣＮＦの重量比が、１０：９０～９０：１０である、請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダー。
4. 前記ＳＧＦブレンドに対する前記ＣＮＦの重量比が、４０：６０～６０：４０である、請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダー。
5. 前記強化セルロースナノフィブリルバインダーが、
   セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）の水性混合物を得るステップと、
   水性ＳＧＦブレンドを得るステップであって、前記水性ＳＧＦブレンドが、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックス、およびセルロース架橋剤からなる群から選択される１種または複数を含む、ステップと、
   ＣＮＦの前記水性混合物を前記水性ＳＧＦブレンドと混合し、前記ＣＮＦを前記ＳＧＦブレンドに結合して、前記強化セルロースナノフィブリルバインダーを得るステップと
   によって得られる、請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダー。
6. 前記水性ＳＧＦブレンドと混合された前記ＣＮＦの含水量を減少させることをさらに含む、請求項５に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダー。
7. 前記強化セルロースナノフィブリルバインダーが、
   セルロースパルプの水性混合物を得るステップと、
   水性ＳＧＦブレンドを得るステップであって、前記水性ＳＧＦブレンドが、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックス、およびセルロース架橋剤からなる群から選択される１種または複数を含む、ステップと、
   セルロースパルプの前記混合物を前記水性ＳＧＦブレンドと混合して、セルロース／ＳＧＦ混合物を得るステップと、
   前記セルロース／ＳＧＦ混合物を機械的せん断力に供して、前記強化セルロースナノフィブリルバインダーを得るステップと
   によって得られる、請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダー。
8. 前記セルロース／ＳＧＦ混合物を得る前に、および／または前記セルロース／ＳＧＦ混合物を前記機械的せん断力に供する前に、前記セルロースパルプを前処理に供するステップをさらに含む、請求項７に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダー。
9. 請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダーを含む、バリア配合物。
10. セルロースベース物品を作製する方法であって、
    請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダーを水性製紙完成紙料に添加するステップと、
    水を前記完成紙料から排液して繊維状ウェブを得るステップと
    を含む、方法。
11. 前記繊維状ウェブを、三次元形状を有する成形品に成形するステップをさらに含む、請求項１０に記載のセルロースベース物品を作製する方法。
12. セルロースベース材料にバリア特性を付与するための方法であって、
    前記バリア特性を付与するために前記セルロースベース材料を水性バリア配合物と接触させるステップであって、前記バリア配合物が、請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダーを含む、ステップと、
    前記バリア配合物を前記セルロースベース材料の表面に結合して、前記バリア特性を有する結合セルロースベース材料を得るステップと
    を含み、
    前記バリア特性が、耐水性、耐脂質性、および耐ガス性からなる群から選択される１つまたは複数である、方法。
13. 請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダーと、
    糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、および脂肪酸塩からなる群から選択される１種または複数を含む、第２のＳＧＦブレンドと、
    水と
    を含む、バリア配合物。
14. １種または複数の顔料をさらに含む、請求項１３に記載のバリア配合物。
15. セルロースベース材料にバリア特性を付与するための方法であって、
    前記バリア特性を付与するために前記セルロースベース材料をバリア配合物と接触させるステップであって、前記バリア配合物が、
    セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）、ならびに
    糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックス、およびセルロース架橋剤からなる群から選択される１種または複数である、ＳＧＦブレンド
    を含む、ステップと、
    前記バリア配合物を前記セルロースベース材料の表面に結合して、前記バリア特性を有する結合セルロースベース材料を得るステップと
    を含み、
    前記バリア特性が、耐水性、耐脂質性、および耐ガス性からなる群から選択される１つまたは複数である、方法。
16. 前記バリア配合物の総重量を１００重量％とした場合に、前記バリア配合物が、約４重量％～約９６重量％の前記ＣＮＦおよび約４重量％～約９６重量％の前記ＳＧＦブレンドを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記セルロースベース材料が、セルロース繊維を含み、接触ステップが、前記バリア配合物とセルロース繊維との水性混合物を形成することを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記ＳＧＦブレンドが、前記水性混合物中に存在する総セルロース繊維の少なくとも０．０２５％（ｗｔ／ｗｔ）の総濃度で前記水性混合物中に存在する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記水性混合物が、１種または複数の顔料をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 水を前記水性混合物から排液することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
21. 前記接触ステップが、浸漬、噴霧、塗装、印刷、またはこれらのプロセスのうちのいずれかの組合せによって、セルロースベース基材の表面を前記配合物でコーティングすることを含む、請求項１５に記載の方法。
22. 前記ＳＧＦブレンドが、前記基材の前記表面上に少なくとも約０．０５ｇ／ｍ^２の重量で存在する、請求項２０に記載の方法。
23. 前記ＳＧＦブレンドが、前記基材の前記表面上に少なくとも約１ｇ／ｍ^２の重量で存在する、請求項２０に記載の方法。
24. 前記セルロースベース基材が、紙、板紙、ベーコンボード、絶縁材料、製紙用パルプ、食品保存用カートン、堆肥袋、食品保存用の袋、剥離紙、輸送用袋、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、植木鉢、パッキングビーズ、バブルラップ、吸油材料、ラミネート、封筒、ギフトカード、クレジットカード、手袋、レインコート、ＯＧＲ紙、買い物袋、おむつ、メンブレン、食器、ティーバッグ、コーヒーまたは紅茶用の容器、温かいまたは冷たい飲料を保持するための容器、カップ、皿、炭酸液体保存用のボトル、非炭酸液体保存用のボトル、蓋、食品包装用のフィルム、ごみ処理容器、食品取り扱い器具、ファブリック繊維、水貯蔵および運搬器具、アルコールまたはノンアルコール飲料用の貯蔵および運搬器具、電子製品用の外側ケーシングまたはスクリーン、家具の内部または外部部品、カーテン、室内装飾用品、ファブリック、フィルム、箱、シート、トレイ、パイプ、導水管、衣服、医療デバイス、医薬品包装、避妊具、キャンプ用具、成形されたセルロース性材料、ならびにこれらの組合せからなる群から選択される物品の表面である、請求項２１に記載の方法。
25. 前記バリア特性を有する前記結合セルロースベース材料が、９０°以上の水接触角を示す、請求項１５に記載の方法。
26. 前記バリア特性を有する前記結合セルロースベース材料が、３～１２のＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９ ＫＩＴ試験値を示す、請求項１５に記載の方法。
27. 前記結合セルロースベース材料が、二次疎水性物質の非存在下で、９０°以上の水接触角および／または３～１２のＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９ ＫＩＴ試験値を示す、請求項１５に記載の方法。
28. 強化セルロースナノフィブリルバインダーを作製する方法であって、
    セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）の水性混合物を得るステップと、
    水性ＳＧＦブレンドを得るステップであって、前記水性ＳＧＦブレンドが、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックス、およびセルロース架橋剤からなる群から選択される１種または複数を含む、ステップと、
    ＣＮＦの前記水性混合物を前記水性ＳＧＦブレンドと混合してＣＮＦ／ＳＧＦ混合物を得て、前記ＣＮＦを前記ＳＧＦブレンドに結合して前記強化セルロースナノフィブリルバインダーを得るステップと
    を含む、方法。
29. 前記ＣＮＦ／ＳＧＦ混合物の含水量を減少させることをさらに含む、請求項２８に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダーを作製する方法。
30. 強化セルロースナノフィブリルバインダーを作製する方法であって、
    セルロースパルプの水性混合物を得るステップと、
    水性ＳＧＦブレンドを得るステップであって、前記水性ＳＧＦブレンドが、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、脂肪酸塩、天然ワックス、およびセルロース架橋剤からなる群から選択される１種または複数を含む、ステップと、
    セルロースパルプの前記水性混合物を前記水性ＳＧＦブレンドと混合して、セルロース／ＳＧＦ混合物を得るステップと、
    前記セルロース／ＳＧＦ混合物を機械的せん断力に供して、前記強化セルロースナノフィブリルバインダーを得るステップと
    を含む、方法。
31. 前記セルロース／ＳＧＦ混合物を得る前に、および／または前記セルロース／ＳＧＦ混合物を前記機械的せん断力に供する前に、前記セルロースパルプを前処理に供するステップをさらに含む、請求項３０に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダーを作製する方法。
32. 成形品を作製する方法であって、
    形成部分を含む三次元形状を有する形成工具を提供するステップと、前記形成部分がパルプの湿潤層で覆われるように前記形成部分をセルロース組成物と接触させるステップと、前記形成工具上の前記パルプの層を脱水して、前記成形品を得るステップとを含み、
    前記セルロース組成物が、セルロースパルプおよび請求項１に記載の強化セルロースナノフィブリルバインダーを含む、方法。
33. 前記脱水が、少なくとも７０重量％の乾燥含有量を達成するために、１００℃超の温度で行われる、請求項３２に記載の成形品を作製する方法。
34. 請求項３２に記載の方法によって得られる、成形品。
35. 前記三次元形状が、ボウル、カップ、皿、フォーク、スプーン、およびナイフからなる群から選択される、請求項３４に記載の成形品。
36. 浸漬、噴霧、塗装、印刷、またはこれらのプロセスのうちのいずれかの組合せによって、前記成形品の表面を、糖脂肪酸エステル（ＳＦＡＥ）、グリセリド、および脂肪酸塩からなる群から選択される１種または複数を含む第２のＳＧＦブレンドを含むバリア配合物でコーティングするステップをさらに含む、請求項３２に記載の成形品を作製する方法。
37. 請求項３６に記載の方法によって得られる、成形品。
38. 前記三次元形状が、ボウル、カップ、皿、フォーク、スプーン、およびナイフからなる群から選択される、請求項３７に記載の成形品。
39. 成形品を作製する方法であって、
    形成部分を含む三次元形状を有する形成工具を提供するステップと、前記形成部分がパルプの湿潤層で覆われるように前記形成部分をセルロース組成物と接触させるステップと、前記形成工具上の前記パルプの層を脱水して、前記成形品を得るステップとを含み、
    前記セルロース組成物が、セルロースパルプおよび請求項９に記載のバリア配合物を含む、方法。
40. 前記脱水が、少なくとも７０重量％の乾燥含有量を達成するために、１００℃超の温度で行われる、請求項３９に記載の成形品を作製する方法。
41. 請求項３９に記載の方法によって得られる、成形品。
42. 前記三次元形状が、ボウル、カップ、皿、フォーク、スプーン、およびナイフからなる群から選択される、請求項４１に記載の成形品。
43. 成形品を作製する方法であって、
    形成部分を含む三次元形状を有する形成工具を提供するステップと、前記形成部分がパルプの湿潤層で覆われるように前記形成部分をセルロースベース材料と接触させるステップと、前記形成工具上の前記パルプの層を脱水して、中間成形品を得るステップと、浸漬、噴霧、塗装、印刷、またはこれらのプロセスのうちのいずれかの組合せによって、前記中間成形品の表面を請求項９に記載のバリア配合物でコーティングして、前記成形品を得るステップとを含む、方法。
44. 前記バリア配合物でコーティングされた中間成形品の含水量を減少させることをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
45. 請求項４３に記載の方法によって得られる、成形品。
46. 前記三次元形状が、ボウル、カップ、皿、フォーク、スプーン、およびナイフからなる群から選択される、請求項４５に記載の成形品。