JP2024514158A - バリアフィルムを製造する方法およびバリアフィルム - Google Patents

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Abstract

本発明は、バリアフィルムを製造する方法であって、-少なくとも70重量%の、70~95のSR値を有し、かつ乾燥重量を基準として1gあたり繊維数が少なくとも1000万本の、0.2mm超の長さを有する繊維の含有量を有する、高度に精製されたセルロースパルプを含む、水性懸濁液を提供することと;-ウェットウェブを形成することと;-脱水および/または乾燥して、基材を形成することと;-前記基材を少なくとも第1のカレンダーニップおよび第2のカレンダーニップでカレンダー加工することと;-前記基材にバリア性化学物質の少なくとも1つの第1の層を設けて、コーティング済み基材を形成することであり、各第1の層が0.5~5gsmのコート重量を有し、第1の層の全コート重量が8gsm以下である、コーティング済み基材を形成することと、-乾燥して、50μm未満の厚さを有する前記バリアフィルムを形成することとを含む、方法に関する。本発明はまた、バリアフィルム、ポリマー層を有するバリアフィルム積層体、およびバリアフィルムを含む包装材料に関する。【選択図】なし

Description

本開示は、水蒸気バリア特性などの良好なバリア特性を有し、薄く、コート重量が低く、持続可能でリサイクル可能であり、真空蒸着コーティングに適した改善された特性を有するバリアフィルムを製造する方法に関する。さらに、本発明は、真空コーティング層を有するバリアフィルムを含むバリアフィルム積層体を製造する方法に関する。さらに、本開示は、バリアフィルム、バリアフィルム積層体、およびバリアフィルムまたはバリアフィルム積層体を含む紙または板紙をベースとする包装材料に関する。バリアフィルムおよびバリアフィルム積層体は、例えば、紙または板紙をベースとする包装材料において使用することができる。
高度に精製されたセルロース、ナノセルロース、またはミクロフィブリル化セルロース(MFC)を多量に含むフィルムを含む、セルロース繊維またはポリマーを含むバリアフィルム(セルロース系バリアフィルム)は、当技術分野において既知である。セルロース系バリアフィルムは、製造方法に応じて、特に有利な強度および/またはバリア特性を有することができ、同時に生分解性かつリサイクル可能(または再パルプ化可能)である。このようなバリアフィルムは、例えば包装材料の製造に使用することができ、紙または板紙材料の表面に積層またはその他の方法で設けることができる。包装材料にセルロース系バリアフィルムを使用すると、使用済み包装材料の再パルプ化およびリサイクルが容易になる。
しかし、セルロース系バリアフィルムのバリア特性は、湿気または(より高い)相対湿度に敏感な場合がある。特に、このようなバリアフィルムのガスバリア特性は、熱帯条件または結露を生じさせる条件にさらされた場合など、高温および高湿で低下する傾向がある。
高相対湿度における酸素、空気、水蒸気、および芳香に対するバリア特性を向上させるための多くの手法が調査され、記載されているが、提案されている解決策のほとんどは高価であり、工業規模での実施は困難である。
例えば、高相対湿度におけるセルロース系バリアフィルムのガスバリア特性を向上させるために、コーティング、ラミネーション、および表面処理などの様々な化学的解決策が試験されてきた。これらの解決策の多くに共通する問題の1つは、材料の持続可能性および再利用可能性も低下することである。
しかし、セルロース系基材にコーティングおよび表面処理を施す場合、難題が生じることがある。セルロース系基材にコーティング剤として塗布されるバリア性化学物質は、通常、水性溶液、分散体、またはエマルションである。このような水性溶液、分散体、またはエマルションを薄いセルロース系ウェブまたは基材に塗布した場合、ウェブが破損したり、または寸法安定性の問題(湿潤時の膨張または乾燥時の収縮)が生じたりする可能性がある。これは、親水性基材への水の収着および浸透が、フィブリル、繊維、および添加剤の間の水素結合に影響を及ぼすためである。したがって、縦方向におけるウェブ張力制御が困難になる可能性がある。また、幅方向におけるウェブの取扱いが困難になる可能性もある。
解決策の1つは、塗布する溶液または分散体の固形分を増加させることであるが、これはしばしばコート重量を増加させ、溶液の粘度を増大させる。一方、粘度が高いと、基材への応力が高くなり、しばしばコート重量を増加させる。
別の解決策は、坪量が高いほど、繊維と繊維の結合が強くなるため、より強力な材料になることから、セルロース系ウェブまたは基材の坪量を増加させることである。しかし、坪量が高くなるということは、コストが高くなり、より高い乾燥能力が必要となり、排水(ウェブ形成)が遅くなり、リール直径が大きくなる(巻き取る(converting)とき、1リールあたりのメートル数が小さくなる)ことを意味する。坪量が高くなると、表面が粗くなる、かつ/またはピンホールが形成される可能性がある。
ウェブの水感受性を低下させるさらなる解決策は、完成紙料に疎水化剤を添加することによってウェブの疎水性を高めることである。一方、疎水化剤の添加は、バリア特性に影響を及ぼす可能性があり、さらに巻き取るとき、特に高温で巻き取る場合に問題を引き起こす可能性がある。
また、膨張/収縮の問題に対処するために、塗布ロールの使用またはコーティングと乾燥との間の時間の短縮など、機械的な解決策もある。
これらの理由から、バリア性化学物質と基材との相互作用を制御し、その後十分なバリア特性を提供することは、特にコート重量が低い場合および薄い基材では困難である。
したがって、これらの目的のためには、アルミニウム箔、および/または熱可塑性樹脂ポリマーなどのフィルム形成ポリマーが使用され、一般に、油またはグリースおよび/または芳香またはガス、例えば酸素などの浸透または拡散に関して十分な特性を提供する。アルミニウムまたはある種のフィルム形成ポリマーはまた、水蒸気バリアを強化する可能性があり、これは、高相対湿度条件下でのバリアおよび包装の機能性に、または包装された液体製品の蒸発の低減に重要である。
しかし、アルミニウム箔、およびPVDCなどのある種のフィルム形成ポリマーを使用する際の問題の1つは、これらが環境問題を引き起こし、リサイクルプロセスで問題となる可能性があり、使用する量によっては材料がコンポスト化できなくなる可能性がある。したがって、アルミニウムの使用量はできるだけ少ないことが望ましい。しかし、同時に、包装材料のバリア特性を維持することも不可欠である。
当技術分野では、厚さが約0.1nm~約500nmなどの非常に薄い真空蒸着コーティングを提供することが知られている。例えば、真空蒸着コーティングは、非常に少量の金属または金属酸化物、例えば、アルミニウム、またはTiO、Al、MgO、ZnO、AlO、もしくはSiOなどを使用して、メタライズ表面を形成することができる。例えば、原子層堆積法(ALD)、動的化合物堆積法(DCD)、プラズマCVDなどの化学蒸着法(CVD)、および物理蒸着法(PVD)は、表面に少量の金属を供給するのに適した技術である。しかし、セルロース系バリアフィルムが、メタライズ化などの真空蒸着コーティングを施された場合、バリア特性を維持することができ、十分な耐クラック性を有することが依然として不可欠である。
したがって、水蒸気バリア特性などの良好なバリア特性を有し、真空蒸着コーティングに使用するのに適したセルロース系バリアフィルム、例えば紙または板紙をベースとする包装材料用のセルロース系バリアフィルムを製造する方法には、依然として改善の余地がある。
本発明の一目的は、バリアフィルム、例えば紙または板紙をベースとする包装材料用のバリアフィルムを製造するための改良された方法を提供することであり、このバリアフィルムは、水蒸気バリア特性などの良好なバリア特性を有し、この方法は、先行技術の方法の欠点の少なくともいくつかを除去または軽減する。
本発明のさらなる一目的は、良好なバリア特性、特に水蒸気バリア特性を有し、薄く、コート重量が低く、引張特性などの良好な機械的特性を有し、真空蒸着コーティングに適しているバリアフィルムを製造する方法を提供することである
前述の目的、ならびに本開示に照らして当業者によって実現されるであろう他の目的は、本開示の様々な態様によって達成される。
本明細書に例示する第1の態様によれば、バリアフィルムを製造する方法であって、
-水性懸濁液の全乾燥重量を基準として少なくとも70重量%の高度に精製されたセルロースパルプを含む水性懸濁液を提供する工程であり、前記高度に精製されたセルロースパルプが、70~95°SRのショッパーリーグラー値を有し、前記高度に精製されたセルロースパルプが、乾燥重量を基準として1gあたり繊維数が少なくとも1000万本の、0.2mm超の長さを有する繊維の含有量を有する、水性懸濁液を提供する工程;
-前記水性懸濁液からウェットウェブを形成する工程;
-前記ウェットウェブを脱水および/または乾燥して、第1の面および反対側の第2の面を有する基材を形成する工程;
-第1のカレンダー加工工程においては少なくとも第1のカレンダーニップで、および第2のカレンダー加工工程においては第2のカレンダーニップで前記基材をカレンダー加工する工程であり、前記基材が、前記第1のカレンダーニップに入るときに1~25重量%の水分含有量を有する、前記基材をカレンダー加工する工程;
-第1のコーティング工程において、前記基材に
a)ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、多糖類もしくは変性多糖類、またはそれらの組合せからなる群から選択されるポリマーを含む水性溶液または分散体
の少なくとも1つの第1の層を前記第1の面において設けて、コーティング済み基材を形成する工程であり、各第1の層が、乾燥重量として計算した場合に0.5~5gsm、好ましくは0.5~3gsmのコート重量を有し、第1の面の全コート重量が、乾燥重量として計算した場合に8gsm以下である、コーティング済み基材を形成する工程、ならびに
-前記カレンダー加工工程および前記第1のコーティング工程の後に、前記コーティング済み基材を乾燥させて、前記バリアフィルムを形成する工程であり、前記バリアフィルムが、50μm未満、好ましくは45μm未満、最も好ましくは40μm未満の厚さを有する、前記バリアフィルムを形成する工程を含む、方法を提供する。
驚くべきことに、基材を形成するために、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして、本明細書で規定する高度に精製されたセルロースパルプを少なくとも70重量%使用することによって、および少なくとも第1のカレンダーニップおよび第2のカレンダーニップで基材、ただし、この基材は第1のカレンダーニップに入るときに1~25重量%の水分含有量を有している、をカレンダー加工することによって、上記の群a)から選択されるバリア性化学物質の水性溶液または分散体を使用した場合に基材の少なくとも片面に低いコート重量がもたらされ、少なくとも片面において良好なバリア特性、特に水蒸気バリア特性を有し、真空蒸着コーティングに耐えられる、引張特性などの良好な機械的特性を有する薄いバリアフィルムを得ることが可能であることが分かった。
水性溶液、分散体、またはエマルションを薄いセルロース系ウェブまたは基材に塗布した場合、ウェブが破損したり、または寸法安定性の問題(湿潤時の膨張または乾燥時の収縮)が生じたりする可能性がある。これは、親水性基材への水の収着および浸透が、フィブリル、繊維、および添加剤の間の水素結合に影響を及ぼすためである。したがって、縦方向におけるウェブ張力制御が困難になる可能性がある。また、幅方向におけるウェブの取扱いが困難になる可能性もある。従来から知られている解決策の1つは、塗布する溶液の固形分を増加させることであるが、これはしばしばコート重量を増加させ、溶液の粘度を増大させる。一方、粘度が高いと、基材への応力が高くなり、しばしばコート重量を増加させる。従来から知られている別の解決策は、坪量が高いほど、繊維と繊維の結合が強くなるため、より強力な材料になることから、セルロース系ウェブまたは基材の坪量を増加させることである。しかし、嵩が高くなるということは、粗さが増大し、リール直径が大きくなる(巻き取るとき、1リールあたりのメートル数が小さくなる)ことを意味する。
したがって、驚くべきことに、基材を形成するために、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして、本明細書で規定する高度に精製されたセルロースパルプを少なくとも70重量%使用することによって、および少なくとも第1のカレンダーニップおよび第2のカレンダーニップで基材、ただし、この基材は第1のカレンダーニップに入るときに1~25重量%の水分含有量を有している、をカレンダー加工することによって、上記の群a)から選択されるバリア性化学物質を使用する場合、塗布するバリア性化学物質溶液/分散体のコーティング物を大量に使用すること、および/もしくはそれを高粘度(ここで、高粘度とは、例えばブルックフィールド回転粘度計で測定した場合、23℃で5000mPas超を意味する)で使用することを回避し、かつ/または良好なバリア特性、特に水蒸気バリア特性を有し、引張特性などの良好な機械的特性を有する薄いバリアフィルムを得るために、基材の坪量を増加させることを回避することが可能になることが分かった。ウェブ破損の問題および寸法安定性の問題を軽減するための特殊または複雑な機械的解決策を使用することも回避または制限することができる。さらなる利点は、コーティングの保持力が向上し、ウェブへの浸透が少なくなる可能性があることである。
バリアフィルムという用語は、本明細書で使用する場合、一般に、気体および/または液体に対して透過性が低い、薄い連続シート形成材料を指す。パルプ懸濁液の組成物に応じて、フィルムはまた、例えば、成分または気体の流れを選択的に制御するための薄い紙、さらには膜と考えることができる。
バリアフィルムはそのまま使用することもでき、または1つまたは複数の他の層と組み合わせることもできる。このフィルムは、例えば、紙または板紙をベースとする包装材料のバリア層として有用である。バリアフィルムはまた、グラシン、耐油紙、バリア紙、またはバイオプラスチックフィルムなどの基部を含む多層製品におけるバリア層であってもよく、またはバリア層を構成してもよい。あるいは、バリアフィルムは、液体包装用板紙などの多層シート内の少なくとも1層に含まれていてもよい。
バリア性化学物質という用語は、本明細書で使用する場合、少なくとも1つのバリア特性、例えば水蒸気バリア特性を向上させるために、基材にコーティングまたは表面処理として施される化学物質を指す。
紙は、一般に、木材のパルプ、またはセルロース繊維を含む他の繊維状物質から薄いシート状に製造され、筆記、描画、もしくは印刷のために、または包装材料として使用される材料を指す。
板紙は、一般に、箱およびその他のタイプの包装に使用されるセルロース繊維を含む、強くて厚い紙またはボール紙を指す。板紙は、最終用途の要件に応じて、漂白または未漂白、コーティングまたは未コーティングのいずれでもよく、様々な厚さで製造することができる。
紙または板紙をベースとする包装材料は、主に、または全体が紙または板紙で形成された単一または複数の包装材料である。紙または板紙に加えて、紙または板紙をベースとする包装材料は、包装材料の性能および/または外観を向上させるように設計された追加の層またはコーティングを含むことができる。
前述のように、本開示の第1の態様の方法は、全乾燥重量を基準にして少なくとも70重量%の高度に精製されたセルロースパルプを含む水性懸濁液を提供する工程を含む。セルロースパルプの精製または叩解は、セルロース繊維に所望の特性を付与するための、セルロース繊維の機械的な処理および改変を指す。
第1の態様の方法において使用する高度に精製されたセルロースパルプは、標準規格ISO 5267-1で測定した場合、70~95、好ましくは70~92の範囲、より好ましくは75~92の範囲、最も好ましくは75~90または80~90または85~90の範囲のショッパーリーグラー値(°SR)を有する。SR値は、追加の化学物質を含まないパルプに対して決定され、したがって、繊維はフィルム状に固化していない、または例えば角化を起こしていない。
さらに、第1の態様の方法において使用する高度に精製されたセルロースパルプは、乾燥重量を基準として1gあたり繊維数が少なくとも1000万本、好ましくは乾燥重量を基準として1gあたり繊維数が少なくとも1200万本、より好ましくは乾燥重量を基準として1gあたり繊維数が少なくとも1500万本、さらにより好ましくは乾燥重量を基準として1gあたり繊維数が少なくとも1700万本の、0.2mm超の長さを有する繊維の含有量を有する。0.2mm超の長さを有する繊維の含有量は、例えば、L&W Fiber tester Plus装置(L&W/ABB)(本明細書では「Fiber Tester Plus」とも称する)を使用して決定することができる。例えば、繊維は、標準規格ISO16065-2に従って0.2mm超の繊維状粒子として定義することができる。
さらに、いくつかの実施形態では、本開示の第1の態様の方法において使用する高度に精製されたセルロースパルプは、少なくとも15%、好ましくは少なくとも17%、より好ましくは少なくとも20%の、0.2mm超の長さを有する繊維の平均フィブリル面積を有する。平均フィブリル面積は、L&W Fiber Tester Plus(L&W/ABB)装置を使用して、例えば、標準規格ISO16065-2に従って0.2mm超の長さの繊維状粒子を繊維と定義して決定される。「平均フィブリル面積」は、本明細書で使用する場合、長さ加重平均フィブリル面積を指す。
いくつかの実施形態では、第1の態様の方法において使用する高度に精製されたセルロースパルプは、250%以上、より好ましくは300%以上の保水(WRV)値を有する。さらに、WRV値は、好ましくは400%以下、より好ましくは380%以下または370%以下または350%以下である。いくつかの実施形態では、第1の態様の方法において使用する高度に精製されたセルロースパルプは、250~400%、または250~380%、または250~350%、または300~350%のWRV値を有する。WRV値は、200メッシュワイヤを使用して、標準規格ISO23714によって決定することができる。
第1の態様の方法において使用する高度に精製されたセルロースパルプは、所望のショッパーリーグラー値および0.2mm超の長さを有する繊維の含有量、ならびに任意選択で所望の平均フィブリル面積およびWRV値を達成するために、当技術分野で既知の方法を使用して多くの様々な方法で製造することができる。
前述のように、第1の態様の方法において使用する水性懸濁液は、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして少なくとも70重量%、より好ましくは少なくとも75重量%、最も好ましくは少なくとも80重量%、少なくとも85重量%または少なくとも90重量%の高度に精製されたセルロースパルプを含む。いくつかの実施形態では、水性懸濁液は、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして70~99重量%の範囲、より好ましくは75~99重量%の範囲、最も好ましくは80~99重量%または85~99重量%または90~99重量%の範囲の高度に精製されたセルロースパルプを含む。
いくつかの実施形態では、水性懸濁液は、高度に精製されたセルロースパルプに加えて、1つまたは複数のさらなるセルロースパルプ画分をさらに含み、この1つまたは複数のさらなるセルロースパルプ画分は、高度に精製されたセルロースパルプとは異なる精製度に精製されているか、または高度に精製されたセルロースパルプと共精製されている。いくつかの実施形態では、水性懸濁液は、標準規格ISO5267-1によって決定される50°SR以下、例えば15~50°SRまたは20~40°SRなどのショッパーリーグラー値を有する中程度に精製されたセルロースパルプのさらなるセルロースパルプ画分、および/または標準繊維のさらなる画分を含む。水性懸濁液は、高度に精製されたセルロースパルプおよびさらなるセルロースパルプ画分の全乾燥重量を基準にして(すなわち、水性懸濁液中の繊維の全量の全乾燥重量に対して)、例えば、1~30重量%、より好ましくは2~30重量%、最も好ましくは5~30重量%、のさらなるセルロースパルプ画分を含んでもよい。
標準繊維とは、製紙用の従来の長さおよびフィブリル化の標準的なパルプ繊維を意味する。標準繊維としては、機械パルプ、熱化学パルプ、硫酸塩(クラフト)もしくは亜硫酸塩パルプなどの化学パルプ、溶解パルプ、再生繊維、オルガノソルブパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、またはそれらの組合せを挙げることができる。標準繊維に、代替的または追加的にセミケミカルパルプを含めてもよい。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。標準繊維は、木材由来(例えば、広葉樹もしくは針葉樹)、またはわら、竹などを含む農業資源などの植物繊維でもよい。
標準繊維は、標準規格ISO5267-1によって決定した場合に15~50゜SRの範囲またはより好ましくは18~40゜SRの範囲の叩解度、すなわちショッパーリーグラー値を有することができる。標準繊維は、好ましくは、クラフトパルプなどの化学パルプである。
標準繊維は、懸濁液中で1mm~5mm、より好ましくは2~4mmの範囲の平均長さを有してよい。
第1の態様の方法において使用する高度に精製されたセルロースパルプおよび任意選択の中程度に精製されたセルロースパルプは、例えば、5-95、10-90、15-95、20-80、または25-75(針葉樹の重量%-広葉樹の重量%)など、針葉樹もしくは広葉樹またはそれらの混合物から製造することができる。それはまた、微生物源、小麦わらパルプ、竹、バガスなどの農業繊維、またはその他の非木材繊維源から作製することができる。また、破れた紙または再生紙からも製造することができる。例えば、高度に精製されたセルロースパルプは、機械パルプ、熱化学パルプ、硫酸塩(クラフト)もしくは亜硫酸塩パルプなどの化学パルプ、溶解パルプ、オルガノソルブパルプ、またはケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、あるいはそれらの組合せから製造することができる。好ましくは、セルロース繊維材料は、クラフトパルプなどの化学パルプである。パルプは、好ましくは、当技術分野で既知の方法に従って脱リグニンおよび加工される。好ましい繊維源の1つは、ECFまたはTCF漂白クラフトパルプである。
水性懸濁液は、ミクロフィブリル化セルロース(MFC)を含んでよい。いくつかの実施形態では、水性懸濁液は、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして10重量%以下、好ましくは8重量%以下、より好ましくは5重量%以下のMFCを含む。いくつかの実施形態では、水性懸濁液は、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして1~10重量%、または1~8重量%、または1~5重量%のMFCを含む。
本特許出願の文脈において、ミクロフィブリル化セルロース(MFC)は、20nm~1000nmの幅または直径を有するセルロース粒子、繊維、またはフィブリルを意味するものとする。
MFCを製造するには、シングルパスまたはマルチパス精製、予備加水分解とそれに続くフィブリルの精製または高剪断分解または遊離など、様々な方法が存在する。MFCの製造をエネルギー効率が良く持続可能なものにするためには、通常、1つまたは複数の前処理工程が必要である。したがって、MFCを製造するときに使用されるパルプのセルロース繊維は、天然のものでもよく、または例えばヘミセルロースもしくはリグニンの量を低減するために酵素的もしくは化学的に前処理されたものでもよい。セルロース繊維は、フィブリル化の前に化学的に変性されていてもよく、この場合、セルロース分子は、元のセルロースに見られるものとは異なる(またはそれ以上の)官能基を含有する。このような基としては、とりわけ、カルボキシメチル(CM)、アルデヒド、および/もしくはカルボキシル基(N-オキシル媒介酸化、例えば「TEMPO」により得られるセルロース)、または第四級アンモニウム(カチオン性セルロース)が挙げられる。上記の方法のいずれかで変性または酸化した後、繊維をMFCに分解することが容易になる。
MFCは、広葉樹繊維または針葉樹繊維の両方の木材セルロース繊維から製造することができる。それはまた、微生物源、小麦わらパルプ、竹、バガスなどの農業繊維、またはその他の非木材繊維源から作製することができる。それは、バージン繊維からのパルプ、例えば、機械パルプ、化学パルプ、および/または熱機械パルプを含めたパルプから製造することができる。また、破れた紙または再生紙からも作製することができる。
水性懸濁液は、高度に精製されたセルロースパルプおよび任意選択のさらなるパルプ画分に加えて、充填剤、顔料、湿潤強度化学物質、保持化学物質、架橋剤、軟化剤または可塑剤、接着プライマー、湿潤剤、殺生物剤、光学染料、着色剤、蛍光増白剤、脱泡化学物質、AKD、ASAなどの疎水化化学物質、ワックス、樹脂、ベントナイト、ステアリン酸塩、ウェットエンドデンプン、シリカ、沈降炭酸カルシウム、カチオン性多糖類など、従来のいずれの製紙用添加剤または化学物質も含んでよい。したがって、これらの添加剤または化学物質は、最終製品フィルムに特定の特性を付与するため、および/またはフィルムの製造を容易にするために添加されるプロセス化学物質またはフィルム性能化学物質であり得る。好ましくは、水性懸濁液は、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして20重量%以下、より好ましくは10重量%以下の添加剤を含む。例えば、水性懸濁液は、水性懸濁液の全乾燥重量を基準にして1~20重量%または1~10重量%の添加剤を含んでよい。
前述したように、第1の態様の方法は、水性懸濁液からウェットウェブを形成する工程を含む。ウェットウェブは、例えば、製紙プロセス、または少なくとも改変製紙プロセスなどのウェットレイド技術によって形成することができる。これらのプロセスには、ワイヤ上でのウェットワイヤ形成が含まれ得る。好ましくは、ウェットウェブは、多孔質ワイヤなどの多孔質支持体上に形成される。
ワイヤ形成技術では、パルプ懸濁液を多孔質表面上に供給し、脱水して、繊維状のウェットウェブを形成する。好適な多孔質表面は、例えば、抄紙機の多孔質ワイヤである。次いで、ウェットウェブを、例えば抄紙機の乾燥部で乾燥および/またはさらに脱水して、基材を形成する。
したがって、ウェットウェブは、長網抄紙機などの抄紙機、またはツインフォーマーもしくはハイブリッドフォーマーなどの他の形成タイプで形成することができる。ウェブは、1個または数個のヘッドボックスで作製された単一もしくは複数の層(layer)のウェブ、または単一もしくは複数の層(ply)のウェブであり得る。
前述のように、第1の態様の方法は、ウェットウェブを脱水および/または乾燥して、第1の面および反対側の第2の面(すなわち、第1の面とは反対側を向いている第2の面)を有する基材を形成する工程を含む。脱水および/または乾燥は、プレス脱水、熱風乾燥、高温もしくは温熱のシリンダーもしくは金属ベルトとの接触、照射乾燥、または真空を介した乾燥など、任意の従来技術によって行うことができる。
ウェットウェブをウェットレイド法によって形成する場合、多孔質ワイヤ上に形成されたウェットウェブは、ワイヤを介して脱水され、任意選択で、その後のプレス部でのプレス脱水によっても脱水される。
いくつかの実施形態では、脱水および/または乾燥の工程(すなわち、カレンダー加工工程の前)で得られた基材は、600~950kg/m、好ましくは650~900kg/m、最も好ましくは700~850kg/mの密度を有する。したがって、いくつかの実施形態では、基材は、カレンダー加工工程に入るとき、600~950kg/m、好ましくは650~900kg/m、最も好ましくは700~850kg/mの密度を有する。
いくつかの実施形態では、脱水および/または乾燥の工程(すなわち、カレンダー加工工程および第1のコーティング工程の前)で得られた基材の坪量は、90g/m未満、より好ましくは80g/m未満、最も好ましくは75g/m未満または70g/m未満または65g/m未満または40g/m未満であるが、15g/m超である。
好ましくは、カレンダー加工工程および/または第1のコーティング工程は、脱水および/または乾燥の工程の後にオンラインで実施される。しかし、カレンダー加工工程および/または第1のコーティング工程は、脱水および/または乾燥の工程とは異なる機械および/または場所で実施することができる(すなわち、カレンダー加工工程および/または第1のコーティング工程は、オフラインで実施することができる)。
いくつかの実施形態では、ウェットウェブを脱水および/または乾燥する工程(すなわち、脱水および/または乾燥する工程を実施した後)およびカレンダー加工する工程において得られる基材のガーレーヒル多孔度値は、少なくとも20000秒/100ml、典型的には少なくとも25000秒/100ml、または少なくとも30000秒/100mlである。ガーレーヒル値は、標準的な方法ISO5636-5を使用して決定することができ、最大値は42300秒/100mlである。他の装置は他の最大値を有し、他の標準を使用してもよい。
前述のように、第1の態様の方法は、第1のカレンダー加工工程においては少なくとも第1のカレンダーニップで、および第2のカレンダー加工工程においては第2のカレンダーニップで基材をカレンダー加工することを含む。第1のカレンダーニップおよび第2のカレンダーニップはそれぞれ、ソフトカレンダーニップ、ハードカレンダーニップ、スーパーカレンダーニップ、ベルトカレンダーニップ、およびマルチニップカレンダーのニップからなる群から選択されるカレンダーニップによって構成することができる。したがって、第1のカレンダーニップおよび第2のカレンダーニップは、同じまたは異なるカレンダーユニット/装置で構成することができる。カレンダーとカレンダーニップの任意の組合せが可能である。したがって、例えば、第1のカレンダーニップを1つのカレンダー装置に配置し、第2のカレンダーニップを別のカレンダー装置に配置することができる。別の一例では、第1のカレンダーニップおよび第2のカレンダーニップは、マルチニップカレンダーなど、同一のカレンダー装置で構成される。
したがって、カレンダー加工は、2つのカレンダー加工工程、すなわち、第1および第2のカレンダー加工工程を含んでよいが、例えば、上記の群から選択されるカレンダーニップで実施される1つまたは複数のさらなるカレンダー加工工程を含むこともできる。したがって、カレンダー加工は、3、4、5つ、またはそれ以上のカレンダーニップでのカレンダー加工を含んでよく、これらのカレンダーニップは、同じまたは異なるカレンダー装置/ユニットに配置することができる。
用語「ソフトカレンダー」(または「ソフトニップカレンダー」)は、本明細書では、2つのニップロールのうちの少なくとも1つにソフトロールカバーを有するカレンダーを意味することを意図している。したがって、2つのロールのうちの1つがソフトロールで、もう1つのロールがハードロールでよい(ハードロールは任意選択で加熱される)。あるいは、両方のロールがソフトロールでもよい。
用語「ソフトカレンダーニップ」は、本明細書では、ソフトロールとハードロールの間、または2つのソフトロールの間にあるカレンダーのニップを意味することを意図している。ソフトカレンダーニップは、ソフトカレンダーまたはマルチニップカレンダーに含まれてもよい。ソフトカレンダーニップの硬度の例は、例えば、ショアDが88~97、好ましくは85~94である。
用語「ハードカレンダーニップ」は、本明細書では、2つのニップロールとして2つのハードロールを有するカレンダーのニップを意味することを意図している。ハードカレンダーニップは、ハードカレンダーまたはマルチニップカレンダーに含まれてもよい。ハードカレンダーニップは、機械カレンダーニップでもよい。
用語「スーパーカレンダーニップ」は、本明細書ではスーパーカレンダーのニップを意味することを意図している。
用語「ベルトカレンダーニップ」は、本明細書ではベルトカレンダーのニップを意味することを意図している。
いくつかの実施形態では、第1のカレンダーニップはハードカレンダーニップであり、第2のカレンダーニップはソフトカレンダーニップである。いくつかの実施形態では、第1のカレンダーニップはソフトカレンダーニップであり、第2のカレンダーニップはソフトカレンダーニップである。いくつかの実施形態では、第1のカレンダーニップはハードカレンダーニップであり、第2のカレンダーニップはスーパーカレンダーニップである。いくつかの実施形態では、第1のカレンダーニップはベルトカレンダーニップであり、第2のカレンダーニップはソフトカレンダーニップである。いくつかの実施形態では、第1のカレンダーニップはハードカレンダーニップであり、第2のカレンダーニップはベルトカレンダーニップである。
1つのソフトカレンダーニップを含むいくつかの実施形態では、ソフトカレンダーニップは、ソフトロールおよびハードロールを含み、ここでは、ソフトロールまたはハードロールは、基材の第1の面に対して配置することができる。好ましくは、これらの実施形態では、ハードロールは、基材の第1の面に対して配置される。
2つ以上のソフトカレンダーニップを含むいくつかの実施形態では、すべてのソフトカレンダーニップは、ソフトロールおよびハードロールを含む。次いで、少なくとも1つのハードロールは、基材の第1の面に対して配置することができる。あるいは、すべてのハードロールは、基材の第1の面に対して配置される。
いくつかの実施形態では、第1のカレンダーニップはハードカレンダーニップであり、第2のカレンダーニップはソフトカレンダーニップであり、ここでは、ハードカレンダーニップは1つのカレンダー装置に配置され、ソフトカレンダーニップは別のカレンダー装置に配置される。これらの実施形態のいくつかでは、ソフトカレンダーニップは、ソフトロールおよびハードロールを含む。好ましくは、ハードロールは、第1の面に対して配置される。
いくつかの実施形態では、第1のカレンダーニップはハードカレンダーニップであり、第2のカレンダーニップはソフトカレンダーニップであり、ここでは、ハードカレンダーニップおよびソフトカレンダーニップは、マルチニップカレンダーなどの同じカレンダー装置に配置される。これらの実施形態のいくつかでは、ソフトカレンダーニップは、ソフトロールおよびハードロールを含む。好ましくは、ハードロールは、第1の面に対して配置される。
前述のように、基材の水分含有量は、第1のカレンダーニップに入るときに1~25重量%、好ましくは2~20重量%、より好ましくは3~15重量%である。基材の水分含有量は、第2のカレンダーニップに入るときにも1~25重量%、好ましくは2~20重量%、より好ましくは3~15重量%でよい。
第1のカレンダー加工工程(すなわち、第1のカレンダーニップに入るとき)および任意選択で第2のカレンダー加工工程における基材の前述の水分含有量は、脱水および/または乾燥の工程において提供され得る、または本質的に提供され得る。あるいは、方法は、第1のカレンダー加工工程および任意選択で第2のカレンダー加工工程の前に基材を事前加湿する工程をさらに含んでよい。また、第1のカレンダー加工工程および任意選択で第2のカレンダー加工工程中に加湿することも可能である。事前加湿は、化学物質の有無にかかわらず、蒸気または水を使用して行うことができる。いくつかの実施形態では、1~15g/m、好ましくは2~10g/m、最も好ましくは2.5~8g/mの蒸気または水を加える。いくつかの実施形態では、蒸気または水を用いた事前加湿中に、温度を少なくとも10℃、または少なくとも20℃上昇させることができる。これにより、基材は、カレンダー加工中に可塑化および再構築しやすくなる可能性がある。
前述のように、第1の態様の方法は、第1のコーティング工程において、基材に、a)ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、多糖類もしくは変性多糖類、またはそれらの組合せからなる群から選択されるポリマーを含む水性溶液または分散体の少なくとも1つの第1の層を第1の面において設けて、コーティング済み基材を形成することを含む。
したがって、第1のコーティング工程において、基材に、群a)から選択されるバリア性化学物質の水性溶液/分散体の1つまたは複数の第1の層を設ける。各第1の層は、乾燥重量として計算した場合に0.5~5gsm、好ましくは0.5~3gsm、より好ましくは1~2.5gsmのコート重量を有する。第1の面の1つまたは複数の第1の層の全コート重量は、乾燥重量として計算した場合に8gsm以下、好ましくは6gsm以下、最も好ましくは5gsm以下である。
いくつかの実施形態では、第1の態様の方法は、前記基材に、上記の群a)から選択される水性溶液または分散体の少なくとも1つの第2の層を設けることをさらに含む。各第2の層は、乾燥重量として計算した場合に0.5~5gsm、好ましくは0.5~3gsm、より好ましくは1~2.5gsmのコート重量を有する。これらの実施形態では、第1の面の少なくとも1つの第1の層の全コート重量は、乾燥重量として計算した場合に5gsm以下であり、第2の面の少なくとも1つの第2の層の全コート重量は、乾燥重量として計算した場合に5gsm以下である。
各第1の層は、連続的でも非連続的でもよく、基材の第1の面の様々な位置において厚さが同じでも異なっていてもよい。
各第2の層は、連続的でも非連続的でもよく、基材の第2の面の様々な位置において厚さが同じでも異なっていてもよい。
例えば、非連続層は、少なくとも60%または70%または75%または80%の基材の被覆度を有することができる。
第1の層および第2の層は、接触または非接触コーティング法によって施すことができる。有用なコーティング方法の例としては、ロッドコーティング、カーテンコーティング、フィルムプレスコーティング、キャストコーティング、トランスファーコーティング、サイズプレスコーティング、フレキソコーティング、ゲートロールコーティング、ツインロールHSMコーティング、短期滞留時間ブレードコーティングなどのブレードコーティング、ジェットアプリケーターコーティング、スプレーコーティング、グラビアコーティング、またはリバースグラビアコーティングが挙げられるが、それらに限らない。いくつかの実施形態では、少なくとも1つの層は、発泡体形態で施される。
上記の群a)のポリビニルアルコール(PVOH)は、単一タイプのPVOHでもよく、または例えば加水分解度もしくは粘度が異なる2つ以上のタイプのPVOHの混合物を含んでもよい。PVOHは、例えば、80~99mol%の範囲、好ましくは85~99mol%の範囲の加水分解度を有することができる。さらに、PVOHは、好ましくは、20℃のDIN53015/JIS K6726における4%水溶液(添加剤を含まず、pHを変化させないもの、すなわち、例えば蒸留水に分散および溶解させたときに得られるもの)において5mPa×秒超の粘度を有することができる。有用な製品の例は、例えば、クラレポバール15-99、ポバール4-98、ポバール6-98、ポバール10-98、ポバール20-98、ポバール30-98、もしくはポバール56-98、またはこれらの混合物である。加水分解の少ないグレードからは、ポバール4-88、ポバール6-88、ポバール8-88、ポバール18-88、ポバール22-88、または例えばポバール49-88が好ましい。PVOHはまた、エチレン基などのアルキル置換基、カルボン酸基などのアニオン性基、またはカチオン性基もしくはシラノール基などの他の官能基で修飾することができる。PVOHは、洗浄されていてもよく、または低灰分含有グレードのものでもよい。
上記の群a)の多糖類は、例えばデンプンでよい。
上記の群a)の変性多糖類は、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、エチルヒドロキシエチルセルロース(EHEC)、またはメチルセルロースなどの変性セルロース、あるいはヒドロキシアルキル化デンプン、シアノエチル化デンプン、カチオン性もしくはアニオン性デンプン、またはデンプンエーテルもしくはデンプンエステルなどの変性デンプンでよい。変性セルロースの別の例は、カルボキシメチルセルロースナトリウムである。いくつかの好ましい変性デンプンとしては、ヒドロキシプロピル化デンプン、ヒドロキシエチル化デンプン、ジアルデヒドデンプン、およびカルボキシメチル化デンプンが挙げられる。
いくつかの実施形態では、第1のコーティング工程において、基材に、ポリビニルアルコールを含む水性溶液または分散体の少なくとも1つの第1の層を設ける。いくつかの実施形態では、第2のコーティング工程において、基材に、ポリビニルアルコールを含む水性溶液または分散体の少なくとも1つの第2の層を設ける。
いくつかの実施形態では、少なくとも第1のカレンダー加工工程および第2のカレンダー加工工程を含むカレンダー加工は、第1のコーティング工程の前に実施される。これらの実施形態では、任意選択の第2のコーティング工程は、第1のコーティング工程の後に実施してもよく、または第1のコーティング工程と本質的に同時に実施してもよい。これらの実施形態では、1つまたは複数の追加のカレンダー加工工程は、第1のコーティング工程の後および/または任意選択の第2のコーティング工程の後に実施してよい。追加のカレンダー加工工程は、前記コーティング済み基材を、ソフトカレンダーニップ、ハードカレンダーニップ、スーパーカレンダーニップ、およびベルトカレンダーニップの群から選択される少なくとも1つのさらなるカレンダーニップでカレンダー加工することを含んでよい。
いくつかの実施形態では、第1のコーティング工程は、少なくとも第1のカレンダー加工工程および第2のカレンダー加工工程を含むカレンダー加工の前に実施される。これらの実施形態では、任意選択の第2のコーティング工程は、第1のコーティング工程と本質的に同時に実施してもよく、または第1のコーティング工程の後であるが、少なくとも第1のカレンダー加工工程および第2のカレンダー加工工程を含むカレンダー加工の前に実施してもよい。あるいは、任意選択の第2のコーティング工程は、少なくとも第1のカレンダー加工工程および第2のカレンダー加工工程におけるカレンダー加工の後に実施してもよい。さらに別法として、任意選択の第2のコーティング工程は、第1のカレンダー加工工程と第2のカレンダー加工工程との間に実施してもよい。
前述のように、第1の態様の方法は、カレンダー加工および第1のコーティング工程の後に、前記コーティング済み基材を乾燥させて、バリアフィルムを形成する工程を含む。1つまたは複数のさらなるおよび/もしくは追加のカレンダー加工工程ならびに/あるいは1つまたは複数のさらなるコーティング工程(前述の第2のコーティング工程など)を含む諸実施形態では、乾燥工程は、さらなるカレンダー加工工程および/またはさらなるコーティング工程の後に実施される。好ましくは、乾燥は、フィルム形成を容易にするために、基材の温度が80℃超、好ましくは85℃超になるように実施される。
形成されたバリアフィルムは、50μm未満、好ましくは45μm未満、最も好ましくは40μm未満または38μm未満または35μm未満または32μm未満、ただし15μm超の厚さを有する。厚さは、ISO534に従って決定することができる。形成されたバリアフィルム(すなわち、コーティングおよび乾燥の後の基材)の坪量は、20~90g/m、好ましくは25~80g/m、最も好ましくは28~65g/mであり得る。坪量は、ISO536に従って決定することができる。いくつかの実施形態では、形成されたバリアフィルムの坪量は、20~90g/m、好ましくは25~80g/m、最も好ましくは28~65g/mであり得、コーティング坪量と基材坪量との比は、40g/m未満の坪量を有するバリアフィルムの場合、0.8:100~30:100、より好ましくは1:100~15:100であり得、40g/m以上の坪量を有するバリアフィルムの場合、0.6:100~25:100、より好ましくは1:100~12:100であり得る。
コーティング済み基材を乾燥させる工程は、例えば、熱風、IR放射、またはそれらの組合せを使用して実施することができる。コーティング済み基材はまた、例えば、シリンダー乾燥装置、ヤンキー乾燥機、シングルティア乾燥機、蒸気乾燥機、空気衝突乾燥機、インパルス乾燥装置、マイクロ波乾燥装置、コンデベルト、ベルトニップ乾燥機、通気乾燥機(TAD)からなる群から選択される接触式または非接触式乾燥機でさらに乾燥および硬化させることができる。あるいは、乾燥工程は、例えば熱風および/または照射乾燥機をカレンダーと組み合わせることによって、カレンダー内で実施することができる。
いくつかの実施形態では、少なくとも第1のカレンダー加工工程および第2のカレンダー加工工程におけるカレンダー加工は、最大500kN/m、好ましくは20~250kN/mの線荷重を使用することを含む。
いくつかの実施形態では、少なくとも第1のカレンダー加工工程および第2のカレンダー加工工程におけるカレンダー加工工程は50~250℃、好ましくは80~180℃の温度で実施される。
いくつかの実施形態では、機械速度は、少なくとも50m/分、好ましくは少なくとも100m/分、より好ましくは150または200または250または300または400または500m/分、最も好ましくは少なくとも550m/分であるが、1700m/分未満である。
いくつかの実施形態では、バリアフィルムは、相対湿度50%および23℃で標準規格ASTM D-3985に従って測定した場合、200cc/m/日未満、好ましくは100cc/m/日未満、最も好ましくは50cc/m/日未満の酸素透過速度(OTR)(コーティングされた面に関して)を有する。
いくつかの実施形態では、得られたバリアフィルムは、相対湿度50%および23℃で標準規格ASTM F1249に従って測定した場合、250g/m/日未満、好ましくは100g/m/日未満、より好ましくは50g/m/日未満、または30g/m/日未満の水蒸気透過度(WVTR)(コーティングされた面に関して)を有する。
本発明のバリアフィルムは、通常、グリースおよび油に対して良好な耐性を示す。バリアフィルムの耐グリース性は、標準規格ISO16532-2に従ったKIT試験によって評価される。この試験では、ヒマシ油、トルエン、およびヘプタンの一連の混合物を使用する。溶媒に対する油の比が減少すると、粘度および表面張力も低下して、連続混合に耐えることがより困難になる。性能は、15秒後にフィルムシートが黒くならない最も大きい番号の溶液で評価される。不具合を引き起こさず紙の表面に残存する最大番号の溶液(最もアグレッシブ)が、「キット評価(kit rating)」(最大12)として報告される。いくつかの実施形態では、バリアフィルムのKIT値は、標準規格ISO16532-2に従って測定した場合、少なくとも10、好ましくは12である。
液体包装用板紙などの包装材料におけるバリア層としてのアルミニウム箔およびポリオレフィンフィルムを、使用済み包装材料の再パルプ化およびリサイクルを容易にする代替物で置き換えるための解決策の改善が求められている。本発明のバリアフィルムは、有利なことに、バイオベースの材料から、好ましくはセルロースベースの材料からほぼ完全に製造することができ、それにより、バリアフィルムを含む、使用済みの紙および板紙ベースの包装材料の再パルプ化およびリサイクルが容易になる。また、コーティングの量を最小限にすることによって(すなわち、本開示に従って低いコート重量の使用を可能にすることによって)、ベースウェブの一部としてリサイクルおよび再使用がより容易なバリアフィルムが提供される。
いくつかの実施形態では、縦方向におけるバリアフィルムの引張強度指数は、ISO1924-3に従って決定した場合、60Nm/g超、好ましくは70Nm/g超、最も好ましくは80Nm/g超であり、幅方向におけるバリアフィルムの引張強度指数は、30Nm/g超、好ましくは40Nm/g超、より好ましくは50Nm/g超である。
いくつかの実施形態では、縦方向におけるバリアフィルムの引張剛性指数は、ISO1924-3で決定した場合、9kNm/g超、好ましくは9.5kNm/g超、より好ましくは10kNm/g超であり、幅方向におけるバリアフィルムの引張剛性指数は、3.5kNm/g超、好ましくは4kNm/g超、より好ましくは4.5kNm/g超である。
上記のシートの強度特性は、驚くほど高いレベルにあり、これは、本発明で使用した特徴的な繊維混合物および施したカレンダー加工条件によるものと考えられる。
上記の強度特性は、バリアフィルムが真空蒸着コーティングに適した良好な機械的特性、すなわち引張特性を有することを示唆する。したがって、バリアフィルムは、真空蒸着コーティングに耐え得る良好な特性を有している。
本開示の第2の態様によれば、第1の態様の方法によって得られるバリアフィルムを提供する。
しかし、本発明のバリアフィルムはまた、真空蒸着コーティング用の基材として利用することができる。したがって、本発明のバリアフィルムはまた、バリアフィルムの少なくとも第1の面の真空コーティング層(すなわち、バリアフィルムの第1の面の少なくとも1つの第1の層)とともに積層体として利用することができる。
本開示の第3の態様によれば、第1の態様による方法によって得られるバリアフィルムを含むバリアフィルム積層体、例えば紙または板紙をベースとする包装材料用のバリアフィルム積層体を製造する方法であって、
-第1の態様による方法を実施して、前記バリアフィルムを形成する工程と、
-前記バリアフィルムの少なくとも前記第1の面に、0.1~500nmの範囲の厚さを有する真空コーティング層を施して、前記バリアフィルム積層体を形成する工程と
を含む、方法を提供する。
真空コーティングは、固体表面に材料の層を原子ごとまたは分子ごとに堆積させるために使用される一連のプロセスを指す。これらのプロセスは、大気圧よりもはるかに低い圧力(すなわち、真空下)で稼働する。堆積される層は、原子1個の厚さからミリメートルまでの範囲であり得るが、本文脈では、コーティング層は、0.1~500nm、好ましくは1~500nm、より好ましくは5~200nm、最も好ましくは10~150nmの範囲の厚さを有するべきである。同じまたは異なる材料の複数の層を組み合わせることができる。プロセスは蒸気源に基づいてさらに規定することができ、物理蒸着法(PVD)は液体または固体源を使用し、化学蒸着法(CVD)は化学蒸気を使用する。
いくつかの実施形態では、真空コーティング層(真空蒸着コーティング層とも呼ばれる)は、基材上への金属または金属酸化物の蒸着によって、好ましくは物理蒸着法(PVD)または化学蒸着法(CVD)または原子層堆積法(ALD)によって形成される。
好ましい一実施形態では、「真空コーティング層」は、例えば酸素または他のガスまたは芳香、水蒸気および光に対する透過性を低減するバリア特性を提供する金属または金属酸化物の薄層である。
いくつかの実施形態では、バリアフィルムの表面の一方(すなわち、第1の面)のみに真空コーティングが施される。いくつかの実施形態では、バリアフィルムの両面(すなわち、第1の面と第2の面の両方)に真空コーティングが施される。
いくつかの実施形態では、真空コーティング層は、基材上への金属または金属酸化物の蒸着によって、好ましくは物理蒸着法(PVD)または化学蒸着法(CVD)によって、より好ましくは物理蒸着法(PVD)によって形成される。
本発明の真空コーティング層は、好ましくは金属または金属酸化物を含む。金属または金属酸化物の真空コーティングは、しばしばメタライゼーションとも呼ばれ、金属または金属酸化物の真空コーティング層は、「メタライゼーション層」と呼ばれることもある。
いくつかの実施形態では、真空コーティング層は、アルミニウム、マグネシウム、ケイ素、銅、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、およびそれらの組合せからなる群から選択される金属または金属酸化物を含み、好ましくは酸化アルミニウムである。AlOxコーティングとしても既知の酸化アルミニウム真空コーティングは、アルミニウム金属コーティングと同様のバリア特性を提供することができるが、薄いAlOxコーティングは可視光に対して透明であるという追加の利点を有する。
薄い真空蒸着層は、通常、ほんのナノメートルにすぎない厚さ、すなわち、ナノメートルの大きさ程度の厚さを有する。本発明の真空コーティング層は、0.1~500nmの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、真空コーティング層は、10~100nmの範囲、好ましくは20~50nmの範囲の層厚を有する。
バリア特性、特に水蒸気バリア特性のために時々使用される蒸着コーティングの1つのタイプは、アルミニウム金属物理蒸着(PVD)コーティングである。実質的にアルミニウム金属からなるこのようなコーティングは、通常、10~50nmの厚さを有する。メタライゼーション層の厚さは、包装用の従来の厚さのアルミニウム箔に通常存在するアルミニウム金属材料の1%未満、すなわち、6.3μmに相当する。
いくつかの実施形態では、真空コーティング層は、50~250mg/mの範囲、好ましくは75~150mg/mの範囲の坪量を有する。
いくつかの実施形態では、本発明のバリアフィルムおよび真空コーティング層を含むバリアフィルム積層体は、相対湿度50%および23℃で標準規格ASTM D-3985に従って測定した場合、100cc/m/日未満、好ましくは75cc/m/日未満、より好ましくは50cc/m/日未満、最も好ましくは25cc/m/日または15cc/m/日または10cc/m/日未満の酸素透過速度(OTR)(コーティングされた面に関して)を有する。
いくつかの実施形態では、本発明のバリアフィルムおよび真空コーティング層を含むバリアフィルム積層体は、相対湿度50%および23℃で標準規格ASTM F1249に従って測定した場合、20g/m/日未満、好ましくは10g/m/日未満、最も好ましくは5g/m/日未満または2g/m/日未満の水蒸気透過度(WVTR)値(コーティングされた面に関して)を有する。
本開示の第4の態様によれば、第3の態様の方法によって得られるバリアフィルム積層体を提供する。
本開示の第5の態様によれば、紙または板紙をベースとする包装材料積層体を製造する方法であって、
-第1の態様による方法を実施してバリアフィルムを製造する工程、または第3の態様による方法を実施してバリアフィルム積層体を製造する工程と、
-バリアフィルムまたはバリアフィルム積層体を、紙または板紙の基部材料と積層して、紙または板紙をベースとする包装材料積層体を製造する工程と
を含む、方法を提供する。
紙または板紙をベースとする包装材料に使用される紙または板紙基部層は、20~500g/mの範囲、好ましくは80~400g/mの範囲の坪量を有することができる。
本開示の第6の態様によれば、第5の態様による方法によって得られる紙または板紙をベースとする包装材料積層体を提供する。
バリアフィルムまたはバリアフィルム積層体はまた、自立型パウチまたは袋などの柔軟な包装材料の一部とすることができる。バリアフィルムまたはバリアフィルム積層体は、箱、袋、ラッピングフィルム、カップ、容器、トレイ、ボトルなど、あらゆるタイプの包装に組み込むことができる。
本開示の第7の態様によれば、コーティング済み基材を含むバリアフィルムを提供し、
ここでは、前記基材は、少なくとも70重量%の高度に精製されたセルロースパルプを含み、前記高度に精製されたセルロースパルプは、70~95°SRのショッパーリーグラー値を有し、前記高度に精製されたセルロースパルプは、乾燥重量を基準として1gあたりの繊維数が少なくとも1000万本の、0.2mm超の長さを有する繊維の含有量を有し;
前記基材は、第1の面および第2の反対側面を有し;
前記基材は、以下のものを含む少なくとも1つの第1の層:
b)ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、多糖類もしくは変性多糖類、またはそれらの組合せからなる群から選択されるポリマー
が第1の面に設けられ、各第1の層は、乾燥重量として計算した場合に0.5~5gsm、好ましくは0.5~3gsmのコート重量を有し、第1の面の全コート重量は、乾燥重量として計算した場合に8gsm以下であり;
バリアフィルムは、50μm未満、好ましくは45μm未満、最も好ましくは40μm未満の厚さを有し、
縦方向におけるバリアフィルムの引張強度指数は60Nm/g超であり、幅方向におけるバリアフィルムの引張強度指数は30Nm/g超であり、
縦方向におけるバリアフィルムの引張剛性指数は9kNm/g超であり、幅方向におけるバリアフィルムの引張剛性指数は3.5kNm/g超である。
バリアフィルムは、第1の態様の方法を参照して上で説明したようにさらに定義することができる。
本開示の第8の態様によれば、0.1~500nmの範囲の厚さを有する真空コーティング層が積層された第7の態様によるバリアフィルムを含むバリアフィルム積層体を提供する。バリアフィルム積層体は、相対湿度50%および23℃で標準規格ASTM F1249に従って測定した場合、20g/m/日未満、好ましくは10g/m/日未満の水蒸気透過度を有してよい。バリアフィルム積層体は、第3の態様の方法を参照して上で説明したようにさらに定義することができる。
本開示の第9の態様によれば、紙または板紙の基部材料が積層された第7の態様によるバリアフィルムまたは第8の態様によるバリアフィルム積層体を含む、紙または板紙をベースとする材料を提供する。
本開示の第10の態様によれば、紙または板紙をベースとする包装材料における、第2の態様もしくは第7の態様によるバリアフィルム、または第4の態様もしくは第8の態様によるバリアフィルム積層体の使用を提供する。
方法
以下の実施例では、次の測定方法を使用した:
・水蒸気透過度(WVTR)は、相対湿度50%および23℃で標準規格ASTM F1249に従って測定した
・酸素透過度(OTR)は、相対湿度50%および23℃で標準規格ASTM D-3985に従って測定した
・坪量は、ISO536に従って決定した
・PPS(1.0MPa)平滑度は、ISO8791-4に従って決定した
・透気度(ガーレーヒル、G-H)値は、ISO5636-5に従って測定した。装置による最大値は、42300秒/100mlであった
・ベントセン粗さは、ISO8791-2に従って決定した
・ショッパーリーグラー値(°SR)は、標準規格ISO5267-1に従って測定した
・厚さ(単一シート)は、ISO534に従って決定した
・コッブ600(600秒)は、ISO535に従って決定した
・コッブアンガー30秒は、SCAN-P37:77に従って決定した
・0.2mm超の長さを有する繊維の含有量は、L&W Fiber tester Plus装置(L&W/ABB)を使用して決定した。0.100gの既知の試料重量を使用し、0.2mm超の長さを有する繊維の含有量(1gあたり繊維数100万本)を次式を使用して計算した:1gあたり繊維数100万本=(試料中の繊維数)/(試料重量)/1000000=(特性ID3141)/特性ID3136)/1000000
・平均フィブリル面積は、標準規格ISO16065-2に従って0.2mmより長い繊維状粒子として繊維を定義して、L&W Fiber Tester Plus装置(L&W/ABB)を使用して決定した。「平均フィブリル面積」は、本明細書で使用する場合、長さ加重平均フィブリル面積を意味する。
・保水値(WRV)は、標準規格ISO23714により、200メッシュのワイヤを使用して決定した。
「ts」はおもて面を意味し、「bs」は裏面を意味する
結果を以下の表1a-bおよび表2a-bに示す。
例1(比較)
試料は、機械繊維を含む50gsmのスーパーカレンダー(SC)紙であった。紙は市販されている。試料は、密度が高く、厚さが薄い。シートにPVOHコーティング(3回)を施した後、透気度が著しく改善され、これは低いOTR値にも見られた。アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)後、OTR値は高かったが、WVTR値は著しく改善された。
例2(比較)
この試料は、未使用の機械繊維を含む、ソフトおよびスーパーカレンダー加工された市販グレードであった。44gsmのSC紙は、例1で使用した試料よりわずかに密度が低かった。PVOHコーティングの前、このグレードは、例1で使用した試料よりも多孔質であった。PVOHコーティングの後、透気度は著しく改善され、酸素バリア特性を測定することができた。アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)の後、OTRレベルはさらに改善されたが、最高レベルではなかった。
例3(比較)
この場合、32gsmのマシングラテッド紙(machine glatted paper)を使用した。これも市販の試料であった。紙は、PVOHでコーティングする前は高い透気度を有したが、PVOHコーティング後は表面が詰まっていた(closed)。酸素ガスバリア特性はPVOHコーティング後に測定することができたが、平行測定では高い値を得た。
例4(比較)
この例では、スーパーカレンダー加工された市販の80gsm片面ミネラルコート紙を使用した。PVOHコーティングの後、透気度は著しく改善されたが、OTRは高いレベルであった。アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)の後、酸素ガスバリア特性は比較的高く、WVTR特性は非常に良好であった。
例5(比較)
この場合、非常に微細なミクロフィブリル化セルロースから作製されたフィルムを使用した。試料は実質的に残留繊維を含まず、長さが0.2mm超の繊維の量は300万本未満であった。試料について測定した、長さ0.2mm超の繊維の平均フィブリル面積は、わずか15%未満であった。MFCを流動化前に酵素処理し、キャスト成型してフィルムにした。フィルムにはカレンダー加工もPVOHコーティングも施さなかった。メタライゼーションの前、OTR特性は非常に良好であり、これは予想通りであり、文献と一致している。アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)の後、バリア特性がさらに改善された。しかし、メタライゼーション後、試料は、非常に脆く、機械的な取扱いに対して敏感であった。
例6(比較)
この場合、70重量%の、漂白クラフトパルプから作製された、92~94°SRのSR値を有する高度に精製されたパルプ、および30重量%のクラフトパルプ(未精製)を含む基部基材を利用した。0.2mm超の長さを有する繊維の量は、繊維1gあたり1500万本をわずかに超え、0.2mm超の長さを有する繊維の平均フィブリル面積は、高度に精製されたパルプでは約25%であった。高度に精製されたパルプのWRVは約380%、70~30%混合物のWRVは約300%であった。前述のパルプ混合物を使用して、湿式成形部とそれに続くプレスおよび乾燥部を含む長網抄紙機を使用して基部基材を製造した。基材にはカレンダー加工を施さなかった。基材は、PVOHでコーティングする前は、高い透気度を有していたが、基本的にバリア特性は有していなかった。PVOHでコーティングした後、透気度は著しく改善されたが、OTRレベルは中程度であった。アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)の後、わずかな改善が見られた。
例7
例6の基部基材を、ハードニップ、ソフトニップの組合せを使用して、ソフトカレンダー加工した。ハードニップに入ったときの水分含有量は、スチーム処理後で約4~5%であった。ソフトシリンダーの硬度は、ショアD約88、直径88cmであった。機械速度は200m/分であった。例6と比較して、厚さの大幅な改善が得られた。PVOHコーティングの後、OTRレベルの明らかな改善が見られた。アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)は、OTRレベルと、特にWVTRレベルとの両方をさらに改善した。
例8
例6で使用した基材をPVOHコーティングし、その後、例7で述べたカレンダーの組合せを使用した。この場合、密度と厚さの両方が改善された。さらなるPVOHコーティングの後、OTRレベルは非常に良好なレベルであったが、アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)の後にわずかに上昇した。
例9
この場合、100%の、漂白クラフトパルプから作製された、92~94°SRのSR値を有する高度に精製されたパルプを含む基部基材を使用した。高度に精製されたパルプでは、0.2mm超の長さを有する繊維の量は、繊維1グラムあたり1500万本をわずかに上回り、0.2mm超の長さを有する繊維の平均フィブリル面積は約25%であった。高度に精製されたパルプのWRVは約380%であり、70~30%混合物のWRVは約300%であった。ソフトカレンダー加工を施す前に、基材を機械カレンダー加工(ハードニップ)した。ハードニップに入るときの水分含有量は約5%であった。この基材は、PVOHコーティング前は比較的良好なバリア特性を有していた。PVOHコーティングの後、OTR特性は著しく改善された。アルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)の後、OTRレベルは、わずかな変化は見られるが、依然として高いレベルを維持していた。
例10
この場合、例9で使用した基材にマシンカレンダー(ハードニップ)を施し、次いで、スーパーカレンダーを施した。ハードニップに入るときの水分含有量は約5%であり、スーパーカレンダーに入るときの水分含有量は約4~5%であった。スーパーカレンダーの前に、約5g/mのスチームを表面にかけた。PVOHコーティングの前、特性は、例9の基部基材とほぼ同じレベルであった。PVOHコーティングおよび後続のメタライゼーションの後、OTRおよびWVTRのレベルは両方とも非常に良好であった。
例11
この場合、例6を作製したが、MFB(機械仕上げ)カレンダーを用いた。PVOHコーティング、およびアルミニウムによるメタライゼーション(真空コーティング蒸着)の後、バリア特性は改善されたが、例10ほど効率的ではなかった。
Figure 2024514158000001
Figure 2024514158000002
Figure 2024514158000003
Figure 2024514158000004
本発明の上記の詳細な説明を考慮すると、当業者には他の修正および変形が明らかになるであろう。しかし、そのような他の修正および変形が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく実施できることは明らかであろう。

Claims (27)

  1. バリアフィルムを製造する方法であって、
    -水性懸濁液の全乾燥重量を基準として少なくとも70重量%の高度に精製されたセルロースパルプを含む水性懸濁液を提供する工程であり、前記高度に精製されたセルロースパルプが、70~95°SRのショッパーリーグラー値を有し、前記高度に精製されたセルロースパルプが、乾燥重量を基準として1gあたり繊維数が少なくとも1000万本の、0.2mm超の長さを有する繊維の含有量を有する、水性懸濁液を提供する工程と;
    -前記水性懸濁液からウェットウェブを形成する工程と;
    -前記ウェットウェブを脱水および/または乾燥して、第1の面および反対側の第2の面を有する基材を形成する工程と;
    -第1のカレンダー加工工程においては少なくとも第1のカレンダーニップで、および第2のカレンダー加工工程においては第2のカレンダーニップで前記基材をカレンダー加工する工程であり、前記基材が、前記第1のカレンダーニップに入るときに1~25重量%の水分含有量を有する、前記基材をカレンダー加工する工程;
    -第1のコーティング工程において、前記基材は、
    a)ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、多糖類もしくは変性多糖類、またはそれらの組合せからなる群から選択されるポリマーを含む水性溶液または分散体、
    の少なくとも1つの第1の層が、前記第1の面上に設けられて、コーティング済み基材を形成する工程であり、各第1の層が、乾燥重量として計算した場合に0.5~5gsm、好ましくは0.5~3gsmのコート重量を有し、第1の面の全コート重量が、乾燥重量として計算した場合に8gsm以下である、コーティング済み基材を形成する工程と、
    -前記カレンダー加工工程および前記第1のコーティング工程の後に、前記コーティング済み基材を乾燥させて、前記バリアフィルムを形成する工程であり、前記バリアフィルムが、50μm未満、好ましくは45μm未満、最も好ましくは40μm未満の厚さを有する、前記バリアフィルムを形成する工程と
    を含む、方法。
  2. 前記カレンダー加工工程が、前記第1のコーティング工程の前に実施される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1のコーティング工程が、前記カレンダー加工工程の前に実施される、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1のカレンダーニップおよび前記第2のカレンダーニップがそれぞれ、ソフトカレンダーニップ、ハードカレンダーニップ、スーパーカレンダーニップ、ベルトカレンダーニップ、およびマルチニップカレンダーのニップからなる群から選択されるカレンダーニップによって構成される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 方法が、前記第1のコーティング工程の後に追加のカレンダー加工工程をさらに含み、前記追加のカレンダー加工工程が、前記コーティング済み基材を、ソフトカレンダーニップ、ハードカレンダーニップ、スーパーカレンダーニップ、およびベルトカレンダーニップの群から選択される少なくとも1つのさらなるカレンダーニップでカレンダー加工することを含む、請求項2に記載の方法。
  6. 前記ウェットウェブを脱水および/または乾燥する前記工程で得られた基材のガーレーヒル多孔度値が、少なくとも25000秒/100mlである、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記基材が、第1のコーティング工程において、ポリビニルアルコールを含む水性溶液または分散体の少なくとも1つの第1の層が設けられる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記方法が、第2のコーティング工程において、前記基材に、前記水性溶液または分散体のうちの少なくとも1つの第2の層を前記第2の面において設けることをさらに含み、各第2の層が、乾燥重量として計算した場合に0.5~5gsm、好ましくは0.5~3gsmのコート重量を有し、前記第1の面の前記少なくとも1つの第1の層の全コート重量が、乾燥重量として計算した場合に5gsm以下であり、前記第2の面の前記少なくとも1つの第2の層の全コート重量が、乾燥重量として計算した場合に5gsm以下であり、前記コーティング済み基材の前記乾燥が、前記第2のコーティング工程の後に実施される、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記基材が、第2のコーティング工程において、ポリビニルアルコールを含む水性溶液または分散体の少なくとも1つの第2の層が設けられる、請求項8に記載の方法。
  10. 前記第1のコーティング工程および前記第2のコーティング工程が、本質的に同時に実施される、請求項8または9に記載の方法。
  11. 前記ウェットウェブを脱水および/または乾燥する前記工程において得られた前記基材が、600~950kg/mの密度を有する、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 脱水および/または乾燥の工程で得られた前記基材の坪量が、90g/m未満である、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記方法が、前記カレンダー加工工程の前に、前記基材を事前加湿する工程をさらに含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記カレンダー加工工程が、最大500kN/m、好ましくは20~250kN/mの線荷重を使用することを含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記カレンダー加工工程が、前記少なくとも1つのソフトカレンダーニップにおいて50~250℃、好ましくは80~180℃の温度を使用することを含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記高度に精製されたセルロースパルプが、L&W Fiber Tester Plusを使用して決定した場合、少なくとも15%の、0.2mm超の長さを有する繊維の長さ加重平均フィブリル面積を有する、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 形成したウェットウェブが、1個または数個のヘッドボックスを用いて作製された単一または複数の層のウェブである、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. バリアフィルム積層体を製造する方法であって、
    -請求項1から17のいずれか一項に記載の方法を実施して、前記バリアフィルムを形成する工程と、
    -前記バリアフィルムの少なくとも前記第1の面に、0.1~500nmの範囲の厚さを有する真空コーティング層を施して、前記バリアフィルム積層体を形成する工程と
    を含む、方法。
  19. 紙または板紙をベースとする包装材料積層体を製造する方法であって、
    -請求項1から17のいずれか一項に記載の方法を実施して前記バリアフィルムを製造する工程、または請求項18に記載の方法を実施して前記バリアフィルム積層体を製造する工程と、
    -前記バリアフィルムまたは前記バリアフィルム積層体を、紙または板紙の基部材料と積層して、前記紙または板紙をベースとする包装材料積層体を製造する工程と
    を含む、方法。
  20. 請求項1から17のいずれか一項に記載の方法によって得られるバリアフィルム。
  21. 請求項18に記載の方法によって得られるバリアフィルム積層体。
  22. 請求項19に記載の方法によって得られる、紙または板紙をベースとする包装材料積層体。
  23. コーティング済み基材を含むバリアフィルムであって、
    前記基材は、少なくとも70重量%の高度に精製されたセルロースパルプを含み、前記高度に精製されたセルロースパルプが、70~95°SRのショッパーリーグラー値を有し、前記高度に精製されたセルロースパルプが、乾燥重量を基準として1gあたりの繊維数が少なくとも1000万本の、0.2mm超の長さを有する繊維の含有量を有し;
    前記基材は、第1の面および第2の反対側面を有し;
    前記基材は:
    b)ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、多糖類もしくは変性多糖類、またはそれらの組合せからなる群から選択されるポリマー
    を含む少なくとも1つの第1の層を、前記第1の面上に設けられ、各第1の層が、乾燥重量として計算した場合に0.5~5gsm、好ましくは0.5~3gsmのコート重量を有し、第1の面の全コート重量が、乾燥重量として計算した場合に8gsm以下であり;
    バリアフィルムが、50μm未満、好ましくは45μm未満、最も好ましくは40μm未満の厚さを有し、
    縦方向におけるバリアフィルムの引張強度指数が60Nm/g超であり、幅方向におけるバリアフィルムの引張強度指数が30Nm/g超であり、
    縦方向におけるバリアフィルムの引張剛性指数が9kNm/g超であり、幅方向におけるバリアフィルムの引張剛性指数が3.5超kNm/gである、バリアフィルム。
  24. 0.1~500nmの範囲の厚さを有する真空コーティング層が積層された請求項23に記載のバリアフィルムを含むバリアフィルム積層体。
  25. バリアフィルム積層体が、20g/m/日未満、好ましくは10g/m/日未満の水蒸気透過度を有する、請求項24に記載のバリアフィルム積層体。
  26. 紙または板紙の基部材料が積層された請求項23に記載のバリアフィルムまたは請求項24に記載のバリアフィルム積層体を含む、紙または板紙をベースとする材料。
  27. 紙または板紙をベースとする包装材料における、請求項20もしくは23に記載のバリアフィルムまたは請求項21もしくは24もしくは25に記載のバリアフィルム積層体の使用。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE545193C2 (en) * 2021-09-22 2023-05-09 Stora Enso Oyj A method for producing a film comprising microfibrillated cellulose
EP4385720A1 (en) * 2022-12-15 2024-06-19 SIG Services AG Container precursor of a dimensionally stable food or drink product container with a barrier layer with fibres and a ratio of tensile strengths
EP4385725A1 (en) * 2022-12-15 2024-06-19 SIG Services AG Sheet-like composite for dimensionally stable food or drink product containers with a barrier layer with fibres and a ratio of tensile strengths
SE2330131A1 (en) * 2023-03-20 2024-05-30 Stora Enso Oyj A method for providing a barrier coating on a moulded article

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE539629C2 (en) * 2015-09-17 2017-10-24 Stora Enso Oyj A method of manufacturing an oxygen barrier film comprising microfibrillated cellulose involving two suspensions having different schopper-riegler values
SE541755C2 (en) * 2017-03-01 2019-12-10 Stora Enso Oyj Process for production of film comprising microfibrillated cellulose
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
AU2019277922B2 (en) * 2018-05-31 2024-02-15 Melodea Ltd. Multilayered articles
SE542946C2 (en) * 2018-11-28 2020-09-22 Stora Enso Oyj Process for production of free standing film comprising cellulosic nanomaterial
SE545297C2 (en) * 2019-06-27 2023-06-20 Stora Enso Oyj A paper or papperboard packaging material comprising a gas barrier film
SE543552C2 (en) * 2019-07-04 2021-03-23 Stora Enso Oyj Refined cellulose fiber composition

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