JP7193483B2 - バリアコーティング組成物、シート状製品及びその使用 - Google Patents

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Description

本発明は、添付の独立請求項の前文に記載したバリアコーティング組成物、シート状製品及びその使用に関する。
紙又は板紙の表面には、その特性を改善するために様々なコーティング膜を施すことができる。特に、製品を包装する目的で使用する紙及び板紙にとっては、グリースバリア特性及び水蒸気バリア特性が重要である。紙又は板紙の表面に塗布するコーティングは、パッケージ内の商品からの漏れに対する効果的なバリアを実現し、及び／又はパッケージ商品を汚染から及び／又は周囲の大気との接触から保護するものでなければならない。食品及び飲用液体類（consumable liquids）に使用する包装材料の場合、バリア要件は特に厳しい。
包装用のコーティング膜は、折り目付け（creasing）及び折り畳み（folding）に対する耐性も優れている必要がある。そのコーティング膜は、紙又は板紙を折り畳んで箱にしたり、製品を包み込んだりしても、亀裂が入らないようなものでなければならない。亀裂が生じると、コーティングのバリア特性が低下したり、又は完全に破壊することさえある。
さらに、紙及び板紙のコーティング膜は、製品を製造し及びコンバーティング加工する（converting）プロセス中、ブロッキング（粘着：blocking）に対して耐性でなければならない。コーティング層が高圧及び高温下で軟化する場合には、巻き取ると、リール上の次の層に付着し、冷却するとリール全体がブロッキングする可能性がある。コンバーティング加工プロセス中、コーティングはその過程でスムーズに動作するために適切な摩擦特性を持つ必要がある。また、コーティングは、高速包装ラインで使用する目的のために、適切な接着性（glueability）も備えていることが必要である。その接着性が、コーティング表面へ接着剤を塗布することによって生じる結合の速度及び強度を決定するからである。
従来から、フルオロケミカル（フッ素化学製品）がコーティング組成物に使用されており、亀裂に対する耐性を備えた所望のバリア特性を実現してきた。環境上の理由から、フルオロケミカルに代わる効果的な代替品を見出すことが望まれる。
パッケージに使用するコーティングは、リサイクル性の要件も満たす必要がある。紙及び板紙のパッケージは、リサイクル、つまり再パルプ化のために回収されることが理想である。従って、これらの製品に塗布するコーティングは、リサイクルの要件も満たす必要があり、例えば、再パルプ化プロセスを妨げるものであってはならない。紙又は板紙の表面にラミネートされている従来のプラスチックフィルムは、必ずしも容易に再パルプ化できるとは限らない。したがって、ラミネートされた紙及び板紙製品は、多くの場合、エネルギー浪費となり、資源の観点からは不経済である。
本発明の一目的は、従来技術に存在する欠点を最小限にするか、又はさらには解消することである。
本発明の別の目的は、良好なグリース及び水蒸気バリア特性を実現するバリアコーティング組成物及びシート状製品を提供することである。
本発明の目的は、折り目を付けるとき及び／又は折り畳むときに亀裂に耐えるコーティングを創出する為に使用することができるバリアコーティング組成物を提供することである。
本発明の別の目的は、高速塗時のコーティングに適し、かつ、良好な操業性（runnability）を有するバリアコーティング組成物を提供することである。
これらの目的は、独立請求項の特徴部分に提示した特徴を具備する本発明によって達成される。本発明の幾つかの好適な実施形態は従属請求項に提示する。
本書で言及する実施形態は、適用可能な場合、たとえ必ずしも別途言及しないときでも、本発明の全ての態様に関する。
本発明に係る典型的なバリアコーティング組成物は、
－ 安定剤の存在下で重合した、ガラス転移温度Ｔｇが２０℃以下（≦）、好ましくは１０℃以下（≦）のスチレン（メタ）アクリレート共重合体を３０～７０質量％、
－ ポリビニルアルコールを３０～７０質量％、及び
－ －ＯＨ又は－ＣＯＯＨ基と反応する架橋剤を最大で５．０質量％
含む。
本発明に係る典型的なシート状製品は、
－リグノセルロース繊維を含み、平行な、第１及び第２の大表面を有する基材、及び
－該基材の少なくとも１つの表面に塗布した本発明に係るバリアコーティング組成物から形成されたバリアコーティング層
を含む。
今や、驚くべきことに、本発明に係るバリアコーティング組成物は、それをコートした基材をパッケージの作製中に折り畳んだ場合でも、亀裂に対する良好な耐性を実現することが見出された。バリアコーティング組成物は、リグノセルロース繊維を含む基材の表面に塗布される場合、グリース及び／又は水分に対する良好なバリアも提供する。さらに、バリアコーティング組成物は、製造したウェブがロールに巻き取られるか又はシートとして積み重ねられるときに、隣接するコーティング表面に対して付着することが低減されたコーティング層を提供する。したがって、本発明によるバリアコーティング組成物は、とりわけ、包装及び同様の他の目的に最適な特性を提供する。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。 折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を示す。
本文脈において、コーティング組成物中の各種成分について示す質量％の値の全ては、コーティング組成物の総乾燥固形分から計算する。
バリアコーティング組成物は、紙及び板紙用のコーティング組成物を混合するのに適した工業用混合装置で組成物の個々の成分を一緒に混合することにより調製される。通常、混合後の成分間で重合反応が起こることはない。
バリアコーティング組成物は、安定剤の存在下で重合した、ガラス転移温度Ｔｇが２０℃以下（≦）、好ましくは１０℃以下（≦）のスチレン（メタ）アクリレート共重合体を３０～７０質量％含む。本発明の一実施形態によれば、バリアコーティング組成物は、スチレン（メタ）アクリレート共重合体を３０～７０質量％、好ましくは４０～６５質量％、より好ましくは４５～６０質量％含むことができる。バリアコーティング組成物は、ポリビニルアルコールを３０～７０質量％、好ましくはポリビニルアルコールを３５～６５質量％、より好ましくは４０～６０質量％、さらにより好ましくは４５～６０質量％さらに含む。これらの量のスチレン（メタ）アクリレート共重合体及びポリビニルアルコールは、亀裂傾向を示すことなく、良好な又はさらに優れたバリア特性をも実現することが観察されている。本発明の一実施形態によれば、スチレン（メタ）アクリレート共重合体のポリビニルアルコールに対する比は、１：２～２：１である。
本発明での使用に適したスチレン（メタ）アクリレート共重合体は、安定剤の存在下で、少なくともモノマー（ａ）、モノマー（ｂ）及び任意のモノマー（ｃ）のフリーラジカル乳化共重合によって得ることができる。モノマー（ａ）は、少なくとも１種の、任意に置換されたスチレンであり、モノマー（ｂ）は、少なくとも１種のＣ１～Ｃ４－アルキル（メタ）アクリレートである。スチレン（メタ）アクリレート共重合体は、１０００００ｇ／モル未満（＜）、好ましくは７５０００ｇ／モル未満（＜）の重量平均分子量を有してもよい。
好ましい一実施形態によれば、スチレン（メタ）アクリレート共重合体のモノマー（ａ）は、スチレン、置換スチレン、例えば、α－メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルトルエン、クロロメチルスチレン、及びそれらの何れかの混合物を含む群から選択される。モノマー（ａ）の量は、モノマー（ａ）、（ｂ）、及び任意の（ｃ）の総（合計）乾燥固形分から計算して、０．１～７５質量％、好ましくは５～６０質量％、より好ましくは１０～５５質量％である。
スチレン（メタ）アクリレート共重合体の適切なモノマー（ｂ）は、Ｃ１～Ｃ４－アルキルアクリレート；Ｃ１～Ｃ４－アルキルメタクリレート；又はそれらの混合物、例えばｎ－ブチル、ｉｓｏ－ブチル、ｔｅｒｔ－ブチル又は２－ブチルアクリレート、及び対応するブチルメタクリレート；メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート又はプロピルメタクリレートからなる群から選択されることができる。本発明の好適な一実施形態によれば、モノマー（ｂ）はブチル（メタ）アクリレートから選択される。それは、例えば、少なくとも２つの異性体ブチルアクリレートの混合物を含むことができる。より好ましくは、モノマー成分（ｂ）は、ｎ－ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ－ブチルアクリレート、又はｎ－ブチルアクリレートとｔｅｒｔ－ブチルアクリレートとの混合物である。モノマー（ｂ）の量は、モノマー（ａ）、（ｂ）及び任意の（ｃ）の総乾燥固形分から計算して、２５～９９．９質量％、好ましくは３０～９５質量％、より好ましくは３５～９０質量％である。
一実施形態によれば、スチレン（メタ）アクリレート共重合体は、エチレン性不飽和であって、かつ、モノマー（ａ）及び（ｂ）とは異なる、１種の任意のモノマー（ｃ）にも、少なくとも由来する。スチレン（メタ）アクリレート共重合体は、カルボキシル化共重合体であることが好ましく、上記のモノマー（ａ）及び（ｂ）を、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸又はスチレンスルホン酸などのカルボン酸から選択されるモノマー（ｃ）と重合させることにより得たものであることが好ましい。アクリル酸及びスチレンスルホン酸が、任意のモノマー（ｃ）として好適である。任意のモノマー（ｃ）の量は、モノマー（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の総乾燥固形分から計算して、０．１～１５質量％、好ましくは０．１～１０質量％、より好ましくは１～５質量％であることができる。
本発明の一実施形態によれば、スチレン（メタ）アクリレート共重合体は、分解デンプン又はポリビニルアルコールから、好ましくは平均分子量Ｍｎが５００～１００００Ｄａの分解デンプンから選択される安定剤の存在下で重合されたものである。分解デンプンは、デンプンを酸化的、熱的、酸性、加水分解的又は酵素的分解にさらすことにより得られる。現在のところ、酸化的分解が好適である。酸化剤としては、次亜塩素酸塩、ペルオキソ二硫酸塩、過酸化水素又はそれらの混合物を使用することができる。本発明で使用される分解デンプンは、ジャガイモ、米、トウモロコシ、ワキシーコーン、小麦、大麦又はタピオカデンプンなどの天然デンプンを分解した任意の適切なものであればよい。アミロペクチン含有量が８０％を超える（＞）、好ましくは９５％を超える（＞）デンプンが有利である。
スチレン（メタ）アクリレート共重合体の重合は、水性安定剤溶液に、上記モノマーを、個別に又は混合物として、重合を開始するのに適したフリーラジカル開始剤を添加することにより実施することができる。重合プロセスは、典型的には、酸素の非存在下で、好ましくは不活性ガス雰囲気中、例えば窒素下で行う。本発明の一実施形態によれば、反応混合物中のモノマーの総量は、反応混合物の総乾燥固形分から計算して、１０～９２質量％、好ましくは２０～９０質量％、より好ましくは３５～８８質量％である。ここで、モノマーの量とは、重合プロセス中に反応混合物に添加されるモノマー（ａ）、（ｂ）及び任意のモノマー（ｃ）の総量を指す。
スチレン（メタ）アクリレート共重合体は、－４０～２０℃、好ましくは－３０～１５℃、より好ましくは－２０～１０℃、時にはより好ましくは－５～１０℃の範囲のガラス転移温度を有することができる。これらのガラス転移温度範囲の場合は、要求されるバリア特性を示す共重合体で、基材に折り目を付けたり、折り畳んでパッケージにしたりするとき亀裂に耐えるのに十分柔らかい共重合体を実現する。
本発明の一実施形態によれば、バリアコーティング組成物は、５００００ｇ／モル以下（≦）、好ましくは１３０００～５００００ｇ／モルの分子量を有するポリビニルアルコールを含む。好ましくは、ポリビニルアルコールは、少なくとも部分的に、好ましくは少なくとも３０％の、より好ましくは８５～９８％の加水分解度で加水分解されていてもよい。水溶性ポリマーのポリビニルアルコールは、塗膜形成を改善するため、水蒸気と鉱油の両方に対するバリア特性を改善する。また、ポリビニルアルコールはブロッキング傾向も減少させる。
バリアコーティング組成物は、さらに、－ＯＨ又は－ＣＯＯＨ基と反応する架橋剤を最大で５．０質量％、好ましくは最大で３．０質量％含む。本発明の一実施形態によれば、バリアコーティング組成物は、架橋剤を０．１～５質量％、好ましくは０．１～４質量％、より好ましくは０．５～３質量％の量で含むことができる。架橋剤としては、炭酸アンモニウムジルコニウム、炭酸カリウムジルコニウム、グリオキサール又はクエン酸から選択されるのが好ましい。架橋剤は、例えば、水との反応に利用できる末端基の数を減らすことにより、コーティング層の水に対する感受性を低下させる。また、架橋剤は、最終的に生成するコーティングの再パルプ化特性も改善することがある。
本発明の一実施形態によれば、バリアコーティング層は、可塑剤を０．１～１５質量％、好ましくは１～１０質量％、より好ましくは２～７．５質量％の量で含むことができる。可塑剤は、ポリエチレングリコール、ソルビトール及びグリセロールから選択することができる。可塑剤は、コーティング層の亀裂傾向を低減することにより、コーティング層の折り畳み特性を改善することができる。
バリアコーティング組成物は、天然又は合成の増粘剤を含むことができる。合成増粘剤は、アルカリ可溶性／膨潤性エマルジョン（ＡＳＥ）増粘剤及び疎水的修飾アルカリ可溶性エマルジョン（ＨＡＳＥ）増粘剤などの合成ｐＨ－トリガー型増粘剤を含む群から選択することができる。天然増粘剤は、カルボキシメチルセルロース、キサンタンガム、グアーガム又はアラビアゴムから選択することができる。増粘剤は、コーティングカラーの操業性（runnability）、特に、高速塗工での操業性を改善する。バリアコーティング組成物は、増粘剤を０．１～５質量％、好ましくは０．１～２質量％、より好ましくは０．１～１質量％の量で含むことができる。
本発明の一実施形態によれば、バリアコーティング組成物は無機鉱物粒子を含む。鉱物粒子としては、重質炭酸カルシウム（ground calcium carbonate）及び軽質炭酸カルシウム（precipitated calcium carbonate）などの炭酸カルシウム、タルク及びカオリンから選択することができる。好ましい一実施形態によれば、バリアコーティング組成物は、重質炭酸カルシウムの無機鉱物粒子を含む。典型的には、バリアコーティング組成物中の無機鉱物粒子の量は、３０質量％未満（＜）、好ましくは２７質量％未満（＜）、より好ましくは２５質量％未満（＜）、時には２０質量％未満（＜）でさえある。鉱物粒子の量は、例えば、０．１～３０質量％、好ましくは０．１～２７質量％、好ましくは０．１～２５質量％の範囲であることができる。鉱物粒子を添加することは、無サイズ（unsized）の原紙又は板紙などの多孔質基材をコートする場合に有利である。
一実施形態によれば、バリアコーティング組成物は、無機板状鉱物粒子を含むことができる。本文脈において、板状鉱物は、その粒子が１０より大きい（＞）形状因子を有する無機鉱物として理解される。無機板状鉱物粒子の典型的な具体例は、カオリン、タルク、及びそれらの混合物である。典型的には、バリアコーティング組成物中の無機板状鉱物粒子の量は、０．１～１０質量％、好ましくは０．１～５質量％である。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、バリアコーティング組成物は無機鉱物顔料粒子を含まない。
基材の表面上のバリアコーティング層の最大重量は、１２ｇ／ｍ２以下（≦）、好ましくは１０ｇ／ｍ２以下（≦）、場合によっては５ｇ／ｍ２以下（≦）である。一実施形態によれば、バリアコーティング層は、０．５～１２ｇ／ｍ２、好ましくは０．５～１０ｇ／ｍ２、時には０．５～１０ｇ／ｍ２の重量を有することができる。コーティング層の重量は、良好な膜形成及びバリア特性を実現しつつ、可能な限り少ないことが好ましい。
バリアコーティング組成物をコートする基材は、好ましくはリグノセルロース繊維を含む基材である。リグノセルロース繊維は、化学的、機械的、化学機械的パルプ化プロセスを含め、従来のパルプ化プロセスによって得られたものであってもよい。また、リグノセルロース繊維はリサイクル繊維であってもよい。基材は、平行な、第１及び第２の大表面を有し、通常、繊維ウェブの形態にある。基材の坪量は２５～８００ｇ／ｍ２、好ましくは３０～７００ｇ／ｍ２、より好ましくは４０～５００ｇ／ｍ２である。
バリアコーティング組成物は、ロッドコーティング、ブレードコーティング、スプレーコーティング又はカーテンコーティングなどの任意の従来のコーティング技術を使用することにより、基材の大表面の少なくとも１つに塗布することができる。
好ましい一実施形態によれば、使用するバリアコーティング組成物が無機鉱物粒子を含まない場合は特に、得られるコート製品は少なくとも８、好ましくは１０、より好ましくは１２のＴＡＰＰＩ５５９ＫＩＴ（キット）試験値を有する。ＫＩＴ試験値は、コーティングの油及びグリースに対する撥水性を評価するもので、その測定は標準ＴＡＰＰＩメソッドＴ－５５９ｐｍ－９６に従って実施する。
好ましい一実施形態によれば、得られたコート製品は１００ｇ／ｍ２／ｄ（日）未満（＜）の鉱油バリアＨＶＴＲ値を有する。使用したヘキサン蒸気透過率（Hexane Vapour Transmission Rate）（ＨＶＴＲ）値は、ＢＡＳＦ社が開発したカップ試験方法を使用して得たものである。この試験では、バリア試料で蓋をした測定用カップにヘキサンを入れ、既知の領域を通り出ていくヘキサンの蒸発を測定する。この試験方法は、当業者に一般的に知られている。
好ましい一実施形態によれば、得られたコート製品の、２３℃及び５０％相対湿度での、水蒸気バリアＷＶＴＲ値は、１００ｇ／ｍ２／ｄ未満（＜）である。ＷＶＴＲ値は、ＡＳＴＭ Ｆ－１２４９、ＩＳＯ１５１０５－２、ＩＳＯ１５１０６－３、ＤＩＮ５３１２２－２の標準的な方法を使用して測定することができる。
本製品は、食品事業でのパッケージの作製又は液体包装に使用することができる。食品事業パッケージの典型的な具体例は、ファーストフード、調理済み食品、サンドイッチ、クッキーなどのベーカリー製品、ドーナツなどのパッケージである。
実験例
参考例１～３及び実施例１～７は、顔料を添加していないバリアコーティングについての結果を提供する。
参考例４及び実施例８～１２では、基材として再生厚紙（recycled cardboard）を使用する。これらの例は、無機鉱物粒子を含有するバリアコーティングに関する情報を提供する。
使用したバリアバインダーのガラス転移温度は両方とも１０℃であった。試験は坪量２９５ｇ／ｍ２の再生厚紙について実施した。
全ての例において、Ｋコントロールコータードローダウンコーター（control coater draw down coater）及び様々な巻きロッド（wound rods）を使用して塗工を実施した。塗工量は、コートした試料とコートしていない原紙の重量を量ることによって決定するもので、その重量差によって得た。折り目付け試験は、Ｃｙｋｌｏｓ ＣＰＭ ４５０装置を使用して行った。折り目付け及び折り畳みは、機械方向と横方向で行った。折り目付けした試料に、エタノールに溶解したメチルレッドを使用して汚染試験を実施した。折り畳みには、均一な折り畳み圧力を与えるためにＣｏｂｂ（コッブ）ローラーを使用した。
耐水性はＣｏｂｂ３００試験を使用して試験した。水蒸気バリア特性については、Ｓｙｓｔｅｃｈ社製の浸透分析装置（Permeation Analyzers）Ｍ７００２機器を使用して測定した。ヘキサン蒸気透過率は、カップ法を使用して決定した。ヘキサン２０ｇを金属カップに入れた。バリア試料は、２つのガスケット間のカップの上部に、コートした側を下にして配置した。金属フレームを使用して、試料をカップに締め付けた。重量減少を２４時間記録した。
ブロッキング試験は、温度４０℃、圧力１５０バールで４時間実施した。バリアコートした試料を上面コーティングに向けて配置した。ブロッキング試験結果に使用した判定基準は次のとおりである。
ブロッキング試験判定基準：
１＝帯状の試料細片同士が付着しなかった。
２＝試料細片を引き離すときに雑音があった。
３＝コーティング欠陥が接触面積の５０％未満（＜）
４＝コーティング欠陥が接触面積の５０％を超える（＞）
５＝原紙が剥離
参考試料１
基材として２４０ｇ／ｍ２の折り畳み箱用板紙を使用した。基材の、まだコートしていない側に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏａｔｅｒ及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーは、ガラス転移温度が１０℃の１００％スチレンアクリレートバインダーであった。
コートした試料に対して簡単なコンバーティング加工試験を行った。その試験は、折り目付け及び穿孔を行う装置Ｃｙｋｌｏｓ ＣＰＭ ４５０を使用する、試料に折り目を付ける過程（creasing）、及びＣｏｂｂローラーを使用して折り畳み、折り目（fold）を一定の圧力でプレスする過程を包含するものであった。折り目付けと折り畳みは、機械方向と横方向の両方で実施した。汚染試験を、折り畳んだ試料に対して、エタノールに溶解したメチルレッドを使用して行った。水蒸気バリア特性については、Ｓｙｓｔｅｃｈ社製の浸透分析装置（Permeation Analyzers）Ｍ７００２機器を使用して測定した。グリースバリア特性については、ＫＩＴ試験（ＴＡＰＰＩメソッドＴ－５５９ ｐｍ－９６）を使用して試験した。ヘキサン蒸気透過率は、ＢＡＳＦが開発したカップ試験法を使用して決定した。
得られた結果を表１に示す。折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図１に示す。
Figure 0007193483000001
参考例２
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーは、１００％ポリビニルアルコール（Ｐｏｖａｌ ６－９８）であった。塗工量は６．２ｇ／ｍ２であった。
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図２に示す。
参考例３
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表２に示す。塗工量は４．７９ｇ／ｍ２であった。
Figure 0007193483000002
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図３に示す。
コーティング例１
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表３に示す。塗工量は５．８ｇ／ｍ２であった。
Figure 0007193483000003
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図４に示す。得られたコート基材は、鉱油バリア値ＨＶＴＲ値１０ｇ／ｍ２＊ｄ及びＫＩＴ値１２を有するものであった。
コーティング例２
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表４に示す。塗工量は５．７ｇ／ｍ２であった。
Figure 0007193483000004
各試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図５に示す。
コーティング例３
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表５に示す。塗工量は６．０ｇ／ｍ２であった。
Figure 0007193483000005
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
得られたコート基材は、鉱油バリア値ＨＶＴＲ値１９ｇ／ｍ２＊ｄ及びＫＩＴ値１２を有するものであった。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図６に示す。
コーティング例４
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表６に示す。塗工量は６．１ｇ／ｍ２であった。
Figure 0007193483000006
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図７に示す。得られたコート基材は、鉱油バリア値ＨＶＴＲ値３３ｇ／ｍ２＊ｄ及びＫＩＴ値１２を有するものであった。
コーティング例５
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表７に示す。
Figure 0007193483000007
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図８に示す。得られたコート基材は、鉱油バリア値ＨＶＴＲ値２２ｇ／ｍ２＊ｄ及びＫＩＴ値１２を有するものであった。
コーティング例６
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を５に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表８に示す。塗工量は６．０ｇ／ｍ２であった。
Figure 0007193483000008
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図９に示す。得られたコート基材は、鉱油バリア値ＨＶＴＲ値１２ｇ／ｍ２＊ｄ及びＫＩＴ値１２を有するものであった。
コーティング例７
基材として４５ｇ／ｍ２の紙を使用した。パイロットコーターを使用して、コートしていない基材に第１のバリアコーティング層を塗布し、円滑ロッドを使用して第２の同一のバリアコーティング層を塗布した。塗工速度は６５０ｍ／ｍｉｎとした。使用したコーティングカラーの組成を表９に示す。
Figure 0007193483000009
試料について、参考例１について説明したのと同じ方法で簡単なコンバーティング加工試験を行った。
得られた結果を表１０に示す。折り目を付け、かつ、汚染した試料の視覚的結果を図１０に示す。
Figure 0007193483000010
繊維ベースのパッケージング用のバリアコーティングを開発するには、平坦な表面としてのコーティングの特性を見るだけでは十分ではない。バリア被覆を施した製品はコンバーティング加工プロセスを経ることになる。したがって、その製品は、折り目及び折り畳みプロセス中に損傷を受けず完全なままの状態であることが重要である。上記の例によれば、良好なバリア特性又はコンバーチビリティ（変換特性：convertibility）のみを備えた参考試料であっても、もしバリアコーティングが折り目でひび割れ、平坦な試料として持っていたバリア特性を失うような場合には、商業的に使用できないことを示している。例１～７は、様々なコーティング配合物が、良好なコンバーチビリティを実現するのに使用することができることを示している。添加剤の全てについては、その最適化を完了することはできていないが、それら添加剤のプラスの効果が観察されている。製品基材は、単層（シングルコート）又は多層コートすることができる。これらのコーティング配合物の主な目的は、グリース及び鉱油バリア特性を改善することにある。
参考例４
参考例４では、まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を８に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。使用したコーティングカラーの組成を表１１に示す。
Figure 0007193483000011
第１の基準（reference）ベース基材Ａは、３４５ｇ／ｍ２の再生厚紙でＣｏｂｂ６０値が４４４ｇ／ｍ２のものであった。鉱物顔料を含まない基準コーティングカラーは、６．８ｇ／ｍ２の塗工量でそのベース基材に塗布した場合、２６９ｇ／ｍ２＊ｄのＨＶＴＲ値をもたらした。同じコーティングカラーとベース基材とを使用した２層のコーティング層の場合には、総塗工量が７．３ｇ／ｍ２のときＨＶＴＲが３２ｇ／ｍ２＊ｄに改善した。
第２の基準ベース基材Ｂは、坪量３２５ｇ／ｍ２及びＣｏｂｂ６０値１０５ｇ／ｍ２の内添サイズ厚紙であった。鉱物顔料を含まない基準コーティングカラーは、６．４ｇ／ｍ２塗工量でそのベース基材に塗布した場合、２２８ｇ／ｍ２＊ｄのＨＶＴＲ値をもたらした。塗工量を７．５ｇ／ｍ２に増やすと、得られたＨＶＴＲ値は８０ｇ／ｍ２＊ｄであった。
得られた結果を表１２に示す。
Figure 0007193483000012
ベースコートが多孔質である場合には、単一のコーティング層では必ずしも所望のバリア特性をもたらすことができるとは限らないことが分かる。ただし、実際には、２層のコーティング層を塗布したり、又は、塗工量を増加したりすることは必ずしも可能なことではない。したがって、一回（シングル）コーティング及び比較的少ない塗工量を使用することにより、良好なバリアコーティングを得ることが望ましいと思われる。
コーティング例８
無機鉱物粒子をコーティングカラー組成物に添加した。鉱物粒子は板状タルク粒子で、添加量は１０％であった。コーティングカラーの組成を表１３に示す。
Figure 0007193483000013
使用した基材は、参考例４のように、無サイズの３４５ｇ／ｍ２及び内添サイズの３２５ｇ／ｍ２の再生厚紙であった。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を８に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。結果を表１４に示す。
Figure 0007193483000014
コーティング例９
無機鉱物粒子をコーティングカラー組成物に添加した。鉱物粒子は粗重質炭酸カルシウムで、添加量は２０％であった。コーティングカラーの組成を表１５に示す。
Figure 0007193483000015
使用した基材は、参考例４と同じ、内添サイズした３２５ｇ／ｍ２の再生厚紙であった。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を８に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。結果を表１６に示す。
Figure 0007193483000016
コーティング例１０
無機鉱物粒子をコーティングカラー組成物に添加した。その鉱物粒子は細かい重質炭酸カルシウムで、添加量は２０％であった。コーティングカラーの組成を表１７に示す。
Figure 0007193483000017
使用した基材は、参考例４と同じ、内添サイズした３２５ｇ／ｍ２の再生厚紙であった。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を８に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。結果を表１８に示す。
Figure 0007193483000018
コーティング例１１
無機鉱物粒子をコーティングカラー組成物に添加した。鉱物粒子は細かい重質炭酸カルシウムで、添加量は２５％であった。コーティングカラーの組成を表１９に示す。
Figure 0007193483000019
使用した基材は、参考例４と同じ、内添サイズした３２５ｇ／ｍ２の再生厚紙であった。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を８に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。塗工量は８．８ｇ／ｍ２で、得られたＨＶＴＲ値は９６ｇ／ｍ２＊ｄであった。
コーティング例１２
無機鉱物粒子をコーティングカラー組成物に添加した。鉱物粒子は粗重質炭酸カルシウムで、添加量は２５％であった。コーティングカラーの組成を表２０に示す。
Figure 0007193483000020
使用した基材は、参考例４と同じ、内添サイズした３２５ｇ／ｍ２の再生厚紙であった。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を８に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。塗工量は９．５ｇ／ｍ２で、得られたＨＶＴＲ値は９３ｇ／ｍ２＊ｄであった。
コーティング例１３
無機鉱物粒子をコーティングカラー組成物に添加した。鉱物粒子は２種の重質炭酸カルシウムの混合物で、その添加量は２０％であった。コーティングカラーの組成を表２１に示す。
Figure 0007193483000021
使用した基材は、参考例４と同じ、内添サイズした３２５ｇ／ｍ２の再生厚紙であった。まだコートしていない基材に、ロッドコーティング装置ＲＫ Ｋコントロールコーター及びワイヤ直径２４μｍの塗工ロッド（３）を使用して、バリアコーティングを塗布した。塗工速度を８に設定し、ＩＲ乾燥機を使用して６０秒間乾燥を実施した。結果を表２２に示す。
Figure 0007193483000022
本発明について、現時点で最も実用的で好適な実施形態であると思われるものについて説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないと解釈すべきであり、また、本発明は、添付した特許請求の範囲に記載した範囲内で各種の変形例及び均等な技術解決手段を包含することを意図している。

Claims (17)

  1. － デンプンである安定剤の存在下で重合した、重量平均分子量が１０００００ｇ／モル未満で、ガラス転移温度Ｔｇが２０℃以下のスチレン（メタ）アクリレート共重合体を３０～７０質量％、
    － ポリビニルアルコールを３０～７０質量％、及び
    － －ＯＨ又は－ＣＯＯＨ基と反応する架橋剤を最大で５．０質量％含み、
    ここで、各成分の質量％はバリアコーティング組成物の総乾燥固形分に基づくことを特徴とするバリアコーティング組成物。
  2. スチレン（メタ）アクリレート共重合体のポリビニルアルコールに対する比が１：２～ ２：１であることを特徴とする、請求項１に記載の組成物。
  3. 前記スチレン（メタ）アクリレート共重合体が、－４０～２０℃の範囲のガラス転移温度を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の組成物。
  4. 前記スチレン（メタ）アクリレート共重合体が、－２０～１０℃の範囲のガラス転移温度を有することを特徴とする、請求項３に記載の組成物。
  5. 前記組成物が、バリアコーティング組成物の総乾燥固形分に基づいて０．１～５質量％の量の架橋剤を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の組成物。
  6. 前記架橋剤が、炭酸アンモニウムジルコニウム、炭酸カリウムジルコニウム、グリオキサール又はクエン酸から選択されたものであることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の組成物。
  7. 前記ポリビニルアルコールが、５００００ｇ／モル以下の分子量を有することを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の組成物。
  8. 前記ポリビニルアルコールが、少なくとも部分的に加水分解されたものであり、８５～９８％の加水分解度を有することを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載の組成物。
  9. 前記組成物が、バリアコーティング組成物の総乾燥固形分に基づいて０．１～１５質量％の量の可塑剤を含むことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の組成物。
  10. 前記組成物が、キサンタンガム、グアーガム若しくはアラビアゴムから選択される天然増粘剤、又はアルカリ可溶性／膨潤性エマルジョン（ＡＳＥ）増粘剤若しくは疎水的修飾アルカリ可溶性エマルジョン（ＨＡＳＥ）増粘剤から選択される合成増粘剤を０．１～５質量％含み、ここで、該質量％はバリアコーティング組成物の総乾燥固形分に基づくことを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の組成物。
  11. 前記組成物が無機鉱物顔料粒子を含まないことを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の組成物。
  12. 前記組成物が無機鉱物粒子を含むことを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の組成物。
  13. －リグノセルロース繊維を含み、平行な、第１及び第２の大表面を有する基材、及び
    －該基材の少なくとも１つの表面に塗布した請求項１～１２のいずれか一項に記載のバリアコーティング組成物から形成されたバリアコーティング層を含むことを特徴とするシート状製品。
  14. 前記基材の坪量が２５～８００ｇ／ｍ ２ であることを特徴とする、請求項１３に記載の製品。
  15. 前記バリアコーティング層の最大重量が１２ｇ／ｍ ２ であることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の製品。
  16. 前記製品のＫＩＴ試験値が少なくとも８、鉱油バリアＨＶＴＲ値が１００ｇ／ｍ２／ｄ未満、及び／又は水蒸気バリアＷＶＴＲ値が１００ｇ／ｍ２／ｄ未満であることを特徴とする、請求項１３、１４又は１５に記載の製品。
  17. 食品事業におけるパッケージを作製するための請求項１３～１６のいずれか一項に記載のシート状製品の使用。
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