TWI608143B - 用於聚合物乳液頂塗層之疏水性經塗覆紙基材及其製造方法 - Google Patents

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Description

用於聚合物乳液頂塗層之疏水性經塗覆紙基材及其製造方法
本發明概言之係關於疏水性經塗覆紙基材，其適用於水性聚合物乳液頂塗層以形成濕氣障壁塗層，且其可再製漿/可再循環以更適於與造紙機一起使用。本發明亦概言之係關於製備該等疏水性經塗覆紙基材之方法。
紙基材已用作各種食物及飲料產品之可棄式、單次使用之容器、包裝等。舉例而言，呈紙杯紙(cupstock)形式之紙板可用於提供用於各種飲料產品之可棄式、單次使用之杯子。該等可棄式、單次使用之杯子可用於「熱」飲料(例如咖啡、拿鐵咖啡(lattes)、摩卡咖啡(mochas)、熱巧克力等)以及「冷」飲料(例如，軟飲料、牛奶、冰沙(slush)、思慕昔(smoothie)等)。諸如該等可棄式、單次使用之杯子等的包裝亦可用作用於其他含水分之食物產品(例如冰淇淋(ice cream)、其他冷凍食物、湯等)之容器、以及其他濕及乾食物包裝、非食物包裝(例如肥皂盒等)。
來自該等含水分之食物及飲料產品之濕氣可滲透製造杯子之紙杯紙，由此導致杯子變得潮濕且由此失去結構完整性。在「冷」飲料或食物產品之情形中，濕氣亦可在遠離飲料或食物之側或表面上凝結，因此亦滲透於紙杯紙中。為抑制該濕氣滲透，該等杯子之紙杯紙 可在一或兩個側/表面上用拒水性材料塗覆。習用拒水性塗層可包括天然或合成蠟。或者，可將拒水性聚合物塗層(例如聚乙烯)施加至紙杯紙之一或兩個側/表面，層壓於其上或擠壓於其上。該等拒水性塗層可改良可棄式單次使用杯子中所用紙杯紙之耐水性並由此當含有「熱」飲料或食物產品(例如咖啡、湯等)以及「冷」飲料或食物產品(例如軟飲料、冰淇淋等)時改良或增加該等杯子之結構完整性。
根據本發明之第一寬態樣，提供包含疏水性經塗覆紙基材之物件，該物件包含：具有第一表面及第二表面之紙基材，該紙基材包含：該紙基材之至少約70重量%之紙纖維；及內部紙上膠劑，其量足以賦予該紙基材至少約200秒之HST值；及於該等第一及第二表面中之至少一者上之表面上膠層，該表面上膠層係以至少約1lb/3000ft2(3msf)該紙基材之量存在且包含至少約1lb/3000ft2(3msf)之量之一或多種表面上膠澱粉；至少一個於至少一個表面上膠層上之疏水性經著色塗層，以賦予約50gsm/2分鐘或以下之Cobb值，該疏水性經著色塗層具有小於約3之帕克印刷平滑度(Parker Print Smoothness)值，其係以約2lb/3000ft2至約20lb/3000ft2(3msf)紙基材之塗層重量存在於至少一個表面上膠層上，該疏水性經著色塗層包含：紙顏料組份，其量為該疏水性經著色塗層之約20重量%至約90重量%，該紙顏料組份包含約20份至100份片狀礦物顏料及0份至約80份非片狀紙顏料；及疏水性顏料黏合劑組份，其量為約10份至約400份/100份紙顏料組份，該疏水性顏料黏合劑組份包含一或多種疏水性聚合物。
根據本發明之第二寬態樣，提供製備疏水性經塗覆紙基材之方法，其包含以下步驟：(a)提供具有第一表面及第二表面之紙基材，該等第一及第二表面中之至少一者具有至少約1lb/3000ft2(3msf)該紙基材之量之表面上膠層，該紙基材包含：該紙基材之至少約70重量%之紙纖維；及內部紙上膠劑，其量足以賦予該紙基材至少約200秒之HST值；該表面上膠層包含至少約1lb/3000ft2(3msf)之量之一或多種表面上膠澱粉；及(b)將疏水性經著色塗層組合物施加至至少一個表面上膠層，以在該表面上膠層上形成至少一個帕克印刷平滑度值小於約3且Cobb值為約50gsm/2分鐘或以下之疏水性經著色塗層，該疏水性經著色塗層組合物係以約2lb/3000ft2至約20lb/3000ft2(3msf)該紙基材之塗層重量施加，該疏水性經著色塗層組合物包含：紙顏料組份，其量為該疏水性經著色塗層組合物之約20重量%至約90重量%且包含約20份至100份之片狀礦物顏料及0份至約80份之非片狀紙顏料；及疏水性顏料黏合劑組份，其量為約10份至約400份/100份紙顏料組份，該疏水性顏料黏合劑組份包含一或多種疏水性聚合物。
100‧‧‧經塗覆紙基材
104‧‧‧紙基材/第一表面
108‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
116‧‧‧表面上膠層
120‧‧‧外部表面
124‧‧‧疏水性經著色塗層
128‧‧‧外部表面
132‧‧‧濕氣障壁塗層
136‧‧‧外部表面
140‧‧‧濕氣障壁經塗覆紙基材
200‧‧‧經塗覆紙基材
204‧‧‧紙基材
208‧‧‧第一表面
212‧‧‧第二表面
216‧‧‧第一表面上膠層
220‧‧‧外部表面
224‧‧‧第一疏水性經著色塗層
228‧‧‧外部表面
232‧‧‧第一濕氣障壁層
236‧‧‧外部表面
244‧‧‧第二表面上膠層
248‧‧‧外部表面
252‧‧‧第二疏水性經著色塗層
256‧‧‧外部表面
260‧‧‧第二濕氣障壁塗層
264‧‧‧外部表面
268‧‧‧濕氣障壁經塗覆紙基材
304‧‧‧內部上膠紙基材/紙基材
316‧‧‧紙纖維
320‧‧‧內部上膠劑
328‧‧‧表面上膠層
332‧‧‧表面上膠劑組合物
336‧‧‧表面上膠劑
340‧‧‧紙顏料
348‧‧‧疏水性(經著色)塗層/疏水性塗層
356‧‧‧紙顏料組份
360‧‧‧疏水性顏料黏合劑組份
364‧‧‧聚合物乳液
372‧‧‧經塗覆紙基材
380‧‧‧濕氣障壁塗層
392‧‧‧濕氣障壁經塗覆紙基材
本發明將結合隨附圖闡述，其中：圖1代表根據本發明在紙基材之表面/側面具有疏水性塗層/濕氣障壁塗層之疏水性經塗覆紙基材、以及濕氣障壁經塗覆紙基材之實施例的剖視圖；圖2代表根據本發明之疏水性經塗覆紙基材、以及根據本發明在紙基材之兩個表面/側面具有疏水性塗層/濕氣障壁塗層之濕氣障壁經 塗覆紙基材之另一實施例之剖視圖；且圖3係圖解說明製備本發明之疏水性經塗覆紙基材、以及濕氣障壁經塗覆紙基材之方法之實施例的流程圖。
在闡述本發明之前定義數個術語係有利的。應瞭解以下用於整個說明書中。
定義
除非明確說明，否則在術語之定義偏離術語通常所用含義之情形中，申請人意欲利用下文提供之定義。
出於本發明之目的，術語「紙基材」係指可自混合物、配料等形成、產生、製造等之纖維紙幅，其包含紙纖維、內部上膠劑等加上任何其他可選造紙添加劑(例如，紙填充劑、濕強度劑、光學增白劑等)。紙基材可呈連續捲材、離散片材等之形式。
出於本發明之目的，術語「紙纖維」係指可用於製備纖維紙幅之任何纖維材料。紙板製造纖維可包括紙漿(木材)纖維(例如，軟木纖維及/或硬木纖維)、牛皮紙纖維(例如，由硫酸鹽法製漿製程產生之紙漿纖維)以及由蘇打法(soda)、亞硫酸鹽法、磁鐵礦法、冷蘇打法、NSSC等紙漿製造製程產生之木材纖維、合成纖維、廢紙纖維、再造紙纖維、來自大麻、黃麻、苧麻、亞麻、棉短絨、馬尼拉麻(abaca)、木材廢料、稻草、蔗渣、竹、劍麻、合成(例如，雙組份)纖維等中之任一者之纖維以及該等纖維之任何組合。
出於本發明之目的，術語「紙板」係指包含紙厚度(caliper)為約8密耳至約28密耳(點)(例如約12密耳至約24密耳(點))之單層(ply,layer)紙板之紙基材。紙板可呈連續捲材、離散片材、用於(例如)製造杯子之包裝材料坯料等之形式。
出於本發明之目的，術語「軟木纖維」係指源自針葉樹(祼子植 物)之木質物質的纖維紙漿，該等針葉樹係例如各種冷杉、雲杉、松樹等，例如火炬松、溼地松、科羅拉多雲杉(Colorado spruce)、拔爾薩姆冷杉(balsam fir)、花旗松(Douglas fir)、班克松(jack pine)、放射松(radiata pine)、銀白雲杉、小幹松、紅杉等。可使用北美南部軟木及北部軟木以及來自世界其他地區之軟木來提供軟木纖維。納入軟木纖維易於賦予紙基材(例如紙板)較高之彎曲剛度，且亦易於賦予紙基材(例如紙板)較粗糙且較不平滑之表面。
出於本發明之目的，術語「硬木纖維」係指源自落葉樹(被子植物)(例如樺樹、橡樹、山毛櫸、槭樹、桉樹、楊樹等)之木質物質的纖維紙漿。在紙基材(例如紙板)中納入硬木纖維易於賦予紙基材(例如紙板)較平滑表面。
出於本發明之目的，術語「CTMP纖維」係指已經受化學、熱及機械處理之組合之化學熱磨機械紙漿(CTMP)纖維。如本文所用，CTMP纖維係指已藉由化學、熱及機械處理以該等處理之任何順序進行處理之纖維，其包括化學-熱磨-機械(C-T-M)紙漿纖維、熱磨-化學-機械(T-C-M)紙漿纖維、熱磨-機械-化學(T-M-P)紙漿纖維、長纖維化學-機械紙漿/化學處理之長紙漿纖維(LFCMP/CTLF)等。關於用於製備CTMP纖維之化學熱磨機械製漿(CTMP)的一般描述，參見G.A.Smook,Handbook for Pulp and Paper Technologists(第2版，1992)，第60-65頁，其整個內容及揭示內容均以引用的方式併入本文中。
出於本發明之目的，術語「經漂白CTMP纖維(亦可互換地稱為BCTMP纖維)」係指已經受一或多種漂白處理之化學熱磨機械紙漿(CTMP)纖維。
出於本發明之目的，術語「合成纖維」係指不同於木紙漿纖維(例如，不同於紙漿纖維)且可自(例如)以下材料製得之纖維：乙酸纖維素、丙烯酸系物、聚醯胺(例如，耐綸6(Nylon 6)、耐綸6/6、耐綸 12、聚天冬胺酸、聚麩胺酸等)、多胺、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯酸系物(例如，聚丙烯醯胺、聚丙烯腈、甲基丙烯酸及丙烯酸之酯等)、聚碳酸酯(例如，聚雙酚A碳酸酯、聚丙烯碳酸酯等)、聚二烯(例如，聚丁二烯、聚異戊二烯、聚降莰烯等)、聚環氧化物、聚酯(例如，聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚己內酯、聚乙交酯、聚乳酸、聚羥基丁酸酯、聚羥基戊酸酯、聚己二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯、聚琥珀酸丙二酯等)、聚醚(例如，聚乙二醇(聚氧化乙烯)、聚丁二醇、聚氧化丙烯、聚甲醛(多聚甲醛)、聚四亞甲基醚(聚四氫呋喃)、聚環氧氯丙烷等)、聚氟碳化合物、甲醛聚合物(例如，尿素-甲醛、三聚氰胺-甲醛、酚甲醛等)、聚烯烴(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯(polybutylene,polybutene)、聚辛烯等)、聚伸苯基(例如，聚伸苯醚、聚苯硫、聚伸苯基醚碸等)、含矽聚合物(例如，聚二甲基矽氧烷、聚碳甲基矽烷等)、聚胺基甲酸酯、聚乙烯類化合物(例如，聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、聚乙烯醇之酯及醚、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯啶酮、聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、聚乙烯基甲基酮等)、聚縮醛、聚芳基化物、及共聚物(例如，聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-丙烯酸、聚對苯二甲酸丁二酯-共-聚對苯二甲酸乙二酯、聚十二內醯胺-嵌段-聚四氫呋喃)、氯乙烯、再生纖維素(例如黏液嫘縈(viscose rayon))、玻璃纖維、陶瓷纖維、雙組份纖維、三聚氰胺纖維(例如，自三聚氰胺-甲醛樹脂獲得之纖維)等。
出於本發明之目的，術語「雙組份纖維」係指包含芯及鞘構形之合成纖維。該等雙組份纖維之芯及鞘部分可自各種聚合物製得。舉例而言，雙組份纖維可包含PE(聚乙烯)或經改質PE鞘，該雙組份纖維可具有PET(聚對苯二甲酸乙二酯)或PP(聚丙烯)芯。在一個實施例中，雙組份纖維可具有由聚酯製得之芯及由聚乙烯製得之鞘。或者， 可採用具有PP(聚丙烯)或經改質PP或PE鞘或PP與經改質PE之組合作為鞘或共聚酯鞘(其中共聚酯係經間苯二甲酸改質之PET(聚對苯二甲酸乙二酯))以及PET或PP芯、或PP鞘-PET芯及PE鞘-PP芯之多組份纖維及co-PET鞘纖維。雙組份纖維可使用各種幾何構形，包括同心型、偏心型、海島型、並列型等。亦可改變雙組份纖維之芯及鞘部分之相對重量百分比及/或比例。
出於本發明之目的，術語「紙填充劑」係指可呈顆粒形式且可降低紙基材等之成本(單位重量)之無機材料。可用於本發明實施例中之紙填充劑可包括(例如)碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鈣、鋁酸鈣、碳酸鎂、雲母、二氧化矽、氧化鋁、砂、碎石、砂石、石灰岩、壓碎岩、鋁礬土、花崗岩、石灰岩、玻璃珠粒、氣凝膠、乾凝膠、飛灰、發煙二氧化矽、熔融二氧化矽、板狀氧化鋁、高嶺土、微球、中空玻璃球、多孔陶瓷球、陶瓷材料、火山灰材料、鋯化合物、硬矽鈣石(結晶矽酸鈣凝膠)、輕質膨脹黏土、珍珠岩、蛭石、水合或未水合水硬水泥粒子、浮石、沸石、剝落的岩石等及其混合物。某些紙填充劑(例如碳酸鈣)亦可起到紙顏料的作用。
出於本發明之目的，術語「內部紙上膠劑」係指在形成纖維紙基材之前在造紙製程期間納入、添加等之上膠劑。內部紙上膠劑通常藉由使紙基材更具疏水性來抵抗水或其他液體滲透至紙基材中。適宜內部紙上膠劑可包括非反應性表面上膠劑及反應性表面上膠劑。
出於本發明之目的，術語「非反應性內部上膠劑」(亦互換地稱為「本體內部上膠劑」)係指主要由於沈澱及靜電吸引至紙纖維而被紙基材保留之內部表面上膠劑，且其可更適於酸性製得之紙基材(即，自pH值在(例如)約3.5至約6.5範圍內且可存在鋁物質(例如明礬)之紙纖維配料製得之紙基材)。非反應性內部表面上膠劑可包括(例如)以下中之一或多者：基於松香之上膠劑(例如，自軟木物質之硫酸鹽 法製漿期間所產生之「妥爾油(tall oil)」分離之松香酸形成的上膠劑，且其含有松脂酸及相關化合物且可利用富馬酸處理以將至少一些松脂酸及相關化合物轉化成稱為「強化松香」之三羧基物質)，例如松香乳液上膠劑(即，將松香酸利用乳化劑或穩定劑(例如酪蛋白或其他陽離子聚電解質)溶解、分散、稀釋等以形成液體)、松香皂上膠劑(例如，松香酸之鹽，其在鋁物質(例如明礬)之存在下可「沉降」以形成水溶性或水可分散性固體)；蠟乳液上膠劑(例如，懸浮於水性(水)相中之例如來自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)之蠟粒子、棕櫚蠟、其他天然或合成蠟等)等。關於松香上膠劑及其他非反應性內部上膠劑之一般描述，參見G.A.Smook,Handbook for Pulp and Paper Technologists(第2版，1992)，第221頁，其整個內容及揭示內容均以引用的方式併入本文中。
出於本發明之目的，術語「反應性內部上膠劑」係指藉助與紙纖維反應而被紙基材保留之內部上膠劑，且其可更適於鹼性製得之紙基材(即，自pH值在(例如)約7至約9範圍內之紙纖維配料製得之紙基材)。反應性內部上膠劑可包括以下中之一或多者：烷基烯酮二聚體(AKD)；烯基琥珀酸酐(ASA)等。關於反應性內部上膠劑之一般描述，參見G.A.Smook,Handbook for Pulp and Paper Technologists(第2版，1992)，第222頁，其整個內容及揭示內容均以引用的方式併入本文中。
出於本發明之目的，術語「表面上膠澱粉」係指用於紙基材之表面上膠劑，其包含一或多種天然澱粉(即，自諸如玉蜀黍、小麥、稻穀、馬鈴薯、木薯等植物源獲得之未改質澱粉)，例如穀類澱粉(例如，玉米澱粉、小麥澱粉、稻穀澱粉、馬鈴薯澱粉、燕麥澱粉、黑麥澱粉、大麥澱粉、高粱澱粉等)及非穀類澱粉(例如，木薯澱粉等)；經改質天然澱粉(例如，乙基化澱粉、氧化澱粉，例如氧化玉米澱粉等) 或其組合。經改質澱粉(例如，氧化澱粉，例如氧化玉米澱粉)可藉由紙上膠澱粉工藝中已知之一或多種化學處理獲得，例如藉由氧化以將一些-CH2OH基團轉化成-COOH基團等。在一些情形中，經改質澱粉可具有小比例的乙醯基。或者，澱粉可經化學改質以使其為陽離子(即，陽離子澱粉)或兩性的(即，兩性澱粉)，即，具有陽離子及陰離子電荷二者。經改質澱粉亦可包括轉化成澱粉醚之澱粉、或藉由利用(例如)-OCH2CH2OH基團(即，羥基乙基化澱粉)、-OCH2CH3基團(即，乙基化澱粉)、-OCH2CH2CH2OH基團(即，丙基化澱粉)等代替一些-OH基團之羥基烷基化澱粉。
出於本發明之目的，術語「非澱粉疏水性表面上膠劑」係指不同於表面上膠澱粉之表面上膠劑，其可視情況包括於施加至、添加至等所形成纖維紙基材表面之表面上膠層中。非澱粉表面疏水性上膠劑通常藉由利用更具疏水性膜覆蓋紙基材來抵抗水或其他液體滲透至紙基材中(例如，藉由提供防水性)，以便(例如)：(1)當施加疏水性著色塗料(HPC)層時，限制隨後所施加HPC層至紙基材中之滲透，以便較少HPC在紙基材內部損失，及(2)藉由促進紙基材之水障壁(抵抗)性質，表面上膠層可促進由HPC層提供之益處，由此意味著可需要較薄HPC層以達成相同或類似Cobb值(如下文所定義)。適宜非澱粉疏水性表面上膠劑可為(例如)酸酐、二聚體、聚合物、共聚物、聚合物乳膠等，且可包括(例如)以下中之一或多者：苯乙烯-馬來酸酐(SMA)共聚物；苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物，例如苯乙烯-丙烯酸(SAA)共聚物；烷基化三聚氰胺；基於松香之上膠劑(例如，松香乳液上膠劑、松香皂上膠劑等)；苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；丙烯腈-丁二烯(AB)共聚物；烷基烯酮二聚體(AKD)；聚丙烯醯胺聚合物或共聚物；等。
出於本發明之目的，術語「Hercules上膠測試」或「HST」係指抵抗(例如)酸性水溶液滲透穿過紙之測試。HST可使用TAPPI標準方 法530pm-89之程序量測。參見2004年7月20日授權之美國專利第6,764,726號(Yang等人)，其整個揭示內容及內容以引用的方式併入。HST值係遵循TAPPI標準方法編號T-530pm-89中所闡述之慣例使用30%甲酸墨水及80%反射終點來量測。所量測之HST值反映紙基材中及/或其上所存在上膠劑之相對含量。
出於本發明之目的，術語「紙顏料」係指礦物顏料(例如，碳酸鈣、黏土(例如，高嶺土黏土)、滑石等)以及非礦物材料(例如，塑膠顏料等)，其可用於造紙中以降低每單位質量之紙基材之材料成本，增加不透明度，增加平滑度等。礦物顏料可細磨成(例如)約0.5微米至約5微米之大小範圍，可係片狀礦物顏料等。
出於本發明之目的，術語「片狀礦物顏料」係指結構上為片狀且由具有大於約2、例如大於約5、例如在約10至約60之範圍內(例如，約20至約40)之高縱橫比(粒子之寬度對厚度)之薄、不規則的片層狀粒子組成之礦物(紙)顏料。片狀礦物顏料可包括以下中之一或多者：剝層黏土、高嶺土、滑石、蒙脫石、禾樂石(halloysite)、鎂鋁海泡石、伊萊石、天然及合成雲母(例如白雲母、金雲母、黑雲母、焦矽酸鋇(barium disilic)等。關於片狀礦物顏料以及與非片狀礦物顏料之差異的描述，參見2008年1月22日授權之共同讓與之美國專利第7,320,825號(Morabito)，其全部內容和公開信息均以引用的方式併入本文中。
出於本發明之目的，術語「非片狀紙顏料」係指結構上不為片狀且可包含精細粒子之礦物顏料(例如，碳酸鈣等)以及非礦物顏料(例如，塑膠顏料等)。非片狀顏料可包括以下中之一或多者：碳酸鈣顏料(包括GCC、PCC等)；二氧化鈦顏料；硫酸鋇顏料；二氧化矽顏料；沸石顏料；塑膠顏料；等。
出於本發明之目的，術語「碳酸鈣」係指可用作紙顏料之各種 碳酸鈣，例如沈澱碳酸鈣(PCC)、經研磨碳酸鈣(GCC)、經改質PCC及/或GCC等。
出於本發明之目的，術語「沈澱碳酸鈣(PCC)」係指可藉由沈澱反應製造且可用作紙顏料之碳酸鈣。PCC可包含CaCO3之幾乎全部方解石晶體形式。方解石晶體取決於生成條件可具有若干種不同的宏觀形狀。沈澱碳酸鈣可藉由氫氧化鈣之水性漿液(「石灰乳」)利用二氧化碳(CO2)氣體之碳酸化來製備。用來獲得PCC之起始材料可包含石灰岩，但亦可經煅燒(即，加熱以逐出CO2)，由此產生生石灰CaO。可添加水以「熟化」石灰，然後使所得「石灰乳」(Ca(OH)2之懸浮液)暴露於CO2氣體之氣泡。添加CO2期間之冷溫度易於產生菱形(塊狀)PCC粒子。添加CO2期間之較暖溫度易於產生偏三角形(蓮座形)PCC粒子。在任一情形中，在石灰乳已有效轉化為CaCO3之最佳pH下且在CO2之濃度變得足夠高以酸化懸浮液並造成其一些重新溶解之前結束反應。在其中PCC為連續攪拌或儲存許多天之情形中，可需要添加多於痕量之陰離子分散劑(例如多磷酸鹽)。濕PCC可具有弱陽離子膠體電荷。相比之下，經乾燥PCC可類似於大多數經研磨CaCO3產物具有負電荷，此取決於是否已使用分散劑。碳酸鈣可以三種不同晶體形式自水溶液沈澱：六方方解石形式，其係熱力學不穩定的；方解石形式，其最穩定且在自然界最豐富；及霰石形式，其在溫度及壓力之正常環境條件下亞穩定，但其在高溫下可轉化成方解石。霰石形式具有斜方形狀，其結晶為長、細針，其可凝聚或不凝聚。方解石形式可以若干不同形狀存在，其最常見者係晶體可凝聚或不凝聚之菱形形狀及晶體通常不凝聚之偏三角形形狀。
出於本發明之目的，術語「基重」係指包含紙基材且有或沒有層或塗層之材料之片材、捲材等之克/平方米(grammage)，如藉由TAPPI測試T410測定。參見G.A.Smook,Handbook for Pulp and Paper Technologists(第2版，1992)，第342頁，表22-11(其整個內容及揭示內容均以引用的方式併入本文中)，其闡述用於量測基重之物理測試。紙基材之基重本質上係每單位面積彼紙基材之密度，在本文中反映在lb/3000ft2(3msf)之單位中。用於本文之適宜基重係在約105lb/3000ft2至約300lb/3000ft2(3msf)之範圍內，例如約140lb/3000ft2至約250lb/3000ft2(3msf)。
出於本發明之目的，術語「紙厚度」係指在壓光之前或之後有或沒有層、塗層等之材料(例如包含紙幅、紙基材等之材料)之片材、紙幅、基材等之厚度(以密耳表示)，如藉由在定義壓力下量測平滑、平板之間之距離所測定。
出於本發明之目的，術語「密耳」係以習用意義使用，係指一英吋之千分之幾且在本文中亦互換地稱為「點」。
出於本發明之目的，術語「MD」係指紙基材之機器方向，即，以紙基材在其形成期間所運動之方向的習用造紙意義上使用。
出於本發明之目的，術語「CD」係指橫跨機器方向，即，在橫向於(例如，正交於)機器方向(MD)之方向的習用造紙意義上使用。
出於本發明之目的，術語「固體基準」係指組合物等中存在之各別固體材料(例如，紙纖維、內部上膠劑、表面上膠劑、紙顏料、塗層材料、聚合物等)中之每一者在不存在任何液體(例如，水、其他溶劑等)下之重量百分比(或份數)。除非另外規定，否則本文針對固體材料所給出之任何百分比及份數係基於固體基準。
出於本發明之目的，術語「lb/3000ft2(可與術語lb/3msf互換使用)」係指每單位表面積(以3000ft2或3msf計)之組合物、化合物、層、組份、材料等施加至其、施加於其上等之層、紙基材、塗層等之一側、表面等之組合物、化合物、層、組份、材料等之量(以lb計)。
出於本發明之目的，術語「固體含量」係指組合物等中所存在 之非揮發性、非液體組份之百分比(以重量計)。
出於本發明之目的，關於塗層及用於提供該等塗層之組合物之術語「施加」可包括添加、沈積、噴射、塗抹、鋪展、擦拭、輕敷、浸漬、印刷等。
出於本發明之目的，術語「Cobb值」係指紙基材/經塗覆紙基材之水吸收性能之量度。Cobb值反映在規定時間段中1m2紙基材/經塗覆紙基材之樣品在諸如TAPPI T-441之標準測試方法之規定條件所吸收水之質量。對於本發明之經塗覆紙基材之實施例，Cobb值可端視所涉及經塗覆紙基材在2分鐘或30分鐘之時期中量測。
出於本發明之目的，術語「紙平滑度」係指紙基材表面、上膠表面層表面、塗層表面等偏離平面或實質上平面表面之程度，如由紙基材/塗層之深度、紙基材/塗層寬度、偏離彼平面表面之量等所影響。紙平滑度可在帕克印刷平滑度(PPS)方面根據TAPPI測試方法T555om-99以10kgf/cm2之夾緊壓力量測。帕克印刷平滑度(PPS)值反應紙板或塗層表面之「微觀粗糙度」程度。帕克印刷平滑度值越高，紙基材表面、塗層表面等越粗糙。相反，PPS值越低，紙基材表面、塗層表面等越平滑。紙平滑度亦可在謝菲爾德平滑度(Sheffield smoothness)值方面進行量測。謝菲爾德平滑度值可藉由TAPPI測試方法T 538om-01以謝菲爾德單位(SU)量測。
出於本發明之目的，術語「液體」係指可在使用溫度(例如，室溫)下容易地流動、具有較小或沒有分散傾向且具有相對高可壓縮性之非氣態之流體組合物、化合物、材料等。
出於本發明之目的，術語「室溫」係指室溫之普遍接受含義，即，20℃至25℃之環境溫度。
出於本發明之目的，術語「表面上膠劑組合物」(在某些實施例中亦稱為「上膠壓榨組合物」)係指上膠組合物，其包含：一或多種 表面上膠澱粉；視情況一或多種非澱粉疏水性表面上膠劑；視情況一或多種紙顏料等、以及一或多種其他可選成份，例如顏料黏合劑(例如，聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯啶酮聚合物或共聚物等)、交聯劑(例如，乙二醛、碳酸鋯銨(AZC)、碳酸鋯鉀(KZC)等)、流變改質劑、消泡劑等。
出於本發明之目的，術語「表面上膠層」(在一些實施例中亦稱為「上膠壓榨層」)係指藉由施加表面上膠劑組合物在紙基材之一或兩個表面/側上(即，毗鄰其)形成之一或多個層。
出於本發明之目的，術語「紙表面上膠裝置」係指可用於處理表面上膠劑組合物、將其施加、塗覆至紙基材之一或多個表面等之彼等裝置、裝備、機器等。紙表面上膠裝置可包括氣刀式塗覆機、棒式塗覆機、刮刀式塗覆機、施膠機、浸漬式塗覆機、狹縫擠出式塗覆機等。關於可用於本文之施膠機、塗覆機等之一般描述，參見G.A.Smook,Handbook for Pulp and Paper Technologists(第2版，1992)，第283-94頁，其整個內容及揭示內容均以引用的方式併入本文中。施膠機可包括池式施膠機(puddle size press)、計量施膠機等。關於可用於本文之施膠機之一般描述，參見G.A.Smook,Handbook for Pulp and Paper Technologists(第2版，1992)，第283-85頁，其整個內容及揭示內容均以引用的方式併入本文中。
出於本發明之目的，術語「浸壓式施膠機」係指具有溢流輥隙(堰)之施膠機，亦稱為「池式施膠機」。浸壓式施膠機可包括垂直施膠機、水平施膠機等。
出於本發明之目的，術語「計量施膠機」係指包括用於鋪展、計量等紙基材側或表面上所沈積、施加等之表面上膠劑組合物之組件之施膠機。計量施膠機可包括棒式計量施膠機、澆口輥式計量施膠機、刮刀式計量施膠機等。
出於本發明之目的，術語「棒式計量施膠機」係指使用棒以將表面上膠劑組合物鋪展、計量於紙基材表面上等之計量施膠機。棒相對於紙基材可係靜止或移動的。
出於本發明之目的，術語「澆口輥式計量施膠機」係指可使用澆口輥、轉移輥、軟施加輥等之計量施膠機。澆口輥、轉移輥、軟施加輥等可相對於紙基材靜止，可相對於紙基材等旋轉。
出於本發明之目的，術語「刮刀式計量施膠機」係指可使用刮刀以將表面上膠劑組合物鋪展、計量於紙基材表面上等之計量壓榨機。
出於本發明之目的，術語「疏水性經著色塗層組合物」(亦互換地稱為「疏水性底塗層組合物」)係指塗層組合物，其包含：紙顏料組份；疏水性顏料黏合劑組份；等，以及一或多種可選組份，例如水可分散性乳液聚合物(如下文所述)；流變改質劑；光學增亮劑(OBA)；消泡劑；分散劑；等。
出於本發明之目的，術語「疏水性經著色塗層」(亦互換地稱為「疏水性底塗層」或「HPC層」)係指藉由施加疏水性顏料塗層組合物於表面上膠塗層之一或兩個表面上(即，毗鄰其)所形成之一或多個層。可用於施加該等疏水性經著色塗層之裝置可包括以下中之一或多者：氣刀式塗覆機、棒式塗覆機、刮刀式塗覆機、幕簾式塗覆機、級聯式塗覆機、浸漬式塗覆機、狹縫擠出式塗覆機等。
出於本發明之目的，術語「紙顏料組份」係指紙顏料組份，其包含：一或多種片狀礦物顏料；視情況一或多種非片狀紙顏料；等。
出於本發明之目的，術語「疏水性顏料黏合劑組份」係指用於顏料組份之包含一或多種疏水性聚合物之黏合劑組份。該等疏水聚合物可呈乳膠之形式，可為均聚物或共聚物，且可包括以下中之一或多者：苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物；苯乙烯- 丙烯酸-丙烯腈(SAN)共聚物；聚乙酸乙烯酯聚合物；聚乙烯(PE)聚合物，包括其共聚物；聚丙烯(PP)聚合物，包括其共聚物；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物，包括其共聚物；蠟；聚胺基甲酸酯聚合物；環氧樹脂；等。
出於本發明之目的，術語「濕氣障壁塗層組合物」(亦互換地稱為「頂塗層組合物」)係指賦予經塗覆紙基材濕氣障壁(疏水性)益處之水性乳液塗層組合物，且其包含：一或多種水可分散性乳液聚合物；水性溶劑(例如，水)等，以及一或多種可選成份，例如流變改質劑、消泡劑、摩擦係數(COF)改質劑、熱密封助劑、黏著助劑、用於抑制經塗覆紙基材之表面黏在一起(例如，在輥上剝離或拉斷期間、在形成經塗覆紙基材之捲材期間等)之抗結塊助劑(其可包括顏料)等。
出於本發明之目的，術語「濕氣障壁塗層」(亦互換地稱為「頂塗層」)係指一或多個自濕氣障壁塗層組合物形成之外層，且其中該一或多個外層係藉由施加濕氣障壁塗層組合物形成於(即，毗鄰)疏水性經著色塗層上。此濕氣障壁塗層亦可係熱可密封的，以便所得濕氣障壁經塗覆紙基材可藉由使用(例如)標準熱密封杯形成設備用於製造(例如)可棄式杯子。
出於本發明之目的，術語「水可分散性乳液聚合物」係指可分散於水性溶劑(例如，水)中以形成水性聚合物溶液且當乾燥(加熱)時可形成熱可密封疏水性濕氣障壁層之聚合物或共聚物。該等水可分散性乳液聚合物所提供之聚合物粒子應在包裝所用之正常乾燥溫度下聚結成連續膜，應在與(例如)低密度聚乙烯(LDPE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等相當或在其範圍內之溫度及密封時間下可熱密封，對於與食物或引用接觸應係安全的(對於經塗覆紙基材欲與食物或飲料一起使用之彼等實施例而言)等。適於本發明之水可分散性乳液聚合物可包括以下中之一或多者：聚乙烯(PE)聚合物(例如，低密度聚乙烯 (LDPE))，包括其共聚物；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物，包括其共聚物；聚羥基烷酸酯(PHA)聚合物；聚乳酸(PLA)聚合物；聚乙醇酸(PGA)聚合物；聚乙酸乙烯酯聚合物；蠟；聚胺基甲酸酯聚合物；環氧樹脂；等。
出於本發明之目的，術語「聚乙烯(PE)聚合物」係指可為低密度(LDPE)或高密度(HDPE)且可形成為乳液用於提供濕氣障壁塗層之聚乙烯(PE)聚合物或共聚物。適宜市售PE聚合物乳液可包括可購得之高密度聚乙烯(HDPE)、以及低密度聚乙烯(LDPE)乳液，例如來自Michelman之Coating X300、來自Omnova之MD-80、來自Bercen之Berchem 4000等。
出於本發明之目的，術語「聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物」係指可形成為乳液用於提供濕氣障壁塗層之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物或共聚物。適宜市售PET聚合物乳液或經改質PET乳液可包括來自AkzoNobel之EvCote Water Barrier 3000、來自Sustainable Fiber Solutions之SFS 230HS及250HS等。
出於本發明之目的，術語「聚羥基烷酸酯(PHA)聚合物」係指生物可降解之熱塑性脂肪族聚酯，其可藉由各別單體羥基脂肪族酸(包括羥基脂肪族酸之二聚體)之聚合、藉由澱粉、糖、脂質等之細菌發酵來產生。PHA可包括以下中之一或多者：聚-β-羥基丁酸酯(PHB)(亦稱為聚-3-羥基丁酸酯)；聚-α-羥基丁酸酯(亦稱為聚-2-羥基丁酸酯)；聚-3-羥基丙酸酯；聚-3-羥基戊酸酯；聚-4-羥基丁酸酯；聚-4-羥基戊酸酯；聚-5-羥基戊酸酯；聚-3-羥基己酸酯；聚-4-羥基己酸酯；聚-6-羥基己酸酯；聚羥基丁酸酯-戊酸酯(PHBV)；等，包括不同PHA聚合物等之共聚物、摻合物、混合物、組合等。PHA可藉由(例如)以下中所揭示之方法合成：美國專利第7,267,794號(Kozaki等人)，2007年9月11日授權；美國專利第7,276,361號(Doi等人)，2007年10月 2日授權；美國專利第7,208,535號(Asrar等人)，2007年4月24日授權；美國專利第7,176,349號(Dhugga等人)，2007年2月13日授權；及美國專利第7,025,908號(Williams等人)，2006年4月11日授權，上述文獻之整個揭示內容及內容均以引用的方式併入本文中。
出於本發明之目的，術語「聚乳酸或聚乳酸(PLA)聚合物」係指自乳酸或乳酸源(例如可再生源，例如玉米澱粉、甘蔗等)形成之生物可降解熱塑性脂肪族聚酯。術語PLA可係指PLA之所有立體異構形式，包括L-或D-乳酸交酯及包含L-及D-乳酸交酯之外消旋混合物。舉例而言，PLA可包括D-聚乳酸、L-聚乳酸(亦稱為PLLA)、D,L-聚乳酸、內消旋-聚乳酸以及D-聚乳酸、L-聚乳酸、D,L-聚乳酸及內消旋-聚乳酸之任何組合。本文可用之PLA聚合物可具有(例如)約15,000與約300,000範圍內之數量平均分子量。在PLA聚合物製備中，可使用細菌發酵以產生乳酸，乳酸可經寡聚且然後催化二聚以提供用於開環聚合之單體。PLA聚合物可使用(例如)辛酸亞錫觸媒、氯化錫(II)等藉助單體之開環聚合製成高分子量形式。
出於本發明之目的，術語「聚乙醇酸或聚乙交酯(PGA)聚合物」係指生物可降解熱塑性脂肪族聚酯，其可自乙醇酸或乙醇酸源藉由乙醇酸之縮聚、乙交酯之開環聚合、鹵代乙酸酯之固態縮聚等。參見上述製備PLA聚合物之闡述。
出於本發明之目的，術語「可再循環」係指可原樣或再處理之後(例如，堆肥、其他化學處理等)重新用於製備新的組合物、化合物、物質、材料、紙基材等之組合物、化合物、物質、材料、紙基材(例如，經塗覆紙基材)等。術語「可再循環」包括術語「可再製漿」。
出於本發明之目的，術語「可再製漿」係指可原樣或再處理之後(例如，堆肥、其他化學處理等)重新用於造紙之組合物、化合物、 物質、材料、紙基材(例如，經塗覆紙基材)等。
出於本發明之目的，術語「壓光」係指用於使所壓光之材料(經塗覆紙基材)之表面平滑之習用造紙製程。舉例而言，壓光可涉及使用壓力(及視情況溫度及濕氣)使較粗糙表面平滑之製程。壓光可在壓光機上實施，壓光機可包含在(例如)造紙機末端(在線)或與造紙機分開(離線)之一系列壓光機輥。壓光可包括超級壓光、熱-軟壓光、濕度梯度壓光、延伸輥隙壓光、帶壓光等。關於壓光以及本文可用之用於實施壓光之裝置之一般描述，參見G.A.Smook,Handbook for Pulp and Paper Technologists(第2版、1992)，第273-78頁，其整個內容及揭示內容均以引用的方式併入本文中。
出於本發明之目的，術語「包含」意指各種化合物、組份、聚合物、成份、物質、材料、層、步驟等可在本發明之實施例中聯合使用。因此，術語「包含」涵蓋更具限制性術語「基本上由...組成」及「由...組成」。
出於本發明之目的，術語「及/或」意指各種化合物、組份、聚合物、成份、物質、材料、層、步驟等中之一或多者可在本發明之實施例中使用。
說明
作為與聚乙烯或具有蠟之塗層層壓以改良紙基材、尤其用作製造用於「熱」或「冷」飲料或食物產品之杯子的紙杯紙之紙板之拒水性及耐水性(在本文中亦稱為「防水性」)之替代，紙板可經水性聚合物乳液(經常稱為「頂塗層」)(例如水性聚對苯二甲酸乙二酯(PET)乳液)塗覆以提供該拒水性及耐水性。藉由該等聚合物乳液形成之頂塗層將合意地提供具有足夠防水性之平滑表面，亦合意地使用最小量之此一水性聚合物乳液塗覆紙板表面並由此形成連續疏水濕氣障壁層。紙板上之此頂塗層在提供濕氣障壁層的同時仍將提供經塗覆紙板黏著 地連接在一起(例如，熱密封、膠合等)以形成(例如)藉由使用紙板之該黏著連接所形成之杯子、類似容器、包裝等之能力。
在提供具有該等水性聚對苯二甲酸乙二酯(PET)乳液頂塗層之此一濕氣障壁層時，亦期望紙板之表面儘可能平滑。較粗糙紙板表面可需要較多頂塗層調配物以製造連續膜，此乃因頂塗層調配物可需要填充紙板表面上存在之所有凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等，以使得塗層連續而無該等凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等，但具有最小塗層厚度以產生濕氣(水)障壁。另外，紙板表面自身可需要足夠防水性。由於頂塗層調配物係水性混合物，若紙板表面不具有足夠防水性，則頂塗層調配物亦可吸收於紙板中。因此，可需要將較多頂塗層調配物施加至紙板表面以形成連續膜而無該等凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等，以及具有產生濕氣(水)障壁所需之最小厚度以補償可吸收於紙板中之頂塗層調配物。因此，可需要紙板表面之處理以最小化頂塗層調配物由紙板之吸收。
在處理紙板以抑制該等頂塗層調配物之吸收時，期望藉由施膠機及/或紙塗覆機施加該處理。此一上膠壓榨或塗層調配物可需要足夠固體及黏度以與紙板機常用之施膠機及塗覆設備一起工作良好。亦可需要上膠壓榨及/或塗層調配物相對快速且足夠充分地乾燥，以使得所形成塗層不會被剝離或拉斷，或當在紙板製造機之末端捲繞成捲材時變得「結塊」(即，成品紙板之前側在塗覆後黏至其背側之情況)。
對於此問題之一種嘗試的先前解決方案涉及使用具有較高量之內部上膠劑之紙板(紙杯紙)以提供防水性。但較高量之內部上膠劑單獨不能起作用，此乃因所得紙板表面可能仍然太粗糙(例如，成品紙板之表面的帕克印刷平滑度高於約3)，且可含有太多凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等，該等可吸收頂塗層調配物，因此再次增加達 成不含該等凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等及足夠厚度之連續頂塗層膜所需之頂塗層調配物之量以提供所需耐濕氣(水)性，以使得(例如)自該經塗覆紙板形成之杯子可含有「冷」飲料而不會喪失結構完整性(由於濕氣凝結並吸收)並最終對於使用者固持而言變得太軟。
已嘗試之另一解決方案係利用經調配用於柔版及/或平版印刷之標準紙板塗層塗覆紙板。但已發現當藉由機外式塗覆(off-machine coating)施加水性乳液頂塗層時，由於該等塗層之孔隙度對於良好可印刷性可係必要的，故該等塗層提供之防水性不足。
對於此問題之另一嘗試的先前解決方案嘗試利用聚合物乳膠含量較高之機外式塗層塗覆先前紙板以填充塗層調配物顏料粒子之間之該等凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等。此一聚合物乳膠塗層調配物可用於機外式塗覆機，但由於較高乳膠含量及經塗覆紙板之較高熱含量，當其在紙板機之末端處捲繞於捲軸上時，亦可易於在紙板機上造成「結塊」(如上所述)。與此相反，上膠壓榨或塗層調配物將合意地具有適當量之固體及黏度以與紙板機常用之施膠機及塗覆設備一起工作良好。另外，上膠壓榨及/或塗層調配物將能夠快速且足夠充分地乾燥，以使得調配物不會(例如)於輥上被剝離或拉斷，或造成「結塊」(如上所述)。
用於紙板之先前耐濕氣疏水性塗層之其他問題包括該等塗層相當厚(例如，大約0.5密耳至約2密耳厚)，以及使得經塗覆紙板難以再循環或甚至不可再循環以及難以利用標準造紙機或設備再製漿或甚至不可再製漿。舉例而言，由於層壓聚乙烯(PE)膜紙板無法在再製漿單元中磨碎且當添加酸或鹼時不能變軟(其他紙成份亦如此)，故具有該等層壓聚乙烯(PE)膜之先前經塗覆紙板不可再製漿。由於該等經塗覆紙板經常用於製造可棄式物件(例如飲料杯、食品盤等)，故經塗覆紙板可再循環、以及可再製漿可甚為重要。此意味著施加至紙板以改良 防水性之疏水性塗層合意地不僅可再循環，且亦可利用標準造紙機或設備(其可包括施膠機、塗覆機等)再製漿。另外，使經塗覆紙板製造期間所生成之任何廢料再循環及再製漿之能力亦係期望的。
因此，本發明之經塗覆紙基材(例如，經塗覆紙板)之實施例提供紙板之經改良防水性、較平滑紙板表面、在紙板機上抗「結塊」之經塗覆紙板等。經改良防水性係藉由包括以下提供於經塗覆紙板中：(1)紙基材(例如，紙板)上之較高量之內部上膠劑，即，足以賦予至少約200秒之HST值；(2)表面上膠劑組合物，其含有一或多種表面上膠澱粉(例如，乙基化澱粉、氧化玉米澱粉等)、視情況一或多種非澱粉疏水性表面上膠劑(例如，苯乙烯-馬來酸酐(SMA)共聚物、苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物(例如，苯乙烯-丙烯酸(SAA)共聚物；烷基化三聚氰胺；松香上膠劑(例如，松香乳液上膠劑、松香皂上膠劑等)；苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；丙烯腈-丁二烯(AB)共聚物、烷基烯酮二聚體(AKD)、聚丙烯醯胺聚合物或共聚物等)，以增加疏水性，但降低所需表面上膠劑組合物之塗層重量及/或所需疏水性顏料塗層之塗層重量；及視情況一或多種紙顏料(例如，片狀礦物顏料，例如黏土及/或滑石)，其施加於具有較高量內部上膠劑之紙基材(例如，紙板)之一或兩個表面；及(3)疏水性顏料塗層組合物，其含有具有較高量片狀礦物顏料(例如，黏土等)之紙顏料組份及疏水性乳膠聚合物(例如，包含苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物、苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物、苯乙烯-丙烯酸-丙烯腈(SAN)共聚物等之乳膠)。疏水性顏料塗層組合物(及視情況表面上膠劑組合物)提供片狀顏料粒子，其可覆蓋紙基材(例如，紙板)表面中之凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等，由此產生較平滑經塗覆紙基材(例如，紙板)表面用於在壓光之後隨後施加頂塗層乳液調配物。壓光因此可壓縮經組合表面上膠劑/疏水性顏料塗層，由此減小經組合表面上膠劑/疏水性顏料塗層之孔隙度，並由此增加所得經 塗覆紙基材(例如，紙板)之平滑度及防水性二者。
片狀紙顏料(例如黏土、黏土等)亦為水滲透提供彎曲路徑，此使得疏水性顏料塗層組合物(且在一些實施例中，表面上膠劑組合物)能夠提供經改良防水性。非澱粉疏水性表面上膠劑(例如苯乙烯-馬來酸酐(SMA))係膜形成性的，且由此可有助於將經改良防水性提供給表面上膠劑組合物。該等表面上膠劑組合物可利用計量式施膠機施加，此可為紙基材(例如，紙板)表面上之表面上膠塗層組合物提供較佳抵抗。在表面上膠劑組合物之較高固體含量(例如，表面上膠劑組合物中約12%或更高之固體含量)及較高吸收(pickup)下，表面上膠劑組合物可提供較佳防水性，此使得表面上膠劑組合物更靠近紙基材(例如，紙板)表面，且有助於填充紙基材(例如，紙板)表面上之一些凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等。疏水性顏料黏合劑組份中所用及疏水性顏料塗層組合物中所存在之疏水性(乳膠)聚合物(且其可為(例如)苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物、苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物或含有丙烯腈(SAN)之苯乙烯-丙烯酸共聚物，例如約5%至約30%之共聚物係丙烯腈)亦可有助於改良疏水性顏料塗層組合物之防水性。額外防水性亦可藉由在疏水性顏料塗層組合物中包括一或多種水可分散性乳液聚合物(例如約2份至約10份(固體基準)含聚乙烯(PE)之乳液/100份紙顏料組份)來提供。疏水性顏料塗層組合物中包括水可分散性乳液聚合物(例如含PE之乳液)可有助於減少亦包含該等水可分散性乳液聚合物之水性乳液頂塗層組合物之毛細管吸收，以及減小當在造紙機上捲繞成捲材時疏水性顏料塗層導致「結塊」(如上所述)之傾向。
可達成防水性之該等改良以及本文所闡述之其他有益性質之本發明經塗覆疏水紙基材之實施例包含具有第一表面及第二表面之紙基材。紙基材可呈紙板(例如，紙杯紙)之形式，其自第一表面至第二表面之厚度在約8密耳至約28密耳之範圍內，例如約12密耳至約24密 耳。紙基材包含該紙基材之至少約70重量%之紙纖維，例如至少約80重量%紙纖維，例如至少約97%紙纖維。(除內部上膠劑外，紙基材之其餘部分除紙纖維外亦包含紙填充劑，例如碳酸鈣等、灰分等)。紙纖維可包含(例如)約20至100重量%(例如約30重量%至約90重量%)軟木纖維及0重量%至約80重量%(例如約10重量%至約70重量%)硬木纖維。紙纖維亦可視情況包含(例如)約2重量%至約8重量%(例如約4重量%至約6重量%)之量之合成(例如，雙組份)纖維。
紙基材進一步包含內部紙上膠劑(如上所述)，其量足以賦予該紙基材至少約200秒之HST值，例如約200秒至約1000秒、例如約300秒至約700秒之HST值。舉例而言，當使用非反應性內部上膠劑(例如樹脂乳液上膠劑、松香皂上膠劑、蠟乳液上膠劑等)時，內部上膠劑之量可(例如)在紙基材之約0.2重量%至約1.5重量%之範圍內，例如紙基材之約0.5重量%至約1重量%。
本發明經塗覆疏水紙基材之實施例進一步包含紙基材之第一或第二表面、或在一些實施例中第一或第二表面二者上(即，毗鄰其)之表面上膠層。表面上膠層係以至少約1lb/3000ft2(3msf)紙基材(例如約1lb/3msf至約6lb/3msf紙基材，例如約2lb/3msf至約4lb/3msf紙基材)之量存在。表面上膠層包含一或多種表面上膠澱粉(如上所述)。紙表面上膠澱粉之量可為(例如)至少約1lb/3000ft2(3msf)，例如約1lb/3000ft2至約6lb/3msf之範圍(例如，約2lb/3000ft2至約4lb/3msf)。在一些實施例中，此表面上膠層亦可具有(在例如壓光後)小於約6、例如小於約5之紙平滑度值(在帕克印刷平滑度值方面)。
為增加疏水性、以及降低表面上膠層之塗層重量，表面上膠層可進一步視情況包含非澱粉疏水性表面上膠劑(如上所述)。非澱粉疏水性表面上膠劑可以(例如)約1份至約10份/100份表面上膠澱粉、例如2份至約5份/100份表面上膠澱粉之量存在於表面上膠層中。為藉由填 充凹陷、凹坑、空隙、裂縫、孔、針孔等提供額外平滑度益處，表面上膠層亦可進一步包含一或多種紙顏料，例如片狀礦物顏料，例如黏土、滑石、雲母等，包括該等片狀礦物顏料之混合物，例如黏土及滑石之混合物；以及非片狀紙顏料，例如經研磨碳酸鈣(GCC)、沈澱碳酸鈣(PCC)、塑膠顏料等，包括片狀礦物顏料及非片狀紙顏料之混合物。該等紙顏料可以每100份表面上膠澱粉1份至約50份(例如1份至約30份)之量存在於表面上膠層中。表面上膠層(或形成該等層之表面上膠劑組合物)亦可進一步包含其他可選成份，例如顏料黏合劑、交聯劑、流變改質劑、消泡劑等。
本發明經塗覆疏水紙基材之實施例進一步包含至少一個於至少一個(即，任一或兩個)表面上膠層(即，一個表面上膠層或兩個表面上膠層)上(即，毗鄰其)之疏水性經著色塗層(例如，一個或兩個該等層)。該至少一個疏水性塗層賦予以下值中之一者、兩者或所有：約50gsm/2分鐘或以下、例如約45gsm/2分鐘或以下、例如約10gsm/2分鐘至約40gsm/2分鐘之Cobb值。在一些實施例中，疏水性塗層亦可賦予至少約500秒、例如約500秒至約5000秒、例如約600秒至約1000秒之HST值。
施加後(且(例如)在壓光後)，至少一個疏水性塗層亦可具有小於約3、例如小於約2之紙平滑度值(在帕克印刷平滑度(PPS)值方面)。在一些實施例中，此至少一個疏水性塗層(在(例如)壓光後)亦具有小於約150、例如小於約100之紙平滑度值(在謝菲爾德單位(SU)值方面)。
疏水性經著色塗層係以約2lb/3000ft2至約20lb/3000ft2(3msf)紙基材之塗層重量存在於每一者上。當一個疏水性經著色塗層存在於表面上膠層上時，塗層重量可在(例如)約2lb/3000ft2至約10lb/3000ft2(3msf)之範圍內，例如約4lb/3000ft2至約10lb/3msf紙基材。當疏水性經著色塗層包含兩個存在於該(等)表面上膠層上之該等塗層時，塗 層重量可在(例如)約4lb/3000ft2至約20lb/3000ft2(3msf)紙基材之範圍內(即，每一所施加層約2lb/3000ft2至約10lb/3000ft2(3msf))，例如約12lb/3000ft2至約16lb/3000ft2(3msf)紙基材)(即，每一所施加層約6lb/3000ft2至約8lb/3000ft2(3msf))。
疏水著色塗料(HPC)層包含HPC層之約20重量%至約90重量%(固體基準)(例如約50重量%至約90重量%(固體基準))之量之紙顏料組份。此紙顏料包含約20份至100份(例如約25至100份)片狀礦物顏料(例如，黏土、滑石、雲母以及其混合物等)，該片狀礦物顏料可相同或不同於可視情況存在於表面上膠層中之任何可選片狀礦物顏料；及0份至約80份(例如0份至約75份)非片狀紙顏料(例如，GCC、PCC、塑膠顏料等)。HPC層進一步包含約10份至約400份(例如約15份至約100份)/100份紙顏料組份之量之疏水性顏料黏合劑組份。(為向機器塗層提供疏水性經著色塗層而不造成「結塊」(如上所述)，疏水性顏料黏合劑可以約15份至約50份/100份紙顏料組份之量存在。)疏水性顏料黏合劑組份包含一或多種疏水性聚合物(如上所述)，例如苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物；苯乙烯-丙烯酸-丙烯腈(SAN)共聚物；聚乙酸乙烯酯；等。在一些實施例中，HPC層亦可進一步視情況包含一或多種水可分散性乳液聚合物，例如聚乙烯(PE)聚合物；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物；聚羥基烷酸酯(PHA)聚合物；聚乳酸(PLA)聚合物；聚乙醇酸(PGA)聚合物；等，其量為每100份HPC層中之紙顏料組份約1份至約10份(例如約2份至約8份)。該等水可分散性乳液聚合物之納入促進濕氣障壁塗層黏著至疏水性經著色塗層(以由此形成濕氣障壁經塗覆紙基材)，以及當施加疏水性經著色塗層以形成濕氣障壁塗層時進一步改良疏水性經著色塗層對抗濕氣障壁塗層組合物中存在之任何水性流體之防水性。亦可存在具有較低表面能之高溫熔融粒子，且因此亦可有助於降低當在捲軸捲繞時疏水性塗 層「結塊」之傾向。
在製備本發明疏水性經塗覆紙基材之方法的實施例中，提供(或形成)具有第一表面及第二表面之紙基材，其包含紙纖維、內部紙上膠劑及其他可選成份。可在第一及第二表面中之一者或二者上施加包含表面上膠澱粉(如上所述)、非澱粉表面上膠劑(如上所述)、視情況紙顏料(例如，片狀礦物顏料，例如黏土、滑石、黏土及滑石之混合物等)、以及其他可選成份之表面上膠劑組合物，以在一或兩個表面上形成具有如上所述之量及紙平滑度值之表面上膠層。表面上膠劑組合物可藉由(例如)紙表面上膠裝置(例如氣刀式塗覆機、棒式塗覆機、刮刀式塗覆機、施膠機、浸漬式塗覆機、狹縫擠出式塗覆機等)施加至紙基材之該(等)表面。在一或兩個所施加表面上膠層上亦施加包含紙顏料組份(如上所述)、疏水性顏料黏合劑組份(如上所述)、視情況任何水可分散性乳液聚合物、以及任何其他可選成份之疏水性經著色塗層組合物，以形成一或多個具有如上所述之量及Cobb值(及視情況HST及/或表面自由能值)之疏水性經著色塗層。疏水性經著色塗層組合物可藉由(例如)氣刀式塗覆機、棒式塗覆機、刮刀式塗覆機、幕簾式塗覆機、級聯式塗覆機、浸漬式塗覆機、狹縫擠出式塗覆機等施加至每一所施加表面上膠層。為達成約3或以下(例如約2或以下)之帕克印刷平滑度值，所形成之疏水性著色塗料(HPC)層可經壓光(如上所述)。在一些實施例中，所得疏水性經塗覆紙基材可經捲繞用於隨後藉由施加濕氣障壁塗層組合物來轉換，或可藉由向其一或兩個表面施加濕氣障壁塗層組合物立即轉化以由此形成濕氣障壁經塗覆紙基材(例如，濕氣障壁經塗覆紙板，例如紙杯紙)，其然後可用於形成物件，例如杯子(例如，用於「熱」或「冷」飲料)、食品盤、冰淇淋或酸酪乳容器、其他飲料或食品包裝材料、其他非飲料或食品包裝材料等。
圖1代表本發明經塗覆紙基材之實施例，其大體上指示為100。經塗覆紙基材100包含紙基材(例如，紙板)，其大體上指示為104且具有第一表面108及與第一表面108隔開之第二表面112。第一表面108之頂部上所施加者係表面上膠層，其大體上指示為116且具有外部表面120。外部表面120之頂部上所施加者係疏水性經著色塗層，其大體上指示為124且具有外部表面128。(在一些實施例中，疏水性經著色塗層124可包含兩個此依序施加之層。)如圖1中進一步顯示，可在外部表面128之頂部上施加大體上指示為132且具有外部表面136之濕氣障壁塗層以形成大體上指示為140之濕氣障壁經塗覆紙基材。
圖2代表本發明經塗覆紙基材之另一實施例，其大體上指示為200。經塗覆紙基材200包含紙基材(例如，紙板)，其大體上指示為204且具有第一表面208及與第一表面208隔開之第二表面212。第一表面208之頂部上所施加者係第一表面上膠層，其大體上指示為216且具有外部表面220。外部表面220之頂部上所施加者係第一疏水性經著色塗層，其大體上指示為224且具有外部表面228。(在一些實施例中，第一疏水性經著色塗層224可包含兩個此依序施加之層。)經塗覆紙基材200進一步包括大體上指示為244之第二表面上膠層，其施加於第二表面212之頂部上且具有外部表面248。經塗覆紙基材200亦進一步包括大體上指示為252之第二疏水性經著色塗層，其施加於外部表面248之頂部上且具有外部表面256。(在一些實施例中，第二疏水性經著色塗層252可包含兩個此依序施加之層，其中第一疏水性經著色塗層224包含一個施加層或兩個此依序施加之層。)如圖2中進一步顯示，大體上指示為232且具有外部表面236之第一濕氣障壁層可施加於外部表面228之頂部上，以及大體上指示為260且具有外部表面264之第二濕氣障壁塗層可施加於外部表面256之頂部上以形成大體上指示為268之濕氣障壁經塗覆紙基材。濕氣障壁經塗覆紙基材268之實施例可用作(例 如)用於「冷」飲料之紙杯紙，以避免自該紙杯紙形成之杯子潛在地由於可在不毗鄰「冷」飲料之第一或第二濕氣障壁塗層232或260上形成凝結而遭受結構完整性損失。(在濕氣障壁經塗覆紙基材268之一些實施例中(例如用於「熱」飲料之紙杯紙)，可省略第一或第二濕氣障壁塗層232或260中之一者。在濕氣障壁經塗覆紙基材268之一些實施例中(例如冰淇淋之包裝)，濕氣障壁塗層232及經著色疏水性塗層224可由可印刷經著色塗層之一個施加層或兩個此依序施加之層替代。)
圖3代表流程圖以圖解說明製備本發明經塗覆紙基材之方法(其大體上指示為300)的實施例。如圖3中所示，在初始步驟中藉由將紙纖維316及內部上膠劑320組合在一起(如由箭頭308及312所指示)形成內部上膠紙基材304(例如，紙板)。在下一步驟(如由箭頭324所指示)中，藉由(例如)藉助施膠機施加表面上膠劑組合物(如箭頭332所指示)在紙基材304之一或兩個表面上形成表面上膠層328，該表面上膠劑組合物包含一或多種表面上膠澱粉及視情況一或多種非澱粉表面上膠劑(共同地指示為表面上膠劑336)。如由虛線箭頭338所指示，在一些實施例中，表面上膠劑組合物332可進一步視情況包含紙顏料(例如，片狀礦物顏料，例如黏土及/或滑石，有或沒有諸如GCC、PCC等之非片狀紙顏料)，如由虛線橢圓340所指示。在下一步驟中，如由箭頭344所指示，在表面上膠塗層328之一或兩個表面上藉由施加(由箭頭352所指示)包含紙顏料組份356及疏水性顏料黏合劑組份360之疏水性經著色塗層組合物形成疏水性(經著色)塗層348。亦如所示且如由虛線橢圓364所指示，在一些實施例中，疏水性經著色塗層組合物352可進一步包含聚合物乳液364。如由箭頭368所指示，其中在步驟344中形成疏水性塗層348，所得成品作為經塗覆紙基材(例如，經塗覆紙板)372提供。(在一些實施例中，經塗覆紙基材372亦可經受壓光步驟(未顯示)以對於疏水性塗層348之每一外部表面達成期望帕克印刷平 滑度。)在由虛線376指示之後續步驟中，可在疏水性塗層348之一或兩個外表面上藉由施加(如由虛線箭頭384所指示)包含聚合物乳液之濕氣障壁塗層組合物(由虛線橢圓364所指示)形成濕氣障壁塗層380，由此形成(如由虛線箭頭388所指示)濕氣障壁經塗覆紙基材(由虛線橢圓392所指示)。
實例
經塗覆紙基材(例如，紙厚度為12或24點且基重為257或165之紙板)係如下形成：對照(C)樣品係具有12-16lb/3msf塗層重量之習用著色塗料之市售24點經塗覆紙板，其經設計以供平版及柔版印刷中所用之紙基材使用。樣品S-1及S-2使用具有含澱粉上膠劑之上膠壓榨層的市售14點未塗覆紙杯紙。使用線纏繞棒將疏水性塗層調配物(如下表1中所示)塗覆於此未塗覆紙杯紙上並然後於強制通風烘箱中在110℃之溫度下乾燥2分鐘。所得疏水性顏料塗料(HPC)層具有10lb/3msf之塗層重量。然後，亦使用線纏繞棒自市售聚對苯二甲酸乙二酯(PET)乳液塗料(Sustainable Fiber Solutions，SFS塗料230HS)將濕氣障壁塗層施加至該等HPC層。樣品S-3及樣品S-4亦使用此市售14點未塗覆紙杯紙。將疏水性塗層調配物(如下表1中所示)以1300英尺/分鐘(fpm)之速率使用刮刀式塗覆機以韌性刮刀模式塗覆於此未塗覆紙杯紙上並使用紅外(IR)乾燥器、隨後強制通風烘箱乾燥。所得疏水性顏料塗料(HPC)層具有8lb/3msf之塗層重量。類似於樣品S-1及S-2，然後亦使用線纏繞棒自市售聚對苯二甲酸乙二酯(PET)乳液塗料(Sustainable Fiber Solutions，SFS塗料230HS或SFS塗料250HS)將濕氣障壁塗層施加至該等HPC層。
該等經塗覆紙基材之組份、層及性質顯示於下表1：
1以lb/3msf表示
2以份數表示之量(估計)
3疏水性經著色塗料，量以份數表示
4經研磨碳酸鈣
5來自Omya，含有Hydrocarb 60，其係粗磨GCC
6來自Omya，含有Hydrocarb 90 GCC(12份)(其係細磨GCC)及Hydrocarb 60(28份)二者
7來自KaMin，Hydrafine 90W，其係中等直徑片狀黏土
8來自KaMin，Hydro光澤91W，其係較小直徑片狀黏土
9顏料黏合劑
10來自Trinseo，RAP830，其係苯乙烯-丙烯酸共聚物乳膠.
11來自Trinseo，XU30903.5，其係苯乙烯-丁二烯共聚物乳膠
12來自Trinseo，RAP810，其係Tg低於RAP830之苯乙烯-丙烯酸共聚物乳膠
13來自Omnova，MD 80，其係低密度聚乙烯之非離子型乳液
14用於Everest®紙板之塗料，塗層重量經估計
15來自Sustainable Fiber Solutions(SFS)之水性熱可密封塗料，等級230HS，其係熱可密封的
16來自Sustainable Fiber Solutions(SFS)之水性熱可密封塗料，等級250HS，其亦係熱可密封的
表1之結果顯示，與不具有HPC層而是經設計用於良好可印刷性之著色塗料之對照經塗覆紙板相比，具有疏水性著色塗料(HPC)層且係根據本發明之實施例之經濕氣障壁塗覆(MBC)之紙板樣品S-1至S-4具有顯著較低之Cobb值(每30分鐘)。同樣，相對於對於經著色塗層而言具有較高塗層重量(據估計在12-16lb/3msf之範圍內)對照經塗覆紙板，鑒於該等較低Cobb值，在樣品S-1至S-4對於HPC層而言具有較低塗層重量(8lb/3msf及10lb/3msf)的同時，該等樣品仍達成較高濕氣障壁抑制。
本申請案中所引用之所有文獻、專利、期刊論文及其他材料均以引用的方式併入本文中。
儘管本發明已結合其若干實施例參照附圖詳細闡述，但應理解，各種改變及修改對熟習此項技術者而言可顯而易見。應瞭解，除非該等改變及修改偏離如隨附申請專利範圍所界定之本發明範圍內，否則其包括在該範圍內。
100‧‧‧經塗覆紙基材
104‧‧‧紙基材/第一表面
108‧‧‧第一表面
112‧‧‧第二表面
116‧‧‧表面上膠層
120‧‧‧外部表面
124‧‧‧疏水性經著色塗層
128‧‧‧外部表面
132‧‧‧濕氣障壁塗層
136‧‧‧外部表面
140‧‧‧濕氣障壁經塗覆紙基材

Claims (37)

  1. 一種包含疏水性經塗覆紙基材之物件，其包含：具有第一表面及第二表面之紙基材，該紙基材包含：佔該紙基材之至少70重量%之紙纖維；及內部紙上膠劑，其含量係足以賦予該紙基材至少200秒之HST值；及於該等第一及第二表面中之至少一者上之表面上膠層，該表面上膠層係以至少1lb/3000ft2(3msf)該紙基材之量存在且包含至少1lb/3000ft2(3msf)之量之一或多種表面上膠澱粉；至少一個於至少一個表面上膠層上之疏水性經著色塗層，以賦予50gsm/2分鐘或以下之Cobb值，該疏水性經著色塗層具有小於3之帕克印刷平滑度(Parker Print Smoothness)值，其係以2lb/3000ft2至20lb/3000ft2(3msf)該紙基材之塗層重量存在於至少一個表面上膠層上，該疏水性經著色塗層包含：紙顏料組份，其量為該疏水性經著色塗層之20重量%至90重量%且包含20重量份至100重量份片狀礦物顏料及0重量份至80重量份非片狀紙顏料；及疏水性顏料黏合劑組份，其量為10份至400份/100份紙顏料組份，該疏水性顏料黏合劑組份包含一或多種疏水性聚合物。
  2. 如請求項1之物件，其中該紙基材包含具有在8密耳至28密耳範圍內之紙厚度之紙板。
  3. 如請求項2之物件，其中該紙厚度係在12密耳至24密耳之範圍內。
  4. 如請求項2之物件，其中該紙板係呈紙杯紙形式。
  5. 如請求項1之物件，其中該表面上膠層僅位於該等第一及第二表面中之一者上。
  6. 如請求項1之物件，其中該表面上膠層係位於該等第一及第二表面二者上。
  7. 如請求項1之物件，其中該等表面上膠澱粉之量係1lb/3000ft2至6lb/3000ft2(3msf)且包含以下中之一或多者：未改質天然澱粉；乙基化澱粉；或氧化澱粉。
  8. 如請求項1之物件，其中該表面上膠層進一步包含1份至10份/100份該等表面上膠澱粉之量之一或多種非澱粉疏水性上膠劑。
  9. 如請求項8之物件，其中該等非澱粉疏水性表面上膠劑包含以下中之一或多者：苯乙烯-馬來酸酐(SMA)共聚物；苯乙烯-丙烯酸(SAA)共聚物；烷基化三聚氰胺；松香上膠劑；苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；丙烯腈-丁二烯(AB)共聚物；烷基烯酮二聚體(AKD)；或聚丙烯醯胺聚合物或共聚物。
  10. 如請求項1之物件，其中該表面上膠層進一步包含1份至50份/100份該等表面上膠澱粉之量之一或多種紙顏料。
  11. 如請求項10之物件，其中該表面上膠層之該等紙顏料之量係1份至30份/100份該等表面上膠澱粉，該等紙顏料包含以下中之一或多者：片狀礦物顏料；或非片狀紙顏料。
  12. 如請求項11之物件，其中該表面上膠層之該等片狀礦物顏料包含以下中之一或多者：黏土；或滑石。
  13. 如請求項1之物件，其中該紙顏料組份之該片狀礦物顏料包含以下中之一或多者：黏土；或滑石，且其中該紙顏料組份之該非片狀紙顏料包含以下中之一或多者：經研磨碳酸鈣(GCC)；或沈澱碳酸鈣(PCC)。
  14. 如請求項1之物件，其中該等疏水性聚合物包含以下中之一或多 者：苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物；苯乙烯-丙烯酸-丙烯腈(SAN)共聚物；或聚乙酸乙烯酯聚合物。
  15. 如請求項14之物件，其中該紙顏料組份之量係該疏水性經著色塗層之50重量%至90重量%，且其中該疏水性顏料黏合劑組份之量係15份至100份/100份該紙顏料組份。
  16. 如請求項1之物件，其中該疏水性經著色塗層進一步包含1份至10份/100份該紙顏料組份之量之一或多種水可分散性乳液聚合物。
  17. 如請求項1之物件，其中該疏水性經著色塗層具有在4lb/3000ft2至10lb/3000ft2(3msf)範圍內之塗層重量。
  18. 如請求項1之物件，其中該疏水性經著色塗層包含兩個施加塗層，且其中每一施加塗層具有在6lb/3000ft2至8lb/3000ft2(3msf)範圍內之塗層重量。
  19. 如請求項1之物件，其中該疏水性經著色塗層具有小於150之謝菲爾德單位(Sheffield Unit)平滑度值及45gsm/2分鐘或以下之Cobb值。
  20. 如請求項1之物件，其中該經塗覆紙基材進一步包含於該等疏水性經著色塗層中之至少一者上之濕氣障壁塗層，該濕氣障壁塗層包含一或多種水可分散性乳液聚合物。
  21. 如請求項20之物件，其中該濕氣障壁塗層係位於該等疏水性經著色塗層之每一者上。
  22. 如請求項20之物件，其中該等水可分散性乳液聚合物包含以下中之一或多者：聚乙烯(PE)聚合物；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物；聚羥基烷酸酯(PHA)聚合物；聚乳酸(PLA)聚合物；聚乙醇酸(PGA)聚合物；聚乙酸乙烯酯聚合物；蠟；聚胺基甲酸酯聚合物；或環氧樹脂。
  23. 如請求項1之物件，其中該紙基材包含至少95%紙纖維。
  24. 一種製備疏水性經塗覆紙基材之方法，其包含以下步驟：(a)提供具有第一表面及第二表面之紙基材，該等第一及第二表面中之至少一者具有至少1lb/3000ft2(3msf)該紙基材之量之表面上膠層，該紙基材包含：該紙基材之至少70重量%之紙纖維；及內部紙上膠劑，其量足以賦予該紙基材至少200秒之HST值；該表面上膠層包含至少1lb/3000ft2(3msf)之量之一或多種表面上膠澱粉；及(b)將疏水性經著色塗層組合物施加至至少一個表面上膠層以在該表面上膠層上形成至少一個具有小於3之帕克印刷平滑度值及50gsm/2分鐘或以下之Cobb值之疏水性經著色塗層，該疏水性經著色塗層組合物係以2lb/3000ft2至20lb/3000ft2(3msf)該紙基材之塗層重量施加，該疏水性經著色塗層組合物包含：紙顏料組份，其量為該疏水性經著色塗層組合物之20重量%至90重量%，且包含20重量份至100重量份片狀礦物顏料及0重量份至80重量份非片狀紙顏料；及疏水性顏料黏合劑組份，其量為10份至400份/100份紙顏料組份，該疏水性顏料黏合劑組份包含一或多種疏水性聚合物。
  25. 如請求項24之方法，其中步驟(a)係藉由利用施膠機將包含該等表面上膠澱粉之表面上膠劑組合物施加至該等第一及第二表面中之該至少一者以形成該表面上膠層來實施。
  26. 如請求項25之方法，其中步驟(a)係藉由利用該施膠機將該表面上膠劑組合物以1lb/3000ft2至6lb/3000ft2(3msf)之量施加至該 等第一及第二表面中之每一者以在該等第一及第二表面中之每一者上形成該表面上膠層來實施。
  27. 如請求項26之方法，其中步驟(b)係藉由將該疏水性經著色塗層組合物施加至每一表面上膠層以在每一表面上膠層上形成該疏水性經著色塗層來實施。
  28. 如請求項25之方法，其中該表面上膠劑組合物進一步包含1份至10份/100份該等表面上膠澱粉之量之一或多種非澱粉疏水性上膠劑，該等非澱粉疏水性表面上膠劑包含以下中之一或多者：苯乙烯-馬來酸酐(SMA)共聚物；苯乙烯-丙烯酸(SAA)共聚物；烷基化三聚氰胺；松香上膠劑；苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；丙烯腈-丁二烯(AB)共聚物；烷基烯酮二聚體(AKD)；或聚丙烯醯胺聚合物或共聚物。
  29. 如請求項25之方法，其中該表面上膠劑組合物進一步包含1份至50份/100份該等表面上膠澱粉之量之一或多種紙顏料，該等紙顏料包含以下中之一或多者：黏土或滑石。
  30. 如請求項24之方法，其中步驟(b)係藉由將該疏水性經著色塗層組合物施加至該表面上膠層成為兩個依序施加之疏水性經著色塗層來實施，該等依序施加疏水性經著色塗層中之每一者的塗層重量在4lb/3000ft2至10lb/3000ft2(3msf)之範圍內。
  31. 如請求項24之方法，其中步驟(b)之該紙顏料組份之片狀礦物顏料包含以下中之一或多者：黏土；或滑石，且其中該紙顏料組份之該非片狀紙顏料包含以下中之一或多者：經研磨碳酸鈣(GCC)；或沈澱碳酸鈣(PCC)，且其中步驟(b)之該等疏水性聚合物包含以下中之一或多者：苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物；苯乙烯-丙烯酸(SA)共聚物；苯乙烯-丙烯酸-丙烯腈(SAN)共聚物；或聚乙酸乙烯酯聚合物。
  32. 如請求項31之方法，其中該紙顏料組份之量係步驟(b)之該疏水性經著色塗層組合物之50重量%至90重量%，且其中該疏水性顏料黏合劑組份之量係15份至100份/100份該紙顏料組份。
  33. 如請求項31之方法，其中步驟(b)之該疏水性經著色塗層組合物進一步包含1份至10份/100份紙顏料組份之量之一或多種水可分散性乳液聚合物，該水可分散性乳液聚合物包含以下中之一或多者：聚乙烯(PE)聚合物；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物。
  34. 如請求項24之方法，其包含以下另一步驟：(c)在步驟(b)之後將該疏水性經塗覆紙基材壓光，以使得該至少一個疏水性經著色塗層具有小於3之帕克印刷平滑度值並使得該表面上膠層具有小於3之帕克印刷平滑度值。
  35. 如請求項34之方法，其中實施步驟(c)期間之該壓光以使得該至少一個疏水性經著色塗層具有小於2之帕克印刷平滑度值並使得該表面上膠層具有小於5之帕克印刷平滑度值。
  36. 如請求項34之方法，其進一步包含以下步驟：(d)在該等疏水性經著色塗層中之至少一者上施加濕氣障壁塗層組合物以形成濕氣障壁塗層，該濕氣障壁塗層組合物包含以下中之一或多者：聚乙烯(PE)聚合物；聚對苯二甲酸乙二酯(PET)聚合物；聚羥基烷酸酯(PHA)聚合物；聚乳酸(PLA)聚合物；聚乙醇酸(PGA)聚合物；聚乙酸乙烯酯聚合物；蠟；聚胺基甲酸酯聚合物；或環氧樹脂。
  37. 如請求項24之方法，其中步驟(a)之該紙基材包含具有在14密耳至24密耳範圍內之紙厚度之紙板。
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