JP6138844B2 - コーティング組成物、コーティングされた物品、及びこのような物品の形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コーティング組成物、コーティングされた物品、及びこのようなコーティン
グされた物品を形成する方法に関する。
関連出願の相互参照
本願は、2007年11月15日出願の米国特許仮出願第60/988,222号、標
題「COATING COMPOSITION, A COATED ARTICLE, AND METHOD OF FORMING SUCH ARTICLES」
の優先権を主張する本出願であり、その教示は、本明細書下文に完全に再現されるように
、参照により本明細書に組み込まれる。
紙製品用のコーティング組成物としてのポリマー材料の使用は一般に公知である。この
ようなポリマーコーティング組成物により、例えば、グリース、油、水及び/又は蒸気に
対する遮断層をもたらすことができる。あるいは、このようなポリマーコーティング組成
物により、改良された構造的完全性及び強度をもたらすことができる。しかし、このよう
なポリマーコーティング組成物の使用により、その他の問題、例えばブロッキングなどが
生じる可能性がある。本明細書において、ブロッキングとは、1又はそれ以上のシートの
2又はそれ以上の隣接層がくっつく傾向を指す。
そのため、コーティングされた紙製物品が改良された非ブロッキング性を有することが
非常に望ましい。しかし、改良された非ブロッキング性を有するコーティングされた紙製
物品を作り出そうとする努力にもかかわらず、改良された非ブロッキング性をもたらすコ
ーティング組成物に対する必要性が依然として存在する。さらに、改良された非ブロッキ
ング性を有するコーティングされた紙製物品、及びそれを製造する方法に対する必要性が
依然として存在する。
本発明は、コーティング組成物、コーティングされた物品、及びこのようなコーティン
グされた物品を形成する方法である。コーティング組成物は、(a)分散体;及び(b)
架橋剤を含む。分散体は、エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマー
、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のベースポリ
マー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤;ならびに液状媒体を含む。前記架橋剤は、
例えば、炭酸亜鉛アンモニウムであってもよい。コーティングされた物品は、セルロース
系材料を含む基材;及び基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に存在する少なくとも1
又はそれ以上のコーティング層を含む。前記1又はそれ以上のコーティング層は、(a)
分散体;及び(b)架橋剤を含むコーティング組成物から導かれてもよい。前記分散体は
、エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの混合物か
らなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のベースポリマー;少なくとも1又は
それ以上の安定化剤;ならびに液状媒体を含む。コーティングされた物品を形成する方法
は、(1)セルロース系材料を含む基材を選択する段階;(2)(a)エチレン系熱可塑
性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択さ
れる少なくとも1又はそれ以上のベースポリマー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤
;及び液状媒体を含む分散体;ならびに(b)架橋剤を含むコーティング組成物を選択す
る段階;(3)前記コーティング組成物を前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に
適用する段階;(4)水の少なくとも一部を除去する段階;ならびに(5)それにより前
記コーティングされた物品を形成する段階を含む。
一実施形態では、本発明は、(a)エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑
性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上の
ベースポリマー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤;及び液状媒体を含む分散体;な
らびに(b)架橋剤を含むコーティング組成物を提供する。
代替実施形態では、本発明は、(1)セルロース系材料を含む基材;及び(2)前記基
材の少なくとも1又はそれ以上の表面に存在する少なくとも1又はそれ以上のコーティン
グ層を含むコーティングされた物品をさらに提供し、この際、前記コーティングは、(a
)エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの混合物か
らなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のベースポリマー;少なくとも1又は
それ以上の安定化剤;及び液状媒体を含む分散体;ならびに(b)架橋剤を含む、コーテ
ィング組成物から導かれる。
代替実施形態では、本発明は、(1)セルロース系材料を含む基材;及び(2)前記セ
ルロース系基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に存在するコーティング組成物からな
るコーティング適用製品を含むコーティングされた物品をさらに提供し、この際、前記コ
ーティング組成物は、(a)エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマ
ー、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のベースポ
リマー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤;及び液状媒体を含む分散体;ならびに(
b)架橋剤を含む。
代替実施形態では、本発明は、(1)セルロース系材料を含む基材を選択する段階;(
2)(a)エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの
混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のベースポリマー;少なくと
も1又はそれ以上の安定化剤;及び液状媒体を含む分散体;ならびに架橋剤を含むコーテ
ィング組成物を選択する段階;(3)前記コーティング組成物を前記基材の少なくとも1
又はそれ以上の表面に適用する段階;(4)水の少なくとも一部を除去する段階;ならび
に(5)それにより前記コーティングされた物品を形成する段階を含む、コーティングさ
れた物品を形成する方法をさらに提供する。
代替実施形態では、本発明は、(1)1又はそれ以上のセルロース系繊維を選択する段
階;(2)(a)エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそ
れらの混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のベースポリマー;少
なくとも1又はそれ以上の安定化剤;及び液状媒体を含む分散体;ならびに架橋剤を含む
コーティング組成物を選択する段階;(3)前記コーティング組成物を前記1又はそれ以
上のセルロース系繊維に添合する段階;(4)前記コーティング組成物が添合されている
前記1又はそれ以上のセルロース系繊維をウェブに形成する段階;(5)水の少なくとも
一部を除去する段階;ならびに(6)それにより前記コーティングされたセルロース物品
を形成する段階を含む、コーティングされた物品を形成する方法をさらに提供する。
代替実施形態では、本発明は、架橋剤が炭酸亜鉛アンモニウムであることを除いて、先
行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた製品、及びそ
れを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、溶液アクリルポリマー、エマル
ジョンポリマーラテックス、又はそれらの組合せをさらに含むことを除いて、先行する実
施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及びそれを形成
する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、エチレン系熱可塑性ポリマーが、エチレンと、プロピレ
ン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、ビニルアセテート、及び、Rが、C
−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である、式
C=CHRで表される化合物からなる群より選択される、少なくとも1又はそれ以上
のコモノマーとからなるα−オレフィンインターポリマーであることを除いて、先行する
実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及びそれを形
成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、プロピレン系熱可塑性ポリマーが、プロピレンと、エチ
レン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、及び、Rが、C−C20線状、
分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である、式HC=CHRで
表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーからな
るα−オレフィンインターポリマーであることを除いて、先行する実施形態のいずれかに
従うコーティング組成物、コーティングされた製品、及びそれを形成する方法を提供する
代替実施形態では、本発明は、分散体が、分散体の総容積に基づいて少なくとも1又は
それ以上のベースポリマーと少なくとも1又はそれ以上の安定化剤を合計容積で25〜7
4容積%含むことを除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コ
ーティングされた製品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、前記コーティング組成物の重量
に基づいて10重量%未満の前記溶液アクリルポリマーを含むことを除いて、先行する実
施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及びそれを形成
する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、前記コーティング組成物の重量
に基づいて50重量%未満の前記エマルジョンポリマーラテックスを含むことを除いて、
先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及び
それを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、2〜10重量%の前記炭酸亜鉛
アンモニウムを含むことを除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成
物、コーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、2〜7重量%の前記炭酸亜鉛ア
ンモニウムを含むことを除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物
、コーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、前記コーティング組成物の総重
量に基づいて少なくとも50重量%の前記分散体を含むことを除いて、先行する実施形態
のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及びそれを形成する方
法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、前記コーティング組成物の重量
に基づいて2〜10重量%の前記溶液アクリルポリマーを含むことを除いて、先行する実
施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及びそれを形成
する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、前記コーティング組成物の重量
に基づいて10〜50重量%の前記エマルジョンポリマーラテックスを含むことを除いて
、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及
びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、安定化剤が、部分的に又は完全に中和されたエチレン−
酸共重合体を含むことを除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物
、コーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、少なくとも一部の液状媒体が、エチレン系熱可塑性ポリ
マー、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択されるベ
ースポリマーの融点温度に満たない範囲の温度で除去されることを除いて、先行する実施
形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品、及びそれを形成す
る方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、少なくとも一部の液状媒体が、エチレン系熱可塑性ポリ
マー、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択されるベ
ースポリマーの融点温度より大きいか又はそれに等しい範囲の温度で除去されることを除
いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた物品
、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティング組成物が、基材の少なくとも1又はそれ以
上の表面に、塗布、噴霧、押出、含浸、又はパディングによって局所的に適用されること
を除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティングされた物品、及びそれを形成
する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティングされた物品が、基材1平方メートルあたり
の重量が1g〜50gのコーティング組成物を含むことを除いて、先行する実施形態のい
ずれかに従うコーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティングされた物品が、基材1平方メートルあたり
の重量が1g〜40gのコーティング組成物を含むことを除いて、先行する実施形態のい
ずれかに従うコーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティングされた物品が、基材1平方メートルあたり
の重量が1g〜30gのコーティング組成物を含むことを除いて、先行する実施形態のい
ずれかに従うコーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティングされた物品が、基材1平方メートルあたり
の重量が1g〜20gのコーティング組成物を含むことを除いて、先行する実施形態のい
ずれかに従うコーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティングされた物品が、基材1平方メートルあたり
の重量が1g〜15gのコーティング組成物を含むことを除いて、先行する実施形態のい
ずれかに従うコーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、基材が、天然セルロース系繊維、合成セルロース系繊維
、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上の繊維を含む
ことを除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングさ
れた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、セルロース系基材が、天然セルロース系繊維、合成セル
ロース系繊維、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1種を含むこと
を除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコーティング組成物、コーティングされた
物品、及びそれを形成する方法を提供する。
代替実施形態では、本発明は、コーティングされた物品が、紙シート、板紙、段ボール
箱、壁紙、又は写真等級紙であることを除いて、先行する実施形態のいずれかに従うコー
ティング組成物、コーティングされた物品、及びそれを形成する方法を提供する。
本発明は、コーティング組成物、コーティングされた物品、及びこのようなコーティン
グされた物品を形成する方法である。コーティング組成物は、(a)分散体;及び(b)
架橋剤を含む。前記分散体は、エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリ
マー、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のベース
ポリマー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤;ならびに液状媒体を含む。コーティン
グ組成物は、溶液アクリルポリマー、エマルジョンポリマーラテックス、又はそれらの組
合せをさらに含んでもよい。コーティングされた製品は、セルロース系材料を含む基材;
及び基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に存在する少なくとも1又はそれ以上のコー
ティング層を含む。1又はそれ以上のコーティング層は、(a)分散体;及び(b)架橋
剤を含むコーティング組成物から導かれる。前記分散体は、エチレン系熱可塑性ポリマー
、プロピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なく
とも1又はそれ以上のベースポリマー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤;ならびに
液状媒体を含む。コーティングされた物品を形成する方法は、(1)セルロース系材料を
含む基材を選択する段階;(2)(a)エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可
塑性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上
のベースポリマー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤;及び液状媒体を含む分散体;
ならびに(b)架橋剤を含むコーティング組成物を選択する段階;(3)前記コーティン
グ組成物を前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に適用する段階;(4)水の少な
くとも一部を除去する段階;ならびに(5)それによりコーティングされた物品を形成す
る段階を含む。
コーティング組成物
コーティング組成物は、(a)分散体;及び(b)架橋剤を含む。コーティング組成物
は、架橋剤をさらに含んでもよい。コーティング組成物は、溶液アクリルポリマー、エマ
ルジョンポリマーラテックス、又はそれらの組合せをさらに含んでもよい。
コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、少なくとも20重量%
の分散体を含んでもよい。少なくとも20重量%の全ての個々の値及び下位範囲は、本明
細書中に含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、コーティング組成物は、
コーティング組成物の重量に基づいて、少なくとも30重量%の分散体を含んでもよい;
又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、少な
くとも40重量%の分散体を含んでもよい;又は代替形態では、コーティング組成物は、
コーティング組成物の重量に基づいて、少なくとも50重量%の分散体を含んでもよい;
又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、少な
くとも55重量%の分散体を含んでもよい;又は代替形態では、コーティング組成物は、
コーティング組成物の重量に基づいて、少なくとも65重量%の分散体を含んでもよい;
又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、少な
くとも75重量%の分散体を含んでもよい。
コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、約20重量%未満の架
橋剤を含んでもよい。約20重量%未満の全ての個々の値及び下位範囲は、本明細書中に
含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、コーティング組成物は、コーティ
ング組成物の重量に基づいて、1〜15重量%の架橋剤を含んでもよい;又は代替形態で
は、コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、2〜10重量%の架
橋剤を含んでもよい;又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の
重量に基づいて、2〜7重量%の架橋剤を含んでもよい;又は代替形態では、コーティン
グ組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、3〜7重量%の架橋剤を含んでもよ
い。
コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、約80重量%未満の溶
液アクリルポリマーをさらに含んでもよい。約80重量%未満の全ての個々の値及び下位
範囲は、本明細書中に含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、コーティン
グ組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、2〜50重量%の溶液アクリルポリ
マーを含んでもよい;又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の
重量に基づいて、2〜30重量%の溶液アクリルポリマーを含んでもよい;又は代替形態
では、コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、2〜20重量%の
溶液アクリルポリマーを含んでもよい;又は代替形態では、コーティング組成物は、コー
ティング組成物の重量に基づいて、10重量%未満の溶液アクリルポリマーを含んでもよ
い;又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、
2〜10重量%の溶液アクリルポリマーを含んでもよい;又は代替形態では、コーティン
グ組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、2〜7重量%の溶液アクリルポリマ
ーを含んでもよい。
コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、約50重量%未満のエ
マルジョンポリマーラテックスをさらに含んでもよい。約80重量%未満の全ての個々の
値及び下位範囲は、本明細書中に含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、
コーティング組成物は、コーティング組成物の重量に基づいて、10〜50重量%のエマ
ルジョンポリマーラテックスを含んでもよい;又は代替形態では、コーティング組成物は
、コーティング組成物の重量に基づいて、20〜40重量%のエマルジョンポリマーラテ
ックスを含んでもよい。
分散体
コーティング組成物は、分散体を含む。分散体は、エチレン系熱可塑性ポリマー、プロ
ピレン系熱可塑性ポリマー、及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1
又はそれ以上のベースポリマー;少なくとも1又はそれ以上の安定化剤;及び液状媒体を
含む。分散体は、1又はそれ以上の充填剤及び/あるいは1又はそれ以上の添加剤をさら
に含んでもよい。分散体は好ましくは水性分散液であってもよい。
ベースポリマー
分散体は、少なくとも1又はそれ以上のベースポリマーを含む。ベースポリマーは、例
えば、エチレン系ポリマー、及びプロピレン系ポリマーからなる群より選択されるポリマ
ーであってもよい。
選択された実施形態では、ベースポリマーは、エチレン−αオレフィン共重合体又はプ
ロピレン−αオレフィン共重合体から形成される。特に、好ましい実施形態では、ベース
ポリマーは、1又はそれ以上の非極性ポリオレフィンを含む。
その他の選択された実施形態では、オレフィンブロック共重合体、例えば、エチレンマ
ルチブロック共重合体、例えば国際公開番号WO2005/090427号及び米国特許
出願第11/376,835号に記載されるものなどが、ベースポリマーとして用いられ
得る。このようなオレフィンブロック共重合体は、
(a)1.7〜3.5のM/M、少なくとも1つの融点、T(単位は摂氏温度)
、及び密度、d、(単位はグラム/立方センチメートル)を有し、該T及びdの数値は
次の関係:
>−2002.9+4538.5(d)−2422.2(d)
に相当する;又は
(b)1.7〜3.5のM/Mを有し、かつ、融解熱、ΔH(単位はJ/g)及び
最高DSCピークと最高CRYSTAFピークとの間の温度差として定義されるデルタ量
、ΔT(単位は摂氏温度)を特徴とし、該ΔT及びΔHの数値は次の関係:
ゼロより大きく130J/g以下のΔHについて、ΔT>−0.1299(ΔH)+6
2.81
130J/gよりも大きいΔHについて、ΔT≧48℃
を有し、該CRYSTAFピークは、累積ポリマーの少なくとも5%を用いて決定され、
ポリマーの5%未満しか特定可能なCRYSTAFピークを有さない場合には、CRYS
TAF温度は30℃とする;又は
(c)エチレン/α−オレフィンインターポリマーの圧縮成形フィルムで測定される3
00%歪及び1サイクルでの弾性回復率、Re(単位は%)を特徴とし、密度、d(単位
はグラム/立方センチメートル)を有し、該Re及びdの数値は、エチレン/α−オレフ
ィンインターポリマーが架橋相を実質的に含まない場合に次の関係:
Re>1481−1629(d)
を満たす;又は
(d)TREFを用いて分画した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であ
って、同じ温度間で溶出する同程度のランダムエチレンインターポリマー画分のものより
も少なくとも5%高いモルコモノマー含量を有することを特徴とする画分を有し、前記同
程度のランダムエチレンインターポリマーは、同じコモノマー(1又は複数)を有し、エ
チレン/α−オレフィンインターポリマーのものから10%以内のメルトインデックス、
密度、及びモルコモノマー含量(全ポリマーに基づく)を有する;あるいは
(e)25℃での貯蔵弾性率、G’(25℃)、及び100℃での貯蔵弾性率、G’(
100℃)、を有し、該G’(25℃)のG’(100℃)に対する比は、1:1〜9:1
の範囲内である、
エチレン/α−オレフィンインターポリマーであってもよい。
エチレン/α−オレフィンインターポリマーはまた、
(a)TREFを用いて分画した場合に40℃〜130℃の間で溶出する分子画分であ
って、少なくとも0.5であって約1までのブロックインデックス、約1.3より大きい
分子量分布M/Mを有することを特徴とする画分を有するか;又は
(b)ゼロより大きく約1.0までの平均ブロックインデックス及び約1.3より大き
い分子量分布M/Mを有してもよい。
代替実施形態では、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びそ
れらの共重合体など、ならびにそれらのブレンド、ならびにエチレン−プロピレン−ジエ
ンターポリマーをベースポリマーとして使用してもよい。一部の実施形態では、例示的な
オレフィン系重合体としては、限定されるものではないが、Elstonに交付された米
国特許第3,645,992号に記載される均質なポリマー;Andersonに交付さ
れた米国特許第4,076,698号に記載される高密度ポリエチレン(HDPE);不
均一に分枝した直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE);不均一に分枝した直鎖状超低
密度ポリエチレン(ULDPE);均一に分枝した線状エチレン/α−オレフィン共重合
体;均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンポリマー(これは例えば、
その開示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第5,272,236号及び同
第5,278,272号に開示されるプロセスによって調製することができる);ならび
に高圧フリーラジカル重合エチレンポリマー及び共重合体、例えば、低密度ポリエチレン
(LDPE)などが挙げられる。
参照によりその各々のその全文が本明細書に組み込まれる米国特許第6,566,44
6号、同第6,538,070号、同第6,448,341号、同第6,316,549
号、同第6,111,023号、同第5,869,575号、同第5,844,045号
、又は同第5,677,383号に記載されるポリマー組成物も、ベースポリマーとして
使用してもよい。当然、ポリマーのブレンドも同様に使用することができる。一部の実施
形態では、ブレンドには、2種類の異なるチーグラー・ナッタポリマーが含まれる。その
他の実施形態では、ブレンドには、チーグラー・ナッタとメタロセンポリマーのブレンド
が含まれてもよい。さらにその他の実施形態では、本明細書で使用されるポリマーは、2
種類の異なるメタロセンポリマーのブレンドである。その他の実施形態では、シングルサ
イト触媒から製造されたポリマーを使用してもよい。さらに別の実施形態では、ブロック
又はマルチブロック共重合体を本発明の実施形態で使用してもよい。このようなポリマー
としては、WO2005/090427号(2004年3月7日出願の米国特許第60/
553,906号の優先権を有する)に記載され、特許請求されるポリマーが挙げられる
一部の特定の実施形態では、ベースポリマーは、プロピレン系共重合体もしくはインタ
ーポリマーである。一部の実施形態では、プロピレン/エチレン共重合体もしくはインタ
ーポリマーは、実質的にアイソタクチックなプロピレン配列を有することを特徴とする。
用語「実質的にアイソタクチックなプロピレン配列」及び同様の用語は、その配列の13
C NMRにより測定されるアイソタクチックトライアッド(mm)が約0.85より大
きい、好ましくは約0.90より大きい、より好ましくは約0.92より大きい、最も好
ましくは約0.93より大きいことを意味する。アイソタクチックトライアッドは当分野
で周知であり、例えば、米国特許第5,504,172号及びWO00/01745号に
記載されており、それらは13C NMRスペクトルにより決定される共重合体分子鎖中
のトライアッド単位に関してアイソタクチック配列に言及している。
その他の特定の実施形態では、ベースポリマーは、エチレンビニルアセテート(EVA
)系ポリマーであってもよい。その他の実施形態では、ベースポリマーは、エチレン−メ
チルアクリレート(EMA)系ポリマーであってもよい。その他の特定の実施形態では、
エチレン−αオレフィン共重合体は、エチレン−ブテン、エチレン−ヘキセン、又はエチ
レン−オクテン共重合体もしくはインターポリマーであってもよい。その他の特定の実施
形態では、プロピレン−αオレフィン共重合体は、プロピレン−エチレン又はプロピレン
−エチレン−ブテン共重合体もしくはインターポリマーであってもよい。
ある種の実施形態では、ベースポリマーは、密度が0.863〜0.911g/ccの
間、メルトインデックス(重さ2.16kgで190℃)が0.1〜100g/10分で
あるエチレン−オクテン共重合体もしくはインターポリマーであり得る。その他の実施形
態では、エチレン−オクテン共重合体は、密度が0.863〜0.902g/cmの間
、メルトインデックス(2.16kg負荷下、190℃で測定)が0.8〜35g/10
分であってもよい。
ある種の実施形態では、ベースポリマーは、5〜20重量%のエチレン含量及び0.5
〜300g/10分のメルトフローレート(2.16kg負荷下、230℃で測定)を有
するプロピレン−エチレン共重合体もしくはインターポリマーであり得る。その他の実施
形態では、プロピレン−エチレン共重合体もしくはインターポリマーは、9〜12重量%
の間のエチレン含量及び1〜100g/10分のメルトフローレート(2.16kg負荷
下、230℃で測定)を有し得る。
ある種のその他の実施形態では、ベースポリマーは、0.911〜0.925g/cm
の間の密度及び0.1〜100g/10分のメルトインデックス(2.16kg負荷下
、190℃で測定)を有する低密度ポリエチレンであってもよい。
その他の実施形態では、ベースポリマーは、50%未満の結晶化度を有し得る。例えば
、ベースポリマーの結晶化度は、5〜35%であってもよい;又は代替形態では、結晶化
度は7〜20%の範囲であってもよい。
ある種のその他の実施形態では、ベースポリマーは、110℃未満の融点を有し得る。
例えば、融点は、25〜100℃であってもよい;又は代替形態では、融点は、40〜8
5℃の間であってもよい。
ある種の実施形態では、ベースポリマーは、20,000g/モルより大きい重量平均
分子量を有し得る。例えば、重量平均分子量は、20,000〜150,000g/モル
;又は代替形態では、50,000〜100,000g/モルであってもよい。
1又はそれ以上のベースポリマー、例えば、熱可塑性樹脂は、水性分散液の中に1重量
%〜96重量%の量で含まれてもよい。例として、1又はそれ以上のベースポリマー、例
えば、熱可塑性樹脂は、水性分散液中に10重量%〜70重量%、例えば20%〜50重
量%の量で存在してもよい。
当業者であれば、上記リストが例示的なベースポリマーの非包括的なリストであること
を理解するであろう。本発明の範囲が、特許請求の範囲によってのみ制限されることは理
解されるであろう。
安定化剤
分散体は、安定な分散体又はエマルジョンの形成を促進するために、少なくとも1又は
それ以上の安定化剤(本明細書において分散剤とも呼ばれる)をさらに含んでもよい。選
択された実施形態では、安定化剤は、界面活性剤、ポリマー(上に詳述されるベースポリ
マーとは異なる)、又はそれらの混合物であってもよい。ある種の実施形態では、安定化
剤は、極性基をコモノマーか又はグラフトされたモノマーとして有する極性ポリマーであ
り得る。例示的な実施形態では、安定化剤は、極性基をコモノマーか又はグラフトされた
モノマーとして有する1又はそれ以上の極性ポリオレフィンを含む。例示的なポリマー安
定化剤としては、限定されるものではないが、エチレン−アクリル酸(EAA)及びエチ
レン−メタクリル酸共重合体、例えば、The Dow Chemical Compa
nyから市販されているPRIMACOR(商標)、E.I.DuPont de Ne
moursから市販されているNUCREL(商標)、及びExxonMobil Ch
emical Companyから市販されているESCOR(商標)などの商標で入手
可能なもの、ならびに、米国特許第4,599,392号、同第4,988,781号、
及び同第5,938,437号に記載されるものが挙げられ、その各々は参照によりその
全文が本明細書に組み込まれる。その他の例示的なポリマー安定化剤としては、限定され
るものではないが、エチレンエチルアクリレート(EEA)共重合体、エチレンメチルメ
タクリレート(EMMA)、及びエチレンブチルアクリレート(EBA)が挙げられる。
その他のエチレン−カルボン酸共重合体も使用してもよい。当業者であれば、多数のその
他の有用なポリマーも使用してもよいことを理解するであろう。
使用してもよいその他の安定化剤としては、限定されるものではないが、12〜60個
の炭素原子を有する長鎖脂肪酸又は脂肪酸塩が挙げられる。その他の実施形態では、長鎖
脂肪酸又は脂肪酸塩は、12〜40個の炭素原子を有し得る。
ポリマーの極性基が本来酸性又は塩基性である場合、そのポリマー安定化剤を中和剤を
用いて部分的に又は完全に中和して対応する塩を形成してもよい。ある種の実施形態では
、安定化剤、例えば長鎖脂肪酸又はEAAの中和は、モルベースで25〜200%であっ
てもよい;又は代替形態では、それはモルベースで50〜110%であってもよい。例え
ば、EAAに関して、中和剤は塩基、例えば例として水酸化アンモニウム又は水酸化カリ
ウムなどであってもよい。その他の中和剤には、例として水酸化リチウム又は水酸化ナト
リウムを含めることができる。別の代替形態では、中和剤は、例として、任意のアミン、
例えばモノエタノールアミン、又は2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール(AMP
)などであってもよい。当業者であれば、適当な中和剤の選定が、配合される特定の組成
物に依存すること、及び、そのような選択が当業者の知識の範囲内であることを理解する
であろう。
本発明の実施において有用であり得るさらなる安定化剤としては、限定されるものでは
ないが、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤が挙
げられる。陰イオン性界面活性剤の例としては、限定されるものではないが、スルホン酸
塩、カルボン酸塩、及びリン酸塩が挙げられる。陽イオン性界面活性剤の例としては、限
定されるものではないが、第四級アミンが挙げられる。非イオン性界面活性剤の例として
は、限定されるものではないが、エチレンオキシド及びシリコーン界面活性剤を含有する
ブロック共重合体が挙げられる。本発明の実施において有用な安定化剤は、外部界面活性
剤か又は内部界面活性剤のいずれかであり得る。外部界面活性剤は、分散体調製の間に化
学的に反応してベースポリマーの中に入らない界面活性剤である。本明細書において有用
な外部界面活性剤の例としては、限定されるものではないが、ドデシルベンゼンスルホン
酸の塩及びラウリルスルホン酸塩が挙げられる。内部界面活性剤は、分散体調製の間に化
学的に反応してベースポリマーの中に入ってくる界面活性剤である。本明細書において有
用な内部界面活性剤の例としては、2,2−ジメチロールプロピオン酸及びその塩が挙げ
られる。
ある種の実施形態では、分散剤又は安定化剤は、使用するベースポリマー(又はベース
ポリマー混合物)の量に基づいて、ゼロより大きく60重量%までの範囲の量で用いられ
得る。例えば、長鎖脂肪酸又はその塩は、ベースポリマーの量に基づいて0.5〜10重
量%使用されてもよい。その他の実施形態では、エチレン−アクリル酸又はエチレン−メ
タクリル酸共重合体は、ベースポリマーの重量に基づいて、0.01〜60重量%の量で
使用されてもよい;又は代替形態では、エチレン−アクリル酸又はエチレン−メタクリル
酸共重合体は、ベースポリマーの重量に基づいて、0.5〜60重量%の量で使用されて
もよい。さらにその他の実施形態では、スルホン酸塩は、ベースポリマーの重量に基づい
て、0.01〜60重量%の量で使用されてもよい;又は代替形態では、スルホン酸塩は
、ベースポリマーの重量に基づいて、0.5〜10重量%の量で使用されてもよい。
使用する安定化剤の種類及び量は、分散体を添合して形成されたセルロース系物品の最
終特性にも影響を及ぼし得る。例えば、改良された油及びグリース耐性を有する物品に、
ベースポリマーの総量に基づいて10〜50重量%の量でエチレン−アクリル酸共重合体
又はエチレン−メタクリル酸共重合体を有する界面活性剤パッケージを添合してもよい。
類似の界面活性剤パッケージを、改良された強度又は軟度が望ましい最終特性である場合
に使用してもよい。もう一つの例として、改良された耐水性又は耐湿性を有する物品に、
両方ともベースポリマーの総量に基づいて、0.5〜5重量%の量の長鎖脂肪酸、又は1
0〜50重量%の量のエチレン−アクリル酸共重合体を利用する界面活性剤パッケージを
添合してもよい。その他の実施形態では、界面活性剤又は安定化剤の最小量は、ベースポ
リマーの総量に基づいて、少なくとも1重量%であるべきである。
液状媒体
分散体は、液状媒体をさらに含む。液状媒体は、任意の媒体であってもよい;例えば、
液状媒体は水であってもよい。分散体の含水量は、好ましくは、固形分(ベースポリマー
+安定化剤)が1%〜74容積%の間であるように制御されてもよい。特定の実施形態で
は、固形分の範囲は10%〜70容積%の間であってもよい。その他の特定の実施形態で
は、固形分の範囲は20%〜60容積%の間である。ある種のその他の実施形態では、固
形分の範囲は、30%〜55容積%である。
分散体のための充填剤
分散体は、1又はそれ以上の充填剤をさらに含んでもよい。分散体は、ベースポリマー
、例えばポリオレフィンと安定化剤を合せた重量100部あたり0.01〜600重量部
の1又はそれ以上の充填剤を含む。ある種の実施形態では、分散体中に添加されている充
填剤は、ベースポリマー、例えばポリオレフィンと安定化剤を合せた重量100部あたり
0.01〜200重量部の1又はそれ以上の充填剤であってもよい。充填剤材料には、従
来の充填剤例えば、ミルドガラス、炭酸カルシウム、アルミニウム三水和物、タルク、三
酸化アンチモン、フライアッシュ、クレイ(例としてベントナイト又はカオリンクレイな
ど)、又はその他の公知の充填剤などが含まれ得る。
分散体のための添加剤
分散体は、添加剤をさらに含んでもよい。このような添加剤は、本発明の範囲を逸脱す
ることなく分散体中で使用されるベースポリマー、安定化剤、又は充填剤とともに用いら
れてもよい。例えば、添加剤としては、限定されるものではないが、湿潤剤、界面活性剤
、帯電防止剤、消泡剤、粘着防止剤、ワックス−分散色素(wax-dispersion pigments)
、中和剤、増粘剤、相溶化剤、光沢剤、レオロジー改質剤、殺生物剤、殺真菌薬、及び当
業者に公知のその他の添加剤を挙げることができる。
分散体配合物
例示的な分散体配合物には、ベースポリマー(少なくとも1種の非極性ポリオレフィン
を含んでもよい)、安定化剤(少なくとも1種の極性ポリオレフィンを含んでもよい)、
水、及び所望により1又はそれ以上の充填剤及び又は添加剤が含まれてもよい。ベースポ
リマー及び安定化剤に関して、ある種の実施形態では、少なくとも1つの非極性ポリオレ
フィンは、分散体中のベースポリマー及び安定化剤の総量に基づいて、30%〜99重量
%の間を占めてもよく;又は代替形態では、少なくとも1種の非極性ポリオレフィンは、
分散体中のベースポリマー及び安定化剤の総量に基づいて、50%〜80重量%の間を占
めてもよく;又はもう一つの(anther)代替形態では、1又はそれ以上の非極性ポリオレフ
ィンは、分散体中のベースポリマー及び安定化剤の総量に基づいて、約70重量%を占め
てもよい。
充填剤に関しては、一般に、ベースポリマー、例えばポリオレフィンと安定化剤を合せ
た量100部あたり、0より多く600部までの量である。選択された実施形態では、ベ
ースポリマー、例えばポリオレフィンと安定化剤を合せた量100部あたり、50〜25
0部である。選択された実施形態では、ベースポリマー、例えばポリオレフィンと安定化
剤を合せた量100部あたり、10〜500部の間である。さらにその他の実施形態では
、ベースポリマー、例えばポリオレフィンと安定化剤を合せた量100部あたり、20〜
400部の間である。その他の実施形態では、ベースポリマー、例えばポリオレフィンと
安定化剤を合せた量100部あたり、0〜200部の間である。
これらの固体材料、すなわちベースポリマー及び安定化剤は、液体媒質中に分散してい
ることが好ましく、ある種の実施形態では、その液体媒質は水である。ある種の実施形態
では、十分な中和剤を添加して、pHを4〜14の範囲に維持する。ある種のその他の実
施形態では、十分な塩基を添加して、pHを6〜11の範囲に維持する;ある種のその他
の実施形態では、pHは8〜10.5の範囲内であってもよい。分散体の含水量は、固形
分(ベースポリマー+安定化剤)が1%〜74容積%の間であるように制御されることが
好ましい。もう一つの実施形態では、固形分は、25%〜74容積%の間である。特定の
実施形態では、固形分の範囲は、10%〜70重量%の間であってもよい。その他の特定
の実施形態では、固形分の範囲は、20%〜60重量%の間である。ある種のその他の実
施形態では、固形分の範囲30%〜55重量%の間である。
ある種の実施形態では、セルロース系基材及びセルロース系基材の少なくとも1つの表
面上のコーティング組成物の、少なくとも1又はそれ以上のベースポリマーと少なくとも
1又はそれ以上の安定化剤を合わせた量は、100重量部のセルロース系基材あたり10
〜150部の範囲内であってもよい。その他の実施形態では、セルロース系基材及びセル
ロース構造の少なくとも1つの表面上のコーティング組成物の、充填剤を合わせた量は、
100重量部のセルロース系基材あたり10〜600部の範囲、又は代替形態では、その
他の実施形態では10〜300部であってもよい。
水性分散液は、0.01〜5.0μmの間、又は代替形態では0.1〜5.0μmの平
均粒度を有することを特徴とし得る。その他の実施形態では、水性分散液は0.5μm〜
2.7μmの平均粒度を有し得る。その他の実施形態では、0.8μm〜1.2μmを有
し得る。語句「平均粒度」とは、本明細書において、容積平均粒度を指す。粒度を測定す
るためには、例として、レーザー回折法を用いてもよい。本説明において粒度とは、分散
体中のポリマーの直径を指す。球形でないポリマー粒子に関して、粒子の直径は粒子の長
軸と短軸の平均である。粒度は、Beckman−Coulter LS230レーザー
回折粒度分析器又はその他の適した装置で測定することができる。
水性分散液は、界面活性剤、起泡剤、分散剤、増粘剤、難燃剤、色素、帯電防止剤、強
化用繊維、消泡剤、粘着防止剤、ワックス分散剤、酸化防止剤、中和剤、レオロジー改質
剤、防腐剤、殺生物剤、酸捕捉剤、湿潤剤などをさらに含んでもよい。本発明の目的には
任意選択であるが、その他の成分も製造工程中及び製造工程後の製品安定性のために非常
に有利であり得る。
その上、水性分散液には、所望により充填剤湿潤剤がさらに含まれてもよい。充填剤湿
潤剤は、一般に充填剤とポリオレフィン分散体をより適合させるのに役立ち得る。有用な
湿潤剤としては、リン酸塩、例えばナトリウムヘキサメタホスフェートが挙げられる。充
填剤湿潤剤は、100重量部の充填剤あたり少なくとも約0.5部の濃度で水性分散液中
に含まれ得る。
さらに、水性分散液には、所望により増粘剤がさらに含まれてもよい。増粘剤は、低粘
性分散体の粘度を増加させるために本発明において有用であり得る。本発明の実施におけ
る使用に適した増粘剤は、当分野で公知の任意のもの、例えば、例としてポリ−アクリレ
ート型増粘剤又は関連非イオン性増粘剤、例えば、修飾セルロースエーテルなどであり得
る。例えば、適した増粘剤としては、ALCOGUM(商標)VEP−II(Alco
Chemical Corporationの商標)、RHEOVIS(商標)及びVI
SCALEX(商標)(Ciba Ceigyの商標)、UCAR(登録商標)増粘剤1
46、又はETHOCEL(商標)又はMETHOCEL(商標)(The Dow C
hemical Companyの商標)及びPARAGUM(商標)241(Para
−Chem Southern,Inc.の商標)、又はBERMACOL(商標)(A
kzo Nobelの商標)又はAQUALON(商標)(Herculesの商標)又
はACUSOL(登録商標)(Rohm and Haasの商標)が挙げられる。増粘
剤は、所望の粘度の分散体を調製するために必要な任意の量で使用することができる。
したがって、分散体の最終的な粘度は制御可能である。従来手段で所定量の充填剤を含
む分散体へ増粘剤を添加して、必要な粘度を得ることができる。従って分散体の粘度は、
適度な増粘剤投入(100phrの水性ポリマー分散体に基づいて4%まで、好ましくは
3%未満)によって、+3000cP(20rpmのBrookfieldスピンドル4
)に達し得る。記載される出発ポリマー分散体の初期粘度は、充填剤と添加剤との配合前
に、20〜1000cP(室温にて50rpmのスピンドルRV3を用いて測定したBr
ookfield粘度)の間である。さらにより好ましくは、分散体の出発粘度は、10
0〜600cPの間であり得る。
同様に、本明細書において用いられる水性分散液は、充填剤をベースポリマー/安定化
剤に添加した場合のその安定性を特徴とする。この文脈において、安定性とは、結果とし
て得られる水性ポリオレフィン分散体の粘度の安定性を指す。安定性を試験するため、所
定期間にわたって粘度を測定する。好ましくは、20℃で測定される粘度は、周囲温度で
保存される場合、24時間の期間にわたって元の粘度の+/−10%のままであるべきで
ある。
本発明の水性分散液は、平均粒度が0.01〜5μm、例えば、0.1〜5μmの粒子
を含んでもよい。
例示的な水性分散液は、例として、米国特許出願公開第2005/0100754号、
同第2005/0192365号、PCT公開第WO2005/021638号、及び同
第WO2005/021622号に開示されており、それらは全て参照により本明細書に
組み込まれる。
分散体の形成
水性分散液は、当業者の認める多数の方法によって形成することができる。ある種の実
施形態では、水性分散液は、例えば、分散体が、参照によりその全文が本明細書に組み込
まれるWO2005021638号に記載される手順に従って形成される、開示される技
法を用いて形成されてもよい。
特定の実施形態では、ベースポリマー、安定化剤、及び所望により充填剤を、押出機内
で水及び中和剤、例えばアンモニア、水酸化カリウム、又は前記2種類の組合せなどとと
もに溶融混練して分散体化合物を形成する。当業者であれば多数のその他の中和剤を使用
してもよいことを理解するであろう。一部の実施形態では、充填剤は、ベースポリマーと
安定化剤をブレンドした後に添加してもよい。一部の実施形態では、分散体は最初に1〜
3重量%の水を含むように希釈され、次に、その後約25重量%よりも多くの水を含むよ
うにさらに希釈される。
当分野で公知の任意の溶融混練手段を使用してもよい。一部の実施形態では、混練機、
BANBURY(登録商標)ミキサー、一軸スクリュー押出機、又は多軸スクリュー押出
機が使用される。本発明に従って分散体を製造するためのプロセスは特に制限されない。
一つの例示的なプロセスは、上記の成分を米国特許第5,756,659号及び同第6,
455,636号に従って溶融混練することを含むプロセスである。
例えば、押出機(ある種の実施形態では二軸スクリュー押出機)は、背圧レギュレータ
ー、溶融ポンプ、又はギアポンプに連結される。例示的な実施形態はまた、ベースリザー
バ及び初期水リザーバも提供し、その各々にはポンプも含まれる。所望の量のベース及び
初期水は、それぞれベースリザーバ及び初期水リザーバから供給される。任意の適したポ
ンプを使用してもよいが、一部の実施形態では、240バールの圧力で約150cc/分
の流れを供給するポンプを用いて、ベース及び初期水が押出機に供給される。その他の実
施形態では、液体注入ポンプは、200バールで300cc/分又は133バールで60
0cc/分の流れを供給する。一部の実施形態では、ベース及び初期水は予熱機で予熱さ
れる。
ペレット、粉末、又はフレークの形態の樹脂は、フィーダーから押出機の注入口に供給
され、そこで樹脂は溶融又は配合される。一部の実施形態では、分散剤は、樹脂を通じて
、かつその樹脂とともに樹脂に添加され、その他の実施形態では、分散剤は別々に二軸ス
クリュー押出機に供給される。次に、樹脂溶融物は、押出機の混合及び運搬ゾーンから乳
化ゾーンに運ばれ、そこで水及びベースリザーバから初期量の水及びベースが注入口を通
じて添加される。一部の実施形態では、分散剤は、追加として、又は独占的に水流に添加
されてもよい。一部の実施形態では、乳化した混合物は、押出機の希釈及び冷却ゾーンに
おいて、水リザーバから注入口を通じて追加の水でさらに希釈される。一般に、分散体は
冷却ゾーンにおいて少なくとも30重量%の水に希釈される。加えて、希釈した混合物は
所望の希釈レベルが達成されるまで何回でも希釈してもよい。一部の実施形態では、水は
二軸スクリュー押出機の中に添加されるのではなく、むしろ溶融物が押出機から出た後に
樹脂溶融物を含有する流れに添加される。このようにして、押出機内で形成される蒸気圧
が排除される。
特定の実施形態では、フォームの形態の水性分散液を利用することが望ましい場合があ
る。フォームを調製する場合、水性分散液を泡立てることが好ましい場合が多い。本発明
の実施に際して、ガスを起泡剤として使用することが好ましい。適した起泡剤の例として
は、限定されるものではないが、ガス及び/又はガスの混合物、例えば、空気、二酸化炭
素、窒素、アルゴン、ヘリウムなどが挙げられる。特に好ましいものは、空気を起泡剤と
して使用することである。起泡剤は、一般にガスの液体の中への機械的導入により導入さ
れて、泡が形成される。この技法は機械的起泡として公知である。起泡した水性分散液を
調製する際、装置、例えば、OAKES、MONDO、又はFIRESTONE起泡器な
どを用いて全ての成分を混合した後、空気又はガスを混合物の中にブレンドすることが好
ましい。
安定な泡を調製するために有用な界面活性剤は、本明細書においてフォーム安定剤と呼
ばれる。フォーム安定剤は本発明の実施において有用である。当業者であれば、多数のフ
ォーム安定剤を使用することができることを理解するであろう。フォーム安定剤としては
、例えば、スルフェート、スクシナメート、及びスルホスクシナメートを挙げることがで
きる。
架橋剤
コーティング組成物は、架橋剤をさらに含む。このような架橋剤としては、限定される
ものではないが、金属塩が挙げられる。架橋は、ただ単に、本発明のコーティング組成物
の乾燥の間の水の除去により起こる。適した架橋剤としては、限定されるものではないが
、多価金属化合物、例えば硝酸クロム、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛などが挙げられる
。例示的な架橋剤としては、限定されるものではないが、ZAC(炭酸亜鉛アンモニウム
)、KZC(炭酸カリウムジルコニウム)及びAZC(炭酸アンモニウムジルコニウム)
が挙げられる。金属架橋剤を用いてもよい。例示的な多価金属としては、限定されるもの
ではないが、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、クロム、亜鉛、アルミニウム、あるい
は任意のそれらの2又はそれ以上の混合物が挙げられる。ジルコニウムは金属架橋剤とし
て特によく適している。金属架橋剤は、一般に、アンモニア、アセテート、プロピオネー
ト、スルフェート、カルボネート、ニトラート、ホスフェート、タルトラート、アセチル
アセトネート、オキシド、あるいは任意のそれらの2又はそれ以上の混合物の塩又は複合
体である。従って、例示的な金属架橋剤としては、炭酸アンモニウムジルコニウム、ジル
コニウムアセチルアセトナート、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウ
ム、リン酸ジルコニウム、炭酸カリウムジルコニウム、リン酸ジルコニウムナトリウム、
酒石酸ジルコニウム、酸化亜鉛、ならびに上記多価金属及び対イオンのその他の組合せが
挙げられる。同様に、有機チタネート、例えばチタンアセチルアセトナート及びチタンラ
クテートキレートなどを使用することができる。架橋剤は、好ましくは炭酸亜鉛アンモニ
ウムであってもよい。
溶液アクリルポリマー
コーティング組成物は、所望により溶液アクリルポリマーを含んでもよい。このような
溶液アクリルポリマーは、一般に水溶液樹脂である。溶液アクリルポリマーは、例として
、配合物の総重量に基づいて2〜15重量%のアクリル系樹脂を含み得る。特に好ましい
アクリル樹脂は、アクリル溶液樹脂、例えばS.C Johnson&Son,Inc.
により製造されるJoncryl(登録商標)60、Morton Internati
onal,Inc.により製造されるMorcryl(登録商標)132及び150;ス
チレン化アクリルエマルジョン樹脂、例えばS.C.Johnson&Son,Inc.
により製造されるJoncryl(登録商標)89及び130、Morton Inte
rnational,Inc.により製造されるLucidene(登録商標)602、
及びB.F.Goodrichにより製造されるZinpol(登録商標)460である
。これらの樹脂は、一般にその水溶解度を高めるためにアンモニアで中和される。好まし
いアクリル溶液樹脂は、Morton International,Inc.により製
造されるMorcryl(登録商標)132である。
エマルジョンポリマーラテックス
コーティング組成物は、所望によりエマルジョンポリマーラテックスを含んでもよい。
このようなエマルジョンポリマーラテックスは、少なくとも1種類の合成ラテックスを含
んでもよい。合成ラテックスは、一般に1又はそれ以上のモノマーの乳化重合により調製
されるポリマー粒子の水性分散液として公知である。ラテックスは、単峰性又は多峰性、
例えば二峰性の粒度分布を有し得る。ラテックスの混合物又はブレンドを用いることがで
きる。
本発明の一実施形態では、ラテックスのポリマーは共重合体、すなわち少なくとも2種
類のモノマーから形成されたポリマーである。ラテックスは、単一の共重合体を含んでも
よいし、1よりも多くの共重合体を含んでもよい。有利には、ラテックスのポリマーのガ
ラス転移温度(Tg)は、−50℃〜100℃である。
本発明の実施に際して、単独で有用な共重合体は、ブレンドにおいてのみ有用な共重合
体とは対照的に、約−10℃以上、好ましくは少なくとも約0℃のTgを有することが望
ましい。望ましくは、共重合体のTgは、約50℃以下、好ましくは約40℃までである
。一般に好ましい範囲は0℃〜40℃である。本発明の組成物の共重合体のTgは、示差
走査熱量測定(DSC)により測定される。
本発明の水性コーティング組成物のラテックス成分には広い範囲のモノマー組成物が有
用であるが、特定の実施形態では、共重合体は、それが調製される重合混合物中に存在す
るエチレン性不飽和モノマーの群に架橋モノマーが存在しないために、架橋されていない
ことが好ましい。つまり、この実施形態では、共重合体が、架橋モノマー又は一部のその
他の架橋剤の不在下で重合により製造されることが望ましい。
代替実施形態では、共重合体は軽く架橋されていることが望ましい。これは、共重合体
を調製する重合混合物中に、多官能性であり、架橋剤としての有用性が公知のモノマー、
例えば、例としてジビニルベンゼン又はアリル(メタ)アクリレートなどを封入すること
により達成され得る。この特定の実施形態では、架橋モノマーの共重合体中の含量は約2
重量%以下、好ましくは0.001〜2重量%、より好ましくは0.01〜1.5重量%
、さらにより好ましくは0.1〜1重量%であることが好ましく、前記重量百分率は、重
合混合物中のモノマーの総重量に基づく。
幅広い種類のモノマーを用いて本発明の組成物中での使用に適した共重合体を調製して
もよい。主に(メタ)アクリレートモノマーを含む(メタ)アクリレート共重合体が、望
ましい種類の共重合体の一つである。
本発明のエマルジョンポリマーラテックスの目的において、用語「(メタ)」は、メチ
ル置換化合物が、その用語により修飾される化合物のクラスの中に含まれていることを示
す。例えば、用語(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸を表す。
本発明のエマルジョンポリマーラテックスに関連して、本明細書において用語「(メタ
)アクリレート共重合体」とは、重合形態で少なくとも80重量%の(メタ)アクリレー
トモノマー及び(メタ)アクリル酸モノマーを含む共重合体を意味する。好ましい実施形
態では、共重合体は重合形態で少なくとも90重量%の(メタ)アクリレートモノマー及
び(メタ)アクリル酸モノマーを含むが、さらにより好ましいのは、共重合体が重合形態
で少なくとも95重量%の(メタ)アクリレートモノマー及び(メタ)アクリル酸モノマ
ーを含む実施形態である。
非常に好ましい実施形態では、共重合体は純粋な(メタ)アクリレートであるか、又は
非(メタ)アクリレートシードの封入を除く純粋な(メタ)アクリレートである。これら
の共重合体は、本質的に(メタ)アクリレートモノマーから、又は(メタ)アクリレート
モノマー及び(メタ)アクリル酸モノマーからなることが望ましい。
本発明のエマルジョンポリマーラテックスに関連して、本明細書において用語「(メタ
)アクリレートモノマー」とは、本発明の組成物における使用に適した(メタ)アクリレ
ート共重合体を調製するために使用されるモノマーを含むことを意味する。それに含まれ
るものは、従来公知のアクリレート、例えば、例として、式CH=CHCOORで表さ
れるアクリル酸のアルキルエステル、及び、式CH=CCHCOORで表されるメタ
クリル酸のアルキルエステルである(式中、Rは、1〜16個の炭素原子を含むヒドロカ
ルビルもしくは置換ヒドロカルビル基である)。用語「(メタ)アクリル酸モノマー」と
はアクリル酸、メタクリル酸及びそれらの置換誘導体を含むことを意味する。
本発明のエマルジョンポリマーラテックスに関連して、本明細書において用語「(メタ
)アクリレートモノマー」とは本明細書において、モノビニルアクリレート及びメタクリ
レートモノマーを含むことも意味する。(メタ)アクリル酸塩には、エステル、アミド及
びそれらの置換誘導体が含まれ得る。一般に、好ましい(メタ)アクリレートは、C
アルキルアクリレート及びメタクリレートである。
適した(メタ)アクリレートの例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート
、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オク
チルアクリレート及びイソオクチルアクリレート、n−デシルアクリレート、イソデシル
アクリレート、tert−ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルメタクリ
レート、ヘキシルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレ
ートならびに2−ヒドロキシエチルアクリレート及びアクリルアミドが挙げられる。好ま
しい(メタ)アクリレートは、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、イソオクチルアクリ
レート、メチルメタクリレート及びブチルメタクリレートである。その他の適したモノマ
ーとしては、低級アルキルアクリレート及びメタクリレートが挙げられ、それにはアクリ
ル酸及びメタクリル酸エステルモノマー:メチルアクリレート、エチルアクリレート、n
−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、デ
シルアクリレート、イソボルニルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリ
レート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタク
リレート、イソブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、シクロヘキシル
メタクリレート、イソデシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、t−ブチル
アミノエチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、
ジシクロペンテニルメタクリレート、フェニルメタクリレートが挙げられる。
ポリマー中の成分としての使用に適したモノマーは、そのモノマーから調製されるホモ
ポリマーのガラス転移温度(Tg)に応じて、「ハード」又は「ソフト」モノマーと分類
される場合が多い。本明細書において、ハードモノマーは、そのホモポリマーに関して4
0℃よりも大きいTgを有するとして特徴づけられ、一方ソフトモノマーは、そのホモポ
リマーに関して40℃又はそれ未満のTgを有するとして特徴づけられる。好ましいハー
ド(メタ)アクリレートモノマーはメチルメタクリレートである。
ソフト非官能性(メタ)アクリレートモノマーは、次式:
(式中、Rは、水素及びメチルからなる群より選択され、Rは、アルキル基であり、
好ましくは約15個までの炭素原子を有する)を有する。本明細書及び特許請求の範囲に
用いられる用語「アルキル」とは、分枝しても分枝していなくてもよい、環状及び非環状
飽和炭化水素基を意味する。例示的なソフト非官能性アクリルモノマーとしては、限定さ
れるものではないが、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、エチルヘキシルア
クリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリ
レートが挙げられる。ブチルアクリレートが好ましいソフト非官能性モノマーである。
しばしば(メタ)アクリレートに分類される適した非エステルモノマーはニトリルであ
る。好ましいニトリルモノマーはアクリロニトリルである。
本発明の(メタ)アクリレート共重合体のさらに非常に好ましい実施形態は、(メタ)
アクリレートモノマーでないその他のコモノマーを約5重量%まで含んでもよいが、その
他の実施形態は、その他のコモノマーとして10重量%程度の量又はさらに20重量%程
度の量の(メタ)アクリレートモノマーでないモノマーを含んでもよい。本発明のこれら
の共重合体において有用なその他のモノマーとしては、ビニル芳香族モノマー、脂肪族共
役ジエンモノマー、モノエチレン性不飽和カルボン酸モノマー、ビニルアセテートモノマ
ー、ビニリデンハライドモノマー及びビニルハライドモノマーが挙げられる。本発明での
使用に適した一部のその他の望ましい共重合体において、重合混合物のモノマーには、1
〜約40重量%の1又はそれ以上の(メタ)アクリレートモノマーが含まれる。
本明細書及び特許請求の範囲に用いられる、「ビニル芳香族モノマー」は、少なくとも
1つの芳香環及び、ビニル不飽和を有する少なくとも1つの脂肪族含有部分を含有する任
意の有機化合物として定義され;提供される。ビニル芳香族モノマーの例としては、スチ
レン、p−メチルスチレン、メチルスチレン、o,p−ジメチルスチレン、o,p−ジエ
チルスチレン、p−クロロスチレン、イソプロピルスチレン、t−ブチルスチレン、o−
メチル−p−イソプロピルスチレン、o,p−ジクロロスチレン、及びそれらの混合物が
挙げられる。好ましいビニル芳香族モノマーは、スチレン及びビニルトルエンであり;そ
の商業的入手性及び低コストのため、スチレンがより好ましいビニル芳香族モノマーであ
る。
用語「共役ジエンモノマー」は、本明細書において、化合物、例えば、1,3−ブタジ
エン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、及び4−
メチル−1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、ピペリレン(1,3
−ペンタジエン)、ならびに1,3−ブタジエンのその他の炭化水素類似体などを含むこ
とが意図される。好ましいアルカジエンモノマーは、1,3−ブタジエンである。脂肪族
共役ジエンに含められるその他のモノマーは、ハロゲン化合物、例えば、例として2−ク
ロロ−1,3−ブタジエンなどである。
ビニル基のモノマー、例えば、例として「ハロゲン化ビニリデン」及び「ハロゲン化ビ
ニル」などは、本発明の共重合体に含まれるのに適しており、それには、例えば、塩化ビ
ニリデン及び塩化ビニルが挙げられ、それらは非常に好ましい。ビニリデンブロミド及び
ビニルブロミドも用いることができる。ビニル基の中のその他のビニルモノマーは、ビニ
ルアセテートである。
適したα,β−エチレン性不飽和脂肪族カルボン酸モノマーは、少なくとも1つのカル
ボキシル基に対してエチレン性不飽和α−βを有するモノエチレン性不飽和モノカルボン
酸、ジカルボン酸及びトリカルボン酸、ならびにより多くの数のカルボキシル基を有する
類似のモノマーである。カルボキシル基が酸又は塩形態(Mが陽イオン、例えば、アンモ
ニウム、水素又は金属、例えば、ナトリウム又はカリウムを表す、−COOM)で存在し
てもよく、周知の簡単な手順によって容易に相互変換可能であることは理解される。
α,β−エチレン性不飽和脂肪族カルボン酸の具体例は、アクリル酸、メタクリル酸、
フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、アコニット酸、様々なα−置換アクリル酸、例えば
、α−エタクリン酸、α−プロピルアクリル酸及びα−ブチルアクリル酸などである。非
常に好ましい酸モノマーは、アクリル酸及びメタクリル酸である。
上述の共重合体において望ましいか又は好ましい酸モノマーの量に関して、水溶液中p
Kaで示されるモノマーの酸強度と、共重合体に含まれることが望ましい酸モノマーの量
に関して、トレードオフが存在すると思われる。相対的に弱い酸モノマーに関してはより
多い酸含量ほど許容され、かつ望ましいが、相対的に強い酸モノマーに関しては、共重合
体の酸含量は少ないほど望ましい。
好ましい実施形態では、共重合体中のα,β−エチレン性不飽和脂肪族カルボン酸モノ
マーの含量は、望ましくは0〜4重量%、より好ましくは0.2〜3重量%、さらにより
好ましくは0.3〜2重量%の範囲である。
用いられる共重合体が(メタ)アクリレート共重合体として分類されないその他の実施
形態も本発明の範囲内である。用いることのできるその他の共重合体の種類としては、例
えば、ビニル芳香族モノマーと(メタ)アクリレートモノマー、例えばスチレンアクリレ
ートなどの組合せ、及び、ビニル芳香族モノマーと共役ジエンモノマー、例えば、スチレ
ンブタジエン共重合体などの組合せが挙げられる。これらの共重合体は、カルボキシル化
されていなくてもカルボキシル化されてもよい。
共重合体は、望ましくは、例えば、モノマー成分、水、及び界面活性剤(用いる場合)
を反応容器に装入し、反応容器を不活性ガス、例えば窒素などでパージして本質的に全て
の酸素を反応器容器から除去し、反応器を反応温度、通常80℃〜100℃、に加熱する
ことにより、製造される。反応器容器が所望の反応温度に達すると、次に開始剤を反応容
器に添加し、反応を2〜4時間継続する。反応が完了した後、反応器容器を冷却する。こ
の合成により、共重合体を水中に含む水性共重合体組成物が得られる。場合によっては、
組成物は乳液の外観を有し、一方その他の場合ではそれは透明な溶液のように見える。
共重合体の製造プロセスには、シードの使用が含まれてもよく、シードは、製造する共
重合体の最終的な粒度を制御するために有用な、またあるいはその製造に有用な、(メタ
)アクリレート、ポリスチレン又は任意のその他のシードであってもよい。当分野で周知
のように、初期シードの調節を、製造する共重合体の粒度の最終的な範囲を制御するため
に用いることができる。有用な共重合体の粒度は、700〜10,000オングストロー
ムの範囲内である。
陰イオン性、非イオン性、及び両性の表面活性化合物、つまり界面活性剤を、共重合体
合成プロセスに用いることができる。しかし、場合によっては、界面活性剤は必要とされ
ない。例示的な陰イオン性、非イオン性、及び両性の界面活性剤は、それぞれ、Rhon
e−Poulencより入手可能なSIPONATE A246Lの商標の界面活性剤、
ポリオキシエチレンアルキルフェノール界面活性剤、及びN,N−ビス−カルボキシエチ
ルラウラミンである。その他の有用な界面活性剤は、ドデシル化スルホン化フェニルエー
テルのナトリウム塩であるDOWFAX 2EPであり、これはThe Dow Che
mical Company,Midland,Mich.48640,U.S.A.よ
り入手可能である。
コーティング組成物のための充填剤
コーティング組成物は、1又はそれ以上の充填剤をさらに含んでもよい。このような充
填剤としては、限定されるものではないが、色素が挙げられる。紙塗工に使用されるこの
ような色素は周知であり、広く市販されている。例示的な色素としては、限定されるもの
ではないが、クレイ、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、二酸化チタン、カルシウムア
ルミニウム色素、サテンホワイト、合成ポリマー色素、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ギプス
、シリカ、アルミナ三水和物、マイカ、及び珪藻土が挙げられる。さらなる例示的な色素
としては、限定されるものではないが、その他のセメティッククレイ(semetic clays)及
びその他の種類の無機ナノ充填剤、例えば、ナノ炭酸カルシウム、ナノマイカ、ナノ酸化
亜鉛又はその他の金属酸化物などが挙げられる。例示的な好ましい色素としては、限定さ
れるものではないが、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、二酸化チタン、サテンホワイ
ト及び、中空のポリマー色素を含む合成ポリマー色素が挙げられる。コーティング組成物
は、コーティング組成物の総重量に基づいて、75重量%未満の1又はそれ以上の充填剤
を含んでもよい。75重量%未満の全ての個々の値及び下位範囲は、本明細書中に含まれ
、かつ、本明細書において開示される;例として;例えば、コーティング組成物は、コー
ティング組成物の総重量に基づいて、65重量%未満の1又はそれ以上の充填剤を含んで
もよい;又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量に基づ
いて、55重量%未満の1又はそれ以上の充填剤を含んでもよい;又は代替形態では、コ
ーティング組成物は、コーティング組成物の総重量に基づいて、45重量%未満の1又は
それ以上の充填剤を含んでもよい;又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティ
ング組成物の総重量に基づいて、35重量%未満の1又はそれ以上の充填剤を含んでもよ
い;又は代替形態では、コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量に基づいて
、25重量%未満の1又はそれ以上の充填剤を含んでもよい。
基材
基材は、一般にセルロース系材料を含む。このようなセルロース系基材は、一般に、紙
及び/又は板紙製品、例えば新聞印刷用紙、コーティングされていないグランドパルプ紙
(groundwood)、コーティングされたグランドパルプ紙、コーティングされた上質紙(free
sheet)、コーティングされていない上質紙、包装及び工業用紙、ライナ紙、波形中芯、再
生板紙、漂白板紙、筆記用紙、タイプ用紙、写真等級紙、壁紙、ペーパータオル、トイレ
ットペーパー、ワイプ、などと呼ばれる。このようなセルロース系基材は、一般に、少な
くとも1又はそれ以上のペーパー・ウェブから形成することができる。例えば、一実施形
態では、セルロース系基材は、繊維のブレンドから形成された単層ペーパー・ウェブを含
んでもよい。もう一つの実施形態では、セルロース系基材は、多層ペーパー(すなわち層
化)ウェブを含んでもよい。さらに、セルロース系基材はまた、単一もしくは複数のプラ
イ製品(例えば、2以上のペーパー・ウェブ)であってもよく、この際、1又はそれ以上
のプライは、本発明に従って形成されるペーパー・ウェブを含み得る。通常、本発明のセ
ルロース系基材の秤量は、10〜525グラム/平方メートル(gsm)の間である。通
常、セルロース系基材の比体積は、本発明の実施形態に従って、0.3〜15グラム/立
方センチメートル(g/cc)の間である。
多様な材料のいずれかを用いて本発明のセルロース系基材を形成することができる。例
えば、セルロース系基材を製造するために用いる材料としては、多様なパルプ化処理によ
り形成される繊維、例えばクラフトパルプ、亜硫酸パルプ、熱機械パルプなどを挙げるこ
とができる。
本発明のプロセスにおいて有用な製紙繊維としては、限定されるものではないが、セル
ロース・ベース・シートを製造するために有用であることが公知である任意のセルロース
系繊維が挙げられる。例示的な繊維としては、限定されるものではないが、非木材繊維と
ともにバージン軟材及び硬材繊維、ならびに二次(すなわち再生)製紙繊維及び任意の割
合のそれらの混合物が挙げられる。非セルロース合成繊維も利用してもよい。製紙繊維は
、任意の公知のパルプ化処理を用いて木材から導いてもよく、それには、限定されるもの
ではないが、クラフト及び亜硫酸化学パルプが含まれる。
ペーパー・ウェブを作製するための繊維の例としては、任意の天然もしくは合成セルロ
ース系繊維が含まれ、それには、限定されるものではないが、非木材繊維、例えば、綿、
アバカ、ケナフ、サバイグラス、亜麻、アフリカハネガヤ、わら、ジュート麻、バガス、
ミルクウィードフロス(milkweed floss)繊維、及びパイナップル葉繊維など;ならびに、
軟材繊維、例えば北方及び南方軟材クラフト繊維など;硬材繊維、例えばユーカリ、カエ
デ、カバノキ、及びアスペンなどを含む、木材繊維、例えば落葉樹及び針葉樹から得られ
る繊維が含まれる。木材繊維は、高収率又は低収率形態で調製することができ、任意の公
知の方法でパルプ化することができ、それには、限定されるものではないが、クラフト、
亜硫酸、高収率パルプ化法及びその他の公知のパルプ化法が含まれる。オルガノソルブパ
ルプ化法から調製される繊維も使用してもよく、それには、限定されるものではないが、
Laamanenらに対する1988年12月27日発行の米国特許第4,793,89
8号;Changらに対する1986年6月10日発行の米国特許第4,594,130
号;及びKleinertに対する1971年6月15日発行の米国特許第3,585,
104号に開示される繊維及び方法が挙げられる。有用な繊維はまた、アントラキノンパ
ルプ化により製造することもでき、Gordonらに対する1997年1月21日発行の
米国特許第5,595,628号に例証される。
一実施形態では、繊維の一部分、例えば、乾燥重量の50%以下、又は乾燥重量の5%
〜30%などは、合成繊維例えば、レーヨン、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、
二成分シース−コア繊維、多成分バインダー繊維などであってもよい。例示的なポリエチ
レン繊維は、Hercules,Inc.(Wilmington,DE)より入手可能
なPULPEX(登録商標)である。任意の公知の漂白法を使用してもよい。合成セルロ
ース繊維の種類には、レーヨンの任意の種類及びビスコース又は化学修飾セルロースから
導かれるその他の繊維が含まれる。化学処理した天然セルロース系繊維、例えば、マーセ
ル化パルプ、化学的硬化もしくは架橋繊維、又はスルホン化繊維などを使用することがで
きる。製紙繊維を使用する際の良好な機械的特性のためには、繊維が比較的損傷を受けて
おらず、大部分が未精製である又は僅かしか精製されていないことが望ましいであろう。
再生繊維を使用してもよいが、バージン繊維が一般にその機械的特性及び汚染物質がない
ことから有用である。マーセル化繊維、再生セルロース系繊維、微生物により製造された
セルロース、レーヨン、及びその他のセルロース系材料又はセルロース誘導体を使用する
ことができる。また、適した製紙繊維には、再生繊維、バージン繊維、又はその混合も含
めることができる。高いバルク特性及び良好な圧縮特性の可能なある種の実施形態では、
繊維は、少なくとも200、より具体的には少なくとも300、より具体的にはさらに少
なくとも400、最も具体的には少なくとも500のカナダ標準濾水度(Canadian Stand
ard Freeness)を有し得る。一部のその他の実施形態では、乾燥重量の約90%までの一
部の繊維が合成繊維であってもよい。
本開示において使用できるその他の製紙繊維としては、限定されるものではないが、ブ
ローク(paper broke)もしくは再生繊維及び高収率繊維が挙げられる。高収率パルプ繊維
は、約65%又はそれ以上、より具体的には約75%又はそれ以上、さらにより具体的に
は75%〜95%の収率をもたらすパルプ化処理により製造される製紙繊維である。収率
は、初期木材質量に対する百分率として表される、結果として生じる加工繊維の量である
。このようなパルプ化処理には、漂白ケミサーモメカニカルパルプ(BCTMP)、ケミ
サーモメカニカルパルプ(CTMP)、圧力/圧力サーモメカニカルパルプ(PTMP)
、サーモメカニカルパルプ(TMP)、サーモメカニカルケミカルパルプ(TMCP)、
高収率亜硫酸パルプ、及び高収率クラフトパルプが含まれ、それらは全て、得られる繊維
に高レベルのリグニンを残す。高収率繊維は、典型的な化学的パルプ化繊維に比べて、乾
燥状態及び湿潤状態の両方において剛性であることが周知である。
一部の実施形態では、パルプ繊維には、1mmより長い平均繊維長;例えば、長さ加重
平均に基づいて2〜5mmの繊維長を有する軟材繊維が含まれてもよい。このような軟材
繊維としては、限定されるものではないが、北方軟材、南方軟材、セコイア、ベイスギ、
アメリカツガ、マツ(例えば、サザンパイン)、トウヒ(例えば、クロトウヒ)、それら
の組合せなどが挙げられる。本発明に適した例示的な市販のパルプ繊維としては、限定さ
れるものではないが、Neenah Paper Inc.よりLONGLAC−19の
商標名で入手可能なパルプ繊維が挙げられる。
一部の実施形態では、硬材繊維、例えばユーカリ、カエデ、カバノキ、アスペンなども
、使用することができる。特定の例では、ウェブの軟度を増加するためにユーカリ繊維が
特に望ましい可能性がある。ユーカリ繊維はまた、白色度を強め、不透明度を増加させ、
紙の細孔構造を変化させてペーパー・ウェブの吸い上げ能を増加させることもできる。さ
らに、所望であれば、再生材料から得た二次繊維、例えば、供給源、例として、新聞印刷
用紙、再生板紙、及びオフィス廃棄紙などからの繊維パルプなどを用いてもよい。さらに
、その他の天然繊維、例えば、アバカ、サバイグラス、ミルクウィードフロス、パイナッ
プル葉なども本発明で使用することができる。加えて、場合によっては、合成繊維も利用
してもよい。一部の適した合成繊維としては、限定されるものではないが、レーヨン繊維
、エチレンビニルアルコール共重合体繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエステルなどを挙
げることができる。
セルロース系基材は、1又はそれ以上のペーパー・ウェブから形成することができる。
ペーパー・ウェブは単層であっても多層であってもよい。例として、一実施形態では、セ
ルロース系基材は、繊維のブレンドから形成される単層ペーパー・ウェブ層を含む。例え
ば、一部の例では、ユーカリ及び軟材繊維を均一にブレンドして単層ペーパー・ウェブを
形成することができる。
もう一つの実施形態では、セルロース系基材は、様々な基層を有する層化パルプ構成か
ら形成される多層ペーパー・ウェブを含み得る。例えば、一実施形態では、セルロース系
基材は、外層のうち1層がユーカリ繊維を含み、一方その他の2層が北方軟材クラフト繊
維を含む3層を含む。もう一つの実施形態では、1枚の外層及び内層はユーカリ繊維を含
み得、一方残りの外層は北方軟材クラフト繊維を含み得る。所望であれば、3枚の基層に
は様々な種類の繊維のブレンドが含まれてもよい。例えば、一実施形態では、外層のうち
の1層はユーカリ繊維と北方軟材クラフト繊維のブレンドを含んでもよい。しかし、多層
ペーパー・ウェブは任意の数の層を含んでもよく、様々な種類の繊維から製造されてもよ
いことは当然理解される。例として、一実施形態では、多層ペーパー・ウェブは、2枚し
か基層を有さない層化パルプ構成から形成され得る。
これに関して、本発明の一実施形態では、セルロース系基材の少なくとも一部の繊維を
加水分解酵素で処理して、強度を増加し、糸くずを減らすことができる。特に、加水分解
酵素は、製紙繊維の表面又は表面近くでセルロース鎖とランダムに反応して、繊維表面上
に繊維の一部である単一のアルデヒド基を作り出すことができる。これらのアルデヒド基
は、繊維を形成し、乾燥させてシートにする場合に、その他の繊維の露出したヒドロキシ
ル基と架橋するための部位となる;このようにして、シート強度を増加させる。加えて、
主に繊維の表面又は表面近くで繊維セルロースをランダムに切断又は加水分解することに
より、繊維細胞壁の内部の崩壊は回避又は最小化される。結果的に、これらの繊維のみか
ら製造された、又はこれらの繊維と未処理パルプ繊維のブレンドから製造された、セルロ
ース系基材は、強度特性、例えば常態引張り強度、湿潤引張り強度、引裂強度などの増加
を示す。
セルロース系基材には、天然及び合成両方の多様な繊維種が含まれてもよい。一実施形
態では、セルロース系基材は、硬材及び軟材繊維を含む。硬材パルプ繊維の軟材パルプ繊
維に対する全体的な比は、製品を構成する個々のシートを含むセルロース系基材の中で広
く変動し得る。硬材パルプ繊維の軟材パルプ繊維に対する比は、9:1〜1:9、より具
体的には9:1〜1:4、最も具体的には9:1〜1:1の範囲であってもよい。本発明
の一実施形態では、硬材パルプ繊維及び軟材パルプ繊維は、セルロース系基材を形成する
より前にブレンドし、それによりシートのz方向に硬材パルプ繊維及び軟材パルプ繊維の
均質な分布を作り出すことができる。本発明のもう一つの実施形態では、硬材パルプ繊維
及び軟材パルプ繊維は、シートのz方向に硬材パルプ繊維及び軟材パルプ繊維の均質な分
布を生じるように層状にされてもよい。もう一つの実施形態では、硬材パルプ繊維は、内
層の少なくとも1つが軟材パルプ繊維を含み得るセルロース系基材及び/又はシートの外
層の少なくとも1つに位置してもよい。さらにその他の実施形態では、セルロース系基材
は、所望によりバージンもしくは合成繊維を含む、二次繊維又は再生繊維を含む。
その上、合成繊維も本発明で用いてもよい。本明細書において、パルプ繊維に関する考
察は、合成繊維を含むと理解される。合成繊維を形成するために使用してもよい、例示的
なポリマーとしては、限定されるものではないが:ポリオレフィン、例えばポリエチレン
、ポリプロピレン、ポリブチレンなど;ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタラー
ト、ポリ(グリコール酸)(PGA)、ポリ(乳酸)(PLA)、ポリ(β−リンゴ酸)
(PMLA)、ポリ(ε−カプロラクトン)(PCL)、ポリ(ρ−ジオキサノン)(P
DS)、ポリ(3−ヒドロキシブチラート)(PHB)など;ならびに、ポリアミド、例
えばナイロンなどが挙げられる。限定されるものではないが:セルロースエステル;セル
ロースエーテル;セルロースニトラート;セルロースアセテート;セルロースアセテート
ブチラート;エチルセルロース;再生セルロース、例えばビスコース、レーヨンなど;綿
;亜麻;麻;ならびにそれらの混合物を含む、合成もしくは天然セルロース系ポリマーも
使用してもよい。合成繊維は、セルロース系基材を含む層及びシートの1つ又は全部に位
置してもよい。
セルロース系基材は、当業者に公知の多様な工程により形成することができる。機械は
、二次成形セクション、プレスセクション、乾燥セクション、及び形成される物品に応じ
て所望によりリールを有するよう構成されてもよい。プロセス段階の詳細及び概略図の例
は、「Properties of Paper: An Introduction」,2nd edition, W. Scott and J. Abbott
. TAPPIPress 1995に見出すことができる。この工程の簡略化された説明では、一般に、
パルプ繊維の希釈懸濁液は、ヘッドボックスにより供給され、水門を経て均質な分散体中
の従来の製紙機の成形布上に堆積される。パルプ繊維の懸濁液は、一般に従来の製紙工程
で用いられるどの稠度に希釈されてもよい。例として、懸濁液は、水中に懸濁された0.
01〜1.5重量%のパルプ繊維を含んでもよい。水はパルプ繊維の懸濁液から除去され
てパルプ繊維の均一層を形成する。その他の製紙工程、板紙製造工程などを、本発明と共
に使用してもよい。例えば、米国特許第6,423,183号に開示される工程を用いて
もよい。
パルプ繊維は、いずれの高平均繊維長パルプ、低平均繊維長パルプ、又はその混合物で
あってもよい。高平均繊維長パルプは、一般に1.5mm〜6mmの平均繊維長を有する
。例示的な高平均繊維長木材パルプとしては、Neenah Paper Inc.より
LONGLAC19の商標名で入手可能なパルプが挙げられる。
低平均繊維長パルプは、例えば、ある種のバージン硬材パルプ、及び、例えば、新聞印
刷用紙、再生板紙、及びオフィス廃棄物などの供給源からの二次(すなわち再生)繊維パ
ルプであってもよい。低平均繊維長パルプは、一般に約1.2mm未満、例えば0.7m
m〜1.2mmの平均繊維長を有する。
高平均繊維長パルプと低平均繊維長パルプの混合物は、かなりの割合の低平均繊維長パ
ルプを含むことができる。例えば、混合物は、約50重量%より多くの低平均繊維長パル
プと、約50重量%未満の高平均繊維長パルプを含んでもよい。一つの例示的な混合物は
、75重量%の低平均繊維長パルプと約25重量%の高平均繊維長パルプを含む。
本発明で使用されるパルプ繊維は、未精製であってもよく、又は、叩解されて様々な程
度に精製されてもよい。少量の湿潤強度樹脂及び/又は樹脂結合剤を添加して、強度及び
耐摩耗性を改良することができる。有用な結合剤及び湿潤強度樹脂としては、例えば、H
ercules Chemical Companyより入手可能なKYMENE 55
7 H及びAmerican Cyanamid,Inc.より入手可能なPAREZ
631が挙げられる。架橋剤及び/又は水和剤もパルプ混合物に加えてもよい。もし非常
に目の粗いか又は緩い不織パルプ繊維ウェブを望むならば、脱結合剤(debonding agents)
をパルプ混合物に添加して、水素結合の程度を低下させてもよい。一つの例示的な脱結合
剤は、Quaker Chemical Company,Conshohocken,
Pa.よりQUAKER2008の商標名で入手可能である。ある種の脱結合剤の添加も
また、測定された静的及び動的摩擦係数を減少させ、耐磨耗性を改良するように思われる
。脱結合剤は、潤滑剤又は摩擦減少剤として作用すると考えられる。
コーティング適用
コーティング組成物は、本明細書上文に記載されるように、セルロース系材料を含む基
材の上又は中に適用することができる。本発明に従うコーティング組成物は、様々な技法
、例えば、スプレーコーティング、カーテンコーティング、ブレードコーティング、ロー
ルコーター又はグラビアコーターによるコーティング、刷毛塗り、浸漬、押出コーティン
グ、フレキソコーティング、及びフィルムコーティングにより、セルロース系材料を含む
基材上又は中にコーティングされてもよい。コーティングは、本明細書下文にさらに詳細
に記載されるように、コーティングされた基材を加熱することにより乾燥させることが好
ましい。
本開示に従ってペーパー・ウェブを処理する場合、コーティング組成物は、ウェブ、例
えばセルロース基材に局所的に適用してもよく、又はウェブを形成するために用いられる
繊維と事前に混合することによりウェブの中に添合してもよい。局所的に適用する場合、
コーティング組成物は、ウェブが湿潤又は乾燥している場合にウェブに適用することがで
きる。一実施形態では、コーティング組成物は、クレープ加工の間にウェブに局所的に適
用されてもよい。例として、一実施形態では、コーティング組成物を、ウェブ上又は加熱
した乾燥機ドラムの上に噴霧して、ウェブを乾燥機ドラムに付着させることができる。次
に、ウェブを乾燥機ドラムからクレープ加工することができる。コーティング組成物がウ
ェブに適用された後に乾燥機ドラムに付着する場合、コーティング組成物は、ウェブの表
面積の上に均一に適用されてもよいし、特定のパターンに従って適用されてもよい。
ペーパー・ウェブに局所的に適用される場合、コーティング組成物は、ウェブ上に噴霧
されるか、ウェブ上に押出されるか、又はウェブ上に印刷されてもよい。ウェブ上に押出
される場合には、任意の適した押出装置、例えばスロット−コート押出機又はメルトブロ
ーン染料押出機などを用いてもよい。ウェブ上に印刷される場合には、任意の適した印刷
装置を用いてもよい。例えば、フレキソ印刷機、インクジェット印刷機、又はグラビア印
刷装置が使用されてもよい。
コーティング組成物は、製紙工程のどのポイントで適用又は添合されてもよい。コーテ
ィング組成物がセルロース系基材に添合される工程中のポイントは、セルロース系製品の
所望の最終特性によって決まる。添合のポイントとしては、パルプの前処理、工程のウェ
ットエンドでの同時適用、乾燥後であるが製紙機での後処理及び局所的後処理を挙げるこ
とができる。本発明のコーティング組成物のセルロース系構造上又は構造内への添合は、
以下の限定されない記述により説明されるように、いくつかある方法のいずれかで達成す
ることができる。
例えば、一部の実施形態では、ドラム乾燥添加剤の形態のコーティング組成物のペーパ
ー・ウェブへの付着はペーパー・ウェブと乾燥機ドラム表面の間に存在する。この際、ペ
ーパー・ウェブが、剥離、引張、エアナイフの作用、又は当分野で公知の任意のその他の
手段により乾燥機ドラムから分離された場合には、化合物の一部はそのペーパー・ウェブ
とともに残る。
その他の実施形態では、コーティング組成物の繊維スラリーへの直接添加、例えば、ヘ
ッドボックスに入る前にスラリーへの化合物の注射によるなど。スラリー稠度は、0.2
%〜50%、具体的には0.2%〜10%、より具体的には0.3%〜5%、最も具体的
には1%〜4%であってもよい。ウェットエンドで繊維の水性懸濁液と合する場合、歩留
り向上剤がコーティング組成物の中に存在してもよい。例として、特定の一実施形態では
、歩留り向上剤は、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドを含んでもよい。コー
ティング組成物は、ペーパー・ウェブに0.01%〜30重量%、例えば0.5%〜20
重量%などの量で添合されてもよい。例として、一実施形態では、コーティング組成物は
、約10重量%までの量で存在し得る。上記の百分率は、ペーパー・ウェブに添加される
固体に基づく。
その他の実施形態では、コーティング組成物スプレーをペーパー・ウェブに適用するこ
とができる。例えば、スプレー・ノズルを移動するウェブの上方に備え付けて、所望の用
量の溶液を、湿っても実質的に乾燥してもよいウェブに噴霧することができる。ネブライ
ザーを用いてウェブの表面に軽い霧を適用してもよい。
その他の実施形態では、コーティング組成物を、例えば、オフセット印刷、グラビア印
刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、任意の種類のデジタル印刷などによりペーパー
・ウェブ上に印刷することができる。
その他の実施形態では、コーティング組成物は、例えば、ブレードコーティング、エア
ナイフコーティング、ショートドウェルコーティング、キャストコーティングなどにより
、ペーパー・ウェブの片面又は両面にコーティングすることができる。
その他の実施形態では、コーティング組成物をペーパー・ウェブの表面に押出すること
ができる。例えば、押出工程は、2001年2月22日公開のPCT公報、WO2001
/12414号に開示されており、それは本明細書に矛盾しない程度に、参照により本明
細書に組み込まれる。
その他の実施形態では、コーティング組成物を個別化された繊維に適用することができ
る。例えば、粉砕したか又はフラッシュ乾燥させた繊維を、化合物のエアゾール又はスプ
レーと混合した気流に同伴させて、ペーパー・ウェブ又はその他の繊維製品に添合する前
に、個々の繊維を処理することができる。
その他の実施形態では、分散体は、ペーパー・ウェブへの適用の前又は間に加熱されて
もよい。組成物を加熱することにより、適用を容易にするために粘度を低下させることが
できる。例として、添加剤組成物は、50℃〜150℃の温度に加熱してもよい。
その他の実施形態では、湿った又は乾燥したペーパー・ウェブに溶液又はスラリーとし
てのコーティング組成物を含浸させることができ、この際、コーティング組成物は、ウェ
ブの厚みに有意な距離、例えば、ウェブの厚みの少なくとも約20%、より具体的には少
なくとも約30%、最も具体的にはウェブの厚みの少なくとも約70%浸透し、それには
ウェブの厚みの全範囲を通して完全に浸透することが含まれる。湿ったペーパー・ウェブ
を含浸させるために有用な一方法は、「New Technology to Apply Starch and Other Add
itives」,Pulp and Paper Canada, 100(2): T42-T44(1999年2月)に記載される、
Black Clawson Corp.,Watertown,N.Y.製造のHYD
RA−SIZER(登録商標)システムである。このシステムは、ダイ、調節可能な支持
構造、受皿、及び添加剤供給システムからなる。下降する液体もしくはスラリーの薄いカ
ーテンが作られ、それはその真下にある移動するウェブに接触する。コーティング材の適
用用量が広い範囲であると、十分な走行性で達成することができるとされている。このシ
ステムは相対的に乾燥したウェブのカーテン塗工にも適用することができる。
その他の実施形態では、コーティング組成物は、局所適用のために、又は圧力差の影響
下でコーティング組成物をウェブに含浸させるために(例えば、フォームの真空アシスト
含浸)、フォーム適用(例えば、フォーム仕上げ)を用いて繊維ウェブに適用することが
できる。添加剤、例えば結合剤などのフォーム適用の原理は、1981年11月3日発行
の、Pacificiらに対する米国特許第4,297,860号、「Device for Apply
ing Foam to Textiles」;及び、1988年9月27日発行の、G.J.Hopkins
に対する米国特許第4,773,110号、「Foam Finishing Apparatus and Method」
に記載されており、その両方は本明細書に矛盾しない程度に、参照により本明細書に組み
込まれる。
さらなるその他の実施形態では、既存の繊維ウェブにコーティング組成物の溶液をパデ
ィングすることによりコーティング組成物を適用することができる。ペーパー・ウェブへ
の適用のためにコーティング組成物のローラー流体供給を用いてもよい。
その他の実施形態では、コーティング組成物を、スプレー又はその他の手段により、移
動ベルト又は織物へ適用し、そしてそれを順にペーパー・ウェブに接触させてその化学薬
品をウェブに適用することは、例えば、2001年6月12日公開のS.Eichhor
nによるPCT公報、WO01/49937号、「A Method of Applying Treatment Che
micals to a Fiber-Based Planar Product Via a Revolving Belt and Planar Products
Made Using Said Method」などに開示されている。
コーティング組成物のペーパー・ウェブへの局所適用は、前述の工程のドラム乾燥より
も前に行ってもよい。ペーパー・ウェブの形成の間にコーティング組成物を適用すること
に加えて、コーティング組成物を二次成形後工程に用いてもよい。例えば、一実施形態で
は、コーティング組成物は、印刷工程の間に使用することができる。具体的には、ペーパ
ー・ウェブのいずれかの面に局所適用されるとすぐに、コーティング組成物はペーパー・
ウェブに付着させることができる。例えば、ペーパー・ウェブが形成され、乾燥されると
すぐに、一実施形態では、コーティング組成物をウェブの少なくとも1つの面に適用すれ
ばよい。一般に、コーティング組成物は、ウェブの片面のみに適用されてもよいし、ある
いはコーティング組成物はウェブの両面に適用されてもよい。
コーティング組成物が既存のペーパー・ウェブに適用される前、そのウェブの固体レベ
ルは、約10%又はそれ以上であってもよい(すなわち、ウェブは約10グラムの乾燥固
体及び90グラムの水を含む、例えば、大体次の固体レベルのいずれか又はそれ以上:1
2%、15%、18%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、6
0%、75%、80%、90%、95%、98%、及び99%であり、例示的な範囲は、
30%〜100%、より具体的には65%〜90%である)。コーティング組成物の適用
直後のウェブの固体レベルは、既述の固体レベルのいずれかであってもよい。
ポリオレフィンの好ましい塗布重量は、セルロース物品1メートルトンあたり2.5〜
300kgのポリオレフィン(5〜600ポンドのポリマー/トン)の範囲である。より
好ましいポリオレフィンの塗布重量は、セルロース物品1メートルトンあたり5〜150
kg(10〜300ポンドのポリマー/トン)の範囲である。乾燥した塗膜の最も好まし
い厚さは、1メートルトンあたり10〜100kgポリオレフィン(20〜200ポンド
/トン)の範囲である。
ある種の実施形態では、コーティングされた物品は、50g/mg未満の塗工重量を
有してもよい。代替実施形態では、コーティングされた物品は、40g/m未満の塗工
重量を有してもよい。代替実施形態では、コーティングされた物品は、30g/m未満
の塗工重量を有してもよい。代替実施形態では、コーティングされた物品は、40g/m
未満の塗工重量を有してもよい。代替実施形態では、コーティングされた物品は、20
g/m未満の塗工重量を有してもよい。代替実施形態では、コーティングされた物品は
、10g/m未満の塗工重量を有してもよい。代替実施形態では、コーティングされた
物品は、10g/m未満の塗工重量を有してもよい。代替実施形態では、コーティング
された物品は、1〜10g/mの範囲の塗工重量を有してもよい。;又はもう一つの実
施形態では、コーティングされた物品は、1.0及び5.0g/mの範囲の塗工重量を
有してもよい。
ある種の実施形態では、コーティングされた物品は、0.1〜100μmの範囲の塗り
厚を有してもよい。0.1〜100μmの全ての個々の値及び下位範囲は、本明細書中に
含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、コーティングされた物品は、下限
の1、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、又は90μmから
上限の5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、95μmまでの塗
り厚を有してもよい。例えば、コーティングされた物品は、0.1〜15、0.1〜10
μm、又は0.1〜5μmの範囲の塗り厚を有してもよい。
本開示に従って、コーティング組成物を添合する上記工程の一つによってペーパー・ウ
ェブが製造されると、コーティング組成物を含有するウェブに圧力及び/又は熱を加える
ことにより、ウェブをエンボス加工、クリンプ加工、及び/又はその他のウェブで積層す
ることができる。この工程の間、コーティング組成物は、製品にエンボスを形成すること
ができ、かつ/あるいはペーパー・ウェブを他の隣接するウェブに接着するための接着部
分を形成することができる。コーティング組成物を使用することにより、エンボス加工、
クリンプ加工、又は積層工程がいくつかの点で強化される。例として、コーティング組成
物が存在することによって型押模様はさらに一層明確となり得る。さらに、エンボス加工
は耐水性であるだけでなく、意外にも、コーティング組成物を含有するペーパー・ウェブ
は、ウェブを実質的に弱くすることなくエンボス加工され得ることが見出された。特に、
コーティング組成物を含有するペーパー・ウェブが、ウェブの引張強さを縦方向か又は横
方向に約5%より大きく低下させることなくエンボス加工され得ることが見出された。実
際に、一部の実施形態では、ウェブの引張強度は、エンボス加工工程の後に実際に増加さ
れ得る。
複数層製品を二次成形する場合、結果として生じる紙製品は、2層、3層、又はそれ以
上を含み得る。各々の隣接する層がコーティング組成物を含むか、又は、相互に隣接する
層のうちの少なくとも1層がコーティング組成物を含んでもよい。個々の層は、一般に同
じ又は異なる繊維構成から製造することができ、かつ、同じ又は異なる工程から製造する
ことができる。
その他の実施形態では、コーティング組成物は、紙製品が製造された後に適用されても
よい。つまり、本発明の実施形態に従って形成されるコーティング組成物は、例えば紙加
工機によるなど、製品により事前に形成されたものに添加することができる。本発明の実
施形態は、「インライン工程」で、つまり紙の製造中に、又はオフライン適用で使用して
もよい。一例は、既に機械で紙がクレイコートされている場合である。その結果、その製
品は押出被覆された構造の代わりとして適用されたコーティング組成物を有することがで
きる。
添合したコーティング組成物の乾燥
例えば、本明細書上文に記載されるセルロース系材料を含む基材の上又は中に添合され
るコーティング組成物は、任意の従来の乾燥法によって乾燥させることができる。このよ
うな従来の乾燥法としては、限定されるものではないが、空気乾燥、対流式オーブン乾燥
、熱風乾燥、電子レンジ乾燥、及び/又は赤外線オーブン乾燥が挙げられる。セルロース
系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物は、任意の温度で
乾燥されてもよい;例えば、ベースポリマーの融点温度に等しいか又はそれ以上の範囲の
温度で乾燥されてもよい;又は、ベースポリマーの融点未満の範囲の温度で乾燥されても
よい。セルロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物
は、60°F(15.5℃)〜700°F(371℃)の範囲の温度で乾燥されてもよい
。60°F(15.5℃)〜700°F(371℃)の全ての個々の値及び下位範囲は、
本明細書中に含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、セルロース系材料を
例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物は、60°F(15.5℃
)〜500°F(260℃)の範囲の温度で乾燥されてもよい、又は代替形態では、セル
ロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物は、60°
F(15.5℃)〜450°F(232.2℃)の範囲の温度で乾燥されてもよい。セル
ロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物の温度は、
ベースポリマーの融点温度に等しいか又はそれ以上の範囲の温度まで約40分未満の期間
、上昇させてもよい。約40分未満の期間の全ての個々の値及び下位範囲は、本明細書中
に含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、セルロース系材料を例として含
む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物の温度は、ベースポリマーの融点温度
に等しいか又はそれ以上の範囲の温度まで約20分未満の期間、上昇させてもよく、又は
代替形態では、セルロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティン
グ組成物の温度は、ベースポリマーの融点温度に等しいか又はそれ以上の範囲の温度まで
約5分未満の期間、上昇させてもよく、又は別の代替形態では、セルロース系材料を例と
して含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物の温度は、ベースポリマーの融
点温度に等しいか又はそれ以上の範囲の温度まで0.5〜300秒の範囲の期間、上昇さ
せてもよい。別の代替形態では、セルロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合
されるコーティング組成物の温度は、ベースポリマーの融点温度より低い範囲の温度まで
40分未満の期間、上昇させてもよい。約40分未満の全ての個々の値及び下位範囲は、
本明細書中に含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、セルロース系材料を
例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物の温度は、ベースポリマー
の融点温度より低い範囲の温度まで約20分未満の期間、上昇させてもよく、又は代替形
態では、セルロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成
物の温度は、ベースポリマーの融点温度より低い範囲の温度まで約5分未満の期間、上昇
させてもよく、又は別の代替形態では、セルロース系材料を例として含む基材の上又は中
に添合されるコーティング組成物の温度は、ベースポリマーの融点温度より低い範囲の温
度まで0.5〜300秒の範囲の期間、上昇させてもよい。
セルロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物をベ
ースポリマーの融点温度より低い範囲の温度で乾燥することは、連続安定化剤相とその連
続安定化剤相の中に分散した不連続ベースポリマー相を有するフィルムの形成を促進し、
それによりコーティング組成物を添合するセルロース系組成物の再ブローク性(rebrokeab
ility)が改善されるので重要である。
セルロース系材料を例として含む基材の上又は中に添合されるコーティング組成物をベ
ースポリマーの融点温度に等しいか又はそれ以上の範囲の温度で乾燥することは、連続ベ
ースポリマー相とその連続ベースポリマー相の中に分散した不連続安定化剤相を有するフ
ィルムの形成を促進し、それにより耐油脂性が改善され、さらに湿気及び水蒸気透過に対
する遮断層がもたらされるので重要である。
コーティング組成物への任意選択の化学添加剤
本発明の意図する利益に対立しない、任意選択の化学添加剤をコーティング組成物か又
は紙に添加して、製品及び/又は工程にさらなる利益を付与してもよい。本発明のコーテ
ィング組成物とともに、又は本発明のコーティング組成物に加えて紙シートに適用するこ
とのできる追加の化学物質の例として、以下の材料が含まれる。このような添加剤は、製
紙工程の任意のポイントで、例えばコーティング組成物の添加の前又は後に添加してもよ
い。それらはまた、コーティング組成物と同時に添加してもよい。それらはコーティング
組成物とブレンドされてもよい。
本発明で使用することのできる任意選択の化学添加剤としては、米国特許第6,949
,167号及び同第6,897,168号に開示されるものが挙げられ、その各々は参照
により本明細書に組み込まれる。例えば、任意選択の化学添加剤としては、数ある中でも
、疎水性添加剤;湿潤剤;結合剤;電荷促進剤又は電荷制御剤;湿潤紙力増強剤、一時的
湿潤紙力増強剤、及び乾燥紙力増強剤を含む紙力増強剤;脱結合剤;柔軟剤;合成繊維;
臭気制御剤;香料;吸収助剤、例えば超吸収性粒子など;染料;増白剤;ローション又は
その他のスキンケア用添加剤;粘着防止剤;微粒子;マイクロカプセル及びその他の送達
媒体;防腐剤及び抗菌剤;清浄剤;シリコーン;軟化剤;表面感触改良剤;乳白剤;pH
調整剤;ならびに乾燥助剤を挙げることができる。
このような材料及び化学物質の適用ポイントは本発明には特に関係がなく、このような
材料及び化学物質は、製紙プロセスのどのポイントで適用してもよい。これには、パルプ
の前処理、プロセスのウェットエンドでの同時適用、乾燥後であるが製紙機での後処理及
び局所的後処理が含まれる。化学添加剤は、前述のコーティング組成物とともにペーパー
・ウェブに混合及び添合されてもよい。
最終用途適用:
本発明に従って調製されるコーティングされた製品は、幅広い種類の用途、例えば、紙
及び板紙製品、新聞印刷用紙、コーティングされていないグランドパルプ紙、コーティン
グされたグランドパルプ紙、コーティングされた上質紙、コーティングされていない上質
紙、包装及び工業用紙、ラベル紙、特殊紙、例えば、など安全保護用紙、印画紙、インク
ジェット紙など、ライナ紙、波形中芯、再生板紙、ペーパータオル、ティッシュ、及び漂
白板紙などに使用することができる。本発明に従って製造されるウェブは、おむつ、サニ
タリーナプキン、複合材料、成形紙製品、紙コップ、紙皿などに使用することができる。
本発明の利点には、改良されたブロッキングが含まれる。ブロッキングとは、本明細書
において、1種又はそれ以上の紙シートの2又はそれ以上の隣接する層が互いにくっつく
傾向を指す。ブロッキング、すなわち互いにくっつく傾向は、例えば、紙ロールにおいて
観察される場合があり、この際ロールは単一のシートを含む;又は代替形態では、ブロッ
キングは、ロールにおいて観察される場合があり、この際ロールは複数、すなわち2又は
それ以上の紙シートを含んでもよい。さらに、ブロッキングは積み重ねにおいて観察され
る場合があり、この際、積み重ねは1回又はそれ以上折り畳まれた単一のシートを含む;
又は代替形態では、ブロッキングは積み重ねにおいて観察される場合があり、この際積み
重ねは複数、すなわち2又はそれ以上の紙シートを含む。
本発明に従うコーティングされた製品は、何らかのブロッキング性を有する可能性があ
る;例えば、本発明に従うコーティングされた製品は、本明細書下文に記載される一定温
度ブロッキング試験(Constant Temperature Blocking Test)に従う、4未満の範囲のブロ
ッキング値を有してもよい。4未満の全ての個々の値及び下位範囲は、本明細書中に含ま
れ、かつ、本明細書において開示される;例えば、ブロッキング値は、下限の1、2、又
は3から上限の2、3、又は4までであり得る。例えば、本発明に従うコーティングされ
た製品は、一定温度ブロッキング試験に従う、3未満の範囲のブロッキング値を有しても
よい;又は代替形態では、本発明に従うコーティングされた製品は、一定温度ブロッキン
グ試験に従う、2未満の範囲のブロッキング値を有してもよい;又は代替形態では、本発
明に従うコーティングされた製品は、一定温度ブロッキング試験に従う、2〜4の範囲の
ブロッキング値を有してもよい;又は代替形態では、本発明に従うコーティングされた製
品は、一定温度ブロッキング試験に従う、2〜3の範囲のブロッキング値を有してもよい
。本発明のコーティングされた物品は、一定温度ブロッキング試験に従う、15%未満の
繊維引裂けを有してもよい。15%未満の全ての個々の値及び下位範囲は、本明細書中に
含まれ、かつ、本明細書において開示される;例えば、繊維引裂けは、下限の0、1、2
、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、又は14%から上限の1、2
、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15%までであっ
てもよい。例えば、繊維引裂けは、0〜15%の範囲であってもよい;又は代替形態では
、繊維引裂けは、0〜10%の範囲であってもよい;又は代替形態では、繊維引裂けは、
0〜5%の範囲であってもよい;又は代替形態では、繊維引裂けは、1〜15%の範囲で
あってもよい;又は代替形態では、繊維引裂けは、1〜10%の範囲であってもよい;又
は代替形態では、繊維引裂けは、1〜5%の範囲であってもよい。
本発明に従うコーティングされた製品は、下に記載される可変温度ブロッキング試験(
Variable Temperature Blocking Test)に従う、60〜105℃の間のブロッキング温度
を有してもよく、又は代替形態では、少なくとも75℃のブロッキング温度を有してもよ
く、又は代替形態では70〜105℃の範囲のブロッキング温度を有してもよい。
以下の実施例は本発明を例証するものであって、本発明の範囲を制限することを意図す
るものではない。本発明の次の例は、本発明に従う塗装紙製品の改良されたブロッキング
性を実証する。
本発明の実施例1〜5、ならびに比較例1及び2を以下の手順に従って調製した。表I
及びIIに示される、本発明の実施例1〜5ならびに比較例1及び2の配合成分を、エア
ミキサーによって中程度に低剪断で混合し、それにより本発明のコーティング組成物1〜
5ならびに比較例コーティング組成物1及び2を製造した。本発明のコーティング組成物
1ならびに比較例コーティング組成物1を、その後制御圧力下で電線被覆装置によって紙
状基材に適用し、それにより制御された塗工重量(紙状基材1平方メートルあたり8gの
コーティング組成物)を有する本発明の複合材料1ならびに比較例複合材料1を製造した
。次に、本発明の複合材料1ならびに比較例複合材料1を350°Fでおよそ3分間乾燥
させ、それにより、本発明の塗装紙物品1ならびに比較例紙物品1を製造した。その後、
これらのコーティングされた紙製物品を、本明細書下文に記載される一定温度ブロッキン
グ試験に従って、そのブロッキング性について試験した。結果を表IIIに示す。
比較例サンプル2ならびに本発明のサンプル2、3、4及び5を、最低造膜温度(MF
FT)測定装置の金属プレートの上にバーを下げて、300μmの湿潤厚さでコーティン
グした。塗膜を20分間乾燥させた。この装置は、冷却及び加熱要素をプレートの下に有
し、それにより温度勾配をプレート全体にわたって設定することができる。温度勾配の下
限及び上限をプレートの左側の端に対して40℃、右側に対して105℃に設定した。プ
レート表面温度はどのポイントでもプレートの端からのそのポイント、例えば80℃であ
るプレートの中心、の距離に比例する。これらのサンプルを、下に記載される可変温度ブ
ロッキング試験に従って、そのブロッキング性について試験した。結果を表IVに示す。
その上、比較例サンプル2ならびに本発明のサンプル2、3、4及び5を、ロッド番号4
を用いるRK instrumentsラボコーターを用いて板紙状基材(Stora
Enso厚紙240g/m2)にコーティングし、40μmの湿潤膜堆積物を得た。この
コーティングされた板紙を、100℃のエアオーブンで2分間乾燥させた。これらの結果
も、表IVに示す。
配合物成分:
DPOD8501は、The Dow Chemical Companyから市販さ
れている、ASTM D 1238に従うメルトインデックスがおよそ5g/10分、A
STM 792に従う密度が0.870g/ccの範囲であるエチレン/1−オクテン共
重合体である、Affinity(商標)EG8200をベースポリマーとして、The
Dow Chemical Companyから市販されている、メルトフローレート
がおよそ13.8g/10分(製造時に測定)、密度がおよそ0.958g/ccである
エチレンアクリル酸共重合体である、Primacor(商標)5980iを安定化剤と
して、かつ、水を媒体として含む、The Dow Chemical Company
より提供される水性分散液である。分散体を調製するために、ベースポリマー及び安定化
剤を二軸スクリュー押出機で溶融混練し、その間、十分な量の水酸化カリウムを下流の注
入ポートに連続的に供給してエチレンアクリル共重合体を中和する。この水性分散液を次
にさらなる水で希釈する。
Mocryl(商標)132は、溶液中の樹脂であり、pHは7.9〜9.0の範囲で
あり、粘度25℃で450〜1500CPSであり、及び比重がおよそ1.06(水の比
重は1)であって、アクリルポリマー(およそ31〜33重量%);水(およそ65〜6
7重量%);アンモニア水(0.2重量%以下);ジプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル(およそ1〜2重量%);個々の残留モノマー(任意、0.1重量%未満)を含み
、Rohn&Haas Companyより市販されている。
CP615NAは、The Dow Chemical Companyにより提供さ
れる変性スチレン−ブタジエンラテックスであり、およそ50重量%の固体;およそ6.
5のpH、およそ1200オングストロームの粒度;高レベルのカルボキシル化を有する
Bacote 20は、炭酸ジルコニウムアンモニウムである。
酸化亜鉛は、Sobeltec Fine ChemicalsよりCAS番号131
4−13−2で入手可能である。
試験法
試験法には、次のものが含まれる。
本発明のサンプル1及び比較例サンプル1でのブロッキングを、以下の一定温度ブロッ
キング試験法に従って測定した。2つの定盤を140°Fに予熱した。試験サンプル(6
”×6”)を、2切れの吸取紙(6”×6”)の間に位置付けて複合材料を形成した。こ
の複合材料を予熱した定盤の間に挟み、1500psi(ポンド/平方インチ)の圧力に
140°Fでおよそ3分間供した。3分経過後、プレス機からサンプルを取り出し、それ
をおよそ15秒間放冷した。その後、吸取紙を均一かつ迅速な力のもとで引き離した。サ
ンプルをそのブロッキング性について観察し、次の尺度に従って順位付けした。繊維引裂
け%も測定し、記録した。
膜にコーティングされた比較例サンプル2ならびに本発明のサンプル2、3、4及び5
についてのブロッキングを、本明細書下文に記載される可変温度ブロッキング試験に従っ
て測定した。一片の市販のLWC(軽量コート)紙を、MFFT(最低造膜温度)測定装
置の金属プレート上の、コーティング組成物の乾燥した膜の上に置いた。2kgの金属ロ
ーラーを、試験片の長さに2回転がしてLWC紙片と乾燥した塗膜の間の良好な接着に影
響を及ぼす。低い方の温度限界から始めて、紙片を静かに乾燥塗膜から剥離する。プレー
ト温度がブロッキング温度に等しい端からの距離で、紙は膜に粘着したままである。(プ
レート全体にわたる温度勾配が分かっているので、距離は温度を示す。)
板紙にコーティングされた比較例サンプル2ならびに本発明のサンプル2、3、4及び
5についてのCobb耐水性を、Tappi試験法T441om−90を用いて次の条件
で試験した:(a)試験期間:2分;(b)サンプルサイズ:13cm;及び(c)脱
イオン水の量:100ml。
密度は、ASTM D 792−03、方法Bに従って、イソプロパノール中で測定し
た。
メルトインデックス(I)は190℃にて2.16kg負荷下、ASTM D−12
38−03に従って測定した。
標準CRYSTAF法
分枝分布は、PolymerChar,Valencia,Spainから市販されて
いるCRYSTAF200ユニットを用いて結晶分析分別(CRYSTAF)により決定
する。サンプルを160℃の1,2,4トリクロロベンゼンに(0.66mg/mL)1
時間溶解させ、95℃にて45分間安定化させた。試料採取温度は、0.2℃/分の冷却
速度で95〜30℃の範囲である。赤外線検出器を用いてポリマー溶液濃度を測定する。
累積可溶濃度を、温度が低下する間ポリマーが結晶化する時に測定する。累積プロフィー
ルの分析的導関数は、ポリマーの短鎖分枝分布を反映する。
CRYSTAFピーク温度及び面積は、CRYSTAFソフトウェア(バージョン20
01.b,PolymerChar,Valencia,Spain)に含められている
ピーク分析モジュールにより特定される。CRYSTAFピーク検出ルーチンにより、d
W/dT曲線の最大値としてピーク温度、及び微分曲線中の特定されたピークの両側の正
の最大変曲間の面積が特定される。CRYSTAF曲線を算出するために、好ましい処理
パラメータは、70℃の温度限界及び、その温度限界よりも上では0.1で、その温度限
界より下では0.3の平滑化パラメータを含むものである。
曲げ弾性率/割線係数/貯蔵弾性率
サンプルは、ASTM D 1928を用いて圧縮成形する。曲げ弾性率及び2%割線
係数をASTM D−790に従って測定する。貯蔵弾性率は、ASTM D 5026
−01又は同等技法により測定する。
DSC標準法
示差走査熱量測定結果は、RCS冷却アクセサリ及びオートサンプラーを装備したTA
IモデルQ1000DSCを用いて決定される。50ml/分の窒素パージ気流を使用す
る。サンプルをプレス成形して薄膜とし、プレス機内で約175℃にて融解させ、その後
室温(25℃)まで空冷する。次に、3〜10mgの物質を切断して直径6mmのディス
クとし、正確に秤量して、軽量アルミニウムパン(約50mg)に入れ、次にそれを圧着
して閉める。サンプルの熱挙動を以下の温度プロフィールで調査する。あらゆる以前の熱
履歴を除去するために、サンプルを180℃に急速加熱し、等温で3分間保持する。次に
、サンプルを10℃/分の冷却速度で−40℃に冷却し、−40℃で3分間保持する。そ
の後、サンプルを10℃/分の加熱速度で150℃に加熱する。冷却曲線及び第2加熱曲
線を記録する。
DSC融解ピークは、−30℃と融解の終わりとの間に引かれた直線のベースラインに
関して、熱流速(W/g)の最大値として測定される。融解熱は、直線のベースラインを
用いて、−30℃と融解の終わりとの間の融解曲線下面積として測定される。
DSCの較正は、以下のように行う。第一に、アルミニウムDSCパン中にサンプルを
入れずにDSCを−90℃から実行することにより、ベースラインを得る。次に、7mg
の新しいインジウムサンプルを、そのサンプルを180℃に加熱し、10℃/分の冷却速
度でそのサンプルを140℃まで冷却し、続いてそのサンプルを等温的に1分間140℃
に保ち、その後10℃/分の加温速度で140℃から180℃にそのサンプルを加熱する
ことにより分析する。融解熱及びインジウムサンプルの融解の開始を測定し、融解の開始
に関しては156.6℃から0.5℃以内、融解熱に関しては28.71J/gから0.
5J/g以内であることを確認する。次いで、DSCパン中の新しいサンプルの小滴を1
0℃/分の冷却速度で25℃から−30℃まで冷却することにより、脱イオン水を分析す
る。サンプルを等温的に−30℃にて2分間保持し、10℃/分の加熱速度で30℃まで
加熱する。融解の開始を測定し、0℃から0.5℃以内であることを確認する。
GPC法
ゲル浸透クロマトグラフィー系は、ポリマー・ラボラトリーズ・モデルPL−210又
はポリマー・ラボラトリーズ・モデルPL−220機器のいずれかからなる。カラム及び
カルーセル区画は、140℃で動作する。3つのポリマー・ラボラトリーズ10ミクロン
混合−Bカラムを使用する。溶媒は、1,2,4トリクロロベンゼンである。200pp
mのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する50ミリリットルの溶媒中、0.
1グラムのポリマーの濃度でサンプルを調製する。試料は、160℃で2時間、軽く撹拌
することにより調製する。使用した注入量は100マイクロリットルであり、流速は1.
0ml/分であった。
GPCカラムセットの較正は、個々の分子量間に少なくとも10の分離を有する6種類
の「カクテル」混合物に配置された、分子量が580〜8,400,000の範囲の21
の狭分子量分布ポリスチレン標準品を用いて行われる。標準品はPolymer Lab
oratories(Shropshire,UK)より購入できる。ポリスチレン標準
品は、1,000,000に等しいか又はそれ以上の分子量について、50ミリリットル
の溶媒中0.025グラムで、かつ、1,000,000未満の分子量について、50ミ
リリットルの溶媒中0.05グラムで調製される。ポリスチレン標準品を、80℃で30
分間ゆっくり攪拌して溶解させる。狭い標準混合物を最初に実施し、最大分子量成分を減
らしてゆく順序で実施して分解を最小限にする。ポリスチレン標準品ピーク分子量を、次
の方程式を用いてポリエチレン分子量に変換する(Williams and Ward, J. Polym. Sci.,
Polym. Let., 6, 621 (1968)に記載される通り):Mポリエチレン=0.431(M
リスチレン)。
ポリエチレン等量分子量の計算は、Viscotek TriSECソフトウェアのバ
ージョン3.0を用いて行う。
ATREF
分析的昇温溶離分別(ATREF)分析を、参照によりその全文が本明細書に組み込ま
れる、米国特許第4,798,081号及びWilde, L.; Ryle, T.R.;Knobeloch, D.C.;
Peat, I.R.; Determination of Branching Distributions in Polyethylene and Ethylen
e Copolymers, J. Polym. Sci., 20, 441-455 (1982)に記載される方法に従って行う。分
析するべき組成物をトリクロロベンゼンに溶かし、0.1℃/分の冷却速度で20℃まで
温度を徐々に低下させることにより、不活性支持体(ステンレス鋼ショット)を含有する
カラム中で結晶化させる。このカラムは赤外線検出器が装備されている。次に、溶離溶媒
(トリクロロベンゼン)の温度を1.5℃/分の速度で20℃から120℃までゆっくり
と上昇させることによって、結晶化したポリマーサンプルをカラムから溶離することによ
り、ATREFクロマトグラム曲線を作成する。
13C NMR分析
10mmのNMRチューブ中、およそ3gの、テトラクロロエタン−d/オルトジク
ロロベンゼンの50/50混合物を0.4gのサンプルに添加することによりサンプルを
調製する。チューブ及びその内容物を150℃に加熱することにより、このサンプルを溶
解し、均質化する。100.5MHzの13C共鳴周波数に相当するJEOL Ecli
pse(商標)400MHzスペクトロメーター又はVarian Unity Plu
s(商標)400MHzスペクトロメーターを用いて、データを収集する。データは、6
秒のパルス繰り返し遅延で、1データファイルあたり4000の減衰シグナルを用いて取
得される。定量分析のための最小のシグナル対ノイズ比を達成するため、複数のデータフ
ァイルを一緒に加える。スペクトル幅は25,000Hz、最小ファイルサイズは32K
データポイントである。このサンプルを、10mm広帯域プローブ中、130℃で分析す
る。Randallのトライアッド法(参照によりその全文が本明細書に組み込まれる、
Randall, J.C.; JMS-Rev. Macromol. Chem. Phys., C29, 201-317 (1989))を用いて、コ
モノマーの組み込みを決定する。
機械的特性−引張り、ヒステリシス、及び引裂
一軸引張における応力−歪み挙動は、ASTM D 1708微小引張試験片を用いて
測定する。サンプルを、Instronを用いて21℃にて500%分−1で伸張する。
引張強度及び破断点伸びを5つの試験片の平均から報告する。
100%及び300%ヒステリシスは、Instron(商標)装置でASTM D
1708微小引張試験片を用いて100%及び300%歪みまでの循環荷重より決定され
る。サンプルに、21℃で3サイクル、267%分−1で荷重を負荷し、除荷する。30
0%及び80℃でのサイクル実験を、環境チャンバーを用いて行う。80℃実験では、サ
ンプルを試験の前に試験温度で45分間平衡させる。21℃、300%歪みサイクル実験
では、最初の除荷サイクルからの150%歪みでの収縮応力を記録する。
全ての実験についての回復率は、荷重がベースラインに戻る歪みを用いて最初の除荷サ
イクルから計算する。回復率は、

式中、εは、サイクル荷重に対してとられた歪みであり、εは、1回目の除荷サイク
ルの間に荷重がベースラインに戻る場合の歪みである:
として定義される。
ブロックインデックス
エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、ゼロより大きく約1.0までの平均ブ
ロックインデックスABI、及び約1.3より大きい分子量分布M/Mにより特徴づ
けられる。平均ブロックインデックスABIは、5℃の増分で(とはいえ、その他の温度
増分、例えば、1℃、2℃、10℃など、も使用してもよい)、20℃〜110℃の分取
TREFで得られる各々のポリマー画分(すなわち、昇温溶離分別によるポリマーの画分
)に対するブロックインデックス(「BI」)の重量平均である:
ABI=Σ(wBI
式中、BIは、分取TREFで得られる本発明のエチレン/α−オレフィンインターポ
リマーのi番目の画分に対するブロックインデックスであり、wは、i番目の画分の重
量百分率である。同様に、この平均に関する二次モーメントの平方根(以降、二次モーメ
ント重量平均ブロックインデックスと呼ぶ)は、次のように定義され得る。

式中、Nは、ゼロより大きいBIを有する画分の数として定義される。BIは、次の2
つの方程式(これらの両方が同じBI値を与える)のうちの1つにより定義される:

式中、Tは、i番目の画分についてのATREF(すなわち、分析的TREF)溶出温
度(好ましくは、ケルビンで表される)であり、Pは、i番目の画分についてのエチレ
ンモル分率であり、下に記載されるNMR又はIRによって測定することができる。P
は、全エチレン/α−オレフィンインターポリマーのエチレンモル分率(分別前)であ
り、これもNMR又はIRによって測定することができる。T及びPは、純粋な「ハ
ードセグメント」(そのインターポリマーの結晶性セグメントを指す)についてのATR
EF溶出温度及びエチレンモル分率である。近似値として、又はその「ハードセグメント
」組成のわからないポリマーについては、T及びP値は、高密度ポリエチレンホモポ
リマーについての値に設定される。
ABは、オレフィンブロック共重合体と同じ組成(PABのエチレンモル分率を有す
る)及び分子量のランダム共重合体についてのATREF溶出温度である。TABは、次
の方程式を用いて、(NMRによって測定した)エチレンのモル分率から計算することが
できる:
LnPAB=α/TAB+β
式中、α及びβは、2つの定数であり、広い組成のランダム共重合体の、多数の十分に特
性付けされている分取TREF画分、及び/又は狭い組成をもつ十分に特性付けされてい
るランダムエチレン共重合体を用いて較正することにより決定することができる。注目す
べきは、α及びβが計器によって異なる可能性があるということである。さらに、較正を
作るために用いられる分取TREF画分及び/又はランダム共重合体に適切な分子量範囲
及びコモノマータイプを用いて、関心対象のポリマー組成を有する適当な較正曲線を作り
出す必要がある。わずかな分子量効果がある。較正曲線を類似する分子量範囲から得る場
合、このような効果は本質的に無視してもよい。一部の実施形態では、ランダムエチレン
共重合体及び/又はランダム共重合体の分取TREF画分は次の関係を満たす。
Ln P=−237.83/TATREF+0.639
上記の較正方程式は、狭い組成のランダム共重合体及び/又は広い組成のランダム共重
合体の分取TREF画分について、エチレンのモル分率、Pを、分析的TREF溶出温度
、TATREFに関係づける。TXOは、Pのエチレンモル分率を有する、同じ組成(
すなわち同じコモノマータイプ及び含量)及び同じ分子量のランダム共重合体についての
ATREF温度である。TXOは、測定したPモル分率からLnPX=α/TXO+β
により計算することができる。逆に言えば、PXOは、TのATREF温度を有する、
同じ組成(すなわち、同じコモノマータイプ及び含量)及び同じ分子量のランダム共重合
体についてのエチレンモル分率であり、Tの測定値を用いてLnPxo=α/T+β
により計算することができる。
各々の分取TREF画分についてのブロックインデックス(BI)が得られたら、全ポ
リマーについての重量平均ブロックインデックス、ABIを計算することができる。
本発明は、その精神及び本質的な特性から逸脱することなくその他の形態に具体化する
ことができる、したがって、参照は、本発明の範囲を示すものとして前述の明細書よりも
むしろ添付される特許請求の範囲になされるべきである。

Claims (4)

  1. セルロース系材料を含む基材と;
    前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に存在する少なくとも1又はそれ以上のコーティング層とを含む、コーティングされた製品であって、
    前記コーティング層が、
    (1)(a)エチレンと、プロピレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、ビニルアセテート、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)により表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるエチレン−α−オレフィンインターポリマー;(b)プロピレンと、エチレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるプロピレン−α−オレフィンインターポリマー;及び(c)前記(a)及び(b)の混合物からなる群より選択される、少なくとも1又はそれ以上のベースポリマーを分散体の全重量に対して20〜50重量%;
    少なくとも1又はそれ以上の安定な分散体又はエマルジョンの形成を促進するための安定化剤であって、極性ポリオレフィンから選ばれる安定化剤;及び
    固形分が30〜55容積%となる量の水;
    を含む分散体をコーティング組成物の全重量に対して少なくとも50重量%、及び
    (2)炭酸ジルコニウムアンモニウムをコーティング組成物の全重量に対して3〜10重量%
    を含むコーティング組成物から導かれるものであり
    前記分散体が、0.8μm〜1.2μmの平均粒度を有することで特徴づけられ、
    前記コーティング層が、連続安定化剤相とその連続安定化剤相の中に分散した不連続ベースポリマー相を含み
    前記コーティングされた製品が、
    (i)一定温度ブロッキング試験に従う4未満の範囲のブロッキング値、
    (ii)可変温度ブロッキング試験に従う60〜105℃の間のブロッキング温度、または
    (iii)一定温度ブロッキング試験に従う15%未満の繊維引裂け
    の少なくとも1つによって特徴づけられる、コーティングされた製品。
  2. セルロース系材料を含む基材と;
    前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に存在する少なくとも1又はそれ以上のコーティング層とを含む、コーティングされた製品であって、
    前記コーティング層が、
    (1)(a)エチレンと、プロピレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、ビニルアセテート、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)により表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるエチレン−α−オレフィンインターポリマー;(b)プロピレンと、エチレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるプロピレン−α−オレフィンインターポリマー;及び(c)前記(a)及び(b)の混合物からなる群より選択される、少なくとも1又はそれ以上のベースポリマーを分散体の全重量に対して20〜50重量%;
    少なくとも1又はそれ以上の安定な分散体又はエマルジョンの形成を促進するための安定化剤であって、極性ポリオレフィンから選ばれる安定化剤;及び
    固形分が30〜55容積%となる量の水;
    を含む分散体をコーティング組成物の全重量に対して少なくとも50重量%、及び
    (2)炭酸ジルコニウムアンモニウムをコーティング組成物の全重量に対して3〜10重量%
    を含むコーティング組成物から導かれるものであり
    前記分散体が、0.8μm〜1.2μmの平均粒度を有することで特徴づけられ、
    前記コーティング層が、連続ベースポリマー相とその連続ベースポリマー相の中に分散した不連続安定化剤相を含み
    前記コーティングされた製品が、
    (i)一定温度ブロッキング試験に従う4未満の範囲のブロッキング値、
    (ii)可変温度ブロッキング試験に従う60〜105℃の間のブロッキング温度、または
    (iii)一定温度ブロッキング試験に従う15%未満の繊維引裂け
    の少なくとも1つによって特徴づけられる、コーティングされた製品。
  3. セルロース系材料を含む基材を選択する段階と;
    (1)(a)エチレンと、プロピレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、ビニルアセテート、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)により表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるエチレン−α−オレフィンインターポリマー;(b)プロピレンと、エチレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるプロピレン−α−オレフィンインターポリマー;及び(c)前記(a)及び(b)の混合物からなる群より選択される、少なくとも1又はそれ以上のベースポリマーを分散体の全重量に対して20〜50重量%;
    少なくとも1又はそれ以上の安定な分散体又はエマルジョンの形成を促進するための安定化剤であって、極性ポリオレフィンから選ばれる安定化剤;及び
    固形分が30〜55容積%となる量の水;
    を含む分散体をコーティング組成物の全重量に対して少なくとも50重量%、及び
    (2)炭酸ジルコニウムアンモニウムをコーティング組成物の全重量に対して3〜10重量%
    を含むコーティング組成物であって
    前記分散体が、0.8μm〜1.2μmの平均粒度を有することで特徴づけられるコーティング組成物を選択する段階と;
    前記コーティング組成物を前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に適用する段階と;
    前記水の少なくとも一部を除去する段階と;
    それにより前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に、連続安定化剤相とその連続安定化剤相の中に分散した不連続ベースポリマー相を含む、少なくとも1又はそれ以上のコーティング層を形成する段階と
    を含む、コーティングされた製品を形成する方法であって、
    前記コーティングされた製品が、
    (i)一定温度ブロッキング試験に従う4未満の範囲のブロッキング値、
    (ii)可変温度ブロッキング試験に従う60〜105℃の間のブロッキング温度、または
    (iii)一定温度ブロッキング試験に従う15%未満の繊維引裂け
    の少なくとも1つによって特徴づけられる、方法。
  4. セルロース系材料を含む基材を選択する段階と;
    (1)(a)エチレンと、プロピレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、ビニルアセテート、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)により表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるエチレン−α−オレフィンインターポリマー;(b)プロピレンと、エチレン、C−C20線状、分枝状もしくは環状ジエン、及び、式HC=CHR(式中、Rは、C−C20線状、分枝状もしくは環状アルキル基又はC−C20アリール基である)で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1又はそれ以上のコモノマーとからなるプロピレン−α−オレフィンインターポリマー;及び(c)前記(a)及び(b)の混合物からなる群より選択される、少なくとも1又はそれ以上のベースポリマーを分散体の全重量に対して20〜50重量%;
    少なくとも1又はそれ以上の安定な分散体又はエマルジョンの形成を促進するための安定化剤であって、極性ポリオレフィンから選ばれる安定化剤;及び
    固形分が30〜55容積%となる量の水;
    を含む分散体をコーティング組成物の全重量に対して少なくとも50重量%、及び
    (2)炭酸ジルコニウムアンモニウムをコーティング組成物の全重量に対して3〜10重量%
    を含むコーティング組成物から導かれるフィルムを含み、
    前記分散体が、0.8μm〜1.2μmの平均粒度を有することで特徴づけられるコーティング組成物を選択する段階と;
    前記コーティング組成物を前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面に適用する段階と;
    前記水の少なくとも一部を除去する段階と;
    それにより前記基材の少なくとも1又はそれ以上の表面、連続ベースポリマー相とその連続ベースポリマー相の中に分散した不連続安定化剤相を含む、少なくとも1又はそれ以上のコーティング層を形成する段階と
    を含む、コーティングされた製品を形成する方法であって、
    前記コーティングされた製品が、
    (i)一定温度ブロッキング試験に従う4未満の範囲のブロッキング値、
    (ii)可変温度ブロッキング試験に従う60〜105℃の間のブロッキング温度、または
    (iii)一定温度ブロッキング試験に従う15%未満の繊維引裂け
    の少なくとも1つによって特徴づけられる、方法。
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