JP2023521824A - 高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルム - Google Patents

Abstract

本発明は、高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムを製造するための方法であって、ａ）高度に精製されたセルロース繊維を含む第１のパルプ懸濁液を第１のワイヤー上に塗布することにより第１の湿潤ウェブを形成する工程；ｂ）第１の部分的に脱水されたウェブを得るために、第１の湿潤ウェブを部分的に脱水する工程；ｃ）高度に精製されたセルロース繊維を含む第２のパルプ懸濁液を第２のワイヤー上に塗布することにより第２の湿潤ウェブを形成する工程；ｄ）第２の部分的に脱水されたウェブを得るために、第２の湿潤ウェブを部分的に脱水する工程；ｅ）第１および第２の部分的に脱水されたウェブの間にバインダーを塗布し、かつ多層ウェブを得るために、第１および第２の部分的に脱水されたウェブを接合する工程；ならびにｆ）高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムを得るために、多層ウェブをさらに脱水し、かつ任意選択で乾燥する工程を含む、方法に関する。【選択図】なし

Description

本開示は、ガスバリアフィルム、例えば紙および板紙ベースの包装材料において有用なガスバリアフィルムに関する。より具体的には、本開示は、高度に精製されたセルロース繊維を含むフィルム、特にミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を含むフィルムを製造するための方法に関する。

効果的なガスバリア、芳香バリア、および／または水分バリアが、感受性製品を遮蔽するために包装産業において必要とされている。特に、酸素感受性製品は、それらのシェルフライフを延長するために酸素バリアを必要とする。酸素感受性製品には多くの食品が含まれるが、医薬製品および電子産業製品も含まれる。酸素バリア特性を備える既知の包装材料は、通常は多層コーティング構造の一部としての、１つもしくはいくつかのポリマーフィルムから、または酸素バリアポリマーの１つもしくはいくつかの層でコーティングされた繊維性の紙またはボードからなり得る。食品用包装のための別の重要な特性は、グリースおよび油に対する耐性である。

さらに最近では、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）フィルムが開発されており、そこでは脱フィブリル化セルロース系フィブリルが懸濁され、例えば水に懸濁され、再組織化され、互いに再結合されて、連続フィルムが形成されている。ＭＦＣフィルムは、良好なガスバリア特性ならびにグリースおよび油に対する良好な耐性を与えることが見出された。

ＭＦＣフィルムは、ポリマーまたは金属基材など、非多孔質キャスト基材上にＭＦＣ分散体を塗布すること、およびエバポレーションにより前記フィルムを乾燥することを含む、キャスティング技術の使用により作ることができる。この技術の利点には、均一な厚さ分布およびフィルムの平滑な表面が含まれる。公報ＥＰ２７７１３９０ Ａ４は、ＭＦＣフィルムの調製を記載しており、そこでは水性セルロースナノファイバー分散体が紙またはポリマー基材の上にコーティングされ、乾燥され、最後にナノファイバーフィルムシートとして剥離される。

キャスティングプロセスに関係する問題は、フィルムが乾燥工程において形成するとき、水の遅い拡散が乾燥率を制限することである。フィルムを通じた水蒸気の拡散は、プロセス効率に対して悪影響を有する遅いプロセスである。乾燥速度が増加すると、ピンホールがフィルム内に形成され、そのバリア特性を悪化させることがある。キャストプロセスのさらなる問題は、破壊歪みまたは引張強度など、その強度特性に対して悪影響を有し得る、形成されたフィルムにおける収縮張力の形成である。

あるいは、フィルムは、ウェブを形成する多孔質基材上にＭＦＣ懸濁液を塗布し、その後、フィルムを形成するために基材を通じて水を排出することによるウェブの脱水をすることにより作ることができる。多孔質基材は、例えば、膜もしくはワイヤーファブリックでよく、またはそれは、紙もしくは板紙基材であり得る。ウェブの形成は、例えば抄紙機または板紙抄紙機タイプのプロセスの使用により達成することができる。米国特許出願ＵＳ２０１２０２９８３１９ Ａ１は、ＭＦＣを含む完成紙料を多孔質基材上に直接的に塗布し、したがってＭＦＣを脱水および濾過することを可能にすることによるＭＦＣフィルムの製造の方法を教示している。

排出が非常に遅い高度に精製されたセルロースまたは懸濁液からのフィルムおよびバリア基材の製造は、ピンホールの発生のために良好なバリアを作り出すことが困難であるため、抄紙機上では困難である。ピンホールは、形成プロセスの間にウェブ内に現れ得る微視的な穴である。ピンホールの出現の理由の例には、パルプ懸濁液における不規則性、例えば、フィブリルの凝集もしくは再凝集、ファブリックの粗脱水、ワイヤー上の不均等なパルプ分布、または低すぎるウェブ坪量により発生される、パルプ懸濁液における不規則性が含まれる。ピンホール形成は、典型的には、脱水速度の増加と共に増加する。しかし、ピンホールフリーの領域において、酸素透過率値は、坪量が２０～４０ｇ／ｍ^２を上回るとき良好である。

バリア特性を改善する１つの手法は、いくつかのピンホールを含む薄いベース基材を作り、次いで、基材をポリマーコーティング組成物でコーティングすることであった。しかし、この手法は、コーティング概念、および表面充填に関して最適化され、同時にバリアを提供するコーティング処方を必要とする。コーティングがウェブ破壊を引き起こすことがあるため、薄いウェブのコーティングは困難でもある。追加の各工程はコストを増加させるため、基材が再湿潤および乾燥される回数も最小限に保たれるべきである。ポリマーコーティングはまた、フィルムの再パルプ性を低下させ、それによって、フィルムを含む製品のリサイクル性を低下させることがある。

先行技術において論じられた別の可能性は、極めて緩慢な脱水時間を有することであろうが、しかしこれは、高速かつ徹底的な排出概念には実現可能ではない。

別の解決策は、フィルムの坪量または粗さを増加させることであろうが、それは、それぞれ、脱水時間を著しく増加させ、ピンホールのリスクを増加させることになる。

技術的および経済的観点から、速い脱水を可能にし、同時にフィルムの機械的特性もしくはバリア特性のいずれか、またはその両方を改善する解決策を見出すことが好ましいであろう。

本開示の目的は、先行技術の方法に関連する上述の問題の少なくともいくつかを緩和する、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）など、高度に精製されたセルロース繊維を含むフィルムを製造するための方法を提供することである。

本開示のさらなる目的は、ピンホール形成が減少した、高度に精製されたセルロース繊維を含むフィルムを製造するための方法を提供することである。

本開示のさらなる目的は、抄紙機または板紙抄紙機タイプのプロセスにおいて高度に精製されたセルロース繊維を含むフィルムを製造するための改善された方法を提供することである。

本開示のさらなる目的は、再生可能原料に基づいている紙または板紙ベースの包装材料においてガスバリアとして有用なフィルムを提供することである。

本開示のさらなる目的は、フィルムを含む包装製品の高いリサイクル性を提供しながら、高い再パルプ性を備える紙または板紙ベースの包装材料においてガスバリアとして有用なフィルムを提供することである。

上述の目的、ならびに本開示に照らして当業者により実現されるであろう他の目的は、本開示の様々な態様により達成される。

本明細書に例示される第１の態様によれば、高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムを製造するための方法であって、
ａ）高度に精製されたセルロース繊維を含む第１のパルプ懸濁液を第１のワイヤー上に塗布することにより第１の湿潤ウェブを形成する工程；
ｂ）第１の部分的に脱水されたウェブを得るために、第１の湿潤ウェブを部分的に脱水する工程；
ｃ）高度に精製されたセルロース繊維を含む第２のパルプ懸濁液を第２のワイヤー上に塗布することにより第２の湿潤ウェブを形成する工程；
ｄ）第２の部分的に脱水されたウェブを得るために、第２の湿潤ウェブを部分的に脱水する工程；
ｅ）第１および第２の部分的に脱水されたウェブの間にバインダーを塗布し、かつ多層ウェブを得るために、第１および第２の部分的に脱水されたウェブを接合する工程；ならびに
ｆ）高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムを得るために、多層ウェブをさらに脱水し、かつ任意選択で乾燥する工程
を含む、方法が提供される。

本明細書において使用されるフィルムという用語は、薄い連続シート形成材料を一般に指す。パルプ懸濁液の組成に応じて、フィルムは、薄い紙、またはさらに膜とみなすこともできる。フィルムは、好ましくは、１００ｇ／ｍ^２を下回る、好ましくは２０～１００ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量を有する。多層フィルムは、典型的には比較的密である。いくつかの実施形態において、多層フィルムは、６００ｋｇ／ｍ^３を上回る、好ましくは９００ｋｇ／ｍ^３を上回る密度を有する。

本発明の方法は、抄紙機タイプのプロセスにおける高度に精製されたセルロース繊維を含むフィルムの製造を可能にする。さらに重要なことには、方法は、そのフィルムが非常に低いピンホール発生率を有するか、または実質的にピンホールフリーである、２０～１００ｇ／ｍ^２の範囲内の比較的高い坪量を有するフィルムの製造を可能にする。高度に精製されたセルロース繊維の含有量のために、生じる多層フィルムは、典型的には、６００ｋｇ／ｍ^３を上回る、好ましくは９００ｋｇ／ｍ^３を上回る密度を有することになる。そのようなフィルムは、ガスバリアフィルムとして、例えば包装用途において、非常に有用であることが見出された。フィルムは、紙または板紙包装製品のリサイクル性を低下させる合成ポリマーフィルムなど、従来のバリアフィルムを置き換えるために使用することができる。本発明のフィルムは、フィルムおよびフィルムを含む紙または板紙包装製品の高いリサイクル性を提供しながら、高い再パルプ性を有する。

製造方法は、２つのより低い坪量のウェブの別々の調製および部分的な脱水を伴う。部分的に脱水された、しかし依然として湿潤したウェブは、より高い坪量の多層ウェブを形成するために接合され、それは、続いて、高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムを得るために、さらに脱水され、かつ任意選択で乾燥される。ウェブが依然として湿潤している間にそれらを接合することは、典型的には、層間の良好な接着を確実にすることになる。実際、２つの層の組成が同一である場合、生じる多層フィルムは、対応する厚さの単層フィルムと区別することが困難であることさえある。

部分的な脱水および部分的に脱水された状態のウェブのラミネーションは、完成多層フィルム内のピンホールの発生を実質的に排除する一方、依然として高い生産速度を可能にすることが見出された。先行技術において、脱水速度の増加は、時には、凝集の増加を引き起こしながら、プロセスのウェットエンドにおいて大量の保持および排出化学薬品を使用することにより達成されてきた。しかし、保持および排出化学薬品は、より多孔質のウェブ構造の原因となることもあり、したがってそのような化学薬品の使用を最小限にすることが必要とされている。本発明の方法は、保持および排出化学薬品の添加への依存がより少ない、脱水速度を増加させる代替方法を提供する。

本発明者らはまた、部分的に脱水されたウェブを接合する前にそれらの間に様々な機能性添加剤を有利に加えることができることを見出した。接合されるウェブ表面のうちの一方または両方に添加剤を加えることができる。

このように部分的に脱水されたウェブ間に添加剤を挟むことは、形成前にパルプ懸濁液中に直接的にそれらを加えることと比較して、形成プロセスとのより少ない干渉、およびウェブ内の添加剤のより良い保持を含むいくつかの利点を有する。

述べられたように、ウェブが依然として湿潤している間にそれらを接合することは、典型的には、層間の良好な接着を確実にすることになる。しかし、いくつかの場合において層間の接触および接着をいっそう改善することが望ましいであろう。本発明者らは、多層ウェブを得るためにウェブを接合する前に、第１および第２の部分的に脱水されたウェブの間にバインダー、または接着剤を塗布することが、より良い、かつより均一な接着をもたらすことを見出した。バインダーは、完成多層フィルムのバリア特性をさらに改善することもできる。バインダーは、湿潤ウェブまたは部分的に脱水されたウェブに液体または固体形態で塗布されてよく、かつスプレーコーティング、カーテンコーティングまたは泡コーティングにより塗布される。

可能なバインダーの例には、微細ナノセルロースおよび非イオン性もしくはアニオン性の、または弱く両性の水溶性ポリマーが含まれる。そのような材料がヘッドボックス内のパルプ懸濁液中に直接的に加えられるときの問題は、それらは排出に影響するが、形成されたウェブ内のそれらの保持は不十分であることである。

本発明の方法の工程を実施するための異なる構成が当業者により企図され得るが、本発明の方法は、抄紙機において、より好ましくはフォードリニア抄紙機において有利に実施され得る。

抄紙機（または製紙機）は、高速で大量に紙を作り出すためにパルプおよび紙産業において使用される産業機械である。最近の製紙機は、典型的には、フォードリニア・マシンの原理に基づいており、それは、移動する織メッシュである「ワイヤー」を使用して、パルプ懸濁液中に保持された繊維を濾過して取り出し、連続的に移動する繊維の湿潤ウェブを生産することにより連続ウェブを作り出す。この湿潤ウェブは、機械内で乾燥されて、強い紙ウェブを生産する。

本発明の方法の形成、脱水および接合工程は、好ましくは、ウェットエンドと一般に呼ばれる抄紙機の形成セクションにおいて実施される。湿潤ウェブは、抄紙機の形成セクション内の異なるワイヤー上で形成される。本発明との使用のための形成セクションの好ましいタイプは、支持ワイヤーと組み合わせた２つまたは３つのフォードリニアワイヤーセクションを含む。ワイヤーは、好ましくはエンドレスワイヤーである。本発明の方法において使用されるワイヤーは、好ましくは、速い脱水および高い排出能を可能にするために比較的高い多孔度を有する。ワイヤーの透気度は、好ましくは１００Ｐａで５０００ｍ^３／ｍ^２／時間を上回る。ワイヤーは、好ましくは、繊維マーキングを減少させるために１ｃｍ^２当たり少なくとも５００ナックル、より好ましくは１ｃｍ^２当たり少なくとも１０００ナックルを含み得る。

第１および第２のパルプ懸濁液は、セルロースベースの繊維性材料と任意選択で非繊維性添加剤との水懸濁混合物を含む水性懸濁液である。本発明の方法は、高度に精製されたセルロース繊維を含むパルプ懸濁液を使用する。セルロースパルプのリファイニング、または叩解は、それらに所望の特性を与えるためのセルロース繊維の機械的処理および改質を指す。高度に精製されたセルロース繊維は、異なる原材料、例えば針葉樹パルプまたは広葉樹パルプから生産することができる。高度に精製されたセルロース繊維は、好ましくは未乾燥セルロース繊維である。

本明細書において使用される高度に精製されたセルロース繊維という用語は、好ましくは、ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき６５以上、好ましくは７０以上のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有する精製されたセルロース繊維を指す。

いくつかの実施形態において、第１および／または第２のパルプ懸濁液は、６５～９９の範囲内、好ましくは７０～９０の範囲内のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有するセルロース完成紙料から形成される。いくつかの実施形態において、第１および／または第２のパルプ懸濁液は、６５～７５の範囲内のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有するセルロース完成紙料から形成される。

第１および／または第２のパルプ懸濁液の乾燥固体含有量は、典型的には０．１～０．７ｗｔ％の範囲内、好ましくは０．１５～０．５ｗｔ％の範囲内、より好ましくは０．２～０．４ｗｔ％の範囲内である。

第１および／または第２のパルプ懸濁液の乾燥固形分は、高度に精製されたセルロース繊維だけからなってよく、またはそれは、高度に精製されたセルロース繊維と他の成分または添加剤との混合物を含むことができる。第１および／または第２のパルプ懸濁液は、好ましくは、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づくその主成分として、高度に精製されたセルロース繊維を含む。いくつかの実施形態において、第１および／または第２のパルプ懸濁液は、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づいて少なくとも５０ｗｔ％、好ましくは少なくとも７０ｗｔ％、より好ましくは少なくとも８０ｗｔ％または少なくとも９０ｗｔ％の高度に精製されたセルロース繊維を含む。

いくつかの実施形態において、第１および／または第２のパルプ懸濁液の高度に精製されたセルロース繊維は、精製されたクラフトパルプである。精製されたクラフトパルプは、典型的には、少なくとも１０％のヘミセルロースを含むことになる。したがって、いくつかの実施形態において、第１および／または第２のパルプ懸濁液は、高度に精製されたセルロース繊維の量の１０～２５％の範囲内など、少なくとも１０％の量でヘミセルロースを含む。

第１および／または第２のパルプ懸濁液は、天然デンプンもしくはデンプン誘導体、カルボキシメチルセルロースナトリウムなどのセルロース誘導体、充填剤、保持および／もしくは排出化学薬品、凝集添加剤、解膠添加剤、乾燥強度添加剤、柔軟剤、架橋助剤、サイジング化学薬品、色素および着色剤、湿潤強度樹脂、固定剤、脱泡助剤、微生物およびスライム抑制助剤、またはそれらの混合物などの添加剤をさらに含んでよい。第１および／または第２のパルプ懸濁液は、フィルムの延性を向上させるためのラテックスおよび／またはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）などの、混合物および／または生産されたフィルムの異なる特性を改善することになる添加剤をさらに含んでよい。本発明の方法は、保持および排出化学薬品の添加への依存がより少ないが、より少量の保持および排出化学薬品が依然として使用されることがある、脱水速度を増加させる代替方法を提供する。

本発明の方法は、いわゆるミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）のフィルムを製造するのに特に有用である。したがって、いくつかの実施形態において、高度に精製されたセルロース繊維はＭＦＣである。

ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、本特許出願の文脈において、１００ｎｍ未満の少なくとも１つの寸法を有するナノスケールセルロース粒子繊維またはフィブリルを意味すると理解されるものとする。ＭＦＣは、部分的に、もしくは完全にフィブリル化したセルロースまたはリグノセルロース繊維を含む。遊離したフィブリルが１００ｎｍ未満の直径を有する一方、実際のフィブリルの直径または粒子サイズ分布および／またはアスペクト比（長さ／幅）は、源および製造方法に依存する。最小のフィブリルはエレメンタリーフィブリルと呼ばれ、およそ２～４ｎｍの直径を有し（例えばＣｈｉｎｇａ－Ｃａｒｒａｓｃｏ，Ｇ．、Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｆｉｂｒｅｓ，ｎａｎｏｆｉｂｒｉｌｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｓ，：Ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ＭＦＣ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ａ ｐｌａｎｔ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｆｉｂｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ、Ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌｅｔｔｅｒｓ ２０１１年、６：４１７参照）、一方、ミクロフィブリルとしても定義される、エレメンタリーフィブリルの凝集形態（Ｆｅｎｇｅｌ，Ｄ．、Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｅｌｌ ｗａｌｌ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ、Ｔａｐｐｉ Ｊ．、１９７０年３月、第５３巻、第３号。）は、例えば拡張リファイニングプロセスまたは圧力降下分解プロセスを使用することにより、ＭＦＣを製造するとき得られる主生成物であることが一般的である。源および製造プロセスに応じて、フィブリルの長さは、およそ１マイクロメートルから１０マイクロメートル超まで変化し得る。粗いＭＦＣグレードは、かなりの割合のフィブリル化繊維、すなわち仮道管（セルロース繊維）から突出しているフィブリルを、仮道管（セルロース繊維）から遊離したある一定量のフィブリルと共に含み得る。

ＭＦＣには、セルロースミクロフィブリル、フィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、フィブリル凝集体、ナノスケールセルロースフィブリル、セルロースナノファイバー、セルロースナノフィブリル、セルロースマイクロファイバー、セルロースフィブリル、ミクロフィブリル状セルロース、ミクロフィブリル凝集体およびセルロースミクロフィブリル凝集体などの異なる頭字語が存在する。ＭＦＣは、その大きい表面積、または水中に分散したときに低固形物（１～５ｗｔ％）でゲル様材料を形成するその能力などの様々な物理的もしくは物理化学的特性によっても特徴付けることができる。

１回または複数回のパスリファイニング、前加水分解とその後に続くリファイニングまたは高剪断分解またはフィブリルの遊離など、ＭＦＣを製造する様々な方法が存在する。ＭＦＣ製造をエネルギー効率的かつ持続可能にするために、１つまたはいくつかの前処理工程が通常必要とされる。したがって、利用されるパルプのセルロース繊維を、例えば酵素的または化学的に前処理して、繊維を加水分解したり、もしくは膨潤させたり、またはヘミセルロースもしくはリグニンの量を減少させたりしてよい。セルロース分子が、天然セルロースに見出されるもの以外の（より多くの）官能基を含むように、セルロース繊維が、フィブリル化前に化学修飾されてよい。そのような基には、とりわけ、カルボキシメチル（ＣＭＣ）、アルデヒドおよび／またはカルボキシル基（Ｎ－オキシル媒介酸化、例えば「ＴＥＭＰＯ」により得られるセルロース）、第四級アンモニウム（カチオン性セルロース）またはホスホリル基が含まれる。上記の方法のうちの１つにおいて修飾または酸化された後、繊維をＭＦＣまたはナノフィブリルへと分解するのはより容易である。

ナノフィブリル状セルロースは、数種のヘミセルロースを含んでよく、その量は、植物源に依存する。前処理された繊維、例えば加水分解、前膨潤、または酸化されたセルロース原材料の機械的分解は、リファイナー、粉砕機、ホモジナイザー、コロイダー、摩擦粉砕機、超音波ソニケーター、マイクロフルイダイザー、マクロフルイダイザーまたはフルイダイザー型ホモジナイザーなどのフルイダイザーなどの適した設備を用いて行われる。ＭＦＣ製造方法に応じて、生成物は、微細繊維、またはナノ結晶セルロース、または木材繊維中または製紙プロセス中に存在する他の化学薬品も含み得る。生成物は、効率的にフィブリル化されていない様々な量のミクロンサイズの繊維粒子も含み得る。

ＭＦＣは、広葉樹繊維および針葉樹繊維の両方からの木材セルロース繊維から生産される。それは、微生物源、麦わらパルプ、竹、バガスなどの農業繊維、または他の非木材繊維源からも作ることができる。それは、好ましくは、バージン繊維からのパルプ、例えばメカニカル、ケミカルおよび／またはサーモメカニカルパルプを含むパルプから作られる。それは、損紙または再生紙からも作ることができる。

第１および／または第２のパルプ懸濁液の乾燥固形分は、ＭＦＣだけからなってよく、またはそれは、ＭＦＣと他の成分または添加剤との混合物を含むことができる。第１および／または第２のパルプ懸濁液は、好ましくは、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づくその主成分として、ＭＦＣを含む。いくつかの実施形態において、第１および／または第２のパルプ懸濁液は、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づいて５０～９９ｗｔ％、好ましくは少なくとも７０～９９ｗｔ％、より好ましくは少なくとも８０～９９ｗｔ％のＭＦＣを含む。

いくつかの実施形態において、ＭＦＣの少なくとも一部はＭＦＣ損紙から得られる。

高度に精製されたセルロース繊維に加えて、第１および／または第２のパルプ懸濁液は、ある一定量の精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維も含んでよい。本明細書において使用される精製されていないか、またはわずかに精製された繊維という用語は、好ましくは、ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき３０を下回る、好ましくは２８を下回るショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有するセルロース繊維を指す。精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維は、脱水を促進させるのに有用であり、かつ多層フィルムの強度および破壊靭性を改善することもできる。いくつかの実施形態において、第１および／または第２のパルプ懸濁液は、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づいて０．１～５０ｗｔ％、好ましくは０．１～３０ｗｔ％、より好ましくは０．１～１０ｗｔ％の精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維を含む。精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維は、例えば、晒もしくは未晒またはメカニカルもしくはケミメカニカルパルプあるいは他の高収率パルプから得ることができる。精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維は、好ましくは未乾燥セルロース繊維である。

第１および／または第２のパルプ懸濁液のｐＨ値は、典型的には、４～１０の範囲内、好ましくは５～８の範囲内、より好ましくは５．５～７．５の範囲内であり得る。

第１および／または第２のパルプ懸濁液の温度は、典型的には、３０～７０℃の範囲内、好ましくは４０～６０℃の範囲内、より好ましくは４５～５５℃の範囲内であり得る。

第１および第２のパルプ懸濁液の組成は同じでも、異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、パルプ懸濁液のうちの１つは、精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維を含んでよい一方、他のパルプ懸濁液は、精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維を含まない。１つの可能性は、より速い脱水をもたらすために、より低いＳＲ値を有するあまり高度に精製されていないセルロース繊維および／またはより多くの量の精製されていないか、もしくはわずかに精製されたセルロース繊維を含む第１のパルプ懸濁液、ならびに良好なバリア特性を提供するために、または非常に高い平滑性を有する１つの表面を提供するために、より高いＳＲ値を有するより高度に精製されたセルロース繊維および／またはより少量の精製されていないか、もしくはわずかに精製されたセルロース繊維を含む第２のパルプ懸濁液を有することである。第１のパルプ懸濁液から形成される第１のウェブは、例えば１５～２０ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量を有する、第２のパルプ懸濁液から形成される第２のウェブよりもわずかに高い坪量、例えば２５～３０ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量を有してよい。

いくつかの実施形態において、第１および第２のパルプ懸濁液は、２つの異なるヘッドボックスから供給される。ヘッドボックスは、わずかに異なるように、例えば異なるコンシステンシー、ヘッドボックスジェット角度、またはジェット対ワイヤー比で操作することができるため、これは有利であり得る。

いくつかの実施形態において、第１および第２のパルプ懸濁液は、同じ組成を有する。これは、ただ１つのパルプ懸濁液源が必要とされるので、プロセスを単純化することができる。また、同じ組成を有することは、多層フィルムの２つの層が同じ組成を有することになる完成フィルムにおけるカールの問題をより少なくし得る。

ウェブの総乾燥重量に基づく第１および／または第２の湿潤ウェブのそれぞれの坪量は、好ましくは、５０ｇ／ｍ^２未満、より好ましくは３０ｇ／ｍ^２未満である。５０ｇ／ｍ^２未満または３０ｇ／ｍ^２未満の坪量は、ピンホール形成がほとんどない湿潤ウェブの急速な部分的な脱水を可能にすることが見出された。ウェブの総乾燥重量に基づく第１および／または第２の湿潤ウェブの坪量は、好ましくは少なくとも５ｇ／ｍ^２である。したがって、いくつかの実施形態において、ウェブの総乾燥重量に基づく第１および／または第２の湿潤ウェブの坪量は、５～５０ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは５～３０ｇ／ｍ^２の範囲内である。

形成された後、第１および第２の湿潤ウェブは部分的に脱水される。ワイヤー上のウェブの脱水は、当技術分野において既知の方法および設備を使用して実施されてよく、例には、テーブルロールおよびフォイル、無摩擦脱水ならびに超音波支援脱水が含まれるが、これらに限定されない。部分的な脱水は、湿潤ウェブの乾燥固体含有量がパルプ懸濁液の乾燥固体含有量と比較して減少するが、脱水されたウェブが依然として著しい量の水を含むことを意味する。いくつかの実施形態において、湿潤ウェブの部分的な脱水は、第１および第２の部分的に脱水されたウェブの乾燥固体含有量が１ｗｔ％を上回るが、１５ｗｔ％を下回ることを意味する。いくつかの実施形態において、湿潤ウェブの部分的な脱水は、第１および第２の部分的に脱水されたウェブの乾燥固体含有量が１ｗｔ％を上回るが、１０ｗｔ％を下回ることを意味する。この範囲内の第１および第２の部分的に脱水されたウェブの乾燥固体含有量は、多層ウェブ内に第１および第２の湿潤ウェブを接合するのに特に適していることが見出された。いくつかの実施形態において、接合工程の前の第１および第２の部分的に脱水されたウェブの乾燥固体含有量は、１．５～８ｗｔ％の範囲内、好ましくは２．５～６ｗｔ％の範囲内、より好ましくは３～４．５ｗｔ％の範囲内でよい。

バインダーは、部分的に脱水された、しかし依然として湿潤したウェブのうちの一方または両方に塗布される。バインダーは、形成される多層フィルムの層間の接着性を増加させるように作用する任意の物質または材料でよい。バインダーは、液体または固体形態でよく、例えば、部分的に脱水されたウェブに吹付またはカーテンコーティングにより塗布されてよい。

いくつかの実施形態において、バインダーはポリマーバインダーである。バインダーは、典型的には天然または合成ポリマーである。ポリマーは、それらが水性溶液または水性分散体として液体形態で塗布されることを可能にする、好ましくは水溶性または水分散性（例えばラテックス）である。本発明において有用であり得るバインダーの例には、セルロース誘導体、天然および加工デンプン、ポリビニルアルコールまたは部分的に加水分解されたポリビニルアルコールならびにそれらの誘導体、ならびにヘミセルロースが含まれるが、これらに限定されない。バインダーを含む溶液または分散体は、１種もしくは複数種のクロスリンカー、柔軟剤および／または保湿剤などの他の機能性添加剤も含んでよい。

バインダーは、好ましくは再生可能原料に基づいている。バインダーは、好ましくは、多層フィルムの再パルプ性およびリサイクル性に悪影響を及ぼさないように選択される。いくつかの実施形態において、バインダーは、木材または他の植物ベースの原材料から得られるポリマーを含む。

いくつかの実施形態において、バインダーは、ナノセルロースおよびリグニン、ならびにそれらの誘導体からなる群から選択される。これらのバインダーは、それらが、再生可能原料に基づいており、かつ多層フィルムの再パルプ性およびリサイクル性に悪影響を及ぼさないため有用である。ナノセルロースは、それが、多層フィルムの高度に精製されたセルロース繊維と類似しており、かつ高表面積を使用して、接触および接着を改善するので有利である。リグニンは、それが、改善された接着性をもたらすことに加えて、多層フィルム内のＵＶ光バリアとしても作用するので有利である。

バインダーは、単一のバインダーまたは２種以上のバインダーの混合物、例えば１００：１～１：１００の比のナノセルロースと水溶性ポリマーとの混合物であり得る。

いくつかの実施形態において、バインダーは、ナノ顔料粒子、好ましくはバインダー量の０～５０ｗｔ％量のナノ顔料粒子をさらに含む。

いくつかの実施形態において、バインダーは、架橋剤をさらに含む。好ましい架橋剤はクエン酸である。

バインダーは、好ましくは、乾燥重量に基づいて、多層フィルムの坪量よりも少ない、好ましくはウェブ層のそれぞれの坪量よりも少ない坪量で塗布される。いくつかの実施形態において、バインダーは、バインダーの総乾燥重量に基づいて２０ｇ／ｍ^２未満、好ましくは１５ｇ／ｍ^２未満、より好ましくは１０ｇ／ｍ^２未満または５ｇ／ｍ^２未満の坪量で塗布される。いくつかの実施形態において、バインダーは、バインダーの総乾燥重量に基づいて０．１～２０ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは０．３～１５ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは０．５～５ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量で塗布される。

バインダーは、例えば、液体溶液または懸濁液、好ましくは水性溶液または懸濁液の形態で塗布されてよい。

いくつかの実施形態において、バインダーは、懸濁液の形態で塗布される。懸濁液の固体含有量は、０．５～５０ｗｔ％の範囲内、好ましくは１～３０ｗｔ％の範囲内でよい。

液体溶液または懸濁液は、例えば、好ましくはスプレーコーティングまたはカーテンコーティング（例えばスロットまたはダイ）など、非接触堆積技法を使用して塗布されてよい。いくつかの実施形態において、バインダーは、バインダーおよび発泡剤を含む液体溶液または懸濁液で形成された泡の形態で塗布される。発泡剤は、任意の適した発泡剤でよい。ＰＶＯＨが好ましい発泡剤である。泡は、泡塗布装置を使用して、部分的に脱水された、しかし依然として湿潤したウェブのうちの一方または両方に塗布されてよい。

さらに特定の実施形態において、バインダーは、水性懸濁液の形態で塗布される。懸濁液は、好ましくは、３０～９５℃の範囲内の温度で、より好ましくは４０～８０℃の範囲内の温度で塗布される。懸濁液のｐＨは、例えば原材料組成および添加剤の使用に応じて、変化してよい。

部分的に脱水された、しかし依然として湿潤したウェブは、より高い坪量の多層ウェブを形成するために接合される。それらが接合されるときの第１および第２の部分的に脱水されたウェブの乾燥固体含有量は、好ましくは、１ｗｔ％を上回るが、１５ｗｔ％を下回り、より好ましくは１ｗｔ％を上回るが、１０ｗｔ％を下回る。いくつかの実施形態において、バインダーの塗布は、それが塗布されるウェブの固体含有量を増加させてよく、バインダーが塗布されたウェブは、１ｗｔ％を上回るが、２０ｗｔ％を下回る固体含有量を有してよい。いくつかの実施形態において、それらが接合されるときの第１および第２の部分的に脱水されたウェブの乾燥固体含有量は、１．５～８ｗｔ％の範囲内、好ましくは２．５～６ｗｔ％の範囲内、より好ましくは３～４．５ｗｔ％の範囲内である。部分的に脱水されたウェブは、好ましくは、ウェットラミネーションにより接合される。パルプ懸濁液がワイヤー上で脱水されるとき、目に見える境界線が、反射水層を有する、ウェブがそこから進む点からこの反射層が消える点まで現れることになる。反射ウェブと無反射ウェブの間のこの境界線は水線と呼ばれる。水線は、ウェブのある一定の固体含有量を示している。ウェブは、好ましくは、水線の後に接合される。ウェブが依然として湿潤している間にそれらを接合することは、層間の良好な接着を確実にする。接合されるウェブ表面のうちの一方または両方の上に存在するバインダーは、層間の接触および接着をさらに改善する。接合することは、部分的に脱水されたウェブのうちの１つを他のウェブの上に付与することにより達成することができる。接合することは、非ワイヤー側に対して非ワイヤー側で、または非ワイヤー側に対してワイヤー側で行われてよい。形成された多層ウェブの接合およびさらなる脱水は、様々な追加の操作により改善され得る。いくつかの実施形態において、接合することは、第１および第２の部分的に脱水されたウェブを一緒にプレスすることをさらに含む。いくつかの実施形態において、接合することは、接合された第１および第２の部分的に脱水されたウェブに吸引を適用することをさらに含む。形成された多層ウェブへの圧力および／または吸引の適用は、ウェブ層間の接着を改善する。抄紙機のワイヤーセクションは、ブレード、テーブルおよび／もしくはフォイル要素、サクションボックス、無摩擦脱水、超音波支援脱水、クーチロール、またはダンディロールなどの様々な脱水デバイスを有してよい。

ワイヤーに向いているウェブの表面はワイヤー側と呼ばれ、ワイヤーと反対の方向を向いているウェブの表面は非ワイヤー側と呼ばれる。

高度に精製されたセルロース繊維、特にＭＦＣをワイヤー上で脱水するとき、非ワイヤー側とワイヤー側の間に微細繊維含有量の差が生じることが見出された。微細繊維は、典型的には非ワイヤー側で濃縮され、より多くの微細繊維が、脱水が起こるワイヤー側から洗い落とされる。ウェブ組成のこの差または不均衡は、湿度の変化に起因する完成フィルムのカーリングの問題を引き起こす。本発明にしたがって多層フィルムを形成することは、ウェブ組成の不均衡を軽減することにより、この問題を解決または改善することができる。

ウェブの接合は、好ましくは、非ワイヤー側に対して非ワイヤー側で、またはワイヤー側に対して非ワイヤー側で行われてよい。非ワイヤー側に対して非ワイヤー側で、または非ワイヤー側に対してワイヤー側でウェブを接合することは、微細繊維のより大部分が多層フィルムの中央に向かって濃縮されるという点で追加の利点を与える。微細繊維のこの濃縮は、層間の接着およびフィルムのガスバリア特性の両方に寄与する。微細繊維は自己治癒現象にも寄与することができ、ここで、微細繊維は再分布して、湿潤ワイヤー上のフェルト状シート内のボイドを充填し、したがって、生産されるフィルムの多孔性をより低くする。

非ワイヤー側に対して非ワイヤー側でウェブを接合することが好ましく、その理由は、ｉ）微細繊維が中央で濃縮されることになる、ｉｉ）フィルム構造が対称になり、カーリング問題を軽減する、ｉｉｉ）接触表面における高濃度の微細繊維が、層間の良好な結合を確実にすることになる、ｉｖ）より多孔質の外面（ワイヤー側）が、プレスセクションにおけるより効率的な脱水およびより速い乾燥を可能にするからである。

部分的に脱水されたウェブ間にバインダーを塗布することは、それらが接合されるとき、ウェブ間の接触および接着をさらに改善することになる。ワイヤー側に対してワイヤー側でウェブを接合することが好ましいとき、これらの表面は、非ワイヤー側と比較して、より少ない微細繊維を含むことがあり、したがって、より低い接着性をもたらすことがあるので、これは特に興味深いであろう。ワイヤー側に対してワイヤー側でウェブを接合することは、例えば、低表面粗さを有する多層フィルムを得るために興味深いであろう。

多層ウェブの乾燥固体含有量は、典型的には、接合工程の間にさらに増加する。乾燥固体含有量の増加は、ワイヤー上の多層ウェブの脱水ならびにウェブに適用される任意選択の圧力および／または吸引によることができ、さらに接合の間または直後に実施される乾燥操作、例えばインピンジメント乾燥または空気もしくは蒸気乾燥によることができる。接合、ならびに圧力および／または吸引の任意選択の適用後の多層ウェブの乾燥固体含有量は、典型的には８ｗｔ％を上回るが、２８ｗｔ％を下回る。いくつかの実施形態において、さらなる脱水および任意選択の乾燥工程の前の多層ウェブの乾燥固体含有量は、８～２８ｗｔ％の範囲内、好ましくは１０～２０ｗｔ％の範囲内、より好ましくは１２～１８ｗｔ％の範囲内である。

ウェブの総乾燥重量に基づく、多層ウェブ、および多層フィルムの坪量は、典型的には１００ｇ／ｍ^２未満、好ましくは６０ｇ／ｍ^２未満、より好ましくは４０ｇ／ｍ^２未満である。いくつかの実施形態において、ウェブの総乾燥重量に基づく、多層ウェブ、および多層フィルムの坪量は、１０～１００ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは１０～６０ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは１０～４０ｇ／ｍ^２の範囲内である。これらの範囲内の坪量を有するピンホールフリーのフィルムは、良好な酸素バリア特性を有することが見出された。

本発明は、高度に精製されたセルロース繊維を含む２つのウェブ層から多層フィルムが形成される実施形態を主に参照して本明細書に記載される。しかし、多層フィルムは、高度に精製されたセルロース繊維を含む追加のウェブ層も含んでよいことが理解される。したがって、形成される多層フィルムは、３つ、４つ、５つ、６つ、または７つの層など、高度に精製されたセルロース繊維を含む３つ以上のウェブ層から形成されることも可能である。追加の各層の形成、組成および構造は、第１および第２のウェブ層を参照して上記したようにさらに特徴付けることができる。したがって、いくつかの実施形態において、多層フィルムを製造するための方法は、
ｃ２）高度に精製されたセルロース繊維を含む第３のパルプ懸濁液を第３のワイヤー上に塗布することにより第３の湿潤ウェブを形成する工程；
ｄ２）第３の部分的に脱水されたウェブを得るために、第３の湿潤ウェブを部分的に脱水する工程；
ｅ２）多層ウェブを得るために、第１、第２および第３の部分的に脱水されたウェブを接合する工程
をさらに含む。

さらなる脱水および任意選択の乾燥工程ｆ）において、多層ウェブの乾燥固体含有量は、典型的には、さらに増加する。生じる多層フィルムは、好ましくは、９０ｗｔ％を上回る乾燥固体含有量を有する。

さらに脱水することは、典型的には、できるだけ多くの水を絞り出すためにウェブをプレスすることを含む。さらに脱水することは、例えば、形成された多層ウェブを抄紙機のプレスセクションに通過させることを含んでよく、ここで、ウェブは、できるだけ多くの水を絞り出すために高圧下で負荷された大きいロール間を通過する。除去された水は、典型的には、ファブリックまたはフェルトにより受け取られる。いくつかの実施形態において、さらなる脱水後の多層フィルムの乾燥固体含有量は、１５～４８ｗｔ％の範囲内、好ましくは１８～４０ｗｔ％の範囲内、より好ましくは２２～３５ｗｔ％の範囲内である。

任意選択の乾燥は、例えば、一連の加熱された乾燥シリンダーの周りに多層ウェブを通すことにより多層ウェブを乾燥することを含んでよい。乾燥することは、典型的には、水含有量を約１～１５ｗｔ％のレベルまで、好ましくは約２～１０ｗｔ％まで除去することができる。

最終的な多層フィルムの乾燥固体含有量は、フィルムの意図される使用に応じて変化してよい。例えば独立した製品としての使用のためのフィルムは、８５～９９ｗｔ％の範囲内、好ましくは９０～９８ｗｔ％の範囲内の乾燥固体含有量を有してよい一方、紙または板紙ベースの包装材料を形成するためのさらなるラミネーションにおける使用のためのフィルムは、３０～８５ｗｔ％の範囲内など、９０ｗｔ％未満、好ましくは８５ｗｔ％未満の範囲内の乾燥固体含有量を有してよい。

ピンホールは、形成プロセスの間にウェブ内に現れ得る微視的な穴である。ピンホールの出現の理由の例には、パルプ懸濁液における不規則性、例えば、フィブリルの凝集もしくは再凝集、ファブリックの粗脱水、ワイヤー上の不均等なパルプ分布、または低すぎるウェブ坪量により発生される、パルプ懸濁液における不規則性が含まれる。いくつかの実施形態において、多層フィルムは、ＥＮ規格１３６７６：２００１にしたがって測定されるとき１０ピンホール／ｍ^２未満、好ましくは８ピンホール／ｍ^２未満、より好ましくは２ピンホール／ｍ^２未満を含む。測定は、多層フィルムを着色溶液（例えばエタノール中の染料Ｅ１３１ Ｂｌｕｅ）で処理すること、および微視的に表面を検査することを伴う。

多層フィルムは、典型的には、グリースおよび油に対する良好な耐性を示すことになる。多層フィルムの耐グリース性は、ＩＳＯ規格１６５３２－２にしたがってＫＩＴ試験により評価された。試験は、ヒマシ油、トルエンおよびヘプタンの一連の混合物を使用する。溶媒に対する油の割合が減少するにつれて、粘度および表面張力も低下し、続く混合物が耐えるのはより困難となる。性能は、１５秒後にシートを黒ずませない最大の数が付けられた溶液により格付けされる。不良を引き起こすことなく紙の表面上に残留する最大の数が付けられた溶液（最も攻撃的）が「ｋｉｔ格付け」（最大１２）として報告される。いくつかの実施形態において、多層フィルムのＫＩＴ値は、ＩＳＯ規格１６５３２－２にしたがって測定されるとき少なくとも６、好ましくは少なくとも８である。

いくつかの実施形態において、多層フィルムは、ＩＳＯ規格５６３６／６にしたがって測定されるとき少なくとも１００００ｓ／１００ｍｌ、好ましくは少なくとも２５０００ｓ／１００ｍｌ、より好ましくは少なくとも４００００ｓ／１００ｍｌのガーレー・ヒル値を有する。

多層フィルムは、好ましくは、高い再パルプ性を有する。いくつかの実施形態において、多層フィルムは、ＰＴＳ－ＲＨ ０２１／９７試験法にしたがってカテゴリーＩＩ材料として試験されるとき、３０％未満、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満の残留物を示す。

多量の高度に精製されたセルロース繊維を含むフィルムは、典型的には可視光に対して透明または半透明である。したがって、いくつかの実施形態において、多層フィルムは、可視光に対して透明または半透明である。

さらに特定の実施形態において、本発明の方法は以下を含む。
ｉ）１５～２５の範囲内、好ましくは２０～２５の範囲内のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有する５～１５ｗｔ％の精製されていないか、もしくはわずかに精製された晒針葉樹または広葉樹クラフトパルプと、少なくとも９０のＳＲ値を有するＭＦＣの形態の９５～８５％の高度に精製された晒針葉樹または広葉樹クラフトパルプとを含む繊維ミックスから第１の完成紙料を調製すること。セルロース系材料はすべて、同じクラフトパルプ源から調製することができ、ここで、高度に精製された繊維は、繊維の徹底的なリファイニングおよび／または均質化ならびに任意選択の酵素的前処理により得られる。第１の完成紙料のｐＨは、６．５～８．５の間である。

混合物の保水値（ＷＲＶ）は、約３００～３５０％である。ミックス（任意のさらなる化学薬品が加えられていない）のＳＲ値は、少なくとも７０、好ましくは少なくとも７５である。したがって、混合物は、高い耐排出性を示すことになる。

第１の完成紙料は、０．１５～０．３５ｗｔ％のコンシステンシーおよび３５～４５℃の温度に調製される。完成紙料に、保持助剤（一成分または二成分または多成分）、形成助剤（ＣＭＣなどの非イオン性またはアニオン性水溶性ポリマー）のようなプロセス化学薬品、および任意選択で充填剤などの他の添加剤（＜１０ｗｔ％）、湿潤強度添加剤、疎水化化学薬品（＜５ｋｇ／ｔｎ）が加えられる。

ｉｉ）第１の完成紙料と同じレシピにしたがって、ただし５～２０％少ないＭＦＣを用いて第２の完成紙料を調製すること。

ｉｉｉ）第１のワイヤー上でフォードリニア技法を使用して第１のウェブ層を形成および部分的に脱水すること。第１の層の坪量は２０ｇ／ｍ^２である。

ｉｖ）第２のワイヤー上でフォードリニア技法を使用して第２のウェブ層を形成および部分的に脱水すること。第２の層の坪量は２０ｇ／ｍ^２である。

ｖ）部分的に脱水された第２のウェブ層と接触させる部分的に脱水された第１のウェブ層の表面上に水性ナノセルロース懸濁液の形態のバインダーを吹き付けること。バインダーの坪量は、バインダーの総乾燥重量に基づいて５ｇ／ｍ^２である。

ｖｉ）バインダーが２つの層の間に挟まれるように第２のウェブ層を第１のウェブ層に移し、かつ接合すること、ならびに層間の接触および接着を確実にするために、かつ形成された多層ウェブをさらに脱水するために２つの層を一緒にプレスすること。接合工程の前の第１および第２のウェブ層の乾燥固体含有量は、１．５～８ｗｔ％の範囲内である。第２の層の固体含有量は、第１の層の固体含有量よりもわずかに少ない。

ｖｉｉ）多層フィルムを得るために、多層ウェブをさらに脱水し、かつ任意選択で乾燥すること。

得られる生成物は、ピンホールを含まず、かつ良好な酸素バリア特性（相対湿度５０％および２３℃でＡＳＴＭ規格Ｄ－３９８５にしたがって測定されるとき１５ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満）およびグリースバリア特性（ＫＩＴ＞１１）を有する。カレンダー処理されていないベースのＰＰＳ１０表面粗さは、３．０を上回り、密度は、６００～９００ｋｇ／ｍ^３の範囲内である。

本明細書に例示される第２の態様によれば、高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムであって、前記フィルムが、
高度に精製されたセルロース繊維を含む第１の層、および
高度に精製されたセルロース繊維を含む第２の層
を含み、前記第１および第２の層が、前記第１および第２の層の間に塗布されたバインダーにより接合されている、多層フィルムが提供される。

いくつかの実施形態において、バインダーはポリマーバインダーである。

いくつかの実施形態において、バインダーは、ナノセルロースおよびリグニン、ならびにそれらの誘導体からなる群から選択される。

いくつかの実施形態において、バインダーの坪量は、２０ｇ／ｍ^２未満、好ましくは１５ｇ／ｍ^２未満、より好ましくは１０ｇ／ｍ^２未満である。

いくつかの実施形態において、多層フィルムは、本発明の方法により得ることができる。

本発明の多層フィルムは、熱可塑性ポリマーの１つまたは複数の層でコーティングまたはラミネートされるとき薄い包装フィルムとして特に適している。したがって、多層フィルムは、好ましくは、１つまたは複数のポリマー層でコーティングまたはラミネートされてよい。

多層フィルムは、片側または両側にポリマー層が備えられてよい。

ポリマー層は、一般に紙もしくは板紙ベースの包装材料において一般に使用される熱可塑性ポリマーまたは特に液体包装ボードにおいて使用されるポリマーのいずれかを含んでよい。例には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、デンプンおよびセルロースが含まれる。ポリエチレン、特に低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が、液体包装ボードにおいて使用される最も一般的かつ汎用的なポリマーである。

熱可塑性ポリマーは、それらを押出コーティング技法により簡便に加工して、良好な液体バリア特性を有する非常に薄く、かつ均質なフィルムを形成することができるため有用である。いくつかの実施形態において、ポリマー層は、ポリプロピレンまたはポリエチレンを含む。好ましい実施形態において、ポリマー層は、ポリエチレン、より好ましくはＬＤＰＥまたはＨＤＰＥを含む。

ポリマー層は、同じポリマー樹脂または異なるポリマー樹脂で形成された１つまたは複数の層を含んでよい。いくつかの実施形態において、ポリマー層は、２種以上の異なるポリマー樹脂の混合物を含む。いくつかの実施形態において、ポリマー層は、２つ以上の層からなる多層構造であり、ここで、第１の層は、第１のポリマー樹脂からなり、第２の層は、第２のポリマー樹脂からなり、それは、第１のポリマー樹脂と異なる。

いくつかの実施形態において、ポリマー層は、多層フィルムの表面上へのポリマーの押出コーティングにより形成される。押出コーティングは、それにより、溶融したプラスチック材料が基材に塗布されて、非常に薄く、平滑で、かつ均一な層を形成するプロセスである。コーティングは、押出されたプラスチック自体により形成することができ、または溶融したプラスチックを接着剤として使用して、固体プラスチックフィルムを基材上にラミネートすることができる。押出コーティングにおいて使用される一般的なプラスチック樹脂には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、およびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が含まれる。

多層フィルムの各ポリマー層の坪量は、好ましくは５０ｇ／ｍ^２未満である。連続的かつ実質的に欠陥のないフィルムを達成するために、少なくとも８ｇ／ｍ^２、好ましくは少なくとも１２ｇ／ｍ^２のポリマー層の坪量が典型的には必要とされる。いくつかの実施形態において、ポリマー層の坪量は、８～５０ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは１２～５０ｇ／ｍ^２の範囲内である。

本発明の多層フィルムは、好ましくは、紙または板紙ベースの包装材料内、例えば液体または製品を含む液体の包装における使用のための液体包装ボード（ＬＰＢ）内のガスバリア層として使用されてよい。したがって、本明細書に例示される第３の態様によれば、
紙または板紙基材；および
本発明の方法により得ることができる多層フィルム
を含む紙または板紙ベースの包装材料が提供される。

紙は、一般に、例えば上に書字、描画、もしくは印刷するために、または包装材料として使用される、木材のパルプまたはセルロース繊維を含む他の繊維性物質からシートまたはロールで製造された材料を指す。紙は、晒されても、晒されなくても、コーティングされても、コーティングされなくてもよく、最終使用要件に応じて、様々な厚さで生産することができる。

板紙は、一般に、例えば平坦な基材、トレイ、箱および／または他のタイプの包装として使用される、セルロース繊維を含む強い、厚い紙またはボール紙を指す。板紙は、晒されても、晒されなくても、コーティングされても、コーティングされなくてもよく、最終使用要件に応じて、様々な厚さで生産することができる。

第２の態様による紙または板紙ベースの包装材料の多層フィルムは、第１の態様を参照して上述のようにさらに定義することができる。

いくつかの実施形態において、多層フィルムは、例えば多層フィルムが、基材上に湿式積層されるとき、紙または板紙基材に直接的に結合される。したがって、いくつかの実施形態において、多層フィルムは、基材と直接接触している。

他の実施形態において、多層フィルムは、例えば多層フィルムが、基材と多層フィルムの間に配置された接着剤層を使用して基材上にラミネートされるとき、紙または板紙基材に間接的に結合される。したがって、いくつかの実施形態において、紙または板紙ベースの包装材料は、基材と多層フィルムの間に配置された接着剤層をさらに含む。

いくつかの実施形態において、紙または板紙ベースの包装材料は、相対湿度５０％および２３℃でＩＳＯ規格１５１０６－２／ＡＳＴＭ規格Ｆ１２４９にしたがって測定される２００ｇ／ｍ^２／２４時間未満の水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）を有する。

いくつかの実施形態において、紙または板紙ベースの包装材料は、相対湿度５０％および２３℃でＡＳＴＭ規格Ｄ－３９８５にしたがって測定される１０００ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満、好ましくは５００ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満、より好ましくは１００ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満、最も好ましくは５０ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する。

一般に、生成物、ポリマー、材料、層およびプロセスは、様々な構成要素または工程「を含む」という表現で記載されるが、生成物、ポリマー、材料、層およびプロセスは、様々な構成要素および工程「から本質的になる」または「からなる」こともできる。

本発明は、様々な例示的な実施形態を参照して記載されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更が加えられてよく、その要素を均等物で置換してよいことが当業者により理解されるであろう。加えて、その本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために多くの修正が加えられてよい。したがって、本発明は、本発明を行うために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されないこと、しかし、本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことが意図される。

２つのフォードリニアワイヤーセクションを使用して脱水速度、および結果として走行速度も増加させることができることを示すためにパイロットフォードリニア・マシンにおいて実験を実施した。

走行条件
パルプ混合物：１００％ ＭＦＣ
保水値：＞３５０％
ＳＲ：＞９０
添加剤：カチオン性デンプン、カチオン性保持助剤、アニオン性保持助剤、疎水性サイジング、湿潤強度剤
ｐＨ：７．５
温度：４５℃
湿式加圧：３ニップ １０／１５／１５ｋＮ／ｍ

基準試行点
基準として、３０ｇ／ｍ^２ウェブをワイヤーセクション１で３０ｍ／分の走行速度で走行させた。ワイヤー保持率は９９％であった。水線は非常に遅かったので、走行速度増加は、このセットアップでは可能ではなかった。

試行点１
第１のウェブをワイヤーセクション１で走行させ、第２のウェブをワイヤーセクション２で走行させた。各ウェブを２０ｇ／ｍ^２で３０ｍ／分の走行速度で走行させた。各ワイヤー上のワイヤー保持率は９９．６％であった。ウェブを湿潤状態で接合して、４０ｇ／ｍ^２の合算重量を有する多層ウェブを形成し、多層ウェブをさらに脱水した。水線位置に基づいて、はるかに高い走行速度が可能であったであろうことは明らかであった。

試行点２
第１のウェブをワイヤーセクション１で走行させ、第２のウェブをワイヤーセクション２で走行させた。各ウェブを１５ｇ／ｍ^２で４５ｍ／分の走行速度で走行させた。各ワイヤー上のワイヤー保持率は９８．８％であった。ウェブを湿潤状態で接合して、３０ｇ／ｍ^２の合算重量を有する多層ウェブを形成し、多層ウェブをさらに脱水した。水線位置に基づいて、さらに高い走行速度が可能であったであろうことは明らかであった。

結果は、２つのフォードリニアワイヤーセクションを使用して脱水速度、および結果として走行速度も増加させることができることを示す。得られた３つすべてのフィルムが、高いガーレー・ヒル値（ＩＳＯ規格５６３６／６にしたがって測定されたとき４２３００ｓ／ｍｌ、それは機器の最大値であった）を有していた。それは、より高い走行速度がフィルムのバリア特性に著しく影響しなかったことを示す。

Claims (29)

1. 高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムを製造するための方法であって、
   ａ）ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき６５以上のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有する高度に精製されたセルロース繊維を含む第１のパルプ懸濁液を第１のワイヤー上に塗布することにより第１の湿潤ウェブを形成する工程；
   ｂ）第１の部分的に脱水されたウェブを得るために、第１の湿潤ウェブを部分的に脱水する工程；
   ｃ）ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき６５以上のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有する高度に精製されたセルロース繊維を含む第２のパルプ懸濁液を第２のワイヤー上に塗布することにより第２の湿潤ウェブを形成する工程；
   ｄ）第２の部分的に脱水されたウェブを得るために、第２の湿潤ウェブを部分的に脱水する工程；
   ｅ）第１および第２の部分的に脱水されたウェブの間にスプレーコーティング、カーテンコーティングまたは泡コーティングによりバインダーを塗布し、かつ多層ウェブを得るために、第１および第２の部分的に脱水されたウェブを接合する工程；ならびに
   ｆ）高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムを得るために、多層ウェブをさらに脱水し、かつ任意選択で乾燥する工程
   を含む、方法。
2. 第１および／または第２のパルプ懸濁液の乾燥固体含有量が、０．１～０．７ｗｔ％の範囲内、好ましくは０．１５～０．５ｗｔ％の範囲内、より好ましくは０．２～０．４ｗｔ％の範囲内である、請求項１に記載の方法。
3. 第１および／または第２のパルプ懸濁液が、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づいて少なくとも５０ｗｔ％の高度に精製されたセルロース繊維を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 第１および／または第２のパルプ懸濁液が、ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき６５～９９の範囲内、好ましくは７０～９０の範囲内のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有するセルロース完成紙料から形成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 高度に精製されたセルロース繊維がミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 第１および／または第２のパルプ懸濁液が、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づいて５０～９９ｗｔ％、好ましくは少なくとも７０～９９ｗｔ％、より好ましくは少なくとも８０～９９ｗｔ％のＭＦＣを含む、請求項５に記載の方法。
7. 第１および／または第２のパルプ懸濁液が、パルプ懸濁液の総乾燥重量に基づいて、ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき３０を下回るショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有する５０ｗｔ％未満、好ましくは３０ｗｔ％未満、より好ましくは１０ｗｔ％未満の精製されていないか、またはわずかに精製されたセルロース繊維を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 第１および第２のパルプ懸濁液が、同じ組成を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. ウェブの総乾燥重量に基づく第１および／または第２の湿潤ウェブの坪量が、５０ｇ／ｍ^２未満、好ましくは５～５０ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは５～３０ｇ／ｍ^２の範囲内である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. バインダーがポリマーバインダーである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. バインダーが、ナノセルロースおよびリグニン、ならびにそれらの誘導体からなる群から選択される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. バインダーが、０．１～２０ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは０．３～１５ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは０．５～５ｇ／ｍ^２の範囲内の坪量で塗布される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 接合工程の前の第１および第２の部分的に脱水されたウェブの乾燥固体含有量が、１．５～８ｗｔ％の範囲内、好ましくは２．５～６ｗｔ％の範囲内、より好ましくは３～４．５ｗｔ％の範囲内である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 接合することが、第１および第２の部分的に脱水されたウェブのウェットラミネーションにより実施される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 接合することが、第１および第２の部分的に脱水されたウェブを一緒にプレスすることをさらに含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 接合することが、接合された第１および第２の部分的に脱水されたウェブに吸引を適用することをさらに含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. さらなる脱水および任意選択の乾燥工程の前の多層ウェブの乾燥固体含有量が、８～２８ｗｔ％の範囲内、好ましくは１０～２０ｗｔ％の範囲内、より好ましくは１２～１８ｗｔ％の範囲内である、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. ウェブの総乾燥重量に基づく多層ウェブの坪量が、１０～１００ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは１０～６０ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは１０～４０ｇ／ｍ^２の範囲内である、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 多層フィルムが、可視光に対して透明または半透明である、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 多層フィルムのＫＩＴ値が、ＩＳＯ規格１６５３２－２にしたがって測定されるとき少なくとも６、好ましくは少なくとも８である、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 多層フィルムが、ＥＮ規格１３６７６：２００１にしたがって測定されるとき１０ピンホール／ｍ^２未満、好ましくは８ピンホール／ｍ^２未満、より好ましくは２ピンホール／ｍ^２未満を含む、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 多層フィルムが、ＩＳＯ規格５６３６／６にしたがって測定されるとき少なくとも１００００ｓ／１００ｍｌ、好ましくは少なくとも２５０００ｓ／１００ｍｌ、より好ましくは少なくとも４００００ｓ／１００ｍｌのガーレー・ヒル値を有する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 高度に精製されたセルロース繊維を含む多層フィルムであって、前記フィルムが、
    ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき６５以上のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有する高度に精製されたセルロース繊維を含む第１の層、および
    ＩＳＯ規格５２６７－１により決定されるとき６５以上のショッパー・リーグラー（ＳＲ）値を有する高度に精製されたセルロース繊維を含む第２の層
    を含み、前記第１および第２の層が、スプレーコーティング、カーテンコーティングまたは泡コーティングにより前記第１および第２の層の間に塗布されたバインダーにより接合されている、多層フィルム。
24. バインダーがポリマーバインダーである、請求項２３に記載の多層フィルム。
25. バインダーが、ナノセルロースおよびリグニン、ならびにそれらの誘導体からなる群から選択される、請求項２３または２４に記載の多層フィルム。
26. バインダーの坪量が、２０ｇ／ｍ^２未満、好ましくは１５ｇ／ｍ^２未満、より好ましくは１０ｇ／ｍ^２未満である、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の多層フィルム。
27. 紙または板紙基材；および
    請求項２３から２６のいずれか一項に記載の多層フィルム
    を含む紙または板紙ベースの包装材料。
28. 相対湿度５０％および２３℃でＩＳＯ規格１５１０６－２／ＡＳＴＭ規格Ｆ１２４９にしたがって測定される２００ｇ／ｍ^２／２４時間未満の水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）を有する、請求項２７に記載の紙または板紙ベースの包装材料。
29. 相対湿度５０％および２３℃でＡＳＴＭ規格Ｄ－３９８５にしたがって測定される１０００ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満、好ましくは５００ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満、より好ましくは１００ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満、最も好ましくは５０ｃｃ／ｍ^２／２４時間／ａｔｍ未満の酸素透過度（ＯＴＲ）を有する、請求項２７または２８に記載の紙または板紙ベースの包装材料。