CN114630937B - 耐油纸和耐油纸的制造方法 - Google Patents

耐油纸和耐油纸的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于提供一种满足耐油性、并且不存在涂布缺陷的耐油纸。在基纸的至少单面形成耐油层，上述耐油层以聚乙烯醇和苯乙烯‑丙烯酸共聚树脂作为主要成分，上述聚乙烯醇系树脂的含量相对于苯乙烯‑丙烯酸共聚树脂100质量份为15～50质量份，由此能够解决上述课题。

Description

耐油纸和耐油纸的制造方法
技术领域
本发明涉及耐油纸和耐油纸的制造方法。
背景技术
耐油纸用于例如纸制器物、食品用托盘、食品用包装纸、香烟纸盒、医疗用途等。
作为耐油剂，利用了耐油性的氟系树脂的耐油剂广为人知，但近年来，由于有机氟树脂在体内蓄积、高温条件下产生有害气体等原因，丙烯酸类树脂系的耐油剂、聚乙烯醇系树脂的耐油剂等为人所知(专利文献1)。丙烯酸类树脂系的耐油剂和聚乙烯醇树脂系的耐油剂旨在通过覆膜形成功能来确保耐油性。
在基材中内添耐油剂的方法会导致耐油剂的成品率变差，另外，另行利用例如印刷机等将耐油剂涂布至基材的方法中，制造工序复杂。因此，从减少工时、降低耐油剂等材料的用量的方面出发，优选在抄纸阶段将耐油剂涂布至基纸的表面，从而赋予耐油性，并且特别是在高基重的纸板(厚纸)中涂布形式是合适的。
另一方面，涂布到纸板(厚纸)上时，与低基重、高密度的高级纸等的涂布不同，虽然具体原因不明(作为原因之一，有可能与纸的密度等有关)，但若一部分耐油剂液体成为残留物留在基纸的表层，并以该状态进行压延加工，则残留物被转印至压延辊，最终导致纸产生条纹状的缺陷的状况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-155582号公报
发明内容
发明所要解决的课题
因此，本发明的主要课题在于提供一种满足耐油性、并且不存在涂布缺陷的耐油纸。
用于解决课题的手段
解决了上述课题的本发明的耐油纸的特征在于，
在基纸的至少单面形成耐油层，
上述耐油层以聚乙烯醇系树脂和苯乙烯-丙烯酸共聚树脂作为主要成分，上述聚乙烯醇系树脂的含量相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂100质量份为15～50质量份。
另外，本发明的耐油纸的制造方法的特征在于，
具有下述工序：在15℃以上且小于40℃的条件下，将以聚乙烯醇系树脂和苯乙烯-丙烯酸共聚树脂作为主要成分的耐油剂涂布至将纸料抄纸而得到的基纸的至少单面，形成耐油层，之后进行压延加工，
上述聚乙烯醇系树脂的含量相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂100质量份为10～50质量份。
发明效果
根据本发明，能够提供一种满足耐油性、并且不存在涂布缺陷的耐油纸。
具体实施方式
下面，详细说明本发明的具体实施方式。
(耐油剂)
作为耐油剂，使用以聚乙烯醇系树脂和苯乙烯-丙烯酸共聚树脂作为主要成分、上述聚乙烯醇系树脂的含量相对于上述苯乙烯-丙烯酸共聚树脂100质量份为15～50质量份的耐油剂，涂布至基纸的至少单面，由此形成耐油层。
苯乙烯-丙烯酸共聚树脂优选以乳液形式提供。
作为聚乙烯醇系树脂，可以举出未改性的完全皂化聚乙烯醇、部分皂化聚乙烯醇、改性聚乙烯醇，作为改性聚乙烯醇，可以举出乙烯改性聚乙烯醇、羧基改性聚乙烯醇、硅改性聚乙烯醇、乙酰乙酰基改性聚乙烯醇、双丙酮基改性聚乙烯醇等。
苯乙烯-丙烯酸共聚树脂和聚乙烯醇系树脂优选以固体成分质量份比计以90：10～65：35含有。更优选的是，苯乙烯-丙烯酸共聚树脂与聚乙烯醇系树脂的固体成分质量份比为85：15～75：25。另外，还优选聚乙烯醇系树脂的含量相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂100质量份含有15～50质量份。
若形成亲水性覆膜的聚乙烯醇系树脂少，则观察到无法满足耐水性的倾向。此外，聚乙烯醇系树脂具有保护苯乙烯-丙烯酸共聚树脂的作用，若聚乙烯醇系树脂少，则具有耐油剂的残留物析出量增多的倾向。另一方面，若聚乙烯醇系树脂过多，则耐油剂的涂布液的粘度升高，泵传送性变差，并且具有涂布适应性变差的倾向。
此外，在上述耐油层中，更优选相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂100质量份，含有1.0～10.0质量份的石蜡作为剥离剂。石蜡也使耐油性提高。另外，在进行压延加工时，还发挥出防止残留物附着于压延辊的效果。
以上述基纸的基重为180～1310g/m2、特别是用于纸制容器等的250～600g/m2的耐油纸为对象，在抄造工序内(机上涂布)以例如耐油层的单面涂布量合计为2.0～8.0g/m2、特别是2.2～6.0g/m2进行涂布时，显著表现出能够抑制上述条纹缺陷的效果。
为了获得基重高的耐油纸，上述基纸优选具有两个以上的中层和形成于该中层的表里的一对表层的抄合基纸。作为中层的层数没有限定，但优选2～7层、特别优选4～5层。
基重依照JIS-P8124(2011)进行测定。多层纸的各层的基重无需均等，对于表层和中层的基重没有特别限定，作为一层表层的基重，优选为30～260g/m2。另外，作为中层整体的基重，优选为600～950g/m2。
纸厚依照JIS-P8118(2014)中记载的“纸和纸板-厚度和密度的试验方法”进行测定。作为该多层纸的纸厚，优选为180～1870μm。
作为耐油纸的基纸密度(不包括耐油层)，优选为0.70～1.00g/cm3、特别优选为0.80～0.95g/cm3。例如，该多层纸的密度可以通过表层或中层的纸浆游离度或灰分、压延工序来调节。
构成基纸的纸浆、即表层和中层的纸浆优选以针叶树硫酸盐纸浆和阔叶树硫酸盐纸浆作为主要成分。虽然能够以例如20重量％以内混配废纸纸浆，但不适合例如食品用途等，优选为100％原浆产品。
作为该针叶树硫酸盐纸浆，可以举出例如针叶树未漂白硫酸盐纸浆(NUKP)、针叶树半漂白硫酸盐纸浆(NSBKP)、针叶树漂白硫酸盐纸浆(NBKP)等。另外，作为该阔叶树硫酸盐纸浆，可以举出例如阔叶树未漂白硫酸盐纸浆(LUKP)、阔叶树半漂白硫酸盐纸浆(LSBKP)、阔叶树漂白硫酸盐法纸浆(LBKP)。这些之中，从能够兼顾加工后的产品的外观和强度的方面出发，优选使用针叶树漂白硫酸盐纸浆和阔叶树漂白硫酸盐纸浆。
优选将针叶树硫酸盐纸浆和阔叶树硫酸盐纸浆进行混合而混配。纸厚变厚，能够确保充分的强度。
另外，在多层耐油纸的情况下，通过在表层使上述针叶树漂白硫酸盐纸浆相对于上述阔叶树漂白硫酸盐纸浆的质量比为5/95以上15/85以下，大量含有比较刚直且容易高密度化的阔叶树硫酸盐纸浆，因此一对表层能够得到高密度且刚直的特性，强度优异。此外，表层的抑制来自食品等被对象物的水分或油成分向内部渗透的效果高。
另一方面，通过使上述中层中的上述针叶树硫酸盐纸浆相对于上述阔叶树硫酸盐纸浆的质量比为20/80以上40/60以下，大量含有富有柔软性的针叶树硫酸盐纸浆，因此中层具备良好的柔软性。
该多层纸的各层根据需要可以将公知的各种纸浆适当组合使用，其中，所述纸浆为例如阔叶树亚硫酸纸浆、针叶树亚硫酸纸浆等化学纸浆；或者通过化学或机械方式由洋麻(Kenaf)、麻、芦苇等非木材纤维制造的纸浆等。
实施方式的多层纸例如在用于纸制餐具的情况下，与食品等被对象物直接接触。因此，作为用于该多层纸的其他纸浆，优选为化学纸浆，其中，更优选ECF纸浆、TCF纸浆、未漂白硫酸盐纸浆(UKP)。ECF纸浆为不使用氯(Cl2)、由二氧化氯(ClO2)漂白制造的无氯漂白化学纸浆。TCF纸浆为不使用氯(Cl2)，由氧(O)、过氧化氢(H2O2)、臭氧(O3)漂白制造的完全无氯漂白化学纸浆。即，由于氯离子的含量为微量或为0，因此ECF纸浆和TCF纸浆具有即使经低温焚烧产生二噁英类等有机氯化合物的危险也较低的优点，其结果，能够减轻环境负担。另外，通过使用未漂白硫酸盐纸浆，可以接近木材(雪糕棒等)的色调，通过省去漂白工序，能够实现削减能量和削减CO2这样的环境负担的减轻。
基纸(包含由表层和中层构成的多层纸)中优选含有施胶剂和纸力增强剂作为造纸用添加剂。
(施胶剂)
该多层纸为了进一步抑制来自食品等被对象物的水分或油成分向内部渗透，可以在各层中添加施胶剂。作为施胶剂，可以举出苯乙烯系施胶剂、烷基烯酮二聚物(AKD)、烯基琥珀酸酐(ASA)、中性松香施胶剂、松香施胶剂、改性松香乳液施胶剂等。这些之中，优选松香施胶剂和改性松香乳液施胶剂。
上述松香施胶剂是造纸领域中现有公知的物质，没有特别限定。松香系的物质可以举出例如用富马酸、马来酸、丙烯酸等α,β-不饱和羧酸或其酸酐将脂松香、木松香、浮油松香等松香类进行了改性的强化松香；使上述松香类与甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、双甘油等多元醇反应而得到的松香脂。另外，本发明中，松香系施胶剂还包括将它们单独乳化或将其混合物乳化而成的施胶剂、单独乳化后混合而成的施胶剂。此外，为了进一步提高施胶显现性，上述乳化的施胶剂还包括添加了各种聚合物的施胶剂。
作为表层的施胶剂的含量，以固体成分计优选为0.5kg/t以上5.0kg/t以下。另外，作为中层的施胶剂的含量，以固体成分计优选为2.0kg/t以上5.0kg/t以下。需要说明的是，“kg/t”表示每1t纸浆中施胶剂的质量(kg)。通过使施胶剂的含量为上述范围，能够提高耐水性。
(纸力增强剂)
该多层纸可以在各层中添加纸力增强剂。通过添加纸力增强剂，能够对各层赋予适合用作纸制餐具的各种强度。另外，通过内添树脂系的纸力增强剂，在耐油剂(树脂)涂布时耐油剂难以渗入，涂布变得容易。
作为纸力增强剂，可以使用聚丙烯酰胺系树脂、聚酰胺系树脂、多元胺系树脂、丙烯酸类树脂系、三聚氰胺树脂、脲树脂、聚酰胺环氧氯丙烷树脂等公知的各种物质。这些之中，优选使用两性纸力增强剂。作为两性聚丙烯酰胺，可以举出丙烯酰胺与上述阴离子性单体和阳离子性单体的共聚物、丙烯酰胺与上述阴离子性单体的共聚物的曼尼希(Mannich)改性物、霍夫曼降解物等。根据本发明人的发现，特别优选两性聚丙烯酰胺，两性聚丙烯酰胺具有自固定功能，因此即使添加以提高纸间强度，阳离子也不会变得过多，能够稳定地固定改性松香乳液施胶剂。
作为各层的纸力增强剂的含量，以固体成分计优选为12.0kg/t～30.0kg/t。通过使上述纸力增强剂的含量为上述范围，能够赋予多层纸的层间强度等各种纸力。若纸力增强剂的含量小于上述范围，则层间强度有可能不足。另一方面，若纸力增强剂的含量超过上述范围，则层间强度的提高大体平稳，进而所添加的纸力增强剂的成品率降低，从而在抄纸机体系内产生污垢、发泡等，操作性有可能降低。
(其他添加剂)
另外，该耐油纸可以在无损本发明的目标效果的范围内含有其他各种造纸用添加剂。作为可添加到该耐油纸中的其他添加剂，可以举出例如公知的造纸用试剂等。
[制造方法]
在制造耐油纸时，在将纸料抄纸而得到的基纸的单面或双面涂布以聚乙烯醇系树脂和苯乙烯-丙烯酸共聚树脂作为主要成分的耐油剂，形成耐油层，之后进行压延加工。
进一步的具体例如下。
(1)使纸浆纤维分散于水中而制备浆料。在制造两层以上的基纸时，制备与两个以上的层分别对应的浆料。
(2)接着，使用这些原料浆料，在6以上8以下的pH下利用抄纸机进行抄纸，得到基纸。在制造两层以上的基纸时，以各层的抄合进行抄纸。对于抄纸方法没有特别限定，可以使用公知的抄纸机、即长网、圆网、混合成型机、间隙成型机等抄纸机。
抄纸后，可以使用施胶压榨机、计量施胶压榨机、门辊式涂布机、刮刀涂布机、压延辊等涂布装置等，将耐油剂涂布至基纸中的表面和背面中的至少任一者而形成耐油层。
耐油剂优选在15℃以上且小于40℃的温度下进行涂布。耐油剂优选分散于水中而进行涂布。此处，耐油剂的温度调节方法可以使用造纸工业中公知的方法。
(3)接着，利用加压辊进行压制，去除水分。
(4)利用干燥筒进行干燥。
干燥后，可以使用辊压光机(nip calender)、超级压光机、机械压光机、软压光机等压光机装置进行平滑化处理。通过进行平滑化处理，对耐油纸赋予高光泽度，成为具有高级感的产品。
<其他实施方式>
本发明不限定于上述实施方式，除了上述方式以外，可以以施加了各种变更、改良的方式来实施。
实施例
向装有规定量的水的容器中投入聚乙烯醇，加热溶解，放置1小时以上。之后，向该容器中投入苯乙烯-丙烯酸共聚树脂乳液和石蜡，进行搅拌，得到耐油剂。
利用圆网多筒式抄合抄纸机在表中所示的基纸上进行抄纸，并且利用压延辊转印涂布上述耐油剂，之后进行压延处理，得到耐油纸。
(析出试验)
对于耐油纸(试验例1～7)，依照Maron式机械稳定度试验(JIS K 6828-3(2003))进行析出试验。
析出率(％)通过下述计算求出。
析出率(％)＝析出物的质量(g)/涂布液(耐油剂)的质量(g)×100
析出试验结果示于表1。
【表1】
使耐油剂的温度大体恒定并增加PVA的比例时，具有析出率低的倾向(试验例2～4)。另外，若使耐油剂中的试剂等的比例恒定并降低耐油剂的温度，则与试验例1相比具有析出率低的倾向(试验例6、7)。
(产品评价试验)
对试样(试验例8～18)评价拒油度、条纹缺陷的状态。结果示于表2、3中。
拒油度的评价如下进行。依照JAPAN TAPPI纸浆试验方法(No.41)纸和纸板的拒油度试验方法-试剂盒法-测定耐油度(拒油度)。试验操作如下所示。
(1)对耐油剂(成分中具有苯乙烯-丙烯酸共聚树脂乳液、石蜡、聚乙烯醇(PVA)的耐油剂)的涂布量、耐油剂温度、基纸的物性进行各种改变，制成用于拒油度试验的试样(试验例8～18)。
(2)基纸是7层湿纸贴合形成的。基纸整体的每平方米纸重(基重)、纸厚、密度如表2、表3所示。
(3)对于基纸的表面(毡面)具备耐油层的耐油纸，测定拒油度(耐油度)。
(4)拒油度为8以上时为良好。
对于上述试验例8～18，一并按照下述基准评价条纹缺陷的状态。
○：耐油纸的表面没有条纹缺陷，外观良好。
△：耐油纸的表面存在条纹缺陷，但为性能没有问题的水平。
×：耐油纸的表面存在大量条纹缺陷，条纹缺陷处的拒油度有可能降低。
试样(试验例8～18)中的基纸的配比如下。表层以游离度420mL的NBKP：LBKP比为20：80的100质量份纸浆浆料作为原料。中层以游离度480mL的NBKP：LBKP比为20：80的100质量份纸浆浆料作为原料。利用网部为圆网的多层抄纸机，将这些纸浆浆料抄合为表层、中层和表层的多层结构。关于各层的基重，一对表层为100g/m2，中层为280g/m2，总基重为380g/m2。
【表2】
【表3】
(其他)
·[基重(g/m2)]
依照JIS-P8124(2011)中记载的“纸和纸板-基重测定方法”进行测定。
·[纸厚(μm)]
依照JIS-P8118(2014)中记载的“纸和纸板-厚度和密度的试验方法”进行测定。
·[密度(g/cm3)]
依照JIS-P8118(2014)中记载的“纸和纸板-厚度和密度的试验方法”进行测定。
·[B型粘度(cps)]
B型粘度依照JIS-Z8803(2011)的“液体的粘度测定方法”进行测定。B型粘度是搅拌耐油剂时的阻力矩，B型粘度越高，意味着搅拌所需的能量越多。
工业实用性
本发明的耐油纸能够适用于对纸制餐具、纸制医疗器具、纸制家具的涂布。

Claims (7)

1.一种耐油纸，其特征在于，在基纸的至少单面形成耐油层，
所述耐油层以石蜡、聚乙烯醇系树脂和苯乙烯-丙烯酸共聚树脂乳液作为主要成分，
所述聚乙烯醇系树脂的含量相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂乳液100质量份为15～50质量份，
含有相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂乳液100质量份为1.0～10.0质量份的石蜡，拒油度为8以上。
2.如权利要求1所述的耐油纸，其中，所述基纸的密度为0.70～1.00g/cm3。
3.如权利要求1或2所述的耐油纸，其中，所述基纸的基重为180～1310g/m2。
4.如权利要求3所述的耐油纸，其中，所述基纸具有两个以上的中层和形成于该中层的表里的一对表层，所述表层和中层的纸浆以针叶树硫酸盐纸浆和阔叶树硫酸盐纸浆作为主要成分。
5.如权利要求3所述的耐油纸，其中，所述耐油层的单面涂布量合计为2.0～8.0g/m2。
6.一种纸制餐具、纸制医疗器具和纸制家具，其由权利要求1所述的耐油纸形成。
7.一种耐油纸的制造方法，其特征在于，具有下述工序：在15℃以上且小于40℃的条件下，将以石蜡、聚乙烯醇系树脂和苯乙烯-丙烯酸共聚树脂乳液作为主要成分的耐油剂涂布至将纸料抄纸而得到的基纸的至少单面，形成耐油层，之后进行压延加工，
所述聚乙烯醇系树脂的含量相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂100质量份为10～50质量份，
含有相对于苯乙烯-丙烯酸共聚树脂乳液100质量份为1.0～10.0质量份的石蜡，
拒油度为8以上。
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