JP2001271291A - 含浸繊維構造物およびその成型体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、紙およびパルプ系繊維の複合材料等
からなる繊維構造物に、効率良く添加でき、乾燥時紙力
及び湿潤時の紙力強度の低下を小さくすることができる
含浸物を提供することを目的とする。 【解決手段】紙およびパルプ系繊維の複合材料等からな
る繊維構造物に、ポリイソシアネート化合物を抄紙時に
内添、または原料パルプに含浸し、空気中あるいは繊維
構造物内の水分もしくは湿気により、該繊維構造物内で
尿素化合物を生成させたことを特徴とする含浸繊維構造
物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙製飲料容器、ス
ナック菓子の紙箱、アイスクリーム菓子や缶ビールなど
の個包装がなされたものを集積包装するマルチパックの
外装紙箱などの食料品や飲料品の外装紙箱、詰替用シャ
ンプー、リンスなどの紙製容器、粉末コンパクト洗剤容
器の紙箱や紙製軽量スプーンなどの包装資材、あるいは
壁紙などの建装材として使用される紙や不織布およびそ
の他の複合材料等からなる繊維構造物からなる含浸物に
関するものであり、抄紙後さらに紙力を増強し、かつ耐
水性など紙質を向上させる含浸物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題が重要視され、容器類な
らびに包装材料の易廃棄性が必要とされ、易焼却性、リ
サイクル性、またはリサイクル材料を使用した容器類な
らびに包装材料の需要が高まっており、廃棄物の増加は
大きな社会問題となっている。ゴミの減容化、リサイク
ル化の社会的要求は大きく、包装容器市場においても、
金属缶やガラス瓶、プラスチックボトル、木箱等に代わ
って、軽く、焼却処理可能で、再生紙としてリサイクル
もできる紙を主材料とする包装資材が利用されるケース
が多くなってきている。

【０００３】一方、プラスチック容器や金属容器に較べ
て、紙容器は紙素材自体の強度が弱く変形しやすい。さ
らには紙容器は水に濡れるとその強度が著しく低下す
る。そのため重量物の包装容器や飲料容器の集積紙箱、
またトイレタリー製品など浴室など水に濡れたり高湿度
の環境で使用される場合には、要求される容器強度を満
足に維持できない。しかしながら、易廃棄性、リサイク
ル性に優れる紙製容器は、利用分野が広がるにつれて、
より大きい強度物性、ならびに金属材料、プラスチック
材料が備える必要な物性に近い物性が要求されている。

【０００４】このように紙の物性を向上させるため、紙
に樹脂を含浸させたり、塗工させたりすることが行われ
ている。この紙力増強剤には乾燥時の紙力増強剤として
ポリビニルアルコール樹脂、ポリアクリルアミド、でん
ぷん等が、また、湿潤時紙力増強剤としては尿素ホルム
アルデヒド樹脂、メラミンホムルアルデヒド樹脂、でん
ぷん、ポリアミドアミン、そのエピクロルヒドリン変性
体などが、抄紙工程での内添剤として用いられている。
また、含浸薬剤として乾燥時及び湿潤時の紙力増強剤で
ある各種ラテックス、例えば天然ゴムラテックス、ＳＢ
Ｒ、ＮＢＲ、ポリクロロプレン等の合成ゴムラテック
ス、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデンもしくはこれらの共重合体の樹脂ラ
テックスが用いられている。

【０００５】前記の従来の乾燥時紙力増強剤及び湿潤時
紙力増強剤においては，抄紙時の各種汚れのほか工程上
の問題が多く、紙力強度の向上の効果もそれほど大きく
なかった。また、エマルジョンラテックスは含浸時の浸
透性が悪く、かつ水媒体を用いるために紙の強度を弱
め、特に低密度若しくは低坪量の紙にあっては塗工の困
難な場合があった。さらに、ホルムアルデヒド縮合型の
尿素樹脂、メラミン樹脂にあってはホルマリンを発生
し、環境上好ましくなく、用途的にも限定されるもので
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の課題を
解決することを目的として、紙およびパルプ系繊維の複
合材料等からなる繊維構造物に、効率良く添加でき、乾
燥時紙力及び湿潤時の紙力強度の低下を小さくすること
ができる含浸物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は以下の手段
によって解決できる。すなわち、請求項１に記載の発明
は、紙およびパルプ系繊維の複合材料等からなる繊維構
造物に、ポリイソシアネート化合物を抄紙時に内添、ま
たは原料パルプに含浸し、空気中あるいは繊維構造物内
の水分もしくは湿気により、該繊維構造物内で尿素化合
物を生成させたことを特徴とする含浸繊維構造物とした
ことにある。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記ポリイソシ
アネート化合物の含浸量が１．０〜３０．０重量％の範
囲であることを特徴とする請求項１記載の発明の含浸繊
維構造物としたことにある。

【０００９】請求項３に記載の発明は、前記ポリイソシ
アネート化合物の含浸が、塗工、含浸による二次加工に
より行うことを特徴とする請求項１記載の発明または請
求項２記載の発明の含浸繊維構造物としたことにある。

【００１０】請求項４に記載の発明は、前記含浸繊維構
造物が抄紙段階で成型されたパルプモールド成型体であ
ることを特徴とする含浸繊維構造物としたことにある。

【００１１】請求項５に記載の発明は、前記含浸繊維構
造物を基材として用いて成型された成型体としたことに
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、さらに詳細に説明する。紙およびパルプ系繊維の複
合材料等からなる繊維構造物に、ポリイソシアネート化
合物を抄紙時に内添、または原料パルプに含浸した含浸
物において、空気中あるいは繊維構造物内の水分もしく
は湿気により該繊維構造物内で尿素化合物を生成するこ
とを特徴とする含浸物である。

【００１３】このように、ポリイソシアネート化合物を
繊維構造物内に含浸すると、含浸されたポリイソシアネ
ート樹脂が、空気中あるいは繊維構造物内の水分や湿気
により繊維構造物内部で尿素化合物を生成する。

【００１４】これにより、繊維構造物を構成するパルプ
などの繊維自体にポリイソシアネート化合物による被膜
を形成させ、繊維の絡み合い部分にポリイソシアネート
化合物が固着する。さらに繊維構造物内部でポリイソシ
アネート化合物が水と尿素化合物を生成することにより
さらに剛性の高い樹脂被膜を生成し、繊維の絡み合い部
分をさらに強く拘束する。生成した尿素化合物は耐水
性、耐熱性に優れ、その含浸物は極めて高い乾燥強度、
湿潤強度、耐熱水性を得ることができる。

【００１５】このポリイソシアネート化合物としては、
これまで知られている各種のもの例えばフェニレンジイ
ソシアネート（ＰＤＩ）、トリレンジイソシアネート
（ＴＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、
４，４’ジイソシアネートジフェニルメタン（ＭＤＩ）
等の芳香族ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネ
ート（ＸＤＩ）等の芳香族脂肪族ジイソシアネート、水
添ＴＤＩ、水添ＸＤＩ、水添ＭＤＩ、ヘキサメチレンジ
イソシアネート（ＨＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネ
ート（ＩＰＤＩ）等の脂肪族若しくは脂環族ジイソシア
ネート及びこれらの誘導体であるポリオール付加物、ビ
ュレット体、３量体である３官能以上のポリイソシアネ
ート、リジントリイソシアネート（ＬＴＩ）等の３官能
イソシアネートの他、イソシアネートを含む各種のオリ
ゴマー、ポリマーを使用することができる。

【００１６】ポリイソシアネート化合物は、それぞれが
液状の場合は、そのままの混合物でも使用できるが、さ
らにイソシアネートと非反応性の溶剤で希釈して使用す
ることができる。また、ポリイソシアネート化合物をエ
マルション化し、水性溶液化した形態での使用も可能で
ある。

【００１７】上記のポリイソシアネート化合物を含浸さ
せる繊維構造物としては、広葉樹晒クラフトパルプ、針
葉樹晒クラフトパルプ等の化学パルプ、ＧＰ、ＲＧＰ、
ＴＭＰ等の機械パルプ、またこれらを原料として用いた
原紙である。これらの原紙は、公知の長網多筒型抄紙
機、長網ヤンキー型抄紙機、円網抄紙機等で抄造される
上質紙、中質紙、片艶紙及びクラフト紙等の酸性紙、中
性紙、アルカリ性紙、およびパルプモールド成型機にて
成型された成型体を包含するものである。また、原紙中
には紙力増強剤、サイズ剤、填料、歩留向上剤等の抄紙
補助薬品が含まれていてもよい。

【００１８】上記ポリイソシアネート化合物を含浸させ
て紙力強度の向上が効果的な繊維構造物は、少なくとも
紙内部全体に浸透する構造物であれば良いが、さらに効
果的に乾燥強度、湿潤強度を得る繊維構造物としては、
再生故紙からなるコートボールやマニラボール、紙管原
紙、段ボールのライナー原紙や中芯原紙のような比較的
繊維長が短く密度の小さめの原紙が挙げられる。さら
に、ポリイソシアネート化合物の含浸量を適宜選択する
ことにより、紙力強度の向上の効果が有効に発現でき
る。

【００１９】また本発明の含浸物の乾燥強度や湿潤強度
をさらに向上させるために、ポリイソシアネート化合物
の他、はっ水化剤、耐水化剤、剛性付与剤などを表面に
コーティングさせることも可能である。乾燥強度および
耐水性を満足させる添加剤の一例として、ウレタン系樹
脂、アクリル系樹脂、またそれらのエマルジョン等があ
る。

【００２０】また本発明の含浸物は、包装資材、建装資
材などに使用される場合は、表面可飾のための印刷層、
または表面コーティング層を設けることができる。印刷
層に用いる印刷インキ、コーティング層のコーティング
剤として、耐水性、表面強度等の機能性インキ、コーテ
ィング剤を使用することが好ましい。

【００２１】そして、ポリイソシアネート化合物の含浸
量は、繊維構造物の重量の１．０〜３０．０重量％の範
囲が好ましい。ポリイソシアネート化合物の含浸量が
１．０％以下でも、乾燥強度、湿潤強度の向上がみられ
るものの、その絶対的な乾燥強度および湿潤強度が不十
分である。

【００２２】また、含浸量が３０．０重量％を超える
と、ポリイソシアネート化合物を含浸した紙力強度の増
強が見られず、樹脂の使用量が多くなり、紙としての性
質が失われる。

【００２３】含浸量の範囲を１．０〜３０．０重量％の
範囲とすることで繊維構造物内部に導入されたポリイソ
シアネート化合物は、繊維自体に被膜を形成し、繊維の
絡み合い部分に固着し、さらに水と尿素化合物を生成す
る。生成した尿素化合物は耐水性、耐熱性に優れ、その
含浸物は極めて高い乾燥強度、湿潤強度、耐熱水性を得
ることができる。そして、繊維構造物の機能を保持する
ことができる。

【００２４】繊維構造物にポリイソシアネート化合物の
含浸手段は、抄造された紙、すなわち基材としての原紙
の二次加工によって行ってもかまわない。含浸方法は、
ディップコーター、グラビアコーター、バーコーター、
ロールコーター、エアーナイフコーター、ブレードコー
ター等から任意に選定された公知の塗工設備において繊
維構造物に塗工でき含浸できる。なお塗工量は所望の品
質を得る上で極めて重要であり、使用する含浸剤の粘度
や浸透性により、また含浸物を構成する繊維構造物の種
類や厚みなどにより決定すればよい。

【００２５】この塗工装置あるいは含浸装置により、繊
維構造物内部に導入されたポリイソシアネート化合物
は、繊維構造物自体に被膜を形成し、繊維の絡み合い部
分に固着し、さらに水と尿素化合物を生成する。生成し
た尿素化合物は耐水性、耐熱性に優れ、その含浸物は極
めて高い乾燥強度、湿潤強度、耐熱水性を得ることがで
きる。

【００２６】ポリイソシアネート化合物を二次加工であ
る含浸工程、塗工工程において所望の含浸量だけ含浸さ
せ尿素化合物を繊維構造物に作用させることとり、さら
には繊維構造物に安価な材料を選択できることで、最も
効率的に本発明の含浸物を得ることができる。

【００２７】請求項４に記載の発明は、前記含浸繊維構
造物が抄紙段階で成型されたパルプモールド成型体であ
ることを特徴とする含浸繊維構造物である。含浸繊維構
造物をパルプモールド法にて成型することにより、容器
などの任意の形状を得ることができる。また、板紙から
の成型物と比較すると、背貼り、端面の露出等をなくす
ことができ、美粧性、強度物性に優れるものである。

【００２８】請求項５に記載の発明は、前記含浸繊維構
造物を基材として用いて成型された成型体である。板紙
状に抄造された含浸繊維構造物にプラスチックフィルム
などを貼合し、容器とすることも可能である。含浸繊維
構造物を使用することにより、耐水性、耐熱水性に優れ
る紙容器を得ることができる。容器形状は、図１に示す
ようなトレー容器、図２に示すような筒状容器、図３に
示すようなカップ容器、図４に示すような丼状容器、図
５に示すような袋状容器、図６に示すようなボトル状容
器、図７に示すような４面体容器、図８に示すような６
面体容器、図９に示すような屋根型容器などが挙げられ
るが、これらに限られるものではない。

【実施例】次に、本発明の具体的実施例を以下に詳細に
説明する。

【００２９】＜実施例１＞繊維構造物として、コートボ
ール紙、坪量３１０ｇ／ｍ２を使用し、ポリイソシアネ
ート化合物として、トリレンジイソシアネートのアダク
ト体を使用した。サイズプレス加工にてポリイソシアネ
ート化合物を含浸した。含浸量は３０ｇ／ｍ２である。
得られた含浸物は赤外分光光度計により尿素化合物が生
成していることが確認された。

【００３０】＜実施例２＞繊維構造物、ポリイソシアネ
ート化合物は実施例１と同じものを使用した。サイズプ
レス加工にてポリイソシアネート化合物を含浸した。含
浸量は１０ｇ／ｍ２である。得られた含浸物は赤外分光
光度計により尿素化合物が生成していることが確認され
た。

【００３１】＜比較例１＞繊維構造物として、コートボ
ール紙、坪量３１０ｇ／ｍ２を使用し、含浸剤には、ア
クリルポリオール樹脂とトリレンジイソシアネートのア
ダクト体を使用した。実施例１と同様に、サイズプレス
加工にて含浸液を含浸した。含浸量は３０ｇ／ｍ２であ
る。なお含浸液は、アクリルポリオール樹脂のＯＨ価と
トリレンジイソシアネートのＮＣＯを等モルとした。得
られた含浸物は赤外分光光度計により尿素化合物が生成
は確認されなかった。

【００３２】実施例１、実施例２、および比較例１の含
浸物を「ＪＩＳ Ｐ８１１３ 紙及び板紙の引張強さ試
験方法」に従い乾燥引張強度を測定した。さらに「ＪＩ
Ｓ Ｐ８１３５ 紙及び板紙の湿潤引張強さ試験方法」
に従い湿潤強度を測定した。さらに９５℃熱水に２０分
間浸漬させた場合の引張破断強度を測定し、破断強度の
低下率を求めた。

【００３３】乾燥引張強度を測定したところ、原紙がＭ
Ｄ方向で２３ｋｇｆ／１５ｍｍ、ＣＤ方向で１０ｋｇｆ
／１５ｍｍであるのに対し、実施例１の含浸紙はＭＤ方
向４４ｋｇｆ／１５ｍｍ、ＣＤ方向で１９ｋｇｆ／１５
ｍｍと著しい向上が確認された。実施例２の含浸紙はＭ
Ｄ方向３２ｋｇｆ／１５ｍｍ、ＣＤ方向１５ｋｇｆ／１
５ｍｍと含浸量は原紙に対して３％と少ないながらも乾
燥強度の向上が確認された。比較例１の含浸紙はＭＤ方
向４３ｋｇｆ／１５ｍｍ、ＣＤ方向１７ｋｇｆ／１５ｍ
ｍで乾燥強度の向上は著しいものであった。

【００３４】次いで、湿潤強度を測定し、原紙の乾燥強
度と比較（ｗｅｔ含浸紙／ｄｒｙ原紙（％））したとこ
ろ、実施例１の含浸紙はＭＤ方向８０％、ＣＤ方向７０
％と高い湿潤強度が得られた。実施例２の含浸紙はＭＤ
方向４５％、ＣＤ方向４６％と含浸量は原紙に対して３
％と少ないながらも高い湿潤強度が得られた。比較例１
の含浸紙はＭＤ方向４１％、ＣＤ方向３９％と樹脂含浸
量としては実施例１と同量であるにもかかわらず湿潤強
度の向上は実施例１に及ばない。さらにポリイソシアネ
ート化合物の含浸量は実施例２と同量であり、含浸量と
しては実施例の約３倍量を添加したにも関わらず、実施
例２の含浸紙よりも湿潤強度は小さい結果を得た。

【００３５】さらに、９５℃熱水浸漬後の湿潤強度を測
定し、原紙の乾燥強度と比較（ｗｅｔ含浸紙／ｄｒｙ原
紙（％））したところ、実施例１の含浸紙はＭＤ方向５
１％、ＣＤ方向４４％と高い熱水湿潤強度が得られた。
実施例２の含浸紙はＭＤ方向３２％、ＣＤ方向３３％と
含浸量は原紙に対して３％と少ないながらも高い熱水湿
潤強度が得られた。比較例１の含浸紙はＭＤ方向２０
％、ＣＤ方向２４％と樹脂含浸量としては実施例１と同
量であるにもかかわらず熱水湿潤強度の向上は実施例１
に及ばない。さらにポリイソシアネート化合物の含浸量
は実施例２と同量であり、含浸量としては実施例の約３
倍量を添加したにも関わらず、実施例２の含浸紙よりも
熱水湿潤強度は小さい結果を得た。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明の含浸物は構成さ
れ、紙およびパルプ系繊維の複合材料等からなる繊維構
造物に、ポリイソシアネート化合物を含浸した含浸物に
おいて、空気中あるいは繊維構造物内の水分もしくは湿
気により該繊維構造物内で尿素化合物を生成することを
特徴とすることにより、得られた含浸物は、極めて高い
乾燥強度、湿潤強度、耐熱水性を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の包装容器のトレー容器の一例を示す斜
視図。

【図２】本発明の包装容器の筒状容器の一例を示す斜視
図。

【図３】本発明の包装容器のカップ容器の一例を示す斜
視図。

【図４】本発明の包装容器の丼状容器の一例を示す斜視
図。

【図５】本発明の包装容器の袋状容器の一例を示す斜視
図。

【図６】本発明の包装容器のボトル状容器の一例を示す
斜視図。

【図７】本発明の包装容器の４面体容器の一例を示す斜
視図。

【図８】本発明の包装容器の６面体容器の一例を示す斜
視図。

【図９】本発明の包装容器の屋根型容器の一例を示す斜
視図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙およびパルプ系繊維の複合材料等からな
   る繊維構造物に、ポリイソシアネート化合物を抄紙時に
   内添、または原料パルプに含浸し、空気中あるいは繊維
   構造物内の水分もしくは湿気により、該繊維構造物内で
   尿素化合物を生成させたことを特徴とする含浸繊維構造
   物。
2. 【請求項２】前記ポリイソシアネート化合物の含浸量が
   １．０〜３０．０重量％の範囲であることを特徴とする
   請求項１に記載の含浸繊維構造物。
3. 【請求項３】前記ポリイソシアネート化合物の含浸が、
   塗工、含浸による二次加工により行うことを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の含浸繊維構造物。
4. 【請求項４】前記含浸繊維構造物が抄紙段階で成型され
   たパルプモールド成型体であることを特徴とする含浸繊
   維構造物。
5. 【請求項５】前記含浸繊維構造物を基材として用いて成
   型された成型体。