JP2006316367A

JP2006316367A - 食品包装用耐油紙

Info

Publication number: JP2006316367A
Application number: JP2005138293A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Nishimura; 高明西村; Tsutomu Yokoyama; 勉横山
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】
フッ素樹脂系薬品代替の耐油紙を目的に、アクリル樹脂主体からなる耐油層を有する紙に関し、特にブロッキング性の改善された耐油紙であり、更に高い耐油性能を兼ね備えた食品包装用耐油紙を提供することにある。
【解決手段】
基紙の上に少なくとも片面２層以上のアクリル樹脂主体の耐油層を有し、ガラス転移温度が３０℃以上のアクリル樹脂を使用することにより、ブロッキング性と耐油性能を同時に満足させることができる。また、スチレン・ブタジエン系共重合体を混合することで、折り曲げ部のクラックを防ぎ、更に最外層に顔料を配合することで、製缶・加工時の擦れによる耐油性能の低下を防ぐことが可能となった。
【選択図】
なし

Description

本発明は基紙の上に少なくとも片面２層以上のアクリル樹脂主体からなる耐油層を有する紙に関し、特にブロッキング性の改善された耐油紙であり、更に高い耐油性能を兼ね備えた食品包装用耐油紙に関するものである。

フッ素系耐油剤を使用した耐油紙は熱を加えることにより不活性ガスが発生することが知られ、概薬品を使用した耐油紙が製造中止して以降、食品包装用途のユーザーを中心に代替耐油紙が熱望されている。
食品包装用耐油紙に求められる機能としては、サラダ油、チョコレートを始めとするオイル耐性はもちろんのこと、食品と直接触れるため可溶分が有る場合は安全性を、また、好みの大きさ、形状に応じて加工を行うため、罫線部の耐油性の付与、製缶時の糊付け適性、さらに紙の製造時および加工後にはリールにて巻取り、または積み重ねることにより紙の裏表が接着するブロッキングを防ぐことが必要となる。

前述した熱分解するフッ素系薬品代替の耐油紙としてはアクリル系耐油剤、ポリエチレンフィルム貼合、及び概樹脂を塗布使用したもの、シリコン系、ワックス系耐油剤を使用したもの、熱を加えても不活性ガスを発生させないように製法が改良されたフッ素系樹脂を使用したもの等々の耐油紙ならびに製造技術が開示されるに至っているが、次に例を挙げるように長短所があるため一部実用化されてはいるものの依然として、使用者からの改善要望は根強い。

アクリル系の耐油剤を使用した耐油紙の場合、例えば、特許文献１にはアクリル樹脂をオフコーター若しくは印刷機を用いて基紙上に幾層にもわたり塗布する技術が開示されているが、幾層にもわたり塗布することにより耐油性は確保できるもののその手間の多さからコストが極端に高くなること、汎用のアクリル樹脂のみの塗布ではブロッキング性が明らかに劣り、加工性も劣ることが容易に類推される。

また、特許文献２においてはガラス転移温度（以下Ｔｇという）が１０〜２８℃のアクリル系樹脂のエマルジョンのみを塗布する技術が開示されており、対ブロッキング性の改善についても記載されているが、エマルジョンのＴｇが低いが故に乾燥後の吸湿によりブロッキング性が著しく悪化することが容易に類推され、根本的な解決には至っていない。

さらに、特許文献３には顔料１００重量部あたりアクリル系ディスパージョンとスチレン・ブタジエンディスパージョンの混合物を５０〜２００重量部配合してなる塗料を８〜２５ｇ／ｍ^２塗工する技術が開示されているが、顔料配合であるが故に耐油性を維持するため多量の塗工量が必要となることと、ガラス転移温度の低い一般的なアクリル系樹脂エマルジョンを使用した場合は、顔料配合でもブロッキング性の悪化が問題となると考えられる。
特公平８−００６２７８号公報特許第３０５５８６７号公報特許第３４８８６７５号公報

上記の問題を解決すべく、本発明は基紙の上に少なくとも片面２層以上のアクリル樹脂主体からなる耐油層を有する紙に関し、ブロッキング性の改善された耐油紙およびその製造方法を提供することである。更には高い耐油性能を兼ね備えた食品包装用耐油紙を提供することである。

本発明者らは耐油性能とブロッキングについて鋭意研究を重ねた結果、２層以上にわたりガラス転移温度が３０℃以上のアクリル樹脂系耐油剤を塗布することにより両性能を同時に満足させることを見出した。

また、アクリル樹脂エマルジョン１００部に対してスチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョンを１０〜６０部混合することにより、アクリル樹脂エマルジョンならびにスチレン、ブタジエン系共重合体エマルジョンをお互い共重合させる必要のない簡便な方法で各製品ごとに任意の混合割合で配合することによりクラックを防ぎ、罫線部を始めとする耐油性を付与できることを見出した。

さらに少なくとも基紙から見て最外層にガラス転移温度の高いアクリル樹脂エマルジョンと顔料を配合した耐油層を有することにより、更に好ましくは最外層以外に顔料を含まない耐油剤比率を高めたアクリル樹脂系耐油剤主体の層を設けることにより、トータルでより少ない耐油剤で耐油性能とブロッキング性能を同時に満足させることを見出した。
本発明は以下の発明を包括する

（１）基紙の上に少なくとも片面２層以上の耐油層を有し、耐油層の耐油成分がアクリル樹脂を主体とするエマルジョンを塗布して得られる紙において、該アクリル樹脂のガラス転移温度が３０℃以上であることを特徴とする耐油紙。

（２）アクリル樹脂のガラス転移温度が３０〜８０℃であることを特徴とする（１）項に記載の耐油紙。

（３）アクリル樹脂１００部に対してスチレン・ブタジエン系共重合体を固形分質量比で１０〜６０部混合することを特徴とする（１）または（２）項に記載の耐油紙。

（４）複数の耐油層のうち少なくとも最外部耐油層に顔料を耐油剤固形分１００質量部に対して、４０~２５０質量部配合することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の耐油紙。

（５）（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載の耐油紙において、複数の耐油層をオンマシンコートにより形成することを特徴とする耐油紙の製造方法。

本発明は、基紙の上に少なくとも片面２層以上のアクリル樹脂主体からなる耐油層を有し、さらにガラス転移温度が３０℃以上のアクリル樹脂を使用することによりブロッキング性と耐油性を兼ね備えた耐油紙が可能である。

本発明の第一の発明では、基紙の上に少なくとも片面２層以上の耐油層を有し、耐油層の耐油性分がアクリル樹脂主体からなる紙において、アクリル樹脂のガラス転移温度が３０℃以上であることが特徴である。アクリル樹脂エマルジョンを塗布し乾燥させた場合、塗布表面に直径０．１〜数μｍの気泡由来と思われるクレーター状の陥没部が所々に観察されるが、耐油性能の低い紙はオイルを垂らした時にこのクレーターを介して耐油裏面でオイルスポットが発生すると考えられる。１層だけでの耐油層でこのオイルスポットを防ぐには耐油層を厚く塗る必要があるが、塗工斑が生じやすく、塗工層が薄いところでのクレーターにより希望する耐油性能が発現しない。一方、耐油層を２層以上に分けて塗布することによりクレーターが生じても、もう一方の層で補完できるため、また、1層だけでの塗布と較べて塗工斑の無い均一な耐油膜ができ、且総塗布量としてより少ない量で耐油性能が発現する。

ガラス転移温度は３０℃以上となることがもう一つの特徴であるが、より好適な条件としては３０〜８０℃である。８０℃を超えた場合においても本発明適用により問題なく使用できると考えられるが、一般的な樹脂のガラス転移温度から離れるため樹脂の入手含め必ずしも汎用性のある好適な条件とは言えない。一方、３０℃を下回る場合、樹脂がやわらかいが故に紙を高温多湿下に置いた場合に、温度と吸湿により粘りが戻り、紙が積重なった状態で耐油面と裏面が擬似接着されたいわゆる、ブロッキングと称するトラブルに至る。ブロッキングが裁断後の平判製品で生じた場合は最悪の場合のこぎりで砕片化するしか方法は無く、軽い症状でも印刷や製缶時に重送、詰りの原因となり加工時に重大なトラブルを引き起こす。

ブロッキングを回避するために例えば、耐油剤に顔料を配合してブロッキングを起こす接着面を緩和する方法が考えられるが、ガラス転移温度が低いほど粘りが大きいため顔料を多配合する必要があり、顔料多配合により塗布材料中における耐油性分の比率が下がるほど耐油性能が下がり、塗布量を増やさなければならないという悪循環に陥る。言い換えれば３０℃以上のガラス転移温度のアクリル樹脂エマルジョンを使用することにより、塗布後の樹脂皮膜を硬くすることができ、樹脂の粘りを減らすことにより単独の塗布においてもブロッキング性を改善でき、且顔料を配合した場合においても顔料比率を下げることが出来るが故に塗布材料中の耐油性分比率を高めることができ、結果としてブロッキングと耐油性能の両機能を始めて良好とすることが出来ることを見出した。

本発明における主要な構成の一つにアクリル樹脂を主体とするエマルジョンは、固形分質量比でアクリル樹脂１００部に対してスチレン・ブタジエン系共重合体を１０〜６０部混合することを特徴として挙げている。スチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョンは代表的な事例としてＳＢＲラテックスが挙げられるが、その接着能力からその使用途は広範囲に及んでいる。本発明においてアクリル樹脂のガラス転移温度は３０℃以上と高いため平面部の耐油性に何ら問題は無いが、折り曲げ部のように曲線を持つところでは力のかかり方によっては微細なクラックを生じ耐油性が下がる可能性がある。これを予防若しくは、改善する目的でスチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョンを混合することが出来る。

スチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョンは乾燥後のアクリル樹脂間の接着、および顔料配合時には顔料間の接着を強化するが、そのままアクリルエマルジョンと混合することで効果が発現でき、既存技術のようにアクリル・スチレン・ブタジエンの組合せで予め共重合させる必要は無い。スチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョンの混合比はアクリル樹脂エマルジョン１００質量部に対し、１０〜６０質量部配合することが好適条件である。１０質量部を下回る場合は前述のとおり折り曲げ部でクラックを生じ、６０質量部を超えると耐油剤比率が低くなるため耐油性能が低くなる。

さらに、本発明における主要な構成の一つに複数の耐油層のうち少なくとも最外部耐油層に顔料を耐油剤固形分１００質量部に対して、４０~２５０質量部配合することを特徴として含む。前述のとおりガラス転移温度３０℃以上のアクリル樹脂を用いることで、それより低い転移温度のものと較べて格段にブロッキング性が改善されるが、最外層については高速で製缶される工程において紙と製缶機との接触が原因で耐油層が擦れて耐油性能が低下することがある。擦れによる耐油性能低下を防ぐ目的に耐油剤に価格の安い顔料を配合し、耐油剤の使用量を節約することができる。

最外部耐油層への顔料部数は２５０質量部を上回ると耐油剤比率が低いために耐油性能を維持できない。一方下限は０質量部でもブロッキングについて実用範囲であるが、より良好なブロッキング性、擦れ適性、耐油性を兼ね備えるためには４０質量部以上が好適である。また、最外部耐油層以外においては顔料を含まない場合においても好適に使用が可能である。

本発明に用いられる耐油層に配合される顔料は特に限定はされないが、タルク、カオリン、焼成カオリン、二酸化チタン、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、合成マイカ等の無機顔料、または有機顔料から適宜選択できる。また、平均粒径が０．３〜１．２μm程度のカオリンについては裏面との擦れ汚れも抑制できるため好適に使用できる。

塗布方法についても既知のサイズプレスコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーターから１種または２種以上の組合せで選択される塗工方法を適宜選択して使用できる。特に、これらのコーターを抄紙機の途中に設置してオンマシンコートを実施することが好ましい。

塗布量については一層について耐油剤固形分質量で０．３〜２．５ｇ／ｍ^２、全層合わせても１．０〜４．０ｇ／ｍ^２までが好ましい実施形態である。１．０ｇ／ｍ^２未満だと紙への浸透により均一な耐油膜を生成することができず、逆に４．０ｇ／ｍ^２を超えた場合は特に、オンマシンコートでの耐油層の乾燥負荷が高くなるため、好適な形態とは言えない。

本発明に用いられる基紙は複数の層から成る板紙、単層から成る洋紙、いずれの場合においても紙の構造をしたものであれば乾燥状態を問わず使用が可能である。耐油剤が塗布される面の使用パルプについては針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、草本類由来のパルプ、また紙が再離解されて成る脱墨有無のパルプ、さらには必要に応じて化学繊維を混合することができる。

紙の厚みについては罫線部への折り曲げ耐油を特に付与したい場合は折り曲げ部の原紙層および耐油塗布層の伸び縮みをより小さくするため米坪を低くする、または緊度を高める等の手段により厚みを薄くするほうがより耐油性が高くなる好適条件となる。また、基紙の製造に関し一般的な紙を製造する際に添加する紙力剤、バンド、歩留まり向上剤、サイズ剤を始めとする当業界既知の薬品が添加されていても何ら問題はない。

以下に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例および比較例中の％および部数はそれぞれ質量％、質量部を示す。また、基紙上の塗布量は絶乾質量を示す。

＜実施例１＞
（１）紙構成
基紙層が５層からなり、原紙米坪２４０ｇ／ｍ^２の板紙のうち片面に二酸化チタン、カオリン、軽質炭酸カルシウム等からなる顔料とＳＢＲラテックス、澱粉等のバインダーならびに各種助剤からなる印刷適性のあるクレーコート面を設けた。続いて、この基紙の反対面に、次項からなる２層の塗布による耐油層を設けた。
（２）下塗り耐油層
耐油層２層のうち基紙に近い側の耐油層として、ガラス転移温度３１℃のアクリル樹脂系エマルジョン（ジョンソンポリマー社製、ＪＰ９６−１００）１００部に対してスチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョン（Ａ＆L社製、ＰＡ４０４６、Ｔｇ１２℃）５０部配合した塗布液を調製し、基紙に対して絶乾質量で２．８５ｇ／ｍ^２（耐油成分１．９ｇ／ｍ^２）塗布後直ちに２００℃の熱風にて１５秒乾燥し、下塗り耐油層とした。
（３）上塗り耐油層
ついで、最外層の耐油層として、ガラス転移温度３１℃のアクリル樹脂系エマルジョン（ジョンソンポリマー社製、ＪＰ９６−１００）１００部に対してカオリンを１００部とスチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョン（Ａ＆L社製、ＰＡ４０４６）２０部配合した塗布液を調製し、下塗り耐油層の上に絶乾質量で１．７６ｇ／ｍ^２（耐油性分０．８ｇ／ｍ^２）塗布後直ちに２００℃の熱風にて１５秒乾燥し、上塗り耐油層を設けて、２層の耐油層を有する耐油紙を作製した。

＜実施例２＞
実施例１の（２）および（３）記載アクリル樹脂系エマルジョンのガラス転移温度を３０℃（ジョンソンポリマー社製、ＪＰ９６−９９）にした以外は実施例１と同様の処理を行い、耐油紙を作製した。

＜実施例３＞
実施例２中の（２）下塗り耐油層についてアクリル樹脂系エマルジョン１００部に対してスチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョン（ＪＳＲ社製、Ｘ４００Ｂ、Ｔｇ−４２／−５℃）２０部配合した塗布液を調製し耐油剤成分として１．９ｇ／ｍ^２に合わせた以外は実施例２と同様の処理を行い、耐油紙を作製した。

＜実施例４＞
実施例３の（３）上塗り耐油層についてアクリル樹脂系エマルジョン１００部に対してカオリンを２３０部とスチレン・ブタジエン系エマルジョン（旭化成社製、Ｂ１９２６、Ｔｇ２３℃）２０部配合した塗布液を調製した以外は実施例３と同様の処理を行い、耐油紙を作製した。

＜比較例１＞
実施例１の（２）下塗り耐油層および（３）上塗り耐油層記載アクリル樹脂系エマルジョンのガラス転移温度を９℃（ジョンソンポリマー社製ＰＤＸ７３２６Ｎ）にした以外は実施例１と同様の処理を行い、耐油紙を作製した。

＜比較例２＞
実施例３の（２）下塗り耐油層についてアクリル樹脂系エマルジョン１００部に対してスチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョン１００部配合した塗布液を調製した以外は比較例１と同様の処理を行い、耐油紙を作製した。

＜比較例３＞
実施例４（３）上塗り耐油層についてアクリル樹脂系エマルジョン１００部に対してカオリンを４００部とした以外は比較例１と同様の処理を行い、耐油紙を作製した。

＜比較例４＞
実施例１の（２）下塗り耐油層および（３）上塗り耐油層記載アクリル樹脂系エマルジョンのガラス転移温度を２２℃（ジョンソンポリマー社製試作品）にした以外は実施例１と同様の処理を行い、耐油紙を作製した。

（紙品質の測定法）
１．ブロッキング評価用サンプルの作製
実施例１〜４と比較例１〜４の耐油紙を用いて、５ｃｍ×５ｃｍに裁断したものを２枚用意し、耐油層面と耐油層面ではないクレーコート面を重ね合わせた後、４０℃、湿度９０％の条件下で２ｋｇ／ｃｍの荷重をかけたまま２４時間保持してブロッキング評価の供試サンプルを作製した。

ブロッキング評価（１）
ブロッキング評価用の供試サンプルを、２５ｍｍ×２５ｍｍに裁断し、Ｊ−ＴａｐｐｉＮｏ．１８の「Ｚ軸方向引張強さによる方法」記載による方法で紙間のブロッキングの程度を１０サンプル測定し平均値を「Ｚ軸強度」として表に記載した。
Ｚ軸方向引張強さ：Ｎ／（２５ｍｍ）²

ブロッキング評価（２）
ブロッキング評価用の供試サンプルを用い、紙−紙間を一方の角から手で剥いだときの音と触診にて優劣を評価して表に記載した。
評点５点：音なし、紙自重で剥がれる
４点：軽い音、極わずかの力で剥げる
３点：やや軽い音、わずかの力で剥げる
２点：やや重い音、明らかに２枚の紙を剥ぐ力が必要
１点：重い音、剥がれ難い

２．耐油性評価
各水準５枚づつについて５ｃｍ角に断裁した耐油紙の耐油層面に市販のサラダオイルをそれぞれ０．５ｍｌ滴下し、４０℃の条件下、３日間保持して耐油層面から裏面（クレーコート面）へのオイル抜けについて優劣を評価して表に記載した。
評点 ○：裏面へのオイルスポットなし。
×：裏面にオイルスポットが見える。

表１

表１から明らかなように、本発明による実施例１はブロッキング性と耐油性を兼ね備えている。ガラス転移温度が異なるアクリル樹脂系エマルジョンを使用した実施例２、ガラス転移温度の異なるスチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョンを使用した実施例３、顔料部数を変更した実施例４のいずれも、好ブロッキング性と耐油性を兼ね備えている。

一方、ガラス転移温度の低いアクリル樹脂系エマルジョンを使用した比較例１については耐油性能はあるがブロッキング性は劣る。また、ガラス転移温度の低いアクリル樹脂系エマルジョンを使用し、スチレン・ブタジエン系共重合体エマルジョンの部数を増やした比較例２では耐油性能、ブロッキング性ともに劣る。さらに、顔料部数を増加してもガラス転移温度の低いアクリル樹脂系エマルジョンを使用した比較例３ではブロッキング性が改善するものの耐油性で劣る。アクリル樹脂系エマルジョンのガラス転移温度を若干上げた比較例４ではブロッキング性が若干改善されるものの実施例より劣る。

本発明は、フッ素樹脂代替の食品包装用耐油紙に使用できる。

Claims

基紙の上に少なくとも片面２層以上の耐油層を有し、耐油層の耐油成分がアクリル樹脂を主体とするエマルジョンを塗布して得られる紙において、該アクリル樹脂のガラス転移温度が３０℃以上であることを特徴とする耐油紙。
アクリル樹脂のガラス転移温度が３０〜８０℃であることを特徴とする請求項１記載の耐油紙。
アクリル樹脂１００部に対してスチレン・ブタジエン系共重合体を固形分質量比で１０〜６０部混合することを特徴とする請求項１または２に記載の耐油紙。
複数の耐油層のうち少なくとも最外部耐油層に顔料を耐油剤固形分１００質量部に対して、４０〜２５０質量部配合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐油紙。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐油紙において、複数の耐油層をオンマシンコートにより形成することを特徴とする耐油紙の製造方法。