JP2012200990A - 紙製バリア包装材料及び紙製バリア包装材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、水蒸気バリア性に優れた紙製包装材料及び紙製包装材料の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料において、該紙支持体がカチオン電荷密度０．１〜５．０ｍｅｑ／ｇのカチオン性樹脂を含有することで、水蒸気バリア性に優れた紙製包装材料を得ることができる。特に、紙支持体にカチオン性樹脂を塗工あるいは含浸させた後に、乾燥工程を経ずにアニオン性樹脂層が形成されることで優れた効果を発現させることができる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料及び紙製バリア包装材料の製造方法に関する。

包装材料に要求される特性は様々であるが、その一つとして水蒸気バリア性が挙げられる。例えば水蒸気バリア性が低い包装材料を食品の包装材料として使用した場合、外気の湿度が内容物に影響するため、乾燥物であれば湿気により食感が失われ、水分を含むものであれば乾燥による内容物量の低下が懸念される。また、紙製包装材料内に存在する酸素との相乗効果により、内容物が変質・劣化して貯蔵寿命が低減される。
このため従来では高バリア性を持つ包材として、金属を用いた缶製品や、ガラスによるビン製品が用いられていた。しかし近年では環境意識の高まりから、これらの基材からの紙やプラスチック製品への置き換えや、減容器化が求められており、薄くても高いバリア性能を有する層を、紙、段ボール原紙、厚紙、及びプラスチック上に設けることによる、水蒸気バリア性を付与した紙製バリア包装材料の開発が進んでいる。
特許文献１には、脂肪族共役ジエン系単量体、芳香族ビニル系単量体、エチレン性不飽和酸単量体、他のエチレン性不飽和単量体からなる特定の共重合体ラテックスを塗工してなる水蒸気バリア性（防湿性）を有する包装材料が開示されている。

特開２００３−２８６６８９

しかしながら、特許文献１に記載されている包装材料は、紙製であり環境や減容器化に対しては十分な効果があるものの、水蒸気バリア性に関しては更なる改善が要求されるレベルである。そこで、本発明は、水蒸気バリア性に優れた紙製包装材料及び紙製包装材料の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を達成するために鋭意検討した結果、紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料において、該紙支持体がカチオン電荷密度０．１〜５．０ｍｅｑ／ｇのカチオン性樹脂を含有することを特徴とする紙製バリア包装材料とすることで、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。また、紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料の製造方法において、紙支持体にカチオン性樹脂を塗工あるいは含浸させた後に、乾燥工程を経ずにアニオン性樹脂層が形成されることを特徴とする紙製バリア包装材料の製造方法とすることで、優れた品質の紙製バリア包装材料を得ることができる。

本発明によれば、水蒸気バリア性に優れた紙製バリア包装材料及び紙製バリア包装材料の製造方法を提供することができる。

本発明は、紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料において、該紙支持体がカチオン電荷密度０．１〜５．０ｍｅｑ／ｇのカチオン性樹脂を含有することを特徴とする紙製バリア包装材料に関する。また、紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料の製造方法において、紙支持体にカチオン性樹脂を塗工あるいは含浸させた後に、乾燥工程を経ずにアニオン性樹脂が積層されることを特徴とする紙製バリア包装材料の製造方法に関する。

本発明において紙支持体とは、一般的な製造方法で得られた単層、あるいは多層の紙を用いることがでる。紙支持体の製造方法は特に限定されるものではないが、木材パルプ（化学パルプ、機械パルプ）、非木材パルプ、古紙パルプ等と必要に応じて添加した填料やそのた薬品等を水に分散した紙料を抄紙機のワイヤー上に噴射し、ワイヤーパートで脱水、ドライヤーパートで乾燥されて製造される。また、必要に応じて紙に強度や耐水性を付与するために、各種ポリビニルアルコール、各種デンプン、表面サイズ剤などの薬品を単独又は２種類以上組み合わせてサイズプレス等で紙表面を処理することや、紙の凹凸を整えるカレンダー処理を施すことも可能である。また、本発明において、上記した非塗工紙の表面に顔料、バインダー、その他薬品からなる塗料を塗工した塗工紙も紙支持体として使用することができる。

本発明において、優れた効果が得られる理由は明らかではないが、紙支持体にカチオン性樹脂を含有させることにより、アニオン性樹脂層を設けた際に、アニオン性樹脂の紙支持体への沈み込みを抑えて良好な水蒸気バリア層に形成させるためである推測される。また、紙支持体にカチオン性樹脂を塗工あるいは含浸させた後に、乾燥工程を経ずにアニオン性樹脂を塗工することで優れた水蒸気バリア性を発現させることができる理由については、紙支持体中に含有されている水分の影響で、アニオン性樹脂の紙支持体への沈み込みを抑えて良好な水蒸気バリア層に形成させるためであると推測される。

本発明の紙支持体に含有させるカチオン性樹脂のカチオン電荷密度０．１〜５．０ｍｅｑ／ｇであることが必要であり、水蒸気バリア性の点からカチオン電荷密度０．３〜３．３ｍｅｑ／ｇの範囲の樹脂を使用することが特に好ましい。これより値が低い場合にはアニオン性樹脂の紙支持体への浸透を抑制することができず、一方、高い場合には、アニオン性樹脂が急激に凝集することにより均一な水蒸気バリア層の形成が阻害される。なお、カチオン性樹脂のカチオン電荷密度は、粒子表面電荷量測定装置（MUTEK製、Particle Chargedetector, PCD03）を用いてアニオン要求量を測定し、カチオン電荷密度を算出することができる。

本発明において、カチオン性樹脂の種類としては限定されるものではないが、例えば、イミン化合物やアミン化合物などを挙げられることができる。イミン化合物としてはポリアルキレンイミン、ポリエチレンイミン、アルキルあるいはシクロペンチル変性ポリエチレンイミン、エチレン尿素のイミン付加物、ポリ（エチレンイミン−尿素）及びポリアミンポリアミドのエチレンイミン付加物、又は、これらのアルキル変性体、アルケニル変性体、ベンジル変性体、もしくは、脂肪族環状炭化水素変性体、ポリアミドイミド、ポリイミドワニス等を例示することができる。アミン化合物としてはポリアルキレンポリアミン、ポリエチレンポリアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ポリアミドのポリエチレンイミド付加物、ポリアミド、ヒドラジン化合物、ポリアミンポリアミドのエピクロロヒドリン付加物（炭素数３〜１０の飽和二塩基性カルボン酸とポリアルキレンポリアミンとからポリアミドをエピクロルヒドリンと反応させて得られる水溶性で陽イオン性の熱硬化性樹脂）などのポリアミンアミド化合物、４級窒素含有アクリルポリマー、４級窒素含有ベンジルポリマー、ウレタン、カルボン酸アミン塩基を有する化合物、メチロール化メラミン、カチオン性ポリウレタンなどの化合物などの含窒素４級塩化合物、カチオン変性ポリウレタン樹脂、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、第３級窒素含有アクリル系樹脂等などのカチオン樹脂、尿素、チオ尿素、グアニル尿素、メチル尿素、ジメチル尿素などの尿素化合物やジシアンジアミド誘導体を例示することができる。

本発明において、カチオン性樹脂の含有量は、紙支持体に対して、０．０１〜１．０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。０．０１ｇ／ｍ^２以下であると十分な水蒸気バリア性の効果が得られない。一方、１．０ｇ／ｍ^２以上であると急激な反応により、樹脂が凝集してしまう問題が発生する可能性がある。

本発明において、紙支持体にカチオン性樹脂を含有させる方法は特に限定されるものではないが、パルプと必要に応じて添加した填料やそのた薬品等を水に分散した紙料を調整する段階で添加する方法、紙支持体にカレンダーサイジング、２ロールサイズプレス、ロッドメタリングサイズプレス、ゲートロールコーター、ブレードメタリングコーター、ロッドメタリングコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、エアナイフコーター、カーテンコーター、スプレーコーター等の塗工機やグラビア印刷機、フレキソ印刷機、スクリーン印刷機等の印刷機各種塗工機を用いて含有させる方法が挙げられる。なお、本発明において、カチオン性樹脂が紙支持体の表面に多く分布している方が水蒸気バリア性に対する効果が高くなるため、カチオン性樹脂は塗工機や印刷機で紙支持体に含有させることが好ましい。

本発明において、アニオン性樹脂はアニオン性であればよく、スチレン系共重合体、アクリル系共重合体、スチレンブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニリデン共重合体、ウレタン系共重合体などを挙げることができこれらに限定されるものではないが、水蒸気バリア性のみならず酸素バリア性の良好なポリ塩化ビニリデン共重合体を使用することが好ましい。また、アニオン性樹脂層を設ける方法は、特に限定されるものではないが、紙支持体にカレンダーサイジング、２ロールサイズプレス、ロッドメタリングサイズプレス、ゲートロールコーター、ブレードメタリングコーター、ロッドメタリングコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、エアナイフコーター、カーテンコーター、スプレーコーター等の塗工機を用いてアニオン性樹脂を塗工して設ける方法が挙げられる。また、アニオン性樹脂の塗工量（アニオン性樹脂層）は、必要な品質に応じて、適宜調整することが望ましいが、通常８〜２０ｇ／ｍ^２程度である。

本発明において、紙支持体にカチオン性樹脂を塗工あるいは含浸・乾燥後に、アニオン性樹脂を塗工する場合、カチオン性樹脂とアニオン性樹脂との急激な反応により凝集物が発生するため、アニオン樹脂層をブレードコーターなどの接触タイプの塗工方式を用いて形成させると、均一なアニオン樹脂層を得ることができずに、十分な水蒸気バリア性を得られないため、このような場合には、カーテン塗工、スプレー塗工、エアナイフ塗工、ディップコート方式などの非接触タイプの塗工方式を用いてアニオン性樹脂を塗工することが好ましい。一方、紙支持体にカチオン性樹脂を塗工あるいは含浸させた後に、乾燥工程を経ずにアニオン性樹脂を塗工する場合、水分の存在によりカチオン性樹脂とアニオン性樹脂の急激な反応が起こらないため、各種塗工方式を採用することができる。このため上記塗工方式のみならず、例えばゲートロールコーター、ブレードコーター等の塗工機を用いることができる。

以下に本願の発明を詳細に述べるが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１）
非塗工紙（坪量６９ｇ／ｍ^２）に対し、カチオン性樹脂Ｂ（商品名：ハイモロックＮＤ−３００、カチオン電荷密度：２．１ｍｅｑ／ｇ、ハイモ社製）をヒシラコピー機にて０．１ｇ／ｍ^２塗工した後、乾燥工程を経ずにアニオン性のスチレンブタジエン共重合体（商品名：ＰＮＴ７８６８、日本ゼオン社製）を塗工量１４ｇ／ｍ^２になるようにバー塗工し、乾燥させて紙製バリア包装材料を得た。なお、カチオン性樹脂のカチオン電荷密度、得られた紙製バリア包装材料の水蒸気バリア性は以下のようにして測定した。結果を表１に示す。

＜カチオン電荷密度＞
粒子表面電荷量測定装置（MUTEK製、Particle Chargedetector, PCD03）を用いてアニオン要求量を測定し、カチオン電荷密度を算出した。

＜水蒸気バリア性（透湿度）＞
温度４０±０．５℃、相対湿度９０±２％の条件下で、透湿度測定器（Dr.Lyssy社製、L８０−４０００）を用いて透湿度を測定した。

（実施例２）
カチオン性樹脂Ｂをカチオン性樹脂Ｄ（商品名：Ｔ−ＣＮ１２６、カチオン電荷密度：０．７ｍｅｑ／ｇ、星光ＰＭＣ社製）に変更し、スチレンブタジエン共重合体の塗工量を１８ｇ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様にして紙製バリア包装材料を得た。結果を表１に示す。

（比較例１）
カチオン性樹脂Ｂを使用せずにし、スチレンブタジエン共重合体の塗工量を１５ｇ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様にして紙製バリア包装材料を得た。結果を表１に示す。

（実施例３）
カチオン性樹脂Ｂをカチオン性樹脂Ｅ（商品名：ハーサイズＬＣ−１６１Ｈ−Ｇ２、カチオン電荷密度：１．０ｍｅｑ／ｇ、ハリマ化成社製）に変更し、スチレンブタジエン共重合体の塗工量をアニオン性のポリ塩化ビニル共重合体（サランラテックスＬ４１１Ａ、旭化成社製）の塗工量を１７ｇ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様にして紙製バリア包装材料を得た。結果を表２に示す。

（実施例４）
カチオン性樹脂Ｅをカチオン性樹脂Ｂ（商品名：ハイモロックＮＤ−３００、カチオン電荷密度：２．１ｍｅｑ／ｇ、ハイモ社製）に変更し、ポリ塩化ビニル共重合体の塗工量を１７ｇ／ｍ^２にした以外は実施例３と同様に紙製バリア材料を得た。結果を表２に示す。

（実施例５）
カチオン性樹脂Ｅをカチオン性樹脂Ｃ（商品名：ＳＳ２７７９、カチオン電荷密度：０．４ｍｅｑ／ｇ、ハイモ社製）に変更し、ポリ塩化ビニル共重合体の塗工量を１６ｇ／ｍ^２にした以外は実施例３と同様に紙製バリア材料を得た。結果を表２に示す。

（実施例６）
カチオン性樹脂Ｅをカチオン性樹脂Ｄ（商品名：Ｔ−ＣＮ１２６、カチオン電荷密度：０．７ｍｅｑ／ｇ、星光ＰＭＣ社製）に変更した以外は実施例３と同様に紙製バリア材料を得た。結果を表２に示す。

（実施例7）
カチオン性樹脂Ｅをカチオン性樹脂Ａ（商品名：ポリテンション１０００、カチオン電荷密度：０．５ｍｅｑ／ｇ、ハイモ社製）に変更し、ポリ塩化ビニル共重合体の塗工量を１５ｇ／ｍ^２にした以外は実施例３と同様に紙製バリア材料を得た。結果を表２に示す。

（比較例２）
カチオン性樹脂を用いずに、スチレンブタジエンラテックスの塗工量を２４ｇ／ｍ^２にした以外は実施例1と同様に材料を得た。結果を表２に示す。

（比較例３）
カチオン性樹脂Ｅをカチオン性樹脂Ｆ（商品名：ＤＫ６８５２、カチオン電荷密度：６．３ｍｅｑ／ｇ、星光ＰＭＣ社製）に変更し、ポリ塩化ビニル共重合体の塗工量を１５ｇ／ｍ^２にした以外は実施例３と同様に紙製バリア材料を得た。結果を表２に示す。

（比較例４）
カチオン性樹脂Ｅをカチオン性樹脂Ｆ（商品名：ＤＫ６８５２、カチオン電荷密度：６．３ｍｅｑ／ｇ、星光ＰＭＣ社製）に変更し、ポリ塩化ビニル共重合体の塗工量を１９ｇ／ｍ^２にした以外は実施例３と同様に紙製バリア材料を得た。結果を表２に示す。

Claims (3)

1. 紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料において、該紙支持体がカチオン電荷密度０．１〜５．０ｍｅｑ／ｇのカチオン性樹脂を含有することを特徴とする紙製バリア包装材料。
2. 前記アニオン性樹脂がポリ塩化ビニルデン共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の紙製バリア包装材料。
3. 紙支持体上にアニオン性樹脂層を設けた紙製バリア包装材料の製造方法において、紙支持体にカチオン性樹脂を塗工あるいは含浸させた後に、乾燥工程を経ずにアニオン性樹脂層が形成されることを特徴とする紙製バリア包装材料の製造方法。