JP2016053142A - Oil resistant agent and oil resistant paper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐油剤及びそれを使用して得られる耐油紙に関する。 The present invention relates to an oil resistant agent and an oil resistant paper obtained using the same.
耐油性を有する耐油紙は食品用途、建材用途、産業資材用途等に多用されている。食品用途では食用油を使用している唐揚げ、コロッケ、天ぷら、フライドポテトなどの食品容器またはシート、乳製品やマヨネーズなどを使用した食品容器またはシートなどに使用されている。これまでの食品容器に使用されている耐油紙はフッ素系樹脂を用いた耐油紙が有害性の問題からフィルムラミネート紙が多用されるようになっている。しかし、フィルムラミネート紙は良好な耐油性を有するが廃棄分別の問題や使用時のカールの問題があり使用時に難点を指摘されている。そのために、特許文献1でも知られているように、シリコーンオイルコート剤を塗布したものもあるが、油状であり食品等への転移の問題があった。 Oil-resistant paper having oil resistance is widely used for food, building materials, industrial materials and the like. In food applications, it is used in food containers or sheets such as fried chicken, croquettes, tempura, and fries that use edible oil, and food containers or sheets that use dairy products and mayonnaise. Oil-resistant paper used in food containers up to now is often used for film-laminated paper due to the problem of harmfulness of oil-resistant paper using fluororesin. However, although film laminated paper has good oil resistance, it has been pointed out that it is difficult to use because of problems of waste separation and curling during use. For this reason, as known in Patent Document 1, there are some coated with a silicone oil coating agent, but they are oily and have a problem of transfer to foods.
また、建材用途ではキッチン廻りに使用される化粧合板に耐油性を有する化粧紙が要望されている。耐油性を有する化粧紙はフッ素系樹脂をイソシアネート系硬化剤で硬化した塗膜を建材表面に施した耐汚染化粧板が知られている(例えば、特許文献2)。しかし、フッ素系樹脂をイソシアネート系硬化剤で硬化した塗膜を用いる場合、コスト面で難点があり、フッ素系樹脂は焼却時にフッ化水素や低分子量フッ素化合物が発生し有害な大気汚染をひきおこし、またオゾン層を破壊する可能性もある。従って、このようなフッ素系樹脂を用いることは、近年、使用が禁止されている。また印刷インキの塗布量を上げ、さらにはトップコートを数回印刷することにより原紙への油の浸透を防止する方法もあるが、印刷インキの塗布量を多くしないと目的の耐油性を維持することが困難でありコスト的に不利である。 For building materials, there is a demand for decorative paper having oil resistance for decorative plywood used around kitchens. As a decorative paper having oil resistance, a stain-resistant decorative board is known in which a coating material obtained by curing a fluororesin with an isocyanate curing agent is applied to the surface of a building material (for example, Patent Document 2). However, when using a coating film obtained by curing a fluororesin with an isocyanate curing agent, there are disadvantages in terms of cost, and the fluororesin generates hydrogen fluoride and low molecular weight fluorine compounds during incineration, causing harmful air pollution, There is also the possibility of destroying the ozone layer. Therefore, the use of such a fluororesin has been prohibited in recent years. There is also a method to prevent the penetration of oil into the base paper by increasing the amount of printing ink applied and further printing the top coat several times, but the desired oil resistance is maintained unless the amount of printing ink applied is increased. This is difficult and costly.
一方、従来の耐油紙に使用されるフッ素樹脂系やシリコーンオイル系とは異なったシロキサン系の耐油紙を使用することが特許文献3及び4で知られている。このシロキサン系の耐油紙には、平均重合度3〜4のメチルトリメトキシシラン縮合体を主成分としたシラン系コート液が使用され、紙素材に塗布した後、テトラプロポキシチタニウム等の作用で硬化・固化させてシロキサン結合のコーティング層を表面に形成することにより紙素材の10倍の撥油性を付与した耐油紙を作製するものである。しかしシロキサン系コート剤の撥油性はアルコキシ基が加水分解したシラノール基によるものであり、メチルトリメトキシシランとテトラプロポキシチタニウムと架橋しただけではシラノール基はないので耐油性が低いという問題点がある。また、メチルトリメトキシシランが主成分であり4官能のうち一つがアルキル基であると、架橋後のコーティング層自体が三次元架橋するため柔軟性が得られなくなり、さらにはアルキル基があることにより親油性が増し、そのため耐油性が十分発揮できない問題点がある。 On the other hand, it is known in Patent Documents 3 and 4 to use a siloxane-based oil-resistant paper different from the fluororesin-based and silicone oil-based materials used for conventional oil-resistant paper. This siloxane-based oil-resistant paper uses a silane-based coating liquid mainly composed of a methyltrimethoxysilane condensate having an average polymerization degree of 3 to 4, and is cured by the action of tetrapropoxy titanium after being applied to the paper material. An oil-resistant paper having 10 times oil repellency as compared with a paper material is produced by solidifying and forming a siloxane bond coating layer on the surface. However, the oil repellency of the siloxane-based coating agent is due to silanol groups in which alkoxy groups are hydrolyzed, and there is a problem that oil resistance is low because there is no silanol groups just by crosslinking with methyltrimethoxysilane and tetrapropoxy titanium. In addition, when methyltrimethoxysilane is the main component and one of the four functional groups is an alkyl group, the coating layer itself after crosslinking is three-dimensionally crosslinked, so that flexibility cannot be obtained. There is a problem that the oleophilicity is increased, so that the oil resistance cannot be sufficiently exhibited.
本発明の課題は、環境への影響が少なく、耐ブロッキング性、耐油性及び耐熱性に優れる耐油紙を得るための、ポリシロキサンを含む耐油剤とその耐油剤を使用した耐油紙を提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide an oil resistant paper containing polysiloxane and an oil resistant paper using the oil resistant agent for obtaining an oil resistant paper having little influence on the environment and excellent in blocking resistance, oil resistance and heat resistance. It is intended.
本発明者らは、鋭意検討を進めた結果、耐油性を有するシラノール基を多数有する特定のポリシロキサンを含む耐油剤を用いることにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、下記[1]〜[7]に関する。
As a result of diligent investigations, the present inventors have found that the above object can be achieved by using an oil-resistant agent containing a specific polysiloxane having a large number of silanol groups having oil resistance, and complete the present invention. It came to.
That is, the present invention relates to the following [1] to [7].
[1]下記一般式(1)で表わされるポリシロキサンを含む耐油剤。
[2]前記一般式(1)において、炭素数1〜4のアルキル基がメチル基又はエチル基から選ばれる少なくとも1種である、上記[1]に記載の耐油剤。
[3]前記一般式(1)で表わされるポリシロキサン中のシラノール基とアルコキシ基の合計量に対するシラノール基の比率が30〜50モル%である、上記[1]又は[2]に記載の耐油剤。
[4]前記一般式(1)で表わされるポリシロキサンが、炭素数1〜4のアルコキシ基を有するテトラアルコキシシラン、又は平均重合度が4〜10でありかつ炭素数1〜4のアルコキシ基を有するシリケートを、アルコキシ基1モルに対して0.2〜0.5モルの水を使用して、アルコール中で加水分解し、次いで重縮合して得られたものである、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の耐油剤。
[5]前記一般式(1)で表わされるポリシロキサンの一部が、該ポリシロキサン中のアルコキシ基1モルに対してシランカップリング剤0.01モル〜0.1モルで変性されている、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の耐油剤。
[6]前記ポリシロキサンが15〜80質量%含まれている、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の耐油剤。
[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載の耐油剤を塗工して得られた、耐油紙。
[1] An oilproofing agent containing polysiloxane represented by the following general formula (1).
[2] The oilproof agent according to [1], wherein in the general formula (1), the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is at least one selected from a methyl group or an ethyl group.
[3] The oil resistance according to the above [1] or [2], wherein the ratio of silanol groups to the total amount of silanol groups and alkoxy groups in the polysiloxane represented by the general formula (1) is 30 to 50 mol%. Agent.
[4] The polysiloxane represented by the general formula (1) is a tetraalkoxysilane having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or an alkoxy group having an average polymerization degree of 4 to 10 and having 1 to 4 carbon atoms. [1] to [1] above, which is obtained by hydrolyzing a silicate having 0.2 to 0.5 mol of water with respect to 1 mol of an alkoxy group in an alcohol and then polycondensation. [3] The oil resistant agent according to any one of [3].
[5] A part of the polysiloxane represented by the general formula (1) is modified with 0.01 mol to 0.1 mol of a silane coupling agent with respect to 1 mol of the alkoxy group in the polysiloxane. The oil resistant agent according to any one of [1] to [4].
[6] The oilproof agent according to any one of [1] to [5], wherein the polysiloxane is contained in an amount of 15 to 80% by mass.
[7] An oil resistant paper obtained by applying the oil resistant agent according to any one of [1] to [6].
本発明の耐油剤は、環境への影響が少なく、耐ブロッキング性、耐油性及び耐熱性に優れる耐油紙を提供することができる。 The oil-resistant agent of the present invention can provide an oil-resistant paper that has little influence on the environment and is excellent in blocking resistance, oil resistance, and heat resistance.
[耐油剤]
<ポリシロキサン>
本発明の耐油剤は、下記一般式(1)で表わされるポリシロキサンを含むものである。
<Polysiloxane>
The oilproofing agent of the present invention contains a polysiloxane represented by the following general formula (1).
上記一般式(1)において、R1,R2,R3及びR4は水素原子及び炭素数1〜4のアルキル基から選ばれるいずれかであり、かつ、R1,R2,R3及びR4の一部は水素原子である。nは平均重合度であり、4〜20である。 In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are any one selected from a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 1 , R 2 , R 3 and A part of R 4 is a hydrogen atom. n is an average degree of polymerization and is 4-20.
一般式(1)のポリシロキサンは、ケイ素原子とケイ素原子同士とは、酸素原子で結合されており、そしてそれ以外のケイ素原子との結合は、シラノール基(ヒドロキシ基)と炭素数1〜4のアルコキシ基との結合となっている。炭素数1〜4のアルコキシ基を形成する炭素数1〜4のアルキル基は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等のアルキル基を挙げることができるが、メチル基及びエチル基であることが耐油性の観点から好ましい。平均重合度を示すnは、4〜20である。nが4未満であると、耐油性が低下するので好ましくない。また。nが20を超えると、耐油剤とした際に、均一な厚みの塗工が困難となったりするので好ましくない。平均重合度nは、8〜14であることが好ましい。 In the polysiloxane of the general formula (1), silicon atoms and silicon atoms are bonded with oxygen atoms, and other silicon atoms are bonded with silanol groups (hydroxy groups) and carbon atoms of 1 to 4. It is a bond with the alkoxy group. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms forming the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, and tert-butyl group. However, a methyl group and an ethyl group are preferable from the viewpoint of oil resistance. N which shows an average degree of polymerization is 4-20. When n is less than 4, the oil resistance is lowered, which is not preferable. Also. When n exceeds 20, when it is used as an oil resistant agent, it is difficult to apply a uniform thickness, which is not preferable. The average degree of polymerization n is preferably 8-14.
上記一般式(1)で示されるポリシロキサンは、水素原子に由来するシラノール基と炭素数1〜4のアルキル基に由来するアルコキシ基を有するが、ポリシロキサン中のシラノール基とアルコキシ基の合計量に対するシラノール基の比率が30〜50モル%であることが好ましい。シラノール基の比率がこの範囲であれば、得られるポリシロキサンがゲル化することがないので、耐油剤として用いた場合に紙への塗工が容易となり、かつ耐油紙とした場合に良好な耐油性が得られる。上記一般式(1)で示されるポリシロキサンの構造は、直鎖状や分岐状、網目状等の各種構造を有することができる。 The polysiloxane represented by the general formula (1) has a silanol group derived from a hydrogen atom and an alkoxy group derived from an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, but the total amount of the silanol group and the alkoxy group in the polysiloxane. It is preferable that the ratio of the silanol group with respect to is 30-50 mol%. If the ratio of silanol groups is within this range, the resulting polysiloxane will not gel, so it can be easily applied to paper when used as an oil resistant agent, and good oil resistance when used as oil resistant paper. Sex is obtained. The structure of the polysiloxane represented by the general formula (1) can have various structures such as linear, branched, and network.
上記一般式(1)で表わされるポリシロキサンを含む耐油剤を製造するには、炭素数1〜4のアルコキシ基を有するテトラアルコキシシラン、又は平均重合度が4〜10でありかつ炭素数1〜4のアルコキシ基を有するシリケートを、含有するアルコキシ基1モルに対して0.2〜0.5モル量の水を使用して、アルコール中で加水分解し、次いで重縮合して得ることができる。炭素数1〜4のアルコキシ基を有するテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン及びテトラブトキシシランを挙げることができる。これらの中でもテトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランを用いることが好ましい。また、平均重合度が4〜10でありかつ炭素数1〜4のアルコキシ基を有するシリケートとしては、上記炭素数1〜4のアルコキシ基を有するテトラアルコキシシランの縮合物を挙げることができ、具体的には重合度が4〜10のメチルシリケート、エチルシリケート、ピロピルシリート、ブチルシリケート等を挙げることができる。平均重合度が4〜10でありかつ炭素数1〜4のアルコキシ基を有するシリケートを用いる場合は、炭素数1〜4のアルコキシ基は、メトキシ基及びエトキシ基であることが好ましい。 In order to produce an oilproofing agent containing the polysiloxane represented by the general formula (1), a tetraalkoxysilane having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or an average degree of polymerization of 4 to 10 and 1 to 1 carbon atoms. A silicate having 4 alkoxy groups can be obtained by hydrolysis in alcohol using water in an amount of 0.2 to 0.5 mol per mol of alkoxy group contained, and then polycondensation. . Examples of the tetraalkoxysilane having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane. Among these, it is preferable to use tetramethoxysilane and tetraethoxysilane. Examples of the silicate having an average polymerization degree of 4 to 10 and having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms include the condensates of tetraalkoxysilane having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. Specifically, methyl silicate, ethyl silicate, pyropyrusilicate, butyl silicate and the like having a degree of polymerization of 4 to 10 can be mentioned. When a silicate having an average degree of polymerization of 4 to 10 and having an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is used, the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is preferably a methoxy group or an ethoxy group.
上記のテトラアルコキシシラン又はシリケートをアルコール中で加水分解するに当り、含有するアルコキシ基1モルに対して、通常、0.1〜0.7モルの水が使用されるが、加水分解に使用される水の使用量は、シラノール基の含有量に影響し、ひいては保存安定性に影響するので極めて重要である。加水分解に使用される水の使用量がアルコキシ基1モルに対して0.1〜0.7モルであれば、シラノール基が適切な量となり、3次元架橋したり、ゲル化する恐れがなく保存安定性を保つことができ、かつ良好な耐油性を有する耐油剤とすることができる。加水分解に使用される水の使用量は、好ましくはアルコキシ基1モルに対して0.2〜0.5モルである。
また、加水分解するに当たっては、触媒の存在下で行うことが好ましい。触媒としては、特に限定されるものではないが、p-トルエンスルホン酸、p-フェノールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、マレイン酸、酢酸等の有機酸類、塩酸、硝酸、リン酸等の無機酸やその塩を適宜併用することができる。触媒の使用量としては、水の使用量1モルに対して、通常、0.01〜0.1モルを用いることができる。
When hydrolyzing the above tetraalkoxysilane or silicate in alcohol, 0.1 to 0.7 mol of water is usually used per 1 mol of the alkoxy group contained, but it is used for hydrolysis. The amount of water used is extremely important because it affects the content of silanol groups and thus storage stability. If the amount of water used for hydrolysis is 0.1 to 0.7 moles per mole of alkoxy groups, the silanol groups will be in an appropriate amount and there is no risk of three-dimensional crosslinking or gelation. An oil-resistant agent that can maintain storage stability and has good oil resistance can be obtained. The amount of water used for the hydrolysis is preferably 0.2 to 0.5 mol with respect to 1 mol of the alkoxy group.
The hydrolysis is preferably performed in the presence of a catalyst. The catalyst is not particularly limited, but organic acids such as p-toluenesulfonic acid, p-phenolsulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, maleic acid and acetic acid, inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid, and the like A salt can be used in combination as appropriate. As a usage-amount of a catalyst, 0.01-0.1 mol can be normally used with respect to 1 mol of usage-amounts of water.
この加水分解は、溶媒中で行われ、溶媒としてはアルコールを用いることが好ましい。使用されるアルコールとしては、通常、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール等の炭素数1〜5のアルコールが用いられ、好ましくは炭素数1〜3のアルコールが用いられる。これらのアルコールを用いることにより、得られる加水分解物を微小粒子として形成することができ、耐油剤として塗工した後に得られる硬化塗膜の特性が優れたものとなる。特に、炭素数1〜3のアルコキシ基と同じ炭素数を有するアルコールを用いることが好ましく、メタノール及びエタノールを用いることが好ましい。なお、乾燥性を調製するためメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルプロピルセロソルブ、エチルプロピルセロソルブ、ブチルプロピルセロソルブ等のセロソルブ類を少量併用することも可能である。溶媒の使用量は、通常、テトラアルコキシシラン又はシリケート100質量部に対して50〜200質量部の範囲内で使用される。 This hydrolysis is performed in a solvent, and an alcohol is preferably used as the solvent. As alcohol used, C1-C5 alcohols, such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, are normally used, Preferably C1-C3 alcohol is used. By using these alcohols, the resulting hydrolyzate can be formed as fine particles, and the properties of the cured coating film obtained after coating as an oil resistance agent will be excellent. In particular, an alcohol having the same carbon number as the alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms is preferably used, and methanol and ethanol are preferably used. In order to adjust the drying property, a small amount of cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methylpropyl cellosolve, ethylpropyl cellosolve, butylpropyl cellosolve may be used in combination. The amount of the solvent used is usually in the range of 50 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of tetraalkoxysilane or silicate.
上記の加水分解に当っては、窒素等の不活性ガスでパージされた撹拌機付きの反応器内に、上記のテトラアルコキシシラン又はシリケートとアルコールを導入して室温下で撹拌し、次いで酸触媒と水を必要に応じて使用されるアルールで希釈して、撹拌下で反応器内に少しずつ導入して加水分解反応を行うことができる。加水分解反応中は、反応器内の反応温度は徐々に上昇し、加水分解反応が終了すると反応温度の上昇が止まるので、加水分解反応終了の目安とすることができる。通常、加水分解反応の反応時間は、原料の使用量や種類により相違するが、10分〜2時間程度である。この加水分解反応を行うことにより、上記のテトラアルコキシシラン又はシリケート中のアルコキシ基の一部をシラノール基とすることができる。 In the above hydrolysis, the tetraalkoxysilane or silicate and alcohol are introduced into a reactor equipped with a stirrer purged with an inert gas such as nitrogen and stirred at room temperature, and then the acid catalyst. It is possible to dilute the water and water with the rule used as needed, and to introduce the reaction into the reactor little by little under stirring, thereby carrying out the hydrolysis reaction. During the hydrolysis reaction, the reaction temperature in the reactor gradually rises, and when the hydrolysis reaction ends, the increase in the reaction temperature stops, so that it can be used as a measure for the end of the hydrolysis reaction. Usually, although the reaction time of a hydrolysis reaction changes with the usage-amounts and kind of raw material, it is about 10 minutes-2 hours. By performing this hydrolysis reaction, a part of the alkoxy group in the tetraalkoxysilane or silicate can be converted into a silanol group.
上記加水分解の終了後は、反応器内の反応温度は上昇が止まり、次第に低下するので、そのまま撹拌を続けることにより、重縮合することができる。重縮合は、シラノール基を有するアルコキシシラン又はシラノール基を有するシリケート中のシラノール基とアルコキシ基との反応、シラノール基を有するアルコキシシラン中のアルコキシ基同士との反応、シラノール基を有するシリケート中のアルコキシ基同士との反応等により、Si−O−Siが生成し、重縮合が行われる。重縮合時間は、通常、1〜10時間程度である。重縮合時間が長くなりすぎると、平均重合度が上昇し、20を超えるので注意する必要がある。そのために、所定の重縮合時間が終了したら、得られた反応混合液を室温以下の温度まで冷却することが好ましい。 After completion of the hydrolysis, the reaction temperature in the reactor stops increasing and gradually decreases, so that the polycondensation can be performed by continuing the stirring as it is. Polycondensation is the reaction between an alkoxysilane having a silanol group or a silanol group in a silicate having a silanol group and an alkoxy group, a reaction between alkoxy groups in an alkoxysilane having a silanol group, and an alkoxy in a silicate having a silanol group. Si—O—Si is generated by reaction between the groups and the like, and polycondensation is performed. The polycondensation time is usually about 1 to 10 hours. If the polycondensation time is too long, the average degree of polymerization increases and exceeds 20, so care must be taken. Therefore, when the predetermined polycondensation time is completed, it is preferable to cool the obtained reaction mixture to a temperature not higher than room temperature.
前記の重縮合後に得られる反応混合液中には、前記一般式(1)で示されるポリシロキサンが含まれる。本発明の耐油剤は、重縮合後に得られる反応混合液をそのまま耐油剤として用いてもよいし、必要に応じて、反応混合液から有機溶媒を除去したり、あるいは有機溶媒を添加して、耐油剤として使用することができる。 The reaction mixture obtained after the polycondensation contains the polysiloxane represented by the general formula (1). The oil-proofing agent of the present invention may be used as the oil-proofing agent as it is after the reaction mixture obtained after polycondensation, or if necessary, removing the organic solvent from the reaction mixture, or adding an organic solvent, Can be used as an oil resistant agent.
<シランカップリング剤変性ポリシロキサン>
本発明の耐油剤は、前記で説明した一般式(1)で示されるポリシロキサンをシランカップリング剤と反応させ、シランカップリング剤で変性したポリシロキサン(シランカップリング剤変性ポリシロキサンともいう。)を製造し、このシランカップリング剤で変性したポリシロキサンを含むものを耐油剤とすることもできる。このシランカップリング剤変性ポリシロキサンは、シラノール基の一部をシランカップリング剤で部分的に変性することにより、縮重合物のゲル化を防止することができる。シラノール基の一部を部分的に変性する方法としては、一般式(1)で示されるポリシロキサン中のアルコキシ基1モルに対してシランカップリング剤を0.01モル〜0.1モルの割合で添加し、さらに混合撹拌することにより反応させて、変性することができる。撹拌時間としては、30分〜2時間程度行なえばよい。
<Silane coupling agent-modified polysiloxane>
The oilproofing agent of the present invention is a polysiloxane (also referred to as a silane coupling agent-modified polysiloxane) obtained by reacting the polysiloxane represented by the general formula (1) described above with a silane coupling agent and modifying it with the silane coupling agent. ) And containing polysiloxane modified with this silane coupling agent can be used as an oil resistance agent. This silane coupling agent-modified polysiloxane can prevent gelation of the polycondensation product by partially modifying a silanol group with a silane coupling agent. As a method for partially modifying a silanol group, a ratio of 0.01 mol to 0.1 mol of a silane coupling agent with respect to 1 mol of an alkoxy group in the polysiloxane represented by the general formula (1) It can be denatured by addition and reaction by further mixing and stirring. The stirring time may be about 30 minutes to 2 hours.
シランカップリング剤変性ポリシロキサンを製造する際に使用されるシランカップリング剤としては、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、スチリルメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アクリロキシトリメトキシシラン、N‐アミノエチル-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、クロロプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピルジメトキシシラン等のアルコキシ基を有するシランカップリング剤を挙げることができ、これらのシランカップリング剤は、単独もしくは数種類組み合わせて使用することができる。 Silane coupling agents The silane coupling agents used in the production of modified polysiloxanes include glycidoxypropyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltriethoxysilane, styrylmethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methacrylate. Alkoxy such as loxypropyltriethoxysilane, acryloxytrimethoxysilane, N-aminoethyl-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane, ureidopropyltriethoxysilane, chloropropyltrimethoxysilane, mercaptopropyldimethoxysilane The silane coupling agent which has group can be mentioned, These silane coupling agents can be used individually or in combination of several types.
本発明の耐油剤には、必要に応じて硬化促進剤、増粘剤、界面活性剤、その他の添加剤等を添加して含有させることができる。 The oil proofing agent of the present invention may contain a hardening accelerator, a thickener, a surfactant, other additives, and the like as necessary.
[耐油紙]
このようにして得られた本発明の耐油剤は、種々の紙基材を用いることができる。これらの紙基材としては、例えば、クラフト紙、純白ロール紙、薄口模造紙などの包装紙、化粧板用原紙、壁紙原紙、食品容器原紙などの工業用紙、薄紙印刷用紙、グラビア用紙などの印刷用紙などが挙げられる。これらの紙基材に、グラビアコーター、バーコーター、ロールコーター、フローコーターなどの各種塗工方法により塗工して耐油紙を得ることができる。また、本発明の耐油剤は、場合によってはスプレー、ディッピングにより種々の紙基材に含浸させることも可能である。塗布量は、耐油剤の乾燥質量(固形分質量)で、1〜10g/m2、好ましくは3〜5g/m2が望ましい。塗布量が1g/m2以上であれば、紙の繊維を十分に蔽うことができ、十分な耐油性を得ることができる。また、塗布量が10g/m2以下であれば、塗工中に十分な乾燥塗膜を得ることができ、ブロッキングして巻き取ができなくなる恐れが少なくなる。さらには紙の柔軟性が損なわれる恐れも少なくなる。塗工後の乾燥温度は通常、70℃〜200℃、好ましくは100〜150℃であり、乾燥時間は、通常、5秒〜1分、好ましくは10秒〜30秒行う事が望ましい。このようにして、本発明の耐油紙を得ることができる。乾燥後に得られた、本発明の耐油紙は、耐油剤の固形分が紙基材の表面に直接又は間接に積層され、コート層として形成されていてもよいし、また、紙基材中に含浸した状態で含まれていてもよい。
[Oil-resistant paper]
Various paper base materials can be used for the oilproofing agent of the present invention thus obtained. As these paper bases, for example, wrapping paper such as kraft paper, pure white roll paper, thin-mouth imitation paper, base paper for decorative board, wallpaper base paper, food container base paper and other industrial paper, thin paper printing paper, gravure paper, etc. Examples include paper. These paper base materials can be coated with various coating methods such as a gravure coater, a bar coater, a roll coater, a flow coater and the like to obtain an oil resistant paper. Moreover, the oilproofing agent of the present invention can be impregnated in various paper substrates by spraying or dipping depending on the case. The coating amount is 1 to 10 g / m 2 , preferably 3 to 5 g / m 2 in terms of dry mass (solid content mass) of the oil resistant agent. When the coating amount is 1 g / m 2 or more, paper fibers can be sufficiently covered, and sufficient oil resistance can be obtained. In addition, when the coating amount is 10 g / m 2 or less, a sufficient dry coating film can be obtained during coating, and the possibility of blocking and unwinding is reduced. Furthermore, the possibility of losing the flexibility of the paper is reduced. The drying temperature after coating is usually 70 ° C. to 200 ° C., preferably 100 ° C. to 150 ° C., and the drying time is usually 5 seconds to 1 minute, preferably 10 seconds to 30 seconds. In this way, the oil resistant paper of the present invention can be obtained. The oil-resistant paper of the present invention obtained after drying may be formed as a coating layer in which the solid content of the oil-resistant agent is laminated directly or indirectly on the surface of the paper substrate, or in the paper substrate. It may be included in an impregnated state.
図1では、本発明の耐油紙を用いた具体例を示す。図1には、原紙(紙基材)の上に耐油コート層(耐油剤の固形分)が積層された本発明の耐油紙の耐油コート層の上に硝化綿またはアクリル系インキでベタ印刷して白ベタ層を形成し、さらにその白ベタ層上に絵柄層を形成し、ウレタン系樹脂等を用いてトップコート層を形成したものである。また、図2に示すように、原紙(紙基材)の上に白ベタ層を形成し、その上に絵柄層を形成し、その絵柄層の上に本発明の耐油剤を塗布し、乾燥させた後、耐油コート層を形成し、その上にトップコート層を形成してもよい。
本発明の耐油剤を塗布し、乾燥させた後は、ただちに巻き取り操作あるいは印刷操作が可能である。さらには、巻き取った原反を40〜100℃、好ましくは50〜80℃の雰囲気下で1日〜7日、好ましくは2日〜4日間養生させても良く、表面硬度が高く、耐摩耗性、耐汚染性、耐熱性を有する耐油紙を得ることができる。
In FIG. 1, the specific example using the oil-resistant paper of this invention is shown. In FIG. 1, solid printing is performed with nitrified cotton or acrylic ink on the oil-resistant coating layer of the oil-resistant paper of the present invention in which the oil-resistant coating layer (solid content of the oil-resistant agent) is laminated on the base paper (paper substrate). A white solid layer is formed, a picture layer is further formed on the white solid layer, and a top coat layer is formed using a urethane-based resin or the like. Further, as shown in FIG. 2, a white solid layer is formed on a base paper (paper base material), a pattern layer is formed thereon, and the oil-proofing agent of the present invention is applied on the pattern layer, followed by drying. Then, an oil-resistant coat layer may be formed, and a top coat layer may be formed thereon.
After applying the oil-proofing agent of the present invention and drying it, a winding operation or a printing operation can be performed immediately. Furthermore, the wound raw material may be cured for 1 to 7 days, preferably 2 to 4 days in an atmosphere of 40 to 100 ° C., preferably 50 to 80 ° C., and has a high surface hardness and wear resistance. Oil-resistant paper having heat resistance, stain resistance and heat resistance can be obtained.
本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中の測定評価は以下に示す方法で行った。 The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the measurement evaluation in an Example and a comparative example was performed by the method shown below.
<加水分解率>
シリケートを加水分解して得られたシラノール基を有するシリケートの加水分解率は、赤外線吸収スペクトルにより測定した。
赤外線吸収スペクトルの各吸収波長(ピーク強度)は以下のとおりである。
3400cm-1 :Si−OHに起因するOH基の振動吸収
2840cm-1 :Si−OCH3に起因するCH3基の振動吸収
1100cm-1 :Si−O−Siに起因するSi−O−Si振動吸収
<Hydrolysis rate>
The hydrolysis rate of the silicate having a silanol group obtained by hydrolyzing the silicate was measured by an infrared absorption spectrum.
Each absorption wavelength (peak intensity) of the infrared absorption spectrum is as follows.
3400 cm -1: vibration absorption 2840cm OH groups due to Si-OH -1: vibration absorption of the CH3 groups resulting from the Si-OCH3 1100cm -1: Si- O-Si vibrations absorption due to Si-O-Si
<メトキシ基の含有率>
Si−OH基を含むメチルシリケートにおけるメトキシ基(Si−OCH3)の含有率は、Si−OH基を含まないメチルシリケートとSi−OH基を含むメチルシリケートの2つの赤外線スペクトル図から、Si−O−Siに起因する最も強いピーク(1100cm-1)に対するメトキシ基に起因するピーク(2840cm-1)の比率を算出し、Si−OH基を含まないメチルシリケートのメトキシ基比率を100%として、その比率から求めた。なお、図3は、Si−OH基を含まないメチルシリケート[テトラメチルシリケートの4量体であるメチルシリケート(メチルシリケート51、コルコート(株)製)]の赤外線吸収スペクトル図を示し、図4は、実施例1−1で得られたSi−OH基を含むポリシロキサンの赤外線吸収スペクトル図を示す。
<Methoxy group content>
The content of methoxy group (Si—OCH 3) in methyl silicate containing Si—OH group is determined from two infrared spectrum diagrams of methyl silicate containing no Si—OH group and methyl silicate containing Si—OH group. 100% methoxy proportion of methyl silicate calculating the ratio of the peak attributed to methoxy groups (2840cm -1), does not contain Si-OH groups to the strongest peak due to -Si (1100cm -1), the It was calculated from the ratio. FIG. 3 shows an infrared absorption spectrum of methyl silicate containing no Si—OH group [methyl silicate which is a tetramer of tetramethyl silicate (methyl silicate 51, manufactured by Colcoat Co., Ltd.)]. The infrared absorption spectrum figure of the polysiloxane containing the Si-OH group obtained in Example 1-1 is shown.
<シラノール基比率>
得られたポリシロキサンのシラノール基とアルコキシ基の合計量に対するシラノール基の比率(モル%)は、上記メトキシ基の含有率からの残分[100モル%−メトキシ基の含有率(モル%)]をシラノール基の比率(モル%)とした。
<Silanol group ratio>
The ratio (mol%) of silanol groups to the total amount of silanol groups and alkoxy groups of the resulting polysiloxane is the remainder from the above methoxy group content [100 mol%-methoxy group content (mol%)]. Was the silanol group ratio (mol%).
<平均重合度n>
得られたポリシロキサンの平均重合度nは、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)によりポリスチレン換算による重量平均分子量を測定して求めたものである。なお、GPCは、分離カラムとして昭和電工(株)製のポリスチレンゲル充填カラム「Shodex KF−2002とShodex KF−2004とを直列に接続して充填カラムとした。」、流出液としてテトラヒドロフランを使用し、流量を2.0ミリリットル/分、流出温度を30℃として測定したものである。
<Average polymerization degree n>
The average degree of polymerization n of the obtained polysiloxane is obtained by measuring the weight average molecular weight in terms of polystyrene by GPC (gel permeation chromatography). GPC uses a polystyrene gel-filled column “Shodex KF-2002 and Shodex KF-2004 connected in series as a packed column” manufactured by Showa Denko KK as a separation column, and tetrahydrofuran as an effluent. , Measured at a flow rate of 2.0 ml / min and an outflow temperature of 30 ° C.
<耐油剤中のポリシロキサンの含有量>
得られた耐油剤中のポリシロキサンの含有量は、蒸発乾固法により求めた。
<Content of polysiloxane in oil resistant agent>
The content of polysiloxane in the obtained oil resistant agent was determined by the evaporation to dryness method.
<耐ブロッキング性>
得られた耐油紙の耐ブロッキング性は、以下の方法により評価した。
○:40℃にて3日間エージング後、印刷した紙同士が全く付着していない。
△:40℃にて3日間エージング後、印刷した紙にタック感(ヌメリ感)がある。
×:40℃にて3日間エージング後、印刷した紙同士が付着し剥がすと破断する。
<Blocking resistance>
The blocking resistance of the obtained oil resistant paper was evaluated by the following method.
○: After aging at 40 ° C. for 3 days, the printed papers are not adhered to each other.
Δ: After aging at 40 ° C. for 3 days, the printed paper has a tacky feeling (smoothness).
X: After aging at 40 ° C. for 3 days, the printed papers adhere to each other and break when peeled off.
<耐油性>
得られた耐油紙の耐油性は、以下の方法により評価した。
○:流動パラフィンを滴下し、1日後でも浸透拡散は見られない。
△:流動パラフィンを滴下し、1日後に部分的に浸透拡散している箇所が見られる。
×:流動パラフィンを滴下し、1日後に全面的に浸透拡散している。
<Oil resistance>
The oil resistance of the obtained oil resistant paper was evaluated by the following method.
○: Liquid paraffin was dripped and no osmotic diffusion was observed even after 1 day.
Δ: Liquid paraffin was dripped, and a part of the permeation diffused after 1 day was observed.
X: Liquid paraffin was dripped, and the entire surface diffused and diffused after one day.
<経時安定性>
得られた耐油剤の経時安定性は、以下の方法により評価した。
○:50℃雰囲気下に静置し、1ヶ月以上経過後も流動性を保持している。
×:50℃雰囲気下に静置し、1ヶ月以内でゲル化する。
<Stability over time>
The stability over time of the obtained oil resistant agent was evaluated by the following method.
○: Standing in an atmosphere of 50 ° C., fluidity is maintained even after 1 month or more.
X: It leaves still in 50 degreeC atmosphere and gelatinizes within one month.
<キット値>
得られた耐油紙のキット値は、以下の方法により測定した。
JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法NO.41:2000に示された「紙及び板紙―撥油度試験方法―キット値」に基づいて行った。撥油性テストの実施に際しては、まず、ヒマシ油、トルエン及びヘプタンを所定の割合で混合してキットナンバー1〜12の試験液を調整した。次に、50mm×50mm程度の大きさに切断した耐油紙を試験片として5枚以上用意し、撥油性試験を行った。なお、キット値の値が大きいほど耐油性が強く、様々な油に適用することができ、油との長時間の接触にも耐えることができることを示す。
<Kit value>
The kit value of the obtained oil resistant paper was measured by the following method.
JAPAN TAPPI Paper Pulp Test Method NO. 41: 2000, “Paper and paperboard—Oil repellency test method—Kit value”. In carrying out the oil repellency test, first, cast oil, toluene and heptane were mixed at a predetermined ratio to prepare test solutions of kit numbers 1 to 12. Next, five or more oil-resistant papers cut to a size of about 50 mm × 50 mm were prepared as test pieces and subjected to an oil repellency test. In addition, it shows that oil resistance is so strong that the value of a kit value is large, it can apply to various oils, and can also endure long-time contact with oil.
実施例1−1(耐油剤の製造)
攪拌機、温度計、窒素吹き込み口を備えた反応装置にテトラメトキシシランの4量体であるメチルシリケート(メチルシリケート51、コルコート(株)製)[一般式(1)において、R1,R2,R3及びR4の全てがメチル基であり、nが4の化合物]1kg、およびイソプロピルアルコール1kgを室温下で混合しその後、0.1モル濃度の塩酸100gと水90g[メトキシ基1モルに対して0.5モルの水に相当する。]を混合しメタノール100gで希釈したものを攪拌下に、少しずつ投入し加水分解を行った。温度が徐々に上昇し30分後に40℃に達し、全のメトキシ基の37モル%がシラノール基であるシリケートを得た(37%加水分解率)。そのまま攪拌を続けると次第に温度が低下し、さらに5時間攪拌を続けシリケートの加水分解縮合物(1−1)が含まれている反応混合液を得た。反応混合液中には、一般式(1)で示されるnが10であるポリシロキサンが得られていることを分析により確認した。なお、このポリシロキサン中のシラノール基とメトキシ基の合計量に対するシラノール基の比率は37モル%であることを分析により確認した。そして、反応混合液中には、ポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(1−1)]が45質量%含まれていた。結果を表1に示す。なお、製造原料として用いたメチルシリケート51の赤外線吸収スペクトル図を図3に、得られたポリシロキサンの赤外線吸収スペクトル図を図4に示す。
Example 1-1 (Production of oil-proofing agent)
In a reaction apparatus equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen blowing port, methyl silicate (methyl silicate 51, manufactured by Colcoat Co., Ltd.), which is a tetramer of tetramethoxysilane [in the general formula (1), R 1 , R 2 , 1 kg of a compound in which all of R 3 and R 4 are methyl groups and n is 4], and 1 kg of isopropyl alcohol are mixed at room temperature, and then 100 g of 0.1 molar hydrochloric acid and 90 g of water [into 1 mol of methoxy group] This corresponds to 0.5 mol of water. ] And diluted with 100 g of methanol was added little by little with stirring to conduct hydrolysis. The temperature gradually increased and reached 40 ° C. after 30 minutes to obtain a silicate in which 37 mol% of all methoxy groups were silanol groups (37% hydrolysis rate). When stirring was continued as it was, the temperature gradually decreased, and stirring was further continued for 5 hours to obtain a reaction mixture containing a silicate hydrolysis condensate (1-1). It was confirmed by analysis that a polysiloxane having n of 10 represented by the general formula (1) was obtained in the reaction mixture. The analysis confirmed that the ratio of silanol groups to the total amount of silanol groups and methoxy groups in the polysiloxane was 37 mol%. The reaction mixture contained 45% by mass of polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (1-1)]. The results are shown in Table 1. In addition, the infrared absorption spectrum figure of the methyl silicate 51 used as a manufacturing raw material is shown in FIG. 3, and the infrared absorption spectrum figure of the obtained polysiloxane is shown in FIG.
実施例1−2(耐油剤の製造)
実施例1−1で得られた反応混合液にグリシドキシプロピルトリエトキシシラン(シランカップリング剤)1kgをイソプロピルアルコール1kgに溶解させた溶液を徐々に滴下混合し、グリシドキシプロピルトリエトキシシランで変性したポリシロキン(1−2)が含まれている反応混合液を得た。反応混合液中の変性ポリシロキン(1−2)を分析したところ、メトキシ基の1.7×10-2モル%がグリシドキシプロピルトリエトキシシランで変性されていた。反応混合液中には、グリシドキシプロピルトリエトキシシランで変性したポリシロキン(1−2)が43質量%含まれていた。
Example 1-2 (Production of oil-proofing agent)
A solution prepared by dissolving 1 kg of glycidoxypropyltriethoxysilane (silane coupling agent) in 1 kg of isopropyl alcohol was gradually added dropwise to the reaction mixture obtained in Example 1-1, and glycidoxypropyltriethoxysilane was mixed. A reaction mixture containing polysiloxane (1-2) modified in step 1 was obtained. When the modified polysiloxane (1-2) in the reaction mixture was analyzed, 1.7 × 10 −2 mol% of the methoxy group was modified with glycidoxypropyltriethoxysilane. The reaction mixture contained 43% by mass of polysiloxane (1-2) modified with glycidoxypropyltriethoxysilane.
実施例2−1(耐油紙の製造)
実施例1−1で得られたポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(1−1)]が含まれている反応混合液を耐油剤として用い、グラビアコーティング機にて塗工した。塗工は建材用薄用原紙(秤量30g/m2)を用い、ポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(1−1)]が乾燥重量5g/m2となるようにグラビア版を用い、印刷速度100m/分のスピードで塗工し、塗工後130℃の乾燥炉中で15秒乾燥した。乾燥後ただちに巻き取り40℃の熟成室に1日間放置しエージングを行った。得られた耐油紙について、各評価試験を行った。結果を表2に示す。
Example 2-1 (Production of Oil Resistant Paper)
The reaction mixture containing the polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (1-1)] obtained in Example 1-1 was used as an oil-proofing agent, and coated with a gravure coating machine. Coating uses thin base paper for building materials (weighing 30 g / m 2 ) and prints using a gravure plate so that polysiloxane [hydrolyzed condensate of silicate (1-1)] has a dry weight of 5 g / m 2. The coating was carried out at a speed of 100 m / min, and after coating, it was dried for 15 seconds in a 130 ° C. drying oven. Immediately after drying, it was wound up and allowed to stand in a aging room at 40 ° C. for 1 day for aging. Each evaluation test was performed about the obtained oil-resistant paper. The results are shown in Table 2.
実施例2−2(耐油紙の製造)
実施例1−2で得られた変性ポリシロキン(1−2)が含まれている反応混合液を耐油剤として用い、グラビアコーティング機にて塗工した。塗工は建材用薄用原紙(秤量30g/m2)を用い、変性ポリシロキン(1−2)が乾燥重量5g/m2となるようにグラビア版を用い、印刷速度100m/分のスピードで塗工し、塗工後130℃の乾燥炉中で15秒乾燥した。乾燥後ただちに巻き取り40℃の熟成室に1日間放置しエージングを行った。得られた耐油紙について、各評価試験を行った。結果を表2に示す。
Example 2-2 (production of oil-resistant paper)
The reaction mixture containing the modified polysilokine (1-2) obtained in Example 1-2 was used as an oil resistance agent, and coated with a gravure coating machine. Coating is performed using thin base paper for building materials (weighing 30 g / m 2 ), using a gravure plate so that the modified polysiloxane (1-2) has a dry weight of 5 g / m 2, and is applied at a printing speed of 100 m / min. And after coating, it was dried in a drying furnace at 130 ° C. for 15 seconds. Immediately after drying, it was wound up and allowed to stand in a aging room at 40 ° C. for 1 day for aging. Each evaluation test was performed about the obtained oil-resistant paper. The results are shown in Table 2.
実施例3(耐油剤の製造)
攪拌機、温度計、窒素吹き込み口を備えた反応装置にテトラメトキシシランの7量体であるメチルシリケート(メチルシリケート53A、コルコート(株)製)[一般式(1)において、R1,R2,R3及びR4の全てがメチル基であり、nが7の化合物]1kgおよびメチルアルコール1kgを室温下で混合しその後、酢酸(20質量%の水溶液)60gを水210g[メトキシ基1モルに対して0.7モル量の水に相当する。]及びメタノール100gで希釈したものを攪拌下に、少しずつ投入し加水分解を行った。温度が徐々に上昇し20分後に50℃に達し、全のメトキシ基の70モル%がシラノール基であるシリケートを得た(70%加水分解率)。そのまま攪拌を続けると次第に温度が低下し、さらに5時間攪拌を続けシリケートの加水分解縮合物(2)が含まれている反応混合液を得た。反応混合液中には、一般式(1)で示されるnが14であるポリシロキサンが得られていることを分析により確認した。なお、このポリシロキサン中のシラノール基とメトキシ基の合計量に対するシラノール基の比率は、加水分解が完全に行われて、70モル%となった。そして、反応混合液中には、ポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(2)]が44質量%含まれていた。結果を表1に示す。
Example 3 (Production of oil-proofing agent)
Methyl silicate (methyl silicate 53A, manufactured by Colcoat Co., Ltd.) [Tetramethoxysilane heptamer] [In the general formula (1), R 1 , R 2 , 1 kg of a compound in which all of R 3 and R 4 are methyl groups and n is 7] and 1 kg of methyl alcohol are mixed at room temperature, and then 60 g of acetic acid (20% by mass aqueous solution) is added to 210 g of water (1 mol of methoxy group). It corresponds to 0.7 molar amount of water. ] And a solution diluted with 100 g of methanol were gradually added with stirring to perform hydrolysis. The temperature gradually increased and reached 50 ° C. after 20 minutes to obtain a silicate in which 70 mol% of all methoxy groups were silanol groups (70% hydrolysis rate). When stirring was continued as it was, the temperature gradually decreased, and stirring was further continued for 5 hours to obtain a reaction mixture containing the silicate hydrolysis condensate (2). It was confirmed by analysis that polysiloxane having n of 14 represented by the general formula (1) was obtained in the reaction mixture. The ratio of silanol groups to the total amount of silanol groups and methoxy groups in the polysiloxane was 70 mol% after complete hydrolysis. The reaction mixture contained 44% by mass of polysiloxane [silicate hydrolysis-condensation product (2)]. The results are shown in Table 1.
実施例4(耐油紙の製造)
実施例3で得られたポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(2)]が含まれている反応混合液を耐油剤として用い、ポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(2)]の乾燥重量7g/m2となるようにグラビア版を用い、印刷速度100m/分のスピードで塗工し、塗工後、140℃の乾燥炉中で15秒乾燥した。乾燥後ただちに巻き取り40℃の熟成室に1日間放置しエージングを行って耐油紙を得た。得られた耐油紙について、各評価試験を行った。結果を表2に示す。
Example 4 (Production of oil-resistant paper)
Dry weight of polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (2)] using the reaction mixture containing polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (2)] obtained in Example 3 as an oil resistance agent Using a gravure plate so as to be 7 g / m 2 , coating was performed at a printing speed of 100 m / min. After coating, the coating was dried in a drying furnace at 140 ° C. for 15 seconds. Immediately after drying, it was wound up and allowed to stand in an aging room at 40 ° C. for 1 day for aging to obtain an oil-resistant paper. Each evaluation test was performed about the obtained oil-resistant paper. The results are shown in Table 2.
実施例5(耐油剤の製造)
攪拌機、温度計、窒素吹き込み口を備えた反応装置にテトラエトキシシランの5量体であるエチルシリケート(エチルシリケート40、コルコート(株)製)[一般式(1)において、R1,R2,R3及びR4の全てがエチル基であり、nが5の化合物]1kgおよびエチルアルコール1kgを室温下で混合しその後、0.1モル濃度の塩酸20gを水80g[エトキシ基1モルに対して0.41モル量の水に相当する。]及びエチルアルコール100gで希釈したものを攪拌下に、少しずつ投入し加水分解を行った。温度が徐々に上昇し30分後に45℃に達し、全のエトキシ基の41モル%がシラノール基であるシリケートを得た(41%加水分解率)。そのまま攪拌を続けると次第に温度が低下し、さらに5時間攪拌を続けシリケートの加水分解縮合物(3)が含まれている反応混合液を得た。反応混合液中には、一般式(1)で示されるnが10であるポリシロキサンが得られていることを分析により確認した。なお、このポリシロキサン中のシラノール基とエトキシ基の合計量に対するシラノール基の比率は、加水分解が完全に行われて、41モル%となった。そして、反応混合液中には、ポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(3)]が45質量%含まれていた。結果を表1に示す。
Example 5 (Production of oil-proofing agent)
Ethyl silicate (ethyl silicate 40, manufactured by Colcoat Co., Ltd.), which is a pentamer of tetraethoxysilane, in a reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen blowing port [in the general formula (1), R 1 , R 2 , 1 kg of a compound in which all of R 3 and R 4 are ethyl groups and n is 5] and 1 kg of ethyl alcohol are mixed at room temperature, and then 20 g of 0.1 molar hydrochloric acid is added to 80 g of water [based on 1 mol of ethoxy groups] Equivalent to 0.41 molar amount of water. ] And those diluted with 100 g of ethyl alcohol were added little by little with stirring to conduct hydrolysis. The temperature gradually increased and reached 45 ° C. after 30 minutes to obtain a silicate in which 41 mol% of all ethoxy groups were silanol groups (41% hydrolysis rate). When stirring was continued as it was, the temperature gradually decreased, and stirring was further continued for 5 hours to obtain a reaction mixture containing the silicate hydrolysis condensate (3). It was confirmed by analysis that a polysiloxane having n of 10 represented by the general formula (1) was obtained in the reaction mixture. The ratio of silanol groups to the total amount of silanol groups and ethoxy groups in the polysiloxane was 41 mol% after complete hydrolysis. The reaction mixture contained 45 mass% of polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (3)]. The results are shown in Table 1.
実施例6(耐油紙の製造)
実施例5で得られたポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(3)]が含まれている反応混合液を耐油剤として用い、ポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(3)]の乾燥重量7g/m2となるようにマイヤーバーコーターを用いて実施例2で使用した建材用薄用原紙に印刷速度100m/分のスピードで塗工し、塗工後140℃の乾燥炉中で15秒乾燥した。乾燥後ただちに巻き取り40℃の熟成室に1日間放置しエージングを行って耐油紙を得た。得られた耐油紙について、各評価試験を行った。結果を表2に示す。
Example 6 (Production of oil-resistant paper)
Dry weight of polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (3)] using the reaction mixture containing polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (3)] obtained in Example 5 as an oil resistance agent Using a Meyer bar coater so as to be 7 g / m 2 , the building material thin paper used in Example 2 was coated at a printing speed of 100 m / min, and after coating, it was coated in a 140 ° C. drying oven for 15 seconds. Dried. Immediately after drying, it was wound up and allowed to stand in an aging room at 40 ° C. for 1 day for aging to obtain an oil-resistant paper. Each evaluation test was performed about the obtained oil-resistant paper. The results are shown in Table 2.
比較例1(耐油剤の製造)
テトラメトキシシランの8量体であるシリケート(Mシリケート51、コルコート(株)製)1kgとイソプロピルアルコール1kgを混合し、チタンテトラプロポキシド100gとイソプロピルアルコール1kgの混合液を徐々に添加し0.5時間撹拌することにより、シリケートの一部にチタンテトラプロポキシドを付加して変性させた。チタンテトラプロポキシドの付加量は、全メトキシ基に対して1.7×10-2モル%が付加していることを確認した。そして、得られた反応混合液中にはチタンテトラプロポキシドが付加したシリケートが51質量%含まれていた。結果を表1に示す。
Comparative Example 1 (Manufacture of oilproofing agent)
1 kg of tetramethoxysilane silicate (M silicate 51, manufactured by Colcoat Co., Ltd.) and 1 kg of isopropyl alcohol are mixed, and 100 g of titanium tetrapropoxide and 1 kg of isopropyl alcohol are gradually added. By stirring for a period of time, titanium tetrapropoxide was added to a part of the silicate for modification. It was confirmed that the addition amount of titanium tetrapropoxide was 1.7 × 10 −2 mol% with respect to all methoxy groups. The resulting reaction mixture contained 51% by mass of silicate added with titanium tetrapropoxide. The results are shown in Table 1.
比較例2(耐油紙の製造)
比較例1で得られた反応混合液を耐油剤として用い、乾燥重量10g/m2となるようにグラビアコーティング機にて実施例2で使用した建材用薄用原紙に印刷速度50m/分のスピードで塗工し、塗工後120℃の乾燥炉中で30秒程度乾燥した。乾燥後ただちに巻き取り40℃の熟成室に 3日間放置しエージングを行って耐油紙を得た。得られた耐油紙について、各評価試験を行った。結果を表2に示す。
Comparative Example 2 (Production of oil-resistant paper)
Using the reaction mixture obtained in Comparative Example 1 as an oil-resistant agent, printing speed of 50 m / min was applied to the thin base paper for building materials used in Example 2 in the gravure coating machine so as to have a dry weight of 10 g / m 2. After coating, the film was dried in a drying furnace at 120 ° C. for about 30 seconds. Immediately after drying, it was wound up and left in an aging room at 40 ° C. for 3 days for aging to obtain an oil-resistant paper. Each evaluation test was performed about the obtained oil-resistant paper. The results are shown in Table 2.
比較例3(耐油剤の製造)
攪拌機、温度計、窒素吹き込み口を備えた反応装置にテトラエトキシシランの5量体であるエチルシリケート(エチルシリケート40、コルコート(株)製)1kgおよびイソプロピルアルコール1kgを室温下で混合しその後、0.1モル濃度の塩酸40gと水200g[エトキシ基1モルに対して1.0モル量の水に相当する。]をメタノール200gで希釈したものを攪拌下に、少しずつ投入し加水分解を行った。温度が徐々に上昇し30分後に40℃に達し、全のエトキシ基の全て(100モル%)がシラノール基であるシリケートを得た(100%加水分解率)。そのまま攪拌を続けると次第に温度が低下し、さらに5時間攪拌を続けシリケートの加水分解縮合物(5)を含む反応混合液2.4Kgを得た。反応混合液中には、一般式(1)において、R1,R2,R3及びR4の全てが水素原子であり、nが15であるポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(5)]が得られていた。このポリシロキサン中のシラノール基とアルコキシ基の合計量に対するシラノール基の比率は100モル%である。結果を表1に示す。
Comparative Example 3 (Production of oil resistant agent)
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen blowing port was mixed with 1 kg of ethyl silicate (ethyl silicate 40, manufactured by Colcoat Co.) 1 kg and 1 kg of isopropyl alcohol at room temperature. .40 g of 1 mol hydrochloric acid and 200 g of water [corresponds to 1.0 mol of water per mol of ethoxy groups. The solution diluted with 200 g of methanol was gradually added with stirring to perform hydrolysis. The temperature gradually increased and reached 40 ° C. after 30 minutes to obtain a silicate in which all of the ethoxy groups (100 mol%) were silanol groups (100% hydrolysis rate). When stirring was continued as it was, the temperature gradually decreased, and stirring was further continued for 5 hours to obtain 2.4 kg of a reaction mixture containing a silicate hydrolysis condensate (5). In the reaction mixture, in the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are all hydrogen atoms, and n is 15, polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (5) ] Was obtained. The ratio of silanol groups to the total amount of silanol groups and alkoxy groups in the polysiloxane is 100 mol%. The results are shown in Table 1.
比較例4(耐油紙の製造)
比較例3で得られたポリシロキサン[シリケートの加水分解縮合物(5)]を含む反応混合液を耐油剤として用い、乾燥重量7g/m2となるようにグラビアコーティング機にて実施例2で使用した建材用薄用原紙に印刷速度100m/分のスピードで塗工し、塗工後150℃の乾燥炉中で15秒程度乾燥した。乾燥後、直ちに巻き取り40℃の熟成室に3日間放置しエージングを行って耐油紙を得た。得られた耐油紙について、各評価試験を行った。結果を表2に示す。
Comparative Example 4 (Production of oil-resistant paper)
The reaction mixture containing the polysiloxane [silicate hydrolysis condensate (5)] obtained in Comparative Example 3 was used as an oil-proofing agent in Example 2 using a gravure coating machine so that the dry weight was 7 g / m 2. The thin base paper for building materials used was coated at a printing speed of 100 m / min, and dried for about 15 seconds in a drying furnace at 150 ° C. after coating. Immediately after drying, the paper was wound up and left in an aging room at 40 ° C. for 3 days for aging to obtain an oil-resistant paper. Each evaluation test was performed about the obtained oil-resistant paper. The results are shown in Table 2.
表2の実施例2、4及び6で示されるとおり、本発明の耐油剤を用いて得られる耐油紙は、耐ブロッキング性、耐油性、経時安定性及びキット値に優れ、優れた耐油剤が得られることが分かる。これに対して、比較例2の耐油紙では、ポリシロキサン中にシラノール基が含まれないため、耐ブロッキング性及び耐油性が良くなく、比較例4の耐油紙では、ポリシロキサン中にアルコキシ基が含まれないため、耐ブロッキング性及び経時安定性が良くないことがわかる。 As shown in Examples 2, 4 and 6 of Table 2, the oil resistant paper obtained using the oil resistant agent of the present invention is excellent in blocking resistance, oil resistance, stability over time and kit value, and has an excellent oil resistant agent. You can see that On the other hand, in the oil-resistant paper of Comparative Example 2, since silanol groups are not included in the polysiloxane, the blocking resistance and oil resistance are not good. In the oil-resistant paper of Comparative Example 4, alkoxy groups are contained in the polysiloxane. Since it is not contained, it turns out that blocking resistance and temporal stability are not good.
本発明の耐油剤は、環境への影響が少なく、耐ブロッキング性、耐油性及び耐熱性に優れる耐油紙を提供することができるため、食品用途、建材用途、各種産業資材用等に広く使用することができる。 The oil-resistant agent of the present invention has little influence on the environment and can provide an oil-resistant paper excellent in blocking resistance, oil resistance and heat resistance, and thus is widely used for food applications, building materials applications, various industrial materials, etc. be able to.
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