JP2018012744A - 表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物、印刷塗膜、積層体、積層体の製造方法ならびに紙容器、ラベル、蓋材、紙袋、紙製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂とキレートを含有し、該ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂の含有量が、インキ組成物中に合計で5〜40質量%であり、該ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂との含有割合が1/0.4〜1/9.5である表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物であって、紙基材層上に、該表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物を用いて作成した印刷塗膜としたとき、該印刷塗膜中のバイオマス度(顔料を含まない)が26〜85質量%であることを特徴とする表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物。
【選択図】なし
Description
また、溶剤との相溶性も悪く、多量の溶剤を使用することから、樹脂酸塩の固形分を低く設定する必要があるため、印刷時の光沢や印字濃度が低くなる傾向にある。さらには、ポリアミド樹脂と金属樹脂酸塩を反応した変性樹脂酸塩を使用するため、樹脂の設計上、アミン価や酸価による制約が大きくなるという問題もある。
一方、ポリアミド樹脂は重合脂肪酸が原料となり、植物油や動物油などの乾性もしくは半乾性油に由来する不飽和脂肪酸またはそのエステルを重合して得られ、炭素数が18の不飽和脂肪酸が多く用いられる。植物油由来である重合脂肪酸はバイオマス材料である。
ここで、バイオマスとは、再生可能な生物由来の有機性資源で化石資源を除いたもの、と定義されている。したがって、バイオマス材料であれば、植物が成長する過程で大気中から吸収した二酸化炭素と同量と考えられ、たとえ焼却されても発生する二酸化炭素はゼロ(カーボンニュートラル)とカウントされ、環境負荷低減や地球温暖化に貢献できる。
前記特許文献1〜3は、主に紙用途としてポリアミド樹脂やニトロセルロース樹脂が使用されるものであるが、耐水性、耐熱性、バイオマス度についての記載や示唆はない。
したがって、廃棄されるものをいかに利用し、環境負荷を増加させずに「環境にやさしい」パッケージや材料としてアピールでき、紙用のさまざまな包装材や資材に使用できる溶剤型グラビア印刷インキ組成物が望まれていた。
(1)ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂とキレートを含有し、
該ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂の含有量が、インキ組成物中に合計で5〜40質量%であり、
該ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂との含有割合が1/0.4〜1/9.5である表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物であって、
紙基材層上に、該表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物を用いて作成した印刷塗膜としたとき、該印刷塗膜中のバイオマス度(顔料を含まない)が26〜85質量%であることを特徴とする表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物、
(2)前記キレートが、金属キレートで、かつインキ組成物中に0.1〜5質量%であることを特徴とする(1)に記載の表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物、
(3)紙基材層上に、(1)または(2)に記載の表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物を用いて作成する印刷塗膜であって、
該印刷塗膜中のバイオマス度(顔料を含まない)が26〜85質量%であることを特徴とする印刷塗膜、
(4)紙基材層と、紙基材層の一方に、(3)に記載の印刷塗膜からなる印刷層を有することを特徴とする積層体、
(5)紙基材層と、紙基材層の一方に、印刷塗膜からなる印刷層を作成するグラビア印刷工程を含む積層体の製造方法、
(6)(4)に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする紙容器、
(7)(4)に記載の積層体を用いて作成することを特徴とするラベル、
(8)(4)に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする蓋材、
(9)(4)に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする紙袋、
(10)(4)に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする紙製品、
に関するものである。
ジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、マレイン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸類、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸類などが挙げられる。
モノカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、植物由来脂肪酸などが挙げられる。
前記植物由来脂肪酸として、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸、綿実油脂肪酸、菜種油脂肪酸、麦油脂肪酸、ひまわり油脂肪酸、パーム油脂肪酸、コーン油脂肪酸および米糠油脂肪酸のうち、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸、綿実油脂肪酸、菜種油脂肪酸、麦油脂肪酸、ひまわり油脂肪酸、パーム油脂肪酸、コーン油脂肪酸は輸入する大豆や綿実、菜種などから得られるものであるが、米糠油脂肪酸は国内で生産された米から得られるものであるため、フードマイレージという観点でみると、米糠油脂肪酸はフードマイレージが非常に小さく、地球環境に大きな負荷をかけることは少ない。ここで、フードマイレージとは、生産地と消費地との間の距離が長くなるほど、食料品の輸送時に必要なエネルギー消費が高くなり、二酸化炭素の排出量も多くなることから、環境への負荷を示す指標として提唱されている概念である。フードマイレージは、商品を産地から販売地まで輸送する際の輸送距離をL、商品の重量をWとした場合、L×Wにより計算される数値により表すことができる。商品の生産地と販売地が近ければフードマイレージは小さくなり、同一の商品であってもより遠くの生産地から商品を輸送すればフードマイレージは大きくなる。地産池消の取組みにもつながる。
したがって、食料品を扱う企業、特に弁当やおにぎりなどの米飯品を扱う流通企業(コンビニエンスストア、スーパーマーケットなど)としては、米を精米したときに発生する米糠を廃棄せず、米糠から抽出される米糠油脂肪酸、さらにダイマー酸を生成して利用することは、環境負荷低減、フードマイレージ、地産池消への取り組みの観点から非常に有効である。
ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミンなどのモノ−およびジ−アルキルアミン類、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、アミノエチルエタノールアミンなどのモノ−およびジ−アルカノールアミン類などのモノアミンを併用してもよい。
軟化点は、80〜200℃であることが好ましく、90〜130℃であることがより好ましい。
数平均分子量は、1,000〜3,000であることが好ましく、1,500〜2,500であることがより好ましい。数平均分子量が1,000より小さいと、粘度が上がらず、低粘度のインキとなってしまう。数平均分子量が3,000を超えると、溶解性が不足し、白濁してしまう。
なお、酸価はJIS K5601による測定値である。
全アミン価はASTM D2074による測定値である。
軟化点はJIS K2207による環球法の測定値である。
数平均分子量は、GPC法(ポリスチレン換算)による測定値である。
本発明のグラビア印刷インキ組成物で使用されるニトロセルロース樹脂は、一般的なニトロセルロース樹脂が支障なく利用できるが、なかでもセルロース骨格を構成するグルコース単位1個あたり、平均して1.3〜2.7個のニトロ基で置換されたものであることが好ましい。
インキ組成物中には、合計で5〜40質量%であることが好ましく、6〜35質量%であることがより好ましい。
式(1)で表される金属キレートは、アセチルアセトンなどを配位子として含まれない金属キレートであるため、臭気が少なく、インキとしての安定性に優れる。これらは、単独または2種類以上混合して用いることができる。
有機溶剤としては、例えばトルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)、ノルマルプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノールなどのアルコール系溶剤、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸tert−ブチルなどのエステル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテル系溶剤およびこれらのエステル化物が挙げられ、エステル化物としては主にアセテート化したものが選ばれ、例えばエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどが挙げられる。また、バイオマスエタノールやバイオマス酢酸エチルなどのバイオマス由来の溶剤であってもよい。
ここで、バイオマス度(顔料を含まない)とは、紙基材層上に作成した印刷塗膜について、印刷塗膜中の顔料成分の固形分を除いた樹脂固形成分に含まれるバイオマス由来固形分の割合をいい、次の式(2)で表される。
バイオマス度(%)=(バイオマス由来樹脂固形分/樹脂固形分)×100 (2)
ワニス1(製造例1)
ニトロセルロース樹脂(固形分70%、バイオマス度49%)20部、バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂(固形分100%、米糠由来ダイマー酸使用、バイオマス度80%)8部に、メチルシクロヘキサン43部、イソプロピルアルコール22部、酢酸エチル7部を仕込み、溶解、混合し、ワニス1を作製した。
ニトロセルロース樹脂(固形分70%、バイオマス度49%)15部、バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂(固形分100%、米糠由来ダイマー酸使用、バイオマス度80%)10.5部に、シクロヘキサン45部、イソプロピルアルコール22.5部、酢酸−n−プロピル7部を仕込み、溶解、混合し、ワニス2を作製した。
ニトロセルロース樹脂(固形分70%、バイオマス度49%)7部、バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂(固形分100%、米糠由来ダイマー酸使用、バイオマス度80%)19.5部に、メチルシクロヘキサン44部、メタノール10部、イソプロピルアルコール12.5部、酢酸エチル7部を仕込み、溶解、混合し、ワニス3を作製した。
ニトロセルロース樹脂(固形分70%、バイオマス度49%)3.5部、バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂(固形分100%、米糠由来ダイマー酸使用、バイオマス度80%)22.5部に、メチルシクロヘキサン45部、メタノール10部、イソプロピルアルコール12部、酢酸エチル7部を仕込み、溶解、混合し、ワニス4を作製した。
ニトロセルロース樹脂(固形分70%、バイオマス度49%)7部、バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂(固形分100%、トール油由来ダイマー酸使用、バイオマス度67%)19.5部に、メチルシクロヘキサン44部、メタノール10部、イソプロピルアルコール12.5部、酢酸エチル7部を仕込み、溶解、混合し、ワニス5を作製した。
ニトロセルロース樹脂(固形分70%、バイオマス度49%)26部に、メチルシクロヘキサン19部、イソプロピルアルコール25部、酢酸エチル30部を仕込み、溶解、混合し、ワニス6を作製した。
バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂(固形分100%、米糠由来ダイマー酸使用、バイオマス度80%)30部に、メチルシクロヘキサン42部、メタノール10部、イソプロピルアルコール11部、酢酸エチル7部を仕込み、溶解、混合し、ワニス7を作製した。
インキ1(実施例1)
製造例1で作製したワニス1を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ1を作製した。
製造例2で作製したワニス2を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ2を作製した。
製造例3で作製したワニス3を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ3を作製した。
製造例4で作製したワニス4を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ4を作製した。
製造例3で作製したワニス3を60部に、黄顔料(ピグメントイエロー14)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ5を作製した。
製造例3で作製したワニス3を60部に、藍顔料(ピグメントブルー15:4)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ6を作製した。
製造例3で作製したワニス3を60部に、墨顔料(ピグメントブラック7)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ7を作製した。
製造例5で作製したワニス5を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ8を作製した。
製造例6で作製したワニス6を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ9を作製した。
製造例7で作製したワニス7を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル3部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ10を作製した。
製造例2で作製したワニス2を60部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、メチルシクロヘキサン10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。メチルシクロヘキサン5部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル6部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ11を作製した。
製造例6で作製したワニス6を23部、アクリル樹脂ワニス(固形分45%、バイオマス度0%)37部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部、酢酸エチル10部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。メチルシクロヘキサン3部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル8部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ12を作製した。
製造例6で作製したワニス6を12部、ブチラール樹脂(固形分100%、バイオマス度0%)4部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。チタンアセチルアセテート(金属キレート)4部、酢酸エチル21部、イソプロピルアルコール43部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ13を作製した。
製造例6で作製したワニス6を50部に、紅顔料(ピグメントレッド48:3)10部、イソプロピルアルコール6部を仕込み、ペイントシェーカーにて練肉し、ミルベースを作製した。メチルシクロヘキサン18部、イソプロピルアルコール3部、酢酸エチル13部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ14を作製した。
インキ15(実施例9)
製造例3で作製したワニス3を50部に、チタンアセチルアセテート(金属キレート)3部、メチルシクロヘキサン28部、イソプロピルアルコール14部、酢酸エチル5部にて、混合溶液を作製し、前記ミルベースに加えて、混合し、インキ15を作製した。
ニトロセルロース樹脂:バイオマス度49%、RS1/16 70部とイソプロピルアルコール30部の混合物(TNC社製)、固形分70%
バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂:米糠由来ダイマー酸使用、バイオマス度80%、軟化点107℃、数平均分子量2,500、固形分100%
バイオマス材料を使用したポリアミド樹脂:トール油由来ダイマー酸使用、バイオマス度67%、軟化点105℃、数平均分子量2,000、固形分100%
アクリル樹脂ワニス:バイオマス度0%、ダイヤナールGR−5679(三菱レイヨン(株)製)、固形分45%
ブチラール樹脂:バイオマス度0%、モビタールB 16H((株)クラレ製)、固形分100%
バイオマス度は、下記式(2)にて、計算した。
バイオマス度(%)=(バイオマス由来樹脂固形分/樹脂固形分)×100 (2)
得られた各積層体の印刷面について、150℃、2秒間、3kgf/cm2の加重にて、ヒートシールしたときに、印刷面の剥がれ具合を目視にて観察し、評価した。印刷面が紙基材面から剥がれないものが、耐熱性が良好と判断した。印刷面の剥がれ具合について、○:まったく剥がれない、△:やや剥がれがみられる(実用上問題ない)、×:剥がれが多い、の3段階で評価した。
得られた各積層体の印刷面の網点濃度100%のベタ部について、粘着テープ(28mm、ニチバン(株)製)を貼付し、引き剥がすことによって、印刷面の粘着テープへの取られ具合を目視にて観察し、評価した。粘着テープへの取られ具合の少ないものが、密着性が良好と判断した。粘着テープへの取られ具合が、○:まったくないもの、△:一部が取られるもの、×:ほとんどが取られるもの、の3段階で評価した。
得られた各積層体の印刷面の網点濃度100%のベタ部について、水を滴下し、静置し、1時間後に水滴の浸透具合を目視にて観察し、評価した。浸透が少ないものが、耐水性が良好と判断した。水滴の浸透具合について、○:まったく浸透せず、変化がみられないもの、△:やや浸透がみられるもの、×:浸透によりシミとなっているもの、の3段階で評価した。
また、食料品を扱う企業、特に米飯品を扱う流通企業にとっては、米を精米する際に発生し、処分される米糠から、これを材料として米糠由来のダイマー酸を生成して利用するポリアミド樹脂からなる印刷物を作製できることから、環境負荷低減、フードマイレージの低減、地産地消への取り組みについて、アピールできる。さらにグラビア印刷方式にて塗工できることから、食品包装用途に限らず、食品保存用途、農業用途、土木用途、漁業用途、自動車内外装用途、船舶用途、日用品用途、建材内外装用途、住設機器用途、医療・医療機器用途、医薬用途、家電品用途、家具類用途、文具類・事務用品用途、販売促進用途、商業用途、電機電子産業用途および産業資材用途などのさまざまな業態の各種紙容器、ラベル、蓋材、紙袋、紙製品などに広く適用できる。
Claims (10)
- ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂とキレートを含有し、
該ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂の含有量が、インキ組成物中に合計で5〜40質量%であり、
該ニトロセルロース樹脂とバイオマス由来のポリアミド樹脂との含有割合が1/0.4〜1/9.5である表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物であって、
紙基材層上に、該表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物を用いて作成した印刷塗膜としたとき、該印刷塗膜中のバイオマス度(顔料を含まない)が26〜85質量%であることを特徴とする表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物。 - 前記キレートが、金属キレートで、かつインキ組成物中に0.1〜5質量%であることを特徴とする請求項1に記載の表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物。
- 紙基材層上に、請求項1または2に記載の表刷り紙用溶剤型グラビア印刷インキ組成物を用いて作成する印刷塗膜であって、
該印刷塗膜中のバイオマス度(顔料を含まない)が26〜85質量%であることを特徴とする印刷塗膜。 - 紙基材層と、紙基材層の一方に、請求項3に記載の印刷塗膜からなる印刷層を有することを特徴とする積層体。
- 紙基材層と、紙基材層の一方に、印刷塗膜からなる印刷層を作成するグラビア印刷工程を含む積層体の製造方法。
- 請求項4に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする紙容器。
- 請求項4に記載の積層体を用いて作成することを特徴とするラベル。
- 請求項4に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする蓋材。
- 請求項4に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする紙袋。
- 請求項4に記載の積層体を用いて作成することを特徴とする紙製品。
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