JP2019073835A

JP2019073835A - 撥水紙及びその製造方法

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Publication number: JP2019073835A
Application number: JP2017202099A
Authority: JP
Inventors: 隼人元島; Hayato Motojima
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2019-05-16

Abstract

【課題】低コストで生産可能であり、高い撥水性に加えて、優れた印刷適用性及び製袋性を有する撥水紙及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】パルプ繊維を主成分とする基材と、基材の少なくとも一方の面に塗工された表面層とを備える撥水紙は、表面層が澱粉及びワックスを含有し、撥水紙の片面のワックス含有量が０．２８〜１．１０ｇ／ｍ２の範囲であり、かつ、表面層のＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上である。【選択図】なし

Description

本発明は、撥水紙及びその製造方法に関し、より詳しくは、封筒や包装紙等に用いられるものに関する。

この種の撥水紙は例えば特許文献１で知られている。このものは、パルプ繊維を主成分とする基材（紙）と、基材の少なくとも一方の面に塗工された表面層とを備える。表面層は、スチレン・（メタ）アクリル酸エステル重合体とワックスエマルションとを含有する塗工液を用いて塗工される。この撥水紙によれば、表面層のＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．６８：２０００（旧ＪＩＳＰ８１３７）による撥水度がＲ７以上になる。然し、スチレン・（メタ）アクリル酸エステル重合体は高価な材料であることから、製品コストが高くなるという問題がある。

そこで、スチレン・（メタ）アクリル酸エステル重合体に代えて、比較的廉価な材料を用いて上記従来例と同等の撥水度を持つ撥水紙の開発が望まれている。そして、撥水紙を封筒や包装紙等に用いる場合には、高い撥水性に加えて、撥水紙へのインクの着肉性や乾き性（セット性）といった印刷適用性と、製袋加工時に撥水紙に塗布される接着剤の濡れ性や接着性といった製袋性の性能も求められるため、同時にこのような性能を持つ撥水紙とする必要がある。

特開２００４−２３８７５０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、低コストで製造可能であり、高い撥水性に加えて、優れた印刷適用性及び製袋性を有する撥水紙及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、パルプ繊維を主成分とする基材と、前記基材の少なくとも一方の面に塗工された表面層とを備える本発明の撥水紙は、前記表面層が澱粉及びワックスを含有し、撥水紙の片面のワックス含有量が０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２の範囲であり、かつ、前記表面層のＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上であることを特徴とする。本発明において、塗工には、基材に塗液を塗布する場合だけでなく、基材を塗液に浸漬する場合も含まれるものとする。ここで、撥水紙の片面のワックス含有量とは、撥水紙の片面の表面層中に含まれるワックスの量と、当該表面層に接する基材中に浸透（含浸）したワックスの量との合計量をいう。基材の両面に表面層が塗工される場合は、少なくとも一方の片面のワックス含有量が０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２の範囲であればよい。なお、基材の両面に表面層が塗工され、かつ基材の全体にワックスが浸透している場合は、基材の断面方向において、基材の一方の表面から中心までのワックスの量を基材中に浸透したワックスの量として、撥水紙の片面のワックス含有量を算出するものとする。

また、上記課題を解決するために、本発明の撥水紙の製造方法は、パルプ繊維を主成分とする基材を形成する工程と、澱粉及びワックスを含有する塗液を調整する工程と、基材の片面のワックス含有量が０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２となるように、前記塗液を前記基材の少なくとも一方の面に塗工する工程と、塗工した塗液を乾燥させることにより、前記基材に、澱粉及びワックスを含有する、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上である表面層を形成する工程とを含むことを特徴とする。

以上によれば、従来例で用いられていた比較的高価なスチレン・（メタ）アクリル酸エステル重合体に代えて、廉価な澱粉を用いることで低コストで製造可能な撥水紙が得られる。そして、表面層のＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上であるため、高い撥水性を有する。しかも、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量を０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２の範囲にすることで、撥水紙が優れた印刷適用性及び製袋性を有することが確認された。従って、封筒や包装紙に適した低コストの撥水紙を提供できる。

以下、本発明の実施形態の撥水紙について説明する。本実施形態の撥水紙は、パルプ繊維を主成分とする基材と、基材の少なくとも一方の面に塗工された表面層とを備える。

パルプ繊維としては、木材パルプ、非木材パルプ、古紙パルプ及びその他の繊維から選択される少なくとも１種を用いることができ、木材パルプを好適に用いることができる。木材パルプとしては、広葉樹材パルプ及び針葉樹材パルプの少なくとも１種を用いることができ、地合いや外観を考慮して、広葉樹材パルプと針葉樹材パルプとを適宜配合して用いることが好ましい。針葉樹材パルプとしては、モミ、マツ等を例示でき、広葉樹材パルプとしては、ユーカリ、ポプラ等を例示できる。木材パルプの製造方法は特に限定されず、クラフトパルプ、サルファイドパルプ、アルカリパルプのような化学パルプや、砕木パルプ、リファイナーグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプのような機械パルプを用いることができる。非木材パルプとしては、ケフナ、藁、麻等を例示でき、その他の繊維としては、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維のような有機合成繊維や、ガラス繊維、セラミック繊維、カーボン繊維のような無機質繊維を含有してもよい。パルプ繊維としては、公知のものを用いることができるため、これ以上の説明は省略する。

基材は、パルプ繊維の他に、添加剤を含有してもよい。添加剤としては、填料、染料、紙力増強剤、ｐＨ調整剤及びサイズ剤から選択される少なくとも１種を用いることができる。紙力増強剤としては、澱粉、ポリアクリルアミド、尿素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール等を例示できる。ｐＨ調整剤としては、硫酸バンド、塩化アルミニウム、硫酸、塩酸、アルミン酸ソーダ、塩基性アルミニウム化合物、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ性化合物等を例示できる。添加剤としては、公知のものを用いることができるため、これ以上の説明は省略する。

表面層は、澱粉及びワックスを含有する。澱粉としては、天然澱粉及び加工澱粉の少なくとも１種を用いることができる。より具体的には、酸化澱粉、酸化アセチル化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉、エステル化澱粉、カチオン化澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉等を例示することができる。澱粉の原料としては、トウモロコシ、ポテト、タピオカ等を例示することができる。ワックスは、ワックスエマルションとして用いることが好ましく、ワックスエマルションとしては、パラフィンワックスエマルション、マイクロクリスタリンワックスエマルション、カルナバワックスエマルション及びポリオレフィンワックスエマルションから選択される少なくとも１種を用いることができる。表面層の塗工量は、固形分で１．０〜３．０ｇ／ｍ^２が好ましい。表面層の塗工量が１．０ｇ／ｍ^２よりも少ないと、ワックス含有量が減るため撥水性が不足するおそれがある。また表面層の塗工量が３．０ｇ／ｍ^２よりも多くなると、ワックス含有量が過剰になることで接着剤やインクの密着性が低下するため製袋性や印刷適用性が悪くなるおそれがある。

表面層は、澱粉１００質量部に対して、ワックスを４３〜５００質量部含有することが好ましく、５０〜１５０質量部含有することがより好ましい。ワックスが４３質量部より少ないと、撥水度が低くなるという不具合がある一方で、５００質量部より多いと、印刷適用性及び製袋性が悪くなるという不具合がある。

表面層は、澱粉及びワックスの他に、必要に応じて、防滑剤、保水剤、消泡剤等の添加剤を含有していることが好ましい。これらの添加剤の含有量は特に限定されず、適宜選択すればよい。

撥水紙の片面のワックス含有量は、０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２の範囲に設定することが好ましく、０．３３〜０．６５ｇ／ｍ^２の範囲に設定することがさらに好ましい。ワックス含有量が０．２８ｇ／ｍ^２より少ないと、撥水度が低くなるという不具合がある一方で、１．１０ｇ／ｍ^２より多いと、印刷適用性及び製袋性が悪くなるという不具合がある。

表面層中のワックスの比率を１９質量％〜７５質量％の範囲にすることが好ましく、２１質量％〜５０質量％の範囲にすることがさらに好ましく、２２質量％〜３８質量％の範囲にすることが特に好ましい。

以下、本発明の実施形態の撥水紙の製造方法について説明する。先ず、パルプ繊維を主成分とする基材を作製する。基材の作製方法は、特に限定されず、公知の抄紙法を用いることができる。例えば、抄紙ｐＨが４．５付近である酸性抄紙法や、炭酸カルシウム等のアルカリ性填料を主成分として含み、抄紙ｐＨが約６の弱酸性から抄紙ｐＨが約９の弱アルカリ性の中性抄紙法等を用いることができる。また、基材の作製に用いられる抄紙機としては、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、丸網抄紙機、ヤンキー抄紙機等の公知の抄紙機を用いることができる。尚、基材の坪量は、特に限定されず、目的に応じて５０〜１８０ｇ／ｍ^２のものを用いることができる。基材の坪量が５０ｇ／ｍ^２未満の場合、紙の厚みが薄くなるためにコシが弱くなり、ハンドリング性が悪くなるので、うまく製袋できなくなるおそれがある。また基材の坪量が１８０ｇ／ｍ^２を超えると、紙の厚みが厚くなりコシが強くなるため、製袋時の折り曲げ作業において反発力によりうまく製袋できなくなるおそれがある。

次に、澱粉及びワックスを含有する塗液を調製する。ここで、澱粉１００質量部に対して、ワックスを４３〜５００質量部配合することが好ましく、ワックスを５０〜１５０質量部配合することがより好ましい。塗液には、必要に応じて、上述した添加剤を適宜添加することができる。

そして、図示省略の塗工装置を用い、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量が０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２となるように、上記塗液を基材の少なくとも一方の面に塗工する。塗工装置としては、ロールコーター、エアナイフコーター、バーコーター、ブレードコーター、スプレーコーター、カーテンコーター、ダイコーター、サイズプレスコーター等の公知のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。尚、基材の両方の面に塗工する場合、基材の一方の面に塗工した塗液とは異なる組成の塗液を基材の他方の面に塗工してもよい。

最後に、乾燥機を用い、基材に塗工された塗液を乾燥させることにより、基材の少なくとも一方の面に、澱粉及びワックスを含有し、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上である表面層が形成される。乾燥機としては、ドライヤー、トンネルドライヤー、エアースルードライヤー等の公知のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。乾燥温度は、塗液に含まれる成分に応じて、例えば、６０〜１８０℃の範囲に設定することができる。乾燥温度が６０℃未満であると、塗液の乾燥が不十分となりロール状に巻いた際にブロッキング（重なった撥水紙同士がくっ付いてしまう現象）を起こしたり、十分に乾燥するために生産速度を落とすことで生産性が悪くなるおそれがある。乾燥温度が１８０℃を超えると、過乾燥により紙がもろくなり紙力強度が低下し、紙の生産時や製袋時に紙が破断してしまうおそれがある。尚、基材に形成する表面層は、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ８以上であることがより好ましい。

以上説明したように、本実施形態によれば、高価なスチレン・（メタ）アクリル酸エステル重合体に代えて廉価な澱粉を用いたことで、撥水紙を低コストで製造することができる。また、撥水紙の表面層はＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上であるため、撥水紙は高い撥水性を有する。しかも、撥水紙の片面あたりのワックス含有量を０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２の範囲としたことで、撥水紙は優れた印刷適用性及び製袋性を有する。このため、撥水紙に対して、通常のオフセット印刷やレーザープリント出力による印刷又は鉛筆や油性ボールペンによる筆記が可能となり、また、撥水紙を一般的な糊等の水性接着剤で接着することができる。従って、封筒や包装紙の用途に適した低コストの撥水紙を得ることができる。

以下、本発明の実施形態をより具体化した実施例１〜７について説明する。

（実施例１）
［基材の作製］
針葉樹材パルプと広葉樹材パルプとを３５：６５（質量比）の割合で配合したクラフトパルプ１００質量部に、湿潤紙力剤（星光ＰＭＣ社製の商品名「シリョクＷＳ−４０２０」）３質量部、乾燥紙力剤（ジー・エス・エル・ジャパン社製の商品名「ジェルトロン２４５」）２質量部、硫酸バンド０．８質量部を配合した紙料を調製し、公知の酸性抄紙法を用いて、坪量９７ｇ／ｍ^２の基材を作製した。

［塗液の調製］
澱粉（ＳａｎｇｕａｎＷｏｎｇｓｅＩｎｄ社製の商品名：「ＯＸＣＥＬ−０６１０」）１００質量部、ワックス（ハリマ化成社製の商品名「ハリコートＣ−３００」）４６質量部、防滑剤（星光ＰＭＣ社製の商品名「ボウカツＡＴ３８５２」）７０質量部、保水剤（サンノプコ社製の商品名「ＳＮシックナー９２９−Ｓ」）１２質量部を配合することで、塗液（３質量％水溶液）を調製した。なお、各成分の部数は、固形分に換算した値である。このとき、塗液中の固形分におけるワックスの比率は２０．２質量％である。

［表面層の形成］
上記調製した塗液を基材の両面にヒシラコピー（三菱製紙社製の商品名「ワンステッププロセッサーＳ−ＩＩＩ」）により、固形分で片面当り１．５ｇ／ｍ^２の塗工量で塗工し、塗液が塗工された基材をホットプレスにより１２０℃で１分間乾燥させることにより、表面層を形成し、撥水紙を得た。このようにして得た撥水紙を「実施例１」とした。本実施例１において、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は０．３０ｇ／ｍ^２である。

（実施例２）
塗液に含有するワックスを５２質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は２２．２質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は０．３３ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「実施例２」とした。

（実施例３）
塗液に含有するワックスを６０質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は２４．８質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は０．３７ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「実施例３」とした。

（実施例４）
塗液に含有するワックスを８０質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は３０．５質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は０．４６ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「実施例４」とした。

（実施例５）
塗液に含有するワックスを１００質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は３５．５質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は０．５３ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「実施例５」とした。

（実施例６）
塗液に含有するワックスを２００質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は５２．４質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は０．７８ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「実施例６」とした。

（実施例７）
塗液に含有するワックスを４２０質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は７０．０質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は１．０５ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「実施例７」とした。

次に、上記実施例１〜７に対して比較するための比較例１及び２について説明する。

（比較例１）
塗液に含有するワックスを４０質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は１８．０質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は０．２７ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「比較例１」とした。

（比較例２）
塗液に含有するワックスを５７５質量部（固形分換算、塗液中の固形分におけるワックスの比率は７６．０質量％、乾燥後の撥水紙の片面のワックス含有量は１．１４ｇ／ｍ^２）とした点を除き、上記実施例１と同様の方法で得た撥水紙を「比較例２」とした。

次に、上記実施例１〜７及び上記比較例１及び２の撥水紙の性能評価を行った。各撥水紙の評価結果は、纏めて表１に示す。

［撥水度の評価］
各撥水紙の一方の面（表面）及び他方の面（裏面）に形成された表面層の撥水度を、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００に準じて測定した。表１によれば、実施例１〜７の如く塗液中のワックスの比率を１９質量％〜７５質量％の範囲にすることで、表面層の撥水度をＲ７以上にすることができることが判った。

［インク着肉性の評価］
ＲＩ印刷適用性試験機（明製作所製の商品名「ＲＩ−３型」）を用いて、インク（サカタインクス社製の商品名「２００１−Ｘ藍ＲＬＤ−Ａ」）１．５ｇを金属ローラーと樹脂ローラーとで練り、樹脂ローラーを４０ｒｐｍの速度で回転させて各撥水紙にインクを転写し、転写されたインクのインク色濃度に基づき、インク着肉性を目視により後述の指標にて評価した。評価に際しては、上記条件と同じ条件でカラークラフト紙（リンテック社製の商品名「ハーフトーンカラー」）に転写されたインクのインク色濃度を「基準」とし、基準より濃い場合を「◎」、基準と同程度である場合を「○」、基準より薄い場合を「×」とした。

［インク乾き性（セット性）の評価］
上記インク着肉性の評価と同様に、ＲＩ印刷適用性試験機（明製作所製の商品名「ＲＩ−３型」）を用いて、各撥水紙にインクを転写した。その後、台紙（日本製紙製「ＮＳＮＰＩコートカタメン８２Ｇ」）を樹脂ロールに巻き、撥水紙にインクを転写した３０分後に、インクが転写された撥水紙と台紙とを接触させて、台紙へのインクの転写度合を確認することで、インク乾き性（セット性）を評価した。評価に際しては、上記インク着肉性の評価と同様にカラークラフト紙（商品名：「ハーフトーンカラーホワイト」、リンテック社製）にインクを転写し、インクが転写されたカラークラフト紙と台紙とを接触させたときのインクの転写度合を「基準」とし、基準より転写度合が少ない場合を「◎」、基準と同程度である場合を「○」、基準より転写度合が多い場合を「×」とした。

［接着剤の接着性（紙破率）の評価］
幅５ｃｍ×長さ１３ｃｍに裁断した撥水紙を２枚準備し、一方の撥水紙の表面に、ワイヤーバー＃８を用いて接着剤１：酢酸ビニル・アクリル共重合体エマルション接着剤（サイデン化学社製の商品名「サイビノールＳＹ−１６」）を２２ｇ／ｍ^２（ｗｅｔ）の塗工量で塗工し、接着剤１を介して他方の撥水紙を貼り合わせ、ヒシラコピー（三菱製紙社製）を用いて圧着させることで、接着試験片を得た。この接着試験片を１分間静置した後、人の手で強制剥離を行い、剥離後の紙面の状況から紙破率（％）を評価した。紙破率（％）は、貼り合わせた面積のうち、紙が破損した部分の面積から算出した。また、接着剤１の代わりに、接着剤２：酢酸ビニルエマルション接着剤（日信化学工業社製の商品名「ビニブランＡ２３Ｊ１」）を用いて得た接着試験片についても同様に、紙破率を評価した。尚、接着剤１は原液のままで、接着剤２は、水で調薬したもの（接着剤：水＝８：２、質量比）を夫々用いた。紙破率が８０％以上である場合を「◎」、紙破率が５０％以上８０％未満である場合を「○」、紙破率が５０％である場合を「△」、紙破率が０％である場合を「×」とした。

表１に示すように、上記実施例１〜５は、撥水性、印刷適用性（インクの着肉性及び乾き性）、製袋性（接着剤の接着性）が優れていることが判った。上記実施例６及び７は、上記製袋性は実施例１〜５より若干劣るものの、撥水性及び印刷適用性は上記実施例１〜５と同程度であることが確認された。これより、撥水紙の片面のワックス含有量を０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２の範囲にすることで、撥水紙が優れた印刷適用性及び製袋性を有することが判った。これに対して、上記比較例１は印刷適用性及び製袋性が優れるものの撥水度がＲ２と低く、また、上記比較例２は、撥水性に優れるものの印刷適用性及び製袋性が悪いため、封筒や包装紙の用途に適さないことが判った。

尚、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。上記実施例１〜７では、塗液に添加剤としての防滑剤及び保水剤を含有したものを例に説明しているが、これらの添加剤を含有しない場合にも本発明を適用でき、この場合も、撥水度がＲ７以上と高く、優れた印刷適用性及び製袋性を有する撥水紙を得ることができる。

また、塗工された塗液を乾燥した後に、マシンカレンダーやスーパーカレンダーを用いて撥水紙の平滑度を向上させるようにしてもよい。

Claims

パルプ繊維を主成分とする基材と、前記基材の少なくとも一方の面に塗工された表面層とを備える撥水紙において、
前記表面層が澱粉及びワックスを含有し、撥水紙の片面のワックス含有量が０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２の範囲であり、かつ、前記表面層のＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上であることを特徴とする撥水紙。
撥水性の製造方法において、
パルプ繊維を主成分とする基材を形成する工程と、
澱粉及びワックスを含有する塗液を調整する工程と、
撥水紙の片面のワックス含有量が０．２８〜１．１０ｇ／ｍ^２となるように、前記塗液を前記基材の少なくとも一方の面に塗工する工程と、
塗工した塗液を乾燥させることにより、前記基材に、澱粉及びワックスを含有する、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験法Ｎｏ．６８：２０００による撥水度がＲ７以上である表面層を形成する工程とを含むことを特徴とする撥水紙の製造方法。