JP2024050016A

JP2024050016A - 耐水紙及びその製造方法

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Publication number: JP2024050016A
Application number: JP2022156579A
Authority: JP
Inventors: 卓哉原
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2024-04-10

Abstract

【課題】生分解性があり、かつ十分な耐水性を有する耐水紙を提供すること。【解決手段】紙基材１０と、紙基材１０の両方の面１１，１３に設けられた酢酸セルロースを含む樹脂層２０，３０と、を備える、耐水紙１００。【選択図】図１

Description

本発明は、耐水紙及びその製造方法に関する。

耐水紙を用いた紙製容器は、安価で使い捨てができるので、食品産業などで広く使われている。
例えば、特許文献１には、紙基材の内面及び外面に熱可塑性樹脂層が設けられた積層シートから構成された紙カップが記載されている。この紙カップでは、ブランクの一方の側端縁を他方の側端縁に重ね合わせた胴部貼り合わせ部を有する。また、熱可塑性樹脂層は、押出しラミネート法により設けられたポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを介して紙基材に積層されている。
また、特許文献２には、カチオン性高分子凝結剤からなる第１剤を紙料と混合する工程１と、工程１で得られた混合物と、非フッ素系耐水剤からなる第２剤とを混合する工程２と、工程２で得られた混合物を抄紙する工程３と、を備える、耐水紙の製造方法が記載されている。

特開２０１３－１８０７９３号公報特開２０２１－１５５８８６号公報

しかしながら、特許文献１で得られた紙カップには、生分解性のない熱可塑性樹脂層が使用されているため、紙カップの生分解性の点で問題があった。また、特許文献２で得られた耐水紙には、それぞれ生分解性のない、カチオン性高分子凝結剤及び非フッ素系耐水剤が使用されているため、耐水紙の生分解性の点で問題があった。

本発明の目的は、生分解性があり、かつ十分な耐水性を有する耐水紙、並びに、耐水紙の製造方法を提供することである。

［１］紙基材と、
前記紙基材の両方の面に設けられた酢酸セルロースを含む樹脂層と、
を備える、
耐水紙。

［２］［１］に記載の耐水紙において、
前記樹脂層の厚さが２μｍ以上、２０μｍ以下である、
耐水紙。

［３］［１］又は［２］に記載の耐水紙において、
前記酢酸セルロースの酢化度が、５０％以上、６２％以下である、
耐水紙。

［４］［１］から［３］のいずれかに記載の耐水紙において、
前記酢酸セルロースのアセチル基総置換度が、２．３以上、２．６以下である、
耐水紙。

［５］［１］から［４］のいずれかに記載の耐水紙において、
前記樹脂層は、前記酢酸セルロースが有機溶剤に溶解した塗布液をコーティングしてなる樹脂層である、
耐水紙。

［６］紙基材上に、酢酸セルロースが有機溶剤に溶解した塗布液をコーティングして、樹脂層を形成する工程を含む、
耐水紙の製造方法。

［７］［６］に記載の耐水紙の製造方法において、
前記塗布液の粘度が、２０ｍＰａ・ｓ以上、２０００ｍＰａ・ｓ以下である、
耐水紙の製造方法。

［８］［６］又は［７］に記載の耐水紙の製造方法において、
前記有機溶剤が、エチルメチルケトン、ジメチルホルムアミド、及びシクロヘキサノンからなる群から選択される少なくとも１つの有機溶剤である、耐水紙の製造方法。

本発明の一態様によれば、生分解性があり、かつ十分な耐水性を有する耐水紙、並びに、耐水紙の製造方法を提供できる。

本実施形態に係る耐水紙の一例を模式的に表す概略断面図である。

以下、本発明の一例である耐水紙の好ましい実施形態について説明する。

本実施形態に係る耐水紙は、紙基材と、前記紙基材の両方の面に設けられた酢酸セルロースを含む樹脂層と、を備える。

本実施形態に係る耐水紙は、上記構成を備えることにより、生分解性があり、かつ十分な耐水性を有する、という特性が得られる。この理由は定かではないが、酢酸セルロースは、酢酸セルロース以外の生分解性樹脂よりも耐水性が高いため、上記の十分な耐水性を有する耐水紙が得られると、本発明者らは推察している。
なお、耐水紙の耐水性は、乾燥強度（単位：ｋＮ／ｍ）と湿潤強度（単位：ｋＮ／ｍ）の値から、下記数式（Ｆ１）により算出される強度減衰率（単位：％）で評価できる。
強度減衰率＝［（湿潤強度－乾燥強度）／乾燥強度］×１００・・・（Ｆ１）
この強度減衰率は、－６０％以上であることが好ましく、－５０％以上であることがより好ましく、－４０％以上であることがさらにより好ましく、－３０％以上であることが特に好ましい。
乾燥強度は、ＪＩＳＰ８１１３：２００６に記載の引張強さの測定方法により測定できる。また、湿潤強度は、ＪＩＳＰ８１３５：１９９８に記載の湿潤引張強さの測定方法により測定できる。なお、これらの強度は、耐水紙の機械方向（ＭＤ）と、ＭＤと直交するクロス方向（ＣＤ）について、それぞれ測定する。

本実施形態に係る耐水紙について、図面を参照して説明する。図１に示される耐水紙１００は、紙基材１０と、紙基材１０の両方の面（紙基材１０の第一主面１１、紙基材１０の第二主面１３）に設けられた樹脂層２０，３０とを備えており、樹脂層３０、紙基材１０、及び樹脂層２０が、樹脂層３０から樹脂層２０に向かって、この順で、順次積層されている。樹脂層２０，３０は、酢酸セルロースを含む。耐水紙１００においては、樹脂層２０，３０が設けられた紙基材１０の第一主面１１及び第二主面１３に、耐水性が付与される。ここで、主面とは、紙基材、又は樹脂層の最大面であり、厚さ方向（すなわち、各層の積層方向）に向く面を表す。

以上、図１を参照して、本実施形態に係る耐水紙の一例を説明したが、本実施形態に係る耐水紙は、これに限定されるものではない。本実施形態に係る積層体は、上記構成を有していれば、種々の形態を採用し得る。

（紙基材）
紙基材としては、後述の樹脂層を支持できれば、特に限定されるものではない。紙基材としては、例えば、クラフト紙、グラシン紙、非コート紙（例えば、上質紙、中質紙、及び薄葉紙など）、及びコート紙（例えば、アート紙、クレーコート紙、及びキャストコート紙など）などが挙げられる。

本明細書において、コート紙は、パルプ繊維を主成分とする原紙と、原紙の上に設けられた顔料コート層とを備えている。原紙は、例えば、パルプ繊維を主成分として、目的とする添加剤が添加され、公知の方法で得られる。顔料コート層は、原紙の上に、公知の方法で設けられる。顔料コート層は、単層構造でもよく、多層構造でもよい。顔料コート層は、例えば、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、サチンホワイト、酸化チタン、及びプラスチックピグメントなどの１種又は２種以上の顔料１００質量部に対して、例えば、水性樹脂などの接着剤を、２質量部以上、５０質量部以下の範囲で含有する。

紙基材の坪量は、特に限定されず、例えば、３０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、４０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。紙基材の坪量は、例えば、３００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、２００ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。
紙基材の厚さは、特に限定されず、例えば、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。紙基材の厚さは、例えば、３００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。

基材が、コート紙である場合、原紙の厚さは、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。原紙の厚さは、２５０μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。顔料コート層の厚さは、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。顔料コート層の厚さは、４０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましい。

（樹脂層）
樹脂層は、酢酸セルロースを含んでいる。樹脂層は、酢酸セルロースのみが含まれていることが好ましい。

樹脂層の厚さは、耐水紙の耐水性の観点から、２μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であることがより好ましい。他方、樹脂層の厚さは、（i）耐水紙の光沢が大きくなり過ぎるという問題、又は（ii）耐水紙が硬くなり過ぎて、耐折強度が不十分となるという問題が発生しにくいという観点から、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。５μｍ以下であることがさらに好ましい。

酢酸セルロースは、生分解性が得られ易くなる観点で、酢化度が５０％以上であることが好ましく、５２％以上であることがより好ましい。酢酸セルロースは、酢化度が５３％以上でもよく、５４％以上でもよい。酢酸セルロースは、生分解性が得られ易くなる点で、酢化度が６２％以下であることが好ましい。

酢酸セルロースの酢化度は、ＡＳＴＭＤ－８１７－９１（セルロースアセテートなどの試験方法）の酢化度の測定方法に準拠して測定することができる。

酢酸セルロースのアセチル基総置換度は、生分解性が得られ易くなる観点で、２．３以上であることが好ましく、２．４以上であることがより好ましい。酢酸セルロースのアセチル基総置換度は、生分解性が得られ易くなる観点で、２．６以下であることが好ましく、２．５以下であることがより好ましい。

酢酸セルロースのアセチル基総置換度は、酢酸セルロースの酢化度から、下記数式（Ｆ１）で換算することにより求められる。
ＤＳ＝１６２．１４×ＡＶ／（６００５．２－ＡＶ×４２．０３７）・・・（Ｆ１）
数式（Ｆ１）中、ＤＳは、アセチル基総置換度、ＡＶは、酢化度（％）を表す。

また、酢酸セルロースは、２５±１℃における６％粘度（６％に希釈した際の粘度）が５０ｍＰａ・ｓ以上２００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。なお、６％粘度は、例えば、乾燥試料３ｇを、９５％アセトン水溶液３９．９ｇで溶解させた６ｗｔ／ｖｏｌ％の溶液を試料とすればよい。
酢酸セルロースは、融点が２３０℃以上、３００℃以下であることが好ましい。
酢酸セルロースを含有する溶液の粘度は、例えばＪＩＳＫ７１１７－１：１９９９で規定される方法に準拠して測定できる。また、酢酸セルロースの融点は、例えばＪＩＳＫ７１２１－１９８７で規定される方法に準拠して測定できる。

樹脂層は、（i）酢酸セルロースを溶融押出法によって設けられた樹脂層であってもよく、（ii）酢酸セルロースを有機溶剤に溶解した塗布液をコーティングしてなる樹脂層であってもよい。樹脂層の形成のしやすさと密着性の観点で、樹脂層は、酢酸セルロースを有機溶剤に溶解した塗布液をコーティングしてなる樹脂層であることが好ましい。
樹脂層には、熱プレスが施されていないことが好ましい。樹脂面の平滑度が高くなりすぎることで、製袋などの工程で接着剤と樹脂面の密着性が低下する傾向にある。

樹脂層は、酢酸セルロースの他にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、添加剤など（例えば、可塑剤など）のその他の成分を含有してもよい。

（耐水紙の製造方法）
次に、本実施形態に係る耐水紙の製造方法について、説明する。
本実施形態に係る耐水紙の製造方法によれば、前述の本実施形態に係る耐水紙を好適に製造できる。
本実施形態に係る耐水紙の製造方法は、紙基材上に、酢酸セルロースが有機溶剤に溶解した塗布液をコーティングして、樹脂層を形成する工程を備える方法である。ここで、樹脂層は、紙基材の両方の面に設けるが、（i）紙基材の一方の面に樹脂層を形成した後に、他方の面に樹脂層を形成してもよく、（ii）紙基材の両方の面に同時に樹脂層を形成してもよい。

紙基材としては、前述の紙基材を使用すればよい。この樹脂層を設ける工程では、紙基材との密着性を高めるために、加熱あるいはコロナ放電処理などの各種表面処理を施してもよい。
この樹脂層を設ける工程では、樹脂層形成用組成物の塗布液を、紙基材上にコーティングした後、乾燥することで、樹脂層が形成される。

樹脂層形成用組成物の塗布液の２５℃での粘度は、２０ｍＰａ・ｓ以上、２０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。粘度が前記範囲内であれば、塗布液を用いて適切な樹脂層を形成し易くなる。この粘度は、例えばＪＩＳＫ７１１７－１：１９９９で規定される方法に準拠して測定できる。

酢酸セルロースを溶解する有機溶剤としては、特に限定されず、例えば、ケトン類（アセトン、シクロヘキサノン、及びメチルエチルケトン（ＭＥＫ）など）、エーテル類（ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルなど）、アミド類（ジメチルホルムアミドなど）、及びエステル類（酢酸エチル、及び酢酸ブチルなど）などが挙げられる。これらの有機溶剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの有機溶剤の中でも、酢酸セルロースの溶解のし易さの観点から、エチルメチルケトン、ジメチルホルムアミド、及びシクロヘキサノンからなる群から選択される少なくとも１つが好ましい。

樹脂層形成用組成物の塗布液を紙基材の上にコーティングする方法としては、例えば、バーコート法、ナイフコート法、ロールナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、カーテンコート法及びグラビアコート法などが挙げられる。樹脂層形成用組成物の塗布液のコーティング量は、例えば、樹脂層の乾燥後の厚さとして、２μｍ以上、２０μｍ以下の範囲となる量であることが好ましい。樹脂層が酢酸セルロースのみからなる層である場合、樹脂層形成用組成物の塗布液のコーティング量は、特に限定されず、例えば、３ｇ／ｍ^２以上、３０ｇ／ｍ^２以下であることが挙げられる。

以上の工程を経ることにより、本実施形態に係る耐水紙が得られる。

本発明は、前記実施形態に限定されない。本発明は、本発明の目的を達成できる範囲での変形及び改良などを含むことができる。

以下に実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

各実施例及び各比較例の積層体を作製するための原材料として、下記の原材料を準備した。

（紙基材）
紙基材－１：上質紙（日本製紙社製、坪量６８ｇ／ｍ^２）
紙基材－２：グラシン紙（リンテック社製、坪量６２ｇ／ｍ^２）
紙基材－３：耐水紙（湿潤紙力剤内添、坪量７０ｇ／ｍ^２）

（酢酸セルロース）
ＣＡ－１：酢化度５５％（アセチル基総置換度２．４）の酢酸セルロース（株式会社ダイセル製、Ｌ－２０）

＜実施例１＞
紙基材－１の片面（表面）に、酢酸セルロースをメチルエチルケトンで溶解して調製した樹脂層形成用組成物の塗布液（２５℃での粘度１２００ｍＰａ・ｓ）を、アプリケーターでコーティングした後、１２０℃、１分間で乾燥して、厚さ３μｍで、樹脂層を形成した。その後、樹脂層を形成した紙基材－１のもう一方の面（裏面）に、塗布液（２５℃での粘度１２００ｍＰａ・ｓ）を、アプリケーターでコーティングした後、１２０℃、１分間で乾燥して、厚さ３μｍで、樹脂層を形成して、実施例１の耐水紙を得た。

＜実施例２及び３＞
紙基材の種類、樹脂層の厚さ、及び樹脂層の有無などを、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、耐水紙を得た。
＜比較例１及び２＞
紙基材の種類、樹脂層の厚さ、及び樹脂層の有無などを、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、紙又は耐水紙を得た。

［強度減衰率の評価］
上記の各例で得られた耐水紙又は紙について、ＪＩＳＰ８１１３：２００６に記載の引張強さの測定方法により、乾燥強度を測定し、また、ＪＩＳＰ８１３５：１９９８に記載の湿潤引張強さの測定方法により、湿潤強度を測定した。なお、これらの強度は、耐水紙の機械方向（ＭＤ）と、クロス方向（ＣＤ）について、それぞれ測定する。
そして、これらの強度の値から、下記数式（Ｆ２）により、強度減衰率（単位：％）を算出した。得られた結果を表１に示す。なお、強度減衰率のマイナスの値が小さいほど、耐水性が優れていることを示す。
強度減衰率＝［（湿潤強度－乾燥強度）／乾燥強度］×１００・・・（Ｆ２）

以上の結果によれば、酢酸セルロースを含む樹脂層が両面に設けられている実施例の耐水紙は、当該樹脂層が設けられていない比較例の紙又は耐水紙に比べ、耐水性に優れることが分かる。

１０…紙基材、１１…第一主面（紙基材の第一主面）、１３…第二主面（紙基材の第二主面）、２０…樹脂層、３０…樹脂層、１００…耐水紙。

Claims

紙基材と、
前記紙基材の両方の面に設けられた酢酸セルロースを含む樹脂層と、
を備える、
耐水紙。
請求項１に記載の耐水紙において、
前記樹脂層の厚さが２μｍ以上、２０μｍ以下である、
耐水紙。
請求項１又は請求項２に記載の耐水紙において、
前記酢酸セルロースの酢化度が、５０％以上、６２％以下である、
耐水紙。
請求項１又は請求項２に記載の耐水紙において、
前記酢酸セルロースのアセチル基総置換度が、２．３以上、２．６以下である、
耐水紙。
請求項１又は請求項２に記載の耐水紙において、
前記樹脂層は、前記酢酸セルロースが有機溶剤に溶解した塗布液をコーティングしてなる樹脂層である、
耐水紙。
紙基材上に、酢酸セルロースが有機溶剤に溶解した塗布液をコーティングして、樹脂層を形成する工程を含む、
耐水紙の製造方法。
請求項６に記載の耐水紙の製造方法において、
前記塗布液の粘度が、２０ｍＰａ・ｓ以上、２０００ｍＰａ・ｓ以下である、
耐水紙の製造方法。
請求項６又は請求項７に記載の耐水紙の製造方法において、
前記有機溶剤が、エチルメチルケトン、ジメチルホルムアミド、及びシクロヘキサノンからなる群から選択される少なくとも１つの有機溶剤である、耐水紙の製造方法。