JP3616465B2 - 生分解性エマルジョン - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、紙等の表面に耐水性被膜を形成する等の目的で使用することのできる生分解性エマルジョンに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、化粧箱等の紙パックに製品を収納した包装形態が広く利用されている。この種の紙パックの内面側は、耐水性を付与するために通常、合成樹脂によって被覆されている。
【０００３】
従来、紙パック等に耐水性を付与するための表面被覆用合成樹脂として、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアマイド、変性澱粉等が使用されていたが、紙等の基材表面にこれらの合成樹脂によって被膜を形成した複合材料は、高い燃焼エネルギーを発生する等の理由で焼却処理が困難な場合があり、また土中に埋め立てて処理しても合成樹脂の被膜部分は生分解され難いという問題を有していた。
【０００４】
上記の如き問題を解消するために、近年、非生分解性の合成樹脂にかえて生分解性の合成樹脂を用いることが提案されており、例えば特開平４−３３４４４８号公報には、ポリ乳酸やその誘導体を紙等の基材表面に被覆する技術が記載されている。上記公報には、ポリ乳酸やその誘導体の有機溶媒溶液中に基材を浸漬したり、溶液を基材表面に噴霧したり、或いはポリ乳酸やその誘導体の粉体を基材表面に熱溶着する等により、基材表面にポリ乳酸やその誘導体の被膜を形成する方法が記載されている。
【０００５】
しかしながら、基材表面をポリ乳酸やその誘導体で被覆するために有機溶媒溶液を用いると、有機溶媒の毒性等によって取扱の際に充分な配慮が必要となり、取扱上、非常な煩雑さを伴うという問題があった。またポリ乳酸やその誘導体の被膜を熱溶着によって形成する場合には、長尺な基材表面に高温下（１８０〜２５０℃）で熱溶着した後に、基材はロール状に巻き取られるため、基材や被膜に熱変形が生じたりする虞れがあるとともに、この方法は加熱溶融したポリ乳酸やその誘導体を基材に塗布した後、塗布面が充分低い温度になるまで冷却させる必要があるため処理に時間がかかり、効率良く表面処理を行うことができないという問題があった。
【０００６】
一方、ポリ乳酸やその誘導体をエマルジョンとし、このエマルジョンを基材表面に塗布して被膜を形成する方法は、上記有機溶媒を用いる方法に比べると公害問題等を生じる虞れが少なく、取扱いは容易であるが、ポリ乳酸やその誘導体を単にエマルジョンとして塗布した場合には、充分な耐水性被膜が形成され難いという問題があった。
【０００７】
本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意研究した結果、乳酸ポリマーの特定量を、アニオン系乳化剤を特定割合以上含む乳化剤を用いて、微粒状に乳化分散せしめたエマルジョンとすると、耐水性のある生分解性被膜を容易に形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の生分解性エマルジョンは、乳酸ポリマーを１０〜７０重量％と、８０重量％以上がアニオン系乳化剤であるアニオン系乳化剤と非イオン系乳化剤とからなる乳化剤を乳酸ポリマー量に対して５重量％以下含有する生分解性エマルジョンであって、乳酸ポリマーが平均粒径０．０５〜１０μの微粒状に乳化分散されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において乳酸ポリマーとしては、乳酸の単独重合体または乳酸とリンゴ酸、グリコール酸、酪酸、吉草酸、グリセリン、カプロラクタム等との共重合体等が挙げられる。本発明のエマルジョン中に乳酸ポリマーは１０〜７０重量％含有されていることが必要であるが、特に２０〜５０重量％含有されていることが好ましい。乳酸ポリマーの割合が１０重量％未満の場合には、乳酸ポリマー塗工面の印刷適性が低下したり、エマルジョンの塗工による被膜形成が困難となり、７０重量％を超えると、エマルジョンを塗工した際の被膜の厚みが厚くなりすぎて、被膜に亀裂が入り易くなる。
【００１０】
本発明において用いる乳化剤は、８０重量％以上がアニオン系乳化剤であることが必要である。アニオン系乳化剤としては、例えば脂肪酸塩、エーテルカルボン酸塩、アルケニルコハク酸塩、硫酸アルキル塩、リン酸アルキルポリオキシエチレン塩、（メタ）アクリル酸重合物、マレイン酸重合物、ナフタレンスルホン酸塩のホリマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩等が挙げられ、これらは２種以上を混合して用いることができる。本発明において用いる乳化剤は、アニオン系乳化剤と非イオン系乳化剤との混合物であって、アニオン系乳化剤を８０重量％以上含む乳化剤である。乳化剤は本発明のエマルジョン中に、前記乳酸ポリマー量に対して５重量％以下であることが必要であるが、特に０．３〜４．０重量％含有されていることが好ましい。
【００１１】
エマルジョン中における乳化剤含有量が、乳酸ポリマー量に対して５重量％を超える量であると、充分な耐水性を付与し得なくなるとともにサイズ性が悪くなり、水が紙層に形成された毛細管を通して浸透する。また乳化剤中のアニオン系乳化剤の割合が８０重量％未満であると、乳化剤含有量が乳酸ポリマー重量に対して５重量％以下であっても、耐水性が不充分となる。
【００１２】
本発明のエマルジョンにおいて、前記乳酸ポリマーは平均粒径０．０５〜１０μ、好ましくは０．１〜５μの微粒状に乳化分散していることである。乳化分散している乳酸ポリマーの平均粒径が１０μを超える場合には、エマルジョンを塗工して形成された被膜表面の印刷適性が悪くなり、平均粒径が０．０５μ未満の場合には耐水性、被膜強度が低下する。
【００１３】
乳酸ポリマーを、平均粒径０．０５〜１０μの微粒状に乳化分散させるには、例えば乳酸ポリマーを少量の有機溶媒に溶解させた後に乳化する方法、高温、高圧下で温水を添加してホモジナイザーで乳化する方法等が挙げられる。乳酸ポリマーを有機溶媒に溶解させてから乳化する方法において用いる有機溶媒としては、例えば塩化メチレン、クロロホルム、ジオキサン、アセトニトリル等を用いることができる。
【００１４】
本発明のエマルジョン中には、必要により可塑剤、アジピン酸ジエステル、二価アルコールエステル、オキシ酸エステル、リン酸エステル、フタル酸エステル、脂肪酸一塩基酸エステル、脂肪酸二塩基酸エステル等のエステル類を添加することができる。例えば可塑剤は乳酸ポリマー量の０．５〜２０重量％添加することが好ましく、エステル類は乳酸ポリマー量の１．０〜１０重量％添加することが好ましい。
【００１５】
本発明のエマルジョンにより紙等の基材表面を被覆する方法としては、ロールコーター法、エアナイフコーター法、ブレードコーター法等の方法が挙げられる。また本発明エマルジョンの塗工量は、０．５〜５０ｇ／ｍ２ 程度とすることが好ましい。
【００１６】
本発明のエマルジョンは、紙パックの内面被覆用として利用できる他、漁業用段ボール、餌箱、ドックフード用袋等の内面被覆用としても利用することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
ポリ乳酸と、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩８５重量％とポリオキシエチレン（エチレンオキシド５モル付加物）ノニルフェニルエーテル１５重量％との混合物からなる乳化剤を、ポリ乳酸に対して３重量％配合し、ホモミキサーで攪拌しながら水を徐々に加えて乳化し、ポリ乳酸の平均粒径１．０μの微粒状に乳化分散した、ポリ乳酸含有率６０重量％のエマルジョンを得た。このエマルジョンを、厚さ０．１ｍｍのクラフト紙の表面にロールコーター法によって１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて乳酸ポリマーの被膜を有する複合材料を得た。この複合材料の耐水性を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
複合材料の耐水性試験は、複合材料を室温雰囲気下、５０℃雰囲気下のそれぞれで、２．５時間及び５時間水に浸した後の材料の縦方向強度、横方向強度をＪＩＳ Ｐ−８１１３により測定した。結果は、クラフト紙の強度を１００％とし、これに対する相対値として示した。
【００２０】
比較例１
実施例１と同様のポリ乳酸と乳化剤を用い、これらと水とを実施例１と同じ割合で配合し、プロペラ式攪拌機によって乳化した。このエマルジョン中のポリ乳酸粒子の平均粒径は１５μであった。このエマルジョンを、実施例１と同様のクラフト紙表面にロールコーター法によって、１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて耐水性を試験した。結果を表１にあわせて示す。
【００２１】
比較例２
乳化剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム６５重量％、ポリオキシエチレン（エチレンオキシド５モル付加物）ノニルフェニルエーテル３５重量％の混合物を用いた他は、実施例１と同様にしてエマルジョンを調製した。得られたエマルジョンを、実施例１と同様のクラフト紙表面にロールコーター法によって、１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて耐水性を試験した。結果を表１にあわせて示す。
【００２２】
比較例３
実施例１と同じ乳化剤を用い、乳化剤の添加量をポリ乳酸に対して１０重量％とした他は実施例１と同様にしてエマルジョンを得た。このエマルジョンを、実施例１と同様のクラフト紙表面にロールコーター法によって、１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて耐水性を試験した。結果を表１にあわせて示す。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の生分解性エマルジョンは、生分解性の乳酸ポリマーをエマルジョンとしたことにより、本発明のエマルジョンによれば乳酸ポリマーの有機溶媒溶液を基材に塗布して被膜を形成する方法や、乳酸ポリマーを溶着させて被膜を形成する方法に比べ、基材表面に被膜を形成する工程の合理化を図ることができる。また本発明のエマルジョンは、乳酸ポリマーをエマルジョンとしているにもかかわらず、乳酸ポリマーと、アニオン系乳化剤の割合が８０重量％以上であるアニオン系乳化剤と非イオン系乳化剤との混合物からなる乳化剤とを特定の割合で含有し、且つ乳酸ポリマーが特定粒径の微粒状に乳化分散していることにより、本発明エマルジョンによって形成した被膜は耐水性も優れている。しかして本発明のエマルジョンを表面被覆用として用いた場合には、耐水性、生分解性に優れた被膜を容易に形成することができる等の効果を有する。
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、紙等の表面に耐水性被膜を形成する等の目的で使用することのできる生分解性エマルジョンに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、化粧箱等の紙パックに製品を収納した包装形態が広く利用されている。この種の紙パックの内面側は、耐水性を付与するために通常、合成樹脂によって被覆されている。
【０００３】
従来、紙パック等に耐水性を付与するための表面被覆用合成樹脂として、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアマイド、変性澱粉等が使用されていたが、紙等の基材表面にこれらの合成樹脂によって被膜を形成した複合材料は、高い燃焼エネルギーを発生する等の理由で焼却処理が困難な場合があり、また土中に埋め立てて処理しても合成樹脂の被膜部分は生分解され難いという問題を有していた。
【０００４】
上記の如き問題を解消するために、近年、非生分解性の合成樹脂にかえて生分解性の合成樹脂を用いることが提案されており、例えば特開平４−３３４４４８号公報には、ポリ乳酸やその誘導体を紙等の基材表面に被覆する技術が記載されている。上記公報には、ポリ乳酸やその誘導体の有機溶媒溶液中に基材を浸漬したり、溶液を基材表面に噴霧したり、或いはポリ乳酸やその誘導体の粉体を基材表面に熱溶着する等により、基材表面にポリ乳酸やその誘導体の被膜を形成する方法が記載されている。
【０００５】
しかしながら、基材表面をポリ乳酸やその誘導体で被覆するために有機溶媒溶液を用いると、有機溶媒の毒性等によって取扱の際に充分な配慮が必要となり、取扱上、非常な煩雑さを伴うという問題があった。またポリ乳酸やその誘導体の被膜を熱溶着によって形成する場合には、長尺な基材表面に高温下（１８０〜２５０℃）で熱溶着した後に、基材はロール状に巻き取られるため、基材や被膜に熱変形が生じたりする虞れがあるとともに、この方法は加熱溶融したポリ乳酸やその誘導体を基材に塗布した後、塗布面が充分低い温度になるまで冷却させる必要があるため処理に時間がかかり、効率良く表面処理を行うことができないという問題があった。
【０００６】
一方、ポリ乳酸やその誘導体をエマルジョンとし、このエマルジョンを基材表面に塗布して被膜を形成する方法は、上記有機溶媒を用いる方法に比べると公害問題等を生じる虞れが少なく、取扱いは容易であるが、ポリ乳酸やその誘導体を単にエマルジョンとして塗布した場合には、充分な耐水性被膜が形成され難いという問題があった。
【０００７】
本発明者等はこのような問題を解決すべく鋭意研究した結果、乳酸ポリマーの特定量を、アニオン系乳化剤を特定割合以上含む乳化剤を用いて、微粒状に乳化分散せしめたエマルジョンとすると、耐水性のある生分解性被膜を容易に形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の生分解性エマルジョンは、乳酸ポリマーを１０〜７０重量％と、８０重量％以上がアニオン系乳化剤であるアニオン系乳化剤と非イオン系乳化剤とからなる乳化剤を乳酸ポリマー量に対して５重量％以下含有する生分解性エマルジョンであって、乳酸ポリマーが平均粒径０．０５〜１０μの微粒状に乳化分散されていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において乳酸ポリマーとしては、乳酸の単独重合体または乳酸とリンゴ酸、グリコール酸、酪酸、吉草酸、グリセリン、カプロラクタム等との共重合体等が挙げられる。本発明のエマルジョン中に乳酸ポリマーは１０〜７０重量％含有されていることが必要であるが、特に２０〜５０重量％含有されていることが好ましい。乳酸ポリマーの割合が１０重量％未満の場合には、乳酸ポリマー塗工面の印刷適性が低下したり、エマルジョンの塗工による被膜形成が困難となり、７０重量％を超えると、エマルジョンを塗工した際の被膜の厚みが厚くなりすぎて、被膜に亀裂が入り易くなる。
【００１０】
本発明において用いる乳化剤は、８０重量％以上がアニオン系乳化剤であることが必要である。アニオン系乳化剤としては、例えば脂肪酸塩、エーテルカルボン酸塩、アルケニルコハク酸塩、硫酸アルキル塩、リン酸アルキルポリオキシエチレン塩、（メタ）アクリル酸重合物、マレイン酸重合物、ナフタレンスルホン酸塩のホリマリン縮合物、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩等が挙げられ、これらは２種以上を混合して用いることができる。本発明において用いる乳化剤は、アニオン系乳化剤と非イオン系乳化剤との混合物であって、アニオン系乳化剤を８０重量％以上含む乳化剤である。乳化剤は本発明のエマルジョン中に、前記乳酸ポリマー量に対して５重量％以下であることが必要であるが、特に０．３〜４．０重量％含有されていることが好ましい。
【００１１】
エマルジョン中における乳化剤含有量が、乳酸ポリマー量に対して５重量％を超える量であると、充分な耐水性を付与し得なくなるとともにサイズ性が悪くなり、水が紙層に形成された毛細管を通して浸透する。また乳化剤中のアニオン系乳化剤の割合が８０重量％未満であると、乳化剤含有量が乳酸ポリマー重量に対して５重量％以下であっても、耐水性が不充分となる。
【００１２】
本発明のエマルジョンにおいて、前記乳酸ポリマーは平均粒径０．０５〜１０μ、好ましくは０．１〜５μの微粒状に乳化分散していることである。乳化分散している乳酸ポリマーの平均粒径が１０μを超える場合には、エマルジョンを塗工して形成された被膜表面の印刷適性が悪くなり、平均粒径が０．０５μ未満の場合には耐水性、被膜強度が低下する。
【００１３】
乳酸ポリマーを、平均粒径０．０５〜１０μの微粒状に乳化分散させるには、例えば乳酸ポリマーを少量の有機溶媒に溶解させた後に乳化する方法、高温、高圧下で温水を添加してホモジナイザーで乳化する方法等が挙げられる。乳酸ポリマーを有機溶媒に溶解させてから乳化する方法において用いる有機溶媒としては、例えば塩化メチレン、クロロホルム、ジオキサン、アセトニトリル等を用いることができる。
【００１４】
本発明のエマルジョン中には、必要により可塑剤、アジピン酸ジエステル、二価アルコールエステル、オキシ酸エステル、リン酸エステル、フタル酸エステル、脂肪酸一塩基酸エステル、脂肪酸二塩基酸エステル等のエステル類を添加することができる。例えば可塑剤は乳酸ポリマー量の０．５〜２０重量％添加することが好ましく、エステル類は乳酸ポリマー量の１．０〜１０重量％添加することが好ましい。
【００１５】
本発明のエマルジョンにより紙等の基材表面を被覆する方法としては、ロールコーター法、エアナイフコーター法、ブレードコーター法等の方法が挙げられる。また本発明エマルジョンの塗工量は、０．５〜５０ｇ／ｍ２ 程度とすることが好ましい。
【００１６】
本発明のエマルジョンは、紙パックの内面被覆用として利用できる他、漁業用段ボール、餌箱、ドックフード用袋等の内面被覆用としても利用することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
ポリ乳酸と、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩８５重量％とポリオキシエチレン（エチレンオキシド５モル付加物）ノニルフェニルエーテル１５重量％との混合物からなる乳化剤を、ポリ乳酸に対して３重量％配合し、ホモミキサーで攪拌しながら水を徐々に加えて乳化し、ポリ乳酸の平均粒径１．０μの微粒状に乳化分散した、ポリ乳酸含有率６０重量％のエマルジョンを得た。このエマルジョンを、厚さ０．１ｍｍのクラフト紙の表面にロールコーター法によって１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて乳酸ポリマーの被膜を有する複合材料を得た。この複合材料の耐水性を表１に示す。
【００１８】
【表１】
複合材料の耐水性試験は、複合材料を室温雰囲気下、５０℃雰囲気下のそれぞれで、２．５時間及び５時間水に浸した後の材料の縦方向強度、横方向強度をＪＩＳ Ｐ−８１１３により測定した。結果は、クラフト紙の強度を１００％とし、これに対する相対値として示した。
【００２０】
比較例１
実施例１と同様のポリ乳酸と乳化剤を用い、これらと水とを実施例１と同じ割合で配合し、プロペラ式攪拌機によって乳化した。このエマルジョン中のポリ乳酸粒子の平均粒径は１５μであった。このエマルジョンを、実施例１と同様のクラフト紙表面にロールコーター法によって、１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて耐水性を試験した。結果を表１にあわせて示す。
【００２１】
比較例２
乳化剤としてアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム６５重量％、ポリオキシエチレン（エチレンオキシド５モル付加物）ノニルフェニルエーテル３５重量％の混合物を用いた他は、実施例１と同様にしてエマルジョンを調製した。得られたエマルジョンを、実施例１と同様のクラフト紙表面にロールコーター法によって、１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて耐水性を試験した。結果を表１にあわせて示す。
【００２２】
比較例３
実施例１と同じ乳化剤を用い、乳化剤の添加量をポリ乳酸に対して１０重量％とした他は実施例１と同様にしてエマルジョンを得た。このエマルジョンを、実施例１と同様のクラフト紙表面にロールコーター法によって、１０ｇ／ｍ２ の塗工量でコートした後、乾燥させて耐水性を試験した。結果を表１にあわせて示す。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の生分解性エマルジョンは、生分解性の乳酸ポリマーをエマルジョンとしたことにより、本発明のエマルジョンによれば乳酸ポリマーの有機溶媒溶液を基材に塗布して被膜を形成する方法や、乳酸ポリマーを溶着させて被膜を形成する方法に比べ、基材表面に被膜を形成する工程の合理化を図ることができる。また本発明のエマルジョンは、乳酸ポリマーをエマルジョンとしているにもかかわらず、乳酸ポリマーと、アニオン系乳化剤の割合が８０重量％以上であるアニオン系乳化剤と非イオン系乳化剤との混合物からなる乳化剤とを特定の割合で含有し、且つ乳酸ポリマーが特定粒径の微粒状に乳化分散していることにより、本発明エマルジョンによって形成した被膜は耐水性も優れている。しかして本発明のエマルジョンを表面被覆用として用いた場合には、耐水性、生分解性に優れた被膜を容易に形成することができる等の効果を有する。
Claims (1)
- 乳酸ポリマーを１０〜７０重量％と、８０重量％以上がアニオン系乳化剤であるアニオン系乳化剤と非イオン系乳化剤とからなる乳化剤を乳酸ポリマー量に対して５重量％以下含有する生分解性エマルジョンであって、乳酸ポリマーが平均粒径０．０５〜１０μの微粒状に乳化分散されていることを特徴とする生分解性エマルジョン。
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| JP28033996A JP3616465B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 生分解性エマルジョン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28033996A JP3616465B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 生分解性エマルジョン |
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| JPH10101911A JPH10101911A (ja) | 1998-04-21 |
| JP3616465B2 true JP3616465B2 (ja) | 2005-02-02 |
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ID=17623633
Family Applications (1)
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| JP28033996A Expired - Fee Related JP3616465B2 (ja) | 1996-10-01 | 1996-10-01 | 生分解性エマルジョン |
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1996
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