JP3763173B2 - 防湿積層体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防湿性及び耐滑り性に優れる古紙として再生可能な防湿積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より上質紙、晒クラフト紙、未晒クラフト紙、各種の塗工紙などの巻取りおよび上質紙や塗工紙の平判紙の包装には、製品の吸湿を防ぐために、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマ−、あるいは塩化ビニルや塩化ビニリデン等を含有したコポリマ−等の高分子化合物を、紙支持体に塗工、ラミネートまたは内部添加して耐湿、耐水性を付与した包装紙が使用されている。
【０００３】
また、セメント袋、塩袋、飼料袋、肥料袋、ゴミ袋などの重袋用原紙においては、製袋して袋詰めした後に中身の吸湿、吸水を防止しながら重量物を搬送する必要があり、防湿性とともに強度が要求される。
このためポリエチレン、ポリプロピレンなどをクラフト紙にラミネートしたポリオレフィンラミネート紙（以下ポリラミ紙と称す）とクラフト紙を重ねて袋にしたものが通常使用されている。
【０００４】
しかしながら、これらポリラミ紙は、使用後に古紙として再利用するために回収しても水に十分に離解せず、古紙として再利用できない点がリサイクルの面から問題となっている。また、これら使用済みポリラミ紙は、廃棄する際ユーザーに費用の負担がかかる上、焼却や埋めたてによる環境汚染の面からも、その処理には今だ困難を極めているのが現状である。
【０００５】
使用済みの防湿包装紙を水で離解し、紙の原料として再利用しようという試みも知られており、例えば特開昭５０−３６７１１号公報には、特定の融点を有するパラフィンワックスと、特定の軟化点を有する石油樹脂に、ロジンおよび高級アルコールを加え、有機アミン或いはアンモニア水溶液で乳化し、アルカリでけん化した水性エマルジョンを調製し、この水性エマルジョンをクラフト紙の片面、または両面上に塗布して、防湿包装紙を製造する方法が開示されている。
【０００６】
特開昭５３−４１５１１号公報には、合成ゴム系ラテックスとワックスエマルジョンとからなる水性エマルジョンを用いて防湿包装紙を製造する方法が開示されている。この方法は、防湿包装紙を製造する際に、高温乾燥を施すことにより、防湿性の低下、および製品使用時の折り曲げによる防湿性の低下などを解消しようとするものである。
【０００７】
さらに、特開昭５６−１４８９９７号公報には少なくともけん化当量のアルカリの存在下の水中に分散させて得たワックス系エマルジョンと熱可塑性アクリル系エマルジョンの混合物よりなる紙の防湿加工用組成物が開示されている。
特開昭６１−４７８９６号公報には、特定の融点を有するパラフィンワックス、マレイン化、若しくはフマール化ロジンと多価アルコールとのエステル化物、液状ポリブテン、及びロジンなどを主成分とするワックスエマルジョン、或いは前記ワックスエマルジョンと合成ゴム系ラテックスとの混合物を上質紙、クラフト紙などの繊維質基材表面に塗布し、加温下に乾燥する防湿紙の製造方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術ではいずれも防湿加工後に防湿紙は巻き取りとなるが、その時に防湿層面と裏面（非塗工面）が接触するため防湿層面のワックス成分が転写し、裏面が非常に滑りやすくなってしまう（滑り性）。
このような防湿紙を用いて物品を包装する場合は通常裏面を外側にして包装するが、裏面どうしが滑りやすいと包装品の荷崩れが起きやすくなってしまい、取り扱いが困難となるうえ非常に危険でもある。
また、裏面に水酸化亜鉛、水酸化すず、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化スズなどの両性化合物を塗布する方法（特公昭５６−１８７１２）や、二酸化けい素、ポリスチレンなどの防滑性を有する顔料やアクリルスチレン、エチレンビニル酢酸などの粘着性物質を塗布する方法もある。これらの方法は、防湿紙の巻取りを適切な巻き圧で製造すれば十分な防滑性を示すが、巻取りを長期保存した場合、ワックスが徐々に表面にブリードし、そのワックスが裏面に転写するため裏面が非常に滑りやすくなる。また、巻き圧を強くしすぎると防湿面が防滑層の顔料によって損傷を受け防湿性が低下するという問題点がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はかかる現状に鑑み、前述の如き合成樹脂ラテックスとワックス、及び発泡性微粒子を必須成分とする防湿層を設けた防湿積層体の滑り性について鋭意検討した結果、前記防湿層が支持体上にて発泡性微粒子の発泡温度以上の温度で乾燥／成膜される際、防湿層中に含まれる発泡性微粒子は、それ自身が内包する揮発性ガスの膨張に伴って比重が低下し、ラテックスが成膜する以前に防湿層表面へと浮き出る。
【００１０】
その結果、防湿層表面には微細な凹凸が形成されるため、例えば防湿加工後の巻き取り状態を想定した場合、防湿層と、その上方にくる原紙裏面は発泡微粒子を介して接触するため、従来のような面接触によるワックス成分の転写が発生しないことを見い出した。
【００１１】
さらには防湿層自身もその表面の微細な凹凸によって、表面の摩擦抵抗が格段に向上する。またこの場合、乾燥後の発泡微粒子は防湿層の表面で独立気泡を形成しているため、防湿性能にはほとんど影響を及ぼさないことも判明した。
【００１２】
即ち、本発明は、紙支持体の少なくとも一表面上に、合成樹脂ラテックスとワックス及び発泡性微粒子を含む塗料を塗工し、該塗料を発泡させることによって形成された防湿層を有する防湿積層体であって、合成樹脂：ワックスの重量比が固形分換算で９９：１〜８０：２０である防湿積層体であり、このような構成によって優れた防湿性能を維持し、かつ原紙裏面等へワックス成分が転写することのない、しかも古紙として再生可能な防湿積層体を提供することにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳述する。
本発明にて防湿層に使用する合成樹脂は、一般にラテックス、又は水性エマルジョンとしてして用いられ、芳香族ビニル単量体、脂肪族共役ジエン系単量体、エチレン系不飽和脂肪酸単量体及びその他の共重合可能な単量体から構成される共重合体、例えば、スチレン・ブタジエン系ラテックス、メチルメタクリレート・ブタジエン系ラテックス等の合成ゴム系ラテックスやアクリル・スチレン系エマルジョン等を用いることができる。
【００１４】
前記芳香族ビニル単量体は、得られる共重合体樹脂に適度な固さと耐水性を付与するものであり、例えばスチレン、α−メチルスチレン、モノクロルスチレン、ビニルトルエンなどから選ぶことができる。とりわけスチレンが好適である。
脂肪族共役ジエン系単量体は、得られる水不溶性共重合体樹脂に適度な柔軟性を付与するものであり、例えば１,３−ブタジエン、２−メチル−１,３−ブタジエン、２−クロロ−１,３−ジブタシエンなどを挙げることができ、特に１,３ブタジエンが好適である。
【００１５】
エチレン系不飽和酸単量体は、得られる共重合体樹脂の接着力を高めるとともに、共重合体ラテックスのコロイドとしての安定性を向上させるために有効なものであり、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ブテントリカルボン酸等の不飽和カルボン酸、イタコン酸モノエチルエステル、フマル酸モノブチルエステル及びマレイン酸モノブチルエステルの少なくとも１個のカルボキシル基を有する不飽和ポリカルボン酸アルキルエステル、アクリルアミドプロパンスルホン酸、アクリル酸スルホエチルナトリウム塩、メタクリル酸スルホプロピルナトリウム塩等の不飽和スルホン酸又はその塩等を挙げることができ、これらのうちアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸等が好適に用いられる。
【００１６】
上記単量体と共重合可能な他の単量体（コモノマー）としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、およびアクリル酸ブチル等のエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステル、アクリロニトリル、およびメタクリロニトリル等のエチレン性不飽和ニトリル、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、およびメタクリル酸β−ヒドロキシエチル等のエチレン性不飽和カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、およびジアセトンアクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸アミドおよびその誘導体、アクリル酸グリシジル、およびメタクリル酸グリシジル等の不飽和カルボン酸グリシジルエステル、並びにアクロレイン、およびアリルアルコール等のビニル化合物等をあげることができる。
【００１７】
これらの単量体のうち、不飽和カルボン酸アルキルエステルとしてメタクリル酸メチル、エチレン性不飽和ニトリルとしてアクリロニトリル、不飽和カルボン酸ヒドロキシアルキルエステルとしてアクリル酸β−ヒドロキシエチル、および不飽和カルボン酸アミドおよびその誘導体としてアクリルアミドが好適に用いられる。
【００１８】
本発明の防湿層中に用いるワックスとしては、ワックスの融点が５０℃以上の乳化物であれば特に制限はなく、例えば融点が５０℃以上のパラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックスなどの石油ワックス、ポリエチレンワックスやフィッシャートロプシュワックスなどの合成ワックス、モンタンワックスやセレシンなどの鉱物系ワックス、キャンデリラワックスやカルナウバワックスなどの植物系ワックスを用いることができる。この中でも結晶性が高いために防湿性が優れるパラフィンワックスが好適である。また、ワックスを乳化する際に変性ロジンと多価アルコールとのエーテル物、ポリブテン、石油樹脂、テルペン樹脂などを混融させてワックスエマルジョンとしたものを用いることもできる。
【００１９】
これら合成樹脂とワックスとの配合量は、固形分換算で、合成樹脂：ワックス＝９９：１〜５０：５０の重量比が好ましく、さらに好ましくは９９：１〜８０：２０である。ワックスの重量比が１％未満では十分な防湿性が得られず、また５０％以上になると折目に対する抵抗性が小さくなる、また発泡性微粒子よりもワックスの配合効果が勝るために滑りやすくなる、さらには防湿性の効果が頭打ちになるなどの理由から、ワックスを５０％以上添加するのは好ましくない。
【００２０】
本発明で使用する発泡性微粒子は、インサイト重合法等によって熱可塑性樹脂で構成される殻壁に低沸点溶剤を内包させた熱膨張性マイクロカプセルである。このカプセルは、８０〜２００℃の比較的低温度で短時間の加熱により、直径が約４〜６倍、体積が５０〜１００倍程度に膨張する平均粒子径が１０〜３０μｍの微粒子である。
【００２１】
内包される低沸点溶剤としては、イソブタン、ペンタン、石油エーテル、ヘキサン、低沸点ハロゲン化炭化水素、メチルシラン等の揮発性有機溶剤等が挙られる。また低沸点溶剤を内包する熱可塑性樹脂としては、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の共重合体組成物等が用いられる。
【００２２】
これら熱膨張性マイクロカプセルは、それ自体が殻壁を構成する熱可塑性樹脂の軟化点温度以上に加熱されると、熱可塑性樹脂が軟化し始め、同時に内包されている低沸点溶剤の蒸気圧が上昇し、熱可塑性樹脂が内圧によって押し広げられることによってカプセルが発泡する。
このような熱膨張性マイクロカプセルは、比較的低温で膨張して独立気泡を形成するため、前述の如き防湿層の防湿性を損なうことなく防湿層表面に微細な凹凸を形成することが可能であるため、本用途には最適である。
【００２３】
これら発泡性微粒子の配合量は、塗料の固形分比に対して好ましくは０.１〜１０重量部であり、さらに好ましくは０.５〜５重量部である。この場合、発泡性微粒子の配合量が０.１重量部以下では、十分な防滑性が得られにくく、また１０重量部以上では、滑り性に対する効果が頭打ちとなり、経済的に適当であるとは言い難い。
【００２４】
以上の材料を混合して防湿性塗料（水性）とするが、このとき必要であれば、ポリカルボン酸などの分散剤、消泡剤、界面活性剤、色合い調成剤を添加したりすることができる。
この塗料を常法により紙支持体に塗工して防湿層を形成する。塗工設備として特に限定はしないが、エアナイフコーター、バーコーター、ロールコーター、ブレードコーター、ゲートロール、サイズプレス、グラビアコーター、ダイコーター等から任意に選択して用いられる。
【００２５】
防湿層の塗工量は、固形分換算で３〜４０ｇ/ｍ²、好ましくは５〜３０ｇ/ｍ²である。塗工量が５ｇ/ｍ²未満では防湿性が不十分になり、３０ｇ/ｍ²を越えて高くなると、得られる防湿性は塗工量の増大とともに僅かしか向上せず、頭打ちとなり、コスト高を招くので不経済である。
また防湿層の乾燥温度としては、発泡性微粒子の発泡温度（殻壁の軟化温度）以上の温度であれば特に問題はない。
【００２６】
本発明に用いられる紙支持体は機械的離解作用により水中で分散しやすいパルプを主成分とするものであれば特に制限はないが、包装用途として一般的に用いられている晒または未晒クラフト紙（酸性紙または中性紙）、またはダンボ−ル用、建材用、白ボ−ル用、チップボ−ル用等に用いられる板紙等が好適である。
【００２７】
以下に実施例を示し本発明を具体的に説明する。特に断らない限り「部」及び「％」はそれぞれ「重量部」及び「重量％」を表す。
【００２８】
【実施例】
＜実施例１＞
合成樹脂ラテックスＯＸ１００７Ｗ（ＳＢＲラテックス、固形分５０％：日本ゼオン（株）製）８０重量部とワックスエマルジョンＯＫＷ−４０（融点７０℃のパラフィンワックス、固形分３０％：荒川化学（株）製）２０重量部を混合して得られた塗料に発泡性微粒子Ｆ−３０Ｄ（粒子径１０〜３０μｍ、最高発泡温度１３０℃：松本油脂製薬（株）製）１.５重量部を十分に分散させて防湿性塗料を調整し、これを未晒クラフト紙（坪量７０ｇ/ｍ²、厚さ１００μｍ）にメイヤーバーで固形分として片面２０ｇ/ｍ²となるように手塗りした後、熱風循環乾燥機にて１４５℃で乾燥させて防湿積層体を得た。
得られた積層体を用い、下記に示す試験方法にてシ−トの離解性、透湿度、動摩擦係数について試験し、その評価を行った。
【００２９】
（１）離解試験
約３ｃｍ四方の防湿シ−ト８ｇを５００ｍｌの水とともに家庭用ミキサ−（刃は繊維を切らないようにヤスリで削り落としたものを使用）で１分３０秒間攪拌した。得られたスラリ−を用いて１５０メッシュ金網を備えた実験室用角型シ−トマシンにより、坪量７０ｇ/ｍ²の手抄きシ−トを作成した。未離解物（フィルム片、紙片等）の有無を目視で評価し、未離解物を含まない物を○、含む物を×とした。
【００３０】
（２）透湿度の測定
ＪＩＳ Ｚ０２０８ Ｂ法（カップ法）に準拠した方法で、塗工面を外側にして測定を行った。。透湿度値の基準として５０ｇ/ｍ²・24hr以下であれば充分実用性がある。
【００３１】
（３）動摩擦係数の測定
防湿層面を未塗工の原紙に転写したサンプルで測定を行った。防湿面の未塗工原紙への転写は、防湿面と未塗工原紙とを重ね合わせ、線圧２５kg/cmでスーパーキャレンダーに１回通紙した。また、防湿層は４５℃１日間熱処理したものを使用した。
【００３２】
動摩擦係数はＪＩＳ Ｐ８１４７に準拠した方法で実施した。ただし引っ張りスピードは２００mm/minとし、摩擦係数は動摩擦係数のみ測定した。防湿積層体で防湿層を内側にして包装し積み重ねたものを運搬する場合、裏面（非塗工面）どうしの動摩擦係数が０.４０未満になると荷崩れが発生しやすくなる。特に包装品が重量物の場合、安全面から動摩擦係数が０.５０以上が望ましい。
【００３３】
＜実施例２＞
発泡性微粒子の添加量を０.４重量部に変更したこと以外は、実施例１と同様にして防湿積層体を得た。得られたシ−トを用いて実施例１と同様にして試験し、品質を評価した。
【００３５】
＜比較例１＞
未晒クラフト紙（坪量７０ｇ/ｍ²、厚さ１００μｍ）にポリエチレンを片面２００μｍラミネ−トしたポリエチレンラミネ−ト紙を防湿積層体とし、得られたシ−トを用いて実施例１と同様にして試験し、品質を評価した。
【００３６】
＜比較例２＞
発泡性微粒子を全く添加しなかったこと以外は、実施例１と同様にして防湿積層体を得た。得られたシ−トを用いて実施例１と同様にして試験し、品質を評価した。
【００３７】
＜比較例３＞
合成樹脂ラテックスＯＸ１００７Ｗ、２０重量部とワックスエマルジョンＯＫＷ−４０、８０重量部を混合して得られた塗料に発泡性微粒子Ｆ−３０Ｄ、１．５重量部を十分に分散させて防湿性塗料を調整したこと以外は、実施例１と同様にして防湿積層体を得た。得られたシ−トを用いて実施例１と同様にして試験し、品質を評価した。
【００３８】
＜比較例４＞
合成樹脂ラテックスＯＸ１００７Ｗ、１００重量部に発泡性微粒子Ｆ−３０Ｄ、１．５重量部を十分に分散させて防湿性塗料を調整したこと以外は、実施例１と同様にして防湿積層体を得た。得られたシ−トを用いて実施例１と同様にして試験し、品質を評価した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
＜評価結果＞
表１からも明らかなように、紙支持体の少なくとも一表面上に、合成樹脂ラテックスとワックス及び発泡性微粒子を含む塗料を塗工し、該塗料を発泡させることによって形成された防湿層を有する防湿積層体は、離解性に優れ、且つ透湿度が良好で、塗工面転写後の原紙も高い動摩擦係数を維持していることが伺える（実施例１〜２）。一方、ポリエチレンラミネ−ト紙は離解性が不良であり（比較例１）、また発泡性微粒子を配合しない場合（比較例２）、及びワックス成分が５０重量％以上を占めている場合（比較例３）は、転写後の原紙の動摩擦係数が大きく低下してしまう。またワックス成分を全く含まない場合は、所望する透湿度を得ることができなくなる（比較例４）。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、合成樹脂ラテックスとパラフィンワックスの混合塗料によって実現される高い防湿性能、及び発泡性微粒子の配合によって、防湿加工後の巻き取り状態におけるワックス成分の、原紙裏面（非塗工面）への転写防止効果を併せ持たせた、古紙として再生可能な防湿層を有する防湿積層体を提供するという効果を奏する。

Claims (1)

1. 紙支持体の少なくとも一表面上に、合成樹脂ラテックスとワックス及び発泡性微粒子を含む塗料を塗工し、該塗料を発泡させることによって形成された防湿層を有する防湿積層体であって、合成樹脂：ワックスの重量比が固形分換算で９９：１〜８０：２０であることを特徴とする防湿積層体。