JP3804168B2 - 易離解性防湿積層体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い防湿性を有し、かつ再離解して古紙として使用可能な防湿積層体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉末洗剤用などの容器（紙容器）には紙支持体／ポリオレフィン系（ポリエチレンやポリプロピレンなど）ラミネート層またはフィルム／紙支持体の３層構造からなるポリラミ紙を箱型に成形して用いられている。
しかしながらこれらポリラミ紙は被膜層が強固なため古紙回収の際に、被膜そのものが大きなシート上に残存する問題や、細片化したものが抄紙工程に混入するとシリンダードライヤーなどに融着するといった問題があり、ほとんどの場合、このようなポリラミ紙は焼却処分しているのが現状である。
【０００３】
一方、防湿性のある易離解性紙を製造する方法としては、例えば特公昭５５−２２５９７号公報、特開昭５９−６６５９８号公報などが知られている。
これらは合成ゴムラテックスにワックスエマルジョンを配合してなる水性エマルジョンを紙表面に塗工したものである。
このような易離解性防湿積層体は防湿・防水性は十分であり古紙として再離解可能であるが、防湿層中のワックスが防湿層表面に析出（ブリード）し、防湿紙の反対裏面に転写して滑りやすくなったり、内容物にワックスが転移し内容物を汚染するといった問題がある。
また、このようなワックスを含む防湿紙を原料として製造した紙がワックスのために滑りやすくなるといった問題もある。さらに紙支持体／ワックス系防湿層／紙支持体の構成で防湿紙を製造すると、ワックスが表面にブリードできず防湿性が悪いといった問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高い防湿性を有し、古紙として使用可能な防湿積層体を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、紙支持体／防湿層／紙支持体の構成からなる防湿積層体において、該防湿層がフィロケイ酸塩化合物と合成樹脂と活性水素反応性化合物を含み、前記活性水素反応性化合物が、ポリグリシジルエーテル、または、ポリアミドアミン樹脂であることを特徴とする易離解性防湿積層体である。
【０００６】
また、本発明は、前記フィロケイ酸塩化合物がカップリング剤で処理されていることを特徴とする易離解性防湿積層体に関する。
【０００７】
また、本発明は、前記合成樹脂と活性水素反応性化合物が化学的結合を形成していることを特徴とする易離解性防湿積層体に関する。
【０００８】
また、本発明は、前記紙支持体の少なくとも一つと防湿層の間に接着剤層を有することを特徴とする易離解性防湿積層体に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳述する。
本発明で使用するフィロケイ酸塩化合物は平板状顔料である。フィロケイ酸塩化合物に属するものは板状または薄片状であって明瞭な劈開を有し、雲母族、パイロフィライト、タルク（滑石）、緑泥石、セプテ緑石、蛇紋石、スチルプノメレーン、粘土鉱物がある。これらの中でも雲母族、タルクが好ましい。
雲母族には、白雲母（マスコバイト）、絹雲母（セリサイト）、金雲母（フロコパイト）、黒雲母（バイオタイト）、フッ素金雲母（人造雲母）、紅マイカ、ソーダマイカ、バナジンマイカ、イライト、チンマイカ、パラゴナイト、ブリトル雲母などが挙げられる。
【００１０】
これらのフィロケイ酸塩化合物のうち、白雲母、絹雲母、が粒子径の大きさ、アスペクト比などの点から好適である。本発明では平板性が保持されている顔料であればよいが、より好ましい平均粒子径（レーザー回折法、レーザー散乱法、光散乱法、細孔電気抵抗法、乾式フルイ法によって得られた粒度分布の積算５０％系を平均粒子径とする）の範囲としては１μｍ〜１００μｍ、さらに好ましい平均粒子径範囲としては５μｍ〜５０μｍである。
平均粒子径が１μｍ 以下のものは塗工層中での平板状顔料の配向が支持体に対して平行になりにくく、１００μｍ 以上になると平板状顔料の一部が塗工層から突き出たり、平板状顔料の厚みが数μｍ程度となるに伴い、配向した平板状顔料の塗工層中における層数が少なくなってしまうために防湿性能向上効果が減少する。
また、好ましいアスペクト比（平均粒子径を厚さで除した値、厚さは電子顕微鏡での画像解析や水面上に単粒子膜を形成して求める）は５以上であり、特に好ましくはアスペクト比が１０以上の平板状顔料である。
アスペクト比が５以下のものは塗工面に対して平行に配向できなくなるため防湿性能が劣る。アスペクト比は大きいほど平板状顔料の塗工層中における層数が大きくなるため高い防湿性能を発揮する。
【００１１】
本発明に用いられる合成樹脂は水性ラテックスおよび水性エマルジョンとして使用するのが好ましく、例えば、スチレン−ブタジエンラテックス（ＳＢＲ）、アクリル系ラテックス（(メタ)アクリル酸エステル系、(メタ)アクリル酸エステル−スチレン系、自己架橋型アクリル系ラテックスなど）、メタクリレート−ブタジエンラテックス、アクリルニトリル−ブタジエンラテックスなどが挙げられるが、耐水性が良好で、伸びがよく折割れによる塗工層の亀裂が生じにくいためにスチレン−ブタジエンラテックスが好適である。
【００１２】
上記の合成樹脂は他の単量体と共重合した合成樹脂（変性合成樹脂）を用いても構わない。他の単量体としては（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルグリシジルエーテル、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリルニトリル、（メタ）アクリル酸グリシジルなどが挙げられる。
活性水素を有する（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルグリシジルエーテルが好ましい。このような単量体を２種類以上使用しても何ら差し支えない。
単量体の含有量は合成樹脂１００重量部に対して０.１〜５０重量部の使用量が好ましい。
【００１３】
また、本発明に使用するフィロケイ酸塩化合物と合成樹脂ラテックスとの配合（重量）比率は３０：７０〜７０：３０、好ましくは４０：６０〜６５：３５である。
【００１４】
本発明で使用するカップリング剤としては、親水基部分にＳｉを含むシランカップリング剤、親水基部分にＴｉを含むチタネートカップリング剤、親水基部分にＡｌを含むアルミニウムカップリング剤等が挙げられる。
カップリング剤は、ＳｉやＴｉあるいはＡｌなどの元素がフィロケイ酸塩化合物のような無機化合物と相互作用する官能基（メトキシ基やエトキシ基など）と、樹脂のような有機化合物と相互作用する官能基（ビニル基、クロル基、アミノ基、メルカプト基、エポキシ基、フルオロ基など）を有し、無機化合物と相互作用する官能基は加水分解することで無機化合物と結合する。
【００１５】
該カップリング剤には、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、γメルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチルアミノエチル）チタネートなどが挙げられる。
【００１６】
こうしたカップリング剤により、フィロケイ酸塩化合物をインテグラルブレンド法や前処理法などで表面処理して使用する。
インテグラルブレンド法はフィロケイ酸塩化合物と合成樹脂ラテックスを含む塗工液にカップリング剤を直接添加する方法である。
また、前処理法はあらかじめフィロケイ酸塩化合物表面をカップリング剤で処理する方法である。
カップリング剤の添加量はフィロケイ酸塩化合物１００重量部に対して０．１〜５重量部、好ましくは０．５〜２重量部である。添加量が０．１重量部未満の場合、カップリング剤によるフィロケイ酸塩化合物表面の被覆が不十分となるため好ましくなく、５重量部を越える場合、カップリング剤の効果が頭打ちとなるため不経済である。
【００１７】
このようにしてカップリング処理したフィロケイ酸塩化合物は表面の疎水性が高まるため、水性分散液としたとき増粘して塗工できなかったり、分散不良となって凝集体が発生することがある。
この場合、界面活性剤やポリアクリル酸系の分散剤やイソプロピルアルコール、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム等の湿潤剤を用いて分散する。
【００１８】
本発明で使用する活性水素反応性化合物は、合成樹脂に含まれるカルボキシル基、アミド基、水酸基等の官能基と化学的結合（共有結合、配位結合、イオン結合、水素結合）して合成樹脂ラテックスを架橋、高分子化（三次元網目構造）あるいは疎水化するものである。
こうした活性水素反応性化合物としては、（１）エポキシ基を有し、上記親水性官能基と開環付加反応を起こすポリグリシジルエーテル、（２）水溶液中でカチオン性を示しアニオン性官能基とイオン結合を形成するポリアミドアミン樹脂などがある。
【００１９】
活性水素反応性化合物の配合量は合成樹脂ラテックス１００重量部（固形分）に対して０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部が望ましい。活性水素反応性化合物の配合量が０．０１重量部未満の場合、活性水素反応性化合物と親水性官能基との反応性が著しく低下するため好ましくなく、１０重量部を越えても防湿性向上や耐ブロッキングに対する効果が頭打ちとなったり、未反応の活性水素反応性化合物が析出するなどの問題が発生するため好ましくない。
【００２０】
以上の材料を混合して防湿性塗料（水性）とするが、このとき必要とあらば、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、ブレードコーター、バーコーター、エアナイフコーターなどの塗工表面をスクレイプする塗工方式が、平板状顔料の配向を促す傾向があるので好ましい。防湿層の塗工量は固形分として１０〜４０g/ｍ²、好ましくは１５〜３５g/ｍ²である。
【００２１】
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、クラフトパルプや機械パルプを主体とするものが好ましい。
紙支持体の坪量は３０〜７５０g/ｍ²、より好ましくは５０〜６００g/ｍ²である。
紙支持体の平滑度は王研式平滑度で１秒〜１０００秒が好ましい。特に片つや紙のように平滑性の高い紙支持体の方が防湿層の塗工量を少なくできる。
紙の吸水度は、コブ吸水度（ＪＩＳ Ｐ８１４０「紙及び板紙の吸水度測定法」２分）で５g/ｍ²〜１００g/ｍ²が好適である。吸水度が５g/ｍ²以下だと防湿層塗料水分が原紙に染み込まず乾燥性が悪くなり、吸水度が１００g/ｍ²以上だと塗料が紙支持体に染み込みすぎて防湿層の塗膜層の厚さが小さくなり、多くの塗工量が必要となる。
【００２２】
本発明の防湿積層体は紙支持体／防湿層／紙支持体の３層構造であるが、このような３層構造の製造方法としては、（１）紙支持体の片面に防湿層を塗工し、未乾燥の状態で該防湿層上に他の紙支持体を貼り合わせ乾燥する方法（２）紙支持体の片面に防湿層を塗工・乾燥後、該防湿層と他の紙支持体を熱圧着または接着剤により貼り合わせる方法（３）紙支持体の片面に防湿層を塗工し、該防湿層どうしを未乾燥の状態で貼り合わせる方法（４）紙支持体の片面に防湿層を塗工・乾燥後、該防湿層どうしを熱圧着または接着剤により貼り合わせる方法などがある。
なお、前記接着剤としては澱粉系接着剤、ポリビニアルコール系接着剤、合成樹脂系接着剤（スチレン−ブタジエン、アクリル−スチレン、ポリウレタン、酢酸ビニル、ポリエステル、アクリロニトリル−ブタジエン、メチルメタクリレートブタジエンなど）が好適である。
【００２３】
もちろん本発明の防湿層と紙支持体の２層構造からなる防湿積層体を紙容器用として使用しても構わない。その場合、防湿層が内側にくるように成形すると内容物と防湿層が接触するため、内容物が変質しないような防湿層を選択する必要がある。
しかし、本発明のように３層構造にすれば防湿層にそのような制限は必要ないという利点がある。
【００２４】
本発明の塗工紙の透湿度はＪＩＳＺ０２０８カップ法（Ｂ法）で測定して１５〜６０g/ｍ²・２４ｈｒ、好ましくは２０〜５５g/ｍ²・２４ｈｒである。
【００２５】
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。
【実施例】
【００２６】
＜比較例１＞
水５０重量部にカップリング剤ＫＢＭ６０３（アミノシランカップリング剤：信越化学工業（株）製）０．３重量部を加え撹拌後、フィロケイ酸塩化合物セリサイトＳＴ（絹雲母、平均粒子径１４μｍ、平均アスペクト比２０：堀江化工（株）製）５０重量部と合成樹脂ラテックスＰＴ１１２０（メタクリル酸及びアクリロニトリル変性ＳＢＲラテックス、Ｔｇ２℃ ゲル量６５％ 粒子径１００ｎｍ 固形分５０％：日本ゼオン（株）製）１００重量部を加えて得られた防湿性塗料を、未晒クラフト紙（坪量７０g/m^２、厚さ１００μｍ）に固形分として片面３０g/m^２塗工後、未乾燥の防湿層と白板紙（坪量４００g/m^２、厚さ５００μｍ）と貼り合わせ、熱風乾燥機で１１０℃で２分間乾燥させ防湿積層体を製造した。
【００２７】
＜実施例１＞
水５０重量部にフィロケイ酸塩化合物ＫＦ２００（絹雲母、平均粒子径２４μｍ、平均アスペクト比３０、中央カオリン(株)製）を５０重量部と合成樹脂ラテックスＨＯＪ４０２７（アクリル酸変性ＳＢＲ Ｔｇ１８℃ ゲル量８０％ 粒子径２００ｎｍ 固形分５０％ 日本ゼオン(株)製）を５０重量部、活性水素反応性化合物デナコールＥＸ６１４Ｂ（ソルビトールポリグリシジルエーテル、成分９８％以上：ナガセ化成（株）製）１重量部を混合して防湿性塗料を調成し、未晒クラフト紙（坪量７０g/m^２、厚さ１００μｍ）に固形分として片面３０g/m^２塗工後、熱風乾燥機で１１０℃で２分間乾燥させた。得られた防湿層と白板紙（坪量４００g/m^２、厚さ５００μｍ）を熱圧着ロール（ロール表面温度１８０℃ 線圧１０kg/cm 通紙３０m/minスピード）で貼り合わせ防湿積層体を製造した。
【００２８】
＜実施例２＞
比較例１と同様に調整した防湿塗料に、活性水素反応性化合物ＳＲ６３３（ポリアミドアミン尿素樹脂、固形分３０％：日本ＰＭＣ(株)製）を２重量部さらに混合し調成した防湿性塗料を板紙（坪量２００g/m^２、厚さ２６０μｍ）に固形分として片面３０g/m ^２ 塗工後、熱風乾燥機で１１０℃で２分間乾燥させた。得られた防湿層表面にデンプン水溶液（王子エースＡ 濃度１０％ 王子コーンスターチ(株)製）を固形分として３g/m^２となるように塗布し、白板紙（坪量２５０g/m^２、厚さ３２０μｍ）と貼り合わせ熱風乾燥機で１１０℃１分間乾燥して防湿積層体を製造した。
【００２９】
＜参考例１＞
未晒クラフト紙（坪量７０g/m^２、厚さ１００μｍ）にポリエチレンを厚さ２０μｍになるように溶融ラミネートして得られた防湿層と白板紙（坪量４００g/m^２、厚さ５００μｍ）と熱圧着ロール（ロール表面温度１８０℃ 線圧１０kg／cm 通紙スピード３０m/min）で貼り合わせて防湿積層体を製造した。
【００３０】
＜参考例２＞
ワックスエマルジョンＯＫＷ４０（融点７０℃のパラフィンワックス、ロジンエステル及びポリブテンの混融物エマルジョン 荒川化学(株)製）とＳＢＲラテックスＯＸ１００７Ｗ（アクリル酸変性ＳＢＲラテックス Ｔｇ２７℃ ゲル量７０％ 粒子径１５０ｎｍ 日本ゼオン(株)製）を混合して得られた防湿性塗料を未晒両更クラフト紙（７０g/m^２、厚さ１００μｍ）に固形分２０g/m^２塗工し、熱風乾燥機で１１０℃２分間乾燥した。得られた防湿層と白板紙（坪量４００g/m^２、厚さ５００μｍ）を熱圧着ロール（ロール表面温度１８０℃ 線圧１０kg／cm 通紙スピード３０m/min）で貼り合わせて防湿積層体を製造した。
【００３１】
＜参考例３＞
未晒両更クラフト紙（７０g/m^２ 厚さ１００μｍ）の片面にデンプン水溶液（王子エースＡ 濃度１０％ 王子コーンスターチ(株)製）を固形分として３g/m^２となるように塗布し、白板紙（坪量４００g/m^２、厚さ５００μｍ）と貼り合わせ熱風乾燥機で１１０℃１分間乾燥して積層体を製造した。
【００３２】
＜試験方法＞
１）透湿度
ＪＩＳ Ｚ０２０８ Ｂ法（カップ法 ４０±０．５℃ 相対湿度９０±３％）で塗工面を外側（高湿側）にして測定した。
２）離解試験
約３ｃｍ四方の防湿紙８ｇを５００ｍｌの水とともに家庭用ミキサー（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。得られたスラリーで坪量７０g/ｍ²の手抄きシートを作成した。
未離解物（フィルム片、紙片）の有無を目視で評価し、未離解物を含まないものを○、含むものを×とした。
【００３３】
以上実施例、比較例の測定結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１より、本発明は防湿性が高く離解性に優れていることがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
紙支持体／防湿層／紙支持体の構成からなる防湿積層体において該防湿層がフィロケイ酸塩化合物と合成樹脂を含むことにより高い防湿性と易離解性が両立する。

Claims (4)

1. 紙支持体／防湿層／紙支持体の構成からなる防湿積層体において、該防湿層がフィロケイ酸塩化合物と合成樹脂と活性水素反応性化合物を含み、前記活性水素反応性化合物が、ポリグリシジルエーテル、または、ポリアミドアミン樹脂であることを特徴とする易離解性防湿積層体。
2. フィロケイ酸塩化合物がカップリング剤で処理されていることを特徴とする請求項１記載の易離解性防湿積層体。
3. 合成樹脂と活性水素反応性化合物が化学的結合を形成していることを特徴とする請求項１〜２記載の易離解性防湿積層体。
4. 紙支持体と防湿層の間に接着剤層を有することを特徴とする請求項１〜３記載の易離解性防湿積層体。