JP4154866B2

JP4154866B2 - 水性防滑剤組成物及び成形物

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Publication number: JP4154866B2
Application number: JP2001167660A
Authority: JP
Inventors: 一雄久田
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP2002363886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水性防滑剤組成物に関する。更に詳しくは一般の段ボールシート、塗工紙、ライナー紙、撥水紙、軽量塗工紙、アート紙等へ塗工されることによって優れた防滑性を付与する水性防滑剤組成物及びその成形物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
段ボール、カートン等の紙器及び様々な紙袋は、農産物、水産物、飲料品をはじめとする食料品、各種工業製品等の梱包および輸送に使用されている。そして、段ボールケースの荷崩れ防止策として、天面部と地面部に防滑剤（滑り止めワニス）を塗工する方式がある。
この方式によれば、内容物が充填された段ボールケースをパレットに積み上げて輸送する時に荷崩れがなく簡便に輸送できるため、ビール等の飲料業界での採用が増加している。一般に段ボールケースにおいては防滑角度が25度以上で滑りにくく、35度以上あれば荷崩れしづらいとされているが、更に高角度（45度以上）の防滑性能が望まれている。
【０００３】
一般に、防滑剤としては粘着タイプ（紙器等表面に塗工された防滑剤の乾燥皮膜表面に粘着性が保持されており、この粘着力で防滑効果を発揮するもの）と非粘着タイプ（紙器等表面に塗工された防滑剤の乾燥皮膜表面に細かな凹凸を形成させ、その摩擦抵抗により防滑効果を発揮するもの）が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
粘着タイプとしては、一般的に粘着性を有するアクリル共重合体エマルジョンやエチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンが用いられており高防滑性を得られ易いが、塗布加工後の乾燥皮膜表面に粘着性を有するためブロッキングが生じ易く紙器等の表面を損傷したり、剥離抵抗が強いため自動包装工程における事故や、輸送の際等に塗布表面にゴミ、ホコリ等の付着による汚染されて商品価値が著しく低下する等の支障があった。更に、防滑性が環境温度に著しく影響され、温度が高いと防滑性が増加してブロッキングし易くなり、低いと防滑性が低下するという問題があった。
【０００５】
また、特公昭６３−５２０６５号公報においてエチレン／酢酸ビニル共重合体エマルジョンとアルカリ可溶型水性樹脂との混合物から構成される防滑ニスが開示されているが、耐ブロッキング性に劣っていた。
【０００６】
一方、後者の非粘着タイプとしては、水性インキ、水性塗料等の樹脂バインダーにシリカ粉等の微細粒子を混合分散したものや、加熱によって発泡する発泡剤を混合分散したものが用いられ、適当な塗布手段で塗布加工後、前記微粒子あるいは熱発泡で塗布表面に凹凸が形成させて防滑性が得られていたが、性能の持続性に欠けていた。すなわち、初期の防滑効果は得られるが、積み替え作業が繰り返されると防滑効果は極端に低下してしまうという問題があった。また、発泡剤を用いた場合には、加熱発泡工程が必要で作業効率面でも問題があった。
【０００７】
日本は地域や季節により環境温度や湿度の差が大きく、これらが防滑性、ブロッキング性能に著しい影響を与える。従って、温度依存性の少ない防滑剤組成物（防滑ワニス）の開発が望まれていた。
即ち、従来の防滑ワニスでは得られない高防滑性、耐ブロッキング性、環境温度非依存性を全て満足する表面物性の良好な防滑剤組成物が望まれている。
【０００８】
本発明者は、上記問題を解決すべく鋭意検討した結果、樹脂エマルジョンのガラス転移温度（以下、Ｔｇという）と樹脂の防滑特性との関係に着目し、特定のＴｇ範囲のアクリル樹脂エマルジョンを主バインダーとし、特定のＴｇ範囲のエチレン−酢酸ビニル共重合体変性物エマルジョンと、アルカリ可溶型水溶性樹脂と、特定の平均粒子径のシリカ粉を混合分散することにより、高防滑性、耐ブロッキング性、環境温度非依存性が優れた水性防滑剤組成物を提供するに至ったものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の発明は、ガラス転移点−２５〜−４０℃のアクリル樹脂エマルジョン（Ａ）と、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物のアルキレンオキサイド付加物（Ｂ−１）と多価カルボン酸類（Ｂ−２）とを反応させてなるガラス転移点が−２０℃〜２０℃であるエチレン−酢酸ビニル共重合体変性物エマルジョン（Ｂ）と、アルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）と、平均粒子径１〜１０μｍのシリカ粉（Ｄ）とを混合してなる水性防滑剤組成物である。
【００１０】
第２の発明は、ガラス転移点−２５〜−４０℃のアクリル樹脂のエマルジョン（Ａ）固形分４５〜５４重量％と、エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物のアルキレンオキサイド付加物（Ｂ−１）と多価カルボン酸類（Ｂ−２）とを反応させてなるガラス転移点が−２０℃〜２０℃であるエチレン−酢酸ビニル共重合体変性物エマルジョン（Ｂ）固形分１．６５〜５．５重量％と、アルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）固形分０．７５〜２．５重量％と、平均粒子径２〜１０μｍのシリカ粉（Ｄ）１〜５重量％とを混合してなる水性防滑剤組成物である。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明に記載の水性防滑剤樹脂組成物を、少なくとも表面の一部に塗工して成る成形物である。
【発明の実施の形態】
【００１２】
本発明の水性防滑剤組成物に主樹脂として用いられるアクリル樹脂エマルジョン（Ａ）のＴｇは、−２５〜−４０℃の範囲であることが必要である。−４０℃未満では粘着性が強くブロッキングしやすいので高温時に安定した防滑性が得られず、また、−２５℃を越えると低温時の安定した防滑性が得られない等の問題を生ずる。
【００１３】
アクリル樹脂エマルジョン（Ａ）は、固形分濃度５０〜７０％のエマルジョンの形で用いられることが好ましく、特に５５〜６５％の範囲が好ましい。また、水性防滑剤組成物における（Ａ）の配合量（固形分換算）は、高い防滑性を得る観点から４５重量％以上、高温度下においても高い防滑性を維持する観点から５４重量％以下が好ましい。
水性防滑剤組成物はアクリル樹脂エマルジョン（Ａ）単独でも１５〜２５℃のいわゆる常温領域においては高い防滑性が安定して得られるが、２５℃より高い温度領域では防滑性の低下傾向がみられる。
【００１４】
本発明の水性防滑剤組成物に用いられる、Ｔｇが−２０℃〜２０℃の範囲であるエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）変性物エマルジョン（Ｂ）は、水性防滑剤組成物に高い防滑性と高い耐ブロッキング性という相反する性質を付与するために用いられる。
ＥＶＡ変性物エマルジョン（Ｂ）にはＥＶＡ変性物の他、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体変性物のエマルジョンも含まれ、これらの樹脂の１種、または２種以上の組み合わせで用いることができる。
【００１５】
ＥＶＡ変性物エマルジョン（Ｂ）は、ＥＶＡけん化物のアルキレンオキサイド付加物（Ｂ−１）と多価カルボン酸類（Ｂ−２）とを反応させて得られる。
（Ｂ−１）としては、例えば、エチレンと酢酸ビニルエステルを共重合せしめて共重合体を製造し、次いでこの共重合体を完全にまたは部分的にけん化せしめてけん化物を製造した後に、このけん化物にアルキレンオキサイドを付加せしめることにより製造できる。
ここで用いられるＥＶＡの製造方法については特に制限はなく、共重合原料である酢酸ビニルとエチレンとから公知の方法、例えば高圧ラジカル重合法等により製造できる。ＥＶＡにおけるエチレン単位の含有量は１０〜４０重量％の範囲であると取扱い上好ましい。
【００１６】
ＥＶＡのけん化反応の方法は特に制限なく用いることができる。けん化率はＥＶＡエステル共重合体の酢酸ビニルエステル含有量によって変わり、特に限定されないが、好ましくは３０〜１００％程度である。
また、ＥＶＡけん化物へのアルキレンオキサイドの付加方法についても特に制限はなく、公知の方法が用いられる。アルキレンオキサイドとしてはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。
【００１７】
多価カルボン酸（Ｂ−２）としては例えば、全炭素数２〜２０の多価カルボン酸、そのエステル、その酸ハロゲン化物、その無水物等が挙げられ、例えば、次に示す飽和脂肪族多価カルボン酸、不飽和脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸、そのエステル、その酸ハロゲン化物、その無水物等が挙げられる。
【００１８】
ＥＶＡ変性物エマルジョン（Ｂ）は、上記（Ｂ−１）と（Ｂ−２）とを反応させて得られるＥＶＡ変性物のエマルジョンであるが、その反応条件は特に限定されず、エステル化反応が進行する条件であればよい。
また、ＥＶＡ変性物エマルジョン（Ｂ）は、取り扱いの点で、ＢＬ粘度計（60rpm,25℃）における粘度５０〜２５００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００１９】
ＥＶＡ変性物エマルジョン（Ｂ）は、固形分濃度４５〜５５％のエマルジョンの形で用いられることが好ましい。特に５０〜５５％が好ましい。また、水性防滑剤組成物におけるＥＶＡ変性物エマルジョン（Ｂ）の配合（固形分換算）は、高温度下における高い防滑性を得る観点から１．６５重量％以上、耐ブロッキング性の観点から５．５重量％以下が好ましい。
【００２０】
尚、これらの性状を有するＥＶＡ変性物エマルジョン（Ｂ）として、スミカフレックス７０６、７５１、７５２、７５３、８２０、８３０（住友化学工業社製）等を用いることもできる。
【００２１】
本発明において、ブロッキング低減と印刷適性の付与を目的として用いられるアルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）としては、スチレン／アクリル共重合体等のアクリル系樹脂、マレイン酸／スチレン共重合体等のマレイン酸系樹脂等が例示され、これらは単独または２種以上の樹脂を組み合わせて用いることが出来る。
アルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）の酸価としては、充分な水溶性を得る観点から１５０以上、防滑性を発現させる観点から２５０以下であることが好ましい。また、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて測定される重量平均分子量の値は、ブロッキング防止の観点から１０，０００以上、印刷適性の観点から２０，０００以下であることが好ましい。特にマレイン酸／スチレン共重合体樹脂は、高い耐ブロッキング防止効果と良好な印刷効果を付与するので好ましい。
【００２２】
アルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）は、固形分濃度２５〜３０％で用いられることが好ましい。また、水性防滑剤組成物における（Ｃ）の配合（固形分換算）は、目的とする効果を得る観点から０．７５重量％以上、高防滑性を得る観点から２．５重量％以下が好ましい。
【００２３】
更に本発明においては、ブロッキング性の減少及び防滑性を維持する目的で、平均粒子径１〜１０μｍのシリカ粉（Ｄ）が用いられる。粒子径が１μｍ未満のような微細なシリカ粉は耐ブロッキング効果が低いので添加量を多くする必要がある。しかし、これにより防滑剤組成物の流動性が低下してしまい作業性が低下する。また、粒子径が１０μｍを越えると防滑剤組成物の塗工塗膜表面が荒れ耐摩擦性が低下し問題を生じるおそれがある。特に好ましい粒子径は２〜５μｍである。これらは単独で、または複数の異なる粒径のものを組み合わせて用いることが出来る。尚、本発明における平均粒子径とは、コールターカウンター粒度分布測定器で測定した二次凝集粒子径であり、長径／短径の比が１．５以下程度のほぼ球状に近いものが好ましい。
【００２４】
水性防滑剤組成物におけるシリカ粉（Ｄ）は、目的とする効果を得る観点から１重量％以上、耐摩擦性の低下を避ける観点から５重量％以下が好ましい。
【００２５】
本発明の水性防滑剤組成物は、上記のアクリル系樹脂エマルジョン（Ａ）、ＥＶＡエマルジョン（Ｂ）、アルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）、シリカ粉（Ｄ）の４成分を分散混合することにより製造される。また、上記成分以外にその性能を阻害しない範囲で、必要に応じてアルコール系溶剤、ワックスエマルジョン、消泡剤等を添加することができる。
【００２６】
本発明の水性防滑剤組成物は、成形前または成形後の成形物に塗工される。成形物が段ボールの場合はシート成形後の塗工が好ましい。本発明の水性防滑剤組成物の塗工により、成形物表面に充分な表面物性を確保しつつ温度依存性の少ない高角度の防滑性が発現できる。
また、成形物表面に図柄を印刷する場合は、予め印刷インキ等にて図柄印刷した後、その上面に水性防滑剤組成物を塗工してもよいし、または印刷インキ等と同時に印刷してもよい。
【００２７】
塗工方法としては、通常の印刷機の他、ローラーコーティングまたはスプレーなどの手段で行うことも可能である。
塗工量は紙器等の成形物の形状、大きさによっても異なるが、塗工部分の１ｍ²あたり１．５〜２．５ｇ（ニスの乾燥重量）の範囲が好ましい。塗布量が少ないと滑り防止効果が十分でなく、多いと耐ブロッキング性が低下する。
塗工面はベタ状、網点状等または模様のような何らかの意匠性を持たせてもよい。段ボールの場合、天面部に網点、地面部にベタの組み合わせが最も優れた防滑角度が得られるが、これに限定されない。
【００２８】
本発明の成形物としては、一般の塗工紙、板紙、シート段ボール軽量塗工紙、アート紙等のシート状のもの、または、これらを加工して得られる段ボール、段ボールケース、カートン、紙袋、紙器等が挙げられる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。表中の数字は重量部を示す。
［水性防滑剤組成物（ワニス）の製造］
表１記載の配合に従い、それぞれの成分を通常の混合装置で混合し、ワニス１〜１５を調整した。
比較のワニス９〜１１は従来品のＥＶＡ系ワニスである。比較のワニス１２〜１５は、本発明の防滑剤組成物を構成する４成分から１または２成分を除いたワニスである。
【００３０】
【表１】

【００３１】
［塗工評価試験−１］
実施例１〜８及び比較例１〜７において表１に記載された組成のワニスをミヤバーにて段ボールライナー表面にベタ状に塗布量２ｇ／ｍ²（ニスの乾燥重量）になるように塗工し、塗膜物性評価試料とした。また、比較例８においてワニスを塗工しない段ボール原紙を用いて同様に評価試料とした。
【００３２】
塗膜物性評価は以下に示す方法にて実施した。

【００３３】

【００３４】
【表２】

【００３５】
表２のとおり、実施例のワニスは、いずれも測定環境温度変化の影響が低く、十分な防滑角度が得られた。高防滑角度を有する表面は一般にブロッキングが発生し易いが、実施例においては良好な耐ブロッキング性が得られた。
比較例１〜７で示すように、本発明における必須の４成分のひとつでも欠いた場合には、何れも良好な物性を得ることができなかった。
【００３６】
［塗工評価試験−２］
実施例２及び比較例２で得られた水性防滑剤組成物を、段ボール印刷機（三菱サミット社製）にてそれぞれ印刷して段ボールケースを得た。この段ボールケースに市場で流通している飲料の実缶を充填した実包ケース（総重量9.2 kg）を用いて塗膜物性評価をした。結果を図１に示す。
【００３７】
塗膜物性評価は以下に示す方法にて実施した。

【００３８】
従来品である比較例２のワニスは常温以上でのみ高防滑角度を有し、測定環境温度が低くなると急激に防滑角度が低下した。一方、本発明の実施例２のワニスは幅広い測定温度領域で高防滑角度を保持出来た。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の水性防滑剤組成物は、特定範囲のＴｇを有するアクリル樹脂のエマルジョン(A) と、ＥＶＡ共重合体変性物エマルジョン(B) と、アルカリ可溶型水溶性樹脂(C) と、シリカ粉(D) との少なくとも４成分を混合しているので、これを表面に塗工した成形物は、環境温度の影響の少ない高角度の防滑性を得ると共に塗工乾燥皮膜の粘着性がコントロールされているので耐ブロッキング性をも有する。
【００４０】
よって、本発明の水性防滑剤組成物を塗工した段ボール、カートン等の紙器または様々な紙袋などの成形物は、気候変化や地理的影響を受けずに年間を通して安定した高防滑角度を得ることができるので、輸送時における荷崩れの発生が少なく、運送の安全性・効率化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】環境温度と防滑性との関係

Claims

ガラス転移点−２５〜−４０℃のアクリル樹脂エマルジョン（Ａ）と、
エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物のアルキレンオキサイド付加物（Ｂ−１）と多価カルボン酸類（Ｂ−２）とを反応させてなるガラス転移点が−２０℃〜２０℃であるエチレン−酢酸ビニル共重合体変性物エマルジョン（Ｂ）と、
アルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）と、
平均粒子径１〜１０μｍのシリカ粉（Ｄ）と
を混合してなる水性防滑剤組成物。
ガラス転移点−２５〜−４０℃のアクリル樹脂のエマルジョン（Ａ）固形分４５〜５４重量％と、
エチレン−酢酸ビニル共重合体けん化物のアルキレンオキサイド付加物（Ｂ−１）と多価カルボン酸類（Ｂ−２）とを反応させてなるガラス転移点が−２０℃〜２０℃であるエチレン−酢酸ビニル共重合体変性物エマルジョン（Ｂ）固形分１．６５〜５．５重量％と、
アルカリ可溶型水溶性樹脂（Ｃ）固形分０．７５〜２．５重量％と、
平均粒子径２〜１０μｍのシリカ粉（Ｄ）１〜５重量％と
を混合してなる水性防滑剤組成物。
請求項１または２記載の水性防滑剤樹脂組成物を、少なくとも表面の一部に塗工して成る成形物。