JP4710262B2

JP4710262B2 - 耐油紙および容器

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Publication number: JP4710262B2
Application number: JP2004195273A
Authority: JP
Inventors: 実永江
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: JP2006016720A

Description

本発明は、耐油紙に関するものであり、さらに詳しくは、耐油・耐水性が優れ、容器に形成した場合も罫線耐油強度が強く、溶出試験時には、溶出量が少ない耐油性薬剤を用いた耐油紙および容器に関するものである。

紙を耐油化するためには、加工処理面の臨界表面張力を油性物質の表面張力より小さくすることが必要である。

このような機能を有する薬品を耐油性薬剤と称し、主に過フッ素炭化水素のアクリルレートまたはリン酸エステルなどのフッ素系化合物を用いたものを、用紙に塗工し、耐油・耐水性を有する耐油紙の主流になっている。

この他にもグラシン紙、ポリエチレン加工紙、塩化ビニリデン加工紙、防湿セロハンおよびアルミ箔ラミネート紙などがあるが、紙の表面張力を下げ、濡れの現象から油の浸透を防止するという点から、やはりフッ素系耐油剤を処理した耐油紙が本命で、その優れた特性によって、各種の工業製品のほか家庭用品に至るまで極めて広範囲に使用されてきている。

食品包装においても、フッ素系耐油剤は、用紙に漉き混みで中間層に用いることができ、一つの紙で吸油と耐油の２つの機能をもたせることが可能であった。

また、フッ素系耐油剤は、皮膜になって耐油性が生じるのではないのでできた紙としては通気性をもっている。

以上のことから、従来からフッ素系耐油剤を用いた耐油紙は、多くのテイクアウトカートンに利用されていた。

しかし、フッ素樹脂は、高温での加工時や燃焼時には、フッ化水素のような腐食性の強いガスを発生し、炭化水素系の樹脂とは異なる有機ガスが発生する可能性があった。

近年、このフッ素系耐油剤は、それを用いて製造した耐油紙を１００℃以上に加熱するとフッ素系炭化水素が発生することが分かってきた。

該フッ素系炭化水素は、自然界において、難分解性であり、自然界（人体内においても）に蓄積する問題がある。

このようにフッ素系耐油剤は、環境ホルモン（内分泌撹乱化学物質）の疑惑問題などから、代替品が求められている。

そこでフッ素系耐油剤の代替品として、上市されているアクリル系ポリマーを主体とする耐油剤は、特有のアクリル臭が食品に付着するなどの問題があり、食品容器用の耐油紙としては、まだ満足のいけるものではない。

また、天然に広く分布するセルロース（パルプ）を原料とし、これを苛性ソーダで処理
した後、塩化メチル、酸化プロピレンあるいは酸化エチレンなどのエーテル化剤と反応させて得られる非イオン性のセルロース誘導体の一つである、水溶性セルロースエーテルの皮膜には、油を透過させないことがわかっていたが、親水基（−ＯＨ）を構造上もっているために水溶性であった。

水溶性では、抄紙時のパルプに混ぜても白水とともに流れ出てしまい、紙には定着しないので従来製紙用途には使われることはなく、架橋剤についても、紙向きのものはなかった。

また、ポリエステル系耐油剤についても単一で塗工するだけでは、罫線耐油性などで塗工量の割には充分な効果を得ることができなかった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、耐油・耐水性が優れ、容器に形成した場合も罫線耐油強度が強く、溶出試験時には、溶出量が少ない耐油性薬剤を用いた耐油紙を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、本発明の請求項１に係る発明は、水溶性セルロースエーテルにポリエステル系耐油剤を添加してなる耐油性薬剤からなる塗工液において、水溶性セルロースエーテルとポリエステル系耐油剤の固形分配合比が、水溶性セルロースエーテル／ポリエステル系耐油剤＝１／２〜１／２０の間である塗工液を用紙に塗工し、抄紙時のドライヤーパートの乾燥用の熱を用いて加熱して架橋させ、耐油・耐水性を付与したことを特徴とする耐油紙である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記水溶性セルロースエーテルの水溶液のｐＨが３．０〜１１．０の範囲であることを特徴とする請求項１記載の耐油紙である。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の耐油紙を罫線加工して形成したことを特徴とする容器である。

本発明の耐油性薬剤は、水溶性セルロースエーテルにポリエステル系耐油剤を添加してなる耐油性薬剤であり、この混合液を用紙に塗工し、加熱して架橋させることにより、得られる耐油紙は、耐油・耐水性が優れ、容器に形成した場合も罫線耐油強度が強く、溶出試験時には、溶出量が少ないものである。

本発明の実施の一形態として、水溶性セルロースエーテルにポリエステル系耐油剤を添加してなる耐油性薬剤を用いた耐油紙を詳細に説明する。

先ず、本発明の耐油性薬剤は、水溶性セルロースエーテルにポリエステル系耐油剤を添加して処方するが、以下に該薬剤処方に関する詳細を説明する。

前記水溶性セルロースエーテルとは、天然に広く分布するセルロース（パルプ）を原料とし、これを苛性ソーダで処理した後、塩化メチル、酸化プロピレンあるいは酸化エチレンなどのエーテル化剤と反応させて得られる非イオン性のセルロース誘導体の一つである、水溶性セルロースエーテルである。

セルロースは、親水性基である多くの水酸基（−ＯＨ）をもっているが、そのままでは水に溶けない。

これは分子間で水酸基同士が強い水素結合を作り、結晶構造となっているため、セルロース分子間に水が入り込めないからである。

そこでセルロースの水酸基の水素原子の一部をメチル基、ヒドロキシプロピル基、あるいはヒドロキシエチル基で置換することにより、水素結合を消失させ、水溶性としたものが水溶性セルロースエーテルである
該水溶性セルロースエーテルは、無味・無臭の白色または帯黄白色の繊維状粉末または粒である。

また、非イオン性の有機物であり、適当な燃焼条件で完全燃焼をする性質をもち、製造工程で熱水洗浄により、効率よく精製されるために残留灰分が少ない。

また、冷水に溶解し、粘稠性のある透明な溶液であり、ある温度以上になると、ゲル化または白濁沈殿するが、冷却するともとの状態に戻る。

また、非イオン性であって、高分子電解質ではないので、その水溶液は金属塩や有機電解質の存在に対して比較的安定である。

ところが、金属塩や有機電解質の濃度がそれぞれ特有の限界を越えると溶液はゲル化あるいは沈殿することがある。

また、該水溶性セルロースエーテルの水溶液の粘度は、酸および塩基の影響を比較的受けにくく、ｐＨ３．０〜１１．０の範囲では、所定の粘度を発現する。

該水溶性セルロースエーテルの中でも、比較的親油性の高いメトキシル基、ヒドロキシプロポキシル基を有しているものは、一部の有機溶剤および水／有機溶剤混合系に溶解する。

また、該水溶性セルロースエーテルは、油やグリースを通さない丈夫で柔軟性のある透明なフィルムを製膜することが可能である。

以上のように、該水溶性セルロースエーテルは、皮膜化すると耐油性はあるが水には弱い性質がある。

次に、ポリエステル系耐油剤は、耐油性はあるが充分でなく、塗工紙を罫線刃で打ち抜き加工して得た紙容器の罫線部に耐油性がない問題がある。

そこでそれぞれ単品では、問題があったが、該水溶性セルロースエーテル水溶液とポリエステル系耐油剤を混合して耐油性薬剤を処方する。

この耐油性薬剤を用紙に塗工し、加熱して架橋させることにより、耐油・耐水性が優れ、容器に形成した場合も罫線耐油強度が強く、溶出試験時には、溶出量が少ない耐油紙を得ることができる。

すなわち、該水溶性セルロースエーテルのＯＨ基とポリエステル系耐油剤の残存ＣＯＯＨ基が架橋反応（乾燥時の熱で反応が促進）し、従来のそれぞれの耐油性よりも耐油効果が向上し、さらに該水溶性セルロースエーテル単品での問題点である水溶性が解消できるものである。

尚、加熱する熱については、特別に加熱工程を加えなくても抄紙時のドライヤーパート
の乾燥用の熱で、架橋するのに充分な熱量を与えることが可能である。

また、塗工液の該水溶性セルロースエーテルとポリエステル系耐油剤の固形分配合比については、水溶性セルロースエーテル／ポリエステル系耐油剤＝１／２〜１／２０の間である。

それ以上に水溶性セルロースエーテルが多いと、耐油性が充分でなく、水性食品を入れた際に水溶性セルロースエーテルが溶け出してしまう。

逆にポリエステル系耐油剤が多いと耐油性が充分でない。

次に、前述した水溶性セルロースエーテルとポリエステル系耐油剤からなる、耐油性薬剤を使用して得られる耐油・耐水性が優れ、容器に形成した場合も罫線耐油強度が強く、溶出試験時には、溶出量が少ない耐油紙の製造方法について詳細に説明する。

先ず、予め水溶性セルロースエーテルとポリエステル系耐油剤を混合して耐油性薬剤を調製する。

その調製液を抄紙インライン塗工設備（サイズプレス、キャレンダープレスなど）で用紙表面に液を含浸させ、ドライヤーパートの乾燥熱で乾燥させる。

塗工方法としては、特に限定されるものではないが、サイズプレス方式が、薬剤を奥まで浸透させることができるので望ましい。

この際、乾燥条件は用紙表面が少なくとも８０℃×１秒以上になることが望ましく、熱容量がそれ以下であると架橋が不充分になり、耐油性や耐水性が充分でない。

抄紙インラインでの塗工の他にオフラインで同様の液を塗工して乾燥を充分に行なうことも可能であるが、この場合、非接触ヒーティングになるため、乾燥効率が悪くなるので抄紙インライン塗工設備がある場合は、インライン塗工の方が望ましい。

すなわち、抄紙機にあるドライパートは、用紙に加熱された熱ロールが直接接触するダイレクトヒーティングのために熱効率が良いためである。

次に、用紙は、用途が食品容器などの場合には、木材などの植物原料を化学的または機械的に処理してセルロースを取り出した状態のパルプで不純物を含まない１００％のバージンパルプを使用することが重要である。

以下には、実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明をするが、これらに限定されるものではなくもっと広範囲に適用されるものである。

＜実施例１＞
本発明に係る耐油性薬剤の薬剤調製は、以下のようにして行なった。

水溶性セルロースエーテル（信越化学工業株式会社製の商品名メトローズ６０ＳＨ−５０）の３％水溶液を作製し、ポリエステル系耐油剤（Ｅｖｃｏ社製の商品名Ｅｖｃｏｔｅ
ＰＷＲＨ−２５）の原液を等量混合し、塗工液とした。

次に、その塗工液をサイズプレス装置により、ピックアップ１５ｇ／ｍ²（Ｗｅｔ）で
用紙に塗工し、インラインにてドライヤー表面温度１２０℃で約１０秒間乾燥して架橋させて耐油紙を得た。

その際に用いた用紙は、各層が６０ｇ／ｍ²で５層漉きの全層１００％バージンパルプの用紙を使用し、塗工は、用紙内面（食品接触面）に行なった。

次に、前記耐油紙をサイズ（長さ１５０ｍｍ×幅１００ｍｍ×高さ７０ｍｍ）のウォータータイト貼りの天面蓋付きの函を作製した。

＜実施例２＞
実施例１において、水溶性セルロースエーテル（信越化学工業株式会社製の商品名メトローズ６０ＳＨ−５０）の１．５％水溶液を作製し、ポリエステル系耐油剤（Ｅｖｃｏ社製の商品名ＥｖｃｏｔｅＰＷＲＨ−２５）を倍希釈し、その液を等量混合し、塗工液とした以外は同様にして、耐油紙を得て、ウォータータイト貼りの天面蓋付きの函を作製した。

以下に、本発明の比較例について説明する。

＜実施例３＞
実施例１において、水溶性セルロースエーテル（信越化学工業株式会社製の商品名メトローズ６０ＳＨ−５０）の３．０％水溶液を原液使用し、塗工液とした以外は同様にして、耐油紙を得て、ウォータータイト貼りの天面蓋付きの函を作製した。

＜実施例４＞
実施例１において、ポリエステル系耐油剤（Ｅｖｃｏ社製の商品名ＥｖｃｏｔｅＰＷＲＨ−２５）固形分２５％水溶液（原液）を原液使用し、塗工液とした以外は同様にして、耐油紙を得て、ウォータータイト貼りの天面蓋付きの函を作製した。

＜実施例５＞
３５０ｇ／ｍ²の通常カード紙の内面に食品ダイレクトタッチ可能なアクリル系耐油剤「ハービル０４０８」をコーター加工により、４ｇ／ｍ²（ｄｒｙ）塗布し、耐油紙を得て、ウォータータイト貼りの天面蓋付きの函を作製した。

本発明の実施例１〜２、比較例である実施例３〜５のウォータータイト貼りの天面蓋付きの函について、それぞれの平面耐油性、罫線耐油性、臭気、溶出性、コストを評価し、結果は表１に示した。

表１は、本発明品と比較品の実施例の各物性、コストを評価した表である。

尚、表１の平面耐油性の評価方法は、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩの紙パルプ試験方法のＮｏ．４１に規定する紙及び板紙における、はつ油度試験方法（キット法）で評価し、Ｋｉｔ値１０以上は強耐油性が優秀で◎、Ｋｉｔ値９は良で○、Ｋｉｔ値５は普通で○△、Ｋｉｔ値４以下は不良で×と評価した。

罫線耐油性は、前記平面耐油性の評価方法と同様にして、函の罫線部を評価した。

臭気は官能で評価し、溶出性は函を水中に沈め、耐油剤が溶出する状況を観察した。

コストは、原価計算を行なって評価した。

以下に、本発明の実施例１〜２と比較例である実施例３〜５との比較結果について説明する。

＜比較結果＞
上記実施例１〜２による本発明品は、上記比較例である実施例３〜５に比較して、全般的に優れているが、特に本発明品の実施例１は、従来品の問題点である平面耐油性、罫線耐油性、溶出性について、極めて優れた結果であり、耐油紙としての性能を十分に満足していることがわかる。

これに対し、比較例である実施例３〜５は、罫線クラック（割れ）が発生し、罫線耐油性が全く無いという油食品用の紙器には、致命的欠陥を有し、いずれも実用的でないことがわかる。

また、実施例３は、塗工液が水溶性で架橋反応もおこなわれていないので水中に函を浸漬すると該塗工液が溶出してくる。

実施例５は、塗工液がアクリル系耐油剤であるためにアクリル臭が発生し、食品容器には不適当であり、またオフラインで塗工液を塗布するのでコストが高くなる。

以上の結果から、本発明の耐油性薬剤は、水溶性セルロースエーテルにポリエステル系耐油剤を添加してなる耐油性薬剤であり、この混合液を用紙に塗工し、加熱して架橋させることにより得られる耐油紙は、耐油・耐水性が優れ、容器に形成した場合も罫線耐油強度が強く、溶出試験時には、溶出量が少ないものである。

尚、塗工液の該水溶性セルロースエーテルとポリエステル系耐油剤の固形分配合比については、水溶性セルロースエーテル／ポリエステル系耐油剤＝１／２〜１／２０の間が望ましい。

Claims

水溶性セルロースエーテルにポリエステル系耐油剤を添加してなる耐油性薬剤からなる塗工液において、水溶性セルロースエーテルとポリエステル系耐油剤の固形分配合比が、水溶性セルロースエーテル／ポリエステル系耐油剤＝１／２〜１／２０の間である塗工液を用紙に塗工し、抄紙時のドライヤーパートの乾燥用の熱を用いて加熱して架橋させ、耐油・耐水性を付与したことを特徴とする耐油紙。
前記水溶性セルロースエーテルの水溶液のｐＨが３．０〜１１．０の範囲であることを特徴とする請求項１記載の耐油紙。
請求項１または２記載の耐油紙を罫線加工して形成したことを特徴とする容器。