JP7299526B2 - 紙用耐油剤 - Google Patents

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Description

本開示は、紙用耐油剤、および該紙用耐油剤で処理された紙に関する。
紙には、耐油性が要求されることがある。
例えば、紙からできている食品包装材および食品容器は、食品の水分および油分が染み出すことを防止することが要求される。したがって、耐油剤が紙に内添または外添により適用されている。
紙に耐油性を与える幾つかの提案がなされている。
特許文献1(特開2015-129365号公報)は、エチレン系熱可塑性ポリマー、プロピレン系熱可塑性ポリマー及びそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも1種のポリマーと、少なくとも1種の高分子安定剤と、水とを含む、水性分散体を含む配合物をセルロース繊維と添合することを含む、セルロース物品の形成方法を開示している。
特許文献2(国際出願公開2015/008868号公報)は、平均繊維径が2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維からなり;前記微細セルロース繊維の重量比率が50重量%以上99重量%以下であり;ブロックポリイソシアネートの集合体が前記微細セルロース繊維重量に対して重量比率として1~100重量%含有されている微細セルロース繊維シートを開示している。
特許文献3(特開2004-148307号公報)は、a)バリア機能性を付与する少なくとも2つの層を含む複合多層易流動性カーテンを形成する工程、およびb)前記カーテンを連続ウェブ支持体に接触させて、塗被支持体を得る工程、からなる塗被支持体の製造方法を開示している。
特開2015-129365号公報 国際出願公開2015/008868号公報 特開2004-148307号公報
本開示の目的は、紙に対して優れた耐油性を与えることができる耐油剤を提供することにある。
本開示は、(1)非フッ素重合体、および(2)無機粒子および/または有機粒子から選択された粒子、を含んでなる耐油剤に関する。紙の処理において、耐油剤を外添または内添してよいが、耐油剤を内添することが好ましい。
本開示の好ましい態様は、次のとおりである。
[1]
(1)非フッ素重合体、および
(2)無機粒子または有機粒子から選択された少なくとも1種の粒子、
を含んでなる、紙の内部に添加される紙用耐油剤であって、
粒子(2)の量が、非フッ素重合体(1)と粒子(2)の合計重量に対して、1~99.9重量%である紙用耐油剤。
[2]
非フッ素重合体(1)が、アクリル系重合体である[1]に記載の紙用耐油剤。
[3]
非フッ素重合体が、長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)から形成された繰り返し単位を有する非フッ素重合体であり、
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)が、式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y(R)
[式中、Rは、それぞれ独立的に、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、2価~4価の炭素数1の炭化水素基、-C-、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基(但し、炭化水素基を除く)であり、
kは1~3である。]
で示される単量体である[1]または[2]に記載の紙用耐油剤。
[4]
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)において、Xが水素原子またはメチル基である[3]に記載の紙用耐油剤。
[5]
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)において、長鎖炭化水素基の炭素数が18以上である[1]~[4]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[6]
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)が、
(a1)式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y-R
[式中、Rは、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、-O-または-NH-である。]
で示されるアクリル単量体、および/または
(a2)式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y-Z(-Y-R)
[式中、Rは、それぞれ独立的に、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、-O-または-NH-であり、
は、それぞれ独立的に、直接結合、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基であり、
Zは、直接結合、2価または3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、
nは、1または2である。]
で示されるアクリル単量体である[3]~[5]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[7]
親水性基を有するアクリル単量体(b)が、式:
CH=CXC(=O)-O-(RO)-X (b1)、
CH=CXC(=O)-O-(RO)-C(=O)CX=CH (b2)、または
CH=CXC(=O)-NH-(RO)-X (b3)
[式中、Xは、水素原子またはメチル基、
は、水素原子または炭素数1~22の不飽和または飽和の炭化水素基
Rは、各々独立に炭素数2~6のアルキレン基、nは、1~90の整数である。]
で表わされる少なくとも1つのオキシアルキレン(メタ)アクリレートである、[3]~[6]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[8]
非フッ素重合体が
単量体(a)および(b)以外の、オレフィン性炭素-炭素二重結合、およびアニオン性供与基またはカチオン性供与基を有する単量体(c)から形成される繰り返し単位
をさらに含む[3]~[7]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[9]
アニオン供与基がカルボキシル基、またはカチオン供与基がアミノ基である[8]に記載の紙用耐油剤。
[10]
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)から形成される繰り返し単位の量が、共重合体に対して30~90重量%であり、親水性基を有するアクリル単量体(b)から形成される繰り返し単位の量が、共重合体に対して5~70重量%である[3]~[9]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[11]
無機粒子が、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、マイカ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、シリカ、炭酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、ベントナイト、ホワイトカーボンから選択された少なくとも1種以上からできており、
有機粒子が、多糖類、熱可塑性樹脂から選択された少なくとも1種からできている[1]~[10]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[12]
有機粒子が40℃で水に不溶性である[1]~[11]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[13]
無機粒子が炭酸カルシウムであり、有機粒子がスターチである[1]~[12]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[14]
粒子(2)が有機粒子を含んでなる[1]~[13]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[15]
紙用耐油剤が水または水と有機溶媒の混合物である液状媒体をさらに含んでなる[1]~[14]のいずれかに記載の紙用耐油剤。
[16]
[1]~[15]のいずれかに記載の紙用耐油剤を紙の内部に含む耐油紙。
[17]
パルプモールド製品である[16]に記載の耐油紙。
[18]
食品包装材または食品容器である[16]または[17]に記載の耐油紙。
[19]
パルプが水性媒体中に分散したスラリーに、[1]~[15]のいずれかに記載の耐油剤を添加して調合パルプスラリーを調製し、耐油紙中間体を抄造し、脱水し、その後、乾燥させて耐油紙を得ることを含む耐油紙の製造方法。
耐油剤において、非フッ素重合体が水性媒体、特に水に良好に分散している。
耐油剤は、紙に、高い耐油性を付与する。耐油剤は、高い耐水性および高いガスバリア性を付与し得る。
耐油剤は、(1)非フッ素重合体、および(2)粒子、を含んでなる。耐油剤は、一液または二液または三液であってよい。一液は、非フッ素重合体(1)および粒子(2)を含んでなる液体である。二液(二成分)は、非フッ素重合体(1)を含んでなる液体と、粒子(2)を含んでなる液体(または粒子(2)のみ)との組み合わせである。三液(三成分)において、紙用の添加剤を含んでなる液を追加して使用する。粒子(2)を含んでなる液体は、固体(例えば、粒子のみ)であってよい。
(1)非フッ素重合体
非フッ素重合体はアクリル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリエーテル系重合体、シリコーン系重合体、ウレタン系重合体などであってよい。エステル結合、アミド結合および/またはウレタン結合を有する重合体が好ましい。特にアクリル系重合体(すなわち、非フッ素アクリル系重合体)が好ましい。アクリル系重合体は、エステル結合および/またはアミド結合を有することが好ましい。
非フッ素重合体は、単独重合体または共重合体であってよい。非フッ素重合体は、共重合体であることが好ましい。
単独重合体は、1種の単量体から形成される繰り返し単位のみを有する。単独重合体は、炭素数7~40の長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体のみから形成されることが好ましい。
共重合体は、2種以上の単量体から形成される繰り返し単位を有する。
非フッ素重合体は、
(a)炭素数7~40の長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体から形成される繰り返し単位、および
(b)親水性基を有するアクリル単量体から形成される繰り返し単位を有することが好ましい。
さらに、非フッ素重合体は、単量体(a)および(b)に加えて、
(c)イオン供与基を有する単量体
によって形成されている繰り返し単位を有することが好ましい。
非フッ素重合体は、単量体(a)、(b)および(c)に加えて、
(d)他の単量体
から形成される繰り返し単位を有していてもよい。
(a)長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)は、炭素数7~40の長鎖炭化水素基を有する。炭素数7~40の長鎖炭化水素基は、炭素数7~40の直鎖状または分岐状の炭化水素基であることが好ましい。長鎖炭化水素基の炭素数は、10~40、例えば、12~30、特に15~30であることが好ましい。あるいは、長鎖炭化水素基の炭素数は、18~40であってよい。
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)は、式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y(R)
[式中、Rは、それぞれ独立的に、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、2価~4価の炭素数1の炭化水素基(特に、-CH-、-CH=)、-C-、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基(但し、炭化水素基を除く)であり、
kは1~3である。]
で示される単量体であることが好ましい。
は、水素原子、メチル基、フッ素原子を除くハロゲン、置換または非置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基であってよい。Xの例は、水素原子、メチル基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基である。Xは、水素原子、メチル基、塩素原子であることが好ましい。Xは水素原子であることが特に好ましい。
は、2価~4価の基である。Yは、2価の基であることが好ましい。
は、炭素数1の炭化水素基、-C-、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上によって構成される基(但し、炭化水素基を除く)であることが好ましい。炭素数1の炭化水素基の例として、-CH-、枝分かれ構造を有する-CH=または枝分かれ構造を有する-C≡が挙げられる。
は、-Y’-、-Y’-Y’-、-Y’-C(=O)-、-C(=O)-Y’-、-Y’-C(=O)-Y’-、-Y’-R’-、-Y’-R’-Y’-、-Y’-R’-Y’-C(=O)-、-Y’-R’-C(=O)-Y’-、-Y’-R’-Y’-C(=O)-Y’-、または-Y’-R’-Y’-R’-
[式中、Y’は、直接結合、-O-、-NH-または-S(=O)-であり、
R’は-(CHm-(mは1~5の整数である)または-C-(フェニレン基)である。]
であってよい。
の具体例は、-O-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-NH-、-O-C-、-O-(CHm-O-、-NH-(CHm-NH-、-O-(CHm-NH-、-NH-(CHm-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-、-O-(CHm-C(=O)-O-、-NH-(CHm-O-C(=O)-、-NH-(CHm-C(=O)-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-O-、-O-(CHm-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-、-O-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-O-(CHm-O-C-、-O-(CHm-NH-S(=O)-、-O-(CHm-S(=O)-NH-、-NH-(CHm-O-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-O-、-NH-(CHm-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-O-C-、-NH-(CHm-NH-C-、-NH-(CHm-NH-S(=O)-、または-NH-(CHm-S(=O)-NH-である[式中、mは1~5、特に2または4である。]。
は、-O-、-NH-、-O-(CHm-O-C(=O)-、-O-(CHm-NH-C(=O)-、-O-(CHm-O-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-O-、-O-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-S(=O)-、-O-(CHm-S(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-S(=O)-、または-NH-(CHm-S(=O)-NH-
[式中、mは1~5の整数、特に2または4である。]
であることが好ましい。Yは、-O-または-O-(CHm-NH-C(=O)-、特に-O-(CHm-NH-C(=O)-であることがより好ましい。
は、直鎖状または分岐状の炭化水素基であることが好ましい。炭化水素基は、特に直鎖状の炭化水素基であってよい。炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基、特別にアルキル基であることが好ましい。炭化水素基の炭素数は、12~30、例えば16~26または15~26、特に18~22または17~22であることが好ましい。
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)の例は、
(a1)式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y-R
[式中、Rは、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、-O-または-NH-である。]
で示されるアクリル単量体、および
(a2)式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y-Z(-Y-R)
[式中、Rは、それぞれ独立的に、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、-O-または-NH-であり、
は、それぞれ独立的に、直接結合、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基であり、
Zは、2価または3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、
nは、1または2である。]
で示されるアクリル単量体である。
(a1)アクリル単量体
アクリル単量体(a1)は、式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y-R
[式中、Rは、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、-O-または-NH-である。]
で示される化合物である。
アクリル単量体(a1)は、Yが-O-である長鎖アクリレートエステル単量体、またはYが-NH-である長鎖アクリルアミド単量体である。
は、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基、特別にアルキル基であることが好ましい。Rにおいて、炭化水素基の炭素数は、12~30、例えば16~26、特に18~22であることが好ましい。
は、水素原子、メチル基、フッ素原子を除くハロゲン、置換または非置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基であってよい。水素原子、メチル基または塩素原子であることが好ましい。
長鎖アクリレートエステル単量体の好ましい具体例は、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イコシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ステアリルαクロロアクリレート、イコシルαクロロアクリレート、ベヘニルαクロロアクリレートである。
長鎖アクリルアミド単量体の好ましい具体例は、ステアリル(メタ)アクリルアミド、イコシル(メタ)アクリルアミド、ベヘニル(メタ)アクリルアミドである。
(a2)アクリル単量体
アクリル単量体(a2)は、アクリル単量体(a1)とは異なる単量体である。アクリル単量体(a2)は、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-、または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基を有する(メタ)アクリレートまたは(メタ)アクリルアミドである。
アクリル単量体(a2)は、式:
CH2=C(-X)-C(=O)-Y-Z(-Y-R)
[式中、Rは、それぞれ独立的に、炭素数7~40の炭化水素基であり、
は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は、-O-または-NH-であり、
は、それぞれ独立的に、直接結合、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基であり、
Zは、直接結合、あるいは2価または3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、
nは、1または2である。]
で示される化合物であってよい。
は、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基、特別にアルキル基であることが好ましい。Rにおいて、炭化水素基の炭素数は、12~30、例えば16~26または15~26、特に18~22または17~22であることが好ましい。
は、水素原子、メチル基、フッ素原子を除くハロゲン、置換または非置換のベンジル基、置換または非置換のフェニル基であってよい。水素原子、メチル基または塩素原子であることが好ましい。
は、-Y’-、-Y’-Y’-、-Y’-C(=O)-、-C(=O)-Y’-、-Y’-C(=O)-Y’-、-Y’-R’-、-Y’-R’-Y’-、-Y’-R’-Y’-C(=O)-、-Y’-R’-C(=O)-Y’-、-Y’-R’-Y’-C(=O)-Y’-、または-Y’-R’-Y’-R’-
[式中、Y’はそれぞれ独立して、直接結合、-O-、-NH-または-S(=O)-であり、
R’は-(CH-(mは1~5の整数である)、炭素数1~5の不飽和結合を有する直鎖状の炭化水素基、炭素数1~5の枝分かれ構造を有する炭化水素基、または-(CH-C-(CH-(lはそれぞれ独立して0~5の整数であり-C-はフェニレン基である)である。]
であってよい。
の具体例は、直接結合、-O-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-、-NH-S(=O)-、-S(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-NH-、-O-C-、-NH-C-、-O-(CHm-O-、-NH-(CHm-NH-、-O-(CHm-NH-、-NH-(CHm-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-、-O-(CHm-C(=O)-O-、-NH-(CHm-O-C(=O)-、-NH-(CHm-C(=O)-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-O-、-O-(CHm-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-、-O-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-O-(CHm-O-C-、-NH-(CHm-O-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-O-、-NH-(CHm-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-O-C-、-NH-(CHm-NH-C
[式中、mは1~5の整数である。]
である。
は、-O-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-、-NH-S(=O)-、-S(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-NH-、-O-C-であることが好ましい。Yは、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-または-NH-C(=O)-NH-であることがさらに好ましい。
Zは、直接結合、あるいは2価または3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、直鎖構造を有しても、枝分かれ構造を有していてもよい。Zの炭素数は、2~4、特に2であることが好ましい。Zの具体例は、直接結合、-CH-、-CHCH-、-CHCHCH-、-CHCHCHCH-、-CHCHCHCHCH-、枝分かれ構造を有する-CHCH=、枝分かれ構造を有する-CH(CH-)CH-、枝分かれ構造を有する-CHCHCH=、枝分かれ構造を有する-CHCHCHCHCH=、枝分かれ構造を有する-CHCH(CH-)CH-、枝分かれ構造を有する-CHCHCHCH=である。
Zは直接結合でないことが好ましく、YおよびZは同時に直接結合であることはない。
アクリル単量体(a2)は、CH2=C(-X)-C(=O)-O-(CHm-NH-C(=O)-R、CH=C(-X)-C(=O)-O-(CH-O-C(=O)-NH-R、CH=C(-X)-C(=O)-O-(CH-NH-C(=O)-O-R、CH=C(-X)-C(=O)-O-(CH-NH-C(=O)-NH-Rであることが好ましい[ここで、RおよびXは上記と同意義である。]。
アクリル単量体(a2)は、CH2=C(-X)-C(=O)-O-(CHm-NH-C(=O)-Rであることが特に好ましい。
アクリル単量体(a2)は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートまたはヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドと長鎖アルキルイソシアネートを反応させることによって製造できる。長鎖アルキルイソシアネートとしては例えば、ラウリルイソシアネート、ミリスチルイソシアネート、セチルイソシアネート、ステアリルイソシアネート、オレイルイソシアネート、ベヘニルイソシアネートなどがある。
あるいは、アクリル単量体(a2)は、側鎖にイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート、例えば、2-メタクリロイルオキシエチルメタクリレートと長鎖アルキルアミンまたは長鎖アルキルアルコールを反応させることでも製造できる。長鎖アルキルアミンとしては例えば、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、セチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ベヘニルアミンなどがある。長鎖アルキルアルコールとしては例えば、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコールなどがある。
長鎖炭化水素基含有アクリル単量体の好ましい例は、次のとおりである。
ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ステアリルαクロロアクリレート、ベヘニルαクロロアクリレート;
ステアリル(メタ)アクリルアミド、ベヘニル(メタ)アクリルアミド;

Figure 0007299526000001

Figure 0007299526000002

Figure 0007299526000003

Figure 0007299526000004

Figure 0007299526000005

Figure 0007299526000006

Figure 0007299526000007

Figure 0007299526000008

Figure 0007299526000009

Figure 0007299526000010

Figure 0007299526000011

Figure 0007299526000012

Figure 0007299526000013

[上記式中、nは7~40の数であり、mは1~5の数である。]
上記の化学式の化合物は、α位が水素原子であるアクリル化合物であるが、具体例は、α位がメチル基であるメタクル化合物およびα位が塩素原子であるαクロロアクリル化合物であってよい。
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)の融点は10℃以上であることが好ましく、25℃以上であることがより好ましい。
長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)としては、X、X及びXが水素原子である、アクリレートであることが好ましい。
アクリル単量体(a2)は、式:
12-C(=O)-NH-R13-O-R11
[式中、R11は、エチレン性不飽和重合性基を有する有機残基、
12は、炭素数7~40の炭化水素基、
13は、炭素数1~5の炭化水素基である。]
で示されるアミド基含有単量体であることが好ましい。
11は、エチレン性不飽和重合性基を有する有機残基であり、炭素同士の二重結合があれば特に限定されない。具体的には-C(=O)CR14=CH、-CHR14=CH、-CHCHR14=CH等のエチレン性不飽和重合性基を有する有機残基が挙げられ、R14は、水素原子または炭素数1~4のアルキル基が挙げられる。またR11はエチレン性不飽和重合性基以外に種々の有機性基を有してよく、例えば鎖式炭化水素、環式炭化水素、ポリオキシアルキレン基、ポリシロキサン基等の有機性基が挙げられ、これら有機性基は種々の置換基で置換されていても良い。R11は-C(=O)CR14=CHであることが好ましい。
12は、炭素数7~40の炭化水素基、好ましくはアルキル基であり、鎖式炭化水素基、環式の炭化水素基等が挙げられる。そのなかで、鎖式炭化水素基であることが好ましく、直鎖状の飽和炭化水素基であることが特に好ましい。R12の炭素数は、7~40であるが、好ましくは11~27、特に好ましくは15~23である。
13は、炭素数1~5の炭化水素基、好ましくはアルキル基である。炭素数1~5の炭化水素基は直鎖状または分岐鎖状のいずれでも良く、不飽和結合を有していても良いが、好ましくは直鎖状が良い。R13の炭素数は、2~4が好ましく、特に2であることが好ましい。R13は、アルキレン基であることが好ましい。
アミド基含有単量体は、R12が1種類であるもの(例えば、R12が炭素数17である化合物のみ)、またはR12が複数の組み合わせであるもの(例えば、R12の炭素数が17である化合物と、R12の炭素数が15である化合物との混合物)であってよい。
アミド基含有単量体の例は、カルボン酸アミドアルキル(メタ)アクリレートである。
アミド基含有単量体の具体例としては、パルミチン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、ステアリン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、ベヘニン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、ミリスチン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、ラウリン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、イソステアリン酸エチルアミド(メタ)アクリレート、オレイン酸エチルアミド(メタ)アクリレート、ターシャリーブチルシクロヘキシルカプロン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、アダマンタンカルボン酸エチルアミド(メタ)アクリレート、ナフタレンカルボン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、アントラセンカルボン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、パルミチン酸アミドプロピル(メタ)アクリレート、ステアリン酸アミドプロピル(メタ)アクリレート、パルミチン酸アミドエチルビニルエーテル、ステアリン酸アミドエチルビニルエーテル、パルミチン酸アミドエチルアリルエーテル、ステアリン酸アミドエチルアリルエーテル、またはこれらの混合物が挙げられる。
アミド基含有単量体は、ステアリン酸アミドエチル(メタ)アクリレートであることが好ましい。アミド基含有単量体は、ステアリン酸アミドエチル(メタ)アクリレートを含む混合物であってよい。ステアリン酸アミドエチル(メタ)アクリレートを含む混合物において、ステアリン酸アミドエチル(メタ)アクリレートの量は、アミド基含有単量体全体の重量に対して、例えば55~99重量%、好ましくは60~85重量%、更に好ましくは65~80重量%であってよく、残りの単量体は、例えば、パルミチン酸アミドエチル(メタ)アクリレートであってよい。
(b)親水性基を有するアクリル単量体
親水性基を有するアクリル単量体(b)は、単量体(a)以外の単量体であって、親水性単量体である。親水性基は、オキシアルキレン基(アルキレン基の炭素数は2~6である。)であることが好ましい。特に、親水性基を有するアクリル単量体(b)は、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよび/またはポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリルアミドであることが好ましい。ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよびポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリルアミドは、一般式:
CH=CXC(=O)-O-(RO)-X (b1)、
CH=CXC(=O)-O-(RO)-C(=O)CX=CH (b2)、または
CH=CXC(=O)-NH-(RO)-X (b3)
[式中、
は、各々独立に水素原子またはメチル基、
は、各々独立に水素原子または炭素数1~22の不飽和または飽和の炭化水素基
Rは、各々独立に炭素数2~6のアルキレン基、
nは、1~90の整数
である。]
で示されるものであることが好ましい。nは、例えば1~50、特に1~30、特別に1~15あるいは2~15であってよい。あるいは、nは、例えば1であってよい。
Rは、直鎖または分岐のアルキレン基であってよく、例えば、式-(CH-または-(CHx1-(CH(CH))x2-[式中、x1およびx2は0~6、例えば2~5であり、x1およびx2の合計は1~6である。-(CHx1-と-(CH(CH))x2-の順序は、記載の式に限定されず、ランダムであってもよい。]で示される基であってよい。
-(RO)-において、Rは2種類以上(例えば、2~4種類、特に2種類)であってよく、-(RO)-は、例えば、-(RO)n1-と-(RO)n2-[式中、RとRは、相互に異なって、炭素数2~6のアルキレン基であり、n1およびn2は、1以上の数であり、n1とn2の合計は2~90である。]の組み合わせであってよい。
一般式(b1)および(b2)、(b3)中のRは特にエチレン基、プロピレン基またはブチレン基であることが好ましい。一般式(b1)および(b2)、(b3)中のRは2種類以上のアルキレン基の組み合わせであっても良い。その場合、少なくともRのひとつはエチレン基、プロピレン基またはブチレン基であることが好ましい。Rの組合せとしては、エチレン基/プロピレン基の組合せ、エチレン基/ブチレン基の組合せ、プロピレン基/ブチレン基の組合せが挙げられる。単量体(b)は2種類以上の混合物であっても良い。その場合は少なくとも単量体(b)のひとつは一般式(b1)または(b2)、(b3)中のRがエチレン基、プロピレン基またはブチレン基であることが好ましい。また、一般式(b2)で示されるポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートを使用する場合、単独で単量体(b)として使用することは好ましくなく、単量体(b1)と併用することが好ましい。その場合も、一般式(b2)で示される化合物は使用される単量体(b)の中で30重量%未満にとどめることが好ましい。
親水性基を有するアクリル単量体(b)の具体例は、例えば以下のものを例示できるが、これらに限定されるものではない。
CH2=CHCOO-CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH2C(CH3)2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-C(CH3)2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)2-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)4-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)6-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)23-OOC(CH3)C=CH2
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)20-(CH2CH(CH3)O)5-CH2-CH=CH2
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2C(CH3)2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-C(CH3)2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)2-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)4-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)6-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)23-OOC(CH3)C=CH2
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)20-(CH2CH(CH3)O)5-CH2-CH=CH2
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2C(CH3)2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-C(CH3)2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)2-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)4-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)6-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2C(CH3)2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-C(CH3)2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)2-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)4-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)6-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
単量体(b)としては、Xが水素原子である、アクリレートまたはアクリルアミドであることが好ましい。特に、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、またはヒドロキシエチルアクリルアミドであることが好ましい。
(c)イオン供与基を有する単量体
イオン供与基を有する単量体(c)は、単量体(a)および単量体(b)以外の単量体である。単量体(c)は、オレフィン性炭素―炭素二重結合およびイオン供与基を有する単量体であることが好ましい。イオン供与基は、アニオン供与基および/またはカチオン供与基である。
アニオン供与基を有する単量体としては、カルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基を有する単量体が挙げられる。アニオン供与基を有する単量体の具体例は、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、リン酸(メタ)アクリレート、ビニルベンゼンスルホン酸、アクリルアミドターシャリーブチルスルホン酸など、またはそれらの塩である。
アニオン供与基の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、またはアンモニウム塩、例えばメチルアンモニウム塩、エタノールアンモニウム塩、トリエタノールアンモニウム塩などが挙げられる。
カチオン供与基を有する単量体において、カチオン供与基の例は、アミノ基、好ましくは、三級アミノ基および四級アミノ基である。三級アミノ基において、窒素原子に結合する2つの基は、同じかまたは異なって、炭素数1~5の脂肪族基(特にアルキル基)、炭素数6~20の芳香族基(アリール基)または炭素数7~25の芳香脂肪族基(特にアラルキル基、例えばベンジル基(C-CH-))であることが好ましい。四級アミノ基において、窒素原子に結合する3つの基は、同じかまたは異なって、炭素数1~5の脂肪族基(特にアルキル基)、炭素数6~20の芳香族基(アリール基)または炭素数7~25の芳香脂肪族基(特にアラルキル基、例えばベンジル基(C-CH-))であることが好ましい。三級アミノ基および四級アミノ基において、窒素原子に結合する残りの1つの基が、炭素―炭素二重結合を有していてよい。カチオン供与基は塩の形でもよい。
塩であるカチオン供与基は、酸(有機酸または無機酸)との塩である。有機酸、例えば炭素数1~20のカルボン酸(特に、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ステアリン酸などのモノカルボン酸)が好ましい。ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートおよびそれらの塩が好ましい。
カチオン供与基を有する単量体の具体例は、次のとおりである。
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(CH3)2 およびその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(CH2CH3)2 およびその塩(例えば酢酸塩)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(CH3)2 およびその塩(例えば酢酸塩)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(CH2CH3)2 およびその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHC(O)N(H)-CH2CH2CH2-N(CH3)2 およびその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(-CH3)(-CH2-C6H5) およびその塩(例えば酢酸塩)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(-CH2CH3)(-CH2-C6H5)およびその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=CHCOO-CH2CH2-N+(-CH3)2(-CH2-C6H5)Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=CHCOO-CH2CH(OH)CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(OH)CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(OH)CH2-N+(-CH2CH3)2(-CH2-C6H5)Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3Br-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3I-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3O-SO3CH3
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)(-CH2-C6H5)2Br-
イオン供与基を有する単量体(c)としては、メタアクリル酸、アクリル酸及びジメチルアミノエチルメタクリレートが好ましく、メタアクリル酸及びジメチルアミノエチルメタクリレートであることがより好ましい。
(d)他の単量体
他の単量体(d)は、単量体(a)、(b)および(c)以外の単量体である。そのような他の単量体としては、エチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、フッ化ビニル、ハロゲン化ビニルスチン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ポリオキシアルキレンモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、メチロール化(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、アルキルビニルエーテル、ハロゲン化アルキルビニルエーテル、アルキルビニルケトン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、グリシジル(メタ)アクリレート、アジリジニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、短鎖アルキル(メタ)アクリレート、無水マレイン酸、ポリジメチルシロキサン基を有する(メタ)アクリレート、N-ビニルカルバゾールが挙げられる。
単量体(a)から形成される繰り返し単位の量は、非フッ素重合体(特にアクリル系重合体)に対して、30~95重量%、好ましくは40~88重量%、より好ましくは50~85重量%であってよい。
単量体(b)から形成される繰り返し単位の量は、非フッ素重合体に対して、5~70重量%、好ましくは8~50重量%、より好ましくは10~40重量%であってよい。
単量体(c)から形成される繰り返し単位の量は、非フッ素重合体に対して、0.1~30重量%、好ましくは0.5~20重量%、より好ましくは1~15重量%であってよい。
単量体(d)から形成される繰り返し単位の量は、非フッ素重合体に対して、0~20重量%、例えば1~15重量%、特に2~10重量%であってよい。
非フッ素重合体の重量平均分子量は、1000~10000000、好ましくは5000~8000000、より好ましくは10000~4000000であってよい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによりポリスチレン換算で求めた値である。
本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルまたはメタクリルを意味する。例えば、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。
非フッ素重合体(特にアクリル系重合体)は、耐油性の観点から、ブロック共重合体であるよりも、ランダム共重合体であることが好ましい。
非フッ素重合体の重合は、特に限定されず塊状重合、溶液重合、乳化重合、放射線重合などの種々重合方法を選択できる。例えば一般的には有機溶剤を用いた溶液重合や、水または有機溶剤と水を併用する乳化重合が選定される。重合後に水で希釈して水に乳化することで処理液に調製される。
本開示においては、重合(例えば、溶液重合または乳化重合、好ましくは溶液重合)後、水を加えてから脱溶剤して、重合体を水に分散させることが好ましい。乳化剤を加える必要なく、自己分散型の製品を製造することができる。
有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル類、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、低分子量のポリエチレングリコールなどのグリコール類、エチルアルコール、イソプロパノールなどのアルコール類などが挙げられる。
重合開始剤として、例えば過酸化物、アゾ化合物または過硫酸系の化合物を使用し得る。重合開始剤は、一般に、水溶性および/または油溶性である。
油溶性重合開始剤の具体例としては、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2、4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2、4-ジメチル4-メトキシバレロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2’-アゾビス(2-イソブチロニトリル)、ベンゾイルパーオキシド、ジ-第三級-ブチルパーオキシド、ラウリルパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、t-ブチルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、過ピバル酸t-ブチル等が好ましく挙げられる。
また、水溶性重合開始剤の具体例としては、2,2’-アゾビスイソブチルアミジン2塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオナミジン)塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]硫酸塩水和物、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]塩酸塩、過硫酸カリウム、過硫酸バリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素等が好ましく挙げられる。
重合開始剤は単量体100重量部に対して、0.01~5重量部の範囲で用いられる。
また、分子量調節を目的として、連鎖移動剤、例えば、メルカプト基含有化合物を使用してもよく、その具体例として2-メルカプトエタノール、チオプロピオン酸、アルキルメルカプタンなどが挙げられる。メルカプト基含有化合物は単量体100重量部に対して、10重量部以下、0.01~5重量部の範囲で用いられる。
具体的には、非フッ素重合体は、以下のようにして製造できる。
溶液重合では、単量体を有機溶剤に溶解させ、窒素置換後、重合開始剤を添加して、例えば40~120℃の範囲で1~10時間、加熱撹拌する方法が採用される。重合開始剤は、一般に、油溶性重合開始剤であってよい。
有機溶剤としては、単量体に不活性でこれらを溶解するものであり、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル類、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、低分子量のポリエチレングリコールなどのグリコール類、エチルアルコール、イソプロパノールなどのアルコール類、n-ヘプタン、n-ヘキサン、n-オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、メチルペンタン、2-エチルペンタン、イソパラフィン系炭化水素、流動パラフィン、デカン、ウンデカン、ドデカン、ミネラルスピリット、ミネラルターペン、ナフサなどの炭化水素系溶媒などである。溶剤の好ましい例として、例えば、アセトン、クロロホルム、HCHC225、イソプロピルアルコール、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、石油エーテル、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、1,1,2,2-テトラクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、テトラクロロジフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタン、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPM)などが挙げられる。有機溶剤は単量体の合計100重量部に対して、50~2000重量部、例えば、50~1000重量部の範囲で用いられる。
乳化重合では、単量体を乳化剤などの存在下、水中に乳化させ、窒素置換後、重合開始剤を添加し、40~80℃の範囲で1~10時間、撹拌して重合させる方法が採用される。重合開始剤は、水溶性重合開始剤、例えば、2,2’-アゾビスイソブチルアミジン2塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオナミジン)塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]硫酸塩水和物、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]塩酸塩、過硫酸カリウム、過硫酸バリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、および
油溶性重合開始剤、例えば、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2、4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2、4-ジメチル4-メトキシバレロニトリル)、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、2,2’-アゾビス(2-イソブチロニトリル)、ベンゾイルパーオキシド、ジ-第三級-ブチルパーオキシド、ラウリルパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、t-ブチルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、過ピバル酸t-ブチルが用いられる。重合開始剤は単量体100重量部に対して、0.01~10重量部の範囲で用いられる。
放置安定性の優れた重合体水分散液を得るためには、高圧ホモジナイザーや超音波ホモジナイザーのような強力な破砕エネルギーを付与できる乳化装置を用いて、単量体を水中に粒子化し、油溶性重合開始剤を用いて重合することが望ましい。また、乳化剤としてはアニオン性、カチオン性あるいはノニオン性の各種乳化剤を用いることができ、単量体100重量部に対して、0.5~20重量部の範囲で用いられる。アニオン性および/またはノニオン性および/またはカチオン性の乳化剤を使用することが好ましい。単量体が完全に相溶しない場合は、これら単量体に充分に相溶させるような相溶化剤、例えば、水溶性有機溶剤や低分子量の単量体を添加することが好ましい。相溶化剤の添加により、乳化性および共重合性を向上させることが可能である。
水溶性有機溶剤としては、アセトン、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPM)、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、エタノール、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール又はイソプレングリコールなどが挙げられ、水100重量部に対して、1~50重量部、例えば10~40重量部の範囲で用いてよい。NMP又はDPM又は3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール又はイソプレングリコール(好ましい量は、組成物に対して例えば1~20重量%、特に3~10重量%)を添加することにより、組成物(特に、エマルション)の安定性が向上する。また、低分子量の単量体としては、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートなどが挙げられ、単量体の総量100重量部に対して、1~50重量部、例えば10~40重量部の範囲で用いてよい。
非フッ素重合体(1)の量は、非フッ素重合体(1)と粒子(2)の合計重量に対して、0.1~99重量%である。非フッ素重合体(1)の量の下限は、1重量%、例えば5重量%、特に10重量%、特別に20重量%または30重量%であってよい。非フッ素重合体(1)の量の上限は、90重量%、例えば70重量%、特に60重量%、特別に50重量%または40重量%であってよい。
(2)粒子
粒子(2)は、無機粒子または有機粒子の少なくとも一方を含んでなる。粒子(2)は、有機粒子を含んでなることが好ましい。粒子(2)は、無機粒子および有機粒子の両方を含んでなることがさらに好ましい。
無機粒子は、無機物からできている粒子である。無機粒子を構成する無機物の例としては、炭酸カルシウム、タルク、カオリン(および焼成カオリン)、クレー(および焼成クレー)、マイカ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、シリカ、炭酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、ベントナイト、ホワイトカーボンが挙げられる。炭酸カルシウム、シリカ、焼成クレーが好ましい。特に炭酸カルシウムが好ましい。
有機粒子は、有機物からできている粒子である。有機粒子を構成する有機物の例としては、多糖類、熱可塑性樹脂(例えば、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、ポリスチレン)が挙げられる。有機粒子(例えば、多糖類の粒子、熱可塑性樹脂の粒子)は、変性(例えば、カチオン変性またはアニオン変性)していてよい。多糖類が好ましい。
多糖類は、種々の単糖類の縮重合によって生体系で合成される生体高分子であり、化学修飾(変性)したものも含まれる。多糖類の例としては、スターチ(デンプン)、セルロース、変性セルロース、アミロース、アミロペクチン、プルラン、カードラン、ザンタン、キチン、キトサンが挙げられる。変性セルロースの例としては、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。
多糖類は、スターチ(デンプン)であることが好ましい。スターチ粒子はパルプスラリーにおける分散性に優れる。スターチの例としては、米粉デンプン、小麦デンプン、トウモロコシデンプン、馬鈴薯デンプン、タピオカデンプン、さつまいもデンプン、小豆デンプン、緑豆デンプン、くずデンプン、片栗デンプンが挙げられる。スターチは、未変性スターチであってよい。スターチは、酵素変性、熱化学変性、酢酸エステル化変性、リン酸エステル化変性、カルボキシエーテル化変性、ヒドロキシエーテル化変性、カチオン化変性等の変性させたものであってもよい。高い透気性および高い耐油性を与えるので、スターチは、両性化スターチ(カチオン基およびアニオン基を有するスターチ)またはカチオン化スターチ(カチオン基を有するスターチ)であることが好ましい。耐水性も高くなるので、両性化スターチとカチオン化スターチ(好ましい重量比0.1:9.9~4:6または0.5:9.5~2:8)の組み合わせが好ましい。
粒子(2)において、カチオン基(特に、両性化スターチまたはカチオン化スターチにおけるカチオン基)は、イオン供与基を有する単量体(c)におけるカチオン基と同様のカチオン基、例えば、アミノ基であってよく、アニオン基(特に、両性化スターチにおけるアニオン基)は、イオン供与基を有する単量体(c)におけるアニオン基と同様のアニオン基、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基およびリン酸基であってよい。
粒子(2)の形状は、粉末状、粒状、繊維状、鱗片状などの形状であってよい。
粒子(無機粒子および有機粒子)は、40℃で水に不溶性であることが好ましい。水に不溶性とは、40℃で水100gに対する溶解度が1g以下、例えば0.5g以下であることを意味する。
粒子の平均粒子径は、0.01~100μm、例えば、0.1~50μm、特に1.0~20μmであってよい。
平均粒子径は、粒子の水分散物を用いてレーザー回折による粒度分布測定装置(光散乱理論を応用)によって測定できる。
有機粒子について、水に対する溶解温度が約55℃以上(例えば60℃~100℃)であることが好ましい。「溶解温度」とは、大気圧下での目視により、目標温度に保持した水100重量部に対して有機粒子5重量部を撹拌しながら添加した後(添加当初、白濁した液になり得る)、撹拌を続けながら当該温度にて30分間保持する間に、液の外観が白濁から透明に変化するか否かを調べ、透明に変化する温度のうち、最も高い温度を意味する。
このような水に溶解できる有機粒子の例は、未変性デンプン、変性デンプン(例えば、カチオン化スターチ)、ローカストビーンガム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールである。
有機粒子は、イオン性であってもノニオン性であってもよい。パルプがイオン性である場合、有機粒子は、パルプスラリー中および製品中においてパルプに定着させ易いように、イオン性、より詳細にはアニオン性、カチオン性または両性の有機粒子であることが好ましい。特に、パルプがイオン性である場合、パルプと反対のイオン性部を有する有機粒子を使用することが好ましく、これにより、有機粒子を(好ましくは耐油剤と共に)パルプに効果的に定着させることができ、最終的に得られるパルプモールド容器のガスバリア性を高めることができる。パルプは通常アニオン性であり、かかるパルプに対しては、有機粒子は、カチオン部位を有すること、より詳細には、カチオン化または両性化されていることが好ましい。
カチオン部位を有する有機粒子には、カチオン化スターチ、両性スターチ、カチオン変性ポリビニルアルコール等が含まれる。
粒子(2)の量は、非フッ素重合体(1)と粒子(2)の合計重量に対して、1~99.9重量%である。粒子(2)の量の下限は、10重量%、例えば30重量%または40重量%、特に50重量%または60重量%、特別に65重量%または70重量%であってよい。粒子(2)の量の上限は、99重量%または98重量%、例えば97重量%または95重量%、特に90重量%、特別に80重量%または70重量%であってよい。あるいは、粒子(2)の量は、非フッ素重合体(1)と粒子(2)の合計重量に対して、60~99重量%、例えば65~98重量%、特に70~97重量%であってよい。
(3)他の成分
耐油剤は、非フッ素重合体(1)および粒子(2)以外の他の成分(3)を含んでよい。他の成分(3)の例としては、水性媒体、乳化剤などが挙げられる。
水性媒体は、水、または水と有機溶媒(水と混和性の有機溶媒)の混合物である。水性媒体の量は、非フッ素重合体(1)(必要により、および粒子(2))と水性媒体の合計量に対して、50重量%~99.99重量%であってよい。
乳化剤の量は、非フッ素重合体(1)100重量部に対して、0~30重量部、例えば0.1~10重量部であってよい。
[耐油剤]
耐油剤は、溶液、エマルションまたはエアゾールの形態であってよい。耐油剤は、非フッ素重合体(1)および液状媒体を含んでよい。液状媒体は、例えば、有機溶媒および/または水、好ましくは、水性媒体である。水性媒体は、水、または水と有機溶媒(例えば、ポリプロピレングリコールおよび/またはその誘導体)の混合物である。
ディスパージョン(エマルション)の形態である場合、非フッ素重合体は、水性媒体に分散している水分散型であって、非フッ素重合体(1)を自己乳化させてもよいし、中和した塩の形で水性媒体に分散させてもよいし、あるいは乳化剤を使用して乳化してもよい。
粒子(2)は、固体の形態で用いてよく、あるいは液状媒体に分散させてよい。非フッ素重合体(1)と粒子(2)は、同じ液状媒体に分散させてもよいし、あるいは異なった液状媒体に分散させてよい。耐油剤において、非フッ素重合体の濃度は、例えば、0.01~50重量%であってよい。耐油剤は、乳化剤を含んでも含まなくてもどちらでもよいが、乳化剤を含まないことが好ましい。
耐油剤は、紙基材を処理するために使用することができる。「処理」とは、耐油剤を、紙の内部および/または外部に適用することを意味する。
耐油剤は、従来既知の方法により被処理物に適用することができる。耐油剤は、内添処理により、主として紙の内部に存在する。
被処理物の紙基材としては、紙、紙でできた容器、紙でできた成形体(例えばパルプモールド)などが挙げられる。
非フッ素重合体は、紙基材に良好に付着する。
非フッ素重合体(1)および粒子(2)の量が、パルプ固形分100重量部に対して、0.01~75重量部、例えば0.1~60重量部になるように、耐油剤を使用することが好ましい。
[紙の抄造]
紙は、従来既知の抄造方法によって製造できる。抄造前のパルプスラリーに耐油剤を添加する内添処理方法、または抄造後の紙に耐油剤を適用する外添処理方法を用いることができる。本開示における耐油剤の処理方法は、内添処理方法が好ましい。内添処理において、本開示の耐油剤を使用しても、新しい装置を必要としない。
内添処理方法において、耐油剤をパルプスラリーに混合して抄紙して、耐油剤によって処理された紙を製造できる。耐油剤によって処理された紙は、耐油性を有する耐油紙である。耐油紙は、薄紙であっても、厚紙であっても、あるいはパルプモールドであってもよい。
このように処理された紙は、室温または高温での簡単な乾燥後に、任意に、紙の性質に依存して300℃まで、例えば200℃まで、特に80℃~180℃の温度範囲をとり得る熱処理を伴うことで、優れた耐油性および耐水性を示す。
本開示は、石膏ボード原紙、コート原紙、中質紙、一般ライナーおよび中芯、中性純白ロール紙、中性ライナー、防錆ライナーおよび金属合紙、クラフト紙などにおいて使用することができる。また、中性印刷筆記用紙、中性コート原紙、中性PPC用紙、中性感熱用紙、中性感圧原紙、中性インクジェット用紙および中性情報用紙においても用いることができる。
原料として使用するパルプ(パルプ原料)は、クラフトパルプあるいはサルファイトパルプ等の晒あるいは未晒化学パルプ、砕木パルプ、機械パルプあるいはサーモメカニカルパルプ等の晒あるいは未晒高収率パルプ、新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙あるいは脱墨古紙等の古紙パルプ、バガスパルプ、ケナフパルプ、竹パルプ等の非木材パルプのいずれであってもよく、これらの一種または二種以上の組み合わせであってよい。また、パルプ原料と、石綿や、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成繊維の一種または二種以上との混合物も使用することができる。
内添処理において、パルプ濃度が0.5~5.0重量%(例えば、2.5~4.0重量%)であるパルプスラリーを抄紙することが好ましい。パルプスラリーに添加剤(例えば、サイズ剤、紙力剤、凝集剤、歩留まり剤または凝結剤など)および非フッ素重合体を添加することができる。パルプは一般にアニオン性であるので、添加剤および非フッ素重合体が良好に紙に定着するように、添加剤および非フッ素重合体の少なくとも一方はカチオン性または両性であることが好ましい。添加剤がカチオン性または両性であり、非フッ素重合体がアニオン性である組み合わせ、添加剤がアニオン性であり、非フッ素重合体がカチオン性または両性である組み合わせ、添加剤および非フッ素重合体がカチオン性または両性である組み合わせを使用することが好ましい。
耐油剤に加えて、他の成分(添加剤)を使用してもよい。他の成分の例は、カチオン性凝結剤、耐水剤、紙力増強剤、凝集剤、定着剤、歩留向上剤などである。
カチオン性凝結剤、紙力増強剤、凝集剤、定着剤、歩留向上剤は、カチオン性または両性を有する高分子または無機物を使用できる。カチオン性凝結剤、紙力増強剤、凝集剤、定着剤、歩留向上剤により、通常アニオン性であり得るパルプに対して、非フッ素重合体(1)、および粒子(2)からなる耐油剤を効果的に定着させることができ、最終的に得られるパルプモールド容器のガスバリア性および/または耐水耐油性を高めることができる。
カチオン性凝結剤、紙力増強剤、凝集剤、定着剤、歩留向上剤としては、ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂、カチオン性ポリアクリルアミド(アクリルアミド-アリルアミン共重合体、アクリルアミド-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート共重合体、アクリルアミド-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート共重合体、アクリルアミド-4級化ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート共重合体、アクリルアミド-4級化ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート共重合体等)、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン、N-ビニルホルムアミド-ビニルアミン共重合体、メラミン樹脂、ポリアミドエポキシ系樹脂、硫酸バンド、PAC(ポリ塩化アルミニウム)、塩化アルミニウム、塩化第二鉄等が挙げられる。特に、ポリアミドポリアミン-エピクロルヒドリン(PAE)、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(poly-DADMAC)、ポリアクリルアミド(PAM)等を使用できる。
耐油剤に加えて、耐水剤を使用してよい。本開示において「耐水剤」は、パルプスラリーに添加することにより、添加しない場合に比べて、パルプモールド製品の耐水性を向上させ得る成分(但し、上記した耐油剤を除く)を言う。耐水剤により、最終的に得られるパルプモールド容器の耐水性を高めることができる。なお、上記したカチオン性凝結剤は、一般的に、それ単独では耐水性を向上させ得ず、耐水剤とは区別して理解され得る。
耐水剤としては、通常の抄紙においてサイズ剤等として用いられるものを使用できる。耐水剤の例は、カチオン性サイズ剤、アニオン性サイズ剤、ロジン系サイズ剤(例えば、酸性ロジン系サイズ剤、中性ロジン系サイズ剤)であり、カチオン性サイズ剤が好ましい。なかでも、スチレン-(メタ)アクリレート共重合体などのスチレン含有ポリマー、アルケニルコハク酸無水物、アルキルケテンダイマーが好ましい。
またその他必要に応じて、紙用処理剤に製紙用薬品として通常使用される、染料、蛍光染料、スライムコントロール剤、防滑剤、消泡剤、ピッチコントロール剤等を使用してもよい。
紙は、パルプモールド製品であることが好ましい。パルプモールド製品の製造は、パルプが水性媒体中に分散したスラリーに、耐油剤を添加して調合パルプスラリーを調製し、パルプモールド中間体を抄造し、脱水し、その後、少なくとも乾燥させてパルプモールド製品を得ることを含む製造方法によって製造できる。
調合パルプスラリーの調製は、有機粒子が固体状態を維持したまま存在するように実施することが好ましい。例えば、調合パルプスラリーを、有機粒子の溶解温度より低い温度、例えば少なくとも5℃低い温度で調製する。調製された調合パルプスラリーにおいて、有機粒子は固体状態(原料として使用する有機粒子に応じて粉末状、粒状、繊維状、鱗片状など)を維持したまま存在し、例えば原料として粉末状のスターチを使用した場合には、粉末状のスターチが水性媒体に分散して存在し得る。
パルプスラリーへの耐油剤および有機粒子、ならびに場合によりカチオン性凝結剤および/または耐水剤等の添加順序は、有機粒子が固体状態を維持したまま存在する限り、任意の順序としてよい。
調合パルプスラリーにおける各成分の含有割合(全体基準)は、抄造および脱水に適した高い濾水度となり、かつ、パルプモールド製品に所望される物性に応じて適宜選択され得るが、例えば下記の通りであり得る:
・水性媒体 89.5~99.89重量%、特に94.5~99.69重量%
・パルプ 0.1~5重量%、特に0.3~2.5重量%
・耐油剤(固形分) 0.00001~1重量%、特に0.0001~0.5重量%
・カチオン性凝結剤(固形分) 0~1重量%、特に0~0.5重量%(添加する場合には、例えば0.00005重量%以上)
・耐水剤(固形分) 0~1重量%、特に0~0.5重量%(添加する場合には、例えば0.00005重量%以上)
なお、上記において、各成分がディスパージョン等の形態である場合には、調合パルプスラリーにおける各成分の固形分の含有割合(全体基準)を示すものとする。
別の観点から、調合パルプスラリーにおける水性媒体に対するパルプおよび耐油剤の各含有割合は、抄造および脱水に適した高い濾水度となるように適宜選択され得るが、例えば下記の通りであり得る:
・パルプ 0.1~5.58重量%、特に0.3~2.64重量%
・耐油剤(固形分) 0.001~2.79重量%、特に0.005~1.05重量%
有機粒子を水性媒体に溶解させた場合(あるいは、スターチ等の有機粒子を予め水性媒体に溶解させた水溶液をパルプスラリーに添加した場合)、得られる水性組成物の濾水度が低下してしまう。これに対して、調合パルプスラリーにおいて、有機粒子を水性媒体に溶解させずに固体状態のまま存在させた場合には、有機粒子を水性媒体に溶解させる場合に比べて、調合パルプスラリーの濾水度を高く維持したままで、有機粒子を多量に添加することができる。
次に、上記で調製した調合パルプスラリーからパルプモールド中間体を抄造し、脱水し、その後、少なくとも乾燥させてパルプモールド製品を得る。
抄造、脱水、乾燥は、パルプモールドとして従来既知の方法に従って実施できる。
例えば、調合パルプスラリーを、多数の孔が設けられた所望の形状の型(必要に応じてフィルターが配置され得る)を用いて(例えば吸引および/または減圧により)漉いて、脱水することにより、調合パルプスラリーから水性媒体が少なくとも部分的に除去され、かつ、型に応じた形状を有するパルプモールド中間体を得ることができる。
但し、上記の調合パルプスラリーの調製から脱水までは、有機粒子が固体状態を維持したままで実施する。例えば、調製後、脱水までを、有機粒子の溶解温度より低い温度、例えば少なくとも5℃低い温度で実施する。抄造および脱水は、調合パルプスラリーから型(および場合によりフィルター)を通じて水性媒体が除去されるため、有機粒子の溶解により調合パルプスラリーの濾水度が低下し過ぎると、抄造および脱水を実質的に実施できなくなるため好ましくない。これに対して、有機粒子が固体状態を維持したままであれば、調合パルプスラリーの濾水度が低下せず、抄造および脱水を適切に実施し得る。
脱水後、得られるパルプモールド中間体において、有機粒子は固体状態(原料として使用する有機粒子に応じて粉末状、粒状、繊維状、鱗片状など)を維持したまま存在し、例えば原料として粉末状のスターチを使用した場合には、粉末状のスターチがパルプに分散して存在し得る。
乾燥は、有機粒子が固体状態を維持するように実施する必要はなく、残留する水性媒体を効果的に除去し得る温度(該当する場合には、有機粒子の溶解温度以上の温度であり得る)、例えば90~250℃、特に100~200℃にて実施し得る。乾燥時間は特に制限されず、パルプモールド中間体に残存する水性媒体が実質的に除去されるように選択され得る。乾燥雰囲気は特に限定されず、簡便には、周囲雰囲気(常圧下での空気)としてよい。
乾燥の際および/またはその後、必要に応じて、パルプモールドにおいて従来既知の他の工程、例えばプレス成形(ヒートプレスを含む)等を実施してもよい。
乾燥および/またはプレス成形の際、有機粒子が少なくとも部分的に溶解することにより、一層高いガスバリア性を得ることができる。但し、有機粒子は、その全てが溶解する必要はなく、有機粒子の一部が固体状態の形態を維持したまま残存していてよい。
以上により、パルプモールド製品を製造することができる。かかるパルプモールド製品は、パルプおよび耐油剤を含み、高いガスバリア性と、優れた耐水性および耐油性とを実現することができる。
本開示のパルプモールド製品では、パルプに対する有機粒子の含有割合は、0.0001~75重量%、例えば0.1~60重量%、特に2~50重量%である。
強度向上を目的として、スターチ等の有機粒子を予め水性媒体に溶解させた水溶液をパルプスラリーに添加してパルプモールド製品を得る場合、パルプに対する有機粒子の含有割合が低くても、十分な強度向上効果を得ることができており、パルプに対する有機粒子の含有割合を高くすることは求められていなかった。
本開示において、パルプに対する有機粒子の含有割合は高いことが好ましく、パルプに対する有機粒子の含有割合の下限は、3重量%または5重量%、例えば8重量%または10重量%、特に15重量%であってよい。パルプに対する有機粒子の含有割合の上限は、60重量%、例えば、50重量%または40重量%、特に30重量%または20重量%であってよい。パルプに対する有機粒子の含有割合は、3~70重量%または5~60重量%、例えば8~50重量%または8~40重量%であってよい。すなわち、有機粒子の含有割合は、パルプ100重量部に対して、3~70重量部または5~60重量部、例えば8~50重量部または8~40重量部であってよい。有機粒子をこのように高い含有割合にすれば、高いガスバリア性が得られることのみならず、耐水性および耐油性を一層向上させることが可能となる。
パルプモールド製品において、有機粒子は、(調合パルプスラリーにおいて)水性媒体に分散した粉末状のスターチに由来し得る。
パルプモールド製品に含まれるパルプ、有機粒子、耐油剤、ならびに場合によりカチオン性凝結剤および/または耐水剤の存在割合は、原料として使用したこれら成分の固形分の割合に実質的に等しいと考えて差し支えない(通常、乾燥およびプレス成形により水性媒体および存在する場合には他の液状媒体は除去され得るが、固形分は除去または分解されずに残存し得る)。
パルプモールド製品において、パルプ(固形分)に対する各成分(パルプモールド製品に残存し得る成分)の含有割合は、パルプモールド製品に所望される物性に応じて適宜選択され得るが、例えば下記の通りであり得る。
・耐油剤(固形分) 0.01~50重量%または0.01~20重量%、特に0.05~10重量%
・カチオン性凝結剤(固形分) 0~20重量%、特に0~10重量%(存在する場合には、例えば0.001重量%以上)
・耐水剤(固形分) 0~20重量%、特に0~10重量%(存在する場合には、例えば0.001重量%以上)
パルプモールド製品は、耐油剤が内添されている(パルプスラリーに添加してパルプモールド法により製造されている)。よって、パルプモールド製品を使用後、製品全体を粉砕して元の原料に戻すことができ、リサイクル使用に適する。更に、かかるパルプモールド製品は、パルプ本来の生分解性を利用することができるので、環境への負荷を極めて小さくすること、好ましくは実質的になくすことができる。また、かかるパルプモールド製品では、製品の表面にパルプの風合いを保つことができ、表面をプラスチックフィルムでラミネート加工した場合等のように光沢が生じて外観を損なうことがない。
かかるパルプモールド製品は、食品用の容器(トレイ等も含む)、例えば冷凍食品やチルド食品の保存用容器として好適に利用され得る。
本開示のパルプモールド製品は、耐水性および耐油性に優れているため、食品に由来する水分や油分がパルプモールド製品(容器)に含浸せず、よって、水分や油分の含浸により容器の強度が低下したり、容器の底面に対向するテーブル面等が容器を透過した水分や油分で汚れたりすることを防止できる。また、本開示のパルプモールド製品は高いガスバリア性を有し、ガスおよび水蒸気を透過させ難いので、高温多湿の食品を収容した場合や、食品を収容した状態で電子レンジにて加熱した場合に、食品に由来するガスや水蒸気が容器を透過して外部へ洩出し、特に容器の底面に対向するテーブル面等で結露するという問題を防止することができる。また、本開示のパルプモールド製品は高いガスバリア性を有し、ガスおよび水蒸気(または水分)を透過させ難いので、食品を収容した状態で冷凍保存する場合に、食品から水分が蒸発することや食品が酸素に曝されることを効果的に低減でき、これらが原因で生じる冷凍焼け(フリーザーバーン)を効果的に防止して、食品の風味を長期間維持することができる。
以上、実施形態について説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
次に、実施例、比較例および試験例を挙げて本開示を具体的に説明する。ただし、これらの説明が本開示を限定するものでない。
以下において、部、%または比は、特記しない限り、重量部、重量%または重量比を表す。
以下において使用した試験方法は次のとおりである。
[高温耐油性]
容器状に成形したパルプモールド製品に90℃の評価液(コーン油)を100ml注ぎ入れ、30分間静置した後に評価液を廃棄して、パルプモールド製品(容器)への評価液の染み具合を下記の基準に従い目視で評価した。
4:パルプモールド容器底の内側に油染みがほぼ見られない
3:パルプモールド容器底の外側に油染みが見られない
2:パルプモールド容器底の外側の面積の5%未満に油染みが見られる
1:パルプモールド容器底の外側の面積の5%以上50%未満に油染みが見られる
0:パルプモールド容器底の外側の面積の50%以上に油染みが見られる
[高温耐水性]
容器状に成形したパルプモールド製品に90℃の評価液(水道水)を100ml注ぎ入れ、30分間静置した後に評価液を廃棄して、パルプモールド製品(容器)への評価液の染み具合を下記の基準に従い目視で評価した。
4:パルプモールド容器底の内側に水の染みがほぼ見られない
3:パルプモールド容器底の外側に水の染みが見られない
2:パルプモールド容器底の外側の面積の5%未満に水の染みが見られる
1:パルプモールド容器底の外側の面積の5%以上50%未満に水の染みが見られる
0:パルプモールド容器底の外側の面積の50%以上に水の染みが見られる
[透気度]
容器状に成形したパルプモールド製品の容器底部の透気度(透気抵抗度)を、株式会社安田精機製作所製の自動ガーレー式デンソーメーター(製品No.323-AUTO、通気孔径直径28.6±0.1mm)を用いてJIS P8117(2009)に準拠して測定した。測定した透気度の値を下記の基準に従い分類して評価した。
評価基準
◎:500秒以上
○:300秒以上
△:100秒以上
×:100秒未満
合成例1
撹拌装置、温度計、還流冷却器、滴下漏斗、窒素流入口および加熱装置を備えた容積500mlの反応器を用意し、溶媒のメチルエチルケトン(MEK)を100部添加した。続いて、撹拌下、ステアリルアクリレート(StA、融点:30℃)78部、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)16部、およびメタアクリル酸(MAA)6部からなる単量体(単量体計100部)、および開始剤のパーブチルPV(PV)1.2部をこの順に添加し、この混合物を65-75℃の窒素雰囲気下で12時間混合撹拌して共重合を行った。得られた共重合体含有溶液の固形分濃度は50重量%であった。得られた共重合体の分子量をゲルパーミエーションクロマトグラフィーで分析したところ、ポリスチレン換算の質量平均分子量は230,000であった。
後処理として、得られた共重合体溶液の50gに0.3%のNaOH水溶液142gを添加し、分散させた後、エバポレーターを用いて加熱しながら減圧下でMEKを留去し、乳白色の共重合水分散液(揮発性有機溶媒の含有量は1重量%以下)を得た。この水分散液にさらにイオン交換水を加えて固形分濃度15重量%である水分散液を得た。
この共重合体の融点は、48℃であった。
合成例2
撹拌装置、温度計、還流冷却器、滴下漏斗、窒素流入口および加熱装置を備えた容積500mlの反応器を用意し、溶媒のメチルエチルケトン(MEK)を100部添加した。続いて、撹拌下、ステアリル酸アミドエチルアクリレート(C18AmEA、融点:70℃)を78部、ヒドロキシブチルアクリレート(HBA、Tg:-40℃)を16部、およびジメチルアミノエチルメタクリレート(DM)6部からなる単量体(単量体計100部)、および開始剤のパーブチルPV(PV)1.2部をこの順に添加し、この混合物を65-75℃の窒素雰囲気下で12時間混合撹拌して共重合を行った。得られた共重合体含有溶液の固形分濃度は50重量%であった。
後処理として、得られた共重合体溶液の50gに0.4%の酢酸水溶液142gを添加し、分散させた後、エバポレーターを用いて加熱、減圧下でMEKを留去し、淡褐色の共重合水分散液(揮発性有機溶媒の含有量は1重量%以下)を得た。この水分散液にさらにイオン交換水を加えて固形分濃度15重量%である水分散液を得た。
実施例1
ろ水度が550cc(カナディアンフリーネス)に、叩解した70部の広葉樹漂白クラフトパルプと30部の針葉樹漂白クラフトパルプとの混合物の0.5重量%の水分散液2400gをかき混ぜながら添加し、次いで炭酸カルシウムを1.2g添加して1分間攪拌し続け、次いで両性化スターチの5%固形分水溶液を2.4g添加して1分間攪拌し続け、次いでアルキルケテンダイマー(AKD)の5%固形分水溶液を0.72g添加して1分間撹拌し続け、次いで合成例2の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したもの3.6gを添加して撹拌を1分間続けた。
上記パルプスラリーを、金属製の槽の中に入れた。その槽の下部には、多数の吸引孔を設けた金属製のパルプモールド成形型を、その上に網状体を配置した状態で存在させた。パルプモールド成形型の網状体が配置された側と反対側から、真空ポンプにより、パルプ含有水性組成物をパルプモールド成形型および網状体を介して吸引・脱水して、パルプ含有水性組成物に含まれる固形分(パルプ等)を網状体の上に堆積させて、パルプモールド中間体を得た。次に、得られたパルプモールド中間体を、60~200℃に加温された金属製のオスメス成形型で上下から加圧して乾燥させた。これにより、容器の形状に成形されたパルプモールド製品を製造した。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例2
ろ水度が550cc(カナディアンフリーネス)に、叩解した70部の広葉樹漂白クラフトパルプと30部の針葉樹漂白クラフトパルプとの混合物の0.5重量%の水分散液2400gをかき混ぜながら添加し、次いで炭酸カルシウムを0.6g添加して1分間攪拌し続け、次いで粉末状のカチオン化スターチを1.2g添加して1分間攪拌し続け、次いで両性化スターチの5%固形分水溶液を2.4g添加して1分間攪拌し続け、次いでアルキルケテンダイマー(AKD)の5%固形分水溶液を0.72g添加して1分間撹拌し続け、次いで合成例2の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したもの3.6gを添加して撹拌を1分間続けた。
その後、上記パルプスラリーを用いたこと以外は実施例1と同様にして、パルプモールド製品を製造した。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例3
実施例2における炭酸カルシウムを1.2g添加すること、粉末状のカチオン化スターチを2.4g添加することの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例4
実施例3における合成例2の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したものを2.4g添加することの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例5
実施例4における粉末状のカチオン化スターチを4.8g添加することの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例6
実施例5における炭酸カルシウムを添加しないこと、合成例2の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したものを3.6g添加することの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例7
実施例5における両性化スターチの5%固形分水溶液を添加しないこと、アルキルケテンダイマー(AKD)の5%固形分水溶液を添加しないことの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例8
実施例1における炭酸カルシウムを0.6g添加することの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例9
実施例8における合成例2の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したもの3.6gを添加して1分間撹拌し続け、次いで合成例1の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したもの6.0gを添加して撹拌を1分間続けた他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
実施例10
実施例3におけるアルキルケテンダイマー(AKD)の5%固形分水溶液を添加しないことの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
比較例1
実施例1における炭酸カルシウムを添加しないこと、合成例2の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したものに代えて、スチレン-ブタジエン系ラテックスを水で固形分10%に希釈したもの3.6gを添加することの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
比較例2
実施例2における合成例2の非フッ素共重合体の水分散液を水で固形分10%に希釈したものに代えて、スチレン-ブタジエン系ラテックスを水で固形分10%に希釈したもの3.6gを添加することの他は、実施例1と同様に実験を行った。得られたパルプモールド製品におけるパルプに対する各成分の含有割合および高温耐油性能、高温耐水性能、透気度を評価した結果を表1に示す。
Figure 0007299526000014
本開示の耐油剤は、種々の紙、特に、食品容器および食品包装材に用いられる紙に適用できる。耐油剤は、外添または内添、特に内添により、紙に組み込まれる。

Claims (19)

  1. (1)アクリル系重合体、ポリエステル系重合体、ポリエーテル系重合体、シリコーン系重合体、およびウレタン系重合体から選択される非フッ素重合体、および
    (2)無機粒子または有機粒子から選択された少なくとも1種の粒子、
    を含んでなる、内添処理により紙の内部に添加される紙用耐油剤であって、
    粒子(2)の量が、非フッ素重合体(1)と粒子(2)の合計重量に対して、50~99.9重量%である紙用耐油剤。
  2. 非フッ素重合体(1)が、アクリル系重合体である請求項1に記載の紙用耐油剤。
  3. 非フッ素重合体が、長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)から形成された繰り返し単位を有する非フッ素重合体であり、
    長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)が、式:
    CH2=C(-X)-C(=O)-Y(R)
    [式中、Rは、それぞれ独立的に、炭素数7~40の炭化水素基であり、
    は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
    は、2価~4価の炭素数1の炭化水素基、-C-、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基(但し、炭化水素基を除く)であり、
    kは1~3である。]
    で示される単量体である請求項1または2に記載の紙用耐油剤。
  4. 長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)において、Xが水素原子またはメチル基である請求項3に記載の紙用耐油剤。
  5. 長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)において、長鎖炭化水素基の炭素数が18以上である請求項3または4のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  6. 長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)が、
    (a1)式:
    CH2=C(-X)-C(=O)-Y-R
    [式中、Rは、炭素数7~40の炭化水素基であり、
    は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
    は、-O-または-NH-である。]
    で示されるアクリル単量体、および/または
    (a2)式:
    CH2=C(-X)-C(=O)-Y-Z(-Y-R)
    [式中、Rは、それぞれ独立的に、炭素数7~40の炭化水素基であり、
    は、水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
    は、-O-または-NH-であり、
    は、それぞれ独立的に、直接結合、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-または-NH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基であり、
    Zは、直接結合、2価または3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、
    nは、1または2である。]
    で示されるアクリル単量体である請求項3に記載の紙用耐油剤。
  7. 親水性基を有するアクリル単量体(b)が、式:
    CH=CXC(=O)-O-(RO)-X (b1)、
    CH=CXC(=O)-O-(RO)-C(=O)CX=CH (b2)、または
    CH=CXC(=O)-NH-(RO)-X (b3)
    [式中、Xは、水素原子またはメチル基、
    は、水素原子または炭素数1~22の不飽和または飽和の炭化水素基
    Rは、各々独立に炭素数2~6のアルキレン基、nは、1~90の整数である。]
    で表わされる少なくとも1つのオキシアルキレン(メタ)アクリレートである、請求項3~6のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  8. 非フッ素重合体が
    単量体(a)および(b)以外の、オレフィン性炭素-炭素二重結合、およびアニオン供与基またはカチオン供与基を有する単量体(c)から形成される繰り返し単位
    をさらに含む請求項3~7のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  9. アニオン供与基がカルボキシル基、またはカチオン供与基がアミノ基である請求項8に記載の紙用耐油剤。
  10. 長鎖炭化水素基を有するアクリル単量体(a)から形成される繰り返し単位の量が、共重合体に対して30~90重量%であり、親水性基を有するアクリル単量体(b)から形成される繰り返し単位の量が、共重合体に対して5~70重量%である請求項3~9のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  11. 無機粒子が、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、マイカ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、シリカ、炭酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、ベントナイト、ホワイトカーボンから選択された少なくとも1種以上からできており、
    有機粒子が、多糖類、熱可塑性樹脂から選択された少なくとも1種からできている請求項1~10のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  12. 有機粒子が40℃で水に不溶性である請求項1~11のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  13. 無機粒子が炭酸カルシウムであり、有機粒子がスターチである請求項1~12のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  14. 粒子(2)が有機粒子を含んでなる請求項1~13のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  15. 紙用耐油剤が水または水と有機溶媒の混合物である液状媒体をさらに含んでなる請求項1~14のいずれかに記載の紙用耐油剤。
  16. 請求項1~15のいずれかに記載の紙用耐油剤を紙の内部に含む耐油紙。
  17. パルプモールド製品である請求項16に記載の耐油紙。
  18. 食品包装材または食品容器である請求項16または17に記載の耐油紙。
  19. パルプが水性媒体中に分散したスラリーに、請求項1~15のいずれかに記載の耐油剤を添加して調合パルプスラリーを調製し、耐油紙中間体を抄造し、脱水し、その後、乾燥させて耐油紙を得ることを含む耐油紙の製造方法。
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