JP7311848B1 - 水性エマルション耐油コート剤、紙の製造方法及び水性エマルション耐油コート剤を含む塗工層を有する紙 - Google Patents
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Abstract
Description
<1>硬化ひまし油及び/又はライスワックスである成分(a)、ポリビニルアルコール及び/又はカゼインである成分(b)、及び水を含有する水性エマルション耐油コート剤、
<2>成分(a)と成分(b)の比率が質量比で成分(a)/成分(b)=100/1~20の比率で含むことを特徴とする<1>記載の水性エマルション耐油コート剤、
<3>成分(a)が硬化ひまし油であることを特徴とする<1>記載の水性エマルション耐油コート剤、
<4>成分(b)がカゼインであることを特徴とする<1>記載の水性エマルション耐油コート剤、
<5><1>~<4>のいずれか1項に記載の、水性エマルション耐油コート剤を塗工することを特徴とする、紙の製造方法、
<6><1>~<4>のいずれか1項に記載の、水性エマルション耐油コート剤を含む塗工層を有する紙、
である。
成分(a)は耐油性付与のために使用され、硬化ひまし油あるいはライスワックス、又はその両方からなる。成分(a)は硬化ひまし油であることが好ましい。
成分(b)は成分(a)の乳化やエマルションの分散安定性向上効果のため使用され、紙へ塗工後の通気性への悪影響を少なくする観点、乾燥後の塗膜の耐油性の観点から、ポリビニルアルコール又はカゼインより選ばれる少なくとも一つからなる必要がある。その中でも、カーボンニュートラル性の観点からカゼインが最も好ましい。
本発明の耐油コート剤には、成分(a)以外のワックス類をその通気性、耐油性を悪化させない範囲で併用することができる。
本発明の耐油コート剤には、成分(b)の他にその他のノニオン性、アニオン性、カチオン性、両性の乳化分散剤を併用することもできる。その他のノニオン性、アニオン性、カチオン性、両性の乳化分散剤は、成分(a)の総質量部100に対して、0~10質量部の範囲内が、その効果や安定性を悪化させない上で好ましい。
本発明の耐油コート剤には、上記成分(a)、成分(b)以外に、その通気性、耐油性を悪化させない範囲で、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、レベリング剤、染料、表面張力調整剤、滑剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の塗料に一般的に使用される各種添加剤を添加することができる。
本発明の耐油コート剤のエマルションを形成させる方法としては、特に制限はなく、従来周知の方法を適用できる。例えば、成分(b)の水溶液に成分(a)を添加し、高温下で撹拌する方法、溶剤に成分(a)を溶かし、成分(b)及び水を添加して高圧乳化を行い、溶剤を留去する溶剤法、溶融させた成分(a)に成分(b)の水溶液を滴下し、油中水滴型から水中油滴型にする転相乳化法、高温加圧下で混合後、高圧乳化を行う高圧乳化法、超音波乳化法等の公知の方法が使用でき、この中でも高圧乳化法でエマルションを形成することが好ましい。成分(b)の添加のタイミングには特に制限はなく、成分(a)を乳化する工程までに全量を添加してもよく、成分(a)の乳化後に一部を分割して添加してもよい。
<紙>
本利用形態に用いられる紙は、紙及び/又は板紙を意味し、生分解性を有するパルプを主成分とした一般的な紙や板紙であれば特に制限なく使用することができる。具体的には、上質紙、純白ロール紙、未晒又は晒クラフト紙、グラシン紙、コート紙、ライナー原紙、紙管原紙、白ボール、チップボール等が例示できる。
本発明の耐油コート剤の紙への塗工方法は、公知の手法であれば制限なく用いることができる。例えば、バーコート、ブレードコート、ダイコート、カーテンコート、エアナイフコート、スプレーコート、グラビアコート、フレキソコート、サイズプレスコート等が挙げられる。
また、本発明の耐油コート剤は、一層塗工にも多層塗工にも適用でき、さらに片面塗工、両面塗工のいずれにも適用可能である。本発明の耐油コート剤の塗工量は特に制限はないが、耐油性、コストの観点から1~10g/m2であることが好ましい。
本発明の耐油コート剤とヒートシール剤は混合して塗工することもでき、また、本発明の耐油コート剤とヒートシール剤を別々に多層塗工することもできる。この場合、本発明の耐油コート剤とヒートシール剤との塗工順序はどちらを先行させても差し支えがない。さらには、本発明の耐油層を塗工した紙の塗工面と反対側の面にヒートシール剤を塗工することもできる。
加熱装置、撹拌装置、冷却管、温度計を具備した四つ口セパラブルフラスコに、カゼイン(富士フイルム和光純薬(株)製)200部、28%アンモニア水15部、水785部を投入して、撹拌下85℃まで昇温し、温度を保持したまま20分間かけて溶解することで濃度20%のカゼイン溶液を得た(カゼイン液)。
(耐油コート剤1)
加熱装置、攪拌装置、冷却管、温度計を具備した四つ口セパラブルフラスコに、水262部とポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、製品名:5-88)14部を仕込み、攪拌下90℃まで昇温し、温度を保持したまま60分間攪拌し、ポリビニルアルコールを溶解させた。続いて硬化ひまし油(伊藤製油株式会社製、製品名:ヒマシ硬化油A)200部を投入した後、攪拌下95℃まで昇温し、温度を保持したまま10分間攪拌し乳化液を作成した。次に、この乳化液をマントンゴーリン乳化機で高圧乳化処理(乳化圧200kgf/cm2)を行い、均一な乳化液とした後、攪拌下水237部と混合後、温度40℃以下まで冷却し、固形分30%の耐油コート剤1を得た。
成分(a)及び成分(b)の種類、重量比、固形分を表1に記載の様に変えた以外は耐油コート剤1の場合と同様にして、耐油コート剤2~4、8~9、11~14を得た。
加熱装置、攪拌装置、冷却管、温度計を具備した四つ口セパラブルフラスコに、水270部と濃度20%のカゼイン溶液(カゼイン液)30部、及びポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、製品名:5-88)6部を仕込み、攪拌下90℃まで昇温し、温度を保持したまま60分間攪拌し、ポリビニルアルコールを溶解させた。続いて硬化ひまし油(伊藤製油株式会社製、製品名:ヒマシ硬化油A)200部を投入した後、攪拌下95℃まで昇温し、温度を保持したまま10分間攪拌し乳化液を作成した。次に、この乳化液をマントンゴーリン乳化機で高圧乳化処理(乳化圧200kgf/cm2)を行い、均一な乳化液とした後、攪拌下水201部を投入した。温度40℃以下まで冷却し、固形分30%の耐油コート剤5を得た。
成分(a)及び成分(b)の種類、重量比を表1に記載の様に変えた以外は耐油コート剤5の場合と同様にして、耐油コート剤6~7、10を得た。
成分(a)及び成分(b)の種類、重量比を表1に記載の様に変えた以外は耐油コート剤1の場合と同様にして、耐油コート剤15の調整を試みたが、乳化性が悪く安定な乳化液を得ることは困難であった。
加熱装置、攪拌装置、冷却管、温度計を具備した四つ口セパラブルフラスコに、水270部とポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、製品名:5-88)6部を仕込み、攪拌下90℃まで昇温し、温度を保持したまま60分間攪拌し、ポリビニルアルコールを溶解させた。続いて硬化ひまし油(伊藤製油株式会社製、製品名:ヒマシ硬化油A)200部を投入した後、攪拌下95℃まで昇温し、温度を保持したまま10分間攪拌し乳化液を作成した。次に、この乳化液をマントンゴーリン乳化機で高圧乳化処理(乳化圧200kgf/cm2)を行い、均一な乳化液とした後、攪拌下水201部と濃度20%のカゼイン溶液(カゼイン液)30部の混合液に投入した。温度40℃以下まで冷却し、固形分30%の耐油コート剤16を得た。
90℃で30分糊化処理を行った市販の酸化コーン澱粉(日本食品化工株式会社製、製品名:MS#3800 )(固形分10%)100gと耐油コート剤13、17.8gを混合し、固形分13%の耐油コート剤17を得た。
PVA:ポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、製品名5-88)
酸化澱粉:酸化コーン澱粉(日本食品化工株式会社製、製品名:MS#3800)
CMC:カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(株式会社ダイセル製、製品名CMCダイセル1110)
ライスワックス:ボーソー油脂株式会社製、製品名ライスワックスSS-2
パラフィンワックス:日本精蝋株式会社製、製品名Paraffin Wax-135
ロート油:竹本油脂株式会社製、製品名ロート油K
パルミチン酸:純正化学株式会社製、製品名パルミチン酸
カルナバワックス:山桂産業株式会社製、製品名カルナバ蝋(1号)
耐油コート剤塗工条件、及び、各評価項目における、測定方法又は評価方法は以下の方法に従った。
(塗工原紙)
片艶晒クラフト紙: 坪量50g/m2
(塗工)
各耐油コート剤付着量が固形分で7g/m2になるよう、原紙にバーコーター(バーNo.14)を用いて非艶面に塗工し、温風乾燥機を用いて110℃で0.5分間乾燥した。その後、23℃、50%RHにおいて24時間調湿を行ったのち、耐油性の指標としてKit値、及び通気性の指標として透気度を測定した。
(Kit値):JAPAN TAPPI No41に準拠し評価を行った。数値が大きい程、耐油性が良好であることを示す。幅広い用途での使用を想定した場合の実用面からKit値は5以上が望まれる。
(透気度)MESSMER社製PPS(パーカープリントサーフ)を使用して測定した。数値が小さい程、通気性が良好であることを示す。通気性が要求される用途での使用を想定した場合、透気度は250秒以下であるのが実用的である。
片艶晒クラフト紙に対して耐油コート剤1を前記条件により塗工、乾燥し耐油コート剤塗工紙を得た。調湿後、Kit値、透気度を測定した。この結果を表2に示す。
表2のように耐油コート剤を変えた以外は実施例1と同様にして、耐油コート剤塗工紙を得た。さらに、実施例1と同様にして、Kit値、透気度を測定した。これらの結果を表2に示す。
表2のように耐油コート剤を変え、さらに塗工時のバーコーターのバーNo.を14から18に変えた以外は実施例1と同様にして、耐油コート剤塗工紙を得た。さらに、実施例1と同様にして、Kit値、透気度を測定した。これらの結果を表2に示す。
耐油コート剤の塗工液を調製することができなかったため、塗工評価は行わなかった。
表2のように耐油コート剤を変え、さらに塗工時のバーコーターのバーNo.を14から32に変えた以外は実施例1と同様にして、耐油コート剤塗工紙を得た。さらに、実施例1と同様にして、Kit値、透気度を測定した。これらの結果を表2に示す。
Claims (6)
- 硬化ひまし油及び/又はライスワックスである成分(a)、ポリビニルアルコール及び/又はカゼインである成分(b)、及び水を含有する水性エマルション耐油コート剤。
- 成分(a)と成分(b)の比率が質量比で成分(a)/成分(b)=100/1~20の比率で含むことを特徴とする請求項1記載の水性エマルション耐油コート剤。
- 成分(a)が硬化ひまし油であることを特徴とする請求項1記載の水性エマルション耐油コート剤。
- 成分(b)がカゼインであることを特徴とする請求項1記載の水性エマルション耐油コート剤。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の水性エマルション耐油コート剤を塗工することを特徴とする、紙の製造方法。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の水性エマルション耐油コート剤を含む塗工層を有する紙。
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