JP7409547B1 - 蒸着紙用原紙、蒸着紙、および包装袋 - Google Patents
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Abstract
Description
<1> 紙基材の一方の面に樹脂層を有し、前記樹脂層上に蒸着層を形成するための蒸着紙用原紙であって、前記紙基材の他方の面に顔料塗工層を有し、前記顔料塗工層中の顔料の含有量が、50質量%以上85質量%以下であり、前記顔料塗工層を有する面は、王研式平滑度が300秒以上であり、かつ、ステンレスに対する動摩擦係数が0.35以下である、蒸着紙用原紙。
<2> 前記紙基材と前記樹脂層との間にクレーコート層を有する、<1>に記載の蒸着紙用原紙。
<3> 前記樹脂層が、水懸濁性ポリウレタン系樹脂および水懸濁性ポリエステル系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む、<1>または<2>に記載の蒸着紙用原紙。
<4> 紙基材の一方の面に樹脂層を有し、かつ紙基材の他方の面に顔料塗工層を有する蒸着紙用原紙の、前記樹脂層上に、蒸着層を有する蒸着紙であって、前記顔料塗工層中の顔料の含有量が、50質量%以上85質量%以下であり、前記顔料塗工層を有する面は、王研式平滑度が300秒以上であり、かつ、ステンレスに対する動摩擦係数が0.35以下である、蒸着紙。
<5> 前記蒸着層上にヒートシール層を有する、<4>に記載の蒸着紙。
<6> 前記蒸着層と前記ヒートシール層との間にオーバーコート層を有する、<5>に記載の蒸着紙。
<7> 前記紙基材と前記樹脂層との間にクレーコート層を有する、<4>~<6>のいずれか1つに記載の蒸着紙。
<8> 前記樹脂層が、水懸濁性ポリウレタン系樹脂および水懸濁性ポリエステル系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む、<4>~<7>のいずれか1つに記載の蒸着紙。
<9> <4>~<8>のいずれか1つに記載の蒸着紙を用いてなる、包装袋。
本実施形態の蒸着紙用原紙(以下、単に蒸着紙用原紙ともいう)は、紙基材の一方の面に樹脂層を有し、前記樹脂層上に蒸着層を形成するための蒸着紙用原紙であって、前記紙基材の他方の面に顔料塗工層を有し、前記顔料塗工層中の顔料の含有量が、50質量%以上85質量%以下であり、前記顔料塗工層を有する面は、王研式平滑度が300秒以上であり、かつ、ステンレスに対する動摩擦係数が0.35以下である。本実施形態の蒸着紙用原紙によれば、印刷適性および自動包装での加工適性に優れる蒸着紙が提供される。
本実施形態の蒸着紙用原紙は、紙基材の表面を平滑化する観点から、紙基材の一方の面と樹脂層との間にクレーコート層を有することが好ましい。すなわち、本実施形態の蒸着紙用原紙は、紙基材の一方の面上にクレーコート層を有し、クレーコート層上に樹脂層を有することが好ましい。
本実施形態における紙基材を構成するパルプは、植物由来のパルプを主成分とすることが好ましく、木材パルプを主成分とすることがより好ましい。木材パルプとしては、例えば、広葉樹パルプ、針葉樹パルプなどが挙げられる。非木材パルプとしては、綿パルプ、麻パルプ、ケナフパルプ、竹パルプなどが挙げられる。レーヨン繊維やナイロン繊維等の合成繊維等のパルプ繊維外の材料も、本発明の効果を損なわない限り、副紙材として配合してもよい。
紙基材は、特に限定されないが、バリア性を向上させる観点から、少なくとも後述する樹脂層を設ける側の面のステキヒトサイズ度が、好ましくは1秒以上、より好ましくは3秒以上、さらに好ましくは5秒以上であり、そして、その上限は特に制限されないが、好ましくは100秒以下、より好ましくは30秒以下である。紙基材のステキヒトサイズ度は、JIS P 8122:2004に準拠して測定される。紙基材のステキヒトサイズ度は、内添サイズ剤の種類や含有量、パルプの種類、平滑化処理等によって制御することができる。
紙基材の坪量は、特に限定されないが、包装袋として使用した際の強度の観点から、好ましくは20g/m2以上、より好ましくは30g/m2以上、さらに好ましくは40g/m2以上であり、そして、経済性および製造容易性の観点から、好ましくは500g/m2以下、より好ましくは400g/m2以下、さらに好ましくは200g/m2以下、よりさらに好ましくは100g/m2以下である。紙基材の坪量は、JIS P 8124:2011に準拠して測定される。
紙基材の厚さは、特に限定されないが、包装袋として使用した際の強度の観点から、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは30μm以上、よりさらに好ましくは50μm以上であり、そして、経済性および製造容易性の観点から、好ましくは150μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは75μm以下である。紙基材の厚さは、JIS P 8118:2014に準拠して測定される。
紙基材の密度は、成形加工性の観点から、好ましくは0.5g/cm3以上、より好ましくは0.6g/cm3以上、さらに好ましくは0.7g/cm3以上であり、そして、好ましくは1.2g/cm3以下、より好ましくは1.0g/cm3以下である。紙基材の密度は、上述した方法により測定される紙基材の坪量および厚さから算出される。
紙基材は、均一な蒸着層を得る観点から、少なくとも蒸着層を設ける側の面(すなわち樹脂層面)の王研式平滑度が、好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上であり、そして、その上限は、特に限定されないが、例えば、好ましくは1000秒以下である。紙基材の王研式平滑度は、JIS P 8155:2010に準拠して測定される。
本実施形態の蒸着紙用原紙は、紙基材の一方の面に樹脂層を有し、後述するクレーコート層上に樹脂層を有することが好ましい。樹脂層を設けることで、蒸着紙の蒸着層と、蒸着紙用原紙の紙基材との密着性が向上し、バリア性が向上する。また、樹脂層が酸素バリア性や水蒸気バリア性を有することで、蒸着紙とした場合のバリア性を向上する機能をも有する。
樹脂層に含まれる水懸濁性高分子としては、特に限定されないが、アルキッド樹脂;(メタ)アクリル系(共)重合体、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂;エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体等のオレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体;ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体(エチレン変性ポリビニルアルコール)等のポリビニルアルコール系樹脂;セルロース系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリエステル系樹脂などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組合せて使用してもよい。これらの中でも、水懸濁性高分子は、水懸濁性ポリビニルアルコール系樹脂、水懸濁性ポリウレタン系樹脂、および水懸濁性ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましく、水懸濁性ポリウレタン系樹脂および水懸濁性ポリエステル系樹脂からなる群より選ばれる1種以上であることがより好ましい。
樹脂層に含まれる水懸濁性ポリウレタン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリウレタン系樹脂ディスパーションおよびエマルションからなる群より選ばれる1種以上に調製可能なものであることがより好ましく、ポリウレタン系樹脂ディスパーションまたはエマルションに調製可能なものであることがさらに好ましく、ポリウレタン系樹脂ディスパーションに調製可能なものであることがよりさらに好ましい。
樹脂層に含まれる水懸濁性ポリウレタン系樹脂は、25μm厚のシートに換算した際の23℃、50%RHにおける酸素透過度が、好ましくは100mL/(m2・day・atm)以下、より好ましくは50mL/(m2・day・atm)以下、さらに好ましくは25mL/(m2・day・atm)以下、よりさらに好ましくは10mL/(m2・day・atm)以下、よりさらに好ましくは5mL/(m2・day・atm)以下である。樹脂層の酸素透過度が低いと、蒸着紙用原紙により優れたガスバリア性が付与されるため好ましい。なお、本明細書において、酸素透過度は、酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX-TRAN2/22)を使用し、23℃、50%RHの条件にて測定される。
樹脂層に含まれる水懸濁性ポリウレタン系樹脂のガラス転移温度は、後述する蒸着紙の蒸着層の保護のために、成膜性を高くする観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは135℃以下であり、そして、その下限は特に限定されないが、好ましくは50℃以上である。水懸濁性ポリウレタン系樹脂のガラス転移温度は、JIS K 7122:2012に準拠して測定される。
樹脂層に含まれる水懸濁性ポリエステル系樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエステル系樹脂ディスパーションおよびエマルションからなる群より選ばれる1種以上に調製可能なものであることが好ましく、ポリエステル系樹脂ディスパーションまたはエマルションに調製可能なものであることがより好ましく、ポリエステル系樹脂ディスパーションに調製可能なものであることがよりさらに好ましい。
水懸濁性ポリエステル系樹脂の酸価は、後述する蒸着層との密着性により優れる観点から、好ましくは1mgKOH/g以上、より好ましくは3mgKOH/g以上、さらに好ましくは5mgKOH/g以上、よりさらに好ましくは6mgKOH/g以上であり、そして、上限は特に限定されないが、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、さらに好ましくは20mgKOH/g以下、よりさらに好ましくは15mgKOH/g以下である。水懸濁性ポリエステル系樹脂の酸価は、JIS K 0700:1992に準拠して測定される。
水懸濁性ポリエステル系樹脂の水酸基価は、後述する蒸着層との密着性により優れる観点から、好ましくは0.5mgKOH/g以上、より好ましくは1mgKOH/g以上、さらに好ましくは1.5mgKOH/g以上、よりさらに好ましくは2mgKOH/g以上であり、そして、上限は特に限定されないが、好ましくは100mgKOH/g以下、より好ましくは50mgKOH/g以下、さらに好ましくは20mgKOH/g以下、よりさらに好ましくは10mgKOH/g以下である。水懸濁性ポリエステル系樹脂の水酸基価は、JIS K 0700:1992に準拠して測定される。
樹脂層に含まれる水懸濁性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度は、後述する蒸着紙の蒸着層の保護のために、成膜性を高くする観点から、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは135℃以下であり、そして、その下限は特に限定されないが、好ましくは50℃以上である。水懸濁性ポリエステル系樹脂のガラス転移温度は、JIS K 7122:2012に準拠して測定される。
樹脂層の耐屈曲性向上の観点から、樹脂層は、上記の水懸濁性高分子に加えて、シランカップリング剤を配合してなるものとすることができる。
樹脂層に含まれうる任意成分としては、他の樹脂や添加剤が挙げられる。添加剤としては、消泡剤、界面活性剤、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、染料、可塑剤、潤滑剤、離型剤などが挙げられる。
本実施形態の蒸着紙用原紙は、上述したように、クレーコート層を、紙基材と樹脂層との間に有することが好ましい。これにより、紙基材を目止めし、樹脂層を形成する面を平滑化させることができ、より平坦な樹脂層が形成される結果、後述する蒸着紙を形成した場合に均一な蒸着層を形成でき、バリア性が向上する。
クレーコート層に含まれる無機顔料としては、特に限定されないが、カオリン、タルク、マイカなどが挙げられ、好ましくはカオリンである。クレーコート層中の無機顔料の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは65質量%以上であり、そして、好ましくは98質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。
無機顔料のアスペクト比は、均一かつ平滑な樹脂層を形成する観点から、好ましくは50以下、より好ましくは45以下であり、そして、その下限は、特に限定されないが、好ましくは1以上、より好ましくは5以上である。無機顔料のアスペクト比は、電子顕微鏡による観察やX線回折測定によって測定できる。
無機顔料の平均粒子径は、均一かつ平滑な樹脂層を形成する観点から、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは1μm以下、よりさらに好ましくは0.50μm以下であり、そして、その下限は、特に限定されないが、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.10μm以上である。無機顔料の平均粒子径は、レーザ回折散乱式粒度分布測定によって測定されるメジアン径(d50)を意味する。
クレーコート層に含まれるバインダーとしては、特に限定されないが、スチレン-ブタジエン系樹脂;(メタ)アクリル系(共)重合体;スチレン-(メタ)アクリル系樹脂;エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸共重合体等のオレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体;ポリ乳酸などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組合せて使用してもよい。これらの中でも、スチレン-ブタジエン系樹脂、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂、オレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体、およびポリ乳酸からなる群より選ばれる1種以上であること好ましく、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、ポリ乳酸からなる群より選ばれる1種以上であることがより好ましく、スチレン-アクリル系樹脂、エチレン-アクリル系樹脂、およびポリ乳酸からなる群より選ばれる1種以上であることがさらに好ましい。
クレーコート層に含まれうる任意成分としては、接着剤、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤、界面活性剤などが挙げられる。接着剤としては、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白などの蛋白質類;酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリン等の澱粉類;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体などが挙げられる。
本実施形態の蒸着紙用原紙は、紙基材の他方の面、すなわち、樹脂層を有する面とは反対の面に、顔料塗工層を有する。顔料塗工層を設けて、さらに所定条件でカレンダー処理を加えることで、当該面について、平滑性を高め、かつステンレスに対する動摩擦係数を低減でき、その結果として、印刷適性および加工適性に優れる蒸着紙が得られる。顔料塗工層は、主に顔料およびバインダーから構成されることが好ましい。なお、「顔料塗工層が主に顔料およびバインダーから構成される」とは、顔料塗工層中の顔料およびバインダーの合計含有量が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、よりさらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上であることを意味する。その上限は、特に限定されないが、100質量%である。なお、顔料塗工層は、顔料およびバインダー以外に、任意の成分をさらに含んでいてもよい。
顔料塗工層に含まれる顔料としては、特に制限されず、例えば、カオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレー、焼成クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料;密実型、中空型、またはコア-シェル型などの有機顔料などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組合せて使用してもよい。これらの中でも、カオリンおよび炭酸カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、カオリンと炭酸カルシウムとを併用することがさらに好ましく、カオリン、重質炭酸カルシウムおよび軽質炭酸カルシウムを併用することがよりさらに好ましい。印刷適性のさらなる向上の観点から、顔料中のカオリンと炭酸カルシウムの質量比(カオリン/炭酸カルシウム)は、好ましくは10/90~50/50であり、より好ましくは20/80~40/60である。
顔料塗工層に含まれるバインダーとしては、特に限定されないが、スチレン-ブタジエン系樹脂;(メタ)アクリル酸メチル共重合体、スチレン-(メタ)アクリル系共重合体などのアクリル系樹脂;エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体などのオレフィン-不飽和カルボン酸系共重合体;デキストリン、マンナン、キトサン、アラビノガラクタン、グリコーゲン、イヌリン、ペクチン、ヒアルロン酸、ヒドロキシエチル化澱粉、酸化澱粉、エーテル化澱粉、リン酸エステル化澱粉、酵素変性澱粉やそれらをフラッシュドライして得られる変性澱粉などの天然多糖類およびそのオリゴマーさらにはその変性体などが挙げられる。これらの中でも、アクリル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、および変性澱粉からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましく、スチレン-(メタ)アクリル系共重合体、スチレン-ブタジエン系樹脂、および酸化澱粉からなる群より選ばれる1種以上であることがより好ましく、スチレン-ブタジエン系樹脂および酸化澱粉からなる群より選ばれる1種以上であることがさらに好ましく、両者を併用することがよりさらに好ましい。
顔料塗工層が含みうる任意成分としては、接着剤、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤、界面活性剤などが挙げられる。接着剤としては、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白などの蛋白質類;酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリン等の澱粉類;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体などが挙げられる。
(王研式平滑度)
蒸着紙用原紙の顔料塗工層を有する面の王研式平滑度は、印刷適性に優れる蒸着紙用原紙を得る観点から、300秒以上であり、好ましくは350秒以上、より好ましくは450秒以上、さらに好ましくは650秒以上、よりさらに好ましくは850秒以上であり、そして、その上限は特に限定されないが、好ましくは5000秒以下、より好ましくは3000秒以下である。なお、蒸着紙用原紙の顔料塗工層を有する面の王研式平滑度は、蒸着紙を得るために、蒸着層を設ける工程などを経ても変化しないため、上記範囲であると印刷適性に優れる蒸着紙が得られる。顔料塗工層を有する面の王研式平滑度は、JIS P 8155:2010に準拠して測定される。
顔料塗工層を有する面の王研式平滑度は、用いられる紙基材の王研式平滑度を調整したり、顔料塗工層を形成した後に下記条件でカレンダー処理を施すことなどにより上記範囲に調整できる。
カレンダー処理条件としては、線圧は、好ましくは10kg/cm以上、より好ましくは30kg/cm以上、さらに好ましくは50kg/cm以上であり、そして、好ましくは1000kg/cm以下、より好ましくは500kg/cm以下、さらに好ましくは200kg/cm以下である。
また、カレンダー処理において加熱を行う場合、加熱温度は特に限定されないが、処理の効果を高めつつ、紙基材や顔料塗工層の熱による劣化や顔料塗工層の貼り付きを防ぐ観点から、好ましくは20℃以上、より好ましくは30℃以上、さらに好ましくは35℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、さらに好ましくは60℃以下である。
カレンダー処理は、一段、多段のいずれで行ってもよいが、印刷適性または/および自動包装適性のさらなる向上の観点から、多段(2段以上)で行うことが好ましく、より好ましくは5段以上、さらに好ましくは10段以上であり、上限は特に限定されないが、好ましくは15段以下である。
蒸着紙用原紙の顔料塗工層を有する面のステンレスに対する動摩擦係数は、加工適性に優れる蒸着紙用原紙を得る観点から、0.35以下であり、より好ましくは0.32以下であり、加工適性(自動包装機での搬送性)のさらなる向上の観点から、さらに好ましくは0.22以下、よりさらに好ましくは0.20以下であり、そして、その下限は特に限定されないが、好ましくは0.10以上である。なお、蒸着紙用原紙の顔料塗工層を有する面のステンレスに対する動摩擦係数は、蒸着層を設ける工程などを経ても変化しないため、上記範囲であると加工適性に優れる。顔料塗工層を有する面のステンレスに対する動摩擦係数は、JIS P 8147:2010に準拠して測定され、具体的には実施例に記載される方法で測定できる。
顔料塗工層を有する面のステンレスに対する動摩擦係数は、用いられる紙基材の王研式平滑度を調整したり、顔料塗工層を形成した後に上記条件でカレンダー処理を施すことなどにより上記範囲に調整できる。
蒸着紙用原紙の厚さは、好ましくは10μm以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは50μm以上であり、そして、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下である。蒸着紙用原紙の厚さは、JIS P 8118:2014に準拠して測定される。
本実施形態の蒸着紙は、紙基材の一方の面に樹脂層を有し、かつ紙基材の他方の面に顔料塗工層を有する蒸着紙用原紙の、前記樹脂層上に、蒸着層を有する蒸着紙であって、前記顔料塗工層中の顔料の含有量が、50質量%以上85質量%以下であり、前記顔料塗工層を有する面は、王研式平滑度が300秒以上であり、かつ、ステンレスに対する動摩擦係数が0.35以下である。本実施形態の蒸着紙は、印刷適性および自動包装での加工適性に優れる。なお、蒸着紙の顔料塗工層を有する面の王研式平滑度およびステンレスに対する動摩擦係数は、蒸着紙用原紙の樹脂層上に蒸着層などを設けても変化しない。
本実施形態の蒸着紙は、蒸着紙用原紙の樹脂層上に、蒸着層を有する。蒸着層は、金属からなる層およびセラミックからなる層の少なくともいずれかである。すなわち、蒸着層は、金属からなる層、セラミックからなる層、および金属層とセラミック層の積層体のいずれであってもよい。なお、蒸着層が金属層とセラミック層との積層体である場合、金属層が、蒸着紙用原紙の樹脂層側であってもよく、セラミック層が、蒸着紙用原紙の樹脂層側であってもよく、特に限定されない。
蒸着層の厚さは、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、さらに好ましくは3nm以上であり、そして、好ましくは1000nm以下、より好ましくは500nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。また、蒸着層の厚さは、バリア性の観点からは、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上であり、そして、好ましくは80nm以下、より好ましくは70nmである。さらに、蒸着層の厚さは、他層との密着性やコストの観点からは、好ましくは4nm以上、より好ましくは5nm以上であり、そして、好ましくは100nm以下、より好ましくは70nm以下、さらに好ましくは60nm以下である。
本実施形態の蒸着紙は、蒸着層上にヒートシール層を有することが好ましい。ヒートシール層は、加熱、超音波等で溶融し、接着する層である。ヒートシール層を形成する方法としては、熱可塑性樹脂溶液または熱可塑性樹脂分散液を塗工し、乾燥して得ること、押出ラミネートすることなどが挙げられる。これらの中でも、熱可塑性樹脂溶液または熱可塑性樹脂分散液を塗工し、乾燥して得ることが好ましい。ここで用いられる熱可塑性樹脂溶液または熱可塑性樹脂分散液は、熱可塑性樹脂を溶解する有機溶媒を用いた溶液、熱可塑性樹脂を分散する有機溶媒を用いた分散液、水性媒体を用いた分散液などが挙げられ、塗工性や環境負荷の点から、水性媒体を用いた分散液が好ましい。
水性媒体を用いた分散液に好適な熱可塑性樹脂としては、天然樹脂、合成樹脂のいずれでもよく、例えば、澱粉誘導体、カゼイン、シュラック、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、アクリル系樹脂、アイオノマー系樹脂、マレイン酸系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。
より具体的には、アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル酸と、そのアルキルエステルまたはスチレン等とをモノマー成分として共重合したアクリル系樹脂、スチレン-マレイン酸樹脂、スチレン-アクリル酸-マレイン酸樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリエステル樹脂などが例示される。
アイオノマー系樹脂としては、例えば、エチレン-アクリル酸共重合体アイオノマー、エチレン-メタクリル酸アイオノマーが好ましい。ここで、アイオノマーとは、高分子を陽イオンで中和したものであり、陽イオンとしては、金属イオンの他、アンモニウムイオン(NH4 +)、有機アンモニウムイオンが例示される。金属イオンとしては、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、カリウムイオン(K+)等のアルカリ金属イオン、マグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)等のアルカリ土類金属イオン、亜鉛イオン(Zn2+)、銅イオン(Cu2+)等の遷移金属イオン等が例示される。これらの中でも、入手容易性等の観点から、金属イオンとしては、ナトリウムイオンが好ましい。
これらの中でも、熱可塑性樹脂は、塗工液の安定性の観点、および塗工層の耐溶媒性の観点から、澱粉誘導体、カゼイン、シュラック、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、アイオノマー系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、およびマレイン酸系樹脂からなる群より選ばれる1種以上であることが好ましく、澱粉誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、アイオノマー系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、およびマレイン酸系樹脂からなる群より選ばれる1種以上であることがより好ましく、澱粉誘導体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、アイオノマー系樹脂、アクリル系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂から選択される少なくとも1つがさらに好ましく、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、アイオノマー系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群より選ばれる1種以上であることがよりさらに好ましく、アイオノマー系樹脂およびポリオレフィン系樹脂からなる群より選ばれる1種以上であることがよりさらに好ましい。
本実施形態の蒸着紙は、蒸着層とヒートシール層との間にオーバーコート層を有していてもよい。オーバーコート層は、蒸着層を保護するための層である。本実施形態の蒸着紙は、蒸着層を有することで一定のバリア性を有するが、蒸着層上にオーバーコート層を有することで、酸素バリア性がさらに向上しうる。また、折り曲げ等の加工により蒸着層が損傷しにくく、例え損傷しても、オーバーコート層によって酸素バリア性を担保でき、優れた酸素バリア性を維持しうる。
本実施形態の蒸着紙を製造する方法に制限はないが、紙基材の一方の面上に、必要に応じてクレーコート層、樹脂層をこの順で有する蒸着紙用原紙の樹脂層が設けられている面に、金属およびセラミックの少なくともいずれかを蒸着して蒸着層を形成する工程と、蒸着層上に、ヒートシール層用塗工液を塗工し、乾燥して、ヒートシール層を形成する工程とを含むことが好ましい。この際、ヒートシール層を形成する前に、蒸着層上にオーバーコート層を塗工により形成してもよい。
(厚さ)
蒸着紙の厚さは、好ましくは20μm以上、より好ましくは50μm以上、そして、好ましくは200μm以下、より好ましくは150μm以下である。蒸着紙の厚さは、JIS P 8118:2014に準拠して測定される。
蒸着紙の23℃、50%RHにおける酸素透過度は、好ましくは1.5mL/(m2・day・atm)以下、より好ましくは1.0mL/(m2・day・atm)以下であり、そして、その下限は0mL/(m2・day・atm)である。蒸着紙の酸素透過度は、JIS K 7126-2:2006に準拠して測定され、具体的には実施例に記載された方法により測定される。
蒸着紙の40℃、90%RHにおける水蒸気透過度は、好ましくは1.0g/(m2・day)以下、より好ましくは0.7g/(m2・day)以下であり、そして、その下限は0g/(m2・day)である。蒸着紙の水蒸気透過度は、JIS K 7129-2:2019に準拠して測定され、具体的には実施例に記載された方法により測定される。
本開示の他の実施形態に係る包装袋は、上記蒸着紙を用いてなる包装袋である。包装袋としては、例えば、スタンディングパウチ型、側面シール型、二方シール型、三方シール型、四方シール型、封筒貼りシール型、合掌貼りシール型(ピローシール型)、ひだ付シール型、平底シール型、角底シール型、ガゼット型などの形態が挙げられる。
本実施形態の包装袋は、上記蒸着紙のうちヒートシール層を有するものを折り曲げるか又は二枚重ね合わせることでヒートシール層を対向させ、上記形態となるよう、その周辺端部をヒートシールしたものであってもよく、上記蒸着紙を折り曲げるか又は二枚重ね合わせ、上記形態となるよう、その周辺端部を接着剤により接着したものであってもよい。
実施例および比較例に係る蒸着紙用原紙、蒸着紙(包材)、および包装袋について、以下の分析および評価を行った。
(王研式平滑度)
顔料塗工層を有する面の王研式平滑度は、JIS P 8155:2010に準拠して測定した。
顔料塗工層を有する面のステンレスに対する動摩擦係数は、JIS P 8147:2010に準拠して、スレッド側にステンレス板を固定し、テーブル側に試験片が顔料塗工層を有する面をステンレスと接するようにして設置して、測定を行った。
(酸素透過度)
蒸着紙の酸素透過度は、酸素透過率測定装置(MOCON社製の商品名「OX-TRAN2/22」)を使用し、温度23℃、相対湿度50%の条件にて測定した。具体的には、実施例及び比較例で得られた蒸着紙のヒートシール層表面に、イソシアネート系接着剤(DIC株式会社製、ディックドライLX-500を10質量部に対してディックドライKW―75を1質量部混合)を5g/m2塗布した後、厚さ20μmのCPPフィルム(北越化成株式会社製、GP-32)を貼合して積層シートを形成した。積層シートについて、JIS K7126-2:2006に準拠して、温度23℃、相対湿度50%における酸素透過度を測定した。酸素透過度の値は低いほど酸素バリア性に優れる。
蒸着紙の水蒸気透過度は、JIS Z 7129-2:2019(温度40℃±0.5℃、相対湿度90%±2%)に準拠して、蒸着紙のオーバーコート層または蒸着層が内側(低湿度側)に来るように配置して測定した。水蒸気透過度の値は低いほど水蒸気バリア性に優れる。
グラビア印刷機を用いて色数4色のテスト印刷を行い、グレタグマクベスポータブル反射濃度計RD-19Aを用いて印刷濃度の評価を行った。
A:印刷濃度が4色とも1.0以上
B:印刷濃度が1色以上で1.0未満だが、白抜けが目立たない
C:印刷濃度が1色以上で1.0未満であり、かつ白抜けが目立つ
≪顔料塗工層の割れや削れ≫
横ピロー包装機(株式会社フジキカイ製の商品名「α8シリーズ FW3410」)を用いて、内容物を入れずに、幅150mm、長さ250mmの空袋を60袋/分の速度にて連続して作製し、得られた空袋の顔料塗工層の状態を以下の基準で評価した。
A:割れや削れが全くない。
B:割れや削れがあるが、ほとんど目立たない。
C:割れや削れがあり、かつ目立つ。
横ピロー包装機(株式会社フジキカイ製の商品名「α8シリーズ FW3410」)を用いて、内容物を入れずに、幅150mm、長さ250mmの空袋を60袋/分の速度にて連続して作製した際に、包装袋にする前に巻取りから繰り出される包材の搬送性を以下の基準で評価した。
A:スムーズに包材が引っ張られ、蛇行しない。
B:包材がわずかに引っかかるが、蛇行しない。
C:包材が連続的に引っ張れないか、あるいは蛇行が生じる。
(外観)
上述した加工適性の評価で作製した空の包装袋の外観について以下の基準で評価した。
A:袋にゆがみがなく、シール不良がない。
B:袋に若干のゆがみがあるが、シール不良はない。
C:袋が大きくゆがんでいるか、あるいはシール不良が発生した。
上述した加工適性の評価で作製した空の包装袋について、酸素透過率測定装置(MOCON社製の商品名「OX-TRAN2/22」)を使用し、温度23℃、相対湿度50%の条件にて測定し、以下の基準で評価した。なお、「pkg」は「package」を意味する。
A:酸素透過度が0.1mL/(day・pkg・0.2atm)未満
B:酸素透過度が0.1mL/(day・pkg・0.2atm)以上1mL/(day・pkg・0.2atm)未満
C:酸素透過度が1mL/(day・pkg・0.2atm)以上
<蒸着紙用原紙の作製>
カオリン(イメリス社製の商品名「Contour Xtreme」、アスペクト比33、平均粒子径d50:0.26μm)70部と、スチレン-アクリル共重合体水性分散液(BASF社製の商品名「ACRONAL S504」)30部(固形分)とを混合し、クレーコート層用塗工液を調製した。片艶紙(広葉樹材比率100%、坪量50g/m2、厚さ60μm、密度0.83g/cm3、ステキヒトサイズ度(艶面)9秒、王研式平滑度(艶面)430秒)の艶面に上記クレーコート層用塗工液をメイヤーバー塗工し、120℃で1分乾燥して、クレーコート層(12g/m2、厚さ4.6μm)を形成した。次に、上記クレーコート層上に、25μm厚の酸素透過度(23℃、50%RH)が2.0mL/(m2・day・atm)であるポリウレタン系樹脂バインダーの水性分散液(三井化学株式会社製、タケラックWPB-341、ガラス転移温度130℃、固形分濃度30%)100部を含む樹脂層用塗工液を固形分濃度10%となるように水で希釈した後に、メイヤーバー塗工し、120℃で1分乾燥して、樹脂層(1g/m2、厚さ1μm)を形成した。
次に、分散剤としてポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製の商品名「アロンT-50」)を、分散させるカオリン100部に対して0.1部添加した水溶液に、微粒カオリン(BASF社製の商品名「ミラグロスJ」)30部、軽質炭酸カルシウム(奥多摩工業株式会社製の商品名「TP-123CS」)40部、重質炭酸カルシウム(備北粉化工業株式会社製の商品名「ハイドロカーブ90」))30部を添加し、コーレス分散機で分散して顔料スラリーを調製した。
この顔料スラリーに、顔料70部(固形分)に対して、バインダーとして、酸化澱粉(王子コンスターチ株式会社製の商品名「王子エースA」)5部(固形分)、スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス(JSR株式会社製の商品名「OJ1000H」)25部(固形分)を添加して、最終的に固形分濃度が60%の顔料塗工層用塗工液Aを調製した。 これを樹脂層と反対の面に、固形分で10g/m2となるようにメイヤーバーを用いて塗工した後に、120℃の送風乾燥機で1分間乾燥し、最後に線圧90kg/cmとなるようにして、樹脂層塗工面にチルドロール、顔料塗工層塗工面にコットンロールが接触するようにし、ロールを40℃に加温して12段のスーパーカレンダー処理を行い、蒸着紙用原紙(厚さ65μm、樹脂層側の平滑度:7000秒、逆面の顔料塗工層側の平滑度:2400秒、顔料塗工層側のステンレスに対する動摩擦係数:0.188)を得た。得られた蒸着紙用原紙について、上述した分析および評価を行った。その結果を表1に示す。
<蒸着紙の作製>
上記蒸着紙用原紙の樹脂層上に、バッチ式真空蒸着装置を用いてアルミニウム蒸着層(厚さ50nm)を形成した。次いで、エチレン-メタクリル酸共重合体ナトリウム塩の水性分散液(有効分35質量%、三井化学株式会社製の商品名「ケミパールS-300」)を有効分が20質量%となるように水で希釈し、ヒートシール層用塗工液とし、メイヤーバーにより塗工し、120℃で1分間乾燥して、ヒートシール層(3g/m2)を形成し、蒸着紙を得た。得られた蒸着紙について、上述した分析および評価を行った。その結果を表1に示す。
実施例1の顔料塗工層用塗工液Aの配合量を、顔料を80部、酸化澱粉を5部、スチレン-ブタジエン共重合体ラテックスを15質量部として、顔料塗工層用塗工液Bとして用いたこと以外は、実施例1と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
実施例1の顔料塗工層用塗工液Aの配合量を、顔料を60部、酸化澱粉を5部、スチレン-ブタジエン共重合体ラテックスを35質量部として、顔料塗工層用塗工液Cとして用いたこと以外は、実施例1と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
分散剤としてポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製の商品名「アロンT-50」)を、分散させるカオリン100部に対して0.1部添加した水溶液に、微粒カオリン(BASF社製の商品名「ミラグロスJ」)30部、軽質炭酸カルシウム(奥多摩工業株式会社製の商品名「TP-123CS」)40部、重質炭酸カルシウム(備北粉化工業株式会社製の商品名「ハイドロカーブ90」)30部を添加し、コーレス分散機で分散して顔料スラリーを調製した。
この顔料スラリーに、顔料80部(固形分)に対して、バインダーとして、酸化澱粉(王子コンスターチ株式会社製の商品名「王子エースA」)5部(固形分)、スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス(JSR株式会社製の商品名「OJ1000H」)15部(固形分)を添加して、最終的に固形分濃度が60%の顔料塗工層用塗工液Dを調製して用い、クレーコート層の塗工量を12g/m2から10g/m2(厚さ3.8μm)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
蒸着源をアルミニウムの代わりに、アルミニウムと酸素を混合して真空蒸着し、蒸着層をアルミナ(AlOx)とし、厚さを20nmとしたこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
蒸着源をアルミニウムの代わりに、電子ビーム蒸着法を用いてシリカ(SiOx)を蒸着層とし、厚さを20nmとしたこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
蒸着源をアルミニウムの代わりに、アセチレンを用いて化学気相蒸着し、蒸着層をダイヤモンドライクカーボン(DLC)とし、厚さを20nmとしたこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
ヒートシール層用塗工液をポリオレフィン分散体(有効分43質量%、ダウ・ケミカル日本株式会社製の商品名「Rhobarr320」)に変更したこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
アルミ蒸着後に、25μm厚の酸素透過度(23℃、50%RH)が2.0mL/(m2・day・atm)であるポリウレタン系樹脂バインダーの水性分散液(三井化学株式会社製、タケラックWPB-341、ガラス転移温度130℃、固形分濃度30%)100質量部を含むオーバーコート層用塗工液を、メイヤーバーにより塗工し、120℃で1分乾燥して、オーバーコート層(0.5g/m2、厚さ0.5μm)を形成したこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
スーパーカレンダーの段数を12段から6段に変更したこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
スーパーカレンダーの段数を12段から2段に変更したこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
樹脂層用塗工液を、ポリエステル樹脂(ユニチカ株式会社製の商品名「エリーテルKT-8803」、酸価8mgKOH/g、水酸基価3mgKOH/g、ガラス転移温度65℃)100部を含む樹脂層用塗工液としたこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
実施例1~12の結果を以下の表1に示す。
顔料塗工層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
12段のスーパーカレンダー処理をしなかったこと以外は、比較例1と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
顔料塗工層用塗工液Aの代わりに、スチレン-(メタ)アクリル系樹脂(BASF社製の商品名「ACRONAL S504」)100質量部(固形分)の樹脂コート塗工液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
分散剤としてポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製の商品名「アロンT-50」)を、分散させるカオリン100部に対して0.1部添加した水溶液に、微粒カオリン(BASF社製の商品名「ミラグロスJ」)30部、軽質炭酸カルシウム(奥多摩工業株式会社製の商品名「TP-123CS」)40部、重質炭酸カルシウム(備北粉化工業株式会社製の商品名「ハイドロカーブ90」))30部を添加し、コーレス分散機で分散して顔料スラリーを調製した。この顔料スラリーに、顔料20部(固形分)に対して、バインダーとして、酸化澱粉(王子コンスターチ株式会社製の商品名「王子エースA」)5部(固形分)、スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス(JSR株式会社製の商品名「OJ1000H」)75部(固形分)を添加して、顔料塗工層用塗工液Eとして用いたこと以外は、実施例1と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
分散剤としてポリアクリル酸ナトリウム(東亞合成株式会社製の商品名「アロンT-50」)を、分散させるカオリン100部に対して0.1部添加した水溶液に、微粒カオリン(BASF社製の商品名「ミラグロスJ」)30部、軽質炭酸カルシウム(奥多摩工業株式会社製の商品名「TP-123CS」)40部、重質炭酸カルシウム(備北粉化工業株式会社製の商品名「ハイドロカーブ90」)30部を添加し、コーレス分散機で分散して顔料スラリーを調製した。
この顔料スラリーに、顔料90部(固形分)に対して、バインダーとして、酸化澱粉(王子コンスターチ株式会社製の商品名「王子エースA」)5部(固形分)、スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス(JSR株式会社製の商品名「OJ1000H」)5部(固形分)を添加して、最終的に固形分濃度が60%の顔料塗工層用塗工液Fを調製して用いたこと以外は、実施例4と同様にして、蒸着紙用原紙および蒸着紙を得た。
比較例1~5の結果を表2に示す。
Claims (5)
- 紙基材の一方の面に樹脂層を有し、かつ紙基材の他方の面に顔料塗工層を有する蒸着紙用原紙の、前記樹脂層上に、蒸着層を有する蒸着紙であって、
前記顔料塗工層中の顔料の含有量が、50質量%以上85質量%以下であり、
前記顔料塗工層を有する面は、王研式平滑度が300秒以上であり、かつ、ステンレスに対する動摩擦係数が0.35以下であり、
前記蒸着層上にヒートシール層を有し、
前記ヒートシール層が、アイオノマー系樹脂およびポリオレフィン系樹脂からなる群より選ばれる1種以上を含む、蒸着紙。 - 前記蒸着層と前記ヒートシール層との間にオーバーコート層を有する、請求項1に記載の蒸着紙。
- 前記紙基材と前記樹脂層との間にクレーコート層を有する、請求項1または2に記載の蒸着紙。
- 前記樹脂層が、水懸濁性ポリウレタン系樹脂および水懸濁性ポリエステル系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項1または2に記載の蒸着紙。
- 請求項1または2に記載の蒸着紙を用いてなる、包装袋。
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