JPH11315494A

JPH11315494A - 含浸紙

Info

Publication number: JPH11315494A
Application number: JP11936698A
Authority: JP
Inventors: Atsuko Harasawa; 敦子原澤; Takehito Tomita; 岳人富田; Junichi Kaminaga; 純一神永; Hiroshi Kawasaki; 浩志河崎
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-16
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP4178586B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加工時の液安定性が高く、効率よく紙に薬剤が
保持されるため安価であり、含浸加工時に高温を必要と
せず、含浸薬剤自身の価格も安価で、含浸紙の耐水性は
含浸紙を１時間以上煮沸した後にも保持される含浸紙に
関するものである。【解決手段】シランカップリング剤またはシランカップ
リング剤を含む組成物と、紙を改質する薬剤の１種もし
くは２種以上混合の薬剤が、紙中に分散され、熱水煮沸
時にも耐水性を失わないことを特徴とする含浸紙。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シランカップリン
グ剤またはシランカップリング剤を含む組成物をシラン
カップリング剤以外の紙を改質する薬剤と複合使用して
含浸した、熱水煮沸時にも耐水性を失わないことを特徴
とした含浸紙に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】紙は、従来より印刷、記録材料、包装
材、容器などの基材として用いられ、その用途は多岐に
わたる。リサイクル性があり、可燃性でゴミの減量化を
図ることが出来るため、環境保護、省資源化の観点にも
合致し、さらなる利用分野の拡大が期待される材料であ
る。あわせて、それに対応する高機能化、たとえば撥水
性、耐水性、耐油性、耐摩擦性、機械的強度の向上など
が求められ、紙本来の特長や、従来の加工適性を損なわ
ず、高機能化することが課題となっている。

【０００３】紙の高機能化の手段のひとつとして、紙へ
薬剤を含浸する方法が多く提案されている。たとえば、
表面に均一な膜を作ることにより撥水性や耐油性を向上
させたり、樹脂をセルロース繊維に絡めて強度を向上さ
せる方法がある。シランカップリング剤は紙の高機能化
のための含浸剤としても効果的な薬剤の一つとして知ら
れており、たとえば特公昭６４−６１９８号公報では、
紙基材にシロキサン結合を主鎖結合とするポリマーが含
浸されてなる有機-無機ハイブリッド紙が耐水、耐候、
耐汚染、耐熱に有効で、かつ寸法安定性を有することが
述べられており、また、特願平８−２８８４８７号の発
明においては、ポリシラン含浸紙がきわめて有効に紙の
剛度を向上させることを述べている。

【０００４】シランカップリング剤を原料とする含浸剤
は、セルロースとの親和性が高く、加工量がわずかであ
っても効率よくその含浸効果を発揮することが出来る。
セルロース繊維の絡み合いによって出来ている紙の空隙
を埋めるわけではないため、紙本来の特性を維持するこ
とが出来る。

【０００５】シランカップリング剤が効果的に紙に保持
され、かつ機能を発現するためには、紙の繊維間でシロ
キサン結合を主鎖結合とするポリマーを形成する必要が
ある。この加工方法についても前述の出願を含めた出願
が多くなされている。このようにシランカップリング剤
は紙きわめて有効に保持される薬剤として有用である
が、反面、価格が高いこと、液安定性が乏しいこと、有
効なシロキサン結合を形成するために、シランカップリ
ング剤の含浸量に応じて、加工時の加熱が必要になるこ
となどが欠点として挙げられる。

【０００６】一方、シランカップリング剤以外の薬剤を
含浸処理した紙でも有用なものは多くある。たとえば、
耐水性を紙に付与させるために、アクリル樹脂、ＳＢＲ
樹脂、ウレタン樹脂等を主成分とする薬剤を溶剤希釈し
て、紙へ含浸／コーティングすれば、パルプ繊維表面を
疎水物質で被い、パルプ繊維間の空隙を埋め、紙に耐水
性を付与することが出来る。パラフィンワックスそのも
のや、それを主成分とする水性エマルジョンを含浸／コ
ーティングする方法も同じ理由で有効である。しかしな
がら、この方法で耐水性を発現させるためには、耐水機
能を求めれば求めるほど樹脂塗工量は増やす必要があ
り、その一方で樹脂の塗工量が多すぎれば紙表面に厚塗
りになり、紙の材料特性、すなわち可燃性、リサイクル
性を損なう方向に進んでしまうものであった。リサイク
ルや燃焼可能な程度に樹脂を含浸／コーティングした程
度のものでは、熱水中で１時間以上煮沸すると、薬剤が
煮沸液中に溶出し、含浸／コーティング当初に有してい
た耐水性や、低吸水性を多く失ってしまうものであっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するためになされたものである。すなわち、加工時の
液安定性が高く、効率よく紙に薬剤が保持されるため安
価であり、含浸加工時に高温を必要とせず、含浸薬剤自
身の価格も安価で、含浸紙の耐水性は含浸紙を１時間以
上煮沸した後にも保持される含浸紙に関するものであ
る。

【課題を解決するための手段】

【０００８】本発明は係る課題を解決するものであり、
すなわち、請求項の１では、シランカップリング剤また
はシランカップリング剤を含む組成物と、紙を改質する
薬剤の１種もしくは２種以上の薬剤が、紙中に分散さ
れ、熱水煮沸時にも耐水性を失わないことを特徴とする
含浸紙、としたものである。

【０００９】請求項２では、シランカップリング剤を含
む組成物がポリシランを含み、その分子量が５００〜６
００００の範囲であることを特徴とする請求項１記載の
含浸紙、としたものである。

【００１０】また、請求項３では、シランカップリング
剤またはシランカップリング剤を含む組成物が、シラン
カップリング剤の縮合に関わる触媒とともに含浸され、
かつ紙の中でシロキサン結合が形成されていることを特
徴とする請求項１記載の含浸紙、としたものである。

【００１１】請求項４は、シランカップリング剤または
シランカップリング剤を含む組成物とともに含浸された
薬剤が、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、アミ
ノ基、イソシアニド基、エポキシ基、アルコキシ基のい
ずれかを有することを特徴とする請求項１記載の含浸
紙、としたものである。

【００１２】さらに、請求項５では、シランカップリン
グ剤またはシランカップリング剤を含む組成物とともに
含浸された薬剤が、トルエン、酢酸エチル、メチルエチ
ルケトン、イソプロピルアルコール、メタノール、水の
いずれかに可溶であることを特徴とする請求項１記載の
含浸紙、としたものである。

【００１３】請求項６では、シランカップリング剤また
はシランカップリング剤を含む組成物とともに含浸され
た薬剤が、同一ライン上で含浸されたものであり、煮沸
に耐えうることを特徴とする請求項１記載の含浸紙、と
したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１５】本発明で、加工基材となる紙は、シランカ
ップリング剤を主とする薬剤の浸透がなされるものであ
れば、１００％バージンパルプ使用紙でも、再生紙でも
構わない。

【００１６】含浸されるシランカップリング剤として
は、加水分解とシロキサン結合の形成に寄与するアルコ
キシ基Ｓｉ−ＯＲを有するもので、例としては、２−
（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミ
ノメチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３
−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。シランカ
ップリング剤を含む組成物としては、上記シランカップ
リング剤をモノマーとして、分子量５００から６０００
０の範囲となるように重合させたもの、あるいはポリア
ルコキシシランが特に有効である。ここで、アルコキシ
基以外の官能基は、同時または後から含浸される薬剤と
パルプ繊維との仲介、紙内添剤との親和性向上、セルロ
ースとの水素結合等による親和性の強化が挙げられる。
また、アルキル基リッチなものを用いれば、それ自身も
耐水性に寄与する。

【００１７】上述のシランカップリング剤またはシラン
カップリング剤を含む組成物を、アルコキシ基加水分解
によるシロキサン結合形成を促進する触媒とともに含浸
する。触媒の種類としては、塩酸、硫酸のほか、クエン
酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、トルエンスルホ
ン酸などの有機酸水溶液あるいはアルコール溶液が有効
であり、これらを複合して使用することも可能である。
ｐＨ９以上のアルカリ溶液でも同様の効果がある。ま
た、紙への浸透を効果的に行うため、低級アルコール類
や汎用溶剤、たとえば酢酸エチル、メチルエチルケトン
などを可溶な範囲で混合することも可能である。

【００１８】ポリシランとして使用する、シランカップ
リング剤を含む組成物の分子量分布は、５００以上６０
０００程度くらいまでが望ましい。ポリシランとして含
浸すると、紙中でのシランネットワークの形成が効率的
に得られるが、５００より小さい場合は、ポリシランの
ネットワーキング効果が効率よく得られない。また、分
子量が６００００より大きいと、紙への含浸がうまく進
まず、紙表面の塗膜となってしまい、シランカップリン
グ剤と紙、もしくはシランカップリング剤と同時または
あとから含浸される薬剤の仲介をうまくなさなくなる。

【００１９】シランカップリング剤またはシランカップ
リング剤を含む組成物とともに含浸処理される薬剤とし
ては、安価で、汎用溶剤、すなわちトルエン、酢酸エチ
ル、メチルエチルケトン、イソプロピルアルコール、メ
タノール、水のいずれかもしくは混合物に可溶であるこ
とが望ましい。また、シランカップリング剤を介して効
果的に紙に保持されるために、水酸基、カルボキシル
基、カルボニル基、アミノ基、イソシアニド基、グリシ
ジル基、アルコキシ基のいずれかを有する薬剤であるこ
とが望ましい。具体的にはアクリルポリオールや、多官
能アルコールから得られるポリイソシアネート、製紙用
サイズ剤として知られるトールロジンなども有効であ
る。

【００２０】含浸薬剤の含浸量は、紙の坪量の４〜１０
％程度の固形分量で良く、たとえば、坪量３２０ｇ／ｍ
² の原紙であれば、２０ｇ／ｍ²程度あれば十分であ
る。シランカップリング剤またはシランカップリング剤
を含む組成物は、シランカップリング剤とともに使用さ
れる薬剤を効率的に紙中に保持することを主目的に用い
る。シランカップリング剤自身にも耐水性、寸法安定
性、剛度向上等の効果があることが知られているため、
この特性を効果的に発現させたければ、価格、液安定
性、加工時に必要熱量を考慮に入れた上で増やすことも
できる。とくに、紙に薬剤が浸透している塗工量範囲に
おいては、塗工量と強度、耐水性には相関があるので、
これらの特性のより強い紙としたい場合は、紙の特性お
よび後加工適性を損なわない範囲で塗工量を増やすこと
は可能である。特に紙の全ての端面に耐水性を発現させ
るためには、全層含浸が効果的である。

【００２１】含浸液は、シランカップリング剤もしくは
シランカップリング剤を含む組成物およびその縮合触媒
と、シランカップリング剤以外でともに含浸される薬剤
があらかじめ１液となっていれば、紙中での薬剤の分布
も均一となり、加工液の調整も容易である。しかし、多
段階含浸の手法でシランカップリング剤またはシランカ
ップリング剤組成物、シランカップリング剤縮合触媒、
シランカップリング剤以外でともに含浸する樹脂、とい
った順に含浸加工することも可能である。この手法をと
れば、シランカップリング剤等が、触媒の作用や、大気
中の水分の影響によるゲル化を起こしたり、粘度増大の
ために適当な含浸深さが維持できなくなるといったトラ
ブルを抑えることが出来る。多段階含浸の手法を行う場
合には、樹脂を先に含浸するとパルプ繊維間の空隙を埋
めてしまう可能性があり、後のシランカップリング剤ま
たはシランカップリング剤を含む組成物の紙への浸透を
妨げる恐れがあるため、先にシランカップリング剤また
はシランカップリング剤を含む組成物、およびこの縮合
触媒を含浸処理することが望ましい。

【００２２】このようにして得られた本発明の含浸紙
は、紙の特長である焼却適性、リサイクル性を保持しつ
つ、煮沸という過酷な条件下でも吸水性が低く、紙の強
度を維持する耐水紙である。これを飲料容器の基材とし
て使用することにより、温水中での加温が可能になる。
水分の多い食品を電子レンジで加熱する際の加熱容器と
して、水産加工品向けの箱材料としての使用も可能であ
り、環境保護の観点に立てば、これまでプラスチックフ
ィルムしか適応可能でなかった包材分野への展開が期待
される。

【００２３】安価に、効率よく耐水性を発現する要因と
して、シランカップリング剤類の果たす役割が大きいと
推定される。含浸されたシランカップリング剤類は、触
媒の影響と合わせ、加工時の溶剤揮発、環境水分と、乾
燥ユニットでの加熱により、紙中でシロキサン結合を形
成する。シロキサン結合は、パルプ繊維の空隙をぬって
形成していると推定され、シランカップリング剤類自身
の紙中での保持に大きく寄与している。セルロースもし
くは製紙時の内添材等とシランカップリング剤類との親
和性も紙への保持に役立っていると推定される。パルプ
繊維の空隙をぬって形成されたシロキサン結合形成は、
紙の内部に薬剤保持に効率的な網目構造を形成している
と考えられる。ここにともに含浸処理される樹脂等の薬
剤がからみつき、あるいはシランカップリング剤由来の
官能基との化学的な親和性により効率的に保持され、煮
沸処理などの過酷な処理を行っても、薬剤が流れ落ちる
ことなく保持されて、耐水性、強度等を維持し続けるも
のと推定される。このとき、樹脂等の紙を改質する薬剤
と、シランカップリング剤とが反応して強固な結合を作
れば、薬剤が紙に保持される力はより強固なものとな
る。具体的には、エーテル結合、ウレタン結合等あげら
れる。

【００２４】

【実施例】以下に実施例を用いて、本発明を詳しく説明
する。

【００２５】＜実施例１＞シランカップリング剤組成物
として、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチ
ルトリメトキシシラン（チッソ（株）製サイラエースＳ
５３０）１２３ｇと、ＳｎＣｌ₂の０．００３ｍｏｌ／
ｇメタノール溶液０．０８を混合、反応させて得た、平
均分子量５００００のポリシラン化合物を、イソプロピ
ルアルコール（IPA）で固形分５％になるよう希釈し
た。ここに固形分の１０％に相当する量の、p-トルエン
スルホン酸の３０％イソプロピルアルコール溶液を加
え、混合した。さらに、ここにスチレン−酢酸ビニル共
重合体であるアクリルポリオール（三菱レーヨン（株）
製アクリルポリオールＬＲ２０９）を、固形分５％に
酢酸エチルで希釈したものを混合し、含浸液とした。こ
の含浸液をＮｏ．３０のバーコーターを用いて、バージ
ンパルプ１００％使用の坪量３２０ｇ／ｍ² のカップ原
紙の、非クレー面より含浸処理した。

【００２６】＜実施例２＞実施例１と同様のシランカッ
プリング剤組成物および重合触媒を用い、添加樹脂とし
てアクリルポリオールの代わりにトールロジン（ハリマ
化成（株）ハートールＲＸ）の５％酢酸エチル溶液を混
合したものを含浸液とし、実施例１と同様の含浸処理を
行った。

【００２７】＜実施例３＞実施例１および２で使用した
シランカップリング剤組成物を、固形分１０％となるよ
うに（ＩＰＡ）で希釈し、実施例１と同様の処方で重合
触媒を添加し含浸液とし、実施例１と同様の含浸処理を
行った。

【００２８】＜実施例４＞実施例１で混合使用したアク
リルポリオールを、単独で使用し固形分１２．５％とな
るように酢酸エチルで希釈し、含浸液とした。これを用
いて実施例１と同様の含浸処理を行った。

【００２９】＜実施例５＞実施例２で混合使用したトー
ルロジンを単独で使用し、固形分１０％となるように酢
酸エチルで希釈して含浸液とし、実施例１と同様の含浸
処理を行った。

【００３０】＜試験例＞実施例１〜５で試作した含浸紙
について、加工直後（煮沸処理前）および１時間の熱水
煮沸後の薬剤塗工量（紙中残存量）と、吸水性について
の評価を行った。加工前の試作紙への薬剤塗工量は、未
含浸処理紙と含浸処理紙との絶乾時の重量差より求め、
また、このときの吸水性を、ＪＩＳＰ８１４０「紙お
よび板紙の吸水度試験方法」に従って求めた。評価は２
０℃６５％の調湿下で、蒸留水を用いて行った。水との
接触時間は２分とした。さらに、１時間の熱水煮沸後の
含浸紙について、薬剤の紙中残存量と、これを再乾燥し
て調湿した後の吸水度を調べた。

【００３１】

【表１】

【００３２】試験結果の表より、シランカップリング剤
を含む組成物とともに樹脂を含浸すると、効果的な含浸
処理が出来、耐水性能に優れ、かつ、含浸薬剤はシラン
カップリング剤とともに煮沸後にも紙中にほぼ全量残存
するため、耐水性能が煮沸後にも維持されるものである
ことがわかる。

【００３３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の薬剤組成
により、きわめて簡便、かつ安価に煮沸に耐えうる耐水
紙を製造できるものであることがわかる。シランカップ
リング剤またはシランカップリング剤を含む組成物と、
ともに含浸する樹脂との、おのおのの塗工量はわずか
で、しかも単独で多量の含浸塗工を行う場合よりも、耐
水効果に優れる含浸紙を作製できることがわかる。複合
に用いる樹脂は安価で、汎用性で入手可能なものである
が、複合使用により、その耐水効果を最大限に発揮しう
るものであることがわかる。シランカップリング剤自身
にその効果のすべてを依存していないため、使用量が少
ない。そのため、シロキサン結合の形成に必要な熱量も
わずかで済み、基材に与えるダメージも最小限に抑える
ことが出来る。加工条件や、加工上がり品の物性が季節
変動を受けない。

【００３４】さらに、本発明で得られる含浸紙は、含浸
薬剤の使用量がわずかですむため、紙リサイクル時の脱
墨工程でのアルカリ処理で可溶であり、紙単体である場
合と比べてリサイクル性に差はなく、焼却も可能であ
り、環境保全効果にも優れたものである。

【００３５】このようにして得られた本発明の含浸紙
は、紙の特長である焼却適性、リサイクル性を保持しつ
つ、煮沸という過酷な条件下でも吸水性が低く、紙の強
度を維持する耐水紙できる。これを飲料容器の基材とし
て使用することにより、温水中での加温が可能になる。
水分の多い食品を電子レンジで加熱する際の加熱容器と
しても、水産加工品向けの箱材料としての使用も可能で
ある。これまでプラスチックフィルムしか適応可能でな
かった包材分野への展開が期待され、環境保護の観点か
らも優れるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河崎浩志東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シランカップリング剤またはシランカップ
リング剤を含む組成物と、紙を改質する薬剤の１種もし
くは２種以上の薬剤が、紙中に分散され、熱水煮沸時に
も耐水性を失わないことを特徴とする含浸紙。
【請求項２】シランカップリング剤を含む組成物がポリ
シランを含み、その分子量が５００〜６００００の範囲
であることを特徴とする請求項１記載の含浸紙。
【請求項３】シランカップリング剤またはシランカップ
リング剤を含む組成物が、シランカップリング剤の縮合
に関わる触媒とともに含浸され、かつ紙の中でシロキサ
ン結合が形成されていることを特徴とする請求項１記載
の含浸紙。
【請求項４】シランカップリング剤またはシランカップ
リング剤を含む組成物とともに含浸された薬剤が、水酸
基、カルボキシル基、カルボニル基、アミノ基、イソシ
アニド基、エポキシ基、アルコキシ基のいずれかを有す
ることを特徴とする請求項１記載の含浸紙。
【請求項５】シランカップリング剤またはシランカップ
リング剤を含む組成物とともに含浸された薬剤が、トル
エン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、イソプロピル
アルコール、メタノール、水のいずれかに可溶であるこ
とを特徴とする請求項１記載の含浸紙。
【請求項６】シランカップリング剤またはシランカップ
リング剤を含む組成物とともに含浸された薬剤が、同一
ライン上で含浸されたものであり、煮沸に耐えうること
を特徴とする請求項１記載の含浸紙。