WO2021200755A1 - 水分散液、水性エマルジョン、コーティング剤、塗工紙、多層構造体、包装材料及び接着剤、並びに水性エマルジョンの製造方法 - Google Patents

水分散液、水性エマルジョン、コーティング剤、塗工紙、多層構造体、包装材料及び接着剤、並びに水性エマルジョンの製造方法 Download PDF

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alcohol copolymer
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多江子 香春
依理子 今岡
悠太 田岡
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株式会社クラレ
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Definitions

  • the present disclosure discloses an aqueous dispersion and an aqueous emulsion containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer and cellulose nanofibers, a coating agent composed of the aqueous dispersion or the aqueous emulsion, and a coating coated with the coating agent.
  • the present invention relates to a working paper, a multilayer structure, and an adhesive composed of the aqueous emulsion.
  • Polyvinyl alcohol (hereinafter, may be abbreviated as "PVA") is a unique synthetic polymer having hydrophilicity and crystallinity, and is an adhesive, a dispersant, a glue for fibers, a film for packaging, a binder, and a paint. It is used for a wide range of purposes such as.
  • Patent Document 1 states that heat resistance and heat resistance are improved by combining PVA and cellulose nanofibers having an average fiber diameter of 2 to 150 nm (hereinafter, may be abbreviated as “CNF”). Have been described.
  • Patent Document 2 describes that a composition having a low viscosity and good handling can be produced by mixing PVA and CNF using a specific disperser.
  • aqueous emulsion obtained by emulsion polymerization of vinyl ester monomer using PVA as a dispersant for emulsion polymerization is for various adhesives for paper, woodwork, plastic, etc., for impregnated paper, for non-woven products, etc. It is widely used in various fields such as binders, admixtures, jointing materials, paints, paper processing, and fiber processing.
  • aqueous emulsion for example, an emulsion obtained by copolymerizing a vinyl acetate monomer and N-methylolacrylamide using PVA as a protective colloid has been proposed (see Patent Document 3). Further, it has been proposed to emulsify (co) polymerize vinyl acetate or vinyl acetate and (meth) acrylic acid esters using modified PVA containing ethylene as a protective colloid (see Patent Document 4).
  • aqueous emulsions disclosed in Patent Documents 3 and 4 may have insufficient heat resistance and water resistance when a film is formed.
  • one of the purposes of the present disclosure is to provide an aqueous dispersion capable of producing a film in which water resistance, tensile elastic modulus and breaking point stress are improved and reduction of breaking point strain is suppressed.
  • Another object of the present disclosure is to provide an aqueous emulsion having excellent heat-resistant adhesiveness and water resistance of a film.
  • This disclosure is [1] Water dispersion containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and cellulose nanofibers, and the content of ethylene units of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is 1 mol% or more and less than 20 mol%.
  • the aqueous dispersion according to any one of [1] to [5], wherein the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) has a block character of 0.90 to 0.99 as an ethylene unit; [7]
  • the cellulose nano contains an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) as a dispersant, a polymer (C) containing an ethylenically unsaturated monomer unit as a dispersant, and cellulose nanofibers.
  • [18] A packaging material comprising the multilayer structure according to [16] or [17];
  • an aqueous dispersion capable of producing a film in which water resistance, tensile elastic modulus and breaking point stress are improved and reduction of breaking point strain is suppressed.
  • aqueous emulsion having excellent heat-resistant adhesiveness and water resistance of a film.
  • Specific embodiments according to the present disclosure include an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and cellulose nanofibers (hereinafter, may be abbreviated as "CNF”), and an ethylene-vinyl alcohol copolymer (hereinafter, may be abbreviated as "CNF").
  • A ethylene-vinyl alcohol copolymer
  • CNF cellulose nanofibers
  • CNF ethylene-vinyl alcohol copolymer
  • An aqueous dispersion having an ethylene unit content of A) of 1 mol% or more and less than 20 mol% can be mentioned.
  • a polymer (C) containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) as a dispersant and an ethylenically unsaturated monomer unit as a dispersant hereinafter, , "Polymer (C)" may be abbreviated
  • cellulose nanofibers the content of the cellulose nanofibers is 0 with respect to 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A).
  • Aqueous emulsions of 1 to 40 parts by mass can be mentioned.
  • the content of ethylene unit of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) contained in the aqueous dispersion of the present disclosure is 1 mol% or more and less than 20 mol%. It is important to be.
  • the aqueous emulsion of the present disclosure contains the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A), so that it has excellent heat-resistant adhesiveness and water resistance of the film.
  • the content of ethylene units contained in the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) contained in the aqueous dispersion of the present disclosure is 1 mol% or more and less than 20 mol%.
  • the content of ethylene units contained in the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) contained in the aqueous emulsion of the present disclosure is not particularly limited.
  • the content of ethylene units contained in the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is 1 mol% or more and less than 20 mol%.
  • the content of the ethylene unit is preferably 1.5 mol% or more, more preferably 2 mol% or more, and preferably 2.5 mol% or more, 3 mol% or more, or 3.5 mol% or more.
  • the content of the ethylene unit is equal to or higher than the above lower limit, when a film is produced using the aqueous dispersion of the present disclosure, the reduction of the breaking point strain of the film is suppressed, and the water resistance and tensile elastic modulus are suppressed. And the breaking point stress can be improved.
  • the coated paper produced by using the coating agent composed of the aqueous dispersion of the present disclosure has water resistance, solvent barrier property, or when bent.
  • the oil resistance tends to be excellent, and the multilayer structure produced by using the coating agent tends to have excellent gas barrier properties.
  • the content of the ethylene unit contained in the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is preferably 1 mol% or more, more preferably 1.5 mol% or more, and further preferably 1.5 mol% or more. It is 2 mol% or more, and 2.5 mol% or more, 3 mol% or more, or 3.5 mol% or more may be preferable.
  • the content of the ethylene unit is at least the above lower limit value, the water resistance of the film of the aqueous emulsion of the present disclosure is more excellent.
  • the content of the ethylene unit is preferably less than 15 mol%, more preferably less than 13 mol%, still more preferably less than 10 mol%, and less than 8 mol% or 5 In some cases, less than mol% is preferred.
  • the content of the ethylene unit is preferably less than 20 mol%, more preferably less than 15 mol%, still more preferably less than 13 mol%, and particularly preferably less than 10 mol%.
  • less than 8 mol% or less than 5 mol% may be preferred.
  • the content of the ethylene unit in the aqueous dispersion or aqueous emulsion is less than the above upper limit, the water solubility of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is excellent, and the aqueous dispersion or aqueous emulsion of the present disclosure is produced. It's easy to do.
  • the ethylene unit amount is less than the above upper limit value, the dispersibility of CNF becomes good, so that the storage stability of the aqueous dispersion liquid of the present disclosure is excellent, or the coating agent composed of the aqueous dispersion liquid of the present disclosure is used. Coating unevenness is suppressed.
  • the content of ethylene units in the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) can be determined by 1 1 H-NMR measurement.
  • the content of ethylene units is determined from 1 H-NMR measurement of a vinyl ester-based copolymer containing ethylene units, which is a precursor of ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) or a revinegared product.
  • the vinyl ester-based copolymer is subjected to reprecipitation purification with a mixed solution of n-hexane and acetone three times or more, and then dried under reduced pressure at 80 ° C. for 3 days to carry out vinyl ester for analysis. Obtain a system copolymer.
  • the viscosity average degree of polymerization of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is measured according to JIS K 6726: 1994. Specifically, the ultimate viscosity [ ⁇ ] (liter / g) of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) was measured in water at 30 ° C., and the value of the ultimate viscosity [ ⁇ ] was used by the following formula.
  • the saponification degree of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is preferably 80 mol% or more, more preferably 83 mol% or more, still more preferably 85 mol% or more, and 87 mol% or more or 90 mol. % Or more may be preferable. When the saponification degree is at least the above lower limit value, the water solubility and emulsion polymerization stability of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) are more excellent.
  • the saponification degree of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is preferably 99.9 mol% or less, more preferably 99.5 mol% or less, still more preferably 99 mol% or less, and particularly preferably 98.
  • the saponification degree of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is measured according to JIS K6726: 1994.
  • the block character of the ethylene unit of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is preferably 1.1 or less, and may be 1.05 or less, 1.0 or less, or 0.99 or less in some cases.
  • the block character is not more than the above upper limit value, the water resistance of the film (film) tends to be more excellent when a film is produced using the aqueous dispersion liquid of the present disclosure.
  • the block character is not more than the above upper limit value, the heat-resistant adhesiveness of the aqueous emulsion of the present disclosure is more excellent.
  • the aqueous dispersion of the present disclosure has an excellent effect as described above, and with respect to dispersibility, generally, the aqueous dispersion containing a vinyl alcohol polymer containing an ethylene unit and CNF is PVA. And the dispersibility of CNF may be inferior to that of the aqueous dispersion containing CNF. This is when the aqueous dispersion contains PVA and the interaction between PVA and CNF suppresses the association or aggregation of CNFs, whereas the aqueous dispersion contains a vinyl alcohol polymer containing ethylene units.
  • the presence of the ethylene unit weakens the interaction between the vinyl alcohol polymer and the CNF, making it difficult to suppress the association or aggregation of the CNFs.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) having a block character of ethylene unit within a specific range when used, the ethylene-vinyl alcohol co-weight as described above is used. In addition to being able to exert the effect of containing the coalescence (A) and CNF, it is also possible to maintain good dispersibility of the aqueous dispersion.
  • the coating agent composed of the aqueous dispersion of the present disclosure tends to be more excellent in storage stability and coatability.
  • the block character of the ethylene unit of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is preferably 0.90 or more, more preferably 0.93 or more, further preferably 0.95 or more, and 0.99 or less. Is preferable, less than 0.99 is more preferable, and 0.98 or less is further preferable.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) in which the block character of the ethylene unit is within the above range can be produced by the method described later.
  • Vinyl halides such as vinyl and vinyl fluoride; vinylidene halides such as vinylidene chloride and vinylidene fluoride; allyl compounds such as allyl acetate and allyl chloride; unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid and fumaric acid and salts thereof. Alternatively, an ester thereof; a vinylsilyl compound such as vinyltrimethoxysilane; isopropenyl acetate and the like can be mentioned.
  • the content of these monomers varies depending on the purpose of use, application, etc., but is preferably 10 mol% or less, more preferably less than 5 mol%, still more preferably less than 1 mol%, particularly preferably. Is less than 0.5 mol% and may be 0 mol%.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is obtained by, for example, copolymerizing ethylene and a vinyl ester monomer to obtain an ethylene-vinyl ester copolymer, and then using the ethylene-vinyl ester copolymer as sodium hydroxide. It can be obtained by saponification using a saponification polymer such as the above, and pulverizing or drying as necessary.
  • Examples of the copolymerization method of ethylene and vinyl ester monomer include known methods such as a massive polymerization method, a solution polymerization method, a suspension polymerization method, and an emulsion polymerization method. Among them, a massive polymerization method or a solution polymerization method in which polymerization is carried out without a solvent or in a solvent such as alcohol is usually adopted.
  • the alcohol include lower alcohols such as methanol, ethanol and propanol.
  • the initiators used in the copolymerization include 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis. Examples thereof include azo-based initiators such as (2,4-dimethyl-valeronitrile), benzoyl peroxide, n-propylperoxydicarbonate, and known polymerization initiators such as peroxide-based initiators.
  • the polymerization temperature is not particularly limited, and is preferably 0 ° C. to 150 ° C., more preferably room temperature or higher and 150 ° C. or lower, further preferably room temperature or higher and lower than the boiling point of the solvent used, and particularly preferably 30 to 60 ° C.
  • a chain transfer agent may be used when copolymerizing ethylene and a vinyl ester monomer.
  • the chain transfer agent include aldehydes such as acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde and benzaldehyde; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, hexanone and cyclohexanone; mercaptans such as 2-hydroxyethanethiol; thiocarboxylic acids such as thioacetic acid; trichloroethylene and perchloro. Examples thereof include halogenated hydrocarbons such as ethylene. Of these, aldehydes and ketones are preferable.
  • the amount used can be determined according to the chain transfer coefficient of the chain transfer agent used and the degree of polymerization of the target ethylene-vinyl alcohol copolymer (A), and is particularly limited. However, it is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the vinyl ester monomer.
  • the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is obtained by saponifying the ethylene-vinyl ester copolymer obtained in the polymerization step. At this time, it is preferable to saponify the ethylene-vinyl ester copolymer in an organic solvent by alcoholic decomposition or hydrolysis reaction in the presence of a catalyst.
  • the catalyst used in the saponification step include basic catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and sodium methoxyde; and acidic catalysts such as sulfuric acid, hydrochloric acid and p-toluenesulfonic acid.
  • the organic solvent used in the saponification step is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol and ethanol; esters such as methyl acetate and ethyl acetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene. These can be used alone or in combination of two or more. Above all, it is convenient and preferable to carry out the saponification reaction in the presence of sodium hydroxide, which is a basic catalyst, using methanol or a mixed solution of methanol and methyl acetate as a solvent.
  • alcohols such as methanol and ethanol
  • esters such as methyl acetate and ethyl acetate
  • ketones such as acetone and methyl ethyl ketone
  • aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene.
  • an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) of the present disclosure when an ethylene-vinyl ester copolymer is obtained, (a) stirring per unit volume in a polymerization tank using a wide paddle blade. It is preferable to include a step of contacting the solution containing the vinyl ester with the ethylene-containing gas while stirring so that the power Pv is 0.5 to 10 kW / m 3 and the fluid number Fr is 0.05 to 0.2.
  • the block character of the ethylene unit of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is 0.70 to 0.99, preferably 0. It can be set to 90 to 0.99.
  • FIG. 1 is a schematic view of the polymerization apparatus used in Production Example 1.
  • the apparatus is a continuous tank reactor, in which the polymerization tank 1 is connected to the heat exchanger 2 via the conduits 3 and 4.
  • the vinyl ester and ethylene can come into countercurrent contact in the heat exchanger 2.
  • a plurality of conduits 5, 6 and 7 are connected to the polymerization tank 1.
  • the number and arrangement of conduits are not limited to the illustrated form.
  • ethylene, a polymerization initiator and an organic solvent are supplied to the polymerization tank 1.
  • the ratio of raw materials introduced into the polymerization tank per unit time is 0.1 to 20 parts by mass of ethylene, 1 to 100 parts by mass of organic solvent, and 0.00001 parts of polymerization initiator with respect to 100 parts by mass of vinyl ester. It is preferably about 1 part by mass. In some cases, vinyl esters and other monomers can also be supplied through these conduits.
  • the reaction liquid in the polymerization tank 1 is continuously discharged from the reaction liquid outlet pipe 9 connected to the bottom of the polymerization tank 1.
  • a stirrer 8 having a wide paddle blade as a stirring blade is installed in the polymerization tank 1. Using the wide paddle blade, the solution containing vinyl ester is brought into contact with an ethylene-containing gas while stirring to react ethylene with vinyl ester to obtain an ethylene-vinyl ester copolymer.
  • FIG. 2 shows a schematic view of an example of a wide paddle blade used in the present disclosure. As shown in FIG. 2, it is a feature of the wide paddle blade to have a paddle with a wide width b.
  • the width b of the wide paddle blade can be appropriately adjusted depending on the capacity of the polymerization tank 1, etc., but is preferably 1 to 10 m as described later.
  • the wide paddle blade may be a single stage (for example, a max blend blade) or a multi-stage (for example, a full zone blade).
  • the liquid level of the solution is near the upper end of the stirring blade during stirring of the solution containing the vinyl ester.
  • Max Blend blades Suditomo Heavy Machinery Process Equipment Co., Ltd.
  • Full Zone blades Shinko Environmental Solutions Co., Ltd.
  • Sunmerer blades Mitsubishi Heavy Industries Co., Ltd.
  • Hi-Fi mixer blades Soken Kagaku Co., Ltd.
  • Supermix Tsubasa Take Chemical Machinery Co., Ltd., Supermix MR203, Supermix MR205
  • Bendleaf Tsubasa Haachiko Sangyo Co., Ltd.
  • the ethylene pressure in the polymerization tank at the time of polymerization is preferably 0.01 to 0.9 MPa, more preferably 0.05 to 0.8 MPa, and even more preferably 0.1 to 0.7 MPa.
  • the polymerization rate of the vinyl ester at the outlet of the polymerization tank is not particularly limited, but is usually preferably 10 to 90%, more preferably 15 to 85%.
  • the polymerization temperature is not particularly limited, but usually 0 to 180 ° C. is preferable, 20 to 160 ° C. is more preferable, and 30 to 150 ° C. is further preferable.
  • the stirring power Pv per unit volume of the solution containing vinyl ester is 0.5 to 10 kW / m 3.
  • the stirring power is more preferably 1 kW / m 3 or more, and further preferably 1.5 kW / m 3 or more.
  • the stirring power is more preferably 7 kW / m 3 or less, and further preferably 5 kW / m 3 or less.
  • the stirring power Pv per unit volume of the solution containing vinyl ester is measured by the method described in Examples described later.
  • the Froude number Fr is the ratio of the inertial force and gravity defined by the following equation, and is an index of the shape of the vortex on the liquid surface.
  • Fr n 2 x d / g (In the formula, n represents the rotation speed (rps) of the stirring blade, d represents the stirring blade diameter (m), and g represents the gravitational acceleration (m / s 2 ).)
  • the Froude number Fr is 0.05 to 0.2.
  • ethylene is appropriately absorbed by the vinyl ester, so that the block character of the ethylene unit is 0.90 to 0.99. -It is considered that the vinyl alcohol copolymer (A) can be easily obtained.
  • the Froude number Fr is more preferably 0.06 or more, and further preferably 0.07 or more.
  • the Froude number Fr is more preferably 0.18 or less, and further preferably 0.15 or less.
  • the rotation speed of the stirring blade or the diameter of the stirring blade may be appropriately changed.
  • the stirring blade diameter d of the wide paddle blade may be adjusted so that the stirring power Pv and the Froude number Fr are within the above ranges, and is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 5 m from the viewpoint of improving the ethylene absorption efficiency. ..
  • the stirring blade diameter d is more preferably 0.75 m or more.
  • the stirring blade diameter d is more preferably 4 m or less.
  • the stirring blade diameter d is a value obtained by doubling the distance from the rotating shaft to the tip of the blade (the point farthest from the rotating shaft).
  • the width b (length in the height direction) of the wide paddle blade (paddle) may be adjusted according to the capacity of the polymerization tank 1 and the like, and is not particularly limited, but 1 to 10 m is preferable from the viewpoint of improving the ethylene absorption efficiency.
  • the width b is more preferably 1.5 m or more.
  • the width b is more preferably 8 m or less.
  • the ratio (b / d) of the width (paddle width) b to the stirring blade diameter d of the wide paddle blade is not particularly limited as long as it is determined by the shape of the polymerization tank 1, but is 1 or more from the viewpoint of improving the ethylene absorption efficiency. Is preferable.
  • the ratio (b / d) is more preferably 1.5 or more.
  • the ratio (b / d) is usually 2.5 or less.
  • the shape of the polymerization tank 1 is not particularly limited, but a substantially cylindrical one is usually used.
  • the wide paddle blades are arranged in a substantially columnar polymerization tank 1 so that the rotation axis of the polymerization tank 1 and the rotation axis of the wide paddle blade coincide with each other.
  • the ratio (d / D) of the stirring blade diameter d (m) to the inner diameter D (m) of the polymerization tank is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present disclosure, and is appropriately used depending on the polymerization tank used. It may be adjusted, but it is usually 0.4 to 0.9.
  • the capacity of the polymerization tank is not particularly limited, but is usually 1 to 200 kl.
  • the rotation speed n of the stirring blade may be adjusted so that the stirring power Pv and the Froude number Fr are within the above ranges, and is not particularly limited, but 0.5 to 1.35 rps is preferable.
  • the rotation speed n is less than 0.5 rps, supercooling of the polymerization solution tends to proceed near the heat transfer surface, so that a gel-like substance may be formed on the inner wall of the polymerization tank, which may make long-term operation difficult. ..
  • the rotation speed n exceeds 1.35 rps, when a polymerization solution having a low viscosity is used, the solution may jump and adhere to the inner wall of the gas phase portion of the polymerization tank. When such deposits solidify and mix with the polymerization solution, foreign substances are formed, so stable operation may not be possible.
  • the stirring power per unit volume which is an index of stirring strength
  • the stirring power is affected by various factors such as the volume, viscosity and density of the reaction solution, the shape of the polymerization tank, and the shape and rotation speed of the stirring blade. Therefore, it is difficult to highly control the blocking property of ethylene units only by controlling the stirring power, and as a result, the ethylene chain is extended (blocking of ethylene units), and the obtained ethylene-vinyl alcohol copolymer weight is obtained.
  • the block character of ethylene units in the coalescence was less than 0.90.
  • a copolymer having a shorter ethylene chain random positions of ethylene units
  • the polymerization tank used in the polymerization step is connected to the heat exchanger via a pipe from the viewpoint that the block character of the ethylene unit can be controlled to a higher degree, and both ethylene and vinyl esters are used.
  • a step of introducing the ethylene-containing gas existing in the gas phase portion of the polymerization tank into the heat exchanger and
  • a step of supplying vinyl ester to the heat exchanger (d). ) Further including a step of bringing the vinyl ester into contact with the ethylene-containing gas in the heat exchanger and (e) a step of deriving the vinyl ester in which ethylene is dissolved from the heat exchanger and introducing it into the polymerization tank.
  • the vinyl ester may be directly supplied to the polymerization tank without passing through the heat exchanger, but by absorbing ethylene in the vinyl ester in advance in the heat exchanger and then supplying it to the polymerization tank, vinyl is supplied. Since ethylene is efficiently absorbed by the ester, the block character of ethylene units is highly controlled. Although a part of the vinyl ester supplied to the polymerization tank can be brought into contact with the ethylene-containing gas in the heat exchanger, it is preferable that all of the supplied vinyl ester is brought into contact with the ethylene-containing gas in the heat exchanger. ..
  • the heat exchanger used is not particularly limited, but a heat exchanger having a large surface area is preferable from the viewpoint of efficient absorption of ethylene.
  • a heat exchanger having a large surface area is preferable from the viewpoint of efficient absorption of ethylene.
  • Examples thereof include a vertical wet wall heat exchanger, a vertical wet wall multi-tube heat exchanger, a packed tower type or a heat exchanger in which a perforated plate or a bubble bell type absorber is provided with a jacket and / or a coil. ..
  • a vertical wet wall multi-tube heat exchanger is more preferable.
  • a vertical wet wall multi-tube heat exchanger is used as the heat exchanger 2.
  • a vinyl ester introduction pipe 10 is connected to the heat exchanger 2, and vinyl ester is supplied to the upper part of the heat exchanger 2 through the vinyl ester introduction pipe 10.
  • vinyl ester may be used alone, or a mixed solution containing the above-mentioned organic solvent and vinyl ester may be used, but the latter is preferable.
  • Refrigerant pipes 11 and 12 are connected to the heat exchanger 2 shown in FIG.
  • the position of the pipe is not limited to the illustrated form, but it is preferable that the refrigerant is supplied from the refrigerant pipe 12 connected to the lower part of the heat exchanger 2 and discharged from the refrigerant pipe 11 connected to the upper part of the heat exchanger 2. ..
  • the cooling medium is not particularly limited, and an aqueous alcohol solution such as methanol, ethanol, ethylene glycol, or glycerin, an aqueous solution of salt or calcium chloride, freon, or the like can be used.
  • An aqueous alcohol solution, particularly an aqueous solution of methanol, is preferably used because of ease of handling and cost.
  • a gas discharge pipe 13 for discharging gas from the heat exchanger 2 is connected to the upper part of the heat exchanger 2.
  • a mist separator (not shown) may be connected to the gas discharge pipe 13.
  • the droplets in the discharged gas can be removed by a mist separator to recover or release mist-free ethylene.
  • the mist separator is a device that separates droplets suspended in a gas by using an external force such as gravity, centrifugal force, or electrostatic force, or a shielding or sieving effect.
  • Examples of the mist separator include a gravity settler, a cyclone, an electrostatic precipitator, a scrubber, a bag filter, and a packing layer. Of these, cyclones are preferable.
  • the method of bringing the vinyl ester and the ethylene-containing gas into contact with each other in the heat exchanger 2 is not particularly limited.
  • the former is preferable from the viewpoint of efficient ethylene absorption.
  • two conduits 3 and 4 connect the polymerization tank 1 and the heat exchanger 2.
  • the ethylene-containing gas is introduced from the polymerization tank 1 through the conduit 3 to the lower part of the heat exchanger 2, and the vinyl ester that has absorbed ethylene is introduced from the lower part of the heat exchanger 2 through the conduit 4 into the polymerization tank 1.
  • Vinyl ester is supplied to the heat exchanger 2 through the introduction pipe 10.
  • the vinyl ester introduced into the upper part of the heat exchanger 2 absorbs ethylene while passing through the heat exchanger 2.
  • the ethylene-containing gas is introduced into the heat exchanger 2 through the conduit 3 connected to the lower part of the heat exchanger 2.
  • the conduit 3 on the heat exchanger side is connected to the lower part of the heat exchanger 2, while the vinyl ester introduction pipe 10 is connected to the upper part of the heat exchanger 2.
  • the ethylene-containing gas rises in the heat exchanger 2 while in countercurrent contact with the vinyl ester. As a result, ethylene in the gas dissolves in the vinyl ester.
  • the vinyl ester that has absorbed ethylene is introduced into the polymerization tank 1 through the conduit 4.
  • ethylene circulates in the polymerization tank 1, the heat exchanger 2, and the conduits 3 and 4. Since a part of ethylene is contained in the vinyl ester and discharged from the reaction solution lead-out pipe 9, it is replenished from the ethylene supply source connected to the polymerization tank 1 via at least one of the conduits 5, 6 and 7. ..
  • the aqueous dispersion of the present disclosure contains CNF. Since the aqueous dispersion of the present disclosure contains CNF, the film prepared using the aqueous dispersion of the present disclosure has a higher water resistance than the film prepared using the aqueous ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) solution. The decrease in tensile elastic modulus and breaking point stress can be suppressed or improved. At that time, the reduction in the breaking point strain of the film is small. Such an effect is in contrast to the fact that when a film is prepared using an aqueous dispersion containing PVA and CNF, the breaking point strain is significantly reduced as compared with a film prepared using an aqueous PVA solution. Further, the aqueous emulsion of the present disclosure is excellent in heat-resistant adhesiveness and water resistance of the film because it contains CNF.
  • the average fiber diameter of CNF contained in the aqueous dispersion and the aqueous emulsion of the present disclosure is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and further preferably 4 nm or more. When the average fiber diameter is at least the above lower limit value, production tends to be easy.
  • the average fiber diameter is preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less, still more preferably 400 nm or less, and may be preferably 300 nm or less, 200 nm or less, or 100 nm or less.
  • the average fiber diameter of CNF is a number average fiber diameter calculated by microscopic observation.
  • the number average fiber diameter is determined by observing any 10 CNFs with a scanning electron microscope (SEM), obtaining the CNF fiber diameter using analysis software for the observed image (SEM image), and then obtaining the CNF fiber diameter.
  • SEM scanning electron microscope
  • the average value of 10 diameters can be calculated as a number average fiber diameter.
  • the average fiber length of CNF is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, and further preferably 0.2 ⁇ m or more.
  • the average fiber length of CNF is preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 500 ⁇ m or less, still more preferably 100 ⁇ m or less, particularly preferably 50 ⁇ m or less, and may be 5 ⁇ m or less or 2 ⁇ m or less.
  • the average fiber length of CNF is not more than the above upper limit value, when a film is prepared using the aqueous dispersion or aqueous emulsion of the present disclosure, it tends to be possible to suppress a significant decrease in the breaking point strain of the film. ..
  • the average fiber length is not more than the above upper limit value, the water resistance of the film tends to be more excellent when a film is produced using the aqueous emulsion according to the present disclosure.
  • the average fiber length of CNF is the number average fiber length calculated by microscopic observation.
  • the number average fiber length is determined by, for example, observing any 10 CNFs with a scanning electron microscope (SEM), obtaining the CNF fiber length using analysis software for the observed image (SEM image), and then obtaining the CNF fiber length.
  • SEM scanning electron microscope
  • the average value of 10 lengths can be calculated as the number average fiber length.
  • the aspect ratio of CNF that is, the ratio of the average fiber length to the average fiber diameter is preferably 3 or more, more preferably 10 or more, and further preferably 50 or more.
  • the aspect ratio of CNF is equal to or higher than the above lower limit value, the tensile elastic modulus and the breaking point stress of the film tend to be further improved when the film is prepared using the aqueous dispersion or the aqueous emulsion of the present disclosure. ..
  • fibrillated cellulose fiber can be preferably used.
  • the raw material of the fibrillated cellulose fiber include wood, straw, bamboo, bagasse, bamboo grass, reeds and rice husks. Fibrilization can be performed by applying a mechanical shearing force to the cellulose fibers using a beating machine, a homogenizer, or the like.
  • the cellulose fibers can be fibrillated by chemical treatment.
  • CNF may contain lignin. Lignin is a component contained in the raw material of fibrillated cellulose fiber. The content of lignin can be adjusted by adjusting the removal rate of lignin during fibrillation.
  • the CNF may be modified with an anionic group such as a carboxyl group or a cationic group, or may be unmodified.
  • an aqueous dispersion in which the CNF is a non-denatured CNF is mentioned.
  • Another preferred embodiment includes an aqueous emulsion in which the CNF is a non-denatured CNF.
  • the aqueous dispersion means a dispersion in which CNF is dispersed in a medium containing water.
  • the content of water contained in the medium is preferably 40% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 90% by mass or more, particularly preferably 95% by mass or more, 100%. It may be% by mass.
  • the medium may contain an organic solvent, but the content thereof is preferably 60% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass. It is as follows.
  • aqueous dispersion of the present disclosure it is preferable that a part or all of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is dissolved, and substantially all of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is dissolved. Is more preferable.
  • the content of CNF in the aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.2 part by mass or more, based on 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A). More preferably, it is 0.3 parts by mass or more, particularly preferably 0.5 parts by mass or more, and 1 part by mass or more, 2 parts by mass or more, or 3 parts by mass or more may be preferable.
  • the CNF content is at least the above lower limit value, the water resistance, tensile elastic modulus and breaking point stress of the film are further improved when a film is produced using the aqueous dispersion of the present disclosure.
  • the coating agent composed of the aqueous dispersion of the present disclosure is a coated paper or a coated paper having more excellent water resistance, solvent barrier property and oil resistance when bent. It is possible to provide a multilayer structure having a better gas barrier property when bent.
  • the content of CNF in the aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less, and more preferably 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A).
  • Is 25 parts by mass or less and may be preferably 20 parts by mass or less, 15 parts by mass or less, 13 parts by mass or less, 10 parts by mass or less, or 8 parts by mass or less.
  • the tensile elastic modulus is more excellent and the breaking point strain tends to be suppressed from being remarkably lowered.
  • the coating agent composed of the aqueous dispersion liquid of the present disclosure has a high drying speed at the time of coating and a moderately low viscosity, it can be suitably used for producing coated paper and a multilayer structure.
  • the multilayer structure produced by using the coating agent has a more excellent gas barrier property after a refraction load.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF in the aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and more preferably. Is 1% by mass or more, particularly preferably 1.5% by mass or more, and 2% by mass or more, 2.5% by mass or more, and 3% by mass or more may be preferable.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF is at least the above lower limit value, it is easy to prepare a film using the aqueous dispersion of the present disclosure.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF in the aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 30% by mass or less, more preferably 27% by mass or less, and further preferably 23% by mass. Hereinafter, it is particularly preferably 20% by mass or less, and 17% by mass or less, 15% by mass or less, 13% by mass or less, 10% by mass or less, or 8% by mass or less may be preferable.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF is not more than the above upper limit value, an appropriate viscosity can be maintained, so that the aqueous dispersion can be easily handled.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF in the solid content contained in the aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 55% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferable. Is 80% by mass or more, and 90% by mass or more, 95% by mass or more, 99% by mass or more, or 100% by mass may be preferable.
  • the film strength of the film prepared from the aqueous dispersion of the present disclosure is more excellent.
  • the aqueous dispersion of the present disclosure may contain an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A), CNF, and other components other than water as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
  • the other components include resins other than the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A), organic solvents, plasticizers, cross-linking agents, surfactants, anti-settling agents, thickeners, fluidity improvers, preservatives, etc.
  • examples thereof include adhesion improvers, antioxidants, penetrants, defoamers, fillers, wetting agents, colorants, binders, water retention agents, fillers, sugars such as starch and derivatives thereof, and additives such as latex.
  • the content of the other components in the aqueous dispersion of the present disclosure is preferably 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, 2% by mass or less, 1% by mass or less, or 0.5% by mass or less. There is also.
  • the content of the other components in the aqueous dispersion of the present disclosure may be an amount in the entire aqueous dispersion or an amount relative to the solid content in the aqueous dispersion as long as the desired effect can be obtained. ..
  • the content thereof is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and 40% by mass or less. In some cases, 30% by mass or less, 20% by mass or less, 10% by mass or less, or 5% by mass or less is preferable.
  • Resins other than the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) include, for example, PVA (hereinafter, may be referred to as “PVA (B)”) which does not substantially contain ethylene units, and ethylenically unsaturated, which will be described later. Examples thereof include a polymer (C) containing a monomer unit.
  • the present disclosure includes an aqueous emulsion composed of the aqueous dispersion of the present disclosure. That is, as another embodiment according to the present disclosure, the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF are contained, and the ethylene unit content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is 1 mol% or more. Aqueous emulsions that are less than 20 mol% can be mentioned.
  • the method for producing the aqueous dispersion of the present disclosure is not particularly limited.
  • An ethylene-vinyl alcohol copolymer in an aqueous dispersion in which CNF is dispersed in water examples thereof include a method of adding (A).
  • (i) or (ii) is preferable from the viewpoint of reducing the insoluble content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and from the viewpoint of more uniformly dispersing CNF.
  • the aqueous emulsion of the present disclosure contains an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) as a dispersant, a polymer (C) as a dispersant, and CNF, and the content of the cellulose nanofibers is ethylene-. It is 0.1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the vinyl alcohol copolymer (A).
  • the polymer (C) is a polymer containing an ethylenically unsaturated monomer unit.
  • the ethylenically unsaturated monomer include a vinyl ester monomer, an olefin monomer, (meth) acrylic acid and a salt thereof, and a (meth) acrylic acid ester monomer (monofunctional (meth) acrylic acid).
  • Ester monomer polyfunctional (meth) acrylic acid ester monomer), (meth) acrylamide monomer, vinyl ether monomer, nitrile monomer, allyl monomer, ⁇ , ⁇ -unsaturated mono or Examples thereof include a dicarboxylic acid monomer, a diene monomer, an aromatic vinyl monomer (for example, a styrene monomer, a condensed polycyclic aromatic monomer), and a heterocyclic vinyl monomer.
  • At least one selected from the group consisting of a vinyl ester monomer, a (meth) acrylic acid ester monomer, a styrene monomer and a diene monomer is preferable, and a vinyl ester monomer is more preferable.
  • a vinyl ester monomer is preferable, and a vinyl ester monomer is more preferable.
  • One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • "(meth) acrylic” means one or more selected from the group consisting of acrylic and methacryl.
  • vinyl ester monomer examples include vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl isobutyrate, vinyl pivalate, vinyl versatic acid, vinyl laurate, vinyl crotonate, vinyl decanoate, vinyl hexanoate, and the like.
  • vinyl and vinyl benzoate examples include vinyl acetate is particularly preferable from an industrial point of view.
  • Examples of the olefin monomer include ethylene and propylene.
  • Examples of (meth) acrylic acid and salts thereof include acrylic acid, methacrylic acid, sodium salts and potassium salts thereof.
  • Examples of the monofunctional (meth) acrylic acid ester monomer include (meth) acrylic acid and salts thereof, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, and (meth).
  • examples of the polyfunctional (meth) acrylic acid ester monomer include pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate, and trimethylolpropane tri (meth) acrylate.
  • Examples of the (meth) acrylamide monomer include (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, and (meth) acrylamide. ) Acrylamide propanesulfonic acid and its salts, (meth) acrylamidepropyldimethylamine and its salts or quaternary salts thereof, N-methylol (meth) acrylamide and its derivatives and the like.
  • Examples of the vinyl ether monomer include methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-propyl vinyl ether, i-propyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, i-butyl vinyl ether, t-butyl vinyl ether, dodecyl vinyl ether, stearyl vinyl ether and the like.
  • Examples of the nitrile monomer include acrylonitrile and methacrylonitrile.
  • Examples of the allyl monomer include allyl acetate and allyl chloride.
  • Examples of the ⁇ , ⁇ -unsaturated mono or dicarboxylic acid monomer include aliphatic unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, and fumaric acid, salts thereof, and esters thereof.
  • Examples of the diene monomer include butadiene, isoprene, chloroprene and the like.
  • Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene monomers such as styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, chlorostyrene, ⁇ -butoxystyrene, 1-ethyl-2-vinylbenzene, and vinylbiphenyl; vinylnaphthalene.
  • Examples of the heterocyclic vinyl monomer include N-vinyl-2-pyrrolidone and the like.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer unit with respect to all the monomer units of the polymer (C) is preferably 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, 90% by mass or more, or 95% by mass or more. In some cases, it may be 100% by mass.
  • the content of the ethylenically unsaturated monomer unit is at least the above lower limit, the emulsion polymerization stability of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is more excellent.
  • the content of CNF in the aqueous emulsion of the present disclosure is preferably 0.15 part by mass or more, more preferably 0.2 part by mass or more, based on 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A). More preferably, it is 0.3 parts by mass or more, particularly preferably 0.5 parts by mass or more, and in some cases, 1 part by mass or more, 2 parts by mass or more, 3 parts by mass or more, or 5 parts by mass or more is preferable.
  • the CNF content is at least the above lower limit, the aqueous emulsion of the present disclosure is more excellent in heat-resistant adhesiveness and water resistance of the film.
  • the content of CNF in the aqueous emulsion according to the present disclosure is preferably 38 parts by mass or less, more preferably 35 parts by mass or less, and 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A). In some cases, it is preferably parts by mass or less, 25 parts by mass or less, or 20 parts by mass or less.
  • the CNF content is not more than the above upper limit value, the heat-resistant adhesiveness of the aqueous emulsion of the present disclosure and the water resistance of the film are more excellent.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF in the aqueous emulsion of the present disclosure is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 2. parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer (C). It is 5 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and 4 parts by mass or more or 5 parts by mass or more may be preferable.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF is at least the above lower limit, the aqueous emulsion of the present disclosure is more excellent in heat-resistant adhesiveness.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF in the aqueous emulsion of the present disclosure is preferably 35 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer (C). Parts or less, more preferably 25 parts by mass or less.
  • the aqueous emulsion of the present disclosure is more excellent in water resistance of the film.
  • the solid content concentration in the aqueous emulsion is preferably 10 to 80% by mass.
  • the solid content concentration is more preferably 15% by mass or more, and may be 20% by mass or more, 25% by mass or more, 30% by mass or more, 35% by mass or more, or 40% by mass or more.
  • the solid content concentration is 80% by mass or less, agglomerates are less likely to be formed during emulsion polymerization and production becomes easy.
  • the solid content concentration is more preferably 75% by mass or less, and in some cases, 70% by mass or less, 65% by mass or less, or 60% by mass or less.
  • the solid content means the total amount of dry solids contained in the aqueous emulsion, that is, the total amount of solids remaining when a medium such as water is removed.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A), the polymer (C) and the CNF in the solid content contained in the aqueous emulsion of the present disclosure is preferably 55% by mass or more, more preferably 60% by mass. % Or more, more preferably 80% by mass or more, and 90% by mass or more, 95% by mass or more, 99% by mass or more, or 100% by mass may be preferable.
  • the film strength is excellent.
  • the dispersant may further contain PVA (hereinafter, may be referred to as "PVA (B)”) which does not substantially contain ethylene units.
  • PVA polyvinyl alcohol copolymer
  • the preferred viscosity average degree of polymerization and saponification degree of PVA (B) are the same as those of the above-mentioned preferred embodiment of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A).
  • the PVA (B) may be unmodified PVA or modified PVA.
  • modified PVA examples include anion-modified PVA such as sulfonic acid group-modified PVA and carboxylic acid group-modified PVA; cation-modified PVA such as quaternary amine group-modified PVA; amide-modified PVA; polyoxyalkylene group-modified PVA; acetoacetyl group.
  • Modified PVA examples thereof include diacetone acrylamide modified PVA.
  • the content of water contained in the medium in the aqueous emulsion of the present disclosure is preferably 40% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 95% by mass. As mentioned above, it may be 100% by mass.
  • the medium may contain an organic solvent, but the content thereof is preferably 60% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass. It is as follows.
  • the aqueous emulsion of the present disclosure may contain components other than ethylene-vinyl alcohol copolymer (A), polymer (C), CNF and water. good.
  • the other components include resins other than the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and the polymer (C), organic solvents, plasticizers, cross-linking agents, surfactants, antioxidants, thickeners, and fluidity. Improvement agents, preservatives, adhesion improvers, antioxidants, penetrants, defoamers, fillers, wetting agents, colorants, binders, water retention agents, fillers, sugars such as starch and its derivatives, latex, etc. Additives can be mentioned.
  • the content of the other components in the aqueous emulsion according to the present disclosure is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, 5% by mass or less, 2% by mass or less, or 1% by mass or less. In some cases, 0.5% by mass or less is preferable.
  • the present disclosure provides a method for producing the aqueous emulsion of the present disclosure.
  • the method for producing an aqueous emulsion of the present disclosure is an aqueous emulsion (hereinafter referred to as "CNF-free aqueous emulsion") obtained by emulsion polymerization of an ethylenically unsaturated monomer in the presence of an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A).
  • CNF-free aqueous emulsion obtained by emulsion polymerization of an ethylenically unsaturated monomer in the presence of an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A).
  • a production method having a step (1) for obtaining (may be abbreviated) and a step (2) for blending CNF with the aqueous emulsion, or an aqueous dispersion containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF.
  • a production method having a step (3) of obtaining the above and a step (4) of mixing the aqueous dispersion and the ethylenically unsaturated monomer and emulsion polymerization is preferable.
  • the step (2) is preferably carried out by a method of adding and mixing an aqueous dispersion of CNF to the CNF-free aqueous emulsion obtained in the step (1).
  • Step (3) is a method of adding CNF to an aqueous solution of an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and dispersing it, a method of mixing an aqueous solution of an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and an aqueous dispersion of CNF, and CNF.
  • the method of dissolving the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) in the aqueous dispersion of the above, or the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF are collectively added to water, and the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) is added.
  • the aqueous dispersion used as the starting material for step (2) and step (3) contains CNF.
  • the aqueous dispersion may contain other components of the aqueous emulsion according to the present disclosure in the above-mentioned types and amounts.
  • the amount of the dispersant used with respect to 100 parts by mass of the polymer (C) is not particularly limited, but is preferably 2 parts by mass or more and 35 parts by mass or less.
  • the amount used is more preferably 2.5 parts by mass or more, and may be 3 parts by mass or more, 4 parts by mass or more, or 5 parts by mass or more.
  • the amount of the dispersant used is more preferably 30 parts by mass or less, and may be 25 parts by mass or less, 20 parts by mass or less, or 15 parts by mass or less.
  • the heat-resistant adhesiveness of the adhesive tends to be excellent when the aqueous emulsion is used as the adhesive.
  • a monomer is emulsion-polymerized in the presence of a dispersant to produce an aqueous emulsion, almost all of the monomer is polymerized to become a polymer (C). Therefore, the amount of monomer remaining in the aqueous emulsion is very small and can be ignored.
  • water-soluble single initiator examples include azo-based initiators, hydrogen peroxide, and peroxides such as persulfate (potassium, sodium, or ammonium salt).
  • azo-based initiator examples include 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (4-methoxy-2). , 4-Dimethylvaleronitrile) and the like.
  • a combination of an oxidizing agent and a reducing agent can be used.
  • Peroxide is preferable as the oxidizing agent.
  • the reducing agent include metal ions and reducing compounds.
  • the combination of the oxidizing agent and the reducing agent include a combination of a peroxide and a metal ion, a combination of a peroxide and a reducing compound, and a combination of a peroxide and a metal ion and a reducing compound. ..
  • peroxide examples include hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, hydroperoxide such as t-butyl hydroperoxide, persulfate (potassium, sodium or ammonium salt), t-butyl peracetic acid, and peracid ester (perbenzoic acid t). -Butyl) and the like.
  • the metal ion examples include metal ions capable of receiving one electron transfer such as Fe 2+ , Cr 2+ , V 2+ , Co 2+ , Ti 3+ , and Cu +.
  • an alkali metal compound, a surfactant, a buffer, a degree of polymerization adjusting agent and the like may be appropriately used as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
  • the alkali metal compound is not particularly limited as long as it contains an alkali metal (sodium, potassium, rubidium, cesium), and may be an alkali metal ion itself or a compound containing an alkali metal.
  • alkali metals include weak bases such as alkali metal carbonates, alkali metal acetates, alkali metal bicarbonates, alkali metal phosphates, alkali metal sulfates, alkali metal halide salts, and alkali metal nitrates.
  • Acidic alkali metal salts Examples thereof include strongly basic alkali metal compounds such as alkali metal hydroxides and alkali metal alkoxides. These alkali metal compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • weakly basic alkali metal salts include alkali metal carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, rubidium carbonate and cesium carbonate; alkali metal bicarbonates such as sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate; sodium phosphate and phosphoric acid.
  • the content of the alkali metal compound (alkali metal conversion) can be appropriately selected according to the type of alkali metal compound used, but the content of the alkali metal compound (alkali metal conversion) is an aqueous emulsion (solid conversion). With respect to the total mass of the above, 100 to 15,000 ppm is preferable, 120 to 12000 ppm is more preferable, and 150 to 8000 ppm is further preferable. When the content of the alkali metal compound is 100 ppm or more, the stability of emulsion polymerization of the aqueous emulsion tends to be excellent, and when it is 15,000 ppm or less, the coloring of the film made of the aqueous emulsion is easily suppressed.
  • the content of the alkali metal compound can be measured by an ICP emission spectrometer or the like.
  • ppm means "mass ppm".
  • any of nonionic surfactant, anionic surfactant and cationic surfactant may be used.
  • the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyethylene derivative, sorbitan fatty acid ester, and polyoxyethylene sorbitan fatty acid. Examples thereof include esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, and glycerin fatty acid esters.
  • anionic surfactant examples include alkyl sulfates, alkylaryl sulfates, alkyl sulphonates, sulfates of hydroxyalkanols, dialkyl sulfosuccinate salts, sulfates and phosphates of alkyl or alkylaryl polyethoxyalkanols, and the like. ..
  • examples of the cationic surfactant include alkylamine salts, quaternary ammonium salts, polyoxyethylene alkylamines and the like.
  • the amount of the surfactant used is preferably 2% by mass or less based on the total amount of the ethylenically unsaturated monomer. When the amount of the surfactant used is 2% by mass or less, the water resistance of the film is more excellent when the film is prepared using the aqueous emulsion.
  • buffer examples include acids such as acetic acid, hydrochloric acid and sulfuric acid; bases such as ammonia, amines, cargo-bearing soda, cargo-bearing potash and calcium hydroxide; or alkaline carbonates, phosphates and acetates.
  • bases such as ammonia, amines, cargo-bearing soda, cargo-bearing potash and calcium hydroxide; or alkaline carbonates, phosphates and acetates.
  • degree of polymerization adjusting agent examples include mercaptans and alcohols.
  • the dispersion medium in the emulsion polymerization is preferably an aqueous medium containing water as a main component.
  • the aqueous medium containing water as a main component may contain a water-soluble organic solvent (alcohols, ketones, etc.) that is soluble in any proportion with water.
  • the "water-based aqueous medium containing water as a main component” is a dispersion medium containing 50% by mass or more of water. From the viewpoint of cost and environmental load, the dispersion medium is preferably an aqueous medium containing 90% by mass or more of water, and more preferably water.
  • the dispersant is dissolved in a dispersion medium, heated, cooled, and replaced with nitrogen before the start of emulsion polymerization.
  • the heating temperature is preferably 80 to 100 ° C.
  • the temperature of emulsion polymerization is preferably about 20 to 95 ° C, more preferably about 40 to 90 ° C.
  • the aqueous emulsion of the present disclosure is preferably used as an adhesive. That is, the present disclosure discloses an adhesive composed of the aqueous emulsion of the present disclosure.
  • the adhesive is used for woodworking, paper processing and the like.
  • the aqueous emulsions of the present disclosure can be used in a wide range of applications such as paints, fiber processing, inorganic binders, cement admixtures, and mortar primers.
  • the aqueous emulsion of the present disclosure can also be used as a so-called powder emulsion by powdering it by spray drying or the like.
  • the disclosure also provides a film formed from the aqueous dispersions or aqueous emulsions of the present disclosure.
  • the thickness of the film is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, further preferably 30 ⁇ m or more, preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 500 ⁇ m or less, still more preferably. Is 200 ⁇ m or less.
  • the aqueous dispersions and aqueous emulsions of the present disclosure can also be used as coating agents (ie, coating solutions). That is, the present disclosure provides a coating agent composed of the aqueous dispersion or aqueous emulsion of the present disclosure.
  • the base material to which the coating agent of the present disclosure is applied is not particularly limited, and examples thereof include paper and a base material containing a resin.
  • the coating agent the aqueous dispersion or aqueous emulsion of the present disclosure may be used as it is, or other components may be added and used. Examples of the other components include those described above as components other than the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A), CNF and water.
  • water resistant agents such as glioxal, urea resin, melamine resin, polyvalent metal salt, water-soluble polyamide resin; pH adjusters such as ammonia, casei soda, sodium carbonate, and phosphoric acid; mold release agents.
  • Colorants such as pigments; Various modified PVAs such as unmodified PVA, carboxyl-modified PVA, cellulosic-modified PVA, acrylamide-modified PVA, cationic-group-modified PVA, long-chain alkyl-group-modified PVA; casein, raw starch (wheat, raw starch) Corn, rice, horse bells, sweet potatoes, tapioca, sago palm), raw starch decomposition products (dextrin, etc.), starch derivatives (oxidized starch, etherified starch, esterified starch, cationized starch, etc.), seaweed polysaccharides ( Water-soluble polymers such as sodium alginate, carrageenan, agar (agarose, agaropectin), farcellan, etc.), water-soluble cellulose derivatives (carboxyalkyl cellulose, alkyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose, etc.); styrene-butadiene copo
  • the coating agent of the present disclosure may be a paper coating agent (that is, a coating liquid for paper).
  • concentration of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) in the paper coating agent is arbitrary depending on the coating amount (increase in the dry mass of the paper generated by the coating), the equipment used for the coating, the operating conditions, and the like. However, 1.0 to 30% by mass is preferable, and 2.0 to 25.0% by mass is more preferable.
  • a known method such as a size press, a gate roll coater, a sim sizer, a bar coater, a curtain coater, or the like is used to apply the paper coating agent to one or both sides of the paper.
  • Examples thereof include a method and a method of impregnating paper with a coating liquid for paper.
  • the coated paper can be dried by a known method, for example, hot air, infrared rays, a heating cylinder, or a combination thereof.
  • the barrier property of the dried coated paper can be further improved by controlling the humidity and performing the calendar treatment.
  • the roll temperature is preferably room temperature to 100 ° C.
  • the roll linear pressure is preferably 20 to 300 kg / cm.
  • the release paper base paper has a sealing layer (barrier layer) formed by a paper coating liquid on a base material (paper).
  • the base material (paper) include paperboard such as Manila balls, white balls, and liners; printing paper such as general high-quality paper, medium-quality paper, and gravure paper; and the like.
  • the release paper has a release layer laminated on the sealing layer of the release paper base paper.
  • the release layer is preferably made of a silicone resin.
  • the silicone resin include known silicone resins such as solvent-based silicone, solvent-free silicone, and emulsion-type silicone.
  • the amount of coating on the release paper base paper is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 2.0 g / m 2 .
  • the oil-resistant paper has an oil-resistant layer formed by a paper coating liquid on a base material (paper).
  • the base material (paper) include paperboards such as Manila balls, white balls, and liners; printing papers such as general high-quality papers, medium-quality papers, and gravure papers; kraft papers, glassin papers, and parchment papers.
  • the amount of coating on the oil-resistant paper is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 20 g / m 2 .
  • Layer (1) contains an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF.
  • the total content of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF in the layer (1) is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more. Yes, it may be 100% by mass.
  • the resin contained in the layer (2) is preferably at least one selected from polyolefin resin, polyester resin and polyamide resin.
  • polystyrene resin examples include polyethylene [high density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), ultralow density polyethylene (VLDPE), etc.], polypropylene, copolymerized polypropylene, ethylene-.
  • examples thereof include a vinyl acetate copolymer and a polyethylene- (meth) acrylic acid ester copolymer. Of these, polyethylene and polypropylene are preferable.
  • polyamide resin examples include polycaproamide (nylon-6), polyundecaneamide (nylon-11), polylauryllactam (nylon-12), polyhexamethylene adipamide (nylon-6,6), and polyhexamethylene.
  • Homopolymers such as sebacamide (nylon-6,12); caprolactam / lauryllactam copolymer (nylon-6 / 12), caprolactam / aminoundecanoic acid polymer (nylon-6 / 11), caprolactam / ⁇ - Aminonanic acid polymer (nylon-6,9), caprolactam / hexamethylenediammonide adipate copolymer (nylon-6 / 6,6), caprolactam / hexamethylenediammonium adipate / hexamethylenediammonium sevacate copolymer (nylon-6 / 6,6) Nylon-6 / 6,6 / 6,12), a polymer of adipic acid and
  • the content of the polyolefin resin, polyester resin and polyamide resin contained in the layer (2) is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, and 100% by mass. May be%.
  • the thickness of the layer (1) is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more.
  • the thickness of the layer (1) is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, and may be 20 ⁇ m or less or 9 ⁇ m or less in some cases.
  • the thickness of the layer (2) is preferably 5 to 100 ⁇ m.
  • the ratio of the thickness of the layer (1) to the layer (2) is preferably 0.9 or less, and more preferably 0.5 or less. The thickness ratio is preferably 0.01 or more. These thicknesses mean the final thickness when the film is stretched.
  • the multilayer structure of the present disclosure may have an adhesive component layer between the layer (1) and the layer (2) for the purpose of improving the adhesiveness.
  • the adhesive component include an anchor coating agent and the like.
  • the adhesive component layer can be formed by a method of applying the adhesive component to the surface of the base material or the like.
  • the aqueous dispersion liquid of the present disclosure is applied to the surface of a base material made of a resin other than the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) contained in the layer (2).
  • An example is a method of removing the medium of the aqueous dispersion after the work.
  • the temperature at the time of coating the aqueous dispersion is preferably 20 to 80 ° C.
  • a gravure roll coating method, a reverse gravure coating method, a reverse roll coating method, and a wire bar coating method are preferably used.
  • the base material before coating the aqueous dispersion and the obtained multilayer structure may be stretched or heat-treated.
  • PMDI Polymethylene polyphenyl polyisocyanate
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • XDI xylylene diisocyanate
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • a prepolymer having an isocyanate group as a terminal group prepolymerized with an excess of polyisocyanate in the polyol may be used.
  • dihydrazide oxalic acid dihydrazide malonic acid, dihydrazide succinic acid, dihydrazide adipic acid, dihydrazide adipic acid, dihydrazide sebacic acid, dihydrazide dodecanoic acid, dihydrazide maleate, dihydrazide fumarate, diglycolic acid dihydrazide, diglycolic acid dihydrazide, diglycolic acid dihydrazide, diglycolic acid dihydrazide, diglycolic acid dihydrazide , Isophthalic acid dihydrazide, terephthalic acid dihydrazide, dihydric acid dihydrazide and other polyhydric hydrazide compounds, and various other conventionally known substances can be used.
  • adipic acid dihydrazide is preferable.
  • the cross-linking agent one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • the content of the cross-linking agent is preferably 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer (C).
  • the content of the cross-linking agent is 1 part by mass or more, the water resistance and heat resistance are more excellent.
  • the content of the cross-linking agent is 50 parts by mass or less, a good film is likely to be formed, and the water resistance and heat resistance are more excellent.
  • aqueous dispersion and aqueous emulsion of the present disclosure can be used for various purposes other than those described above. Examples are given below, but are not limited thereto.
  • Vinyl chloride dispersant Applications Dispersion stabilizers and dispersion aids for suspension polymerization of vinyl chloride and vinylidene chloride
  • Coating agents Applications Sizing agents, fiber processing agents, leather finishes, paints, antifogging agents, Metal corrosion inhibitor, brightener for zinc plating, antistatic agent
  • Adhesive / binder Applications Adhesives, adhesives, re-wet adhesives, various binders, additives for cement and mortar
  • Dispersion stabilizer applications Dispersion stabilizers for organic and inorganic pigments such as paints and adhesives, dispersion stabilizers for emulsification and polymerization of various vinyl compounds, post-embroidery materials such as bitumen
  • Paper processing applications Paper strength enhancers, oil resistance and solvent resistance Improving agent, smooth
  • parts and % indicate parts by mass and% by mass, respectively.
  • FIG. 1 A schematic diagram of the polymerization apparatus used is shown in FIG.
  • a substantially cylindrical polymerization tank 1 [capacity: 7 kl] equipped with a max blend blade [manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., stirring blade diameter (diameter) d: 1 m, blade (paddle) width b: 2 m] as the stirring blade 8.
  • Tank inner diameter D 1.8 m]
  • ethylene from the conduit 5 so that the ethylene pressure in the tank is 0.47 MPa
  • the polymerization initiator 2,2'-azobis from the conduit 6 at a rate of 2.5 L / hr.
  • a 1% by mass methanol solution of-(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) was introduced, respectively. Further, a vinyl acetate-containing liquid (vinyl acetate: 820 L / hr, methanol: 128 L / hr) was introduced into the polymerization tank 1 via the introduction pipe 10 and the heat exchanger 2. Further, the ethylene-containing gas was introduced from the polymerization tank 1 into the heat exchanger 2 via the conduit 3. The vinyl acetate-containing liquid absorbed ethylene by flowing down along the surface of the pipe, was poured into the polymerization tank 1 through the conduit 4, was mixed with the reaction liquid, and was subjected to continuous polymerization with ethylene.
  • a vinyl acetate-containing liquid (vinyl acetate: 820 L / hr, methanol: 128 L / hr) was introduced into the polymerization tank 1 via the introduction pipe 10 and the heat exchanger 2.
  • the ethylene-containing gas was introduced from the poly
  • the polymerization liquid was continuously taken out from the lead-out pipe 9 so that the liquid level in the polymerization tank 1 became constant.
  • the polymerization rate of vinyl acetate at the outlet of the polymerization tank 1 was adjusted to 28%.
  • the stirring power Pv per unit volume was 3 kW / m 3 , and the Froude number Fr was adjusted to 0.11.
  • the reaction solution was stirred with the entire blade (paddle) immersed in the reaction solution and the liquid surface and the upper end of the blade (paddle) being close to each other.
  • the residence time of the reaction solution in the polymerization tank was 5 hours.
  • the temperature at the outlet of the polymerization tank was 60 ° C.
  • the unreacted vinyl acetate monomer was removed by introducing methanol vapor into the continuously taken out polymerization solution to obtain a methanol solution (concentration: 30% by mass) of an ethylene-vinyl acetate copolymer.
  • a methanol solution (concentration: 30% by mass) of the ethylene-vinyl acetate copolymer obtained in the polymerization step is mixed with a methanol solution (concentration: 4% by mass) of sodium hydroxide as a saponification catalyst, and the ethylene-vinyl acetate copolymer weight is added. It was added so that the molar ratio of sodium hydroxide to the vinyl acetate unit in the coalescence was 0.011. After mixing the ethylene-vinyl acetate copolymer solution and the saponification catalyst solution with a static mixer, the obtained mixture was placed on a belt and held at 40 ° C. for 18 minutes to proceed with the saponification reaction.
  • ethylene-vinyl alcohol copolymer (1) The content of ethylene unit of the obtained copolymer (1) is 4.0 mol%, the viscosity average degree of polymerization is 1700, the saponification degree is 98.0 mol%, and the block character of ethylene unit is. It was 0.92.
  • Table shows the feed amount of ethylene, vinyl acetate, methanol and initiator at the time of polymerization, polymerization rate, stirring power Pv, fluid number Fr, concentration of ethylene-vinyl ester copolymer solution at the time of saponification and molar ratio of sodium hydroxide.
  • Ethylene-vinyl alcohol copolymers (2) to (4) were produced in the same manner as in Production Example 1 except that they were changed as shown in 1.
  • Example I-1 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1) was dissolved in 2150 parts by mass of water to prepare a 4% by mass aqueous solution of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1).
  • a 2% by mass aqueous dispersion of unmodified CNF (aspect ratio of about 200, average fiber diameter of 50 nm, average fiber length of 10 ⁇ m) is added, and the mixture is stirred with a magnetic stirrer for 1 hour to obtain an aqueous dispersion.
  • the content of CNF in the aqueous dispersion was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1).
  • Example II-1 The aqueous dispersion obtained in Example I-1 was cast on a PET film at 20 ° C. and 65% RH, and dried at room temperature for 7 days to obtain a coated product on which a dry film was formed. rice field. The dry film was peeled off from the coated product to obtain a film having a thickness of 50 ⁇ m. The film was immersed in water at 20 ° C. for 20 hours, and the degree of swelling and the elution rate of the film were measured using the following formula. The smaller these values are, the better the water resistance of the film is. The results are shown in Table 2.
  • a film having a thickness of 50 ⁇ m was obtained by the same method as the measurement of the swelling degree and the elution rate of the film.
  • the film is cut to a width of 10 mm, and the humidity is adjusted at 20 ° C. and 65% RH for one week.
  • the chuck distance is 50 mm and Strong elongation was measured under the condition of tensile speed of 100 mm / min, and tensile elastic modulus, breaking point strain and breaking point stress were determined. The measurement was performed 5 times for each sample, and the average value was calculated. The results are shown in Table 3.
  • Examples I-2 to I-5 An aqueous dispersion was obtained in the same manner as in Example I-1 except that the type of ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and the content of CNF were changed as shown in Table 2. A film was prepared by the above-mentioned method using the aqueous dispersion, and the swelling degree elution rate and the strong elongation of the film were evaluated. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Example I-1 A 4% by mass aqueous solution of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1) was prepared in the same manner as in Example I-1. An aqueous solution was obtained by adding 250 parts by mass of water to this aqueous solution and stirring in the same manner as in Example I-1. A film was prepared using the aqueous solution by the above-mentioned method, and the swelling degree, elution rate and strong elongation of the film were evaluated. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • Comparative Example I-2 An aqueous solution was obtained in the same manner as in Comparative Example I-1 except that the type of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) was changed as shown in Table 2. A film was prepared using the aqueous solution by the above-mentioned method, and the swelling degree, elution rate and strong elongation of the film were evaluated. The results are shown in Tables 2 and 3.
  • the film prepared from the aqueous dispersions of Comparative Example I-3 (5 parts by mass of CNF) and Comparative Example I-4 (30 parts by mass of CNF) was compared with the film prepared from the aqueous solution of Comparative Example I-7 (0 parts by mass of CNF). Although the tensile elastic modulus and the breaking point stress were improved, the breaking point strain was significantly reduced.
  • the film prepared from the aqueous dispersions of Example I-1 (5 parts by mass of CNF) and Example I-2 (30 parts by mass of CNF) is a film prepared from the aqueous solution of Comparative Example I-1 (0 parts by mass of CNF). In addition to improving the tensile elastic modulus and breaking point stress, the decrease in breaking point strain was suppressed.
  • Example II-1 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1) was dissolved in 900 parts by mass of water to prepare a 10% by mass aqueous solution of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1).
  • a 2% by mass aqueous dispersion of unmodified CNF (aspect ratio of about 200, average fiber diameter of 50 nm, average fiber length of 10 ⁇ m) and 500 parts by mass of water were added, and a magnetic stirrer was used for 1 hour.
  • a coating agent was obtained by stirring.
  • Example II-1 The coating agent obtained in Example II-1 was manually applied to glassine paper having a basis weight of 64 gsm using a wire bar (bar coater). Next, it was dried at 105 ° C. for 1 minute using a cylinder type rotary dryer dryer to prepare coated paper. The amount of the coating agent applied in terms of solid content was 1.0 gsm (one side). The obtained coated paper was humidity-controlled at 20 ° C. and 65% RH for 72 hours, and then the physical characteristics of the coated paper were measured.
  • Example II-1 [Preparation of coated paper for oil-resistant paper using coating agent]
  • the coating agent obtained in Example II-1 was manually applied to PPC (Plan Paper Copier) paper (high quality paper) having a basis weight of 70 gsm using a wire bar. Next, it was dried at 105 ° C. for 1 minute using a cylinder type rotary dryer dryer to prepare coated paper.
  • the amount of the coating agent applied in terms of solid content was 3.0 gsm (one side).
  • the obtained coated paper was humidity-controlled at 20 ° C. and 65% RH for 72 hours, and then the physical characteristics of the coated paper were measured.
  • Air permeability measurement The air permeability of the coated paper was measured using a Wangken type slipperiness air permeability tester according to JIS P 8117: 2009. The air permeability is preferably 35,000 sec or more.
  • the coated paper is folded in two so that the coated surface is the outer surface, and the width 1.0 mm, the depth 0.7 mm, and the pressure 2.5 kgf / cm 2 from the top of the bent part. Under the condition of seconds, press to make a complete crease, then spread the coated paper and set the oil resistance of the crease to TAPPI No. Measured by T559 cm-02. The measurement was performed visually. Since the oil resistance of the bent portion is 5th grade or higher, the oil resistance of the portion is preferably 5th grade or higher, and 7th grade or higher is more preferable in applications requiring higher oil resistance. Class or higher is more preferable.
  • Examples II-2 to II-7 A coating agent was obtained in the same manner as in Example II-1 except that the type of ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and the content of CNF were changed as shown in Table 4. The coating agent was evaluated by the method described above. A coated paper was prepared by the above-mentioned method using the coating agent and evaluated. The results are shown in Table 4.
  • the coated paper (Example II-1) prepared by using a coating agent composed of an aqueous dispersion containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and a CNF does not contain CNF (Comparative Example II).
  • the coating agent (Example II-1) composed of an aqueous dispersion containing an ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF is composed of an aqueous dispersion containing PVA and CNF that does not contain ethylene units.
  • the release paper was excellent in air permeability, water resistance, solvent barrier property and oil resistance when bent.
  • Example III-1 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1) was dissolved in 1150 parts by mass of water to prepare an 8% by mass aqueous solution of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1).
  • aqueous solution 250 parts by mass of a 2% by mass aqueous dispersion of unmodified CNF (aspect ratio of about 200, average fiber diameter of 50 nm, average fiber length of 10 ⁇ m) is added, and the mixture is stirred with a magnetic stirrer for 1 hour to obtain an aqueous dispersion.
  • the content of CNF in the aqueous dispersion was 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1).
  • Example III-1 An 8% by mass aqueous solution of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (1) was prepared in the same manner as in Example III-1. An aqueous solution was obtained by adding 250 parts by mass of water to this aqueous solution and stirring in the same manner as in Example III-1. A multilayer structure was prepared in the same manner as in Example III-1 except that the aqueous solution was used. Table 5 shows the oxygen permeation amount X of the multilayer structure and the oxygen permeation amount Y after bending load.
  • the coating agent (Example III-1) composed of the aqueous dispersion containing the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and CNF has an oxygen gas barrier as compared with the case where CNF is not contained (Comparative Example III-1).
  • aqueous emulsion To 100 parts by mass of this aqueous emulsion, 7.4 parts by mass of a 5 mass% aqueous dispersion of unmodified cellulose nanofibers (aspect ratio of about 200, average fiber diameter of 50 nm, average fiber length of 10 ⁇ m) was added to form an anchor type stirring blade. Using, the mixture was gently mixed and stirred to obtain an aqueous emulsion (Em-1).
  • Example IV-1 Water resistance of the film
  • the aqueous emulsion obtained in Example IV-1 was cast on a PET film at 20 ° C. and 65% RH, and dried at room temperature for 7 days to obtain a coated product on which a dry film was formed. ..
  • the dry film was peeled off from the coated product to obtain a film having a thickness of 400 ⁇ m.
  • the film was immersed in water at 20 ° C. for 20 hours, and the water absorption rate and elution rate of the film were measured using the following formula. The smaller these values, the better the water resistance of the film. The results are shown in Table 6.
  • Examples IV-2 to IV-5 Polymerization and addition of CNF were carried out in the same manner as in Example IV-1 except that the type and amount of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and the amount of CNF added were changed as shown in Table 6, and the mixture was aqueous. Emulsions (Em-2 to Em-5) were obtained. The heat-resistant adhesiveness of the aqueous emulsions (Em-2 to Em-5) and the water resistance of the film were evaluated by the above-mentioned method. The results are shown in Table 6.
  • Example IV-3 Polymerization and addition of CNF were carried out in the same manner as in Example IV-1 except that the type and amount of the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) and the amount of CNF added were changed as shown in Table 6, and the mixture was aqueous. An emulsion (Em-C) was obtained. The heat-resistant adhesiveness of the aqueous emulsion (Em-C) and the water resistance of the film were evaluated by the above-mentioned method. The results are shown in Table 6.
  • the CNF-free aqueous emulsion (Comparative Example IV-1) has heat-resistant adhesiveness and water resistance of the film as compared with the aqueous emulsion (Example IV-4) in which the CNF content is within the range specified in the present disclosure.
  • the sex was low.
  • an aqueous emulsion having a CNF content higher than the range specified in the present disclosure (Comparative Example IV-3)
  • the aqueous emulsion using polyvinyl alcohol containing no ethylene unit has higher heat resistance and adhesiveness than the aqueous emulsion using the ethylene-vinyl alcohol copolymer (A) (Example IV-1).
  • the water resistance of the film was inferior.
  • the aqueous emulsions of the present disclosure were excellent in heat-resistant adhesiveness and water resistance of the film.

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Abstract

本発明は、耐水性、引張り弾性率及び破断点応力が改善され、かつ破断点ひずみの低下が抑制されたフィルムを作製できる、水分散液を提供する。本発明は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーを含有し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満である水分散液に関する。

Description

水分散液、水性エマルジョン、コーティング剤、塗工紙、多層構造体、包装材料及び接着剤、並びに水性エマルジョンの製造方法
 本開示は、エチレン-ビニルアルコール共重合体及びセルロースナノファイバーを含有する水分散液及び水性エマルジョン、該水分散液又は該水性エマルジョンから構成されるコーティング剤、及び該コーティング剤が塗工された塗工紙及び多層構造体、並びに該水性エマルジョンから構成される接着剤に関する。
 ポリビニルアルコール(以下、「PVA」と略記することがある)は、親水性かつ結晶性を有する特異な合成高分子であり、接着剤、分散剤、繊維用糊剤、包装用フィルム、バインダー、塗料等の広範な用途に利用されている。
 各用途において求められる各種性能を向上させる手法として、改質剤の添加が挙げられる。例えば、特許文献1には、PVAと平均繊維径が2~150nmのセルロースナノファイバー(以下、「CNF」と略記することがある)とを複合化させることにより、耐熱水性及び耐熱性が向上すると記載されている。特許文献2には、特定の分散機を用いてPVA及びCNFを混合することにより、低粘度でハンドリングが良好な組成物を製造できると記載されている。
 また、PVAを乳化重合用分散剤として用い、ビニルエステル単量体を乳化重合して得られる水性エマルジョンは、紙用、木工用、プラスチック用等の各種接着剤、含浸紙用及び不織布製品用等の各種バインダー、混和剤、打継ぎ材、塗料、紙加工、繊維加工等の分野で広く用いられている。
 上記水性エマルジョンとしては、例えば、PVAを保護コロイドとして用いて酢酸ビニルモノマーとN-メチロールアクリルアミドを共重合したエマルジョンが提案されている(特許文献3参照)。また、エチレンを含有する変性PVAを保護コロイドとして、酢酸ビニル、又は酢酸ビニルと(メタ)アクリル酸エステル類を乳化(共)重合することが提案されている(特許文献4参照)。
特開2010-242063号公報 特開2019-156915号公報 特開平10-121017号公報 特開平11-106727号公報
 しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献1及び2で開示されたPVA及びCNFを含有する組成物を用いて作製したフィルムは、CNFを含有しない場合に比べ、耐水性、引張り弾性率及び破断点応力は向上する場合があるものの、破断点ひずみが著しく低下することが判明した。
 また、特許文献3及び特許文献4で開示された水性エマルジョンは、耐熱接着性及び皮膜を作製した場合の耐水性が不十分な場合があった。
 したがって、本開示は、耐水性、引張り弾性率及び破断点応力が改善され、かつ破断点ひずみの低下が抑制されたフィルムを作製できる、水分散液の提供を目的の一つとする。
 また、本開示は、耐熱接着性及び皮膜の耐水性に優れる水性エマルジョンの提供も目的の一つとする。
 本発明者らが鋭意検討した結果、上記課題は本開示により解決できることを見出した。本開示は、
[1]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーを含有し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満である水分散液;
[2]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の粘度平均重合度が200~5000である、[1]に記載の水分散液;
[3]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のけん化度が80~99.9モル%である、[1]又は[2]に記載の水分散液;
[4]セルロースナノファイバーの含有量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して0.1~40質量部である、[1]~[3]のいずれかに記載の水分散液;
[5]前記水分散液におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーの含有率の合計が0.1~30質量%である、[1]~[4]のいずれかに記載の水分散液;
[6]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位のブロックキャラクターが0.90~0.99である、[1]~[5]のいずれかに記載の水分散液;
[7]分散剤としてのエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)と、分散質としてのエチレン性不飽和単量体単位を含む重合体(C)と、セルロースナノファイバーとを含み、前記セルロースナノファイバーの含有量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して0.1~40質量部である、水性エマルジョン;
[8]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーの含有量の合計が重合体(C)100質量部に対して2~35質量部である、[7]に記載の水性エマルジョン;
[9]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満である、[7]又は[8]に記載の水性エマルジョン;
[10]前記水性エマルジョンに含まれる固形分におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、重合体(C)及びセルロースナノファイバーの含有率の合計が55質量%以上である、[7]~[9]のいずれかに記載の水性エマルジョン;
[11]重合体(C)が、ビニルエステル単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、スチレン単量体及びジエン単量体からなる群より選択される少なくとも1種に由来する単量体単位を、全単量体単位に対して70質量%以上含有する、[7]~[10]のいずれかに記載の水性エマルジョン;
[12][1]~[6]のいずれかに記載の水分散液、又は[7]~[11]のいずれかに記載の水性エマルジョンから構成されるコーティング剤;
[13]紙コーティング剤である、[12]に記載のコーティング剤;
[14]紙を備え、前記紙が[13]に記載の紙コーティング剤で塗工されてなる、塗工紙;
[15]剥離紙原紙又は耐油紙である、[14]に記載の塗工紙;
[16]樹脂を含む基材を備え、前記基材が[12]に記載のコーティング剤で塗工されてなる、多層構造体;
[17]前記樹脂がポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂である、[16]に記載の多層構造体;
[18][16]又は[17]に記載の多層構造体を備える、包装材料;
[19][1]~[6]のいずれかに記載の水分散液、又は[7]~[11]のいずれかに記載の水性エマルジョンから構成される、接着剤;
[20]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の存在下で、エチレン性不飽和単量体を乳化重合して水性エマルジョンを得る工程(1)、及び該水性エマルジョンにセルロースナノファイバーを配合する工程(2)を有する、[7]~[11]のいずれかに記載の水性エマルジョンの製造方法;
[21]エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーを含有する水分散液を得る工程(3)、並びに該水分散液及びエチレン性不飽和単量体を混合して乳化重合する工程(4)を有する、[7]~[11]のいずれかに記載の水性エマルジョンの製造方法;
に関する。
 本開示によれば、耐水性、引張り弾性率及び破断点応力が改善され、かつ破断点ひずみの低下が抑制されたフィルムを作製できる水分散液を提供することができる。
 また、本開示によれば、耐熱接着性及び皮膜の耐水性に優れる水性エマルジョンを提供することができる。
製造例1~6で用いた重合装置の概略図である。 ワイドパドル翼の例の概略図である。
 以下、本開示の実施形態について説明する。本開示は本実施形態に限定されない。
 本開示に係る特定の実施形態としては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバー(以下、「CNF」と略記することがある)を含有し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満である、水分散液が挙げられる。
 また、本開示に係る他の実施形態としては、分散剤としてのエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)と、分散質としてのエチレン性不飽和単量体単位を含む重合体(C)(以下、「重合体(C)」と略記することがある)と、セルロースナノファイバーとを含み、前記セルロースナノファイバーの含有量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して0.1~40質量部である、水性エマルジョンが挙げられる。
[エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)は、エチレン単位及びビニルアルコール単位を含有する重合体である。
 エチレン単位を含まないビニルアルコール系重合体及びCNFを含有する水分散液を用いて作製されるフィルムは、CNFを含有しない場合に比べ、耐水性、引張り弾性率及び破断点応力は改善されるものの、破断点ひずみが著しく低下する。一方で、本開示の水分散液は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を含有することで、フィルムの作製に用いられた場合に当該フィルムの破断点ひずみを維持しつつ、優れた耐水性、引張り弾性率及び破断点応力を発揮することができる。このように、本開示の効果を発揮するためには、本開示の水分散液に含まれるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満であることが重要である。
 本開示の水性エマルジョンは、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を含有することで、耐熱接着性及び皮膜の耐水性が優れる。
 本開示の水分散液が含有するエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に含まれるエチレン単位の含有率は、1モル%以上20モル%未満である。
 本開示の水性エマルジョンが含有するエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に含まれるエチレン単位の含有率は特に制限されない。
 水分散液においては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に含まれるエチレン単位の含有率は1モル%以上20モル%未満である。上記エチレン単位の含有率は、好適には1.5モル%以上、より好適には2モル%以上であり、2.5モル%以上、3モル%以上又は3.5モル%以上が好ましい場合もある。上記エチレン単位の含有率が上記下限値以上であると、本開示の水分散液を用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルムの破断点ひずみの低下が抑制されたり、耐水性、引張り弾性率及び破断点応力を改善できる。また、上記エチレン単位の含有率が上記下限値以上であると、本開示の水分散液から構成されるコーティング剤を用いて作製した塗工紙は、耐水強度、溶剤バリア性又は折り曲げた時の耐油性が優れる傾向にあり、該コーティング剤を用いて作製した多層構造体はガスバリア性が優れる傾向にある。また、水性エマルジョンにおいては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に含まれるエチレン単位の含有率は、好適には1モル%以上、より好適には1.5モル%以上、さらに好適には2モル%以上であり、2.5モル%以上、3モル%以上又は3.5モル%以上が好ましい場合もある。さらに、上記エチレン単位の含有率が上記下限値以上であると、本開示の水性エマルジョンの皮膜の耐水性がより優れる。一方、水分散液においては、上記エチレン単位の含有率は、好適には15モル%未満、より好適には13モル%未満、さらに好適には10モル%未満であり、8モル%未満又は5モル%未満が好ましい場合もある。また、水性エマルジョンにおいては、上記エチレン単位の含有率は、好適には20モル%未満、より好適には15モル%未満、さらに好適には13モル%未満、特に好適には10モル%未満であり、8モル%未満又は5モル%未満が好ましい場合もある。水分散液又は水性エマルジョンにおいて、上記エチレン単位の含有率が上記上限値未満であると、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の水溶性が優れ、本開示の水分散液又は水性エマルジョンを製造しやすい。また、エチレン単位量が上記上限値未満であると、CNFの分散性が良好となるため、本開示の水分散液の貯蔵安定性が優れたり、本開示の水分散液から構成されるコーティング剤の塗工ムラが抑制されたりする。
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)におけるエチレン単位の含有率は、H-NMR測定によって求めることができる。例えば、エチレン単位の含有率は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の前駆体又は再酢化物であるエチレン単位を含有するビニルエステル系共重合体のH-NMR測定から求める。より詳細には、上記ビニルエステル系共重合体を、n-ヘキサン及びアセトンの混合液で再沈精製を3回以上行った後、80℃で3日間減圧乾燥することによって、分析用のビニルエステル系共重合体を得る。これをDMSO-dに溶解し、H-NMR測定装置(例えば500MHz)を用いて80℃で測定する。ビニルエステルの主鎖メチンに由来するピーク(4.7~5.2ppm)と、エチレン、ビニルエステル及び第三成分(エチレン、及びビニルエステル以外の単量体)の主鎖メチレンに由来するピーク(0.8~1.6ppm)を用いてエチレン単位の含有率を算出する。
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の粘度平均重合度は、好適には200以上、より好適には250以上、さらに好適には300以上であり、400以上、500以上、600以上、700以上、900以上、1100以上又は1300以上が好ましい場合もある。上記粘度平均重合度が上記下限値以上であると、本開示の水分散液を用いてフィルムを作製した場合に当該フィルムの強度が優れる傾向にある。また、上記粘度平均重合度が上記下限値以上であると、本開示の水性エマルジョンの皮膜の機械的安定性がより優れる。上記粘度平均重合度は、好適には5000以下、より好適には4500以下、さらに好適には4000以下であり、3800以下、3500以下、3000以下、2700以下、2500以下、2300以下又は2000以下が好ましい場合もある。上記粘度平均重合度が上記上限値以下であると、水分散液の粘度が適度に低くなり、例えば本開示の水分散液をコーティング剤として用いた場合に塗工性が優れるといった利点を有する。また、上記粘度平均重合度が上記上限値以下であると、水性エマルジョンの取扱いが容易となりやすい。
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の粘度平均重合度はJIS K 6726:1994に準じて測定される。具体的には、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の極限粘度[η](リットル/g)を30℃の水中で測定し、当該極限粘度[η]の値を用いて、下記式により粘度平均重合度Pを算出する。なお、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のけん化度が99.5モル%未満の場合には、けん化度99.5モル%以上になるまでけん化してから極限粘度[η]を測定する。
  P=([η]×10/8.29)(1/0.62)
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のけん化度は、好適には80モル%以上、より好適には83モル%以上、さらに好適には85モル%以上であり、87モル%以上又は90モル%以上が好ましい場合もある。上記けん化度が上記下限値以上であると、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の水溶性及び乳化重合安定性がより優れる。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のけん化度は、好適には99.9モル%以下、より好適には99.5モル%以下、さらに好適には99モル%以下、特に好適には98.5モル%以下である。上記けん化度が上記上限値以下であると、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を安定に製造しやすい。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のけん化度は、JIS K6726:1994に準じて測定される。
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の1,2-グリコール結合単位の含有率は、好適には1.2モル%以上、より好適には1.3モル%以上、さらに好適には1.4モル%以上である。上記1,2-グリコール結合単位の含有率が上記下限値以上であると、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の生産性に優れ、また水分散液及び水性エマルジョンの粘度安定性が優れる傾向にある。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の1,2-グリコール結合単位の含有率は、好適には2.0モル%以下、より好適には1.9モル%以下、さらに好適には1.8モル%以下である。上記1,2-グリコール結合単位の含有率が上記上限値以下であると、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の生産性に優れ、またエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の色相が優れる傾向にある。
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の1,2-グリコール結合単位の含有率は、H-NMR測定から求めることができる。具体的には、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)をけん化度99.9モル%以上になるようにけん化し、十分にメタノール洗浄を行い、90℃で2日間減圧乾燥させる。得られた完全けん化エチレン-ビニルアルコール共重合体をDMSO-dに溶解させ、トリフルオロ酢酸を数滴加えた試料について、500MHzのH-NMRを用いて80℃で測定する。ビニルアルコール単位のメチンプロトン由来のピークは3.2~4.0ppm(積分値A)に、1,2-グリコール結合の1つのメチンプロトン由来のピークは3.15~3.35ppm付近(積分値B)に帰属される。1,2-グリコール結合単位の含有率は、次式により算出できる。
  1,2-グリコール結合量(モル%)=B/A×100
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位のブロックキャラクターは、好適には0.70以上、より好適には0.80以上、さらに好適には0.90以上であり、0.93以上又は0.95以上が好ましい場合もある。上記ブロックキャラクターが上記下限値以上であると、本開示の水分散液の粘度安定性が優れたり、本開示の水分散液を接着剤として用いる場合の高速塗工性が優れたりする傾向にある。また、上記ブロックキャラクターが上記下限値以上であると、本開示の水性エマルジョンの低温での保管安定性及び耐熱接着性がより優れる。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位のブロックキャラクターは好適には1.1以下であり、1.05以下、1.0以下又は0.99以下が好ましい場合もある。上記ブロックキャラクターが上記上限値以下であると、本開示の水分散液を用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルム(皮膜)の耐水性がより優れる傾向にある。また、上記ブロックキャラクターが上記上限値以下であると、本開示の水性エマルジョンの耐熱接着性がより優れる。
 本開示の水分散液は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有することで、フィルムの作製に用いられた場合に当該フィルムの破断点ひずみを維持しつつ、優れた耐水性、引張り弾性率及び破断点応力を発揮することができる。また、本開示のコーティング剤は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有することで、耐水強度、溶剤バリア性及び折り曲げた時の耐油性が優れる塗工紙、又はガスバリア性が優れる多層構造体を提供できる。本開示の水分散液は、上記のように優れた効果を有するものであるもの、分散性に関しては、一般的に、エチレン単位を含むビニルアルコール系重合体及びCNFを含む水分散液は、PVA及びCNFを含む水分散液に比べて、CNFの分散性が劣る場合がある。これは、水分散液がPVAを含む場合、PVAとCNFとの相互作用によりCNF同士の会合又は凝集が抑制されるのに対し、水分散液がエチレン単位を含むビニルアルコール系重合体を含む場合には、エチレン単位の存在によりビニルアルコール系重合体とCNFとの相互作用が弱まり、CNF同士の会合又は凝集が抑制されにくくなるためであると推測される。一方で、本開示の水分散液においては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位のブロックキャラクターが特定の範囲内であるものを使用すると、上述のようなエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有することによる効果を発揮できることに加えて、水分散液の分散性も良好に保つこともできる。その結果、本開示の水分散液から構成されるコーティング剤は、貯蔵安定性及び塗工性がより優れる傾向にある。かかる観点からは、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位のブロックキャラクターは、0.90以上が好ましく、0.93以上がより好ましく、0.95以上がさらに好ましく、0.99以下が好ましく、0.99未満がより好ましく、0.98以下がさらに好ましい。エチレン単位のブロックキャラクターが上記範囲内であるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)は、後述する方法により製造できる。
 なお、前記ブロックキャラクターとは、エチレン単位と、ビニルエステル単位のけん化によって生じるビニルアルコール単位の分布を表した数値であり、0から2の間の値をとる。0が完全にブロック的にエチレン単位又はビニルアルコール単位が分布しているということを示し、値が増加するにつれて交互性が増していき、1がエチレン単位とビニルアルコール単位が完全にランダムに存在し、2がエチレン単位とビニルアルコール単位が完全に交互に存在することを示している。前記ブロックキャラクターは13C-NMRによって以下のとおり求められる。まずエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)をけん化度99.9モル%以上にけん化した後、メタノールで十分に洗浄を行い、90℃で2日間減圧乾燥させる。得られた完全けん化エチレン-ビニルアルコール共重合体をDMSO-dに溶解させた後、得られた試料を500MHzの13C-NMR(日本電子株式会社製、核磁気共鳴装置「GX-500」)を用いて80℃で測定する。得られたスペクトルチャートからT.Moritani and H.Iwasaki,Vol.11,No.6,pp.1251-1259,Macromolecules(1978)に記載の方法で帰属、算出したビニルアルコールとエチレンの2単位連鎖のモル分率(AE)、ビニルアルコール単位のモル分率(A)、エチレン単位のモル分率(E)を用いて下記式よりエチレン単位のブロックキャラクター(η)を求める。
 η=(AE)/{2×(A)×(E)}
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)は、本開示の効果を損なわない範囲であれば、ビニルアルコール単位、エチレン単位及びビニルエステル単位以外の単量体単位を含有していてもよい。このような単量体としては、プロピレン、n-ブテン、イソブチレン等のα-オレフィン;アクリル酸及びその塩;アクリル酸エステル;メタクリル酸及びその塩;メタクリル酸エステル;アクリルアミド;N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸及びその塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミン及びその塩又はその4級塩、N-メチロールアクリルアミド及びその誘導体等のアクリルアミド誘導体;メタクリルアミド;N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸及びその塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミン及びその塩又はその4級塩、N-メチロールメタクリルアミド及びその誘導体等のメタクリルアミド誘導体; メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、i-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、i-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等のビニルエーテル;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル;塩化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル;塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン;酢酸アリル、塩化アリル等のアリル化合物;マレイン酸、イタコン酸、フマル酸等の不飽和ジカルボン酸及びその塩又はそのエステル;ビニルトリメトキシシラン等のビニルシリル化合物;酢酸イソプロペニル等が挙げられる。これらの単量体の含有率は、使用される目的や用途等によって異なるが、好適には10モル%以下、より好適には5モル%未満、さらに好適には1モル%未満、特に好適には0.5モル%未満であり、0モル%であってもよい。
[エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の製造方法]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)は、例えばエチレンとビニルエステル単量体とを共重合してエチレン-ビニルエステル共重合体を得た後、該エチレン-ビニルエステル共重合体を水酸化ナトリウム等のけん化触媒を用いてけん化し、必要に応じて粉砕や乾燥を行うことで得られる。
 エチレンとビニルエステル単量体との共重合の方法としては、塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の方法が挙げられる。中でも、無溶媒又はアルコール等の溶媒中で重合する塊状重合法や溶液重合法が通常採用される。上記アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコールが挙げられる。共重合に使用される開始剤としては、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-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-バレロニトリル)、過酸化ベンゾイル、n-プロピルペルオキシジカーボネート等のアゾ系開始剤又は過酸化物系開始剤等の公知の重合開始剤が挙げられる。
 重合温度に特に制限はなく、0℃~150℃が好ましく、室温以上150℃以下がより好ましく、室温以上使用する溶媒の沸点以下がさらに好ましく、30~60℃が特に好ましい。
 上記ビニルエステル単量体としては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル及びバーサチック酸ビニル等が挙げられる。中でも酢酸ビニルが好ましい。
 エチレンとビニルエステル単量体との共重合をする際に、連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド;アセトン、メチルエチルケトン、ヘキサノン、シクロヘキサノン等のケトン;2-ヒドロキシエタンチオール等のメルカプタン;チオ酢酸等のチオカルボン酸;トリクロロエチレン、パークロロエチレン等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。中でも、アルデヒド、ケトンが好ましい。連鎖移動剤を使用する場合、その使用量は、使用する連鎖移動剤の連鎖移動係数及び目的とするエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の重合度に応じて決定することができ、特に制限されるものではないが、ビニルエステル単量体100質量部に対して0.1~10質量部が好ましい。
 重合工程で得られたエチレン-ビニルエステル共重合体をけん化することにより、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を得る。このとき、前記エチレン-ビニルエステル共重合体を有機溶媒中において、触媒の存在下で加アルコール分解又は加水分解反応によってけん化することが好ましい。けん化工程で用いられる触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド等の塩基性触媒;硫酸、塩酸、p-トルエンスルホン酸等の酸性触媒が挙げられる。けん化工程で用いられる有機溶媒は特に限定されないが、メタノール、エタノール等のアルコール;酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用できる。中でも、メタノール、又はメタノールと酢酸メチルとの混合溶液を溶媒として用い、塩基性触媒である水酸化ナトリウムの存在下にけん化反応を行うのが簡便であり好ましい。けん化触媒の使用量は、エチレン-ビニルエステル共重合体中のビニルエステル単位に対するモル比で0.001~0.5が好ましい。当該モル比は、より好適には0.002以上である。一方、当該モル比は、より好適には0.4以下であり、さらに好適には0.3以下である。
 けん化工程を行った後、粉砕工程と乾燥工程を行ってもよい。さらに粉砕工程は予備粉砕工程と本粉砕工程に分かれていてもよい。けん化工程を行った後、さらに必要に応じて酢酸ナトリウムなどの不純物を除去するための洗浄工程を行ってもよい。
 本開示のエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の製造方法において、エチレン-ビニルエステル共重合体を得る際に、(a)重合槽内で、ワイドパドル翼を用いて、単位体積あたりの撹拌動力Pvが0.5~10kW/m、フルード数Frが0.05~0.2となるようにビニルエステルを含む溶液を撹拌しながらエチレン含有ガスと接触させる工程を含むことが好ましい。このような方法でビニルエステルを含む溶液とエチレン含有ガスを接触させることによって、前記エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位のブロックキャラクターを0.70~0.99、好ましくは0.90~0.99とすることが可能となる。
 以下、具体的な重合装置とそれを用いた重合工程について、図を参照しながら説明する。図1は、製造例1で用いた重合装置の概略図である。当該装置は、連続槽型反応器であり、重合槽1が導管3、4を介して熱交換器2と接続されたものである。前記熱交換器2内でビニルエステルとエチレンとが向流接触することができる。
 重合槽1に、複数の導管5、6、7が接続されている。導管の本数や配置は図示した形態に限らない。これらの導管を通して、エチレン、重合開始剤及び有機溶媒が重合槽1に供給される。単位時間当たり重合槽内に導入される原料の割合は、ビニルエステル100質量部に対して、エチレンが0.1~20質量部、有機溶媒が1~100質量部、重合開始剤が0.00001~1質量部であることが好ましい。場合によっては、ビニルエステルや他の単量体を、これらの導管を通して供給することもできる。重合槽1内の反応液は、重合槽1の底部に接続された反応液導出管9から連続的に排出される。
 重合槽1内には、撹拌翼としてワイドパドル翼を有する撹拌機8が設置されている。前記ワイドパドル翼を用いて、ビニルエステルを含む溶液を撹拌しながらエチレン含有ガスと接触させることにより、エチレンとビニルエステルを反応させてエチレン-ビニルエステル共重合体を得る。
 ビニルエステルを含む溶液を撹拌する撹拌翼として、ワイドパドル翼を用いることが好ましい。図2に本開示で用いられるワイドパドル翼の例の概略図を示す。図2に示されるように、幅bの広いパドルを有することがワイドパドル翼の特徴である。ワイドパドル翼の幅bは重合槽1の容量等によって適宜調整できるが、後述の通り1~10mが好ましい。このようなパドルを用いることで溶液が底から液面まで均一に混合されるとともに、ビニルエステルを含む溶液にエチレンが効率的に吸収される。前記ワイドパドル翼は単段(例えば、マックスブレンド翼)であってもよいし、多段(例えば、フルゾーン翼)であってもよい。ビニルエステルにエチレンがさらに効率的に吸収される点から、ビニルエステルを含む溶液の撹拌中に、当該溶液の液面が撹拌翼上端部近傍にあることが好ましい。ワイドパドル翼として、具体的には、マックスブレンド翼(住友重機械プロセス機器株式会社)、フルゾーン翼(株式会社神鋼環境ソリューション)、サンメラー翼(三菱重工業株式会社)、Hi-Fiミキサー翼(綜研化学株式会社)、スーパーミックス翼(佐竹化学機械工業株式会社、スーパーミックス MR203、スーパーミックス MR205)、ベンドリーフ翼(八光産業株式会社)等が挙げられる。
 重合時における重合槽内のエチレン圧力は0.01~0.9MPaが好ましく、0.05~0.8MPaがより好ましく、0.1~0.7MPaがさらに好ましい。重合槽出口でのビニルエステルの重合率は特に限定されないが、通常、10~90%が好ましく、15~85%がより好ましい。
 重合温度は特に限定されないが、通常、0~180℃が好ましく、20~160℃がより好ましく、30~150℃がさらに好ましい。
 エチレンとビニルエステルを反応させる際に、重合槽内で、ビニルエステルを含む溶液の単位体積あたりの撹拌動力Pvが0.5~10kW/mとなるように当該溶液を撹拌することが好ましい。撹拌動力が0.5kW/m未満の場合、ビニルエステルに取り込まれるエチレンの量が不十分になるとともに、反応液の均一性も不十分になり、エチレン単位のブロックキャラクターが0.90~0.99であるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を得ることができない。撹拌動力は、より好適には1kW/m以上であり、さらに好適には1.5kW/m以上である。一方、撹拌動力が10kW/mを超える場合、運転に使用される動力が非常に大きくなり、工業的に好ましくない。撹拌動力は、より好適には7kW/m以下であり、さらに好適には5kW/m以下である。ビニルエステルを含む溶液の単位体積あたりの撹拌動力Pvは、後述する実施例に記載された方法により測定される。
 フルード数Frは以下の式で定義される慣性力と重力との比であり、液表面の渦の形状の指標となる。
 Fr=n×d/g
(式中、nは撹拌翼の回転数(rps)を表し、dは撹拌翼径(m)を表し、gは重力加速度(m/s)を表す。)
 エチレンとビニルエステルを反応させる際に、重合槽内で、フルード数Frが0.05~0.2となるようにビニルエステルを含む溶液を撹拌することが好ましい。フルード数Frを上記範囲に調整して液表面の渦の形状を制御することによって、ビニルエステルにエチレンが適度に吸収されるため、エチレン単位のブロックキャラクターが0.90~0.99であるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を容易に得ることができるものと考えられる。フルード数Frは、より好適には0.06以上であり、さらに好適には0.07以上である。一方、フルード数Frは、より好適には0.18以下であり、さらに好適には0.15以下である。フルード数Frを上記範囲とするためには撹拌翼の回転数、又は撹拌翼径を適宜変更すればよい。
 ワイドパドル翼の撹拌翼径dは、撹拌動力Pv、及びフルード数Frが上記範囲内となるように調整すればよく特に限定されないが、エチレン吸収効率が向上する点から0.5~5mが好ましい。撹拌翼径dは0.75m以上がより好ましい。一方、撹拌翼径dは4m以下がより好ましい。撹拌翼径dは、回転軸から翼の先端(回転軸から最も遠い点)までの距離を2倍した値である。
 ワイドパドル翼(パドル)の幅b(高さ方向の長さ)は重合槽1の容量等によって調整すればよく特に限定されないが、エチレン吸収効率が向上する点から1~10mが好ましい。幅bは1.5m以上がより好ましい。一方、幅bは8m以下がより好ましい。
 ワイドパドル翼の撹拌翼径dに対する幅(パドルの幅)bの比(b/d)は重合槽1の形状等によって決定すればよく特に限定されないが、エチレン吸収効率が向上する点から1以上が好ましい。前記比(b/d)は1.5以上がより好ましい。一方、前記比(b/d)は、通常2.5以下である。
 重合槽1の形状は特に限定されないが、通常、略円柱状のものが用いられる。この場合、ワイドパドル翼は、略円柱状の重合槽1内に重合槽1の回転軸とワイドパドル翼の回転軸とが一致するように配置される。重合槽の内径D(m)に対する撹拌翼径d(m)の比(d/D)は、本開示の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されず、使用される重合槽に応じて適宜調整すればよいが、通常、0.4~0.9である。重合槽の容量は特に限定されないが、通常、1~200klである。
 撹拌翼の回転数nは、撹拌動力Pv、及びフルード数Frが上記範囲内となるように調整すればよく特に限定されないが、0.5~1.35rpsが好ましい。回転数nが0.5rps未満の場合、伝熱面近傍で重合溶液の過冷却が進行しやすくなるため、重合槽の内壁にゲル状物が生成して、長期運転が困難となる場合がある。一方、回転数nが1.35rpsを超えると粘度が低い重合溶液を用いた場合に、当該溶液が飛び跳ねて重合槽の気相部の内壁へ付着する場合がある。このような付着物が固化して重合溶液に混入すると異物が形成されるため、安定した運転ができない場合がある。
 従来、エチレン-ビニルアルコール共重合体の製造に際して、撹拌強度の指標である、単位体積あたりの撹拌動力を制御してきた。しかしながら、撹拌動力は、反応液の容量、粘度及び密度、重合槽の形状、並びに撹拌翼の形状及び回転数等の様々な影響を受ける。したがって、撹拌動力を制御しただけでエチレン単位のブロック性を高度に制御することは困難であり、結果として、エチレン連鎖の伸長(エチレン単位のブロック化)を招き、得られるエチレン-ビニルアルコール共重合体におけるエチレン単位のブロックキャラクターが0.90未満であった。一方で、特定の条件下において重合反応を進行させた場合、従来よりもエチレン連鎖が短い(エチレン単位の位置がランダムな)共重合体が得られる。
 エチレン単位のブロックキャラクターをさらに高度に制御できる点から、前記製造方法において、重合工程で使用される前記重合槽が配管を介して熱交換器と接続されたものであって、エチレン-ビニルエステル共重合体を得る際に、(b)前記重合槽の気相部に存在するエチレン含有ガスを前記熱交換器に導入する工程、(c)前記熱交換器にビニルエステルを供給する工程、(d)前記熱交換器の中で、ビニルエステルとエチレン含有ガスを接触させる工程及び(e)前記熱交換器からエチレンが溶解したビニルエステルを導出し、前記重合槽内に導入する工程をさらに含むことが好ましい。ビニルエステルを、熱交換器を経由させずに直接重合槽に供給してもよいが、このように予め熱交換器中でビニルエステルにエチレンを吸収させてから重合槽に供給することによって、ビニルエステルにエチレンが効率的に吸収されるため、エチレン単位のブロックキャラクターが高度に制御される。重合槽に供給するビニルエステルの一部を、熱交換器中でエチレン含有ガスと接触させることもできるが、供給するビニルエステルの全てを、熱交換器中でエチレン含有ガスと接触させることが好ましい。
 使用する熱交換器は特に限定されないが、エチレンの効率的な吸収の点から表面積の大きい熱交換器が好ましい。例えば、縦型濡壁式熱交換器、縦型濡壁多管式熱交換器、充填塔式あるいは多孔板又は泡鐘式吸収器にジャケット及び/又はコイルを設けた熱交換器等が挙げられる。中でも縦型濡壁多管式熱交換器がより好ましい。
 図1に示される装置では、熱交換器2として縦型濡壁多管式熱交換器が用いられている。当該熱交換器2にビニルエステル導入管10が接続されており、これを通して熱交換器2の上部にビニルエステルが供給される。原料のビニルエステルとして、ビニルエステルを単独で用いてもよいし、上述した有機溶媒とビニルエステルを含む混合液を用いてもよいが、後者が好ましい。
 図1に示される熱交換器2には冷媒管11、12が接続されている。管の位置は図示した形態に限らないが、冷媒は熱交換器2の下部に接続された冷媒管12から供給し、熱交換器2の上部に接続された冷媒管11から排出するのが好ましい。このように接続することによって、ビニルエステルを効率的に冷却することができ、エチレン吸収効率がよい。冷却媒体は特に限定されず、メタノール、エタノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール水溶液、食塩や塩化カルシウムの水溶液、フロンなどを用いることができる。取扱いの容易さやコストなどの理由から、アルコール水溶液、特にメタノール水溶液が好適に用いられる。
 熱交換器2から気体を排出するための気体排出管13が熱交換器2の上部に接続されている。この気体排出管13には、ミスト分離器(図示せず)が接続されていてもよい。排出された気体中の液滴は、ミスト分離器により除去され、ミストがないエチレンを回収又は放出できる。ミスト分離器は、重力、遠心力、静電気力等の外力、又は、遮りもしくは篩効果を利用して気体中に浮遊している液滴を分離する装置である。ミスト分離器としては、重力沈降器、サイクロン、電気集塵機、スクラバー、バグフィルター、充填層が挙げられる。中でも、サイクロンが好ましい。
 熱交換器2の中で、ビニルエステルとエチレン含有ガスを接触させる方法は特に限定されない。例えば、熱交換器2の上部からビニルエステルを流下させるとともに、熱交換器2の下部に加圧されたエチレン含有ガスを供給し、該熱交換器2の中で、両者を向流接触させる方法や、熱交換器2の上部からビニルエステルを流下させるとともに、熱交換器の上部に加圧されたエチレン含有ガスを供給し、該熱交換器2の中で、両者を並流接触させる方法などが挙げられる。効率的なエチレン吸収の点から、前者が好ましい。
 図1に示される装置では、2本の導管3、4が重合槽1と熱交換器2とを接続している。エチレン含有ガスは重合槽1から導管3を通って熱交換器2の下部へと導入され、エチレンを吸収したビニルエステルは熱交換器2の下部から導管4を通って重合槽1へと導入される。
 ビニルエステルは、導入管10を通して熱交換器2へ供給される。熱交換器2の上部に導入されたビニルエステルは、熱交換器2を通過しながらエチレンを吸収する。
 エチレン含有ガスは、熱交換器2の下部に接続された導管3を通して熱交換器2へと導入される。熱交換器側の導管3は熱交換器2の下部に接続されており、一方、ビニルエステル導入管10は、熱交換器2の上部に接続される。エチレン含有ガスは、ビニルエステルと向流接触しながら熱交換器2内を上昇していく。その結果、ガス中のエチレンがビニルエステルに溶解する。
 エチレンを吸収したビニルエステルは、導管4を通して重合槽1へ導入される。連続製造の場合は、エチレンは、重合槽1、熱交換器2及び導管3、4を循環する。エチレンの一部はビニルエステルに含まれて反応液導出管9から排出されるので、重合槽1に接続されたエチレン供給源から、導管5、6、7の少なくとも1つを介して補充される。
[セルロースナノファイバー(CNF)]
 本開示の水分散液はCNFを含有する。
 本開示の水分散液がCNFを含むことにより、本開示の水分散液を用いて作製したフィルムは、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)水溶液を用いて作製したフィルムに比べて耐水性、引張り弾性率及び破断点応力の低下を抑制できる又は向上できる。その際、フィルムの破断点ひずみの低下は少ない。このような効果は、PVA及びCNFを含有する水分散液を用いてフィルムを作製した場合に、PVA水溶液を用いて作製したフィルムに比べて破断点ひずみが著しく低下することと対照的である。
 また、本開示の水性エマルジョンは、CNFを含むことにより、耐熱接着性及び皮膜の耐水性が優れる。
 本開示の水分散液及び水性エマルジョンに含有されるCNFの平均繊維径は、好適には1nm以上、より好適には3nm以上、さらに好適には4nm以上である。平均繊維径が上記下限値以上であると、製造が容易となりやすい。上記平均繊維径は好適には1000nm以下、より好適には500nm以下、さらに好適には400nm以下であり、300nm以下、200nm以下又は100nm以下が好ましい場合もある。上記平均繊維径が上記上限値以下であると、本開示の水分散液又は水性エマルジョンを用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルムの耐水性がより優れる傾向にある。なお、本開示においてCNFの平均繊維径は、顕微鏡観察により算出した数平均繊維径である。数平均繊維径は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)で任意の10本のCNFを観察し、観察画像(SEM像)について解析ソフトを用いてCNFの繊維径を得た後、CNFの繊維径の10本の平均値を数平均繊維径として算出することができる。
 CNFの平均繊維長は、好適には0.01μm以上、より好適には0.1μm以上、さらに好適には0.2μm以上である。CNFの平均繊維長が上記下限値以上であると、本開示の水分散液又は水性エマルジョンを用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルムの引張り弾性率及び破断点応力がより改善される傾向にある。CNFの平均繊維長は、好適には1000μm以下、より好適には500μm以下、さらに好適には100μm以下、特に好適には50μm以下であり、5μm以下又は2μm以下が好ましい場合もある。CNFの平均繊維長が上記上限値以下であると、本開示の水分散液又は水性エマルジョンを用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルムの破断点ひずみが著しく低下することを抑制できる傾向にある。上記平均繊維長が上記上限値以下であると、本開示に係る水性エマルジョンを用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルムの耐水性がより優れる傾向にある。なお、本開示においてCNFの平均繊維長は、顕微鏡観察により算出した数平均繊維長である。数平均繊維長は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)で任意の10本のCNFを観察し、観察画像(SEM像)について解析ソフトを用いてCNFの繊維長を得た後、CNFの繊維長の10本の平均値を数平均繊維長として算出することができる。
 CNFのアスペクト比、すなわち平均繊維径に対する平均繊維長の比は、好適には3以上、より好適には10以上、さらに好適には50以上である。CNFのアスペクト比が上記下限値以上であると、本開示の水分散液又は水性エマルジョンを用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルムの引張り弾性率及び破断点応力がより改善される傾向にある。
 CNFとしては、例えばフィブリル化セルロース繊維を好適に使用することができる。フィブリル化セルロース繊維の原料としては、例えば、木材、藁、竹、バガス、笹、葦又は米殻などが挙げられる。フィブリル化は、セルロース繊維に叩解機やホモジナイザー等を用いて機械的なせん断力をかけることにより行うことができる。また、化学的処理により、セルロース繊維のフィブリル化を行うこともできる。CNFはリグニンを含有していてもよい。リグニンはフィブリル化セルロース繊維の原料に含まれる成分である。フィブリル化を行う際にリグニンの除去率を調整することにより、その含有量を調整することができる。CNFはカルボキシル基等のアニオン性基、カチオン性基で変性されたものであっても、無変性のものであってもよい。ある好適な実施形態では、CNFが無変性CNFである水分散液が挙げられる。他の好適な実施形態では、CNFが無変性CNFである水性エマルジョンが挙げられる。
[水分散液]
 本開示において水分散液とは、水を含む媒体中にCNFが分散した分散液をいう。上記媒体中に含まれる水の含有率は、好適には40質量%以上、より好適には70質量%以上、さらに好適には90質量%以上、特に好適には95質量%以上であり、100質量%であってもよい。上記媒体は有機溶媒を含有してもよいが、その含有量は好適には60質量%以下、より好適には30質量%以下、さらに好適には10質量%以下、特に好適には5質量%以下である。
 本開示の水分散液において、一部又は全てのエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)が溶解していることが好ましく、実質的に全てのエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)が溶解していることがより好ましい。
 本開示の水分散液におけるCNFの含有量は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して、好適には0.1質量部以上、より好適には0.2質量部以上、さらに好適には0.3質量部以上、特に好適には0.5質量部以上であり、1質量部以上、2質量部以上又は3質量部以上が好ましい場合もある。CNFの含有量が上記下限値以上であると、本開示の水分散液を用いてフィルムを作製した場合に、当該フィルムの耐水性、引張り弾性率及び破断点応力がより改善される。また、CNFの含有量が上記下限値以上であると、本開示の水分散液から構成されるコーティング剤は、耐水強度、溶剤バリア性及び折り曲げた時の耐油性がより優れる塗工紙、又は折り曲げた時のガスバリア性がより優れる多層構造体を提供することができる。本開示の水分散液におけるCNFの含有量は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して、好適には40質量部以下、より好適には30質量部以下、さらに好適には25質量部以下であり、20質量部以下、15質量部以下、13質量部以下、10質量部以下又は8質量部以下が好ましい場合もある。CNFの含有量が上記上限値以下であると、引張り弾性率がより優れ、破断点ひずみが著しく低下することを抑制できる傾向にある。また、本開示の水分散液から構成されるコーティング剤は、塗工した際の乾燥速度が速く、粘度も適度に低いため、塗工紙や多層構造体の作製により好適に用いることができる。該コーティング剤を用いて作製した多層構造体は、屈折負荷後のガスバリア性がより優れる。
 本開示の水分散液におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有率の合計は、好適には0.1質量%以上、より好適には0.5質量%以上、さらに好適には1質量%以上、特に好適には1.5質量%以上であり、2質量%以上、2.5質量%以上、3質量%以上が好ましい場合もある。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有率の合計が上記下限値以上であると、本開示の水分散液を用いてフィルムを作製するのが容易となりやすい。本開示の水分散液におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有率の合計は、好適には30質量%以下、より好適には27質量%以下、さらに好適には23質量%以下、特に好適には20質量%以下であり、17質量%以下、15質量%以下、13質量%以下、10質量%以下又は8質量%以下が好ましい場合もある。上記エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有率の合計が上記上限値以下であると、適度な粘度を維持できるため、水分散液の取り扱いが容易である。
 本開示の水分散液に含まれる固形分におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有率の合計は、好適には55質量%以上、より好適には60質量%以上、さらに好適には80質量%以上であり、90質量%以上、95質量%以上、99質量%以上又は100質量%が好ましい場合もある。上記エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有率の合計が上記下限値以上であると、本開示の水分散液から作製したフィルムの皮膜強度がより優れる。
 本開示の効果を阻害しない範囲であれば、本開示の水分散液は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、CNF及び水以外の他の成分を含有していてもよい。上記他の成分としては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)以外の樹脂、有機溶媒、可塑剤、架橋剤、界面活性剤、沈殿防止剤、増粘剤、流動性改良剤、防腐剤、密着性向上剤、酸化防止剤、浸透剤、消泡剤、充填剤、湿潤剤、着色剤、結合剤、保水剤、填料、澱粉及びその誘導体等の糖類、ラテックス等の添加剤が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。本開示の水分散液における上記他の成分の含有量は、好適には10質量%以下であり、5質量%以下、2質量%以下、1質量%以下又は0.5質量%以下が好ましい場合もある。本開示の水分散液における上記他の成分の含有量は、所望の効果が得られる限り、水分散液全体における量であってもよく、水分散液中の固形分に対する量であってもよい。上記他の成分がエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)以外の樹脂であるとき、その含有量は好適には60質量%以下、より好適には50質量%以下であり、40質量%以下、30質量%以下、20質量%以下、10質量%以下又は5質量%以下が好ましい場合がある。上記エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)以外の樹脂としては、例えばエチレン単位を実質的に含有しないPVA(以下、「PVA(B)」と称することがある)、及び後述するエチレン性不飽和単量体単位を含む重合体(C)等が挙げられる。
 本開示は、本開示の水分散液から構成される水性エマルジョンを含む。すなわち、本開示に係る他の実施形態としては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満である水性エマルジョンが挙げられる。
 本開示の水分散液の製造方法は特に制限されないが、例えば(i)エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)水溶液にCNFを添加して分散させる方法、(ii)CNFを水中に分散させた水分散液を予め調製し、当該水分散液とエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)水溶液を混合する方法、(iii)CNFを水中に分散させた水分散液にエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を添加する方法等が挙げられる。中でも、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の不溶解分を低減する観点、及びCNFをより均一に分散させる観点からは、(i)又は(ii)が好ましい。
 上記(i)又は(ii)の方法において、CNFを分散する工程、又はCNFの水分散液及びエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)水溶液を混合する工程で用いる装置としては、例えば、媒体撹拌型分散機、高圧式分散機、回転式分散機が挙げられる。
[水性エマルジョン]
 本開示の水性エマルジョンは、分散剤としてのエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)と、分散質としての重合体(C)と、CNFとを含み、前記セルロースナノファイバーの含有量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して0.1~40質量部である。
 重合体(C)はエチレン性不飽和単量体単位を含む重合体である。上記エチレン性不飽和単量体としては、例えばビニルエステル単量体、オレフィン単量体、(メタ)アクリル酸及びその塩、(メタ)アクリル酸エステル単量体(単官能性(メタ)アクリル酸エステル単量体、多官能性(メタ)アクリル酸エステル単量体)、(メタ)アクリルアミド単量体、ビニルエーテル単量体、ニトリル単量体、アリル単量体、α,β-不飽和モノ又はジカルボン酸単量体、ジエン単量体、芳香族ビニル単量体(例えば、スチレン単量体、縮合多環芳香族単量体)、複素環式ビニル単量体等が挙げられる。中でも、ビニルエステル単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、スチレン単量体及びジエン単量体からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、ビニルエステル単量体がより好ましい。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。なお、本開示において「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルからなる群より選択される1種以上であることを意味する。
 ビニルエステル単量体としては、例えば酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバル酸ビニル、バーサチック酸ビニル、桂皮酸ビニル、クロトン酸ビニル、デカン酸ビニル、ヘキサン酸ビニル、オクタン酸ビニル、イソノナン酸ビニル、トリメチル酢酸ビニル、4-tert-ブチルベンゼン酸ビニル、2-エチルヘキサン酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ラウリン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、オレイン酸ビニル、安息香酸ビニル等が挙げられ、中でも工業的観点から酢酸ビニルが好ましい。
 オレフィン単量体としては、例えばエチレン、プロピレン等が挙げられる。
 (メタ)アクリル酸及びその塩としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、それらのナトリウム塩及びカリウム塩等が挙げられる。
 単官能性(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸及びその塩、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸i-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸i-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル等が挙げられる。
 多官能性(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 (メタ)アクリルアミド単量体としては、例えば(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸及びその塩、(メタ)アクリルアミドプロピルジメチルアミン及びその塩又はその4級塩、N-メチロール(メタ)アクリルアミド及びその誘導体等が挙げられる。
 ビニルエーテル単量体としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-プロピルビニルエーテル、i-プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、i-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等が挙げられる。
 ニトリル単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
 アリル単量体としては、例えば酢酸アリル、塩化アリル等が挙げられる。
 α,β-不飽和モノ又はジカルボン酸単量体としては、例えばマレイン酸、イタコン酸、フマル酸等の脂肪族不飽和ジカルボン酸及びその塩又はそのエステルが挙げられる。
 ジエン単量体としては、例えばブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。
 芳香族ビニル単量体としては、例えばスチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、クロロスチレン、α-ブトキシスチレン、1-エチル-2-ビニルベンゼン、ビニルビフェニル等のスチレン単量体;ビニルナフタレン等の縮合多環芳香族単量体等が挙げられ、スチレン単量体が好ましい。
 複素環式ビニル単量体としては、例えばN-ビニル-2-ピロリドン等が挙げられる。
 重合体(C)の全単量体単位に対する前記エチレン性不飽和単量体単位の含有率は、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上、90質量%以上又は95質量%以上であることが好ましい場合もあり、100質量%であってもよい。上記エチレン性不飽和単量体単位の含有率が上記下限値以上であると、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の乳化重合安定性がより優れる。
 本開示の水性エマルジョンにおけるCNFの含有量は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して、好適には0.15質量部以上、より好適には0.2質量部以上、さらに好適には0.3質量部以上、特に好適には0.5質量部以上であり、1質量部以上、2質量部以上、3質量部以上又は5質量部以上が好ましい場合もある。CNFの含有量が上記下限値以上であると、本開示の水性エマルジョンは耐熱接着性及び皮膜の耐水性がより優れる。本開示に係る水性エマルジョンにおけるCNFの含有量は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して、好適には38質量部以下、より好適には35質量部以下であり、30質量部以下、25質量部以下又は20質量部以下が好ましい場合もある。CNFの含有量が上記上限値以下であると、本開示の水性エマルジョンの耐熱接着性及び皮膜の耐水性がより優れる。
 本開示の水性エマルジョンにおけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有量の合計は、重合体(C)100質量部に対して好適には2質量部以上、より好適には2.5質量部以上、さらに好適には3質量部以上であり、4質量部以上又は5質量部以上が好ましい場合もある。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有量の合計が上記下限値以上であると、本開示の水性エマルジョンは耐熱接着性がより優れる。本開示の水性エマルジョンにおけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有量の合計は、重合体(C)100質量部に対して好適には35質量部以下、より好適には30質量部以下、さらに好適には25質量部以下である。上記エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有量の合計が上記上限値以下であると、本開示の水性エマルジョンは皮膜の耐水性がより優れる。
 水性エマルジョンにおける固形分濃度は、10~80質量%であることが好ましい。固形分濃度が10質量%以上の場合、水性エマルジョンの粘度が低くなりすぎず粒子が沈降しにくくなる。固形分濃度は15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上、25質量%以上、30質量%以上、35質量%以上又は40質量%以上であることが好ましい場合もある。一方、固形分濃度が80質量%以下であると、乳化重合中に凝集物が生成しにくく製造が容易となる。固形分濃度は75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下、65質量%以下又は60質量%以下であることが好ましい場合もある。ここで固形分とは、水性エマルジョンに含まれる乾燥固形物の全量、すなわち水等の媒体を除去したときに残留する固形物の全量を意味する。
 本開示の水性エマルジョンに含まれる固形分におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、重合体(C)及びCNFの含有率の合計は、好適には55質量%以上、より好適には60質量%以上、さらに好適には80質量%以上であり、90質量%以上、95質量%以上、99質量%以上又は100質量%が好ましい場合もある。上記エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、重合体(C)及びCNFの含有率の合計が上記下限値以上であると、皮膜強度が優れる。
 分散剤は、さらにエチレン単位を実質的に含有しないPVA(以下、「PVA(B)」と称することがある)を含有していてもよい。PVA(B)の好適な粘度平均重合度及びけん化度は、前述したエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の好適態様と同様である。PVA(B)としては、無変性PVAであってもよく、変性PVAであってもよい。変性PVAとしては、例えばスルホン酸基変性PVA、カルボン酸基変性PVA等のアニオン変性PVA;第四級アミン基変性PVA等のカチオン変性PVA;アミド変性PVA;ポリオキシアルキレン基変性PVA;アセトアセチル基変性PVA;ダイアセトンアクリルアミド変性PVA等が挙げられる。
 本開示の水性エマルジョンにおける媒体中に含まれる水の含有率は、好適には40質量%以上、より好適には70質量%以上、さらに好適には90質量%以上、特に好適には95質量%以上であり、100質量%であってもよい。上記媒体は有機溶媒を含有してもよいが、その含有率は好適には60質量%以下、より好適には30質量%以下、さらに好適には10質量%以下、特に好適には5質量%以下である。
 本開示の効果を阻害しない範囲であれば、本開示の水性エマルジョンは、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、重合体(C)、CNF及び水以外の他の成分を含有していてもよい。上記他の成分としては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及び重合体(C)以外の樹脂、有機溶媒、可塑剤、架橋剤、界面活性剤、沈殿防止剤、増粘剤、流動性改良剤、防腐剤、密着性向上剤、酸化防止剤、浸透剤、消泡剤、充填剤、湿潤剤、着色剤、結合剤、保水剤、填料、澱粉及びその誘導体等の糖類、ラテックス等の添加剤が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。本開示に係る水性エマルジョンにおける上記他の成分の含有率は、好適には15質量%以下、より好適には10質量%以下であり、5質量%以下、2質量%以下、1質量%以下又は0.5質量%以下が好ましい場合もある。
[水性エマルジョンの製造方法]
 本開示は、本開示の水性エマルジョンの製造方法を提供する。本開示の水性エマルジョンの製造方法は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の存在下で、エチレン性不飽和単量体を乳化重合して水性エマルジョン(以下、「CNF未添加水性エマルジョン」と略記することがある)を得る工程(1)、及び該水性エマルジョンにCNFを配合する工程(2)を有する製造方法、もしくはエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有する水分散液を得る工程(3)、並びに該水分散液及びエチレン性不飽和単量体を混合して乳化重合する工程(4)を有する製造方法が好ましい。
 工程(2)は、工程(1)で得られたCNF未添加水性エマルジョンに、CNFの水分散液を添加して混合する方法により行うことが好ましい。工程(3)は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)水溶液にCNFを添加して分散させる方法、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)水溶液及びCNFの水分散液を混合する方法、CNFの水分散液にエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を溶解させる方法、又はエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを水へ一括に添加し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の溶解とCNFの分散を同時に行う方法により行うことが好ましい。工程(2)及び工程(3)の出発原料に用いる水分散液は、CNFを含む。該水分散液は、CNFと水以外に、前記した種類及び量で本開示に係る水性エマルジョンの他の成分を含んでいてもよい。これらの方法において、CNFを含む水分散液を得る方法としては、例えば水及びCNFを混合し、媒体撹拌型分散機、高圧式分散機又は回転式分散機等を用いて分散する方法が挙げられる。
 工程(1)及び工程(4)で用いられるエチレン性不飽和単量体としては、重合体(C)に含まれるエチレン性不飽和単量体の例として上述したものが挙げられる。
 工程(1)で水性エマルジョンを得る方法としては、分散剤とエチレン性不飽和単量体を仕込んだ後、適宜選択した重合開始剤を添加して、当該単量体を乳化重合する方法が挙げられる。分散剤の仕込み方法や添加方法は特に限定されず、分散剤を初期一括で仕込む方法や重合中に連続的に分散剤を添加する方法等を挙げることができる。中でも、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及び任意に含むPVA(B)の分散質へのグラフト率を高める観点から、重合系内に分散剤を初期一括で仕込む方法が好ましい。これらの方法において、分散剤の量やエチレン性不飽和単量体の量、溶媒の量を適宜調整することで重合反応を調節することができる。
 工程(4)で乳化重合する方法としては、工程(3)で得られた水分散液に、エチレン性不飽和単量体及び適宜選択した重合開始剤を添加して、当該単量体を乳化重合する方法が挙げられる。かかる方法において、分散剤の量やエチレン性不飽和単量体の量、溶媒の量を適宜調整することで重合反応を調節することができる。
 重合体(C)100質量部に対する分散剤の使用量は特に制限されないが、好ましくは2質量部以上35質量部以下である。当該使用量は、より好ましくは2.5質量部以上であり、3質量部以上、4質量部以上又は5質量部以上が好ましい場合もある。分散剤の使用量が上記下限値以上の場合、乳化重合反応が安定しやすい。上記分散剤の使用量は、より好ましくは30質量部以下であり、25質量部以下、20質量部以下又は15質量部以下が好ましい場合もある。分散剤の使用量が上記上限値以下である場合、水性エマルジョンを接着剤として用いたときに、当該接着剤の耐熱接着性が優れる傾向にある。ここで本開示において、分散剤の存在下で単量体を乳化重合して水性エマルジョンを製造した場合、当該単量体はほぼ全て重合して重合体(C)となる。したがって、水性エマルジョンに残存する単量体の量はごく少量なので無視することができる。
 上記乳化重合において、重合開始剤としては、乳化重合に通常用いられる水溶性の単独開始剤又は水溶性のレドックス系開始剤が使用できる。これらの重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。中でも、レドックス系開始剤が好ましい。
 水溶性の単独開始剤としては、アゾ系開始剤、過酸化水素、過硫酸塩(カリウム、ナトリウム又はアンモニウム塩)等の過酸化物等が挙げられる。アゾ系開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、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(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
 レドックス系開始剤としては、酸化剤と還元剤を組み合わせたものを使用できる。酸化剤としては、過酸化物が好ましい。還元剤としては、金属イオン、還元性化合物等が挙げられる。酸化剤と還元剤の組み合わせとしては、過酸化物と金属イオンとの組み合わせ、過酸化物と還元性化合物との組み合わせ、過酸化物と、金属イオン及び還元性化合物とを組み合わせたものが挙げられる。過酸化物としては、過酸化水素、クメンヒドロペルオキシド、t-ブチルヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド、過硫酸塩(カリウム、ナトリウム又はアンモニウム塩)、過酢酸t-ブチル、過酸エステル(過安息香酸t-ブチル)等が挙げられる。金属イオンとしては、Fe2+、Cr2+、V2+、Co2+、Ti3+、Cu等の1電子移動を受けることのできる金属イオンが挙げられる。還元性化合物としては、亜硫酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酒石酸、フルクトース、デキストロース、ソルボース、イノシトール、ロンガリット、アスコルビン酸が挙げられる。これらの中でも、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム及び過硫酸アンモニウムからなる群から選ばれる1種以上の酸化剤と、亜硫酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酒石酸、ロンガリット及びアスコルビン酸からなる群から選ばれる1種以上の還元剤との組み合わせが好ましく、過酸化水素と、亜硫酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酒石酸、ロンガリット及びアスコルビン酸からなる群から選ばれる1種以上の還元剤との組み合わせがより好ましい。
 乳化重合に際しては、本開示の効果を損なわない範囲で、アルカリ金属化合物、界面活性剤、緩衝剤、重合度調整剤等を適宜使用してもよい。
 アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属(ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム)を含む限り特に限定されず、アルカリ金属イオンそのものであってもよく、アルカリ金属を含む化合物であってもよい。アルカリ金属を含む化合物としては、例えば、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属酢酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属ハロゲン化物塩、アルカリ金属硝酸塩等の弱塩基性アルカリ金属塩;アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属のアルコキシド等の強塩基性アルカリ金属化合物等が挙げられる。これらのアルカリ金属化合物は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 弱塩基性アルカリ金属塩としては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩;炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属重炭酸塩;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム等のアルカリ金属リン酸塩;酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム等のアルカリ金属カルボン酸塩;硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸セシウム等のアルカリ金属硫酸塩;塩化セシウム、ヨウ化セシウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム等のアルカリ金属ハロゲン化物塩;硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム等のアルカリ金属硝酸塩等が挙げられる。中でも、エマルジョン内が塩基性を帯びる観点から、解離時に弱酸強塩基の塩として振舞えるアルカリ金属カルボン酸塩、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩が好ましく、アルカリ金属のカルボン酸塩がより好ましい。これらの弱塩基性アルカリ金属塩を用いることにより、乳化重合において当該弱塩基性アルカリ金属塩がpH緩衝剤として作用をすることで、乳化重合を安定に進めることができる。
 アルカリ金属化合物の含有量(アルカリ金属換算)は、用いられるアルカリ金属化合物の種類に応じて適宜選択することができるが、アルカリ金属化合物の含有量(アルカリ金属換算)は、水性エマルジョン(固形換算)の全質量に対して、100~15000ppmが好ましく、120~12000ppmがより好ましく、150~8000ppmがさらに好ましい。アルカリ金属化合物の含有量が100ppm以上であると、水性エマルジョンの乳化重合の安定性が優れる傾向にあり、15000ppm以下であると、水性エマルジョンからなる皮膜の着色を抑制しやすい。なお、アルカリ金属化合物の含有量は、ICP発光分析装置などにより測定することができる。ここで「ppm」は、「質量ppm」を意味する。
 界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤のいずれを使用してもよい。非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル等が挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸塩、アルキルアリール硫酸塩、アルキルスルフォネート、ヒドロキシアルカノールのサルフェート、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、アルキル又はアルキルアリールポリエトキシアルカノールのサルフェート及びホスフェート等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。界面活性剤の使用量は、エチレン性不飽和単量体の全量に対して2質量%以下であることが好ましい。界面活性剤の使用量が2質量%以下であると、水性エマルジョンを用いて皮膜を作製した場合に、当該皮膜の耐水性がより優れる。
 緩衝剤としては、酢酸、塩酸、硫酸等の酸;アンモニア、アミン、荷性ソーダ、荷性カリ、水酸化カルシウム等の塩基;又はアルカリ炭酸塩、リン酸塩、酢酸塩等が挙げられる。重合度調整剤としては、メルカプタン類、アルコール類等が挙げられる。
 上記乳化重合における分散媒は、水を主成分とする水性媒体であることが好ましい。水を主成分とする水性媒体は、水と任意の割合で可溶な水溶性の有機溶媒(アルコール類、ケトン類等)を含んでいてもよい。ここで、「水を主成分とする水性媒体」とは水を50質量%以上含有する分散媒のことである。コスト及び環境負荷の観点から、分散媒は、水を90質量%以上含有する水性媒体であることが好ましく、水であることがより好ましい。前記水性エマルジョンの製造方法において、乳化重合の開始の前に上記分散剤を分散媒に溶解させて加熱した後、冷却し、窒素置換することが好ましい。このとき加熱温度は80~100℃が好ましい。乳化重合の温度は20~95℃程度が好ましく、40~90℃程度がより好ましい。
 本開示の水性エマルジョンは接着剤として好適に用いられる。すなわち、本開示は、本開示の水性エマルジョンから構成される接着剤を開示する。該接着剤は、木工用、紙加工用等に用いられる。また、本開示の水性エマルジョンは、塗料、繊維加工、無機物バインダー、セメント混和剤、モルタルプライマー等広範な用途に利用され得る。本開示の水性エマルジョンは、噴霧乾燥等により粉末化することで、いわゆる粉末エマルジョンとして利用することもできる。
[フィルム]
 本開示は、本開示の水分散液又は水性エマルジョンから形成されるフィルムも提供する。当該フィルムの厚さに特に制限はないが、好適には10μm以上、より好適には20μm以上、さらに好適には30μm以上であり、好適には1000μm以下、より好適には500μm以下、さらに好適には200μm以下である。
 上記フィルムの製造方法としては、例えば、流延製膜法、コーティング法、湿式製膜法、ゲル製膜法等が挙げられる。流延製膜法によりフィルムを製造する場合、熱風を用いて乾燥すると表面が乾燥して膜が生じ、乾燥ムラ及び泡噛み等の問題が発生することがある。そのため、ガラス板又はポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略記することがある)等のプラスチックフィルム上に本開示の水分散液を流延し乾燥させてフィルム化することが好ましい。乾燥条件は特に制限されず、例えば10~40度、30~80%RHにおいて6時間~2週間乾燥させてもよい。上記製造方法により得られるフィルムは、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、CNF及び任意に重合体(C)を含有するフィルムである。該フィルムは、ガスバリア性フィルムであってもよい。
[コーティング剤]
 本開示の水分散液及び水性エマルジョンは、コーティング剤(すなわち、塗工液)としても使用できる。すなわち本開示は、本開示の水分散液又は水性エマルジョンから構成されるコーティング剤を提供する。本開示のコーティング剤を塗工する基材は特に制限されないが、例えば紙、樹脂を含む基材等が挙げられる。当該コーティング剤としては、本開示の水分散液又は水性エマルジョンをそのまま用いてもよく、さらに他の成分を添加して用いてもよい。上記他の成分としては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、CNF及び水以外の他の成分として前述したものが挙げられる。また、上記他の成分としては、グリオキザール、尿素樹脂、メラミン樹脂、多価金属塩、水溶性ポリアミド樹脂等の耐水化剤;アンモニア、カセイソーダ、炭酸ソーダ、リン酸等のpH調節剤;離型剤;顔料等の着色剤;無変性PVA、カルボキシル変性PVA、スルホン酸基変性PVA、アクリルアミド変性PVA、カチオン基変性PVA、長鎖アルキル基変性PVA等の各種の変性PVA;カゼイン、生澱粉(小麦、コーン、米、馬鈴しょ、甘しょ、タピオカ、サゴ椰子)、生澱粉分解産物(デキストリン等)、澱粉誘導体(酸化澱粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、カチオン化澱粉等)、海藻多糖類(アルギン酸ソーダ、カラギーナン、寒天(アガロース、アガロペクチン)、ファーセルラン等)、水溶性セルロース誘導体(カルボキシアルキルセルロース、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース等)等の水溶性高分子;スチレン-ブタジエン共重合体ラテックス、ポリアクリル酸エステルエマルジョン、酢酸ビニル-エチレン共重合体エマルジョン、酢酸ビニル-アクリル酸エステル共重合体エマルジョン等の合成樹脂エマルジョン;等も挙げられる。
[紙コーティング剤]
 本開示のコーティング剤は、紙コーティング剤(すなわち、紙用塗工液)であってもよい。
 紙コーティング剤中のエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の濃度は、塗工量(塗工により生じた紙の乾燥質量の増加)、塗工に使用する装置、操作条件等に応じて任意に選択されるが、1.0~30質量%が好ましく、2.0~25.0質量%がより好ましい。
 本開示の紙コーティング剤を紙に塗工する方法としては、公知の方法、例えばサイズプレス、ゲートロールコーター、シムサイザー、バーコーター、カーテンコーター等の装置を用いて紙の片面又は両面に塗工する方法、又は紙用塗工液を紙に含浸させる方法が挙げられる。塗工した紙の乾燥は、公知の方法、例えば熱風、赤外線、加熱シリンダー又はこれらを組み合わせた方法により行うことができる。乾燥した塗工紙は、調湿及びカレンダー処理することにより、バリア性をさらに向上させることができる。カレンダー処理条件としては、ロール温度が常温~100℃、ロール線圧20~300kg/cmが好ましい。
 本開示に係る他の実施形態としては、紙を備え、前記紙が本開示の紙コーティング剤で塗工されてなる塗工紙が挙げられる。本開示の紙用塗工液を用いた塗工紙は、剥離紙原紙、耐油紙、ガスバリア紙、感熱紙、インクジェット用紙、感圧紙等として用いることができる。中でも、剥離紙原紙又は耐油紙であることが好ましい。すなわち、本開示は、剥離紙原紙又は耐油紙である上記塗工紙を提供する。
 剥離紙原紙は、基材(紙)の上に、紙用塗工液により形成される目止め層(バリア層)を有する。基材(紙)としては、マニラボール、白ボール、ライナー等の板紙;一般上質紙、中質紙、グラビア用紙等の印刷紙;等が挙げられる。剥離紙は、上記剥離紙原紙の目止め層の上に積層された剥離層を有する。剥離層はシリコーン樹脂から構成されることが好ましい。シリコーン樹脂としては、公知のシリコーン樹脂、例えば溶剤型シリコーン、無溶剤型シリコーン、エマルジョン型シリコーンが挙げられる。剥離紙原紙における塗工量(塗工により生じた紙の乾燥質量の増加)は特に制限されないが、例えば0.1~2.0g/mである。
 耐油紙は、基材(紙)の上に、紙用塗工液により形成される耐油層を有する。基材(紙)としては、マニラボール、白ボール、ライナー等の板紙;一般上質紙、中質紙、グラビア用紙等の印刷紙;クラフト紙、グラシン紙、パーチメント紙等が挙げられる。耐油紙における塗工量(塗工により生じた紙の乾燥質量の増加)は特に制限されないが、例えば0.1~20g/mである。
[多層構造体]
 本開示に係る他の実施形態としては、樹脂を含む基材を備え、前記基材が本開示のコーティング剤で塗工されてなる、多層構造体が挙げられる。該多層構造体は、本開示のコーティング剤から形成される層(1)及び樹脂を含む基材である層(2)を有する。
 層(1)は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有する。層(1)におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFの含有率の合計は、好適には50質量%以上、より好適には80質量%以上、さらに好適には95質量%以上であり、100質量%であってもよい。
 層(2)に含有される樹脂は、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
 ポリオレフィン樹脂としては、例えばポリエチレン[高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)等]、ポリプロピレン、共重合ポリプロピレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。中でも、ポリエチレン及びポリプロピレンが好ましい。
 ポリエステル樹脂としては、PET、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート/イソフタレート等が挙げられる。中でも、PETが好ましい。
 ポリアミド樹脂としては、例えばポリカプロアミド(ナイロン-6)、ポリウンデカンアミド(ナイロン-11)、ポリラウリルラクタム(ナイロン-12)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン-6,6)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン-6,12)等の単独重合体;カプロラクタム/ラウリルラクタム共重合体(ナイロン-6/12)、カプロラクタム/アミノウンデカン酸重合体(ナイロン-6/11)、カプロラクタム/ω-アミノノナン酸重合体(ナイロン-6,9)、カプロラクタム/ヘキサメチレンジアンモニウムアジペート共重合体(ナイロン-6/6,6)、カプロラクタム/ヘキサメチレンジアンモニウムアジペート/ヘキサメチレンジアンモニウムセバケート共重合体(ナイロン-6/6,6/6,12)、アジピン酸とメタキシリレンジアミンとの重合体、及びヘキサメチレンジアミンとm,p-フタル酸との重合体である芳香族ナイロン等の共重合体が挙げられる。中でも、ポリカプロアミド(ナイロン-6)及びポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン-6,6)が好ましい。
 層(2)に含まれるポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂の含有量は、好適には50質量%以上、より好適には80質量%以上、さらに好適には95質量%以上であり、100質量%であってもよい。
 層(1)の厚さは、好適には0.01μm以上、より好適には0.1μm以上である。層(1)の厚さは、好適には100μm以下、より好適には50μm以下であり、20μm以下又は9μm以下が好ましい場合もある。層(2)の厚さは、好適には5~100μmである。層(2)に対する層(1)の厚さの比は、好適には0.9以下であり、より好適には0.5以下である。上記厚さの比は、好適には0.01以上である。これらの厚さは、フィルムを延伸する場合には最終的な厚さを意味する。
 層(1)及び層(2)は、ガスバリア性の向上、強度向上や取扱い性改善を目的に、無機層状化合物を含有してもよい。無機層状化合物としては、例えば、雲母類、タルク、モンモリロナイト、カオリナイト、バーミキュライトなどが挙げられ、これらは天然に産出されるものであってもよいし、合成されるものであってもよい。
 層(1)及び層(2)は、耐水性を向上させる目的で架橋剤を含有してもよい。架橋剤としては、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、アルデヒド化合物、チタン化合物、シリカ化合物、アルミ化合物、ジルコニウム化合物、硼素化合物などが挙げられる。中でも、コロイダルシリカ、アルキルシリケートなどのシリカ化合物が好ましい。
 本開示の多層構造体は、層(1)と層(2)との間に、接着性を向上させる目的で、接着性成分層を有していてもよい。接着性成分としては、アンカーコート剤等が挙げられる。基材へ水分散液を塗工する前に、接着性成分を前記基材の表面に塗工する方法等により前記接着性成分層を形成することができる。
 本開示の多層構造体は層(1)の、層(2)と接していない面に、さらにヒートシール樹脂層を有していてもよい。ヒートシール樹脂層は、通常押し出しラミネート法あるいはドライラミネート法により形成される。ヒートシール樹脂としては、HDPE、LDPE、LLDPEなどのポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン・α-オレフィンランダム共重合体、アイオノマー樹脂などが挙げられる。
 本開示の多層構造体の製造方法としては、例えば、層(2)に含まれるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)以外の樹脂からなる基材の表面に、本開示の水分散液を塗工した後、水分散液の媒体を除去する方法が挙げられる。水分散液の塗工時の温度は、20~80℃が好ましい。塗工方法は、グラビアロールコーティング法、リバースグラビアコーティング法、リバースロールコーティング法、ワイヤーバーコーティング法が好適に用いられる。水分散液を塗工する前の基材や、得られた多層構造体に対して、延伸や熱処理を行ってもよい。その場合、作業性を考慮すると、前記基材を一段延伸した後、当該基材に水分散液を塗布してから、さらに二段延伸を行い、その二段延伸中又は二段延伸後に熱処理をする方法が好ましい。前記熱処理は、空気中などで行われる。熱処理温度は前記基材の種類に応じて調整すればよく、通常、ポリオレフィンフィルムの場合には140℃~170℃であり、ポリエステルフィルム及びポリアミドフィルムの場合には140℃~240℃である。層(1)の熱処理を行う場合、通常、層(2)と同時に行われる。
 本開示の多層構造体は、ガスバリア性フィルムとして用いることができる。当該ガスバリア性フィルムは、包装材料として使用できる。すなわち本開示に係る他の実施形態としては、本開示の多層構造体を備える包装材料が挙げられる。当該包装材料は、例えば食品;飲料物;農薬、医薬等の薬品;医療器材;機械部品、精密材料等の産業資材;衣料などを包装するために使用される。特に、当該包装材料は、酸素に対するバリア性が必要となる用途、及び包装材料の内部が各種の機能性ガスによって置換される用途に好ましく使用される。当該包装材料の形態として、例えば縦製袋充填シール袋、真空包装袋、スパウト付パウチ、ラミネートチューブ容器、容器用蓋材等が挙げられる。
[接着剤]
 本開示の水分散液及び水性エマルジョンは、接着剤としても使用できる。すなわち、本開示に係る他の実施形態としては、本開示の水分散液又は水性エマルジョンを含む接着剤が挙げられる。当該接着剤は、本開示の水分散液又は水性エマルジョンをそのまま用いてもよく、さらに他の成分を添加して用いてもよい。上記他の成分としては、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、重合体(C)、CNF及び水以外の他の成分として前述したものが挙げられる。中でも、可塑剤又は架橋剤を添加することが好ましい場合がある。
 可塑剤としては、例えば、ジカルボン酸エステル化合物、アリールオキシ基含有化合物等が挙げられる。
 ジカルボン酸エステル化合物としては、例えば、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールジイソブチラート、アジピン酸メチル、コハク酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジフェニル、フタル酸ジヘキシル、フタル酸ジシクロヘキシル、フタル酸ジヒドロアビエチル、イソフタル酸ジメチル等が挙げられる。
 アリールオキシ基含有化合物におけるアリールオキシ基としては、フェノキシ基、置換フェノキシ基が挙げられる。置換フェノキシ基としては、炭素数1~12のアルコキシフェノキシ基、炭素数1~12のアルキルフェノキシ基等が挙げられる。置換基の数は、特に限定されず、1~5個が好ましく、1~3個がより好ましい。アリールオキシ基含有化合物としては、置換又は無置換フェノキシ基含有化合物が好ましく、ビニル基を含まない置換又は無置換フェノキシ基含有化合物がより好ましい。アリールオキシ基含有化合物の具体例としては、フェノキシエタノール、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールモノフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジノニルフェニルエーテル等が挙げられる。可塑剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 可塑剤の含有量は、水分散液又は水性エマルジョン中の固形分100質量部に対して、0.5~20質量部であることが好ましく、1.0~10質量部であることがより好ましい。可塑剤の含有量が上記範囲にあることにより、接着性により優れる接着剤が得られる。
 架橋剤としては、例えば、多価イソシアネート化合物;ヒドラジン化合物;ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂(PAE);塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等の水溶性アルミニウム塩;尿素-グリオキザール樹脂等のグリオキザール樹脂等が挙げられる。
 多価イソシアネート化合物は、分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物である。多価イソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、水素化TDI、トリメチロールプロパン-TDIアダクト(例えばバイエル社の「Desmodur L」)、トリフェニルメタントリイソシアネート、メチレンビスフェニルイソシアネート(MDI)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(PMDI)、水素化MDI、重合MDI、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、4,4-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)等が挙げられる。多価イソシアネート化合物としては、ポリオールに過剰のポリイソシアネートで予めポリマー化した末端基がイソシアネート基を持つプレポリマーを用いてもよい。
 ヒドラジン化合物は、分子中にヒドラジノ基(HN-NH-)を有する化合物である。ヒドラジン化合物としては、例えば、ヒドラジン、ヒドラジンヒドラート、ヒドラジンの塩酸、硫酸、硝酸、亜硫酸、リン酸、チオシアン酸、炭酸等の無機塩類及びギ酸、シュウ酸等の有機塩類;メチルヒドラジン、エチルヒドラジン、プロピルヒドラジン、ブチルヒドラジン、アリルヒドラジン等のヒドラジンの一置換体;1,1-ジメチルヒドラジン、1,1-ジエチルヒドラジン、(1-ブチル-2-メチルヒドラジン)等のヒドラジンの対称二置換体等が挙げられる。さらに、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、ジグリコール酸ジヒドラジド、酒石酸ジヒドラジド、リンゴ酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、ダイマー酸ジヒドラジド等の多価ヒドラジド化合物等、従来知られている各種のものを用いることができる。中でも、アジピン酸ジヒドラジドが好ましい。架橋剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 架橋剤の含有量は、重合体(C)100質量部に対して1~50質量部であることが好ましい。架橋剤の含有量が1質量部以上であると、耐水性や耐熱性がより優れる。一方、架橋剤の含有量が50質量部以下であると、良好な皮膜が形成されやすく、耐水性や耐熱性がより優れる。
 接着剤の被着体としては、紙、木材及びプラスチック等が挙げられる。中でも、木材に好適である。本開示の接着剤は、ヤニ分の多い針葉樹や木目の密な広葉樹に対しても高い接着性を示すことから、集成材、合板、化粧合板、繊維ボードなどの用途に適用することができる。また、本開示の接着剤は、紙用接着剤、特に紙ストロー用接着剤としても好適に使用される。
[用途]
 本開示の水分散液及び水性エマルジョンは、前述した用途以外にも種々の用途に使用できる。以下にその例を挙げるが、これらに限定されない。
(1)塩化ビニル分散剤用途:塩化ビニル、塩化ビニリデンの懸濁重合用分散安定剤及び分散助剤
(2)被覆剤用途:サイズ剤、繊維加工剤、皮革仕上剤、塗料、防曇剤、金属腐食防止剤、亜鉛メッキ用光沢剤、帯電防止剤
(3)接着剤・バインダー用途:接着剤、粘着剤、再湿接着剤、各種バインダー、セメントやモルタル用添加剤
(4)分散安定剤用途:塗料や接着剤等の有機・無機顔料の分散安定剤、各種ビニル化合物の乳化重合用分散安定剤、ビチュメン等の後乳化剤
(5)紙加工用途:紙力増強剤、耐油性・耐溶剤性付与剤、平滑性向上剤、表面光沢改良助剤、目止剤、バリア剤、耐光性付与剤、耐水化剤、染料・顕色剤分散剤、接着力改良剤、バインダー
(6)農業用途:農薬用バインダー、農薬用展着剤、農業用被覆剤、土壌改良剤、エロージョン防止剤、農薬用分散剤
(7)医療・化粧品用途:造粒バインダー、コーティング剤、乳化剤、貼付剤、結合剤、フィルム製剤基材、皮膜形成剤
(8)粘度調整剤用途:増粘剤、レオロジー調整剤
(9)凝集剤用途:水中懸濁物及び溶存物の凝集剤、金属凝集剤
(10)フィルム用途:水溶性フィルム、偏光フィルム、バリアフィルム、繊維製品包装用フィルム、種子養生シート、植生シート、シードテープ、吸湿性フィルム
(11)成形物用途:繊維、フィルム、シート、パイプ、チューブ、防漏膜、ケミカルレース用水溶性繊維、スポンジ
(12)樹脂原料用途:ポリビニルブチラール用原料、感光性樹脂原料、グラフト重合体原料、各種ゲル原料
(13)後反応用途:低分子有機化合物、高分子有機化合物、無機化合物との後反応用途
 本開示は、本開示の効果を奏する限り、本開示の技術的思想の範囲内において、上記の構成を種々組み合わせた実施形態を含む。
 本開示を実施例によりさらに詳細に説明する。なお以下で、「部」及び「%」は特に断らない限り「質量部」及び「質量%」をそれぞれ意味する。
特に断りがない場合、「部」及び「%」はそれぞれ質量部及び質量%を示す。
[エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の前駆体又は再酢化物であるエチレン変性ビニルエステル重合体のH-NMRから求めた。具体的には、実施例及び比較例の試料のエチレン変性ビニルエステル重合体の再沈精製をn-ヘキサンとアセトンの混合溶液を用いて3回以上行った後、80℃で3日間減圧乾燥して分析用のエチレン変性ビニルエステル重合体を作製する。分析用のエチレン変性ビニルエステル重合体をDMSO-dに溶解し、核磁気共鳴装置を用いて80℃でH-NMR(500MHz)を測定した。酢酸ビニルの主鎖メチンプロトンに由来するピーク(積分値P:4.7~5.2ppm)とエチレン及び酢酸ビニルの主鎖メチレンプロトンに由来するピーク(積分値Q:1.0~1.6ppm)を用い次式によりエチレン単位の含有率を算出した。
  エチレン単位の含有率(モル%)=100×((Q-2P)/4)/P
[ビニルアルコール系重合体の粘度平均重合度]
 ビニルアルコール系重合体(エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)又はエチレン単位を含まないPVA)の粘度平均重合度はJIS K 6726:1994に準じて測定した。具体的には、ビニルアルコール系重合体のけん化度が99.5モル%未満の場合には、けん化度99.5モル%以上になるまでけん化し、得られたビニルアルコール系重合体について、水中、30℃で測定した極限粘度[η](リットル/g)を用いて下記式により粘度平均重合度(P)を求めた。
  P=([η]×10/8.29)(1/0.62)
[ビニルアルコール系重合体のけん化度]
 ビニルアルコール系重合体(エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)又はエチレン単位を含まないPVA)のけん化度は、JIS K 6726:1994に記載の方法により求めた。
[製造例1]
 使用した重合装置の概略図を図1に示す。撹拌翼8としてマックスブレンド翼[住友重機械プロセス機器株式会社製、撹拌翼径(直径)d:1m、翼(パドル)幅b:2m]を備えた略円柱状の重合槽1[容量:7kl、槽内径D:1.8m]に、槽内エチレン圧力が0.47MPaとなるように導管5からエチレンを、2.5L/hrの速度で導管6から重合開始剤の2,2’-アゾビス-(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)の1質量%メタノール溶液を、それぞれ導入した。また、導入管10と熱交換器2とを介して、酢酸ビニル含有液(酢酸ビニル:820L/hr、メタノール:128L/hr)を重合槽1に導入した。また、エチレン含有ガスを重合槽1から導管3を介して熱交換器2に導入した。酢酸ビニル含有液は管の表面に沿って流下することでエチレンを吸収し、導管4を介して重合槽1に注ぎ込まれ、反応液と混合され、エチレンとの連続重合に供された。重合槽1内の液面が一定になるように導出管9から重合液を連続的に取り出した。重合槽1出口における酢酸ビニルの重合率が28%になるように調整した。また単位体積あたりの撹拌動力Pvは3kW/mであり、フルード数Frは0.11となるように調整した。翼(パドル)全体が反応液に浸かり、なおかつ液面と翼(パドル)の上端とが近接した状態で反応液を撹拌した。重合槽における反応液の滞留時間は5時間であった。重合槽出口の温度は60℃であった。連続的に取り出した重合液にメタノール蒸気を導入することで未反応の酢酸ビニルモノマーの除去を行い、エチレン-酢酸ビニル共重合体のメタノール溶液(濃度30質量%)を得た。
 前記重合工程で得られたエチレン-酢酸ビニル共重合体のメタノール溶液(濃度30質量%)に、けん化触媒である水酸化ナトリウムのメタノール溶液(濃度4質量%)を、前記エチレン-酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニルユニットに対する水酸化ナトリウムのモル比が0.011となるように添加した。エチレン-酢酸ビニル共重合体溶液及びけん化触媒溶液をスタティックミキサーで混合した後、得られた混合物をベルト上に載置し、40℃で18分保持してけん化反応を進行させた。その後、粉砕、乾燥し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)を得た。得られた共重合体(1)のエチレン単位の含有率は4.0モル%であり、粘度平均重合度は1700であり、けん化度は98.0モル%であり、エチレン単位のブロックキャラクターは0.92であった。
 なお、単位体積当たりの撹拌動力Pv(kW/m)は、下記の式より算出した。
 Pv=(Pt-Pe)/V
 ここで、Ptは重合反応中の撹拌動力(kW)、Peは無負荷時(重合槽が空)の撹拌動力(kW)、Vは重合槽中の重合溶液量(m)である。上記式中のPe、Ptは撹拌機の電流値(A)及び電圧値(V)から下記式によりそれぞれ算出した。
 Pe(又はPt)=31/2×電圧値×電流値×力率×効率/1000
 また、フルード数Frは下記の式より算出した。
 Fr=n×d/g
(式中、nは撹拌翼の回転数(rps)を表し、dは撹拌翼径(m)を表し、gは重力加速度(m/s)を表す。)
[エチレン-ビニルアルコール共重合体のエチレン単位のブロックキャラクター]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体をけん化度99.9モル%以上にけん化後、メタノールで十分に洗浄を行い、次いで90℃減圧乾燥を2日間した共重合体をDMSO-dに溶解し、500MHzの13C-NMRを用いて、80℃で測定した。得られたスペクトルチャートからT.Moritani and H.Iwasaki,Vol.11,No.6,pp.1251-1259,Macromolecules(1978)に記載の方法で帰属、算出したビニルアルコール・エチレンの2単位連鎖のモル分率(AE)、ビニルアルコール単位のモル分率(A)、エチレン単位のモル分率(E)を用いて下記式よりエチレン単位のブロックキャラクター(η)を求めた。
 η=(AE)/{2×(A)×(E)}
[製造例2~4]
 重合時におけるエチレン、酢酸ビニル、メタノール及び開始剤のフィード量、重合率、撹拌動力Pv、フルード数Fr、並びにけん化時におけるエチレン-ビニルエステル共重合体溶液の濃度及び水酸化ナトリウムのモル比を表1に示すように変更したこと以外は、製造例1と同様にしてエチレン-ビニルアルコール共重合体(2)~(4)を製造した。
[製造例5]
 重合時におけるエチレン、酢酸ビニル、メタノール及び開始剤のフィード量、重合率、単位体積あたりの撹拌動力Pv、フルード数Fr、酢酸ビニルの供給方法並びにけん化時におけるエチレン-ビニルエステル共重合体溶液の濃度及び水酸化ナトリウムのモル比を表1に示すように変更したことと、撹拌翼8として2段傾斜パドル翼[撹拌翼径(直径)d:1.5m、翼(パドル)幅b:0.88m]を用いたこと以外は、製造例1と同様の方法によりエチレン-ビニルアルコール共重合体(5)を製造した。なお、前記2段傾斜パドル翼は、翼(パドル)幅bが小さいため、ワイドパドル翼に該当しない。
[製造例6]
 重合時におけるエチレン、酢酸ビニル、メタノール及び開始剤のフィード量及び重合率、単位体積あたりの撹拌動力Pv、フルード数Fr、並びにけん化時におけるエチレン-ビニルエステル共重合体溶液の濃度及び水酸化ナトリウムのモル比を表1に示すように変更したことと、撹拌翼8としてアンカー翼[撹拌翼径(直径)d:1.7m、翼(パドル)幅b:0.85m]を用いたこと以外は、製造例1と同様の方法によりエチレン-ビニルアルコール共重合体(6)を製造した。なお、前記アンカー翼は、翼(パドル)幅bが小さいため、ワイドパドル翼に該当しない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[実施例I-1]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)100質量部を2150質量部の水に溶解し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)の4質量%水溶液を調製した。この水溶液に、無変性CNF(アスペクト比約200、平均繊維径50nm、平均繊維長10μm)の2質量%水分散液250質量部を添加し、マグネチックスターラーで1時間撹拌することで水分散液を得た。当該水分散液におけるCNFの含有量は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)100質量部に対して5質量部であった。
[フィルムの膨潤度及び溶出率の測定]
 実施例I-1で得られた水分散液を20℃、65%RH下で、PETフィルム上に流延し、7日間室温下で乾燥させることで乾燥皮膜が形成された塗工物を得た。当該塗工物から乾燥皮膜を剥がし、厚さ50μmのフィルムを得た。当該フィルムを20℃の水中に20時間浸漬し、下記の式を用いてフィルムの膨潤度と溶出率を測定した。これらの値が小さいほどフィルムの耐水性が優れている。結果を表2に示す。
 膨潤度(倍)=(水浸漬後のサンプル質量)/(水浸漬後のサンプルの乾燥後の質量)
 溶出率(質量%)=[{(水浸漬前のサンプルの乾燥質量)-(水浸漬後のサンプルの乾燥質量)}/(水浸漬前のサンプルの乾燥質量)]×100
[フィルムの強伸度測定]
 フィルムの膨潤度及び溶出率の測定と同様の方法により厚さ50μmのフィルムを得た。当該フィルムを幅10mmにカットし、20℃、65%RHにて1週間調湿した後、株式会社島津製作所製の精密万能試験機「オートグラフAG-IS」を用いて、チャック間距離50mm及び引張速度100mm/分の条件で強伸度測定を行い、引張り弾性率、破断点ひずみ及び破断点応力を求めた。なお、測定は各サンプル5回測定し、その平均値を求めた。結果を表3に示す。
[実施例I-2~I-5]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類、CNFの含有量を表2に示すように変更した以外は実施例I-1と同様にして水分散液を得た。当該水分散液を用いて前述の方法でフィルムを作製し、当該フィルムの膨潤度溶出率及び強伸度を評価した。結果を表2及び表3に示す。
[比較例I-1]
 実施例I-1と同様にして、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)の4質量%水溶液を調製した。この水溶液に水250質量部を添加し、実施例I-1と同様にして撹拌することで水溶液を得た。当該水溶液を用いて前述の方法でフィルムを作製し、当該フィルムの膨潤度、溶出率及び強伸度を評価した。結果を表2及び表3に示す。
[比較例I-2]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類を表2に示すように変更した以外は比較例I-1と同様にして水溶液を得た。当該水溶液を用いて前述の方法でフィルムを作製し、当該フィルムの膨潤度、溶出率及び強伸度を評価した。結果を表2及び表3に示す。
[比較例I-3~I-6]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に代えて、表2に記載されたエチレン単位を含まないPVAを用いたこと、及びCNFの含有量を表2に示すように変更したこと以外は実施例I-1と同様にして水分散液を得た。当該水分散液を用いて前述の方法でフィルムを作製し、当該フィルムの膨潤度、溶出率及び強伸度を評価した。結果を表2及び表3に示す。
[比較例I-7,I-8]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に代えて、表3に記載されたエチレン単位を含まないPVAを用いたこと以外は比較例I-1又は比較例I-2と同様にして水溶液を得た。当該水溶液を用いて前述の方法でフィルムを作製し、当該フィルムの強伸度を評価した。結果を表3に示す。
[比較例I-9]
 実施例I-1のエチレン-ビニルアルコール共重合体(1)に代えて、表2に記載されたエチレン-ビニルアルコール共重合体(6)を用いて水分散液を調製しようとしたが、エチレン-ビニルアルコール共重合体(6)は水に不溶であり、水分散液の製造及び評価ができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 比較例I-3(CNF5質量部)及び比較例I-4(CNF30質量部)の水分散液から作製したフィルムは、比較例I-7(CNF0質量部)の水溶液から作製したフィルムに比べて、引張り弾性率及び破断点応力は改善されるものの、破断点ひずみが著しく低下した。一方で、実施例I-1(CNF5質量部)及び実施例I-2(CNF30質量部)の水分散液から作製したフィルムは、比較例I-1(CNF0質量部)の水溶液から作製したフィルムに比べて、引張り弾性率及び破断点応力が改善される上に、破断点ひずみの低下が抑制された。
 水分散液に含まれるビニルアルコール系重合体の種類を変更した場合にも、同様の傾向があるといえる。比較例I-5(CNF5質量部)及び比較例I-6(CNF30質量部)の水分散液から作製したフィルムは、比較例I-8(CNF0質量部)の水溶液から作製したフィルムに比べて、引張り弾性率及び破断点応力は改善されるものの、破断点ひずみが著しく低下した。一方で、実施例I-3(CNF5質量部)及び実施例I-4(CNF30質量部)の水分散液から作製したフィルムは、比較例I-2(CNF0質量部)の水溶液から作製したフィルムに比べて、引張り弾性率及び破断点応力が大きく改善される上に、破断点ひずみの低下が抑制された。
[実施例II-1]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)100質量部を900質量部の水に溶解し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)の10質量%水溶液を調製した。この水溶液に、無変性CNF(アスペクト比約200、平均繊維径50nm、平均繊維長10μm)の2質量%水分散液を250質量部、さらに水500質量部を添加し、マグネチックスターラーで1時間撹拌することでコーティング剤を得た。当該コーティング剤におけるCNFの含有量は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)100質量部に対して5質量部で、コーティング剤におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(1)及びCNFの含有率の合計は6質量%であった。後述する方法により、コーティング剤の評価、塗工紙の作製及び評価を行った。結果を表4に示す。
[コーティング剤を使用した剥離紙向け塗工紙の作製]
 実施例II-1で得られたコーティング剤を、ワイヤーバー(バーコーター)を用いて、坪量64gsmのグラシン紙に手塗りで塗工した。次いでシリンダー型ロータリードライヤー乾燥機を用いて、105℃、1分間乾燥を行い、塗工紙を作製した。コーティング剤の固形分換算の塗工量は1.0gsm(片面)であった。得られた塗工紙を20℃、65%RHで72時間調湿後、塗工紙の物性を測定した。
[コーティング剤を使用した耐油紙向け塗工紙の作製]
 実施例II-1で得られたコーティング剤を、ワイヤーバーを用いて、坪量70gsmのPPC(Plain Paper Copier)用紙(上質紙)に手塗りで塗工した。次いでシリンダー型ロータリードライヤー乾燥機を用いて、105℃、1分間乾燥を行い、塗工紙を作製した。コーティング剤の固形分換算の塗工量は3.0gsm(片面)であった。得られた塗工紙を20℃、65%RHで72時間調湿後、塗工紙の物性を測定した。
[塗工紙のロール汚れ試験]
 上記の手順で作製した塗工紙を、40℃、90%RHで24時間調湿した。このときの塗工紙の含水率は約10%であった。この含水率を可能な限り保持した状態でシリンダー型ロータリードライヤーに塗工紙を1回転通し、塗工面のシリンダーロール表面への転写具合を観察し、以下の3段階で評価した。
 〇:塗工面の転写がほぼ見られない。
 △:塗工面の一部が転写している。
 ×:多くの塗工面が転写している。
[塗工紙の耐水強度試験]
 塗工紙の表面に、20℃のイオン交換水約0.1gを滴下した後、指先で擦り、コーティング剤の溶出状態を観察し、以下の5段階で評価した。
 5-耐水強度が優れており、ヌメリ感がない。
 4-ヌメリ感はあるが、コーティング層には変化がない。
 3-コーティング剤の一部が乳化する。
 2-コーティング剤の全体が乳化する。
 1-コーティング剤が溶解する。
[剥離紙用途向け評価:透気度測定]
 塗工紙の透気度を、JIS P 8117:2009に準じ王研式滑度透気度試験機を用いて測定した。透気度は35,000sec以上であることが好ましい。
[剥離紙用途向け評価:トルエンバリア性試験]
 塗工紙の塗工面上に着色トルエン(赤)を塗布(5×5cm)後、裏面(未塗工面)への裏抜け(小さな赤色の斑点ないし塗布面の全面着色)度合いを観察し、下記の基準により評価した。
 5-裏面に斑点なし
 4-斑点(1,2個)発生
 3-斑点が多数発生(トルエン塗布面の約10-20%)
 2-塗布面の約20-70%が着色
 1-塗布面全体(約70%以上)が着色
[耐油紙用途向け評価:KIT試験、折り曲げKIT試験]
 TAPPI No.T559cm-02に基づいて塗工面平面部と折り曲げ部のKIT試験を実施した。評価は目視により行った。なお、フッ素樹脂を用いた市販の耐油紙のKIT値は通常5級以上であり、一般的な使用において問題とならない耐油度は5級以上である。したがって、塗工紙の耐油度は5級以上であることが好ましく、より高い耐油性が求められる用途においては7級以上がより好ましく、10級以上がさらに好ましい。
 折り曲げ部のKIT試験では、塗工面が外面となるようにして塗工紙を2つに折り曲げ、その折り曲げ部分の上から幅1.0mm、深さ0.7mm、圧力2.5kgf/cm・秒の条件で、押圧して完全に折り目を付け、その後、塗工紙を広げ、折り目部分の耐油度をTAPPI No.T559cm-02によって測定した。測定は目視によって行った。折り曲げ部についても問題とならない耐油度は5級以上であるため、当該部分の耐油度は5級以上であることが好ましく、より高い耐油性が求められる用途においては7級以上がより好ましく、10級以上がさらに好ましい。
[実施例II-2~II-7]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類、CNFの含有量を表4のように変更した以外は実施例II-1と同様にしてコーティング剤を得た。当該コーティング剤の評価を前述の方法で行った。当該コーティング剤を用いて前述の方法で塗工紙を作製し、評価した。結果を表4に示す。
[比較例II-1~II-3]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)に代えて、表1に示すエチレン単位を含まないPVAを用い、CNFの含有量を表4の通りにした以外は実施例II-1と同様にしてコーティングを得た。当該コーティング剤の評価を前述の方法で行った。当該コーティング剤を用いて前述の方法で塗工紙を作製し、評価した。結果を表4に示す。
[比較例II-4]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)に代えて、表4に示すエチレン単位を含まないPVA(1)を用いたこと以外は実施例II-1と同様にして、PVA(1)の10質量%水溶液を調製した。この水溶液に、水750質量部を添加し、マグネチックスターラーで1時間撹拌することでコーティング剤を得た。当該コーティング剤の評価を前述の方法で行った。当該コーティング剤を用いて前述の方法で塗工紙を作製し、評価した。結果を表4に示す。
[比較例II-5]
 実施例II-1と同様にして、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)の10質量%水溶液を調製した。この水溶液に、水750質量部を添加し、マグネチックスターラーで1時間撹拌することでコーティング剤を得た。当該コーティング剤の評価を前述の方法で行った。当該コーティング剤を用いて前述の方法で塗工紙を作製し、評価した。結果を表4に示す。
[比較例II-6]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)に代えて、表4に示すエチレン-ビニルアルコール共重合体(6)を用いてコーティング剤を調製しようとしたが、エチレン-ビニルアルコール共重合体(6)が水に溶けなかったため、調製できなかった。そのため、コーティング剤の評価、塗工紙の作製及び評価ができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有する水分散液から構成されるコーティング剤を用いて作製した塗工紙(実施例II-1)は、CNFを含有しない場合(比較例II-5)に比べ、ロール汚れ試験の結果が良好であり、剥離紙における通気度、耐水強度、溶剤バリア性及び折り曲げた時の耐油性も優れていた。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有する水分散液から構成されるコーティング剤(実施例II-1)は、エチレン単位を含まないPVA及びCNFを含有する水分散液から構成されるコーティング剤(比較例II-1)に比べて、剥離紙における通気度、耐水強度、溶剤バリア性及び折り曲げた時の耐油性に優れていた。
[実施例III-1]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)100質量部を1150質量部の水に溶解し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)の8質量%水溶液を調製した。この水溶液に、無変性CNF(アスペクト比約200、平均繊維径50nm、平均繊維長10μm)の2質量%水分散液250質量部を添加し、マグネチックスターラーで1時間撹拌することで水分散液を得た。当該水分散液におけるCNFの含有量は、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)100質量部に対して5質量部であった。
(多層構造体の製造)
 アンカーコート剤(接着剤)を厚み15μmの層(2)である延伸ポリエチレンテレフタレート(OPET)フィルム(基材)に塗工して、OPETフィルムの表面に接着剤層を形成した。グラビアコーターを用いて、接着剤層の表面に、上記で得られた水分散液を40℃で塗工してから、120℃で乾燥して層(1)を形成した。アンカーコート剤の反応を促進するため、前記フィルムをさらに160℃で120秒間の熱処理することにより、多層構造体を得た。層(1)の厚みは2μmであった。
[酸素ガスバリア性]
 実施例III-1で得た多層構造体を温度20℃、85%RHの状態で5日間調湿してから、酸素透過量測定装置(MOCON社製MOCON OX-TRAN2/21)を用いて以下の条件で酸素透過量X(cc/m・day・atm)を測定した。結果を表5に示す。
  温度:20℃
  酸素供給側の湿度:85%RH
  キャリアガス側の湿度:85%RH
  キャリアガス流量:10mL/分
  酸素圧:1.0atm
  キャリアガス圧力:1.0atm
[屈曲負荷後の酸素ガスバリア性]
 実施例III-1で得た多層構造体をゲルボフレックスで3回の屈曲負荷を与えた後に、上記と同様にして酸素透過量Y(cc/m・day・atm)を測定した。結果を表5に示す。
[実施例III-2~III-5]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類、CNFの含有量を表5に示すように変更した以外は実施例III-1と同様にして多層構造体を得た。得られた多層構造体の酸素透過量Xと屈曲負荷後の酸素透過量Yを表5に示す。
[比較例III-1]
 実施例III-1と同様にして、エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)の8質量%水溶液を調製した。この水溶液に水250質量部を添加し、実施例III-1と同様にして撹拌することで水溶液を得た。当該水溶液を用いたこと以外は実施例III-1と同様の方法で多層構造体を作製した。当該多層構造体の酸素透過量Xと屈曲負荷後の酸素透過量Yを表5に示す。
[比較例III-2]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類を表5に示すように変更した以外は比較例III-1と同様にして水溶液を得た。当該水溶液を用いて前述の方法で多層構造体を作製した。当該多層構造体の酸素透過量Xと屈曲負荷後の酸素透過量Yを表5に示す。
[比較例III-3~III-6]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に代えて、表5に記載されたエチレン単位を含まないPVAを用いたこと、及びCNFの含有量を表5に示すように変更したこと以外は実施例III-1と同様にして水分散液を得た。当該水分散液を用いたこと以外は実施例III-1と同様の方法で多層構造体を作製した。当該多層構造体の酸素透過量Xと屈曲負荷後の酸素透過量Yを表5に示す。
[比較例III-7,III-8]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に代えて、表5に記載されたエチレン単位を含まないPVAを用いたこと以外は比較例III-1と同様にして水溶液を得た。当該水溶液を用いて前述の方法で多層構造体を作製した。当該多層構造体の酸素透過量Xと屈曲負荷後の酸素透過量Yを表5に示す。
[比較例III-9]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(1)に代えて表5に記載されたエチレン-ビニルアルコール共重合体(6)を用いて多層構造体を作製しようとしたが、エチレン-ビニルアルコール共重合体(6)は水に不溶であり、コーティング剤の調製、多層構造体の作製及び評価ができなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有する水分散液から構成されるコーティング剤(実施例III-1)は、CNFを含有しない場合(比較例III-1)に比べ、酸素ガスバリア性、特に屈折負荷後の酸素ガスバリア性が優れていた。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の粘度平均重合度及びエチレン単位の含有率を変更した場合(実施例III-3と比較例III-2との対比)にも、同様の結果が得られた。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びCNFを含有する水分散液から構成されるコーティング剤(実施例III-1)は、エチレン単位を含まないPVA及びCNFを含有する水分散液から構成されるコーティング剤(比較例III-3)に比べて、酸素ガスバリア性が優れていた。
[実施例IV-1]
 還流冷却器、滴下ロート、温度計、及び窒素吹込口を備えた1リットルガラス製重合槽に、イオン交換水285gを仕込み85℃に加温した。エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)(粘度平均重合度1700、けん化度98モル%、エチレン単位の含有率4モル%)21.0gを添加し、45分間撹拌して溶解した。さらに、酢酸ナトリウムを0.3g添加し、混合して溶解した。次に、この共重合体が溶解した水溶液を冷却、窒素置換後、200rpmで撹拌しながら、60℃に昇温した後、酒石酸の20質量%水溶液2.4g及び5質量%過酸化水素水3.2gをショット添加後、酢酸ビニル28gを仕込み、重合を開始した。重合開始から30分後に初期重合終了(酢酸ビニルの残存量が1%未満)を確認した。酒石酸の10質量%水溶液1g及び5質量%過酸化水素水3.2gをショット添加後、酢酸ビニル252gを2時間にわたって連続的に添加し、重合温度を80℃に維持して重合を完結させた。この水性エマルジョン100質量部に対し無変性セルロースナノファイバー(アスペクト比約200、平均繊維径50nm、平均繊維長10μm)の5質量%水分散液を7.4質量部添加し、アンカー型撹拌翼を用いてゆるやかに混合撹拌し、水性エマルジョン(Em-1)を得た。
[耐熱接着性]
 WATT‘91(DIN EN 14257:2019)に準拠し、耐熱接着性を評価した。結果を表1に示す。
(接着条件)
 被着材:ブナ/ブナ
 塗布量:200g/m
 圧締条件:20℃、2時間、圧力0.7N/mm
 養生条件:20℃、1週間
(測定条件)
 80℃の乾燥機内で1時間静置した後、試験片を取り出して熱いままの状態で接着強度(単位:N/mm)を測定した。
[皮膜の耐水性]
 実施例IV-1で得られた水性エマルジョンを20℃、65%RH下で、PETフィルム上に流延し、7日間室温下で乾燥させることで乾燥皮膜が形成された塗工物を得た。当該塗工物から乾燥皮膜を剥がし、厚さ400μmの皮膜を得た。当該皮膜を20℃の水中に20時間浸漬し、下記の式を用いて皮膜の吸水率と溶出率を測定した。これらの値が小さいほど皮膜の耐水性が優れている。結果を表6に示す。
 吸水率(質量%)={(水浸漬後のサンプル質量)/(水浸漬後のサンプルの乾燥後の質量)×100}-100
 溶出率(質量%)=[{(水浸漬前のサンプルの乾燥質量)-(水浸漬後のサンプルの乾燥質量)}/(水浸漬前のサンプルの乾燥質量)]×100
[実施例IV-2~IV-5]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類及び添加量、並びにCNFの添加量を表6に示すように変更した以外は実施例IV-1と同様にして重合及びCNFの添加を行い、水性エマルジョン(Em-2~Em-5)を得た。前述の方法により、水性エマルジョン(Em-2~Em-5)の耐熱接着性及び皮膜の耐水性を評価した。結果を表6に示す。
[比較例IV-1]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類及び添加量を表6に示すように変更した以外は実施例IV-1と同様にして重合し、水性エマルジョンを得た。CNFを添加することなく、当該水性エマルジョンをそのまま水性エマルジョン(Em-A)とした。前述の方法により、水性エマルジョン(Em-A)の耐熱接着性及び皮膜の耐水性を評価した。結果を表6に示す。
[比較例IV-2]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)に代えて、表6に示すエチレン単位を含まないポリビニルアルコールを用いたこと以外は実施例IV-1と同様にして重合及びCNFの添加を行い、水性エマルジョン(Em-B)を得た。前述の方法により、水性エマルジョン(Em-B)の耐熱接着性及び皮膜の耐水性を評価した。結果を表6に示す。
[比較例IV-3]
 エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の種類及び添加量、並びにCNFの添加量を表6に示すように変更した以外は実施例IV-1と同様にして重合及びCNFの添加を行い、水性エマルジョン(Em-C)を得た。前述の方法により、水性エマルジョン(Em-C)の耐熱接着性及び皮膜の耐水性を評価した。結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 CNFを含まない水性エマルジョン(比較例IV-1)では、CNFの含有量が本開示で規定される範囲内である水性エマルジョン(実施例IV-4)に比べて、耐熱接着性及び皮膜の耐水性が低かった。一方で、CNFの含有量が本開示で規定される範囲よりも多い水性エマルジョン(比較例IV-3)では、皮膜が崩壊して皮膜の耐水性が測定不能となり、耐熱接着性が低かった。エチレン単位を含まないポリビニルアルコールを用いた水性エマルジョン(比較例IV-2)では、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)を用いた水性エマルジョン(実施例IV-1)に比べ、耐熱接着性及び皮膜の耐水性が劣っていた。一方で、実施例IV-1~IV-5に示されるように、本開示の水性エマルジョンは耐熱接着性及び皮膜の耐水性が優れていた。

Claims (21)

  1.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーを含有し、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満である水分散液。
  2.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の粘度平均重合度が200~5000である、請求項1に記載の水分散液。
  3.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のけん化度が80~99.9モル%である、請求項1又は2に記載の水分散液。
  4.  セルロースナノファイバーの含有量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して0.1~40質量部である、請求項1~3のいずれかに記載の水分散液。
  5.  前記水分散液におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーの含有率の合計が0.1~30質量%である、請求項1~4のいずれかに記載の水分散液。
  6.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位のブロックキャラクターが0.90~0.99である、請求項1~5のいずれかに記載の水分散液。
  7.  分散剤としてのエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)と、分散質としてのエチレン性不飽和単量体単位を含む重合体(C)と、セルロースナノファイバーとを含み、前記セルロースナノファイバーの含有量が、エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)100質量部に対して0.1~40質量部である、水性エマルジョン。
  8.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーの含有量の合計が重合体(C)100質量部に対して2~35質量部である、請求項7に記載の水性エマルジョン。
  9.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)のエチレン単位の含有率が1モル%以上20モル%未満である、請求項7又は8に記載の水性エマルジョン。
  10.  前記水性エマルジョンに含まれる固形分におけるエチレン-ビニルアルコール共重合体(A)、重合体(C)及びセルロースナノファイバーの含有率の合計が55質量%以上である、請求項7~9のいずれかに記載の水性エマルジョン。
  11.  重合体(C)が、ビニルエステル単量体、(メタ)アクリル酸エステル単量体、スチレン単量体及びジエン単量体からなる群より選択される少なくとも1種に由来する単量体単位を、全単量体単位に対して70質量%以上含有する、請求項7~10のいずれかに記載の水性エマルジョン。
  12.  請求項1~6のいずれかに記載の水分散液、又は請求項7~11のいずれかに記載の水性エマルジョンから構成されるコーティング剤。
  13.  紙コーティング剤である、請求項12に記載のコーティング剤。
  14.  紙を備え、前記紙が請求項13に記載の紙コーティング剤で塗工されてなる、塗工紙。
  15.  剥離紙原紙又は耐油紙である、請求項14に記載の塗工紙。
  16.  樹脂を含む基材を備え、前記基材が請求項12に記載のコーティング剤で塗工されてなる、多層構造体。
  17.  前記樹脂がポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂及びポリアミド樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂である、請求項16に記載の多層構造体。
  18.  請求項16又は17に記載の多層構造体を備える、包装材料。
  19.  請求項1~6のいずれかに記載の水分散液、又は請求項7~11のいずれかに記載の水性エマルジョンから構成される、接着剤。
  20.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)の存在下で、エチレン性不飽和単量体を乳化重合して水性エマルジョンを得る工程(1)、及び該水性エマルジョンにセルロースナノファイバーを配合する工程(2)を有する、請求項7~11のいずれかに記載の水性エマルジョンの製造方法。
  21.  エチレン-ビニルアルコール共重合体(A)及びセルロースナノファイバーを含有する水分散液を得る工程(3)、並びに該水分散液及びエチレン性不飽和単量体を混合して乳化重合する工程(4)を有する、請求項7~11のいずれかに記載の水性エマルジョンの製造方法。
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