JP2021195535A - 被覆用組成物及び紙材 - Google Patents

Abstract

【課題】高耐水性と高耐油性のみならず、ヒートシール性をも有する被覆用組成物を提供する。
【解決手段】１００重量部のアクリル系樹脂と、２０よりも大きいアスペクト比を有する、２０〜２００重量部の粘土とを含む、被覆用組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、被覆用組成物及び紙材に関するものであり、特に、紙材を被膜するために用いることのできる耐水性と耐油性を有する被覆用組成物に関するものである。

近年、使い捨てプラスチック及び非リサイクル可能プラスチック製品といったプラスチックごみが徐々に国際的な問題となっている。従来、紙コップや紙容器上のポリエチレンライニングは、液体が取り除かれる間、熱を保持できる。しかし、ほとんどの紙再生プラントはポリエチレン膜を取り除く設備を有さず、ポリエチレン膜材料は使用済み紙コップや紙容器のリサイクル性を低減させる。このため、多くの国で最近、バイオ系のパッケージング材料を支持し、石油由来のパッケージング材料の使用を減らし始めている。

上記に基づき、当業者は従来のポリエチレン膜ライニングを置き換え、使用済み紙コップや使用済み紙容器のリサイクル性を改善することのできる、紙材の被覆用組成物の開発に努めている。

本発明は被覆用組成物を提供する。被覆用組成物は、高耐水性と高耐油性のみならず、ヒートシール性をも有する。

本発明の被覆用組成物は、１００重量部のアクリル系樹脂と、２５〜２００重量部の粘土とを含む。粘度は２０より大きいアスペクト比を有する。

本発明の１つの実施形態において、アクリル系樹脂は、スチレンアクリル樹脂、メタクリル樹脂、又はスチレン・ブタジエン樹脂を含む。

本発明の１つの実施形態において、粘度は層構造を有する。

本発明は、紙材を更に提供する。第１の被覆層を形成するため、上述した被覆用組成物が紙材の少なくとも１つの表面に被覆される。

本発明の１つの実施形態において、第１の被覆層の付着量は５ｇ／ｍ^２〜２０ｇ／ｍ^２である。

本発明の１つの実施形態において、第２の被覆層を形成するため、上述した被覆用組成物又はスチレンアクリル樹脂が紙材の第１の被覆層上に更に被覆される。

本発明の１つの実施形態において、第２の被覆層の付着量は５ｇ／ｍ^２〜２０ｇ／ｍ^２であり、第１の被覆層の付着量と第２の被覆層の付着量との和は２５ｇ／ｍ^２以下である。

本発明の１つの実施形態において、紙材は３０ｇ／ｍ^２〜６００ｇ／ｍ^２の坪量を有する。

本発明の１つの実施形態において、紙材は０．４５ｇ／ｍ^２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３の紙密度を有する。

上記に基づき、本発明は被覆用組成物及び紙材を提供する。被覆用組成物は、１００重量部のアクリル系樹脂と、２５〜２００重量部の粘土を含む。粘度は２０よりも大きいアスペクト比を有する。被覆用組成物は、高耐水性と高耐油性のみならず、ヒートシール性をも有する。更に、本発明の紙材から作られた紙容器又はシール紙の再パルプ化プロセスにおいて、上述した被覆用組成物で形成された被膜層は紙材から容易に分離することができ、９５％以上の紙繊維回収率を達成できる。

以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、これら実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されない。

本明細書において、「１つの数値〜もう１つの数値」による範囲は、明細書中に範囲内の全ての数値を列記することを避けるための概略的表示である。このため、特定の数値範囲の記述は、明細書における任意の数値とそのより小さな範囲の場合のように、数値範囲内の任意の数値、そして数値範囲内の任意の数値により定義されたより小さな数値範囲をカバーする。

本発明は、耐水性と耐油性とを有する被覆用組成物を提供する。被覆用組成物は、１００重量部のアクリル系樹脂と、２５〜２００重量部の粘土とを含む。粘度は２０より大きいアスペクト比を有する。更に、水が紙の層に浸透するのを防ぐため優れたシール性が提供され、粘土が樹脂と混合されるときの付着防止のための優れた作業性が提供されるよう、粘度は層構造を有する。本発明の被覆用組成物が粘土を含むことから、アクリル系樹脂を用いるための材料コストを削減でき、止水性が向上し、乾燥後の塗被剤のサイズを安定して維持できる。本実施形態において、アクリル系樹脂は、スチレンアクリル樹脂、メタクリル樹脂、又はスチレン・ブタジエン樹脂を含んでよい。ただし、本発明はこれに限定されない。

本発明は、紙材を更に提供する。第１の被覆層を形成するため、紙材の少なくとも１つの表面に上述した被覆用組成物が被覆され、第１の被覆層の付着量は、例えば、５ｇ／ｍ^２〜２０ｇ／ｍ^２である。本発明は紙材の少なくとも１つの表面に上述した被覆用組成物を被覆して第１の被覆層を形成することにより達成できるが、本発明のもう１つの実施形態において、第２の被覆層を形成するため、上述した被覆用組成物又はスチレンアクリル樹脂が紙材の第１の被覆層上に更に被覆される。もう１つの実施形態において、第２の被覆層の付着量は、例えば、５ｇ／ｍ^２〜２０ｇ／ｍ^２であり、第１の被覆層の付着量と第２の被覆層の付着量との和は、例えば、２５ｇ／ｍ^２以下である。第２の被覆層が上述した被覆用組成物により形成されるとき、第１の被覆層を形成するための被覆用組成物と第２の被覆層を形成するための被覆用組成物との両方が、１００重量部のアクリル系樹脂と、２５〜２００重量部の粘土とを含んでよいことに注意されたい。ただし、第１の被覆層を形成するための被覆用組成物中の粘度含有量は、第２の被覆層を形成するための被覆用組成物中の粘度含有量と同一であっても異なっていてもよい。

本実施形態において、紙材は、例えば、３０ｇ／ｍ^２〜６００ｇ／ｍ^２の坪量を有し、例えば、０．４５ｇ／ｍ^２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３の紙密度を有する。紙材の紙密度が上記範囲内にあるとき、紙材は柔軟性を有し、包装紙の加工に好ましい。

本発明において説明される紙材は、紙又は厚紙を含み、本発明の被覆用組成物で被覆されることのできる木材、ポリマー（例えば、ポリエチレン）基材、又はその他の基材であってもよい。本発明はこれに限定されない。本発明により提供される紙材は耐水性と耐油性とを有し、紙袋、紙容器、紙箱、又は紙コップといった紙ベースの食料包装材料として好ましい。加えて、本発明により提供される紙材はヒートシール性を有し、飲料コップのためのシール紙の作製におけるプラスチックシールフィルムの代わりに用いることができる。

以下に、上記実施形態において提案された被覆用組成物と紙材を、実験例を介し詳細に説明する。ただし、以下の実験例は本発明を限定することを意図していない。
紙材の作製

原料パルプは、３５０ｍｌのカナダ標準ろ水度を有する広葉樹クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）及び針葉樹クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）から取得した。原料パルプは、３１０ｇ／ｍ^２の坪量を有する紙材を得るため、製紙機械を用いた製紙プロセスにかけられた。紙材は、表面平滑性を向上させるため更につや出しされ、０．６５±０．１ｇ／ｍ^２の紙密度を達成した。

６８％の固形分を有するカオリンスラリーを調製するため、粘土（アスペクト比２５を有する）と、分散剤として加えられたポリアクリル酸ナトリウム（粘土に対し乾燥重量で０．３部）とを、ミキサーにより分散した。以下の紙材被覆のための被覆用組成物を調製するため、得られたカオリンスラリーを、スチレンアクリル樹脂（マイケルマン社製Ｍｉｃｈｅｍ（登録商標）Ｃｏａｔ９５、簡単に「ＭＣ９５」と呼称する）と、それぞれＭＣ９５：粘土の乾燥重量比率１００：２５、１００：３３、１００：５０、１００：７５、１００：１００、１００：２００で混合した。
紙材被覆

被覆用組成物を上記のように作製された紙材上に１００ｍ／分の運転速度で被覆し、第１の被覆層を形成するため乾燥させた。次いで、第２の被覆層を形成するため、被覆用組成物又はスチレンアクリル樹脂を紙材の第１の被覆層上に１００ｍ／分の運転速度で被覆した。下記表１は、実施例１〜１７と比較例１〜３における第１の被覆層と第２の被覆層の付着量と（被覆用組成物中の）ＭＣ９５／粘土比率を示す。加えて、実施例１〜１７と比較例１〜３の耐水性と耐油性を、それぞれＴＡＰＰＩ Ｔ ４４１試験方法とＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９試験方法で評価し、評価結果を以下の表１に示す。

ＴＡＰＰＩ Ｔ ４４１試験方法は、コッブ吸水試験器により被覆層の吸水度を測定する。吸水度（コッブ値）は、特定時間（表１に示されたコッブ値については３０分）中に１ｃｍの水中で、紙、厚紙、又は段ボールの１平方メートルにより吸収された水の量として定義される。標準試験時間は１２０秒である。基本的に、コッブ値が低いほど、耐水性が優れる。

ＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９試験方法は、キット試験とも呼ばれ、被膜層の耐油性を測定するために用いられる。ＴＡＰＰＩ Ｔ ５５９試験方法において、ヒマシ油、ヘプタン、及びトルエンの混合物を被覆された紙材に滴下し、１５秒後に被覆された紙材が黒くなるか否かを観察した。合計１２の異なる混合物を用い、透過性に基づき混合物１〜混合物１２まで番号付けした。これらのうち、混合物１２が最も透過性が高く、混合物１が最も透過性が低かった。混合物中のヒマシ油含有量が低いほど、混合物は腐蝕性が高い。試験用混合物の少なくとも一部が被覆された紙材により吸収されるとき、被覆された紙材の黒色化又は有色化は「失敗」を表す。サンプルスコアは、被覆された紙材が「失敗」しなかったとき用いられた最大の数字を有する混合物（混合物１〜混合物１２）を表し、表１では「キット番号」と呼ぶ。基本的に、キット番号が高いほど、耐油性が高い。
[表１]

表１から明らかなように、本発明の被覆用組成物で形成された第１の被膜層を含む実施例１〜１７は全て、好ましい耐水性と耐油性を示した。加えて、本発明の被覆用組成物又はスチレンアクリル樹脂で形成された第２の被覆層を含む実施例１〜１１は、耐水性が更に向上した。加えて、比較例１〜３は被覆用組成物としてスチレンアクリル樹脂のみを用いており、本発明の被覆用組成物又はスチレンアクリル樹脂で形成された第２の被覆層（実施例１〜１１）により、比較例１〜３よりも好ましい耐水性が達成された。

まとめると、本発明は被覆用組成物及び紙材を提供する。被覆用組成物は、１００重量部のアクリル系樹脂と、２５〜２００重量部の粘土とを含む。粘度は２０よりも大きなアスペクト比を有する。上述した被覆用組成物は、本発明の紙材の少なくとも１つの表面に被覆される。このようにして、紙材は高耐水性と高耐油性を有するのみならず、ヒートシール性をも有する。更に、紙材は、再パルプ化プロセスにおいて完全にリサイクルできる。このため、本発明は従来のポリエチレン膜材料の低いリサイクル性の課題を効果的に排除できる。

本発明による被覆用組成物及び紙材は、紙リサイクル産業に応用できる。

Claims (9)

1. 耐水性と耐油性とを有する被覆用組成物であって、
   １００重量部のアクリル系樹脂と、
   ２０よりも大きいアスペクト比を有する、２０〜２００重量部の粘土と
   を含む、
   被覆用組成物。
2. 前記アクリル系樹脂が、スチレンアクリル樹脂、メタクリル樹脂、又はスチレン・ブタジエン樹脂を含む、
   請求項１に記載の被覆用組成物。
3. 前記粘土が層構造を有する、
   請求項１に記載の被覆用組成物。
4. 紙材であって、
   第１の被覆層を形成するため、請求項１〜３のいずれか１項に記載の前記被覆用組成物が少なくとも１つの表面に被覆された、
   紙材。
5. 前記第１の被覆層の付着量が５ｇ／ｍ^２〜２０ｇ／ｍ^２である、
   請求項４に記載の紙材。
6. 第２の被覆層を形成するため、請求項１〜３のいずれか１項に記載の前記被覆用組成物又はスチレンアクリル樹脂が前記紙材の前記第１の被覆層上に更に被覆された、
   請求項４に記載の紙材。
7. 前記第２の被覆層の付着量が５ｇ／ｍ^２〜２０ｇ／ｍ^２であり、前記第１の被覆層の前記付着量と前記第２の被覆層の前記付着量との和が２５ｇ／ｍ^２以下である、
   請求項６に記載の紙材。
8. ３０ｇ／ｍ^２〜６００ｇ／ｍ^２の坪量を有する、
   請求項４に記載の紙材。
9. ０．４５ｇ／ｍ^２〜０．８５ｇ／ｃｍ^２の紙密度を有する、
   請求項４に記載の紙材。