JP7649832B1 - 蒸着用原紙 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】紙基材の少なくとも一方の面に、水分散性樹脂を主成分とする目止め層を有し、
前記目止め層が、その表面の吸水度(Cobb120秒)が12g/m2以下、かつ、純水接触角(5秒後)が70°以上95°以下であり、
前記目止め層上に、プライマー層を有する蒸着用原紙。
【選択図】なし
Description
1.紙基材の少なくとも一方の面に、水分散性樹脂を主成分とする目止め層を有し、
前記目止め層が、その表面の吸水度(Cobb120秒)が12g/m2以下、かつ、純水接触角(5秒後)が70°以上95°以下であり、
前記目止め層上に、プライマー層を有することを特徴とする蒸着用原紙。
2.前記目止め層の塗工量が、1g/m2以上であることを特徴とする1.に記載の蒸着用原紙。
3.前記目止め層が、炭酸カルシウムを含有することを特徴とする1.または2.に記載の蒸着用原紙。
4.前記プライマー層が、ポリウレタン樹脂を主成分とすることを特徴とする1.~3.のいずれかに記載の蒸着用原紙。
なお、本発明において、「主成分とする」とは、乾燥重量で50質量%以上を占めることを意味する。
本発明において紙基材とは、パルプ、填料、各種助剤からなるシートである。
パルプとしては、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、針葉樹未漂白パルプ(NUKP)、サルファイトパルプなどの化学パルプ、ストーングラインドパルプ、サーモメカニカルパルプなどの機械パルプ、脱墨パルプ、古紙パルプなどの木材繊維、ケナフ、竹、麻などから得られた非木材繊維などを用いることができ、適宜配合して用いることが可能である。これらの中でも、紙基材中への異物混入が発生し難いこと、高い白色度を有するため印刷時の面感が良好となり、特に包装材料として使用した場合の使用価値が高くなることなどの理由から、木材繊維の化学パルプ、機械パルプを用いることが好ましく、木材繊維の化学パルプを用いることがより好ましい。
目止め層は、紙基材の少なくとも一方の面に塗工により設けられる。なお、塗工により設けられた塗工層であるか否かは、断面観察等により判別することができる。
目止め層は、水分散性樹脂を主成分とし、その表面の吸水度(Cobb120秒)が12g/m2以下、かつ、純水接触角(5秒後)が70°以上95°以下である。
コッブ吸水度は、JIS P8140:1998に規定されたコッブ法に準拠して、100mlの蒸留水を試験面積100cm2の目止め層に接触させ、規定時間後に吸収された水の単位面積あたりの重量を意味する。
純水接触角とは、JIS R3257:1999(静滴法)に準拠して、純水3.5μLを滴下し、滴下してから5秒後の接触角を意味する。
また、本発明の目止め層は、上記した吸水度と純水接触角を満足する範囲内において、ポリビニルアルコールや、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等の水溶性樹脂を含有することもできる。
プライマー層は、目止め層上に水系塗工により形成される。
プライマー層としては、従来、蒸着紙において用いられているものを特に制限することなく使用することができ、例えば、アクリル系、オレフィン系、ポリウレタン系等の水分散性樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等の水溶性樹脂等が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。これらの中で、ポリウレタン系樹脂が目止め紙の耐水性を維持向上させ、さらにガスバリア性を有するため好ましい。
本発明において、目止め層とプライマー層の塗工方法については特に限定されるものではなく、公知の塗工装置及び塗工系で塗工することができる。例えば、塗工装置としてはブレードコーター、バーコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、リバースロールコーター、カーテンコーター、スプレーコーター、サイズプレスコーター、ゲートロールコーターなどが挙げられる。また、塗工系としては、水系塗工であり、溶媒としては、水、および水と相溶するメタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル等の有機溶媒との混合溶媒を使用することができる。
塗工層を乾燥させる手法としては、例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒーター、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダードライヤー等の通常の方法が用いられる。
本発明の蒸着用原紙の水分率は特に限定されるものではないが、真空条件にて蒸着層を形成する際に、水分率が高いと真空度が低くなるため、水分率は低い方が好ましい。具体的には、8.0重量%以下であることが好ましく、6.0重量%以下であることがより好ましく、3.0重量%以下であることがさらに好ましく、1.0重量%以下であることが最も好ましい。なお、水分率の下限値は特に制限されないが、0.1重量%程度である。
蒸着用原紙のプライマー層の上に、蒸着層を設けることにより、蒸着紙が得られる。蒸着層は、金属、無機酸化物、無機窒化物等を含有することができる。金属蒸着層としては、アルミニウム、スズ、ニッケル、銅、金、白金、銀、コバルト、クロム等が挙げられるが、遮光性が高く安価であることからアルミニウムがより好ましい。無機酸化物蒸着層としては、ケイ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、スズ、マグネシウム、鉛、ホウ素、ナトリウム等の酸化物あるいはその混合物、さらには、無機窒化物との複合物が挙げられるが、バリア性及び透明性が高く安価であることから酸化ケイ素、又は酸化アルミニウムがより好ましい。
蒸着層の形成方法は任意であり、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、プラズマ気相成長法(CVD)、転写蒸着法等の、既知の方法が採用できる。真空蒸着法は、比較的簡単に蒸着層を形成でき、また、生産性を考慮すると好ましい。
蒸着層の厚さは5~300nmとすることが好ましく、特に10~150nmであることが好ましい。厚さが5nmより薄いと均一な蒸着層が形成できず十分なバリア性が得られないことがある。一方、300nmを超える場合には、蒸着層にフレキシビリティを保持させることが難しくなり、成膜後に折り曲げ、引っ張りなどの外的要因により、亀裂を生じる恐れが出てくる。
蒸着層の上には、表面の保護あるいはラミネートなどの後加工適性を向上させることを目的として保護層を積層しても良い。この場合、例えば水溶性高分子を水あるいは水/アルコール混合溶媒に溶解させたものに、金属アルコキシドを直接あるいはあらかじめ加水分解させるなどの処理を行ったものを混合し、この混合溶液を蒸着層上に塗工、乾燥して形成することができる。また、混合溶液中に、イソシアネート化合物、シランカップリング剤、あるいは分散剤、安定化剤、粘度調整剤、着色剤等を必要に応じて添加使用しても良い。
蒸着紙の少なくとも一方の面上に樹脂層を有することができる。これにより、ヒートシール性を付与することもできる。樹脂層は、蒸着紙の両面に設けることもできるが、少なくとも蒸着層を有する側の面上に有することが好ましい。
樹脂層の樹脂としては、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、アクリロニトリル・スチレン、ポリメチル(メタ)アクリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド(ナイロン)、ポリアセタール、ポリカーボネート等の化石資源由来樹脂、ポリ乳酸(PLA)、エステル化澱粉、酢酸セルロース、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、バイオポリエチレン、バイオポリエチレンテレフタレート、バイオポリウレタン等の生物由来樹脂を含むことができる。
なお、生物由来樹脂とは、原料として再生可能な有機資源である植物・微生物等由来の物質を含み、化学的または生物学的に合成することにより得られる、数平均分子量(Mn)1,000以上の高分子材料をいう。
なお、生分解性樹脂とは、微生物の働きにより、分子レベルまで分解され、最終的には二酸化炭素と水となって自然界へと循環していく性質の樹脂をいう。
樹脂ラミネート層が押し出しラミネート層の場合は、蒸着紙の少なくとも一方の面上に、上記した各種樹脂を押し出しラミネート法により樹脂ラミネート層として積層する。また、樹脂ラミネート層がフィルム貼合層の場合は、蒸着紙の少なくとも一方の面上に、上記した各種樹脂製のフィルムをドライラミネート法、サンドラミネート法等により樹脂ラミネート層として貼合する。樹脂層は、蒸着紙の両面に設けることもできるが、少なくとも蒸着層を有する側の面上に有することが好ましい。
本発明において、フィルム貼合層に使用するフィルムとしては、上記した各種樹脂製のフィルムが挙げられる。目的に応じてこれらのフィルムを1層または複数層を貼合して使用することができる。
また、産業用資材などに用いられる積層体として使用する場合においても、酸素や湿気の侵入を抑えることで、腐敗、劣化を防止できるほか、溶剤の臭気が漏れ出るのを防止するフレーバーバリア性などの効果が期待される。
得られた蒸着用紙基材と蒸着紙について、以下に示す様な評価法に基づいて試験を行った。
(基紙の作製)
広葉樹クラフトパルプ(LBKP)75重量部と針葉樹クラフトパルプ(NBKP)25重量部を混合し、カナダ式標準ろ水度(CSF)400ml原料パルプとした。原料パルプスラリーに、乾燥紙力増強剤として分子量250万のポリアクリルアミド(PAM)を対絶乾パルプ重量あたり0.1%、サイズ剤としてアルキルケテンダイマー(AKD)を対絶乾パルプ重量あたり0.35%、湿潤紙力増強剤としてポリアミドエピクロロヒドリン(PAEH)系樹脂を対絶乾パルプ重量あたり0.15%、更に歩留剤として分子量1000万のポリアクリルアミド(PAM)を対絶乾パルプ重量あたり0.08%添加した後、長網多筒式の抄紙機を用いて抄紙を行い、坪量約38g/m2の紙基材を得た。
樹脂A(BASF社製、商品名:JONCRYL PDX7356、スチレンアクリル系樹脂、水分散性)を絶乾で100質量部、消泡剤(BASF社製、商品名:FoamasterWO2360)0.06量部配合し、目止め層用塗工液を調製した。
(目止め層塗工)
紙基材の片面に、ブレードコーターを用いて、目止め層用塗工液を目標塗工量が乾燥重量で5g/m2になるように塗工、乾燥した。
ホットソフトニップカレンダーを用いて、温度60℃、線圧100kN/m、2ニップ、速度200m/分の条件で平滑処理を行った。
(プライマー層の塗工)
プライマー層としてポリウレタン樹脂(三井化学株式会社製、商品名:タケラックWPB-341)を目標塗工量が乾燥重量で2g/m2になるように塗工、乾燥し蒸着用原紙を得た。
(蒸着紙の作製)
得られた蒸着用原紙のプライマー層上に、バッチ式真空蒸着機を用いて厚さ50nmのアルミニウム蒸着層を形成し、蒸着紙を得た。
樹脂Aを樹脂B(星光PMC社製、商品名:ハイロス-X・NE2260、スチレンアクリル系樹脂、水分散性)に代えた以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「実施例3」
カレンダー処理を行わない以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「実施例4」
目止め層の目標塗工量を2g/m2にした以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
樹脂Aを樹脂C(マイケルマン社製、商品名:Vapercoat2200、スチレンアクリル系樹脂、水分散性)に代えた以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「比較例2」
樹脂Aを樹脂D(BASF社製、商品名:ACRONAL S504、スチレンアクリル系樹脂、水分散性)に代えた以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「比較例3」
カレンダー処理を行わない以外は、実施例4と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「比較例4」
プライマー層を形成しない以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「比較例5」
目止め層を形成しない以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
樹脂Aを絶乾で75質量部、炭酸カルシウム(ファイマテック社製、商品名:FMT-75、平均粒子径1.3μm)25質量部、消泡剤(BASF社製、商品名:FoamasterWO2360)0.06量部配合し、目止め層用塗工液を調製した。
この塗工液を用い、目標塗工量を7g/m2にした以外は、実施例1と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
樹脂Aを樹脂Bに代えた以外は、実施例5と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「実施例7」
樹脂Aを樹脂Cに代え、樹脂Cを絶乾で60質量部に対して炭酸カルシウム40質量部とした以外は、実施例5と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「実施例8」
目止め層の目標塗工量を10g/m2にした以外は、実施例5と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
広葉樹クラフトパルプ(LBKP)85重量部と針葉樹クラフトパルプ(NBKP)15重量部を混合し、カナダ式標準ろ水度(CSF)400ml原料パルプとした。紙力剤としてカチオン化澱粉を原料パルプ100質量部に対して0.3質量部添加し、次いで、硫酸バンドを1.5質量部添加した後、乾燥部にヤンキードライヤを有する長網多筒式の抄紙機を用いて抄紙を行い、坪量約50g/m2の紙基材(日本製紙社製、晒片艶紙)を得た。
この紙基材を用い、カレンダー処理を行わない以外は、実施例5と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
樹脂Aを絶乾で50質量部に対して炭酸カルシウム50質量部とした以外は、実施例5と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「比較例7」
炭酸カルシウムをカオリン(イメリス社製、Contour Xtreme)に代えた以外は、比較例6と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
「比較例8」
樹脂Aを樹脂Dに代え、樹脂Dを絶乾で40質量部に対してカオリン60質量部とし、目標塗工量を12g/m2にした以外は、実施例9と同様にして、蒸着用原紙と蒸着紙を得た。
以下の評価を行った。結果を表1、2に示す。
「プライマー層塗工前の目止め塗工紙と、プライマー層形成後の蒸着用原紙の品質評価」
・ブロッキング性
目止め塗工紙を切り出し、塗工面と非塗工面が接するように積層した。これに、30gf/cm2荷重を加えて温度40℃湿度75%の条件下で24時間静置後、重なり合うシートの貼り付き具合を評価した。
〇:重なり合うシート同士の接着なし。
△:重なり合うシート同士に接着があるが、簡単な力で剥がれる。
×:重なり合うシート同士が強固に接着し、剥がれない。また剥がすと紙が破ける。
目止め塗工紙と蒸着用原紙について、JIS P 8151:2004に準じた方法(プリント・サーフ試験機法)により測定(ソフトバッキング使用、クランプ圧980kPa)した。
・透気抵抗度
目止め塗工紙と蒸着用原紙について、JIS P 8117:2009に準じた方法(王研式試験機法)により測定した。
目止め塗工紙と蒸着用原紙について、吸水度試験方法(コッブ法:JIS P 8140)に基づき、耐水層に水を2分接触させた際の吸水量(Cobb120)を測定した。
・濡れ性(純水接触角)
目止め塗工紙と蒸着用原紙について、面(耐水塗工層)に純水3.5μlを滴下し、滴下してから5秒後の接触角を、接触角測定装置(マツボー社製、携帯式接触角計PGX+)により測定した。
・水蒸気バリア性(透湿度:WVTR)
JIS Z 0208に準じた方法(カップ法:40℃、相対湿度90%、蒸着面を外側)により測定した。値が低いほど、蒸着紙の水蒸気バリア性が高いことを意味する。
耐折バリア性評価用サンプルについては、以下の方法で作製および評価した。
ガラス板上で、サンプルの蒸着面を内側にして谷折り後、質量500gのゴムローラーで力をかけずに5往復させて折り目をつける。
一度開いてから折り目と垂直になるように蒸着面を内側にして谷折りし、同様にゴムローラーで5往復させて十字の折り目をつける。
十字の折り目の交差部分が中心になるように透湿度を測定した。
得られた蒸着紙の蒸着面に、押出ラミネート方法により低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、LC602A)からなる樹脂層を厚み30μmとなるように積層し、MOCON社製、OX-TRAN2/21を使用して、23℃-0%RH条件(乾燥下)、23℃-85%RH条件(高湿度下)にて測定した。
純水接触角(5秒後)が95°を超える比較例1と70°未満である比較例2で得られた蒸着用原紙は、塗工適性に劣り、良好なプライマー層を塗工することができなかった。
プライマー層を有さない比較例4、目止め層を有さない比較例5で得られた蒸着用紙基材は、バリア性に著しく劣っていた。
目止め層の吸水度が12g/m2を超える比較例3、6~8は、高湿度下での酸素バリア性に劣っていた。
比較例1で使用した樹脂Cは、樹脂Cのみでは耐水性(撥水性)が強すぎてその上に塗工層を形成することができなかったが、実施例7に示すように、炭酸カルシウムを配合することにより、均質なプライマー層を塗工可能な目止め層を形成することができた。
実施例5~9に示すように、目止め層に炭酸カルシウムを配合することにより、バリア性が向上することが確かめられた。
Claims (4)
- 紙基材の少なくとも一方の面に、水分散性樹脂を主成分とする目止め層を有し、
前記目止め層が、その表面の吸水度(Cobb120秒)が12g/m2以下、かつ、純水接触角(5秒後)が70°以上95°以下であり、
前記目止め層上に、プライマー層を有することを特徴とする蒸着用原紙。 - 前記目止め層の塗工量が、1g/m2以上であることを特徴とする請求項1に記載の蒸着用原紙。
- 前記目止め層が、炭酸カルシウムを含有することを特徴とする請求項1または2に記載の蒸着用原紙。
- 前記プライマー層が、ポリウレタン樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項1または2に記載の蒸着用原紙。
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