JP3966879B2 - リサイクル可能な防湿包装紙 - Google Patents

Description

この出願の発明は、写真印刷用複写用紙等に使用されるリサイクル可能な防湿包装紙に関し、さらに詳しくは防湿層がポリエチレンラミネート層と同程度の防湿性及び溌水性を有しているリサイクル可能な防湿包装紙に関する。

最近、世界中で大きな問題となっているものの１つに廃棄物の問題がある。全ての廃棄物が環境に優しいというわけではないからである。したがって、環境汚染防止及び廃棄物の低減などの観点から、防湿包装紙においてもリサイクル可能なものが要望されている。

防湿包装紙は、一般にクラフト紙の一面に防湿層を設けたものが使用され、この防湿層としては、防湿性能が優れていることから、ポリエチレンが多く用いられている。
防湿包装紙をリサイクルするには、用紙のパルプが十分に単繊維に再離解し、得られたパルプ中に他の混入物が少ないものが必要である。このポリエチレンラミネート防湿包装紙からパルプ処理工程で再離解してパルプを取り出そうとしても、パルプは十分に離解しないため再パルプ化ないしはストックパルプの状態に分散させることは非常に困難であり、また、ポリエチレンが抄紙工程に混入してしまう。これは、ポリエチレンの有する良好な防湿性及び溌水性とクラフト紙を再離解して再パルプ化することに要求される性質とが互いに相反する性質であることがその一因である。
したがって、ポリエチレンラミネート防湿包装紙は、ほとんどが産業廃棄物として処理されている。

一方、リサイクルしやすい防湿包装紙としてパラフィンワックスを防湿層として用いたものが知られており、この防湿包装紙はポリエチレンラミネート包装紙と対比すればリサイクルし易いが、パラフィンワックスが被包装物に転移しやすいこと、及び折り目から防湿性が低下しやすいという欠点を有しているため、特殊な用途以外は実用化されていなかった。

ところで、写真印刷用紙用の防湿包装紙は、特別な品質が要求される。というのは写真印刷用紙は、低含水率（含水率約４．５〜５％）であり、この性質は写真印刷機で高画質に印刷できるようにするために必要であるからである。写真印刷用紙の含水率を約４．５〜５％に保つために、現在まで良好な防湿性と溌水性を備えるポリエチレンでラミネートされた防湿包装紙が使用されている。しかし、既に上述したように、ポリエチレンでラミネートされた防湿包装紙は、容易にリサイクルすることはできないために、環境問題を引き起こし、また、パラフィンワックスを防湿層としたものは、写真印刷用紙にパラフィンワックスが転移してしまうと共に、折り目から防湿性が劣化するために、写真印刷用紙の防湿包装紙としては到底使用することはできなかった。

上述の防湿包装紙の有する問題点を解決するものとして、例えば、下記特許文献１には、防湿層として、顔料としてアスペクト比が５以上で平均粒子径が５μｍから５０μｍのタルク又は雲母を使用し、填料とスチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ）の含有割合を重量比で３０：７０〜７０：３０となしたものを使用した防湿包装紙が開示されている。

同じく下記特許文献２には、合成ゴムラテックスとワックス系エマルジョンとを配合してなる水性エマルジョン組成物を原紙上に塗工し、乾燥させることにより形成される防湿層を有する防湿性紙において、合成ゴムラテックスとしてアルカリ可溶性重合体の中和物の存在下に、共役ジエン化合物及びこれと共重合可能なその他の化合物からなる単量体を乳化重合することによって得られる合成ゴムラテックスからなるものを使用したものが記載されている。
特開平９−２１０６９号公報 特開平９−２１０９４号公報

しかしながら、上記のような公知の防湿包装紙は、ＳＢＲの含有量が多いために、リサイクル工程では脱墨工程が必要となり、また抄紙に際しては、直接抄紙すると断紙してしまう問題があり、更には熱可塑性のために粘着性となる問題点を有しており、写真印刷用紙用のリサイクル可能な防湿包装紙としては全く適してはいなかった。

本発明者等は、この問題を解決するために種々研究を重ねた結果、既にＰＣＴ／ＪＰ０２／０５９３７として、填料として常用されている炭酸カルシウムの個々の粒子の表面にアリルアクリレートエマルジョン及びエステルポリマーとからなる被覆層を形成したものを塗工した防湿包装紙に関する特許出願を行っている。

上記特許出願の発明（以下、「先願発明」という。）に係るリサイクル可能な防湿包装紙は、具体的には、以下のような構成を備えるものである。
（Ｉ） 用紙の一方の面が少なくとも以下の（１）〜（３）の成分を含有する防湿層でコーティングされていることを特徴とするリサイクル可能な防湿包装紙。
（１）炭酸カルシウム微粒子、
（２）前記個々の炭酸カルシウム微粒子を被覆するアリルアクリレートエマルジョン及びエステルポリマーから形成された薄膜、
（３）共役ジエン化合物と共重合可能なその他の化合物からなる合成ゴムラテックス。

（II） 前記炭酸カルシウムの微粒子として粒径が２μｍ以下のものを主成分とし、かつ前記炭酸カルシウム微粒子は前記防湿層中に４０〜６０重量％の割合で含有されている（Ｉ）に記載のリサイクル可能な防湿包装紙。

（III） 前記エステルポリマーがアクリル酸とプロピレングリコールから形成されてものであることを特徴とする（Ｉ）又は（II）に記載のリサイクル可能な防湿包装紙。

（IV） 前記個々の炭酸カルシウム微粒子を被覆するポリマー薄膜は、アリルアクリレートエマルジョン及びアクリル酸とグリコールから形成されたエステルポリマーとからなる薄膜であり、前記防湿層中にアリルアクリレートが１０〜２０重量％、アクリル酸が２〜５重量％及びプロピレングリコールが１〜３重量％の割合で含有されている（III）に記載のリサイクル可能な防湿包装紙。

（Ｖ） 前記共役ジエン化合物と共重合可能なその他の化合物からなる合成ゴムラテックスとして、スチレンブタジエンゴムラテックスを前記防湿層中に２０〜４０重量％の割合で含有されていることを特徴とする（Ｉ）〜（IV）の何れか１項に記載のリサイクル可能な防湿包装紙。

上記先願発明は、上述のような構成を採用することにより、コーティング層がポリエチレンラミネート層と同程度の防湿性及び溌水性を有しているが、リサイクル過程でパルプのみを分離しなくてもパルプ部分だけでなく防湿層成分も容易にリサイクルでき、しかも写真印刷用紙を十分に保護できる良好な防湿性と溌水性を有するリサイクル可能な防湿包装紙が得られという優れた効果を奏するものである。

上記先願発明の特徴は、炭酸カルシウムの粒子はそれ自体防湿性ないしは溌水性を有しているわけではないが、アリルアクリレートエマルジョン及びアクリル酸とプロピレングリコールから形成されたエステルポリマーとからなる被覆層を形成することにより、炭酸カルシウムの粒子自体に防湿性及び溌水性を付与していることである。

しかしながら、上記先願発明におけるアリルアクリレートエマルジョン及びアクリル酸とプロピレングリコールから形成されたエステルポリマーにはわずかながら臭いがあるため、上記先願発明に係る防湿包装紙を使用すると被包装物にその臭いが付着してしまうという問題点が存在していた。

そこで本発明者等は、臭いを有せず、かつ少なくとも上記先願発明と同等の効果を達成し得る炭酸カルシウム粒子に防湿性及び撥水性を付与し得る被覆層を種々探求の結果、アリルアクリレートエマルジョン及びヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）から形成されたポリマーからなる被覆層を採用すると、臭いがないばかりか防湿層として上記先願発明の場合よりも少ない塗工量で同等の作用効果を達成し得ることを見出し、本願発明を完成するに至ったものである。

本発明は、用紙の一方の面が少なくとも以下の（１）〜（３）の成分を含有する防湿層でコーティングされているリサイクル可能な防湿包装紙であることを特徴とする。
（１）粒径が２μｍ以下のものを主成分とし、かつ前記防湿層中に４５〜６５重量％の割合で含有されている炭酸カルシウム微粒子
（２）前記個々の炭酸カルシウム微粒子を被覆するアリルアクリレートエマルジョン及びヒドロキシエチルセルロースから形成されたポリマー薄膜
（３）共役ジエン化合物と共重合可能なその他の化合物からなる合成ゴムラテックス

係る態様においては、炭酸カルシウム微粒子の粒径の大きいものが多すぎると、防湿層の平滑性が低下して防湿性の低下の原因となり、また、炭酸カルシウム微粒子の含有量が多すぎると防湿層が強ばり、折り畳んだときに裂けることがあるため、防湿性低下の原因となる。逆に炭酸カルシウム微粒子の含有量が少なすぎると、相対的に合成ゴムラテックスの含有量が多くなりすぎ、リサイクルした際に良好な用紙が得られにくくなる。

炭酸カルシウム微粒子を被覆するポリマーは、防湿層中に防湿層中にアリルアクリレートが１０〜２５重量％、ヒドロキシエチルセルロースが０．２〜２重量％の割合で含有されていることが好ましい。この範囲内であると、炭酸カルシウム微粒子に良好な防湿性及び溌水性を付与することができる。

また、炭酸カルシウム微粒子を前記ポリマー薄膜で被覆するには、前記アリルアクリレートとヒドロキシエチルセルロースの水性エマルジョン溶液中に炭酸カルシウム微粒子を投入し、十分に撹拌・混合した後に、炭酸カルシウム微粒子を分離して乾燥することにより製造することができる。

前記ポリマー被覆炭酸カルシウム微粒子を互いに結合するためのバインダーとしては、共役ジエン化合物と共重合可能なその他の化合物からなる合成ゴムラテックが使用される。共役ジエン化合物としては、１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン等が使用し得るが、１，３−ブタジエンが特に好ましい。また、共役ジエン化合物と共重合可能なその他の化合物としては、スチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物が使用し得るが、特にスチレンが好ましい。

本発明で使用される合成ゴムラテックとして最も好ましいものは、コート紙等で慣用的に使用されているスチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ）である。この合成ゴムラテックスは防湿層中に好ましくは２０〜４０重量％の割合で使用される。

本発明の防湿包装紙は、原紙上にポリマー被覆炭酸カルシウム微粒子及び合成ゴムラテックスを配合した水性エマルジョン組成物を塗工し、乾燥させることにより製造される。製造プロセスは、ブレードコーターあるいはエアーナイフコーターを用いて行なわれ、原紙の裏側に被覆重量１５〜３０ｇ／ｍ^２（乾燥重量換算）及び水分量３．０〜４．５重量％でコーティングされる。塗工量が１５ｇ／ｍ^２未満であると、原紙の被覆が不十分なため、ピンホールを生じ、防湿効果が不十分となる。また、塗工量が３５ｇ／ｍ^２を越えると、折り目が折れやすくなり、そこから防湿性が劣化するようになるので好ましくない。

本発明のポリマー被覆炭酸カルシウムを使用した防湿包装紙は、ミキサーあるいはパルパー中で、コート紙のように、容易に分散される。結果として、本発明の防湿包装紙は、再パルプ化又は混合処理された後に全て繊維及びコーティング物質に分散され、コーティング物質は混合処理後に破壊され、微少なコーティング物質として分散しているので、製紙機中では填料として機能する。そのため、リサイクルしても良質な用紙を得ることができる。

以下、本発明の具体例を実施例でもって説明する。なお、写真印刷用紙に好適な包装紙の品質を測定するために、本発明者等は次の４種の標準試験法を採用した。
ａ．ＷＶＴＲ（透湿度）
水蒸気透過速度は下記規格に述べられている条件下において、シート状物質を透過した水蒸気の重量を測定し、水蒸気透過量をｇ／２４ｈｒ／ｍ^２に換算した。
なお、採用した透湿度の測定方法に関する規格は次のとおりである。
１．パルプ及び用紙についての日本ＴＡＰＰＩ試験方法Ｎｏ．７
２．ＴＡＰＰＩ試験方法、１９９８〜１９９９年版、Ｎｏ．Ｔ４４８ｏｍ−９７，Ｔ４６４ｏｍ−９５，Ｔ４６５ｓｐ−９５

ｂ．高速ミキサーによるリサイクル性試験
リサイクル性の試験方法は次のとおりである。
１．用紙を３×３ｃｍに切断し、重量２２．５ｇ分を採取する。
２．切断された用紙を高速ミキサーに投入し、水を１５００ｍｌ加える。
３．高速ミキサーで３０分間混合する。
４．混合された用紙を取り出し、手動抄紙機中で６０ｇ／ｍ^２となるように抄紙する。
５．できあがった用紙を観察し、フロックがあるかないかを調べる。
６．得られた用紙にフロックがなければ、リサイクル性が保証される。

ｃ．耐粘着性試験
耐粘着性の試験方法は次のとおりである。
１．試験用紙を３．１×３．１ｃｍに切断する。
２．写真印刷用紙を用意し、切断した試験用紙を防湿被覆層側を写真印刷用紙上に置く。
３．３×３ｃｍのゴムを試験用紙上に置く。ゴムの厚さは、厚すぎない限り任意である。
４．オーブンを用意し、温度を４０±１℃にする。
５．写真印刷用紙の束、試験用紙及びゴムをオーブン内に入れ、５ｋｇの重りを乗せる。
６．オーブン中に４８時間置いた後、ゴムを取り除き、写真印刷用紙の束と試験用紙を取り出す。試験用紙を写真印刷用紙から剥がした際にどの程度粘着しているかを調べる。
７．試験用紙を写真印刷用紙から剥がした際に、面と面が全然つかずにはがれ、また両者の表面に傷がほとんどなければ、良好な品質を保持している。

ｄ．折り曲げ試験
折り曲げ試験方法は試験Ｎｏ．１の水蒸気透過速度の測定方法と同じであるが、試験前に試験用紙を２つ折りに折り曲げる点のみ異なる。

（実施例１）
この実施例では炭酸カルシウム微粒子として粒径２μｍ以下のものが６５％占める市販の炭酸カルシウム微粒子（Tjiwi Kimia社製のTKF-65、商品名）を使用し、この炭酸カルシウム微粒子をアリルアクリレート（CIBA社製のINTEMEDIATE2003、商品名）エマルジョン及びヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）からなるポリマーの水性エマルジョン溶液中に投入し、十分に撹拌・混合した後に分離した後、乾燥して炭酸カルシウム微粒子表面にポリマー被膜を形成した。

このポリマー被覆炭酸カルシウム及びバインダーとしてのスチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ）を水に分散させて塗工液とし、原紙として上質紙を用いて乾燥重量で１８ｇ／ｍ^２となるように片面に塗工し、乾燥して防湿性包装紙を作成した。防湿層中の各組成含有量は全て固形分換算で次のとおりである。なお、以下に示す含有量は全て重量％を表す。

炭酸カルシウム ： ５４．３０％
アリルアクリレートエマルジョン ： １６．００％
ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）： ０．８０％
ＳＢＲラテックス ： ２８．９０％
Ｔｏｔａｌ ：１００ ％

得られた防湿性包装紙に上述の４種の試験を行なった結果を他の実施例及び参考例の結果と共に表１にまとめて示した。なお、ポリエチレンラミネート包装紙のＷＶＴＲは、ポリエチレンラミネート層の厚さが２０μｍの場合、２０ｇ／２４ｈｒ／ｍ^２である。この実施例１で得られた防湿性包装紙は、臭いはほとんどなく、ほぼポリエチレンラミネート包装紙と同等の良好な防湿性を有しており、さらに、リサイクル性、耐粘着性に優れていると共に、耐折り曲げ性も良好であることが確認できた。

（実施例２）
この実施例２では、塗工量を乾燥重量で２５ｇ／ｍ^２となるようになした以外は全て実施例１と同様にした。得られた結果を他の実施例及び参考例の結果と合わせて表１にまとめて示した。この実施例２で得られた防湿性包装紙も、臭いはほとんどなく、ほぼポリエチレンラミネート包装紙と同等の良好な防湿性を有しており、さらに、リサイクル性、耐粘着性に優れていると共に、耐折り曲げ性も良好であることが確認できた。

以下、比較のために上記先願（ＰＣＴ／ＪＰ０２／０５９３７）明細書に開示されているリサイクル可能な防湿包装紙の具体例を参考例１〜３として示す。
（参考例１）
この参考例１では炭酸カルシウム微粒子として粒径２μｍ以下のものが６５％占める市販の炭酸カルシウム微粒子（Tjiwi Kimia社製のTKF-65、商品名）を使用し、この炭酸カルシウム微粒子をアリルアクリレート（CIBA社製のINTEMEDIATE2003、商品名）エマルジョン及びエステルポリマーの水性エマルジョン溶液中に投入し、十分に撹拌・混合した後に分離した後、乾燥して炭酸カルシウム微粒子表面にポリマー被膜を形成した。

このポリマー被覆炭酸カルシウム及びバインダーとしてのスチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ）を水に分散させて塗工液とし、原紙として上質紙を用いて乾燥重量で２７ｇ／ｍ^２となるように片面に塗工し、乾燥して防湿性包装紙を作成した。防湿層中の各組成含有量は次のとおりである。なお、以下に示す含有量は全て重量％を表す。

炭酸カルシウム ： ５２．３０％
アリルアクリレートエマルジョン ： １０．５２％
エステルポリマー
・アクリル酸 ： ３．２７％
・プロピレングリコール ： １．７２％
・アンモニア ： ３．３６％
ＳＢＲラテックス ： ２８．８３％
Ｔｏｔａｌ ：１００ ％
得られた防湿性包装紙に実施例１と同様の試験を行なった結果を実施例及び他の参考例の結果と共に表１にまとめて示した。

（参考例２）
この参考例２では、防湿層中の各成分含有量を以下のとおりとした他は全て参考例１と同様にした。
炭酸カルシウム ： ５１．９５％
エステルポリマー
・アクリル酸 ： ３．５６％
・プロピレングリコール ： １．８８％
・アンモニア ： ３．６６％
アリルアクリレートエマルジョン ： １３．００％
ＳＢＲラテックス ： ２５．９５％
Ｔｏｔａｌ ：１００ ％
得られた結果を実施例及び他の参考例の結果と合わせて表１にまとめて示した。

（参考例３）
この参考例３では、防湿層中の各成分含有量を以下のとおりとした他は全て参考例１と同様にした。
炭酸カルシウム ： ５１．９５％
エステルポリマー
・アクリル酸 ： ２．５３％
・プロピレングリコール ： １．３４％
・アンモニア ： ２．６２％
アリルアクリレートエマルジョン ： １２．９９％
ＳＢＲラテックス ： ２８．５７％
Ｔｏｔａｌ ：１００ ％
得られた結果を実施例及び他の参考例の結果と合わせて表１にまとめて示した。

表１の結果から明らかなように、実施例１のものでは塗工量が１８ｇ／ｍ^２と少ないが、塗工量が２７ｇ／ｍ^２である参考例３のものとほぼ同等の折り曲げ後水蒸気透過速度の防湿包装紙が得られており、また、塗工量を２５ｇ／ｍ^２と多くした実施例２のものでは、塗工量が２７ｇ／ｍ^２である参考例１〜３のものよりも水蒸気等加速度及び折り曲げ後水蒸気等加速度ともに優れており、しかも臭いがないばかりかリサイクル性及び耐粘着性ともに参考例１〜３のものとほぼ同等の防湿包装紙が得られていることが確認できた。

以上述べたように、本発明の防湿包装紙は、臭いがないばかりか、水蒸気透過速度が小さいので良好な防湿性を有しており、リサイクルしたときにフロックが生じないためリサイクル性に優れ、防湿層が写真印刷用紙に転移することもなく、かつ、折り目からの防水性の劣化も小さいという効果を有しており、ポリエチレンラミネート防湿包装紙とほぼ同等の防湿性能を有しながらもリサイクル可能であるというポリエチレンラミネート防湿包装紙と比較すると環境に優しいという優れた性質を有している。

Claims (4)

1. 用紙の一方の面が少なくとも以下の（１）〜（３）の成分を含有する防湿層でコーティングされていることを特徴とするリサイクル可能な防湿包装紙。
   （１）粒径が２μｍ以下のものを主成分とし、かつ前記防湿層中に４５〜６５重量％の割合で含有されている炭酸カルシウム微粒子
   （２）前記個々の炭酸カルシウム微粒子を被覆するアリルアクリレートエマルジョン及びヒドロキシエチルセルロースから形成されたポリマー薄膜
   （３）共役ジエン化合物と共重合可能なその他の化合物からなる合成ゴムラテックス
2. 前記個々の炭酸カルシウム微粒子を被覆するポリマー薄膜は、前記防湿層中にアリルアクリレートが１０〜２５重量％、ヒドロキシエチルセルロースが０．２〜２重量％の割合で含有されていることを特徴とする請求項１に記載のリサイクル可能な防湿包装紙。
3. 前記共役ジエン化合物と共重合可能なその他の化合物からなる合成ゴムラテックスがスチレンブタジエンゴムラテックスであることを特徴とする請求項１に記載のリサイクル可能な防湿包装紙。
4. 前記防湿層の塗工量が１５〜３０ｇ／ｃｍ^２であり、かつその水分含有割合が３．０〜４．５重量％であることを特徴とする請求項１に記載のリサイクル可能な防湿包装紙。