JP6479228B2 - 紙製バリア材料 - Google Patents
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Description
従来から、紙製の包装材料へのガスバリア性の付与には、紙基材(以下、「原紙」ともいう。)上にガスバリア層として、アルミニウム等の金属からなる金属箔や金属蒸着フィルム、ポリビニルアルコールやエチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル等の樹脂フィルム、あるいはこれらの樹脂をコーティングしたフィルム、さらに酸化珪素や酸化アルミニウム等の無機酸化物を蒸着したセラミック蒸着フィルム等を紙基材(原紙)に押し出しラミネートする、または貼合する方法が主に用いられてきた。
上記以外のガスバリア性を付与した紙製の包装材料としては、水溶性高分子と無機層状化合物からなるガスバリア層を有する紙製のガスバリア材料(特許文献1、特許文献2)、被覆層上に特定のビニルアルコール系重合体からなるバリア層を設けた紙製のガスバリア材料(特許文献2、3)などが開示されている。
紙製の包装材料への水蒸気バリア性の付与として、紙基材上に水蒸気バリア性に優れる樹脂フィルム、あるいはこれらの水蒸気バリア性に優れる樹脂をコーティングしたフィルム等を紙基材に押し出しラミネートする、または貼合する方法が主に用いられてきた。
これらの方法以外の水蒸気バリア性を付与した紙製の包装材料としては、合成樹脂ラテックス、ワックス及び無機微粒子からなる防湿層を有する包装用紙(特許文献4)が開示されている。
〔1〕坪量が25g/m2以上400g/m2以下の紙基材上に、水蒸気バリア層、水溶性高分子を含有するガスバリア層を有する紙製バリア原紙の少なくとも一方の面上に、さらに保護層を有することを特徴とする紙製バリア材料。
〔2〕前記紙製バリア原紙が、紙基材上に、水蒸気バリア層、水溶性高分子を含有するガスバリア層をこの順に有することを特徴とする〔1〕に記載の紙製バリア材料。
〔3〕前記保護層が、樹脂層であることを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載の紙製バリア材料。
〔4〕前記樹脂層が、樹脂ラミネート層であることを特徴とする〔3〕に記載の紙製バリア材料。
〔5〕前記樹脂ラミネート層が、押し出しラミネート層であることを特徴とする〔4〕に記載の紙製バリア材料。
〔6〕前記樹脂ラミネート層が、フィルム貼合層であることを特徴とする〔4〕に記載の紙製バリア材料。
〔7〕前記フィルム貼合層が、バリアフィルム貼合層であることを特徴とする〔6〕に記載の紙製バリア材料。
〔8〕前記バリアフィルム貼合層が、蒸着フィルム貼合層であることを特徴とする〔7〕に記載の紙製バリア材料。
〔9〕前記樹脂層が、生物由来樹脂を含むことを特徴とする〔3〕〜〔8〕のいずれかに記載の紙製バリア材料。
〔10〕前記生物由来樹脂が、生分解性を有する樹脂であることを特徴とする〔9〕に記載の紙製バリア材料。
〔11〕前記生物由来樹脂が、生分解性を有さない樹脂であることを特徴とする〔9〕に記載の紙製バリア材料。
〔12〕前記樹脂層が、化石資源由来樹脂を含むことを特徴とする〔3〕〜〔8〕のいずれかに記載の紙製バリア材料。
〔13〕前記化石資源由来樹脂が、生分解性を有する樹脂であることを特徴とする〔12〕に記載の紙製バリア材料。
〔14〕前記化石資源由来樹脂が、生分解性を有さない樹脂であることを特徴とする〔12〕に記載の紙製バリア材料。
〔15〕下記(1)〜(3)の条件を満たすことを特徴とする〔1〕〜〔14〕のいずれかに記載の紙製バリア材料。
(1)温度40±0.5℃、相対湿度90±2%における水蒸気透過度が3g/m2・day以下
(2)温度:23℃、相対湿度0%における酸素透過度が3ml/m2・day・atm以下
(3)温度:23℃、相対湿度85%における酸素透過度が3ml/m2・day・atm以下
ガスバリア層に用いられるガスバリア性を有する樹脂としては下記に例示するように水溶性高分子が一般的であり、紙基材上にガスバリア層、水蒸気バリア層をこの順に設けた場合、紙基材中の水分や紙基材を経由して浸透する空気中の水分などにより、水溶性高分子を含有するガスバリア層が劣化しやすい。一方、紙基材上に、耐水性の良好な樹脂を含有する水蒸気バリア層、ガスバリア層をこの順に有することにより、水蒸気バリア層が紙基材中の水分などによるガスバリア層への影響(劣化)を効果的に抑制することができる。このため、特に水蒸気バリア層、ガスバリア層をこの順に有する紙製バリア原紙は、良好な水蒸気バリア性およびガスバリア性を有する。
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、原紙中への異物混入が発生し難いこと、使用後の紙容器を古紙原料に供してリサイクル使用する際に経時変色が発生し難いこと、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、化学パルプを用いることがより好ましい。
さらに、紙基材の表面を各種薬剤で処理することが可能である。使用される薬剤としては、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉、酵素変性澱粉、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、表面サイズ剤、耐水化剤、保水剤、増粘剤、滑剤などを例示することができ、これらを単独あるいは2種類以上を混合して用いることができる。さらに、これらの各種薬剤と顔料を併用してもよい。顔料としてはカオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、マイカ、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料および密実型、中空型、またはコアーシェル型などの有機顔料などを単独または2種類以上混合して使用することができる。
この様にして得られる紙基材としては、上質紙、中質紙、塗工紙、片艶紙、クラフト紙、片艶クラフト紙、晒クラフト紙、グラシン紙、板紙、白板紙、ライナーなどの各種公知のものが例示可能である。
本発明の紙基材の坪量は、25g/m2以上400g/m2以下である。坪量がこの範囲内であると、食品などの包装材、容器、カップなど、包装用途に好適に使用することができる。特に後述する軟包装材用途に使用する紙製バリア包装材料の場合は、30g/m2以上110g/m2以下のものがより好ましい。
本発明において、水蒸気バリア層に含有させる水蒸気バリア性樹脂としては、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、パラフィン(WAX)系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体、無水マレイン酸共重合体、アクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成接着剤、またはそれらのパラフィン(WAX)配合合成接着剤等を単独あるいは2種類以上混合して使用することができる。これらの中では、水蒸気バリア性の点からスチレン・ブタジエン系合成接着剤を使用することが好ましい。
本発明においてスチレン・ブタジエン系合成接着剤とは、スチレンとブタジエンを主構成モノマーとし、これに変性を目的とする各種のコモノマーを組み合わせ、乳化重合したものである。コモノマーの例として、メチルメタクリルレート、アクリロニトリル、アクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレートや、イタコン酸、マレイン酸、アクリル酸などの不飽和カルボン酸などが挙げられる。また、乳化剤としては、オレイン酸ナトリウム、ロジン酸石鹸、アルキルアリルスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤を単独、またはノニオン性界面活性剤と組み合わせて用いることができる。目的によっては、両性またはカチオン性界面活性剤を用いても良い。
顔料としてはカオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、マイカ、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料および密実型、中空型、またはコアーシェル型などの有機顔料などを単独または2種類以上混合して使用することができる。
これらの顔料の中でも、水蒸気バリア性の向上と、ガスバリア層の浸透抑制の両方の観点から、形状が扁平なカオリン、マイカ、タルクなどの無機顔料が好ましく、カオリンがより好ましい。また、体積50%平均粒子径(D50)(以下、「平均粒子径」とも言う。)が5μm以上且つアスペクト比が10以上の無機顔料を単独または2種類以上混合して使用することが好ましい。使用する無機顔料の平均粒子径またはアスペクト比が上記範囲より小さいと、水蒸気バリア層中を水蒸気が迂回する回数が減少し、移動する距離が短くなるため、結果として水蒸気バリア性の改善効果が小さくなることがある。
本発明において、平均粒子径が5μm以上且つアスペクト比が10以上の無機顔料と、平均粒子径が5μm以下の顔料を併用する場合、平均粒子径が5μm以上且つアスペクト比が10以上の無機顔料と、平均粒子径が5μm以下の顔料の配合比率は、乾燥重量で、50/50〜99/1であることが好ましい。平均粒子径が5μm以上且つアスペクト比が10以上の無機顔料の配合比率が上記範囲より少ないと、水蒸気が水蒸気バリア層中を迂回する回数が減少し、移動する距離が短くなるため、水蒸気バリア性の改善効果が小さくなることがある。一方、上記範囲より多いと、水蒸気バリア層中の大きな平均粒子径の無機顔料が形成する空隙を平均粒子径が5μm以下の顔料で十分に埋めることができないため、水蒸気バリア性のさらなる向上は見られない。
また、水蒸気バリア層には、上記した水蒸気バリア性樹脂、水溶性高分子、顔料の他、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、染料、蛍光染料等の通常使用される各種助剤を使用することができる。
本発明において、架橋剤の種類としては特に限定されるものではなく、水蒸気バリア層に含有される水蒸気バリア性樹脂や水溶性高分子の種類に合わせて、多価金属塩(銅、亜鉛、銀、鉄、カリウム、ナトリウム、ジルコニウム、アルミニウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、チタンなどの多価金属と、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、燐酸イオン、珪酸イオン、窒素酸化物、ホウ素酸化物などのイオン性物質が結合した化合物)、アミン化合物、アミド化合物、アルデヒド化合物、ヒドロキシ酸など適宜選択して使用することが可能である。
水蒸気バリア性に優れた効果を発現するスチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系などのスチレン系の水蒸気バリア性樹脂を用いた場合、架橋効果発現の観点から、多価金属塩を使用することが好ましく、カリウムミョウバンを使用することがより好ましい。
架橋剤の配合量については、塗工可能な塗料濃度や塗料粘度の範囲内であれば特に限定されることなく配合することができるが、好ましくは顔料100重量部に対して、架橋剤が1重量部以上10重量部以下であり、より好ましくは3重量部以上5重量部以下である。1重量部未満であると架橋剤の添加効果が十分に得られないことがある。また、10重量部より多いと塗料の粘度上昇が著しくなり、塗工が困難となることがある。
また、本発明において、水蒸気バリア性の向上、及びガスバリア層との密着性から、水蒸気バリア層表面の濡れ張力としては10mN/m以上60mN/m以下であることが好ましく、15mN/m以上50mN/m以下であることがより好ましい。
本発明において、ガスバリア層に使用される水溶性高分子としては、完全ケン化ポリビニルアルコール、部分ケン化ポリビニルアルコール、エチレン共重合ポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコール類、カゼイン、大豆タンパク、合成タンパクなどのタンパク質類、酸化澱粉、カチオン化澱粉、尿素リン酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などの澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、アルギン酸ナトリウムなどを例示することができる。これらの中では、ガスバリア性の点から、ポリビニルアルコール類、セルロース誘導体が好ましく、ポリビニルアルコール類がさらに好ましい。
これらの中では、ガスバリア性の点から無機顔料を使用することが好ましく、平均粒子径が3μm以上且つアスペクト比が10以上の無機顔料を使用することがより好ましく、平均粒子径が5μm以上且つアスペクト比が30以上の無機顔料を使用することがさらに好ましい。
ガスバリア層に顔料を含有させた場合、酸素などのガスは顔料を迂回して通過する。このため、顔料を含有していない水溶性高分子からなるガスバリア層と比較して高湿度雰囲気下における優れたガスバリア性を有する。
本発明において、ガスバリア層に顔料を含有させる場合、顔料と水溶性高分子の配合比率は、乾燥重量で、1/100〜1000/100であることが好ましい。顔料の比率が上記範囲外であると、ガスバリア性の改善効果が小さくなることがある。
なお、本発明において、顔料を水溶性高分子中に配合する際に、顔料がスラリー化したものを添加し混合することが好ましい。
本発明において、架橋剤の種類としては特に限定されるものではなく、ガスバリア層に含有される水溶性高分子の種類に合わせて、多価金属塩(銅、亜鉛、銀、鉄、カリウム、ナトリウム、ジルコニウム、アルミニウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、チタンなどの多価金属と、炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、燐酸イオン、珪酸イオン、窒素酸化物、ホウ素酸化物などのイオン性物質が結合した化合物)、アミン化合物、アミド化合物、アルデヒド化合物、ヒドロキシ酸など適宜選択して使用することが可能である。なお、架橋効果発現の観点から、多価金属塩を使用することが好ましく、カリウムミョウバンを使用することがより好ましい。
架橋剤の配合量については、塗工可能な塗料濃度や塗料粘度の範囲内であれば特に限定されることなく配合することができるが、好ましくは顔料100重量部に対して、架橋剤が1重量部以上10重量部以下であり、より好ましくは3重量部以上5重量部以下である。1重量部未満であると架橋剤の添加効果が十分に得られないことがある。また、10重量部より多いと塗料の粘度上昇が著しくなり、塗工が困難となることがある。
本発明において、水蒸気バリア層との密着性の観点から、ガスバリア層用塗料の表面張力を、10mN/m以上60mN/m以下に調整することが好ましく、15mN/m以上50mN/m以下に調整することが好ましい。
また、水蒸気バリア層表面の濡れ張力に対して、ガスバリア層用塗料の表面張力を±20mN/mとすることが、水蒸気バリア層とガスバリア層との密着性の観点から好ましい
。
本発明において、水蒸気バリア層、ガスバリア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、水等の溶媒を使用した水系塗工、有機溶剤等の溶媒を使用した溶剤系塗工などが挙げられる。
水蒸気バリア層、ガスバリア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。
なお、本発明において、水蒸気バリア層は1層であってもよく、2層以上の多層で構成してもよい。水蒸気バリア層を2層以上の多層で構成する場合は、全ての水蒸気バリア層を合計した塗工量を上記範囲とすることが好ましい。
なお、本発明において、ガスバリア層は1層であってもよく、2層以上の多層で構成してもよい。ガスバリア層を2層以上の多層で構成する場合は、全てのガスバリア層を合計した塗工量を上記範囲とすることが好ましい。
本発明において、紙基材上に、水蒸気バリア層、水溶性高分子を含有するガスバリア層を有する紙製バリア原紙の少なくとも一方の面上に、さらに保護層を有することが好ましい。保護層は、空気中の水分などによる紙製バリア原紙の水蒸気バリア層、ガスバリア層への影響(劣化)を防ぐと共に、紙製バリア原紙にさらなる水蒸気バリア性、ガスバリア性を付与する、あるいは耐油性、耐溶剤性、耐熱性、耐摩耗性、耐衝撃性、耐光性などを付与することができる。また、保護層が樹脂層である場合は、ヒートシール性を付与することもできる。
保護層は、紙製バリア原紙の両面に設けることもできるが、少なくとも水蒸気バリア層およびガスバリア層を有する側の面上に有することが好ましい。さらに、紙基材上に、水蒸気バリア層、ガスバリア層をこの順に有する紙製バリア原紙のガスバリア層上に、保護層を有することが、空気中の水分などによる水蒸気バリア層およびガスバリア層への影響(劣化)を防ぐために好ましい。
保護層としては、樹脂層、紙層、金属箔等が挙げられ、これらの中で樹脂層が好ましい。
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。
また、化石資源由来樹脂、および、生物由来樹脂として、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)等の生分解性を有する樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド(ナイロン)、バイオポリエチレン等の生分解性を有さない樹脂のいずれも用いることができる。
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、紙製バリア原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、紙製バリア原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、紙製バリア原紙の両面に設けることもできるが、少なくとも水蒸気バリア層およびガスバリア層を有する側の面上に有することが好ましい。さらに、紙基材上に、水蒸気バリア層、ガスバリア層をこの順に有する紙製バリア原紙のガスバリア層上に、樹脂層を有することが好ましい。
本発明の紙製バリア材料を食品などの包装材、特に軟包装材として用いる場合は、ヒートシール性を有する樹脂と積層することにより、包装材料としての密閉性を高め、内容物を酸素による酸化や湿気などによる劣化などから守り、保存期間の延長を可能にすることができる。
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。
(1)水蒸気透過度(水蒸気バリア性):温度40±0.5℃、相対湿度90±2%の条件下で、透湿度測定器(Dr.Lyssy社製、L80−4000)を用いて測定した。(2)酸素透過度(ガスバリア性):MOCON社製、OX−TRAN2/21を使用し、23℃−0%RH条件(乾燥下)および23℃−85%RH条件(高湿度下)にて測定した。
(紙基材の作製)
カナダ式標準ろ水度(CSF)500mlの広葉樹クラフトパルプ(LBKP)とCSF530mlの針葉樹クラフトパルプ(NBKP)を80/20の重量比で配合して、原料パルプとした。
原料パルプに、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%、さら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、デュオフォーマーFM型抄紙機にて300m/minの速度で抄紙し、坪量59g/m2の紙を得た。
次いで、得られた紙に固形分濃度2%に調製したポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA117)をロッドメタリングサイズプレスで、両面合計で1.0g/m2塗工、乾燥し、坪量60g/m2の原紙を得た。得られた原紙をチルドカレンダーを用いて、速度300min/m、線圧50kgf/cm、1パスにて平滑処理を行った。
エンジニアードカオリン(イメリス社製、バリサーフHX、平均粒子径9.0μm、アスペクト比80−100)に分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加し(対顔料0.2%)、セリエミキサーで分散して固形分濃度60%のカオリンスラリーを調製した。得られたカオリンスラリー中に、顔料100部(固形分)に対し水蒸気バリア性樹脂としてスチレン・アクリル系共重合体エマルジョン(サイデン化学社製、X−511−374E)を100部(固形分)となるように配合し、固形分濃度45%の水蒸気バリア層用塗工液A1を得た。
(ガスバリア層用塗工液B1の調製)
ポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA117)水溶液を固形分濃度12%となるよう調製し、ガスバリア層用塗工液B1を得た。なお、このガスバリア層用塗工液B1の表面張力は35mN/mであった。
(紙製バリア材料の作製)
得られた原紙上に、水蒸気バリア層用塗工液A1を乾燥重量で塗工量15g/m2となるよう塗工速度300m/minでブレードコーターを用いて片面塗工、乾燥した後、その上にガスバリア層用塗工液B1を乾燥重量で塗工量5.0g/m2となるよう塗工速度300m/minでロールコーターを用いて片面塗工し、紙製バリア原紙を得た。なお、この紙製バリア原紙の水蒸気バリア層表面の濡れ張力は35mN/mであった。
さらに得られた紙製バリア原紙の両面に、押出しラミネート法により低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、LC602A)をそれぞれ厚み30μm積層し、紙製バリア材料を得た。
(水蒸気バリア層用塗工液A2の調製)
エンジニアードカオリン(イメリス社製、バリサーフHX、平均粒子径9.0μm、アスペクト比80−100)に分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加し(対顔料0.2%)、セリエミキサーで分散して固形分濃度60%のカオリンスラリーを調製した。得られたカオリンスラリー中に、顔料100部(固形分)に対し水蒸気バリア性樹脂としてスチレン・アクリル系共重合体エマルジョン(サイデン化学社製、X−511−374E)を100部(固形分)、パラフィン系撥水剤(丸芳化学社製、MYE−35G、ワックス含有ポリエチレンエマルジョン)を100部(固形分)となるように配合し、固形分濃度45%の水蒸気バリア層用塗工液A2を得た。
紙製バリア原紙への押出しラミネート法による低密度ポリエチレンの積層を、ガスバリア層上にはドライラミネート法による厚さ20μmの直鎖状低密度ポリエチレンフィルム(フタムラ化学社製、LL−XMTN)、原紙面上にはドライラミネート法による厚さ20μmの二軸延伸ポリプロピレンフィルム(フタムラ化学社製、FOA)を、それぞれ貼合することに変更した以外は、実施例2と同様にして紙製バリア材料を得た。
(ガスバリア層用塗工液B2の調製)
ポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA117)水溶液を固形分濃度12%となるよう調製した。得られたポリビニルアルコール水溶液中に、ポリビニルアルコール100部(固形分)に対しシリコーン系界面活性剤(サンノプコ社製、SNウェット125)を1部(固形分)となるように配合し、ガスバリア層用塗工液B2を得た。なお、このガスバリア層用塗工液B2の表面張力は30mN/mであった。
得られた紙製バリア原紙のガスバリア層上にフィルム(アルミ蒸着PETフィルム、中井工業社製、MY−15)をドライラミネート法にて貼合した以外は、実施例4と同様にして紙製バリア材料を得た。
紙基材にガスバリア層、水蒸気バリア層をこの順に設けた以外は、実施例2と同様にして紙製バリア材料を得た。
[比較例2]
水蒸気バリア層を設けなかった以外は、実施例2と同様にして紙製バリア材料を得た。
[比較例3]
ガスバリア層を設けなかった以外は、実施例2と同様にして紙製バリア材料を得た。
(水蒸気バリア層用塗工液A3の調製)
エンジニアードカオリン(イメリス社製、バリサーフHX、平均粒子径9.0μm、アスペクト比80−100)に分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加し(対顔料0.2%)、セリエミキサーで分散して固形分濃度55%のカオリンスラリーを調製した。得られたカオリンスラリー中に、顔料100部(固形分)に対し水蒸気バリア性樹脂としてスチレン・ブタジエン系ラテックス(日本ゼオン社製、PNT7868)を100部(固形分)となるように配合し、固形分濃度50%の水蒸気バリア層用塗工液A3を得た。
(ガスバリア層用塗工液B3の調製)
エンジニアードカオリン(イメリス社製、バリサーフHX、平均粒子径9.0μm、アスペクト比80−100)に分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加し(対顔料0.2%)、セリエミキサーで分散して固形分濃度55%のカオリンスラリーを調製した。ポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA117)水溶液を固形分濃度10%となるよう調製し、PVA水溶液を得た。得られたカオリンスラリーと、PVA水溶液を固形分で顔料:PVA水溶液=100:100として固形分濃度が10%となるよう混合し、ガスバリア層用塗工液B3を得た。
カップ原紙(坪量270g/m2)上に水蒸気バリア層用塗工液A3を乾燥重量で塗工量15g/m2となるよう塗工速度300m/分でブレードコーターを用いて片面塗工、乾燥した後、その上にガスバリア層用塗工液B3を乾燥重量で塗工量2.0g/m2となるよう塗工速度300m/分でエアナイフコーターを用いて片面塗工し、坪量287g/m2、紙厚0.3mmの紙製バリア原紙を得た。得られた紙製バリア原紙のガスバリア層上にフィルム(アルミ蒸着PETフィルム、中井工業社製、MY−15)をドライラミネート法にて貼合し、紙製バリア材料を得た。
貼合するフィルムをアルミ蒸着PETフィルム(中井工業社製、MY−15)からアルミナ(セラミック)蒸着PETフィルム(凸版印刷社製、GL−ARH−F)に変更した以外は、実施例6と同様にして紙製バリア材料を得た。
貼合するフィルムをアルミ蒸着PETフィルム(中井工業社製、MY−15)からEVOHフィルム(クラレ社製、エバールフィルム EF−XL)に変更した以外は、実施例6と同様にして紙製バリア材料を得た。
紙基材をカップ原紙(坪量270g/m2)から片艶クラフト紙(坪量70g/m2)に変更した以外は、実施例6と同様にして、紙製バリア材料を得た。
アルミ蒸着PETフィルムを貼合せず、紙製バリア原紙をそのまま使用した以外は実施例6と同様にして紙製バリア材料を得た。
Claims (9)
- 坪量が25g/m2以上400g/m2以下の紙基材上に、水蒸気バリア層、水溶性高分子を含有するガスバリア層を有する紙製バリア原紙の少なくとも一方の面上に、さらに保護層として生物由来樹脂を含む樹脂層を有し、
前記水蒸気バリア層が、水蒸気バリア性樹脂を含む塗工層であり、
下記(1)〜(3)の条件を満たすことを特徴とする紙製バリア材料。
(1)温度40±0.5℃、相対湿度90±2%における水蒸気透過度が3g/m 2 ・day以下
(2)温度:23℃、相対湿度0%における酸素透過度が3ml/m 2 ・day・atm以下
(3)温度:23℃、相対湿度85%における酸素透過度が3ml/m 2 ・day・atm以下 - 前記紙製バリア原紙が、紙基材上に、水蒸気バリア層、水溶性高分子を含有するガスバリア層をこの順に有することを特徴とする請求項1に記載の紙製バリア材料。
- 前記樹脂層が、樹脂ラミネート層であることを特徴とする請求項1または2に記載の紙製バリア材料。
- 前記樹脂ラミネート層が、押し出しラミネート層であることを特徴とする請求項3に記載の紙製バリア材料。
- 前記樹脂ラミネート層が、フィルム貼合層であることを特徴とする請求項3に記載の紙製バリア材料。
- 前記フィルム貼合層が、バリアフィルム貼合層であることを特徴とする請求項5に記載の紙製バリア材料。
- 前記バリアフィルム貼合層が、蒸着フィルム貼合層であることを特徴とする請求項6に記載の紙製バリア材料。
- 前記生物由来樹脂が、生分解性を有さない樹脂であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の紙製バリア材料。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の紙製バリア材料からなる軟包装材。
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