JP6901058B1 - 紙積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、特許文献2には、紙基材上に水蒸気バリア層およびガスバリア層が設けられた紙製バリア包装材料が提案されている。水蒸気バリア層は、平均粒子径5μm以上、アスペクト比10以上のカオリンを全顔料に対して50〜100重量%含有し、ガスバリア層のバインダー樹脂は、ポリビニルアルコール樹脂である。
そこで、本発明は、離解性に優れ、高いバリア性を有する紙積層体を提供することを主な目的とする。
すなわち、本発明は、下記の紙積層体に係る。
<1>:紙基材と、前記紙基材の少なくとも一方の面に樹脂層および保護層と、を有する紙積層体であって、前記紙基材の密度が0.50g/cm3以上0.90g/cm3以下であり、前記紙基材の片方の面が平滑面であり、JIS P 8155:2010に準拠して測定される、前記平滑面の王研式平滑度が100秒以上であり、前記樹脂層が水懸濁性高分子、アスペクト比が50以上の板状無機化合物、およびカチオン性樹脂を含有し、前記保護層が水溶性高分子を含有する、紙積層体。
<2>:前記平滑面の逆側の面に前記樹脂層と前記保護層とを有する、<1>に記載の紙積層体。
<3>:前記樹脂層中に含有される前記水懸濁性高分子が、オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体、スチレン・ブタジエン系共重合体およびスチレン・アクリル系共重体よりなる群から選ばれる1種以上を含む、<1>または<2>に記載の紙積層体。
<4>:前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物が、合成マイカ、ベントナイトおよびカオリンよりなる群から選ばれる1種以上を含む、<1>〜<3>のいずれかに記載の紙積層体。
<5>:前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物の含有量が、前記水懸濁性高分子100質量部に対して0.1質量部以上800質量部以下である、<1>〜<4>のいずれかに記載の紙積層体。
<6>:前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物の厚さが、200nm以下である、<1>〜<5>のいずれかに記載の紙積層体。
<7>:前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物の含有割合が、前記樹脂層の全固形量中0.1質量%以上80質量%以下である、<1>〜<6>のいずれかに記載の紙積層体。
<8>:前記保護層中に含有される前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールよりなる群から選ばれる1種以上を含む、<1>〜<7>のいずれかに記載の紙積層体。
<9>:前記紙基材の坪量が、20g/m2以上100g/m2以下である、<1>〜<8>のいずれかに記載の紙積層体。
<10>:前記紙基材は、JIS P 8155:2010に準拠して測定される、前記平滑面の逆側の面の王研式平滑度が100秒未満である、<1>〜<9>のいずれかに記載の紙積層体。
<11>:前記樹脂層中に含有される前記カチオン性樹脂の含有量は、前記板状無機化合物100質量部に対して、0.5質量部以上300質量部以下である、<1>〜<10>のいずれかに記載の紙積層体。
<12>:前記樹脂層中に含有される前記カチオン性樹脂の含有量は、前記水懸濁性高分子100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下である、<1>〜<11>のいずれかに記載の紙積層体。
<13>:少なくとも一方の最外層にシーラント層をさらに有する、<1>〜<12>のいずれかに記載の紙積層体。
<14>:包装用材料である、<1>〜<13>のいずれかに記載の紙積層体。
本実施形態の紙積層体は、紙基材と、紙基材の少なくとも一方の面に樹脂層および保護層と、を有する紙積層体であって、紙基材の密度が0.50g/cm3以上0.90g/cm3以下であり、紙基材の片方の面が平滑面であり、JIS P 8155:2010に準拠して測定される、平滑面の王研式平滑度が100秒以上であり、樹脂層が水懸濁性高分子、アスペクト比が50以上の板状無機化合物、およびカチオン性樹脂を含有し、保護層が水溶性高分子を含有する。
本実施形態の紙積層体は、離解性に優れ、高いバリア性を有する。
本実施形態において、王研式平滑度がもう一方の面より高い面を平滑面と呼び、王研式平滑度が低い面を非平滑面と呼ぶ。
上記紙基材は平滑面の王研式平滑度が上記下限値以上であり、密度が上記範囲内であることで、繊維の収縮が抑えられるため、離解性が高く、地合の良い紙となる。地合いが良いと塗料を塗工した際に、浸みこみのムラが少なく、均一性の高い塗膜が得られる。そのため、本実施形態の紙積層体は、離解性に優れ、高いバリア性が発揮されると考えられる。
また、保護層が樹脂層上に直接形成されていることが好ましい。保護層が樹脂層上に直接形成されていることで、樹脂層が紙基材側と保護層側の両方からの機械的離解作用により水中で分散しやすく、本実施形態における紙基材の効果をより遺憾なく発揮させることができる。
さらに、本実施形態の紙積層体は、樹脂層が紙基材上に直接形成されていることが好ましい。樹脂層が紙基材上に直接形成されていることで、樹脂層と紙基材との密着性を高めることができ、紙積層体のバリア性をより向上させることができる。
本実施形態の紙積層体の離解率は、紙基材として未晒クラフト紙を用いた場合、離解性をより向上させる観点から、好ましくは87.0%以上、より好ましくは88.0%以上、さらに好ましくは88.5%以上、さらに好ましくは89.0%以上であり、そして、たとえば100%以下である。
離解率は、本実施形態の紙積層体をJIS P 8220:2012に準拠して離解し、離解開始から10分後にスクリーン上の試料を回収して乾燥させることで残渣の質量比率(%)を算出し、100−残渣の質量比率により算出される。
本実施形態における紙基材は、密度が0.50g/cm3以上0.90g/cm3以下であり、包装用紙として使用する観点から、好ましくは0.70g/cm3以上、より好ましくは0.73g/cm3以上であり、そして離解性をより向上させる観点から、好ましくは0.85g/cm3以下、より好ましくは0.83g/cm3以下である。密度は、JIS P 8118:1998に準拠して測定される値である。
木材パルプとしては、たとえば、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ等が挙げられる。
紙基材の通気性と透湿性を高めて離解性を向上する観点から、紙基材を構成するパルプ全体の40質量%以上を広葉樹パルプとすることが好ましく、50質量%以上を広葉樹パルプとすることがより好ましい。また、広葉樹パルプの使用量の上限値は、たとえば、紙基材を構成するパルプ全体の100質量%以下、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。
一方、針葉樹パルプの繊維が長いため、紙基材の引張強度を高める観点から、紙基材を構成するパルプ全体の5質量%以上を針葉樹パルプとすることが好ましく、10質量%以上とすることがより好ましい。また、針葉樹パルプの使用量の上限値は、たとえば、紙基材を構成するパルプ全体の60質量%以下、好ましくは50質量%以下である。
パルプスラリーは、木材または非木材の原料チップから、蒸解、洗浄、漂白等の工程を経て得られる。蒸解方法、洗浄方法、漂白方法等にとくに限定はない。これらの工程を経て得られたパルプスラリーは、さらに、水の存在下で叩解される。
また、紙基材として片艶紙を使用することにより、平滑化に際して紙基材にかかる圧力が少ないため、より一層高い通気性と透湿性を有し、さらに樹脂層と保護層を設けても優れた離解性を発現し、リサイクル性を高めることができる。また、紙基材の片方の面が平滑面であって密度が高いことから、通気性と透湿性を有することとは相反するバリア性の向上に寄与することができる。
また、本実施形態における紙基材は、植物由来のパルプを主成分として一般的に用いられている紙であればとくに制限はない。本実施形態における紙基材としては、具体的には、晒または未晒クラフト紙、片艶紙、上質紙、板紙、ライナー紙、塗工紙、グラシン紙、グラファン紙等を挙げることができる。これらの中でも、片艶紙、晒または未晒クラフト紙が好ましく、離解性を向上させる観点からは晒クラフト紙、片艶紙、片艶晒クラフト紙が好ましく、不透明度を向上させる観点からは未晒クラフト紙、片艶未晒クラフト紙が好ましい。
本実施形態における樹脂層は、紙基材の少なくとも一方の面に形成されている。かかる樹脂層は、水懸濁性高分子、アスペクト比が50以上の板状無機化合物、およびカチオン性樹脂を含有する。これにより、樹脂層の顕微鏡拡大写真を撮ったときに、従来とは明らかに異なり、空隙のない稠密な膜を形成することができる。この樹脂層の空隙のない稠密な膜構造が、優れた水蒸気バリア性を発揮している。また、樹脂層を紙基材上に形成し、保護層を樹脂層上に直接形成する場合、均一な保護層の形成にも寄与して、より一層優れたガスバリア性、水蒸気バリア性を発現することができる。
水懸濁性高分子は、水に懸濁することが可能な高分子であり、樹脂層を形成する際に、水を分散媒とした塗料を調製することを容易にする。水懸濁性高分子は、樹脂層の形成においてバインダーとして機能するため、板状無機化合物等を含有する樹脂層を均一に形成することができる。
水懸濁性高分子は、樹脂層に柔軟性を持たせ、加工時の耐久性を高める観点から熱可塑性樹脂が好ましく、オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体、スチレン・ブタジエン系共重合体、およびスチレン・アクリル系共重合体よりなる群から選ばれる1種以上を含むことが好ましく、前記群から選ばれる1種以上であることがより好ましい。
オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体は、オレフィン系単量体と不飽和カルボン酸系単量体との共重合体であり、たとえば、オレフィン系単量体と不飽和カルボン酸系単量体とを乳化重合することにより得られる共重合体である。
オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体のオレフィン系単量体としては、エチレン;プロピレン、ブチレン等のα−オレフィンが挙げられ、これらの中でも、好ましくはエチレンである。
オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体の不飽和カルボン酸系単量体は、不飽和カルボン酸単量体、および加水分解によりカルボン酸を形成する不飽和カルボン酸のエステル単量体を含む。オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体の不飽和カルボン酸系単量体としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ブテントリカルボン酸等の不飽和カルボン酸およびそのエステル;イタコン酸モノエチルエステル、フマル酸モノブチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル等の、少なくとも1個のカルボキシ基を有する不飽和ポリカルボン酸モノアルキルエステルが挙げられる。
オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体を構成する不飽和カルボン酸系単量体は、単独で、または2種以上用いてもよい。オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体は、オレフィンおよび不飽和カルボン酸系単量体と共重合可能なその他の単量体が少量共重合されていてもよい。
これらの中でも、オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体は、エチレン・アクリル酸系共重合体、およびエチレン・メタクリル酸系共重合体よりなる群から選ばれる1種以上であることが好ましく、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体、エチレン・アクリル酸ブチル共重合体、およびエチレン・メタクリル酸ブチル共重合体よりなる群から選ばれる1種以上であることがより好ましく、エチレン・アクリル酸共重合体であることがさらに好ましい。
スチレン・ブタジエン系共重合体としては、スチレン・ブタジエン系ゴム(SBR)、変性スチレン・ブタジエン系ゴム(変性SBR)等が挙げられる。
変性スチレン・ブタジエン系ゴムとしては、酸変性スチレン・ブタジエン系ゴム(酸変性SBR)等が挙げられる。
スチレン・ブタジエン系共重合体として市販品を用いてもよく、たとえば、日本ゼオン株式会社製の「Nipol LX407Sシリーズ(商品名)」、「Nipol LX407BPシリーズ(商品名)」等が挙げられる。
スチレン・アクリル系共重合体は、スチレン系化合物とアクリル系化合物との共重合体であり、たとえば、スチレン系化合物およびアクリル系化合物を含み、さらに必要に応じてこれらと共重合可能なその他の化合物を含む単量体を乳化重合することにより得られる共重合体である。
スチレン系化合物としては、たとえば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−t−ブチルスチレン、クロロスチレン等が挙げられる。
アクリル系化合物としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸系単量体;アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の不飽和カルボン酸エステル系単量体等が挙げられる。
その他の化合物としては、たとえば、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、ブテントリカルボン酸等の不飽和カルボン酸系単量体;イタコン酸モノエチルエステル、フマル酸モノブチルエステルおよびマレイン酸モノブチルエステル等の少なくとも1個のカルボキシル基を有する不飽和ポリカルボン酸アルキルエステル系単量体;アクリルアミドプロパンスルホン酸、アクリル酸スルホエチルナトリウム塩、メタクリル酸スルホプロピルナトリウム塩等の不飽和スルホン酸系単量体またはその塩等が挙げられる。
スチレン系化合物としてはスチレン等が好適であり、またアクリル系化合物としてはアクリル酸、メタクリル酸が好適であり、その他の化合物としては、イタコン酸、フマル酸等が好適である。
スチレン・アクリル系共重合体として市販品を用いてもよく、たとえば、株式会社第一塗料製造所製の「ハービルシリーズC−3(商品名)」、BASF社製の「ACRONAL4160」等が挙げられる。
板状無機化合物は、アスペクト比が50以上であり、好ましくは80以上であり、より好ましくは200以上、さらに好ましくは300以上、さらに好ましくは500以上である。アスペクト比が大きいほど、水蒸気およびガスの移動距離が長くなる迷路効果により、水蒸気バリア性およびガスバリア性を向上させることができる。また、アスペクト比が大きいほど、少ない含有量で高い水蒸気バリア性を発揮することができる。アスペクト比の上限は、とくに限定されないが、入手容易性、紙基材上に樹脂層を形成する際の粘度等の観点から、好ましくは10000以下、より好ましくは5000以下、さらに好ましくは2000以下である。
板状無機化合物のアスペクト比は、樹脂層を付与した方向に対して平行な厚さ方向(樹脂層の垂直方向)の断面について、電子顕微鏡を用いて拡大写真を撮影し、少なくとも30個の板状無機化合物の長さおよび厚さを測定し、算術平均することにより平均長さおよび平均厚さを求める。そして、板状無機化合物の平均長さを平均厚さで除した値を板状無機化合物のアスペクト比とする。
樹脂層は、カチオン性樹脂を含有する。これにより、板状無機化合物の分散性が向上し、水蒸気バリア性が大きく向上する。板状無機化合物は、板状の平面部分がアニオン性に帯電しやすく、エッジ部分がカチオン性に帯電しやすいため、板状無機化合物が相互に立体的に連結した、いわゆるカードハウス構造をとることが知られている。このカードハウス構造のために、板状無機化合物の水分散液の粘度は非常に高くなる。一方、カードハウス構造は撹拌等により力を加えると簡単に壊れるため、板状無機化合物の水分散液はチキソトロピー性を示す。板状無機化合物の水分散液に、適切なカチオン性樹脂を添加すると、板状無機化合物のアニオン性に帯電した平面部分にカチオン性樹脂が吸着することによって、カードハウス構造が破壊されると考えられる。その結果、板状無機化合物が立体的に連結することが抑制され、板状無機化合物が紙基材平面に対して平行に積層しやすくなり、水蒸気バリア性の向上につながると推定される。さらに、ガスバリア性も向上すると推定される。
これらの中でも、カチオン性樹脂は、ポリアミン樹脂、変性ポリアミド系樹脂、およびポリエチレンイミン樹脂より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、より好ましくは変性ポリアミド系樹脂であり、さらに好ましくはカチオン変性ポリアミド系樹脂であり、さらに好ましくはアミン変性ポリアミド樹脂である。
また、樹脂層の形成量(以下、塗工量ともいう。)は、固形分として、好ましくは1g/m2以上、より好ましくは3g/m2以上であり、そして好ましくは30g/m2以下、より好ましくは20g/m2以下である。
本実施形態における保護層は、紙基材の少なくとも一方の面に形成されている。かかる保護層は、水溶性高分子を含有する。保護層は、樹脂層上に形成されていてもよく、紙基材上に形成されていてもよい。樹脂層上に形成される場合、ガスバリア性、とくに酸素バリア性に優れるとともに、樹脂層を保護してバリア性を向上できる。また、水の存在下で離解性を高めて、リサイクル性により優れた紙積層体を得ることができる。一方、保護層を紙基材上に形成することによって、より均一な樹脂層を形成し、バリア性をより向上することができる。
水溶性高分子としては、たとえば、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、デンプンおよびその誘導体、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ウレタン系樹脂、ポリアクリル酸およびその塩、カゼイン、ポリエチレンイミン等が挙げられる。
板状無機化合物を保護層に含有させる場合、板状無機化合物の含有量は、とくに限定されないが、保護層の水溶性高分子100質量部に対して、1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、そして80質量部以下が好ましく、70質量部以下がより好ましい。板状無機化合物の中でも、保護層の水溶性高分子100質量部に対して、アスペクト比が大きく、厚さの小さい合成マイカを5質量部以上15質量部以下含有させることが好ましい。さらに、合成マイカと他の板状無機化合物(たとえば、カオリン等)を併用する場合、他の板状無機化合物の含有量は、保護層の水溶性高分子100質量部に対して、好ましくは20質量部以上であり、そして、好ましくは80質量部以下である。
また、保護層の形成量(以下、塗工量ともいう。)は、固形分として、好ましくは0.1g/m2以上、より好ましくは0.5g/m2以上であり、そして好ましくは10g/m2以下、より好ましくは5g/m2以下である。
本実施形態では、紙積層体の少なくとも一方の最外層にシーラント層をさらに有することが好ましい。すなわち、シーラント層は、樹脂層および保護層を形成した側の紙基材から最も遠い層の上、または樹脂層および保護層を形成していない側の紙基材から最も遠い層の上(樹脂層および保護層を形成していない側に他の層がない場合は紙基材の上)、のどちらか一方または両方に形成することができる。
また、シーラント層の形成量は、固形分として、好ましくは1g/m2以上、より好ましくは3g/m2以上であり、そして好ましくは50g/m2以下より好ましくは30g/m2以下である。
本実施形態の紙積層体は、紙基材上の少なくとも一方の面に、樹脂層と保護層とが形成され、必要によりシーラント層が形成される。
各層の形成方法は、とくに限定されないが、少なくとも樹脂層と保護層は、塗工法により形成することが好ましい。本実施形態の好ましい一態様として、具体的には、紙基材上に樹脂層塗料を塗工し、乾燥して、樹脂層を形成し、さらに樹脂層上に保護層塗料を塗工し、乾燥して、保護層を形成すればよい。各層は、塗料を逐次塗工および乾燥させて形成してもよく、同時多層塗工した後に乾燥させて形成してもよい。同時多層塗工としては、紙基材における表面と裏面の塗工層を両面同時に、または片面の下層および上層を同時に塗工してもよい。
これらの中でも、本実施形態において、揮発性有機溶媒の問題を生じない観点から、塗料の分散媒としては、水が好ましい。すなわち、樹脂層および保護層の塗料は、水系組成物であることが好ましい。
・板状無機化合物の水分散液の調製
板状無機化合物(エンジニアードカオリン、粒子径10μm、アスペクト比100、厚さ100nm、商品名:バリサーフHX、イメリス社製)を水に分散し、固形分55%の水分散液Aを得た。
オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体として自己乳化型ポリオレフィン分散液(固形分29.2%、商品名:ザイクセンAC、住友精化株式会社製、エチレン・アクリル酸共重合体)34.2部に対して、上記の板状無機化合物の水分散液Aを36.4部加えて撹拌した。これに、カチオン性樹脂として変性ポリアミド系樹脂(固形分53%、商品名:SPI203(50)H、田岡化学工業株式会社製)を0.75部加えて撹拌した。さらに、25%アンモニア水溶液を0.30部加えて撹拌した。さらに、希釈水を加えて固形分濃度40%とし、樹脂層塗料を得た。
水溶性高分子としてエチレン変性ポリビニルアルコール(完全ケン化型、商品名:エクセバールAQ−410、株式会社クラレ製)の固形分15%の水溶液66.7部に、ポリエチレンイミン(固形分30%、商品名:エポミンP−1000、株式会社日本触媒製)0.17部を加え、さらに希釈水を加え、固形分濃度10%とし、保護層塗料を得た。
得られた樹脂層塗料を用いて、乾燥後の塗工量が12.0g/m2となるように、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(以下、非艶面や非平滑面ともいう。)にメイヤーバーで塗工した後、熱風乾燥機内で120℃、1分間乾燥して樹脂層(厚さ:12μm)を形成した。さらに、保護層塗料を用いて、乾燥後の塗工量が3.0g/m2となるように、樹脂層上にメイヤーバーで塗工した後、熱風乾燥機内で120℃、1分間乾燥して保護層(厚さ:3μm)を形成し、紙積層体を得た。紙基材として使用した片艶晒クラフト紙は、坪量65g/m2、厚さ62μm、密度0.76g/m3、平滑面の王研式平滑度427秒、非平滑面の王研式平滑度17秒であった。
・樹脂層塗料の調製
板状無機化合物の水分散液B(合成マイカ、粒子径6μm、アスペクト比1200、厚さ5nm、固形分6%、商品名:NTO−05、トピー工業株式会社製)30.0部に、撹拌しながらオレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体として自己乳化型ポリオレフィン分散液(固形分29.2%、商品名:ザイクセンAC、住友精化株式会社製、エチレン・アクリル酸共重合体)34.2部を加えて撹拌した。これに、カチオン性樹脂として変性ポリアミド系樹脂(固形分53%、商品名:SPI203(50)H、田岡化学工業株式会社製)を2.55部加えて撹拌した。さらに、25%アンモニア水溶液を0.30部加えて撹拌した。さらに、希釈水を加えて固形分濃度19%とし、樹脂層塗料を得た。
水溶性高分子としてエチレン変性ポリビニルアルコール(完全ケン化型、商品名:エクセバールAQ−4104、株式会社クラレ製)の固形分12%の水溶液83.3部に、上記の板状無機化合物の水分散液Bを16.7部加えて撹拌し、さらに上記の板状無機化合物の水分散液Aを9.1部加え、さらに、希釈水を加えて固形分濃度10%とし、保護層塗料を得た。
得られた樹脂層塗料を用いて、乾燥後の塗工量が6.0g/m2となるように、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)にメイヤーバーで塗工した後、熱風乾燥機内で120℃、1分間乾燥して樹脂層(厚さ:6μm)を形成した。さらに、保護層塗料を用いて、乾燥後の塗工量が3.0g/m2となるように、樹脂層上にメイヤーバーで塗工した後、熱風乾燥機内で120℃、1分間乾燥して保護層(厚さ:3μm)を形成し、紙積層体を得た。紙基材として使用した片艶晒クラフト紙は、坪量65g/m2、厚さ62μm、密度0.76g/m3、平滑面の王研式平滑度427秒、非平滑面の王研式平滑度17秒であった。
実施例1の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に代えて、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面(艶面)に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例1と同様にして紙積層体を得た。
実施例1の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に代えて、片艶晒クラフト紙(王子エフテックス株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例1と同様にして紙積層体を得た。紙基材として使用した片艶晒クラフト紙は、坪量50g/m2、厚さ62.3μm、密度0.80g/cm3、平滑面の王研式平滑度287秒、非平滑面の王研式平滑度17秒であった。
実施例2の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に代えて、片艶晒クラフト紙(王子エフテックス株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例2と同様にして紙積層体を得た。
実施例2の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に代えて、片艶晒クラフト紙(王子エフテックス株式会社製)の平滑面(艶面)に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例2と同様にして紙積層体を得た。
実施例4の紙積層体において、保護層の上にさらに、水性ヒートシール剤(主成分:変性ポリオレフィン樹脂)を6g/m2を塗工し、シーラント層(厚さ:6μm)を形成し、紙積層体を得た。
実施例5の紙積層体において、保護層の上にさらに、水性ヒートシール剤(主成分:変性ポリオレフィン樹脂)を6g/m2を塗工し、シーラント層(厚さ:6μm)を形成し、紙積層体を得た。
実施例1の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に代えて、片艶未晒クラフト紙(天間特殊製紙株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例1と同様にして紙積層体を得た。紙基材として使用した片艶未晒クラフト紙は、坪量50g/m2、厚さ65μm、密度0.80g/cm3、平滑面の王研式平滑度213秒、非平滑面の王研式平滑度25秒であった。
実施例2の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に代えて、片艶未晒クラフト紙(天間特殊製紙株式会社製)の平滑面の逆側の面(非平滑面)に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例2と同様にして紙積層体を得た。
実施例1の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)に代えて、晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)を使用し、さらに晒クラフト紙の一方の面に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例1と同様にして紙積層体を得た。紙基材として使用した晒クラフト紙は、坪量50g/m2、厚さ60μm、密度0.76g/m3、一方の面の王研式平滑度63秒、他方の面の王研式平滑度45秒であった。
実施例2の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)に代えて、晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)を使用し、さらに晒クラフト紙の一方の面に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例2と同様にして紙積層体を得た。紙基材として使用した晒クラフト紙は、坪量50g/m2、厚さ60μm、密度0.76g/m3、一方の面の王研式平滑度63秒、他方の面の王研式平滑度45秒であった。
実施例1の紙積層体の作製において、樹脂層と保護層を形成せず、紙基材だけを評価に供した。
実施例1の紙積層体の作製において、片艶晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)に代えて、未晒クラフト紙(王子マテリア株式会社製)を使用し、さらに未晒クラフト紙の一方の面に樹脂層および保護層を形成した以外は、実施例1と同様にして紙積層体を得た。紙基材として使用した未晒クラフト紙は、坪量50g/m2、厚さ74μm、密度0.68g/cm3、一方の面の王研式平滑度18秒、他方の面の王研式平滑度17秒であった。
JIS Z0208:1976(カップ法)B法(温度40℃±0.5℃、相対湿度90%±2%)に準拠して、紙積層体の樹脂層が内側(低湿度側)に来るように配置して、水蒸気透過性を測定した。水蒸気透過度の値は低いほど水蒸気バリア性に優れる。
酸素透過率測定装置(MOCON社製、OX−TRAN2/20)を使用し、大気圧下で温度23℃、相対湿度50%の条件(低湿度条件)にて、紙積層体の酸素透過度を測定した。酸素透過度の値は低いほど酸素バリア性に優れる。
得られた紙積層体をJIS P 8220:2012に準拠して離解した。このとき、離解開始から10分後にスクリーン上の試料を回収して乾燥させることで残渣の質量比率(%)を算出し、100−残渣の質量比率を離解率(%)とした。
グラビア印刷適性試験機を用い、得られた紙積層体の樹脂層および保護層の非塗工面に対し、速度60m/min、印圧40kg/cmでザーン粘度を18秒に調製したグラビアインキの印刷を行った。このとき印刷が最も濃い領域に対して、ポータブル反射濃度計(Gretag Macbeth RD−19)を用いて印刷面の濃度の測定を行った。
地合計(Mk systems社、3Dシートアナライザー)を使用し、得られた紙積層体の地合いの測定を行った。RANGEを1に設定し、測定面は平滑度が高い方の面とした。
JIS P 8149:2000に準じて、得られた紙積層体の不透明度の測定を行った。平滑度が高い方の面の不透明度を測定した。
実施例1〜8の紙積層体は水蒸気透過度および酸素透過度が低く、さらに離解率が高かった。すなわち、実施例1〜8の紙積層体は離解性に優れ、高いバリア性を有していた。
一方、比較例1および2の紙積層体は、離解率が低く、離解性に劣っていた。
また、紙基材の少なくとも一方の面に樹脂層および保護層を有しない比較例3の紙積層体は、水蒸気透過度および酸素透過度が高く、バリア性に劣っていた。
実施例9〜10の紙積層体は水蒸気透過度および酸素透過度が低く、さらに離解率が高かった。すなわち、実施例9〜10の紙積層体は離解性に優れ、高いバリア性を有していた。
一方、比較例4の紙積層体は、離解率が低く、離解性に劣っていた。さらに、比較例4の紙積層体は、水蒸気透過度が高く、水蒸気バリア性に劣っていた。
さらに、紙基材として片艶未晒クラフト紙を用いた実施例9〜10は、片艶晒クラフト紙を用いた実施例1〜8よりも不透明度が高かった。そのため、実施例9〜10の紙積層体は包装材料として用いた場合に中身が透けにくいという点でより優れていた。
Claims (14)
- 紙基材と、前記紙基材の少なくとも一方の面に樹脂層および保護層と、を有する紙積層体であって、
前記紙基材の密度が0.50g/cm3以上0.90g/cm3以下であり、
前記紙基材の片方の面が平滑面であり、
JIS P 8155:2010に準拠して測定される、前記平滑面の王研式平滑度が100秒以上であり、
前記樹脂層が水懸濁性高分子、アスペクト比が50以上の板状無機化合物、およびカチオン性樹脂を含有し、
前記保護層が水溶性高分子を含有する、紙積層体。 - 前記平滑面の逆側の面に前記樹脂層と前記保護層とを有する、請求項1に記載の紙積層体。
- 前記樹脂層中に含有される前記水懸濁性高分子が、オレフィン・不飽和カルボン酸系共重合体、スチレン・ブタジエン系共重合体およびスチレン・アクリル系共重体よりなる群から選ばれる1種以上を含む、請求項1または2に記載の紙積層体。
- 前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物が、合成マイカ、ベントナイトおよびカオリンよりなる群から選ばれる1種以上を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物の含有量が、前記水懸濁性高分子100質量部に対して0.1質量部以上800質量部以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物の厚さが、200nm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記樹脂層中に含有される前記板状無機化合物の含有割合が、前記樹脂層の全固形量中0.1質量%以上80質量%以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記保護層中に含有される前記水溶性高分子が、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールよりなる群から選ばれる1種以上を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記紙基材の坪量が、20g/m2以上100g/m2以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記紙基材は、JIS P 8155:2010に準拠して測定される、前記平滑面の逆側の面の王研式平滑度が100秒未満である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記樹脂層中に含有される前記カチオン性樹脂の含有量は、前記板状無機化合物100質量部に対して、0.5質量部以上300質量部以下である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 前記樹脂層中に含有される前記カチオン性樹脂の含有量は、前記水懸濁性高分子100質量部に対して、0.1質量部以上100質量部以下である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 少なくとも一方の最外層にシーラント層をさらに有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載の紙積層体。
- 包装用材料である、請求項1〜13のいずれか一項に記載の紙積層体。
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