TW579404B - Barrier paper - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 579404 A7 B7 五、發明說明（/ ) [發明之詳細說明] [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種具防潮性及氣體遮斷性、且可抄紙 爲再生紙的防護紙。 [習知技術] 就包含防潮紙、氣體遮斷紙等之防護紙而言’現今一 般的做法係塗佈、貼合聚乙細、聚丙細、聚氯乙嫌等合成 樹脂在基紙上形成防護層，以賦予防潮性·防水性•氣體 遮斷性。此種防護紙雖在防潮性方面可發揮充分的機能， 但作爲舊紙回收使用之際其解離性差，而難以再利用。是 以，在節省資源、有效利用的觀點上爲很大的問題。 相對於此，就可再生的防護紙§言，已有單獨塗佈蠟 乳液（wax emulsion)或是塗佈蠟乳液與合成橡膠系膠乳 (latex)的混合液，以於基紙上積層具水解離性之防護層的 方法被揭示(參照日本專利特公平3-10759號），進一步於 形成該防護層之樹脂組成物中配合平板狀的無機塡充劑， 以提昇防潮性與防護性之方法亦被開發出（參照特開平9-21096 號）。 該平板狀的無機塡充劑，係使用長寬比5以上且平均 粒子直徑爲5//m〜50//m的雲母等，而推測藉由配合該平 板狀無機塡充劑以提升防護性能的原因在於，·水蒸氣等氣 體的透過面積變小、以及平板狀無機塡充劑相對於防護層 表面呈平行配置且積層有數層之故，於防護層中氣體乃迂 迴通過平板狀無機塡充劑，結果，氣體所需通過距離變大 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------I — til —--I-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579404 A7 B7 五、發明說明（）） :綜合這兩個因素，每單位時間氣體的透過量即變得非常 的小。 [發明所欲解決之課題] 惟，若將上述使用有蠟之防護紙捲起時’防護層表面 所含之蠟會附著於所抵接之防護紙的內面。是以，防護紙 內面會變得非常滑，防護紙內之包裝物要排整齊時或無法 對齊、或容易滑落，甚至在包裝重物的情形’於搬運時彼 此滑開而落下等重大的問題也有可能發生。 又將防護紙當作舊紙再生之時’爲使其易於用水解離 ，一般係於解離前裁斷成既定大小的小片。惟，上述以往 可再生的防護紙，由於在構成防護層的樹脂組成物中配合 有平板狀無機塡充劑、且相對於防護層表面係呈平行配置 ，再者積層有數層之故，於裁斷該防護紙時必須剪斷平板 狀無機塡充劑。從而，此種再生時的防護紙之裁斷用的刀 具容易造成損傷。 本發明係鑒於上述問題所得之物，其目的在於提供一 種防護紙，其在防潮性•氣體遮斷性上有顯著地提昇，具 高機械性質，且於再生時可被輕易地裁斷。 [用以解決課題之手段] 本發明者等經過不斷硏究檢討的結果，發現僅添加碳 酸鈣等無機塡充劑並不足夠，但藉由將無機塡充劑的一部 分以分散成分子狀的層狀黏土礦物取代，則防護層的防護 性將可進一步提昇。 由該結果所得之用以解決上述課題之發哄係* 4 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " --.------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 579404 A7 B7 五、發明說明（$ ) 防護紙，該防護紙具有基紙與防護層，該防護層包含水解 離性聚合物與無機塡充劑；其特徵在於，作爲前述無機塡 充劑係使用分散成分子狀之層狀黏土礦物。此處所謂「分 散成分子狀」意指於黏土礦物的層間讓上述水解離性聚合 物侵入，使得各層分散成分子狀。 以此手段可在防潮性•氣體遮斷性上獲得顯著地提昇 。推測其原因應是於防護層中分散成分子狀的層狀黏土礦 物能以分子級的程度來防止水蒸氣等氣體通過，於是氣體 的通過面積變小之故。再者由於添加於防護層內之無機塡 充劑係分散成分子狀之層狀黏土礦物，故於再生時可輕易 地裁斷。 再者，層狀黏土礦物與聚合物係藉由離子鍵等強相互 作用結合，成爲具有樹脂交聯之構造。亦即，黏土礦物超 越層與層的結合力（凡得瓦力、靜電引力等），每一層係完 全分離而單獨存在，且該層所具陰電荷與樹脂末端或是側 鏈所具陽電荷(鎗離子：onium ion)藉由離子鍵來結合。是 以，可將該防護紙之機械性質格外地提昇。 [發明之實施形態] 以下，詳細說明本發明之實施形態。對應於實施形態 之防護紙係基紙與防護層所積層而得之構造。 構成基紙之紙素材並無特別的限定，可使用各種的紙 素材。其中，若考慮再生性，則以可藉機械解離作用輕易 分散於水中之物爲佳，可舉出例如闊葉樹牛皮紙漿（kraft pulp)或針葉樹牛皮紙漿等化學紙漿、以機械紙漿爲原料之 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） .------------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579404 A7 B7 i、發明說明（斗） 道林紙、中質紙、片面亮光牛皮紙、未漂白牛皮紙、牛皮 延伸紙等。該基紙之單位重量並無特別的限定，可依據目 的在30〜300g/m2左右適宜地選擇。 防護層係由特定組成之樹脂組成物所形成，該樹脂組 成物含有水解離性聚合物以及無機塡充劑。作爲相關之水 解離性聚合物，可使用以往所採用之蠟系等乳液、膠乳、 以及該等混合物等，若考慮防護性與水解離性，則以合成 橡膠系膠乳與丙烯酸系乳液的混合物爲最佳。 就上述合成橡膠系膠乳而言，可舉出苯乙烯丁二烯膠 乳、甲基丙烯酸酯丁二烯膠乳、丙烯腈丁二烯乳膠等，惟 考慮耐水性方面良好、延伸率佳、不易折斷、破裂而造成 塗佈層的龜裂，以苯乙烯丁二烯膠乳爲佳。此處聚合性單 體雖以苯乙烯以及1，3—丁二烯爲主體，惟，只要不損及本 發明之目的的範圍內，亦可使用其他可與苯乙烯以及1，3 — 丁二烯進行共聚合的單體。就其他可與苯乙烯以及U—丁 二烯進行共聚合的單體而言，可舉出α—甲基苯乙烯、乙 烯基甲苯、對特丁基甲苯、氯苯乙烯等芳香族乙烯單體；（ 甲基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸丙酯 、（甲基)丙烯酸正戊酯、（甲基)丙烯酸異戊酯、（甲基)丙烯 酸正己酯、（甲基)丙烯酸2—乙基己酯、（甲基)丙烯酸正辛 酯、（甲基)丙烯酸2—羥基乙酯、（甲基)丙烯酸羥基丙酯等( 甲基)丙烯酸酯單體；（甲基)丙烯腈等含氰基乙烯性不飽和 單體；丙烯酸環氧丙酯、以及甲基丙烯酸環氧丙酯等乙烯 系不飽和酸之環氧丙酯；丙烯基環氧丙酯等不飽和醇之環 _ 6 }紙張尺度適用々國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公楚） —"----------^裝--------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579404 A7 B7 五、發明說明（f) 氧丙酯；（甲基）丙烯醯胺、N—羥甲基（甲基）丙烯醯胺、 N—丁氧基甲基（甲基)丙烯醯胺等（甲基)丙烯醯胺系單體等 ，該等聚合性單體可單獨使用亦可組合2種或2種以上使 用。 又，作爲上述丙烯酸系乳液，具體上可使用與苯乙烯 以及苯乙烯衍生物、丙烯酸（甲基丙烯酸）、丙烯酸（甲基丙 烯酸)酯等進行共聚合之丙烯共聚物、丙烯一苯乙烯共聚物 等共聚物系。 就相關之合成橡膠系膠乳與丙烯酸系乳液的配合比例 而言，重量比以設定爲50 : 100〜100 : 50爲佳。如此設定 的原因在於，若丙烯酸系乳液的配合比較上述範圍爲小， 則過於柔軟、在水解離性以及阻絕性變差；相反地，若丙 烯酸系乳液之配合比超過上述範圍，則過於堅硬、防護性 變差。 再者，上述水解離性聚合物之玻璃轉移溫度(Tg)以15 °C以上4(TC以下的範圍、特別是20°C以上30°C以下的範圍 爲佳。此乃由於，當Tg較15°C爲低之情形，於解離時形 成有塗佈層之聚合物的堅固度不足、因柔軟且延伸率大， 此延伸對於解離時所受之切力會成爲抵抗力，再者細微的 分離、分散困難、解離性變差，同時阻絕性亦變差。相反 地，當Tg超過40°C之情形，形成有塗佈層之聚合物變得 非常地堅固，解離性變得異常的良好，惟，於彎折時之防 潮性與熱密封性變差。. 配合有防護層的無機塡充劑爲具有進一步提昇防護層 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） III —------I ·丨-丨丨丨丨I訂·！丨！-丨-線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 579404 A7 _ B7 五、發明說明（6) 之防潮性以及氣體遮斷性作用之物。就相關之無機塡充劑 而言，可使用擇自例如碳酸鈣、硫酸鈣、氧化鎂、氫氧化 鋁、氧化鈦、氧化鋅、滑石、黏土等矽酸鹽或是二氧化矽 等所構成之群中1種或1種以上之物。本發明之特徵係於 該無機塡充劑之至少一部分使用到分散成分子狀之層狀黏 土礦物。藉由含有該層狀黏土礦物，防護層之防潮性以及 氣體遮斷性得進一步提昇。 作爲上述黏土礦物，可舉出例如蒙脫石 (montmorillonite)、巷石（saponite)、鋰蒙脫石（hectorite)、 貝得石（beidellite)、富美蒙脫石（stevensite)、綠脫石 (nontronite)等蒙脫石系（smectite)黏土、蛭石(vetmiculite)、 埃洛石(halloysite)等。可使用天然物或是合成物。 爲使於水解離性聚合物中之層狀黏土礦物分散成分子 狀，亦可使用於表面結合有有機鑰離子之黏土礦物。於結 合有有機鎗離子之黏土礦物的層間聚合物容易進入，而可 得到於水解離性聚合物中黏土礦物均一分散的防護層。如 上述般，若使用以有機鎗離子修飾之黏土礦物，藉由混合 至水解離性聚合物中，使得水解離性聚合物中層狀黏土礦 物分散成分子狀，可使得層狀黏土礦物中含有水解離性聚 合物。又，於混合之際，亦可加入本發明之無機塡充劑。 一般來說，由於在蒙脫石黏土中含有蒙脫石以外之不 純物，故於蒙脫石黏土當中結合有有機鎗離子之黏土礦物 亦含有不純物。藉由將包含該不純物之有機黏土礦物作爲 無機塡充劑使用，即可如本發明所述將無機塡充劑之至少 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) II —--I I------------^---------^^91 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 579404 A7 B7 五、發明說明（η ) 一部分取代爲分散成分子狀之層狀黏土礦物。此方法係於 精製黏土中使得有機錄離子結合’來降低成本，爲本發明 所希望之實施形態。 作爲上述有機鎌離子，可使用例如己基銨離子、辛基 銨離子、2—乙基己基銨離子、十二烷基銨離子、月桂基銨 離子、十八烷基銨離子、硬酯醯銨離子/、二辛基二甲基銨 離子、三辛基銨離子、二硬酯醯二甲基銨離子、或是月桂 酸銨離子等。又就上述有機鎗離子而言’以碳數6或6以 上之物爲佳。若碳數未達6，由於有機鎗離子之親水性高 ，與聚合物之相溶性有降低的可能。 作爲黏土礦物，以使用與聚合物有大的接觸面積之物 爲佳。藉此，可大幅地膨潤黏土礦物的層間。具體而言’ 黏土礦物的陽離子交換容量（exchange capacity)以50〜200 毫當量/l〇〇g爲佳。若未達50毫當量/100g，有機鎗離子的 交換並無法充分地進行，有時欲使黏土礦物的層間膨潤會 有其困難之處。另一方面，若超過200毫當量/l〇〇g之時 ，黏土礦物之層間的結合力會變爲強固，有時欲使黏土礦 物的層間膨潤會有其困難之處。 又有機鎗離子以使用黏土礦物之離子交換容量的 0.3〜3當量爲佳。若黏土礦物之離子交換量未達〇·3當量’ 有時欲使黏土礦物的層間膨潤會有其困難之處’若超過3 當量之時，有可能會成爲聚合物惡化的原因，又有可能成 爲防護層著色的原因。更佳者係有機鎗離子使用黏土礦物 之離子交換容量的0.5〜2當量。藉此，可使得黏土礦物進 9 >紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） -III-----1-----------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579404 A7 _ B7 五、發明說明u ) 一步膨潤，並可進一步防止樹脂複合材的惡化、變色。 作爲結合有上述有機鑰離子的黏土礦物，可在該黏土 礦物的存在下使用聚合有聚合性單體之物。此聚合性單體 以用於後述之合成樹脂膠乳或是乳液的單體爲佳，惟，甲 基丙燦酸、丙烯酸、丙烯腈、丙烯醯胺等共聚合成分亦可 改善聚合物與黏土礦物間的親和性，故爲所希望者。 再者，就結合有上述有機鎗離子之黏土礦物而言，以 (a)結合兼具有機鎗離子與聚合性官能基兩者之化合物所得 之物；（b)在兼具有機鎗離子與聚合性官能基兩者之化合物 的存在下，使得其他聚合性單體進行聚合所得之物；（c)將 兼具有機鎗離子與聚合性官能基兩者之化合物與其他聚合 性單體進行聚合以合成含有有機鎗離子之聚合物，再結合 該聚合物所得之物；爲適宜。就兼具有機鎗離子與聚合性 官能基兩者之化合物而言，可舉出例如二甲基胺基乙基甲 基丙烯酸之氯化甲基4級鹽、二甲基胺基乙基苯乙烯之氯 化甲基4級鹽、二甲基胺基丙基乙撐之溴化甲基4級鹽等 ，可使用該等物質之結合之物，於其他聚合性單體的存在 下使之聚合；或使該等物質與其他聚合性單體聚合成聚合 物，再將聚合物結合。 上述無機塡充劑與水解離性聚合物的配合比例以重量 比1 : 99〜60 : 40的範圍爲佳。其理由在於，若無機塡充劑 較1%爲少，則防護性不足，容易發生阻塞；相反地，若超 過60%，則於防護層中之無機塡充劑與聚合物之間有非常 多的空隙，而導致防護性的惡化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --------I-----------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579404 A7 B7 五、發明說明（？） 用以形成該等防護層的塗佈量以5〜50g/m2的範圍爲佳 ，又以10〜30 g/m2的範圍爲更佳。若上述塗佈量少於 5g/m2，則防護性會大幅地惡化，若超過50 g/m2則透濕度 的提昇會達到最高故並不經濟。 上述用以形成防護層之塗佈液可藉由（a)將無機塡充劑 分散於水中再與膠乳或乳液混合之方法；（b)將無機塡充劑 分散於膠乳或乳液中之方法；（c)在結合有有機鑰離子之黏 土礦物的存在下使得聚合性單體聚合之時，混合包含黏土 礦物的膠乳或乳液之方法等；來得到。此時如有必要，亦 可將澱粉、聚乙烯醇等水溶性樹脂作爲保護膠體使用，或 添加聚碳酸等分散劑、消泡劑、界面活性劑、配色調製劑 。若將以上述方式調製之塗佈液塗佈於基紙上再進行乾燥 之情形，只要乾燥溫度所提供之熱量足以讓塗佈液形成薄 膜即可，而可採與一般塗佈紙同等的乾燥條件。 又，若僅於單面形成防護層之時，爲防止於塗佈面的 相反側發生捲曲，以進行水塗爲佳。 又，就用以形成防護層之塗佈設備而言並無特別的限 定，可自氣刀塗佈機、棒塗機、輥塗機、刮塗機、堰輥塗 機等任意地選擇。 [實施例] 以下，依據實施例詳述本發明，惟，本發明不因該實 施例的記載而在解釋上受到限定。 [實施例1] 以固形分換算，將結合有十八烷基銨離子之蒙脫石4 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公楚) " 一 一 IL -------------------- —訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 579404 A7 _—_____ B7 五、發明說明（f。） 重量份以及滑石6重量份混合分散於苯乙烯丁二烯膠乳45 重量份與丙烯乳液45重量份中，調製出形成防護層之塗佈 液。將此塗佈液以棒塗機塗佈至75g/m2之牛皮紙上約 20g/m2，得到實施例1之防護紙。又，此塗佈液之Tg爲 26。。。 [實施例2] 作爲塗佈液，係於二甲基胺基乙基甲基丙烯酸之氯化 甲基4級鹽所共聚成的丙烯酸乳液1〇重量份中混合分散蒙 脫石4重量份，又將滑石6重量份混合分散於苯乙烯丁二 烯膠乳40重量份與丙烯乳液40重量份中，再將兩者混合 得到混合物，以此爲塗佈液以外，其餘與實施例1同樣， 得到了實施例2的防護紙。又該塗佈液的Tg爲22°C。 [比較例1] 作爲塗佈液，除了使用將滑石10重量份混合分散於苯 乙烯丁二烯膠乳45重量份與丙烯乳液45重量份中所得之 物以外，其餘與實施例1同樣，得到了比較例的防護紙。 [特性評價] 使用上述實施例1、2之防護紙與比較例之防護紙，以 下面所示之方法測定水解離性以及透濕度，其結果示於表 1 〇 (1)解離性 於500ml的水中加入1.5g(紙漿濃度0.3%)，使用刀片 已磨圓之家庭用攪拌器(國際牌MX—1200G)，於常溫下解 離3分鐘(電壓60V)，接著將此解離之試料以標準篩網(篩 12 1本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規^(21〇 x 297公f ~" ·· ------—^------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 579404 A7 __B7______ 五、發明說明（If ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 孔28，（590//m))進行手飾選，再以印刷加熱器（15〇°C ,鏡 面)乾燥約1〇分鐘之後’藉目視法確認表面樹脂殘量與熱 熔融性，進行3階段評價。 (2)透濕度 基於噴注(cap)法(JIS-Z-0208-B法)測ί定透濕度。 [表1] 解離性 透濕度(g/n^ · 24小時） 實施例1 〇 32 實施例2 〇 35 ~ 比較例 〇 45 如上述表1所示，實施例1之防護紙聚良好之水解離 性，且在透濕度上顯示有爲比較例之防護紙以上之良好的 防潮性。又，實施例2之防護紙亦具有良好之水解離性’ 且在透濕度上顯示有爲比較例之防護紙以上之良好的防潮 性。 [發明效果] 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 如上述說明，依據本發明之防護紙，可對防護紙之基 本性能之防潮性、氣體遮斷性等或機械性質予以顯著地提 昇，且作爲舊紙亦可輕易地再生。 13 % 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Claims (1)

1. 579404 L88895 ABCD I - ^ r

   六、申請專利範圍 1. 一種防護紙，係具備基紙與防護層，該防護層含有 水解離性聚合物以及無機塡充劑（重量比在99 : 1〜40 : 60 之範圍）；其特徵在於， 作爲無機塡充劑係使用分散成分子狀之層狀黏土礦物 ，且該層狀黏土礦物表面係結合有有機鎗離子。 2. 如申請專利範圍第1項之防護紙，其中，上述有機 鑰離子係具有聚合性官能基之物。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之防護紙，其中，上 述結合有有機鎗離子之層狀黏土礦物，係於該黏土礦物存 在下令聚合性單體聚合而成之物。 4. 如申請專利範圍第3項之防護紙，其中，上述聚合 性單體係構成防護層之水解離性聚合物。 5. 如申請專利範圍第1或2項之防護紙，其中，上述 水解離性聚合物之玻璃轉移溫度在15°C以上40°C以下。 6. 如申請專利範圍第1或2項之防護紙，其中，上述 水解離性聚合物係由合成橡膠系膠乳(latex)與丙烯酸系乳 液(emulsion)所形成之物。 __ t 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） i......... ……0...............訂...........ί-線· (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)