JP7166239B2 - 吸放湿性水性インキ及びその製造方法、並びに包装材 - Google Patents

Description

本発明は、吸放湿性水性インキ、吸放湿性水性インキの製造方法、及び包装材に関する。

紙及び板紙（以下、これらを単に「紙」と記載することがある。）等の紙製の包装材は、各種製品の梱包、輸送、及び保管等のために広く用いられている。紙製の包装材における外側の表面には、一般的に、印刷インキによって、内容物、商品名、及び製造者等の種々の情報を表示するための印刷が施されている。

紙製の包装材として用いられることが多い段ボール等の板紙への印刷は、主にフレキソ印刷方式が採用されている。これまでにも板紙等の包装材のためのインキが種々提案されている。例えば、特許文献１では、段ボールシートへのフレキソ印刷に用いられる、水及び水可溶性溶剤を含まない紫外線硬化型インキが提案されている。

一方、近年、環境対応への取り組みから、枯渇性資源でない産業資源として、バイオマス（再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源を除いたもの）の活用が推進されている。これは印刷インキの分野においても例外ではなく、例えば、特許文献２では、バイオマス由来のアルコールを含有する印刷インキ組成物が提案されている。

特開平７－２０７２０８号公報 特開２００８－０４４９８２号公報

紙（特に段ボール等の板紙）を主の基材とする包装材（紙製包装材）は、湿度の低い環境下では適度な強度を保持することができる。しかし、紙製基材は吸湿性を有することが多いため、湿度の高い環境下では、紙製基材が水や空気中の水分（湿気；水蒸気等の気体）を吸収し、それに伴い、紙製包装材は、次第に強度が低下し、包装材としての機能が不十分となる事態が生じることがある。このような事態は、特に、梅雨の時期や湿度の高い環境下において紙製包装材を長期間保管する場合に多く生じる。

一方、飲料品及び食品等の製品を製造する工場等において、製品の製造過程で生じる、バイオマス（例えば植物系バイオマスや食品系バイオマス）を含む副産物については、日々大量に発生し、それを再利用する用途の開発が望まれている。

そこで、本発明は、バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、かつ、吸放湿性の皮膜を形成することが可能なインキを提供しようとするものである。

本発明によれば、水性インキであって、前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％の範囲内である吸放湿性水性インキが提供される。

本発明によれば、バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、かつ、吸放湿性の皮膜を形成することが可能なインキを提供することができる。

実施例における吸放湿性試験２の結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

＜水性インキ＞
本発明の一実施形態の水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキである。この吸放湿性水性インキは、茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％の範囲内である。

本明細書等において、「吸放湿性水性インキ」とは、吸放湿性を有する皮膜を形成する水性インキをいう。また、「吸放湿性」とは、空気中の水分（湿気；水蒸気等の気体）を吸収する性質（吸湿性）と、吸収した水分を放出する性質（放湿性）とを併せ持つ性質をいう。以下、上記吸放湿性水性インキのことを単に「水性インキ」と記載することがあり、その吸放湿性水性インキで形成される皮膜を「吸放湿性インキ層」又は単に「インキ層」と記載することがある。

吸放湿性水性インキに含有される茶殻及び珪藻土に関しては、後述する通り、茶殻は茶葉の抽出残渣であり、珪藻土については、珪藻の殻の化石からなる堆積物であり、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を主成分とする無機物である。そのため、吸放湿性水性インキには、バイオマスである茶殻と、無機物である珪藻土を利用することができる。バイオマスを含有する水性インキは、一般的に、バイオマスを含有しない水性インキに比べて、印刷インキとしての適性を満足し難い傾向にある。それに対し、上記吸放湿性水性インキは、特定の含有量範囲にて茶殻及び珪藻土を含有するため、バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であること、環境負荷が少ないこと、吸放湿性の皮膜を形成可能であることといった利点がある。

吸放湿性水性インキに含有させる茶殻は、茶葉（葉や茎を含む）を水等により抽出した抽出残渣（茶葉の抽出残渣）である。このような茶殻は、例えば、緑茶、紅茶、及び烏龍茶等の茶系飲料を製造する工場等において副産物や廃棄物として大量に発生する。こうしたバイオマスの有効活用の観点から、茶系飲料の製造において、抽出装置を用いて茶葉を水（好適には７０～１００℃、より好適には７０～９０℃の加温水）で抽出する抽出工程後に抽出残渣として生じた茶殻を用いることが好ましい。

茶殻の種類は、特に限定されない。例えば、緑茶、黒茶、白茶、黄茶、青茶、紅茶、及び花茶等の茶殻を用いることができる。また、これらの茶殻のうちの１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよく、２種以上の混合物（混合茶殻）を用いてもよい。

茶殻の形態については、水性インキの成分として用いる観点から、微細化されたものが好ましい。例えば、茶殻の平均粒子径は、印刷インキとしての適性を高める観点から、１～５００μｍの範囲内であることが好ましく、１～２５０μｍの範囲内であることがより好ましく、１～１５０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。茶殻の平均粒子径、及び後述する珪藻土の平均粒子径については、レーザー回折・散乱法により測定される体積基準の粒度分布における累積５０％となる粒子径（Ｄ_５０）を意味する。

吸放湿性水性インキに含有させる珪藻土は、多孔質構造を有し、その表面にはおよそ１ｎｍ～１μｍ程度の微細な孔が多数存在する。珪藻土としては、吸放湿を行うことができる珪藻土を用いることができる。水性インキには上述の茶殻も含有させることから、茶液（茶殻を絞った液や茶葉を抽出した後の液）を珪藻土に混合し、それら液体に含有する微粒子を珪藻土で濾過したものを使用することが好ましい。

珪藻土には、一般的に、珪藻土の原鉱を粉砕及び乾燥処理し、その粉砕及び乾燥処理したものに焼成又は融剤焼成処理を施したものが用いられている。さらに、吸放湿性水性インキに含有させる珪藻土としては、カテキンと鉄が反応して黒色を呈するとインキとして調色しづらいため、酸処理されたものを用いることがより好ましい。珪藻土の酸処理の方法としては、珪藻土と酸性水（例えばクエン酸、乳酸、及び酢酸等の有機酸や、燐酸、硝酸、及び塩酸等の無機酸の水溶液等）とを接触させた後、固液分離に続いて水洗浄し、水懸濁状態又は湿潤状態のまま珪藻土を用いる方法等が挙げられる。

珪藻土に茶殻を絞った液や茶葉を抽出した後の液を通し、微細な茶殻を珪藻土に吸着させるための濾過機能に関係するような指標を表す特性は、特に限定されない。珪藻土の特性として、例えば、流体をどの程度通しやすいかを表す指標である透過率は、０．０１～２．０Ｄａｒｃｙの範囲内であることが好ましく、０．０２～０．５Ｄａｒｃｙの範囲内であることがより好ましく、０．０５～０．１の範囲内であることがさらに好ましい。また、珪藻土の粉体を水で分散させた後に、容器に詰め、容器内の隙間も体積として見なして測定した密度であるケーク嵩密度は、０．２～０．５ｇ／ｃｍ^３の範囲内であることが好ましく、０．３～０．４５ｇ／ｃｍ^３の範囲内であることがより好ましい。

上述した茶液を通した珪藻土には、一般的に、茶殻（茶葉の抽出残渣）が濾滓として付着している。そのような茶殻付き珪藻土を用いることで、バイオマスをよりいっそう有効活用することができ、茶殻処理時の排水負荷の軽減にも繋がる。また、水性インキの固形分中のバイオマス成分（バイオマス度）の向上に寄与することができ、商品価値をより高めることができる。

珪藻土及び茶殻は、含水状態のまま、吸放湿性水性インキに用いることができる。含水状態の茶殻及び珪藻土における含水率は、茶殻及び珪藻土を合わせたものの含水率で、４０～９０質量％の範囲内であることが好ましく、５０～９０質量％の範囲内であることがより好ましい。なお、茶殻及び珪藻土は、それらが別々に用意されたものを用いてもよい。

珪藻土の形態については、水性インキの成分として用いる観点から、微細化されたものが好ましい。例えば、珪藻土の平均粒子径は、印刷インキとしての適性を高める観点から、５～５０μｍの範囲内であることが好ましく、１０～５０μｍの範囲内であることがより好ましく、１０～４０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。また、上述の茶殻付き珪藻土を用いる場合、その茶殻付き珪藻土について測定される平均粒子径は、１～５００μｍの範囲内であることが好ましく、１～２５０μｍの範囲内であることがより好ましく、１～１５０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。

吸放湿性水性インキ中の茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量は、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％である。茶殻及び珪藻土の上記含有量が１０質量％以上であることにより、この吸放湿性水性インキで形成される皮膜に吸放湿性を付与することができ、当該皮膜を吸放湿性インキ層として形成することができる。この効果を得やすい観点から、茶殻及び珪藻土の上記含有量は、１２質量％以上であることが好ましく、１５質量％以上であることがさらに好ましい。また、茶殻及び珪藻土の上記含有量が３０質量％以下であることにより、印刷インキとしての適性が良好な水性インキを得ることができる。後述する通り、吸放湿性水性インキには、顔料等の着色剤を含有させることが好ましく、その場合、着色剤がインキ層にもたらす色相に与える影響を抑える観点から、茶殻及び珪藻土の上記含有量は、２８質量％以下であることが好ましく、２５質量％以下であることがさらに好ましい。

吸放湿性水性インキに含有させる茶殻及び珪藻土の比率としては、茶殻の乾燥質量と珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻：珪藻土＝２０：８０～４０：６０の範囲内であることが好ましい。これにより、印刷インキとしての適性がより良好となりやすい。

吸放湿性水性インキは、茶殻及び珪藻土に加えて、さらにバインダー樹脂を含有することが好ましい。吸放湿性水性インキは、バインダー樹脂を含有せずとも吸放湿性インキ層を形成し得るが、バインダー樹脂を含有することで、当該水性インキが設けられる基材との密着性や、当該水性インキによる皮膜形成能を高めることが可能である。

バインダー樹脂としては、水性インキに使用することが可能なものをいずれも用いることができる。好適なバインダー樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂（（メタ）アクリル酸エステルの重合体又は共重合体）、ウレタン変性（メタ）アクリル樹脂、シリコーン変性（メタ）アクリル樹脂、スチレン－（メタ）アクリル共重合樹脂、スチレン－アクリル酸共重合樹脂、スチレン－マレイン酸共重合樹脂、エチレン－（メタ）アクリル共重合樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン－酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン－酢酸ビニル－塩化ビニル共重合樹脂、酢酸ビニル－（メタ）アクリル酸共重合樹脂、エチレン－塩化ビニル共重合樹脂、エチレン－酢酸ビニル－（メタ）アクリル共重合樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、及びセルロース系樹脂等を挙げることができる。これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、「（メタ）アクリル」の文言には、「アクリル」及び「メタクリル」の両方の文言が含まれる。

バインダー樹脂の形態としては、例えば、水溶液型、エマルジョン型、及びディスパージョン型等を挙げることができる。これらのなかでも、印刷インキとしての適性を高める観点から、水溶液型やエマルジョン型のバインダー樹脂を用いることが好ましい。

吸放湿性水性インキにバインダー樹脂や樹脂分散剤を含有させる場合、吸放湿性水性インキ中の樹脂の固形分（不揮発分）としての含有量は、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、２０～７０質量％の範囲内であることが好ましく、３０～５０質量％の範囲内であることがより好ましい。

吸放湿性水性インキは、茶殻及び珪藻土に加えて、顔料及び染料等の着色剤を含有することが好ましい。吸放湿性水性インキが着色剤を含有することで、必須成分として含有される茶殻及び珪藻土がインキ層の色相に与える影響を抑えることができる。また、着色剤を含有する吸放湿性水性インキは、基材に対して、例えば内容物、商品名、生産地、製造地、加工地、生産者、製造者、加工者、バーコード、二次元コード、標章、及びデザイン等の種々の情報を表示するための印刷インキとして好適に用いることができる。なお、吸放湿性水性インキによって、茶殻及び珪藻土に起因した色相を有する吸放湿性インキ層を形成することも可能であり、その場合には、吸放湿性水性インキは、着色剤を含有しなくてもよい。

吸放湿性水性インキは、着色剤として、顔料を含有することがより好ましい。顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉛、硫化亜鉛、アルミニウム、雲母、酸化チタン被覆雲母（パール顔料）、ブロンズ粉、クロムバーミリオン、黄鉛、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、群青、紺青、ベンガラ、黄色酸化鉄、鉄黒、及びカーボンブラック等の無機顔料；硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、マイカ、カオリン、及びクレー等の体質顔料（無機顔料）；モノアゾ系顔料、ジスアゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、アンスラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、ピロロピロール系顔料、アゾメチンアゾ系顔料、ペリノン系顔料、及びペリレン系顔料等の有機顔料；等を挙げることができる。これらの１種又は２種以上を用いることができる。

吸放湿性水性インキに顔料を含有させる場合、吸放湿性水性インキ中の顔料の含有量は、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、１０～７０質量％の範囲内であることが好ましく、２０～６０質量％の範囲内であることがより好ましく、３０～５０質量％の範囲内であることがさらに好ましい。なお、水性インキの用途や顔料の種類等に応じて、顔料の使用量を適宜調整することができる。

吸放湿性水性インキは、少なくとも水を含有する。吸放湿性水性インキ中の水の含有量は、当該水性インキの印刷方式や印刷に使用する印刷機等に応じて、適宜調整することができる。例えば、上記水の含有量は、吸放湿性水性インキの全質量を基準として、３０～８０質量％の範囲内程度とすることができる。

吸放湿性水性インキは、水に加えて、水溶性の有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤としては、水性インキに使用することが可能な水溶性の有機溶剤をいずれも用いることができ、例えば、アルコール、多価アルコール、及びグリコールエーテル等を挙げることができる。それらのような有機溶剤の１種又は２種以上が吸放湿性水性インキに含有されていてもよい。

吸放湿性水性インキには、上述した成分以外の種々の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、分散剤、界面活性剤、消泡剤、ｐＨ調整剤、硬化剤、架橋剤、滑剤、ワックス、艶消し剤、ブロッキング防止剤、レベリング剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、防腐剤、防錆剤、防黴剤、沈降防止剤、可塑剤、難燃剤、及び顕色剤等を挙げることができる。

吸放湿性水性インキは、後述する通り、包装材に好適に用いられ得ることから、上記の添加剤の中でも、ワックスを用いることが、インキ層の耐摩擦性を向上させ得る点で好ましい。その観点から好適なワックスとして、炭化水素系ワックスを用いることができる。炭化水素系ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、及びマイクロクリスタリンワックス等を挙げることができる。これらのうちの１種又は２種以上を用いることができる。また、炭化水素系ワックスのＪＩＳ Ｋ ２２０７の規定に準拠して測定される２５℃での針入度は、１～２０の範囲内であることが好ましく、１～１５の範囲内であることがより好ましい。

基材に吸放湿性水性インキを設けて吸放湿性インキ層を形成しやすい観点から、吸放湿性インキは、印刷に用いられること、すなわち、印刷用インキであることが好ましい。そのなかでも、紙製基材に吸放湿性インキ層を設ける意義が大きい観点から、吸放湿性水性インキは、紙製基材への印刷に好適なフレキソ印刷に用いられること、すなわち、フレキソ印刷用インキであることが好ましく、また、紙製基材に用いられることが好ましい。紙製基材としては、種々の紙を用いることができ、そのなかでも、段ボール原紙（中しん原紙、表ライナー、及び裏ライナー）やそれらが組み合わせられた段ボールシート等の板紙がより好ましい。

吸放湿性水性インキの製造方法は特に限定されず、必須成分である茶殻及び珪藻土、並びに水、さらに必要に応じて、バインダー樹脂、着色剤、及びその他の添加剤を配合し、混合することで、吸放湿性水性インキを製造することができる。

茶殻及び珪藻土としては、微細化されたものを用いることが好ましいことから、吸放湿性水性インキの製造には、少なくとも茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を用いることが好ましい。すなわち、本発明の一実施形態の吸放湿性水性インキの製造方法では、茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を調製する工程（水分散液の調製工程）と、その水分散液を用いて、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキを調製する工程（インキの調製工程）とを含むことが好ましい。

上記水分散液の調製工程では、水、茶殻、及び珪藻土を混合し、その混合物（水中）にて、茶殻及び珪藻土を細かく粉砕し、それらを水中に分散させる工程（分散工程）を行うことがより好ましい。この分散工程では、例えば、ボールミル、アトライター、サンドミル、ビーズミル、コロイドミル、ロールミル、ホモディスパー、ディゾルバー、ホモミキサー、高圧ホモジナイザー、及び超音波ホモジナイザー等の各種分散機を用いることができる。これらのうちの１種の分散機を使用して一回又は複数回分散処理を行ってもよいし、２種以上の分散機を併用して複数回分散処理を行ってもよい。また、分散工程では、上記混合物に、分散剤や消泡剤等の添加剤を含有させてもよい。

吸放湿性水性インキに着色剤として顔料を含有させる場合には、上記水分散液に顔料を配合することができる。その際、分散工程では、水、茶殻、及び珪藻土を混合し、その混合物（水中）にて、茶殻及び珪藻土を細かく粉砕して分散させる第１の分散工程と、その第１の分散工程で得られた液（茶殻及び珪藻土を含有する水分散液）と顔料を混合し、水中に茶殻、珪藻土、及び顔料を微分散させる第２の分散工程を含むことがより好ましい。第２の分散工程でも、上述した各種分散機を用いることができる。第１及び第２の分散工程を含む分散工程を行うことで、茶殻及び珪藻土を十分に微細化しやすく、調製される水性インキの印刷インキとしての適性がより高まりやすくなる。なお、分散工程では、水、茶殻、珪藻土、及び顔料を一括で混合し、その混合物（水中）にて、茶殻、珪藻土、及び顔料を微分散させてもよい。

上記インキの調製工程では、上述の通り、茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、水性インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％の範囲内となるように吸放湿性水性インキを調製する。吸放湿性水性インキに前述のバインダー樹脂を含有させる場合には、インキの調製工程において、上述の分散工程で得られた、茶殻及び珪藻土を含有する水分散液（より好ましくは茶殻、珪藻土、及び顔料を含有する水分散液）とバインダー樹脂とを混合することが好ましい。

以上詳述した通り、本発明の一実施形態の吸放湿性水性インキは、水性インキの総固形分の質量を基準として、茶殻及び珪藻土を乾燥質量換算で合計１０～３０質量％含有する。そのため、この吸放湿性水性インキに、茶殻及び珪藻土として、バイオマスである茶殻付き珪藻土が使用された場合にも、この吸放湿性水性インキは、印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、吸放湿性の皮膜を形成することが可能である。

上記吸放湿性水性インキは、吸放湿性の皮膜（吸放湿性インキ層）を形成し得ることから、紙製基材への印刷に用いられることに特に意義がある。紙製基材は、湿度の低い環境下では適度な強度を保持する一方、吸湿性を有するものが多く、湿度の高い環境下では、水や空気中の水蒸気等の水分（湿気）を吸収して次第に強度が低下することがあるためである。すなわち、そのような紙製基材に、上記吸放湿性水性インキを印刷し、吸放湿性インキ層を設けることによって、紙製基材が吸湿するよりも、吸放湿性インキ層が積極的に吸湿し、かつ、放湿することができるため、紙製基材の強度を維持することが期待できる。

上述したような紙製基材の吸湿による強度低下は、紙製基材としての段ボール等の板紙が包装材として用いられる場合に、特に起こりやすいと考えられる。段ボール等の板紙は、その厚みの分、乾燥状態では強度がある一方、吸湿量も多くなる可能性があり、その吸湿状態では強度低下が目立つと考えられるためである。また、段ボール等の板紙を基材とする包装材は、各種製品の梱包、輸送、及び保管等のために広く用いられており、水や空気中の水分に触れる機会が少なくないと考えられるためである。こうした実情から、上記吸放湿性水性インキは、包装材を構成する紙製基材（より好ましくは段ボール等の板紙）に用いられることが好ましい。そして、この吸放湿性水性インキを用いることによって、以下に述べる包装材を提供することができる。

＜包装材＞
本発明の一実施形態の包装材は、紙製基材と、紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備える。この包装材における吸放湿性インキ層は、茶殻及び珪藻土を含有し、吸放湿性インキ層中の茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が１０～３０質量％の範囲内である。

包装材における吸放湿性インキ層は、前述の実施形態に係る吸放湿性水性インキを用いて形成することができ、例えば、前述の吸放湿性水性インキによる乾燥皮膜とすることができる。紙製基材に吸放湿性インキ層を設ける方法としては、紙製基材に前述の吸放湿性水性インキを印刷する方法をとることができ、なかでも、フレキソ印刷方式が好適である。紙製基材への吸放湿性水性インキの印刷は、紙製基材の表面における一部に行ってもよく、全体に行ってもよい。したがって、包装材における吸放湿性インキ層は、紙製基材の表面における一部に設けられていてもよく、全体に設けられていてもよい。

包装材における紙製基材としては、種々の紙を用いることができ、そのなかでも、段ボール原紙（中しん原紙、表ライナー、及び裏ライナー）やそれらが組み合わせられた段ボールシート等の板紙が好ましい。包装材の形態としては、特に限定されず、例えば、シート状、ラベル状、袋状、及び箱状等の種々の形態をとることができる。

なお、上述した通り、本発明の一実施形態では、以下の構成をとり得る。
［１］水性インキであって、前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％の範囲内である吸放湿性水性インキ。
［２］前記茶殻の乾燥質量と前記珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻：珪藻土＝２０：８０～４０：６０の範囲内である上記［１］に記載の吸放湿性水性インキ。
［３］前記茶殻及び前記珪藻土として、茶殻付き珪藻土を含有し、前記茶殻付き珪藻土の平均粒子径は、１～５００μｍの範囲内である上記［１］又は［２］に記載の吸放湿性水性インキ。
［４］さらにバインダー樹脂を含有する上記［１］～［３］のいずれかに記載の吸放湿性水性インキ。
［５］フレキソ印刷に用いられる上記［１］～［４］のいずれかに記載の吸放湿性水性インキ。
［６］紙製基材に用いられる上記［１］～［５］のいずれかに記載の吸放湿性水性インキ。
［７］茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を調製する工程と、前記水分散液を用いて、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％の範囲内である吸放湿性水性インキを製造する工程と、を含む吸放湿性水性インキの製造方法。
［８］紙製基材と、前記紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備え、前記吸放湿性インキ層は、茶殻及び珪藻土を含有し、前記吸放湿性インキ層中の前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が１０～３０質量％の範囲内である包装材。
［９］紙製基材と、前記紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備え、前記吸放湿性インキ層は、上記［１］～［６］のいずれかに記載の吸放湿性水性インキで形成されている包装材。

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の一実施形態の水性インキをさらに具体的に説明するが、その水性インキは以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の文中において、「部」及び「％」との記載は、特に断らない限り、質量基準（それぞれ「質量部」及び「質量％」）である。

＜実施例１＞
（茶殻及び珪藻土の準備）
茶葉を熱水で１０ｇ／Ｌの割合で１０分間抽出した液とそれら茶殻を９０ｋｇ／ｃｍ^２で圧搾して得られた圧搾液を、目開き５００μｍのメッシュで濾過し、透過率が０．０８Ｄａｒｃｙ、ケーク嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ^３の珪藻土に混合した後に布で液体を除去した茶殻付き珪藻土を準備した。なお、茶殻及び珪藻土の含水率は５８％、茶殻と珪藻土との乾燥質量比は３０（茶殻）：７０（珪藻土）であった。また、茶殻付き珪藻土（茶殻及び珪藻土の混合物）について、レーザー回折・散乱法を利用した粒度分布測定装置（商品名「レーザ回折式粒子径分布測定装置 ＳＡＬＤ－２３００」、島津製作所製）を用いて、体積基準の粒度分布を測定した結果、その平均粒子径（Ｄ_５０）は、１２５μｍであった。

（水分散液の調製工程）
水１８．８部、樹脂分散剤（スチレン－アクリル系共重合樹脂の３０％水溶液；商品名「Ｊｏｎｃｒｙｌ ７０Ｊ」、ＢＡＳＦジャパン製）２０．０部、及び消泡剤（固形分：９６％超、商品名「ＢＹＫ－０２４」、ビックケミー・ジャパン製）０．２部を配合した液に、上記含水状態の茶殻付き珪藻土１０．０部を添加し、混合液を得た。この混合液をホモミキサーで粗大粒子がなくなるまで十分に撹拌して、水中に茶殻及び珪藻土が分散した均一な分散液を得た。得られた茶殻及び珪藻土を含有する分散液に、着色剤として有機顔料である銅フタロシアニンブルー顔料（商品名「シアニンブルーＺＣＡ－３５０ＥＰ」、大日精化工業製）を添加し、撹拌機にて十分撹拌した後、横型ビーズミル型分散機を用いて分散処理を行った（分散工程）。このようにして、水中に茶殻、珪藻土、及び顔料を微分散させた水分散液を得た。

（インキの調製工程）
上記の水分散液の調製工程で得られた、茶殻、珪藻土、及び顔料等を含有する水分散液に、バインダー樹脂としてコアシェル型スチレン－メタクリル酸共重合物系エマルジョン（固形分：３４％、理論Ｔｇ：１７℃）３７．０部、水２．０部、低分子量ポリエチレンワックスの水分散体（固形分：４０％、ＪＩＳ Ｋ ２２０７による針入度：１０、商品名「ケミパールＷ５００」、三井化学製）１．５部、及び消泡剤（固形分：９６％超、商品名「ＢＹＫ－０２４」、ビックケミー・ジャパン製）０．３部を加えて十分に撹拌し、実施例１の水性インキを調製した。

＜実施例２～４及び比較例１～３＞
実施例１と比較して、「水分散液の調製工程」で使用した水及び含水状態の茶殻付き珪藻土の各量を表１の上段（「水分散液の調製工程」欄）に示す量に変更したこと、及び「インキの調製工程」で使用した樹脂エマルジョンの量を表１の中段（「インキの調製工程」欄）に示す量に変更したこと以外は、実施例１と同様の方法により、実施例２～４及び比較例１～３のそれぞれの水性インキを調製した。

＜吸放湿性試験１＞
（包装材の作製）
実施例１～４及び比較例１～３で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が２５℃においてザーンカップ＃４（離合社製）で１３～１５秒となるように調整した。無地段ボールシートの両面の全体に、希釈した水性インキをフレキソ印刷方式にてベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例１～４及び比較例１～３のそれぞれについて、段ボールシートの両面にインキ層を設けた包装材（包装資材）を作製した。

（試験・評価方法）
作製した各包装材について、一定面積を切り取って試験体とし、各試験体を、温度２５℃で相対湿度５０％ＲＨの恒温恒湿槽内に、試験体の質量が恒量となるまで養生させ、養生後の試験体の質量ｍ_０（ｇ）を、試験前の初期質量として測定した。養生後の試験体を、温度４０℃で相対湿度９０％ＲＨの恒温恒湿槽内に４８時間置いて吸湿させた（吸湿過程）。その吸湿過程後、上記恒温恒湿槽から試験体を取り出して直ぐに、吸湿後の試験体の質量ｍ_ａ（ｇ）を測定した後、その吸湿後の試験体を、温度２５℃で相対湿度５０％ＲＨの恒温恒湿槽内に移し置き、放湿させた（放湿過程）。その放湿過程の開始から１０分後、３０分後、４５分後、及び６０分後の試験体の質量ｍ_ｄ（それぞれ、ｍ_ｄ１０、ｍ_ｄ３０、ｍ_ｄ４５、及びｍ_ｄ６０）を測定した。

吸湿後の試験体の放湿過程の開始からの上記経過時間毎に、質量増加率（［ｍ_ｄ－ｍ_０］／ｍ_０）を算出し、評価した。高湿度環境下で吸湿した試験体中の水分は、時間の経過とともに空気中に放出され、周囲の環境湿度に近づいていく。試験体の初期の質量より増加した分の質量が、試験体が吸収した水分であるから、試験体を放湿させてからの経過時間とともに、質量増加率が低くなっている程、放湿していることを表す。

また、試験体の吸放湿面積Ａ（ｍ^２）、養生後の試験体の質量ｍ_０（ｇ）、吸湿過程終了時の試験体の質量ｍ_ａ（g）、及び放湿過程の時間毎の試験体の質量ｍ_ｄ（ｇ）から、下記式（１）に基づき試験体の吸湿量Ｗ_ａ（ｇ／ｍ^２）を算出し、下記式（２）に基づき試験体の放湿過程の時間毎の放湿量Ｗ_ｄ（ｇ／ｍ^２；Ｗ_ｄ１０、Ｗ_ｄ３０、Ｗ_ｄ４５、Ｗ_ｄ６０）を算出した。さらに、放湿過程の時間毎の放湿率（％）を下記式（３）に基づき算出した。以上の吸放湿性試験１の結果を表２の上段に示す。
Ｗ_ａ＝（ｍ_ａ－ｍ_０）／Ａ ・・・（１）
Ｗ_ｄ＝（ｍ_ａ－ｍ_ｄ）／Ａ ・・・（２）
放湿率（％）＝（Ｗ_ｄ／Ｗ_ａ）×１００ ・・・（３）

＜吸放湿性試験２＞
（包装材の作製）
実施例１～４及び比較例１～３で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が２５℃においてザーンカップ＃４（離合社製）で１３～１５秒となるように調整した。段ボール用表ライナー紙の両面の全体に、希釈した水性インキをフレキソ印刷方式にてベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例１～４及び比較例１～３のそれぞれについて、ライナー紙の両面にインキ層を設けた包装材（包装資材）を作製した。

（試験・評価方法）
作製した各包装材について、一定面積を切り取って試験体とし、各試験体を、温度２５℃で相対湿度５０％ＲＨの恒温恒湿槽内に、試験体の質量が恒量となるまで養生させ、養生後の試験体の質量ｍ_０（ｇ）を測定した。この養生後の試験体（試験前の試験体）の単位面積当たりの初期質量（ｍ_０／試験体面積Ａ；ｇ／ｍ^２）を算出した。次に各試験体を温度２６℃で相対湿度７６％ＲＨの室内に保管し、１０分後、３０分後、４５分後の質量（ｇ）を測定し、吸湿時の質量ｍ_ｂ（それぞれ、ｍ_ｂ１０、ｍ_ｂ３０、ｍ_ｂ４５）とした。この所定時間吸湿させた際の吸湿時の試験体の単位面積当たりの質量増加量（［ｍ_ｂ－ｍ_０］／Ａ；ｇ／ｍ^２）、及び質量増加率（％）を算出した。

高湿度環境下で保管された試験体は、吸湿することで試験前の初期質量より質量が増加するが、試験体に設けられたインキ層が茶殻及び珪藻土を含有する場合、その効果により、放湿も同時に発生する。そのため、吸湿過程の経過時間につれて、質量増加量が緩やかなほど、又は質量増加量がほぼ変わらないか減少するほど、インキ層による放湿効果が高いといえる。以上の吸放湿性試験２の結果を表２の中段、及び図１に示す。

＜耐摩擦性試験＞
（包装材の作製）
実施例１～４及び比較例１～３で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が２５℃においてザーンカップ＃４（離合社製）で１３～１５秒となるように調整した。無地の未晒ライナー紙の片面全体に、希釈した水性インキを、フレキソハンドプルーファーを用いたフレキソ印刷方式にて３００ＬＰＩアニロックスの塗布量でベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例１～４及び比較例１～３のそれぞれについて、未晒ライナー紙の片面にインキ層を設けた包装材（包装資材）を作製した。作製した各包装材を、温度２５℃で相対湿度５０％ＲＨの恒温恒湿槽内に２４時間置いて養生させ、養生後の各包装材を各試験体とした。

（試験・評価方法）
各試験体について、学振型耐摩擦堅牢度試験機を用いて、試験体におけるインキ層上を、２００ｇｆの荷重をかけた白布（綿３－１号）で１００往復擦った後、インキ層の外観を目視にて確認し、以下の評価基準にしたがって、インキ層の耐摩擦性を評価した。この評価結果を表２の「耐摩耗性」欄に示す。
Ａ：摩擦による汚れがほとんど確認されなかった。
Ｂ：摩擦による汚れがあまり確認されなかったが、一部確認された。
Ｃ：摩擦による目立った汚れが確認された。

＜水性インキの発色性の評価＞
（印刷物の作製）
実施例１～４及び比較例１～３で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が２５℃においてザーンカップ＃４（離合社製）で１３～１５秒となるように調整した。アート紙の片面全体に、希釈した水性インキを、フレキソハンドプルーファーを用いたフレキソ印刷方式にて３００ＬＰＩアニロックスの塗布量でベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例１～４及び比較例１～３のそれぞれについて、アート紙の片面にインキ層を設けた印刷物を作製した。作製した各印刷物を、温度２５℃で相対湿度５０％ＲＨの恒温恒湿槽内に２４時間置いて養生させ、養生後の各印刷物を各試験体とした。

（評価方法）
各試験体について、分光測色計（商品名「Ｘ－Ｒｉｔｅ ｅＸａｃｔ」、Ｘ－Ｒｉｔｅ製）を用いて、ＣＩＥＬＡＢ表色系におけるＬ^＊、ａ^＊、ｂ^＊の各値を測定した。また、それらの測定値を用いて、比較例１のＬ^＊、ａ^＊、ｂ^＊の各値を基準として、実施例１～４並びに比較例２及び３のそれぞれのΔＥ^＊の値を算出した。これらの結果を表２の下段に示す。

表２に示す通り、実施例１～４の水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有しない水性インキ（比較例１）、並びに茶殻及び珪藻土の含有量が少なすぎる水性インキ（比較例２）と比べて、吸放湿性が良好なインキ層を形成し得ることが確認された。また、実施例１～４の水性インキは、耐摩擦性が良好なインキ層を形成可能であることが確認された。さらに、実施例１～４の水性インキによるインキ層は、茶殻及び珪藻土を含有しない水性インキ（比較例１）によるインキ層を基準としたΔＥ^＊の値が５未満であった。このことから、実施例１～４の水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有することによる色相変化が抑えられたインキ層を形成し得ることが確認され、印刷インキとしての適性が良好であることが確認された。以上の結果から、実施例１～４の水性インキのように、茶殻及び珪藻土を特定量含有する吸放湿性水性インキは、環境負荷が少なく、バイオマスを使用した場合でも印刷インキとしての適性が良好で、吸放湿性の皮膜を形成可能であることが認められた。

Claims (7)

1. 水性インキであって、
   前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、
   前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％の範囲内であり、
   前記茶殻の乾燥質量と前記珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻：珪藻土＝２０：８０～４０：６０の範囲内である吸放湿性水性インキ。
2. 前記茶殻及び前記珪藻土として、茶殻付き珪藻土を含有し、
   前記茶殻付き珪藻土の平均粒子径は、１～５００μｍの範囲内である請求項１に記載の吸放湿性水性インキ。
3. さらにバインダー樹脂を含有する請求項１又は２に記載の吸放湿性水性インキ。
4. フレキソ印刷に用いられる請求項１～３のいずれか１項に記載の吸放湿性水性インキ。
5. 紙製基材に用いられる請求項１～４のいずれか１項に記載の吸放湿性水性インキ。
6. 茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を調製する工程と、
   前記水分散液を用いて、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、インキの総固形分の質量を基準として、１０～３０質量％の範囲内である吸放湿性水性インキを製造する工程と、を含み、
   前記茶殻の乾燥質量と前記珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻：珪藻土＝２０：８０～４０：６０の範囲内である吸放湿性水性インキの製造方法。
7. 紙製基材と、
   前記紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備え、
   前記吸放湿性インキ層は、茶殻及び珪藻土を含有し、前記吸放湿性インキ層中の前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が１０～３０質量％の範囲内であり、前記茶殻の乾燥質量と前記珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻：珪藻土＝２０：８０～４０：６０の範囲内である包装材。

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