JP7599375B2 - Method for manufacturing paper packaging material, coating composition, and paper laminate - Google Patents
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Description
本発明は、紙製包装材料の製造方法、塗料組成物、及び紙製積層体に関する。更に詳しくは、ヒートシール性を有する紙製包装材料の製造方法、塗料組成物、及びヒートシール性を有する紙製積層体に関する。 The present invention relates to a method for producing a paper packaging material, a coating composition, and a paper laminate. More specifically, the present invention relates to a method for producing a paper packaging material having heat sealability, a coating composition, and a paper laminate having heat sealability.
昨今、環境対応として脱プラスチックが求められる中で、食品包装分野においては、プラスチック製から紙製への転換が求められている。 In recent times, as there is a growing demand to move away from plastic in order to be environmentally conscious, there is a demand in the food packaging industry to switch from plastic to paper.
しかしながら、紙単独の包装材はヒートシール性を有さないことから、内容物の密閉や包装材の加工のために、紙製の基材にヒートシール性を付与する技術が検討されている。 However, because packaging materials made of paper alone do not have heat-sealing properties, technology is being investigated to impart heat-sealing properties to paper substrates for the purpose of sealing the contents and processing the packaging materials.
紙製の包装材にヒートシール性を付与する手段としては、例えば、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルムや直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）フィルム等のヒートシール性を有するシーラントフィルムを、紙基材に貼合する方法が知られている。 One method known for imparting heat sealability to paper packaging materials is to laminate a heat sealable sealant film, such as a non-oriented polypropylene (CPP) film or a linear low density polyethylene (LLDPE) film, onto the paper substrate.
しかしながら、上記のようなシーラントフィルムは、フィルムとしての機能を持たせるために一定の厚さが必要であり、プラスチック製から紙製への転換が求められている状況下では、プラスチック量の削減への寄与も小さく、望ましい態様ではない。 However, sealant films like the above require a certain thickness to function as a film, and in a situation where there is a demand to switch from plastic to paper, their contribution to reducing the amount of plastic used is small, making them undesirable.
そこで、シーラントフィルムを貼合する方法よりもプラスチック使用量の削減が見込め、紙製の包装材にヒートシール性を付与する別の手段として、紙基材に塗料を塗工して、ヒートシール層を形成する方法が提案されている。 As a result, a method has been proposed in which a paint is applied to the paper base material to form a heat seal layer, which is expected to reduce the amount of plastic used compared to the method of applying a sealant film and is another way to impart heat sealability to paper packaging materials.
例えば、特許文献１には、無機層状化合物及びエチレン－アクリル共重合体を含有し、水蒸気バリア性及びヒートシール性を発現する塗工液を、基材となる紙に塗工してヒートシール層を形成した、防湿紙が記載されている。そして、実施例においては、無機層状化合物の水分散液に、エチレン－アクリル共重合体水分散体を加え、更に、変性ポリアミド樹脂、アンモニア水溶液、及び希釈水を加えて、塗工液が調製されている。 For example, Patent Document 1 describes a moisture-proof paper in which a coating liquid that contains an inorganic layered compound and an ethylene-acrylic copolymer and exhibits water vapor barrier properties and heat sealability is applied to a paper substrate to form a heat seal layer. In the examples, an ethylene-acrylic copolymer aqueous dispersion is added to an inorganic layered compound aqueous dispersion, and a modified polyamide resin, an ammonia aqueous solution, and dilution water are further added to prepare the coating liquid.
なお、非特許文献１に開示されているように、アルコール水溶液は、アルコールのモル分率によって溶液の粘度が変化し、その粘度は、アルコールのモル分率に非線形に依存することが知られている。 As disclosed in Non-Patent Document 1, it is known that the viscosity of an alcohol aqueous solution changes depending on the molar fraction of the alcohol, and that the viscosity depends nonlinearly on the molar fraction of the alcohol.
特許文献１に記載された方法によれば、プラスチック製のシーラントフィルムを用いることなく、ヒートシール性を有する紙製の包装材を作製することができる。しかしながら、より大きなヒートシール強度が必要となる製品に対しては、未だ満足できない場合があった。 According to the method described in Patent Document 1, it is possible to produce a paper packaging material with heat sealability without using a plastic sealant film. However, this method has not yet been satisfactory for products that require greater heat seal strength.
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、エチレン－アクリル酸共重合体水分散体を含む塗料組成物から、ヒートシール強度が向上した紙製包装材料を製造する方法、塗料組成物、及び、ヒートシール性を有する紙製積層体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above background, and aims to provide a method for producing a paper packaging material with improved heat seal strength from a coating composition containing an ethylene-acrylic acid copolymer aqueous dispersion, the coating composition, and a paper laminate with heat sealability.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った。そして、エチレン－アクリル酸共重合体水分散体の希釈剤として、イソプロピルアルコールを用いて塗料組成物を形成し、当該塗料組成物からヒートシール層を形成すれば、得られる紙製包装材料のヒートシール強度を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以下のとおりである。 The present inventors conducted extensive research to solve the above problems. They discovered that by forming a coating composition using isopropyl alcohol as a diluent for an ethylene-acrylic acid copolymer aqueous dispersion and forming a heat seal layer from the coating composition, the heat seal strength of the resulting paper packaging material can be improved, and thus completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
《態様１》
紙基材と、ヒートシール層と、を備える紙製包装材料の製造方法であって、
エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体と、
イソプロピルアルコールと、
を含む塗料組成物を、前記紙基材に塗布することを含み、
前記塗料組成物の粘度は、前記イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて前記塗料組成物と同一の組成物の粘度以上である、
紙製包装材料の製造方法。
《態様２》
前記エチレン－アクリル酸共重合体は、エチレン－メタクリル酸共重合体である、態様１に記載の紙製包装材料の製造方法。
《態様３》
前記紙基材は、クラフト紙である、態様１又は２に記載の紙製包装材料の製造方法。
《態様４》
前記塗料組成物における前記イソプロピルアルコールの割合は、前記塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、５～６０質量部である、態様１～３のいずれか一態様に記載の紙製包装材料の製造方法。
《態様５》
前記塗料組成物における前記イソプロピルアルコールの割合は、前記塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、１５～４０質量部である、態様４に記載の紙製包装材料の製造方法。
《態様６》
紙基材にヒートシール層を形成するための塗料組成物であって、
エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体と、
イソプロピルアルコールと、
を含み、
前記塗料組成物の粘度は、前記イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて前記塗料組成物と同一の組成物の粘度以上である、
塗料組成物。
《態様７》
前記エチレン－アクリル酸共重合体は、エチレン－メタクリル酸共重合体である、態様６に記載の塗料組成物。
《態様８》
前記紙基材は、クラフト紙である、態様６又は７に記載の塗料組成物。
《態様９》
前記塗料組成物における前記イソプロピルアルコールの割合は、前記塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、５～６０質量部である、態様６～８のいずれか一態様に記載の塗料組成物。
《態様１０》
前記塗料組成物における前記イソプロピルアルコールの割合は、前記塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、１５～４０質量部である、態様９に記載の塗料組成物。
《態様１１》
紙基材と、
態様６～１０のいずれか一態様に記載の塗料組成物から形成されたヒートシール層と、
を含む紙製積層体。
《態様１２》
包装材である、態様１１に記載の紙製積層体。
Aspect 1
A method for producing a paper packaging material having a paper base material and a heat seal layer, comprising:
an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer;
Isopropyl alcohol,
applying to the paper substrate a coating composition comprising
The viscosity of the coating composition is equal to or greater than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain the isopropyl alcohol.
A method for manufacturing paper packaging materials.
Aspect 2
The method for producing a paper packaging material according to claim 1, wherein the ethylene-acrylic acid copolymer is an ethylene-methacrylic acid copolymer.
Aspect 3
The method for producing a paper packaging material according to aspect 1 or 2, wherein the paper base material is kraft paper.
Aspect 4
The method for producing a paper packaging material according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio of the isopropyl alcohol in the coating composition is 5 to 60 parts by mass per 100 parts by mass of water constituting the coating composition.
Aspect 5
The method for producing a paper packaging material according to claim 4, wherein the ratio of the isopropyl alcohol in the coating composition is 15 to 40 parts by mass per 100 parts by mass of water constituting the coating composition.
Aspect 6
A coating composition for forming a heat seal layer on a paper substrate, comprising:
an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer;
Isopropyl alcohol,
Including,
The viscosity of the coating composition is equal to or greater than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain the isopropyl alcohol.
Coating composition.
Aspect 7
7. The coating composition of claim 6, wherein the ethylene-acrylic acid copolymer is an ethylene-methacrylic acid copolymer.
Aspect 8
8. The coating composition of claim 6 or 7, wherein the paper substrate is kraft paper.
Aspect 9
The coating composition according to any one of aspects 6 to 8, wherein the ratio of the isopropyl alcohol in the coating composition is 5 to 60 parts by mass relative to 100 parts by mass of water constituting the coating composition.
Aspect 10
The coating composition according to aspect 9, wherein the ratio of the isopropyl alcohol in the coating composition is 15 to 40 parts by mass per 100 parts by mass of water constituting the coating composition.
Aspect 11
A paper substrate;
A heat seal layer formed from the coating composition according to any one of aspects 6 to 10;
A paper laminate comprising:
Aspect 12
The paper laminate according to aspect 11, which is a packaging material.
本発明の紙製包装材料の製造方法によれば、ヒートシール強度に優れた紙製包装材料を製造することができる。 The method for producing paper packaging material of the present invention makes it possible to produce paper packaging material with excellent heat seal strength.
また、本発明の紙製積層体は、ヒートシール強度に優れた紙基材の積層体となる。 The paper laminate of the present invention is also a laminate of a paper substrate with excellent heat seal strength.
したがって、本発明の紙製包装材料の製造方法によって得られる紙製包装材料、及び本発明の紙製積層体は、ヒートシール層同士、又はヒートシール層と他の材料とを熱溶着させることにより、ヒートシール強度に優れた各種の包装体を作製することができる。 Therefore, the paper packaging material obtained by the method for producing the paper packaging material of the present invention and the paper laminate of the present invention can be used to produce various packages with excellent heat seal strength by thermally welding the heat seal layers together or between the heat seal layers and other materials.
《塗料組成物》
本発明の塗料組成物は、紙基材にヒートシール層を形成するために用いられる塗料組成物であって、エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体と、イソプロピルアルコールと、を含む。塗料組成物は、エチレン－アクリル酸共重合体、水、及びイソプロピルアルコールを、必須の成分として含んでいればよく、これら以外の成分を必要に応じて含んでいてもよい。
<<Paint Composition>>
The coating composition of the present invention is a coating composition used for forming a heat seal layer on a paper substrate, and contains an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer and isopropyl alcohol. The coating composition only needs to contain the ethylene-acrylic acid copolymer, water, and isopropyl alcohol as essential components, and may contain other components as necessary.
本発明の塗料組成物の粘度は、イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて塗料組成物と同一の組成物の粘度以上となっている。 The viscosity of the coating composition of the present invention is equal to or greater than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain isopropyl alcohol.
＜エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体＞
エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体は、媒体となる水に、エチレン－アクリル酸共重合体が分散したものである。エチレン－アクリル酸共重合体の分散形態は、特に限定されないが、例えば、エマルジョン状に分散したものであってよい。
<Water Dispersion of Ethylene-Acrylic Acid Copolymer>
The aqueous dispersion of the ethylene-acrylic acid copolymer is a dispersion of the ethylene-acrylic acid copolymer in water as a medium. The form of the dispersion of the ethylene-acrylic acid copolymer is not particularly limited, but may be, for example, an emulsion-like dispersion.
エチレン－アクリル酸共重合体は、エチレンと（メタ）アクリル単量体との共重合体である。ここで、（メタ）アクリルとは、メタクリル酸及びアクリル酸を意味する。なお、本発明に用いられるエチレン－アクリル酸共重合体は、エチレン及び（メタ）アクリル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。 The ethylene-acrylic acid copolymer is a copolymer of ethylene and a (meth)acrylic monomer. Here, (meth)acrylic means methacrylic acid and acrylic acid. The ethylene-acrylic acid copolymer used in the present invention may contain a small amount of other monomers copolymerizable with ethylene and the (meth)acrylic monomer.
モノマーとなる（メタ）アクリル酸としては、（メタ）アクリル酸及びそのアルキルエステルが挙げられる。（メタ）アクリル酸アルキルエステルのエステル部分のアルキル基の炭素数としては、１以上であってよく、８以下、６以下、４以下であってよい。 The (meth)acrylic acid monomer includes (meth)acrylic acid and its alkyl esters. The number of carbon atoms in the alkyl group of the ester portion of the (meth)acrylic acid alkyl ester may be 1 or more, and may be 8 or less, 6 or less, or 4 or less.
本発明に用いられるエチレン－アクリル酸共重合体のアクリルモノマーとしては、アクリル酸、又はメタクリル酸が好ましく、メタクリル酸が特に好ましい。 As the acrylic monomer of the ethylene-acrylic acid copolymer used in the present invention, acrylic acid or methacrylic acid is preferred, with methacrylic acid being particularly preferred.
エチレン－アクリル酸共重合体としては、例えば、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、及びエチレン－メタクリル酸ブチル共重合体等が挙げられる。本発明においては、これらの１種、又は２種以上であってよい。 Examples of ethylene-acrylic acid copolymers include ethylene-acrylic acid copolymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, ethylene-methyl acrylate copolymers, ethylene-methyl methacrylate copolymers, ethylene-ethyl acrylate copolymers, ethylene-ethyl methacrylate copolymers, ethylene-butyl acrylate copolymers, and ethylene-butyl methacrylate copolymers. In the present invention, one or more of these may be used.
本発明に用いられるエチレン－アクリル酸共重合体としては、中でも、エチレン－アクリル酸共重合体、又はエチレン－メタクリル酸共重合体が好ましく、エチレン－メタクリル酸共重合体が特に好ましい。 As the ethylene-acrylic acid copolymer used in the present invention, among others, ethylene-acrylic acid copolymer or ethylene-methacrylic acid copolymer is preferred, and ethylene-methacrylic acid copolymer is particularly preferred.
エチレン－メタクリル酸共重合体の水分散体としては、市販品を用いることができ、例えば、アクアテックス（登録商標）ＡＣ－３１００（ジャパンコーティングレジン株式会社）が挙げられる。 As the aqueous dispersion of ethylene-methacrylic acid copolymer, commercially available products can be used, such as Aquatex (registered trademark) AC-3100 (Japan Coating Resins Co., Ltd.).
エチレン－メタクリル酸共重合体は、ヒートシール性を発現する樹脂である。また、紙との密着性にも優れる。したがって、本発明においては、紙基材とヒートシール層との間の密着性に優れた紙製包装体を実現することができる。 Ethylene-methacrylic acid copolymer is a resin that exhibits heat sealability. It also has excellent adhesion to paper. Therefore, in the present invention, a paper packaging body with excellent adhesion between the paper base material and the heat seal layer can be realized.
＜イソプロピルアルコール＞
塗料組成物を構成するイソプロピルアルコールは、炭素原子数が３の第二級アルコールであり、２－プロパノールと呼ばれることもあるアルコールである。
<Isopropyl alcohol>
The isopropyl alcohol that constitutes the coating composition is a secondary alcohol having three carbon atoms, and is also known as 2-propanol.
本発明の塗料組成物の粘度は、イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて塗料組成物と同一の組成物の粘度以上である。すなわち、本発明の塗料組成物は、イソプロピルアルコールが塗料組成物の構成要素として添加されることにより、その粘度が上昇しているものである。 The viscosity of the coating composition of the present invention is equal to or greater than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain isopropyl alcohol. In other words, the viscosity of the coating composition of the present invention is increased by adding isopropyl alcohol as a component of the coating composition.
非特許文献１に開示されているように、アルコール水溶液は、アルコールのモル分率によって溶液の粘度が変化し、その粘度は、アルコールのモル分率に非線形に依存することが知られている。 As disclosed in Non-Patent Document 1, it is known that the viscosity of an alcohol-water solution changes depending on the molar fraction of the alcohol, and that the viscosity depends nonlinearly on the molar fraction of the alcohol.
そして、エタノール（ＥｔＯＨ）やプロパノール（１－ＰｒＯＨ）、イソプロピルアルコール（２－ＰｒＯＨ）の水溶液の粘度は、アルコールのモル分率が０．２～０．３の辺りで極大値となる。これは、「疎水性水和」、すなわち、アルコールが水溶液中でクラスターを形成し、疎水性相互作用により集まったアルコール分子の回りを、水分子が水素結合してカゴ状構造を形成するためと考えられている。 The viscosity of aqueous solutions of ethanol (EtOH), propanol (1-PrOH), and isopropyl alcohol (2-PrOH) reaches a maximum when the mole fraction of alcohol is around 0.2 to 0.3. This is thought to be due to "hydrophobic hydration," in which alcohol forms clusters in the aqueous solution, and water molecules form hydrogen bonds around the alcohol molecules that have gathered together due to hydrophobic interactions to form a cage-like structure.
モル分率０．２～０．３を超えてアルコール濃度が高くなると、アルコール水溶液の粘度は低下する。 When the alcohol concentration increases beyond a mole fraction of 0.2-0.3, the viscosity of the alcohol aqueous solution decreases.
本発明の塗料組成物は、エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体の媒体である水に、イソプロピルアルコールが添加されることで、上記した現象により、イソプロピルアルコールの濃度に依って、その粘度を変化させる。そして、添加量を増加させていくにつれて粘度は上層して極大値を向かえ、極大値を超えてイソプロピルアルコールの濃度が高くなると、塗料組成物の粘度は低下していく。 The paint composition of the present invention changes its viscosity depending on the concentration of isopropyl alcohol due to the phenomenon described above, as isopropyl alcohol is added to water, which is the medium for the aqueous dispersion of ethylene-acrylic acid copolymer. As the amount added increases, the viscosity rises and approaches a maximum value, and when the concentration of isopropyl alcohol exceeds the maximum value, the viscosity of the paint composition decreases.
本発明の塗料組成物は、その粘度が、イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて塗料組成物と同一の組成物の粘度以上であることにより、塗料組成物を紙基材の上に適用して形成するヒートシール層の、ヒートシール強度を向上させることができる。これは、塗料組成物の粘度が上昇したことにより、紙基材、すなわち塗料組成物が浸透しやすい基材への塗料組成物の浸透が抑制され、その結果、紙基材上に適度な厚みのヒートシール層を形成できるためと考えている。また、粘度を増加させるために用いられるイソプロパノールは、塗料組成物の塗布後に、気化によって水とともに容易に除去できる点でも好ましい。 The coating composition of the present invention has a viscosity equal to or greater than that of the same composition as the coating composition except that it does not contain isopropyl alcohol, and therefore can improve the heat seal strength of the heat seal layer formed by applying the coating composition onto a paper substrate. This is believed to be because the increased viscosity of the coating composition inhibits the coating composition from penetrating into the paper substrate, i.e., a substrate into which the coating composition is easily penetrating, and as a result, a heat seal layer of appropriate thickness can be formed on the paper substrate. In addition, isopropanol used to increase the viscosity is also preferable in that it can be easily removed together with water by evaporation after application of the coating composition.
（塗料組成物におけるイソプロピルアルコールと水の組成）
塗料組成物を構成する媒体において、イソプロピルアルコールと水の組成は、塗料組成物の粘度が、イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて塗料組成物と同一の組成物の粘度よりも大きくなる比率であれば、特に限定されるものではない。
(Composition of isopropyl alcohol and water in the coating composition)
In the medium constituting the coating composition, the composition of isopropyl alcohol and water is not particularly limited, so long as the ratio is such that the viscosity of the coating composition is greater than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain isopropyl alcohol.
塗料組成物におけるイソプロピルアルコールの割合は、例えば、塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、５～６０質量部であってよい。 The proportion of isopropyl alcohol in the paint composition may be, for example, 5 to 60 parts by mass per 100 parts by mass of water that constitutes the paint composition.
塗料組成物におけるイソプロピルアルコールの割合は、塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、８質量％以上、１０質量％以上、１２質量％以上、１５質量％以上、１８質量％以上、２０質量％以上、２５質量％以上、３０質量％以上であってよく、５５質量％以下、５０質量％以下、４５質量％以下、４０質量％以下、３７質量％以下、３５質量％以下、３３質量％以下、３０質量％以下であってよい。 The proportion of isopropyl alcohol in the paint composition may be 8% by mass or more, 10% by mass or more, 12% by mass or more, 15% by mass or more, 18% by mass or more, 20% by mass or more, 25% by mass or more, or 30% by mass or more, and may be 55% by mass or less, 50% by mass or less, 45% by mass or less, 40% by mass or less, 37% by mass or less, 35% by mass or less, 33% by mass or less, or 30% by mass or less, relative to 100 parts by mass of water constituting the paint composition.
特には、塗料組成物におけるイソプロピルアルコールの割合は、塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、１５～４０質量部であってよい。 In particular, the proportion of isopropyl alcohol in the coating composition may be 15 to 40 parts by mass per 100 parts by mass of water constituting the coating composition.
（塗料組成物におけるエチレン－アクリル酸共重合体の組成）
塗料組成物におけるエチレン－アクリル酸共重合体の組成は、塗料組成物が紙基材の上に均等に塗布できる量が含まれていれば、特に限定されるものではない。例えば、固形分濃度として、３０～５０質量％であってよい。
(Composition of ethylene- acrylic acid copolymer in coating composition)
The composition of the ethylene- acrylic acid copolymer in the coating composition is not particularly limited as long as the coating composition is contained in an amount that allows the coating composition to be evenly applied onto the paper substrate. For example, the solid content concentration may be 30 to 50 mass %.
《紙製包装材料の製造方法》
本発明の紙製包装材料の製造方法は、紙基材と、ヒートシール層と、を備える紙製包装材料の製造方法である。ヒートシール層は、上記した塗料組成物を紙基材に塗布することで形成する。本発明において塗料組成物は、エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体と、イソプロピルアルコールとを含み、塗料組成物の粘度を、イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて塗料組成物と同一の組成物の粘度よりも大きくする。
<<Method for manufacturing paper packaging material>>
The method for producing a paper packaging material of the present invention is a method for producing a paper packaging material comprising a paper substrate and a heat seal layer. The heat seal layer is formed by applying the above-mentioned coating composition to the paper substrate. In the present invention, the coating composition contains an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer and isopropyl alcohol, and the viscosity of the coating composition is made higher than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain isopropyl alcohol.
＜紙基材＞
本発明に用いられる紙基材は、植物繊維その他の繊維を膠着させて製造したものであればよく、特に限定されるものではない。中では、植物由来のパルプを主成分とするものであれば、環境対応の要請を満足することができる。
<Paper base material>
The paper base material used in the present invention is not particularly limited as long as it is made by bonding plant fibers or other fibers. Among them, those containing plant-derived pulp as the main component can satisfy the demand for environmental friendliness.
本発明に用いられる紙基材としては、例えば、上質紙、中質紙、微塗工紙、塗工紙、片艶紙、晒又は未晒クラフト紙等を挙げることができる。中では、クラフト紙は、包装用途として用いた場合に十分な強度を有し、かつエチレン－アクリル酸共重合体の水分散体とイソプロピルアルコールとを含む塗料組成物を、適度に含侵させるため好ましい。 Examples of paper substrates used in the present invention include fine paper, medium-quality paper, lightly coated paper, coated paper, one-sided glossy paper, bleached or unbleached kraft paper, etc. Among these, kraft paper is preferred because it has sufficient strength when used for packaging purposes and can be appropriately impregnated with a coating composition containing an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer and isopropyl alcohol.
＜塗料組成物の塗布方法＞
本発明の紙製包装材料の製造方法は、塗料組成物を紙基材に塗布することを含み、これにより、紙基材とヒートシール層とを備える紙製包装材料を製造する。
<Method of applying coating composition>
The method for producing a paper packaging material of the present invention includes applying a coating composition to a paper substrate, thereby producing a paper packaging material comprising a paper substrate and a heat seal layer.
塗料組成物を紙基材に塗布する方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を適用することができる。例えば、エアーナイフコーター、ブレードコーター、グラビアコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、バーコーター、スプレーコーター等の塗布装置を用いて塗布する方法が挙げられる。 The method for applying the coating composition to the paper substrate is not particularly limited, and any known method can be used. Examples include methods of application using a coating device such as an air knife coater, blade coater, gravure coater, roll coater, reverse roll coater, bar coater, or spray coater.
塗料組成物を紙基材に塗布する塗布量は、特に限定されるものではなく、用いる用途に応じて適宜設定することができる。十分なヒートシール性を付与するためには、例えば、塗膜としたときの乾燥質量で、２ｇ／ｍ２以上であってもよい。塗布量は、塗膜としたときの乾燥重量で、３ｇ／ｍ２以上、４ｇ／ｍ２以上、５ｇ／ｍ２以上、８ｇ／ｍ２以上、１０ｇ／ｍ２以上であってもよい。 The amount of the coating composition applied to the paper substrate is not particularly limited and can be appropriately set according to the application. In order to impart sufficient heat sealability, the coating film may have a dry weight of, for example, 2 g/m 2 or more. The coating amount may be 3 g/m 2 or more, 4 g/m 2 or more, 5 g/m 2 or more, 8 g/m 2 or more, or 10 g/m 2 or more , in terms of the dry weight of the coating film.
《紙製積層体》
本発明の紙製積層体は、紙基材と、本発明の塗料組成物から形成されたヒートシール層と、を含む。そして、ヒートシール層は、上記した本発明の塗料組成物を紙基材に塗布することにより形成され、エチレン－アクリル酸共重体を含む。
<Paper laminate>
The paper laminate of the present invention includes a paper substrate and a heat seal layer formed from the coating composition of the present invention. The heat seal layer is formed by applying the coating composition of the present invention to the paper substrate, and includes an ethylene-acrylic acid copolymer.
＜紙基材＞
本発明の紙製積層体を構成する紙基材は、上記した本発明の紙製包装材料の製造方法に適用できる紙基材と同様である。
<Paper base material>
The paper base material constituting the paper laminate of the present invention is the same as the paper base material that can be applied to the above-mentioned method for producing a paper packaging material of the present invention.
＜ヒートシール層＞
本発明の紙製積層体におけるヒートシール層は、本発明の塗料組成物から形成され、エチレン－アクリル酸共重体を含む。
<Heat seal layer>
The heat seal layer in the paper laminate of the present invention is formed from the coating composition of the present invention and contains an ethylene-acrylic acid copolymer.
＜その他の層＞
本発明の紙製積層体は、紙基材と本発明の塗料組成物から形成されたヒートシール層とを必須の層として含んでいれば、その他の層を任意に備えていてもよい。その他の層としては、特に限定されるものではなく、例えば、酸素や水蒸気に対するバリア性を付与するためのバリア層、強度を補強するための補強層、あるいは、層と層との間を接着するための接着層等が挙げられる。
<Other demographics>
The paper laminate of the present invention may have other layers as long as it contains a paper substrate and a heat seal layer formed from the coating composition of the present invention as essential layers. The other layers are not particularly limited, and examples thereof include a barrier layer for imparting barrier properties against oxygen and water vapor, a reinforcing layer for reinforcing strength, and an adhesive layer for bonding between layers.
本発明の紙製積層体において、必須の構成層となる紙基材とエチレン－アクリル酸共重体を含むヒートシール層以外の任意の層は、例えば、紙基材とヒートシール層の間、紙基材の外側に、配置することができる。 In the paper laminate of the present invention, any layer other than the essential constituent layers of the paper substrate and the heat seal layer containing an ethylene-acrylic acid copolymer can be disposed, for example, between the paper substrate and the heat seal layer, or on the outside of the paper substrate.
バリア層としては、例えば、酸素や水蒸気等のガスを遮断する機能を発現する、エチレン－ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ナイロン（ＮＹ）、又はポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）からなる層等が挙げられる。 Examples of barrier layers include layers made of ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyvinylidene chloride (PVDC), nylon (NY), or polyacrylonitrile (PAN), which exhibit the function of blocking gases such as oxygen and water vapor.
補強層の材料としては、例えば、紙、合成紙、不織布等が挙げられる。これらには、隣接する層との接着性を付与するための接着剤が塗布されていてもよい。 Examples of materials for the reinforcing layer include paper, synthetic paper, and nonwoven fabric. These may be coated with an adhesive to provide adhesion to adjacent layers.
層と層との間を接着するための接着層としては、例えば、エチレン－アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン－メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、アイオノマーからなる層等が挙げられる。 Examples of adhesive layers for bonding layers include layers made of ethylene-acrylic acid copolymer (EAA), ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA), and ionomer.
その他の層を構成する樹脂等は、１種のみならず、２種以上がブレンドされていてもよい。また、必要に応じて、機能性等を付与するための添加剤等が配合されていてもよい。 The resins constituting the other layers may be one type or a blend of two or more types. In addition, additives for imparting functionality, etc. may be added as necessary.
（印刷層）
本発明の紙製積層体は、紙基材の、ヒートシール層とは反対側の面に、印刷層を有していてもよい。印刷層は、公知の構成であってよく、例えば、樹脂と顔料とを含む層であってよい。
(Printing layer)
The paper laminate of the present invention may have a printed layer on the side of the paper substrate opposite to the heat seal layer. The printed layer may have a known structure, for example, a layer containing a resin and a pigment.
（その他の層の積層方法）
本発明の紙製積層体において、紙基材とヒートシール層以外のその他の層の積層方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を採用することができる。例えば、ドライラミネーション法、ホットメルトラミネーション法、エクストルージョンラミネーション法、及びサンドイッチラミネーション方法等が挙げられる。
(Lamination method of other layers)
In the paper laminate of the present invention, the method for laminating layers other than the paper base material and the heat seal layer is not particularly limited, and any known method can be used, such as dry lamination, hot melt lamination, extrusion lamination, and sandwich lamination.
＜紙製積層体の用途＞
本発明の紙製積層体の用途は、特に限定されるものではない。ヒートシール性が必要となる各種の用途に用いることができ、例えば、包装材として用いることができる。中でも、ヒートシール性が必要となる食品包装に適用した場合には、紙製の包装材であることから、環境への要請を満足させることができる。
<Applications of paper laminates>
The use of the paper laminate of the present invention is not particularly limited. It can be used for various purposes that require heat sealability, for example, as a packaging material. In particular, when applied to food packaging that requires heat sealability, it can satisfy environmental requirements because it is a paper packaging material.
以下、実施例及び比較例等により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.
＜材料＞
実施例及び比較例においては、層を構成する材料として、以下を準備した。
<Ingredients>
In the examples and comparative examples, the following materials were prepared as materials constituting layers.
（１）紙基材
・片艶晒クラフト紙（ＯＫブリザード ６０ｇ／ｍ２、王子マテリア（株）製）
（２）エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体
・水分散系エチレン－メタクリル酸共重合体エマルジョン（アクアテックス（登録商標）ＡＣ－３１００、ジャパンコーティングレジン（株）製、固形分量＝４４．５質量％、粘度＝２２０ｍＰａ・ｓ、ｐＨ＝４．７）
（３）イソプロピルアルコール
・イソプロピルアルコール（大伸化学（株）製）
（４）メタノール １００％（大伸化学（株）製）
(1) Paper base material: One-sided gloss bleached kraft paper (OK Blizzard 60 g/m 2 , manufactured by Oji Materia Co., Ltd.)
(2) Water dispersion of ethylene-acrylic acid copolymer Water-dispersed ethylene- methacrylic acid copolymer emulsion (Aquatex (registered trademark) AC-3100, manufactured by Japan Coating Resins Co., Ltd., solid content = 44.5 mass%, viscosity = 220 mPa s, pH = 4.7)
(3) Isopropyl alcohol Isopropyl alcohol (manufactured by Taishin Chemical Co., Ltd.)
(4) Methanol 100% (manufactured by Taishin Chemical Co., Ltd.)
＜実施例１＞
（塗料組成物の作製）
水分散系エチレン－メタクリル酸共重合体エマルジョン（アクアテックス（登録商標）ＡＣ－３１００、ジャパンコーティングレジン（株）製）１００質量部に対して、イソプロピルアルコール（大伸化学（株）製）１０質量部を加え、攪拌機を使用して十分に攪拌させて、塗料組成物を調製した。
Example 1
(Preparation of coating composition)
A coating composition was prepared by adding 10 parts by mass of isopropyl alcohol (manufactured by Taishin Chemical Co., Ltd.) to 100 parts by mass of a water-dispersed ethylene- methacrylic acid copolymer emulsion (Aquatex (registered trademark) AC-3100, manufactured by Japan Coating Resins Co., Ltd.) and thoroughly stirring the mixture using a stirrer.
得られた塗料組成物の粘度は、２８０ｍＰａ・ｓであった。また、エチレン－アクリル酸共重合体の固形分量は、４０．５質量％であり、塗料組成物を構成する水１００質量部に対するイソプロピルアルコールの割合は、１８．０質量部であった。 The viscosity of the resulting coating composition was 280 mPa·s. The solid content of the ethylene-acrylic acid copolymer was 40.5% by mass, and the ratio of isopropyl alcohol to 100 parts by mass of water constituting the coating composition was 18.0 parts by mass.
（紙製積層体の作製）
片艶晒クラフト紙（ＯＫブリザード ６０ｇ／ｍ２、王子マテリア（株）製）に、上記で得られた塗料組成物を塗布し、乾燥させることで、紙基材とヒートシール層とを備える紙製積層体を得た。なお、塗料組成物の塗工量は、乾燥質量で３．５ｇ／ｍ２とした。塗工は、グラビア印刷マルチ校正機（グラボープルーフマルチ、日商グラビア）に１３０線３８μのグラビア版をセッティングし、運転速度４０ｍ／ｍｉｎにて実施した。
(Preparation of paper laminate)
The coating composition obtained above was applied to one-sided gloss bleached kraft paper (OK Blizzard 60 g/ m2 , manufactured by Oji Materia Co., Ltd.) and dried to obtain a paper laminate comprising a paper substrate and a heat seal layer. The coating amount of the coating composition was 3.5 g/ m2 in terms of dry mass. Coating was performed at an operating speed of 40 m/min using a gravure printing multi-proofing machine (Gravure Proof Multi, Nissho Gravure) with a 130 line 38μ gravure plate.
＜実施例２＞
水分散系エチレン－メタクリル酸共重合体エマルジョン（アクアテックス（登録商標）ＡＣ－３１００、ジャパンコーティングレジン）１００質量部に対して、イソプロピルアルコール（東洋インキ製）を、２０質量部として塗料組成物を作製し、塗料組成物の塗工量を乾燥質量で３．６ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様に塗料組成物を形成し、紙製積層体を作製した。
Example 2
A coating composition was prepared by adding 20 parts by mass of isopropyl alcohol (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.) to 100 parts by mass of a water-dispersed ethylene- methacrylic acid copolymer emulsion (Aquatex (registered trademark) AC-3100, Japan Coating Resin). Except for the fact that the coating amount of the coating composition was 3.6 g/ m2 in terms of dry mass, a coating composition was formed in the same manner as in Example 1, and a paper laminate was produced.
得られた塗料組成物の粘度は、４６０ｍＰａ・ｓであった。また、エチレン－アクリル酸共重合体の固形分量は、３７．１質量％であり、塗料組成物を構成する水１００質量部に対するイソプロピルアルコールの割合は、３６．０質量部であった。 The viscosity of the resulting coating composition was 460 mPa·s. The solid content of the ethylene-acrylic acid copolymer was 37.1% by mass, and the ratio of isopropyl alcohol to 100 parts by mass of water constituting the coating composition was 36.0 parts by mass.
＜実施例３＞
水分散系エチレン－メタクリル酸共重合体エマルジョン（アクアテックス（登録商標）ＡＣ－３１００、ジャパンコーティングレジン）１００質量部に対して、イソプロピルアルコール（東洋インキ製）を、３０質量部として塗料組成物を作製し、塗料組成物の塗工量を乾燥質量で３．５ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様に塗料組成物を形成し、紙製積層体を作製した。
Example 3
A coating composition was prepared by mixing 100 parts by mass of a water-dispersed ethylene- methacrylic acid copolymer emulsion (Aquatex (registered trademark) AC-3100, Japan Coating Resin) with 30 parts by mass of isopropyl alcohol (manufactured by Toyo Ink Co., Ltd.). Except for the fact that the coating amount of the coating composition was 3.5 g/ m2 in terms of dry mass, a coating composition was formed in the same manner as in Example 1, and a paper laminate was produced.
得られた塗料組成物の粘度は、８４０ｍＰａ・ｓであった。また、エチレン－アクリル酸共重合体の固形分量は、３４．２質量％であり、塗料組成物を構成する水１００質量部に対するイソプロピルアルコールの割合は、５４．１質量部であった。 The viscosity of the resulting coating composition was 840 mPa·s. The solid content of the ethylene-acrylic acid copolymer was 34.2 mass%, and the ratio of isopropyl alcohol to 100 mass parts of water constituting the coating composition was 54.1 mass parts.
＜評価＞
（ヒートシール強度の測定）
上記で得られた紙製積層体のヒートシール層同士を向かい合わせて、以下の条件で互いにヒートシールした。
使用設備 ： シール試験機ＴＰ－７０１－Ｂ（テスター産業）
シール幅 ： ２０ｍｍ
バー厚み ： １０ｍｍ
シール圧力： ０．２３ＭＰａ
シール温度： １２０℃、及び１４０℃
シール秒数： ０．５秒
<Evaluation>
(Measurement of heat seal strength)
The heat seal layers of the paper laminate obtained above were placed facing each other and heat sealed to each other under the following conditions.
Equipment used: Seal tester TP-701-B (Tester Sangyo)
Seal width: 20mm
Bar thickness: 10mm
Sealing pressure: 0.23MPa
Sealing temperature: 120°C and 140°C
Seal time: 0.5 seconds
次いで、ヒートシールしたサンプルについて層間剥離を実施し、剥離面の層間強度を測定した。測定には、ストログラフ ＶＧＳ０５Ｅ（東洋精機）を測定機として用い、３００ｍｍ／ｍｉｎ、剥離長さ１０ｍｍの条件で１８０°剥離させたときの、剥離長さ１０ｍｍにおける最大剥離強度を算出した。なお、測定は、２３℃、６０ＲＨ％の環境下で実施した。測定結果を表１に示す。 Next, the heat-sealed samples were subjected to interlayer peeling and the interlayer strength of the peeled surface was measured. A Strograph VGS05E (Toyo Seiki) was used as the measuring device for the measurements, and the maximum peel strength at a peel length of 10 mm was calculated when the samples were peeled at 180° at a speed of 300 mm/min and a peel length of 10 mm. The measurements were performed in an environment of 23°C and 60% RH. The measurement results are shown in Table 1.
＜比較例１＞
水分散系エチレン－メタクリル酸共重合体エマルジョン（アクアテックス（登録商標）ＡＣ－３１００、ジャパンコーティングレジン）を、希釈することなくそのまま用いて塗料組成物とし、塗料組成物の塗工量を乾燥質量で４．８ｇ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様に紙製積層体を作製し、ヒートシール強度を測定した。
<Comparative Example 1>
A water-dispersed ethylene- methacrylic acid copolymer emulsion (Aquatex (registered trademark) AC-3100, Japan Coating Resin) was used as is without dilution to prepare a coating composition, and a paper laminate was prepared in the same manner as in Example 1, except that the coating amount of the coating composition was 4.8 g/ m2 in terms of dry mass, and the heat seal strength was measured.
塗料組成物の粘度は、２２０ｍＰａ・ｓであり、エチレン－アクリル酸共重合体の固形分量は、４４．５質量％であった。結果を表１に示す。 The viscosity of the coating composition was 220 mPa·s, and the solid content of the ethylene-acrylic acid copolymer was 44.5% by mass. The results are shown in Table 1.
＜比較例２～４＞
（塗料組成物の作製）
水分散系エチレン－メタクリル酸共重合体エマルジョン（アクアテックス（登録商標）ＡＣ－３１００、ジャパンコーティングレジン）１００質量部に対して、表１に示す量の水を加え、攪拌機を使用して十分に攪拌させて、塗料組成物を調製した。
<Comparative Examples 2 to 4>
(Preparation of coating composition)
A coating composition was prepared by adding water in the amount shown in Table 1 to 100 parts by mass of a water-dispersed ethylene- methacrylic acid copolymer emulsion (Aquatex (registered trademark) AC-3100, Japan Coating Resin) and thoroughly stirring the mixture using a stirrer.
（紙製積層体の作製）
得られた塗料組成物を、実施例１と同様にして、片艶晒クラフト紙（ＯＫブリザード ６０ｇ／ｍ２、王子マテリア（株）製）に、表１に示す塗工量で塗布し、乾燥させることで、紙製積層体を得た。続いて、実施例１と同様にして、得られた紙製積層体のヒートシール強度を測定した。
(Preparation of paper laminate)
The obtained coating composition was applied to one-sided glossy bleached kraft paper (OK Blizzard 60 g/ m2 , manufactured by Oji Materia Co., Ltd.) in the coating amount shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, and dried to obtain a paper laminate. Subsequently, the heat seal strength of the obtained paper laminate was measured in the same manner as in Example 1.
得られた塗料組成物の粘度、塗料組成物の塗工量、ヒートシール強度を、表１に示す。 The viscosity of the resulting coating composition, the coating amount of the coating composition, and the heat seal strength are shown in Table 1.
Claims (6)
エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体と、
イソプロピルアルコールと、
を含む塗料組成物を、前記紙基材に塗布することを含み、
前記塗料組成物の粘度は、前記イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて前記塗料組成物と同一の組成物の粘度以上であり、
前記紙基材が、クラフト紙であり、
前記塗料組成物におけるエチレン－アクリル酸共重合体の固形分濃度が、３０～５０質量％であり、かつ
前記塗料組成物における前記イソプロピルアルコールの割合は、前記塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、１５～４０質量部である、
紙製包装材料の製造方法。 A method for producing a paper packaging material having a paper base material and a heat seal layer, comprising:
an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer;
Isopropyl alcohol,
applying to the paper substrate a coating composition comprising
The viscosity of the coating composition is equal to or greater than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain the isopropyl alcohol ;
The paper base material is kraft paper,
The solid content concentration of the ethylene-acrylic acid copolymer in the coating composition is 30 to 50 mass%; and
The ratio of the isopropyl alcohol in the coating composition is 15 to 40 parts by mass relative to 100 parts by mass of water constituting the coating composition.
A method for manufacturing paper packaging materials.
エチレン－アクリル酸共重合体の水分散体と、
イソプロピルアルコールと、
を含み、
前記塗料組成物の粘度は、前記イソプロピルアルコールを含有しないことを除いて前記塗料組成物と同一の組成物の粘度以上であり、
前記紙基材が、クラフト紙であり、
前記塗料組成物におけるエチレン－アクリル酸共重合体の固形分濃度が、３０～５０質量％であり、かつ
前記塗料組成物における前記イソプロピルアルコールの割合は、前記塗料組成物を構成する水１００質量部に対して、１５～４０質量部である、
塗料組成物。 A coating composition for forming a heat seal layer on a paper substrate, comprising:
an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer;
Isopropyl alcohol,
Including,
The viscosity of the coating composition is equal to or greater than the viscosity of a composition identical to the coating composition except that it does not contain the isopropyl alcohol ;
The paper base material is kraft paper,
The solid content concentration of the ethylene-acrylic acid copolymer in the coating composition is 30 to 50 mass%; and
The ratio of the isopropyl alcohol in the coating composition is 15 to 40 parts by mass relative to 100 parts by mass of water constituting the coating composition.
Coating composition.
請求項３又は４に記載の塗料組成物から形成されたヒートシール層と、
を含む紙製積層体。 A paper substrate;
A heat seal layer formed from the coating composition according to claim 3 or 4 ;
A paper laminate comprising:
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