(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022055641
(43)【公開日】2022-04-08
(54)【発明の名称】紙用コート剤およびコート紙
(51)【国際特許分類】
D21H 19/28 20060101AFI20220401BHJP
C09D 167/00 20060101ALI20220401BHJP
【FI】
D21H19/28
C09D167/00
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020163177
(22)【出願日】2020-09-29
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-05-26
(71)【出願人】
【識別番号】591176225
【氏名又は名称】桜宮化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岸本 匠
(72)【発明者】
【氏名】北村 英之
【テーマコード(参考)】
4J038
4L055
【Fターム(参考)】
4J038DD001
4J038MA07
4J038MA09
4J038NA07
4J038NA13
4J038NA27
4J038PC10
4L055AG82
4L055AG97
4L055AG99
4L055BE08
4L055CH14
4L055EA08
4L055EA14
4L055EA20
4L055EA21
4L055EA32
4L055FA19
4L055FA30
4L055GA47
(57)【要約】
【課題】ポリエステルを用いて、紙基材にコートすることにより耐水性およびヒートシール性を付与するとともに、リサイクルの際にコート紙の離解を容易にして紙原料へのリサイクルが可能な紙用コート剤およびコート紙を提供する。
【解決手段】紙用コート剤は、熱可塑性ポリエステル樹脂と溶剤とを含み、記熱可塑性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含み、結晶性ポリエステル樹脂の質量Cに対する非晶性ポリエステル樹脂の質量Nの比N/Cが2/8から9/1の範囲にある。コート紙は、紙基材の少なくとも1つの表面が上記紙用コート剤でコーティングされたものである。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性ポリエステル樹脂と溶剤とを含み、
前記熱可塑性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含み、前記結晶性ポリエステル樹脂の質量Cに対する前記非晶性ポリエステル樹脂の質量Nの比N/Cが2/8から9/1の範囲にある紙用コート剤。
【請求項2】
前記結晶性ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が-30℃以上30℃以下であり、結晶化温度が20℃以上120℃以下であり、融解温度が80℃以上180℃以下である請求項1に記載の紙用コート剤。
【請求項3】
前記結晶性ポリエステル樹脂は、融解における吸熱エネルギーEmに対する結晶化における発熱エネルギーEcの比Ec/Emが0.40以上0.90以下である請求項1または請求項2に記載の紙用コート剤。
【請求項4】
前記結晶性ポリエステル樹脂は、前記紙用コート剤中で分散状態である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の紙用コート剤。
【請求項5】
紙基材の少なくとも1つの表面が請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の紙用コート剤でコーティングされたコート紙。
【請求項6】
前記紙用コート剤の膜厚は5g/m2以上20g/m2以下である請求項5に記載のコート紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、紙用コート剤およびコート紙に関する。
【背景技術】
【0002】
特開2002-037934号公報(特許文献1)および特開2002-220494号公報(特許文献2)は、コート紙を紙原料にリサイクル可能とするために、コート紙の離解(コート紙を水中で粉々にすること、以下同じ)が容易な樹脂組成物およびこれを用いた耐水・防湿紙として、40~75重量部のポリオレフィン、25~60重量部の粘着付与剤、およびその他の成分を含むポリオレフィン系樹脂組成物およびそれを用いた耐水・防湿紙を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2002-037934号公報
【特許文献2】特開2002-220494号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特開2002-037934号公報(特許文献1)および特開2002-220494号公報(特許文献2)に開示の樹脂組成物およびこれを用いた耐水・防湿紙は、従来のポリエチレン積層紙に比べて、リサイクルの際のコート紙の離解を容易にして、紙原料へのリサイクルを可能とするものであるが、石油由来の樹脂であるポリオレフィンを用いているため、石油資源の枯渇が懸念される。
【0005】
そこで、石油に由来しない樹脂であるポリエステルを用いて、紙基材にコートすることにより得られるコート紙に耐水性およびヒートシール性を付与するとともに、コート紙の離解が容易であり紙原料へのリサイクルが可能な紙用コート剤およびコート紙を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の紙用コート剤は、熱可塑性ポリエステル樹脂と溶剤とを含み、熱可塑性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含み、結晶性ポリエステル樹脂の質量Cに対する非晶性ポリエステル樹脂の質量Nの比N/Cが2/8から9/1の範囲にある。
【0007】
上記紙用コート剤において、結晶性ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度を-30℃以上30℃以下とし、結晶化温度を20℃以上120℃以下とし、融解温度を80℃以上180℃以下とすることができる。
【0008】
上記紙用コート剤において、結晶性ポリエステル樹脂は、融解における吸熱エネルギーEmに対する結晶化における発熱エネルギーEcの比Ec/Emを0.40以上0.90以下とすることができる。
【0009】
上記紙用コート剤において、結晶性ポリエステル樹脂は、紙用コート剤中で分散状態とすることができる。
【0010】
本開示のコート紙は、紙基材の少なくとも1つの表面が上記紙用コート剤でコーティングされたものである。
【0011】
上記コート紙において、上記紙用コート剤の膜厚は5g/m2以上20g/m2以下とすることができる。
【発明の効果】
【0012】
上記によれば、石油に由来しない樹脂であるポリエステルを用いて、紙基材にコートすることにより得られるコート紙に耐水性およびヒートシール性を付与するとともに、コート紙の離解が容易であり紙原料へのリサイクルが可能な紙用コート剤およびコート紙を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】
図1は、ある非晶性ポリエステル樹脂のDSC(示差走査熱量分析)結果の一例を示す概略図である。
【
図2】
図2は、ある結晶性ポリエステル樹脂のDSC結果の一例を示す概略図である。
【
図3】
図3は、別の結晶性ポリエステル樹脂のDSC結果の一例を示す概略図である。
【
図4】
図4は、また別の結晶性ポリエステル樹脂のDSC結果の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
<実施形態1:紙用コート剤>
本実施形態の紙用コート剤は、熱可塑性ポリエステル樹脂と溶剤とを含み、熱可塑性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含み、結晶性ポリエステル樹脂の質量Cに対する非晶性ポリエステル樹脂の質量Nの比N/Cが2/8から9/1の範囲にある。本実施形態の紙用コート剤は、石油に由来しない樹脂であるポリエステルを用いて、紙基材にコートすることにより得られるコート紙の耐水性およびヒートシール性を付与するとともに、コート紙の離解が容易であり紙原料へのリサイクルが可能である。
【0015】
[熱可塑性ポリエステル樹脂]
上記紙用コート剤に含まれる熱可塑性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含む。紙用コート剤は、熱可塑性ポリエステル樹脂として非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含むことにより、作業性が高く、表面状態、耐水性、ヒートシール性、およびリサイクル性がいずれも高くなる。
【0016】
(非晶性ポリエステル樹脂)
図1を参照して、非晶性ポリエステル樹脂とは、DSC(示差走査熱量分析)における2回目の昇温の際に、結晶化を示す発熱ピーク(以下、結晶化発熱ピークという)および融解を示す吸熱ピーク(以下、融解吸熱ピーク)が現れないポリエステル樹脂をいう。後述の
図2~4に示すように、結晶性ポリエステル樹脂においては、DSCにおける2回目の昇温の際に、結晶化発熱ピークおよび融解吸熱ピークがガラス転移温度よりも高温側に現れる。
図1~4において、横軸は温度を示し、左側の縦軸はDSC(示差走査熱量分析)値を示し、右側の縦軸はDDSC(示唆走査熱量分析の微分)値を示す。
【0017】
非晶性ポリエステル樹脂は、DSCにおいて上記の結晶化発熱ピークおよび融解吸熱ピークが現れないポリエステル樹脂であれば、特に制限はないが、数平均分子量Mnは、紙用コート剤の塗布および乾燥により形成されるコート膜の粘つきを低減しブロッキング(コート膜の粘つきにより重ねられたコート紙が互いに粘着する現象をいう、以下同じ)を防止する観点から、好ましくは5000g/mol以上であり、より好ましくは7000g/mol以上であり、紙用コート剤の粘度が高くなるのを抑制し紙用コート剤の作業性を高く維持する観点から、好ましくは30000g/mol以下であり、より好ましくは20000g/mol以下である。また、非晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgは、紙用コート剤の塗布および乾燥により形成されるコート膜のヒートシール性を高めるとともに粘つきを低減しコート紙のブロッキングを防止する観点から、好ましくは40℃以上であり、より好ましくは50℃以上であり、コート膜の紙基材への追随性を高く維持しコート紙の加工性を高くする観点から、好ましくは120℃以下であり、より好ましくは100℃以下である。
【0018】
非晶性ポリエステル樹脂は、上記物性を発現しやすい観点から、化学構造として、セバシン酸、ネオペンチルグリコール、イソフタル酸などの基本構造を有することが好ましく、UE-9800(ユニチカ株式会社製)、GK360(東洋紡株式会社製)などの製品が好適に挙げられる。
【0019】
(結晶性ポリエステル樹脂)
図2~4を参照して、結晶化ポリエステル樹脂とは、DSCにおける2回目の昇温の際に、ガラス転移温度よりも高温側に結晶化発熱ピークおよび融解吸熱ピークが現れるポリエステル樹脂をいう。
【0020】
結晶性ポリエステル樹脂は、DSCにおいて上記の結晶化発熱ピークおよび融解吸熱ピークが現れるポリエステル樹脂であれば、特に制限はないが、数平均分子量Mnは、紙用コート剤の塗布および乾燥により形成されるコート膜の耐水性を高くする観点から、好ましくは5000g/mol以上であり、より好ましくは10000g/mol以上であり、結晶性ポリエステル樹脂の溶剤溶解性を担保する観点から、好ましくは50000g/mol以下であり、より好ましくは40000g/mol以下である。また、結晶性ポリエステル樹脂のガラス転移温度Tgは、紙用コート剤のブロッキング性を低減する観点から、好ましくは-30℃以上であり、より好ましくは0℃以上であり、紙用コート剤の塗布および乾燥により形成されるコート膜の低温シール性を確保する観点から、好ましくは30℃以下であり、より好ましくは25℃以下である。また、結晶性ポリエステル樹脂の結晶化温度Tcは、紙用コート剤のブロッキング性を低減する観点から、好ましくは20℃以上であり、より好ましくは40℃以上であり、結晶性ポリエステル樹脂の溶剤溶解性を担保する観点から、好ましくは120℃以下であり、より好ましくは110℃以下である。また、結晶性ポリエステル樹脂の融解温度Tm(融点)は、紙用コート剤の塗布および乾燥により形成されるコート膜の耐水性を高くする観点から、好ましくは80℃以上であり、より好ましくは120℃以上であり、結晶性ポリエステル樹脂の溶剤溶解性を担保する観点から、好ましくは180℃以下であり、より好ましくは170℃以下である。
【0021】
さらに、結晶性ポリエステル樹脂は、紙用コート剤の塗布および乾燥により形成されるコート膜の耐水性を高くする観点から、融解における吸熱エネルギーEmに対する結晶化における発熱エネルギーEcの比Ec/Emが、好ましくは0.40以上であり、より好ましくは0.60以上以下であり、結晶性ポリエステル樹脂の溶剤溶解性を担保する観点から、上記比Ec/Emが、好ましくは0.90以下であり、より好ましくは0.80以下である。
【0022】
結晶性ポリエステル樹脂は、上記物性を発現しやすい観点から、化学構造として、エチレングリコール、テレフタル酸などの基本構造を有することが好ましく、GA-6400(東洋紡株式会社製)、UE-3800(ユニチカ株式会社製)、GM-380(東洋紡株式会社製)などの製品が好適に挙げられる。
【0023】
(結晶性ポリエステル樹脂の質量Cに対する非晶性ポリエステル樹脂の質量Nの比N/C)
結晶性ポリエステル樹脂の質量Cに対する非晶性ポリエステル樹脂の質量Nの比N/Cは、紙用コート剤としての表面状態、ヒートシール性、およびリサイクル性を高くする観点から、好ましくは2/8以上の範囲であり、より好ましくは5/5以上の範囲であり、紙用コート剤としての耐水性を高くする観点から、好ましくは9/1以下の範囲であり、より好ましくは8/2以下の範囲である。
【0024】
(紙用コート剤中における結晶性ポリエステル樹脂の状態)
結晶性ポリエステル樹脂は、紙用コート剤の塗布および乾燥の際に紙に吸収されることなく紙上にコート膜を形成する観点から、紙用コート剤中で分散状態であること、すなわち溶剤に完全には溶解せず溶剤中に粒子状となって留まっていることが好ましい。結晶性ポリエステル樹脂が紙用コート剤中で分散状態であることは、結晶性ポリエステル樹脂の粒度分布の測定ができることにより担保される。紙用コート剤中に結晶性ポリエステル樹脂が安定に分散する観点から、結晶性ポリエステル樹脂のメジアン粒径D50は、小さいほど好ましく、好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下である。なお、現在の分散技術レベルおよび凝集の発生の抑制を考慮すると、結晶性ポリエステル樹脂のメジアン粒径D50は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上である。
【0025】
[溶剤]
上記紙用コート剤に含まれる溶剤は、非晶性エポリエステル樹脂を溶解し、かつ、結晶性ポリエステル樹脂を溶解または分散する溶剤であれば特に制限はなく、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤、トルエンなどの芳香族系溶剤、およびそれらの少なくとも2種類以上の混合溶剤が好適に用いられる。特に、結晶性ポリエステル樹脂の溶解性を調節することにより、紙用コート剤中における結晶性ポリエステル樹脂の分散状態を調節する観点から、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、および芳香族系溶剤の少なくとも2種類以上の成分を有する混合溶剤がより好適に用いられる。
【0026】
上記溶剤の沸点は、紙用コート剤の塗布性および安全性を高くする観点から、好ましくは60℃以上であり、より好ましくは80℃以上であり、紙用コート剤の乾燥性を高くする観点から、好ましくは140℃以下であり、より好ましくは120℃以下である。ここで、溶剤が混合溶剤の場合の沸点は、最も沸点が高い成分の沸点をいう。
【0027】
<実施形態2:コート紙>
本実施形態のコート紙は、紙基材の少なくとも1つの表面が実施形態1の紙用コート剤でコーティングされたものである。本実施形態のコート紙は、石油に由来しない樹脂であるポリエステルを含む紙用コート剤により紙基材がコーティングされているため、耐水性およびヒートシール性を付与されており、リサイクルの際にコート紙の離解が容易であり、紙原料へのリサイクルが可能である。
【0028】
上記コート紙は、紙基材の少なくとも1つの表面に実施形態1の紙用コート剤を塗布し乾燥させてコート膜を形成させることにより得られる。紙用コート剤の塗布方法は、特に制限はなく、はけ、バーコーター、またはスプレーなどの従来の方法が適用できる。乾燥条件は、特に制限はないが、残存溶剤を低減する観点から、好ましくは80℃以上かつ5秒以上であり、より好ましくは100℃以上かつ5秒以上である。したがって、上記コート紙は、紙基材と、紙基材の少なくとも1つの表面上に形成されたコート膜とを含む。ここで、コート膜とは、実施形態1の紙用コート剤が塗布され乾燥されて形成されたものである。
【0029】
上記コート紙において、紙用コート剤の膜厚は、コート紙のコート膜の耐水性およびヒートシール性が高い観点から、好ましくは2.5g/m2以上であり、より好ましくは5g/m2以上であり、紙用コート剤およびコート紙のコストを低減する観点から、好ましくは30g/m2以下であり、より好ましくは20g/m2以下である。ここで、紙用コート剤の膜厚とは、紙基材への紙用コート剤の塗布および乾燥により形成されるコート膜の厚さをいう。また、膜厚5g/m2は膜厚4μmに相当する。
【実施例0030】
<熱可塑性ポリエステル樹脂の物性測定>
本実施例において、熱可塑性ポリエステル樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂であるUE-9800(ユニチカ株式会社社製)を用い、結晶性ポリエステルであるGA-6400(東洋紡株式会社製)、UE-3800(ユニチカ株式会社製)、およびGM-380(東洋紡株式会社製)を用いた。これらの熱可塑性ポリエステルの物性を以下の方法で測定した。
【0031】
(数平均分子量Mn)
上記熱可塑性ポリエステル樹脂の数平均分子量MnをGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定した。結果を表1にまとめた。
【0032】
(DSC曲線)
上記熱可塑性ポリエステル樹脂の物性をDSC(示差走査熱量分析)により測定した。DSCにおける装置、測定セル、試料量、および測定条件は、以下のとおり
DSC装置:セイコーインスツル株式会社製EXSTAR-DSC6100
測定セル:アルミニウム製オープン型試料容器
試料量:5.0±0.3mg
測定条件:窒素ガス通気下(50mL(ミリリットル)/min)において、1)まず、200℃まで昇温(1回目の昇温)、2)次いで、-70℃まで10℃/minで降温、3)次いで、200℃まで10℃/minで昇温(2回目の昇温)したときのDSC曲線から測定値を読み取った。
図1~4に、UE-9800、GA-6400、UE-3800、およびGM-380のぞれぞれのDSCにより得られたDSC曲線を示した。
【0033】
図1を参照して、UE-9800のDSC曲線には結晶化発熱ピークおよび融解吸熱ピークが現れなかったことから、UE-9800は非晶性ポリエステル樹脂であることが確認できた。また、
図2~4を参照して、GA-6400、UE-3800、およびGM-380のDSC曲線には結晶化発熱ピークおよび融解吸熱ピークが現れたことから、GA-6400、UE-3800、およびGM-380は結晶性ポリエステル樹脂であることが確認できた。
【0034】
(ガラス転移温度)
ガラス転移温度Tg(℃)は、上記DSC曲線において、JIS K7121:2012の9.3(1)中間点ガラス転移温度に基づいて算出した。結果を表1にまとめた。
【0035】
(結晶化温度)
結晶化温度Tc(℃)は、上記DSC曲線において、結晶化を示す発熱ピークの頂点の温度を読み取った。結果を表1にまとめた。
【0036】
(結晶化における発熱エネルギー)
結晶化における発熱エネルギーEc(mJ/mg)は、上記DSC曲線において、結晶化を示す発熱ピークのピーク面積から得られる発熱量(mJ)を試料量(mg)で除することにより算出した。結果を表1にまとめた。
【0037】
(融解温度)
融解温度Tm(融点)は、融解を示す吸熱ピークの頂点の温度を読み取った。結果を表1にまとめた。
【0038】
(融解における吸熱エネルギー)
融解における吸熱エネルギーEm(mJ/mg)は、上記DSC曲線において、融解を示す吸熱ピークのピーク面積から得られる吸熱量(mJ)を試料量(mg)で除することにより算出した。結果を表1にまとめた。
【0039】
(比Ec/Em)
比Ec/Emは、上記において算出された結晶化における発熱エネルギーEc(mJ/mg)を、上記において算出された融解における吸熱エネルギーEm(mJ/mg)で除することにより算出した。結果を表1にまとめた。
【0040】
【0041】
<熱可塑性ポリエステル樹脂の溶液または分散液の製造>
[非晶性ポリエステル樹脂の溶液の製造]
1L(リットル)の5つ口のフラスコに、撹拌機、コンデンサー、温度計、温度調節器をセットし、UE-9800(ユニチカ株式会社)200g、メチルエチルケトン150g、および酢酸エチル150gを仕込み、撹拌しながら、70℃まで昇温し、2時間後、室温(25℃)まで冷やすことにより、固形分40質量%の少し茶色がかった透明なUE-9800溶液を得た。
【0042】
[結晶性ポリエステル樹脂の分散液の製造]
1L(リットル)の5つ口のフラスコに、撹拌機、コンデンサー、温度計、温度調節器をセットし、GA-6400(東洋紡株式会社製)40g、メチルエチルケトン46.6g、トルエン46.6g、および酢酸エチル66.6gを仕込み、撹拌しながら、80℃まで昇温し、2時間後、冷やした。その後、70℃まで冷やしてさらに酢酸エチル244gを入れ、40℃まで冷やした後、900mL(ミリリットル)のマヨネーズ瓶に入れて、24時間室温(25℃)で静置した。24時間後に内容物が半固形状になった。次いで、上記マヨネーズ瓶にビーズ径2mmのソーダガラスビーズ300gを入れて、ペイントシェーカー(浅田鉄工株式会社製)を用いて、4時間振動させることにより、固形分9質量%の少し黄色がかった半透明のGA-6400分散液を得た。また、GA-6400に代えて、UE-3800(ユニチカ株式会社製)またはGM-380(東洋紡株式会社製)を用いて、上記と同様の製造工程で、それぞれ固形分9質量%の半透明のUE-3800分散液および固形分9質量%の半透明のGM-380分散液を得た。
【0043】
(結晶性ポリエステル樹脂分散液の粒度分布の測定)
上記で得られた結晶性ポリエステル樹脂分散液中の結晶性ポリエステル樹脂の粒度分布を、レーザ回折式粒子径分布測定装置SALD2300(株式会社島津製作所製)を用いて測定したところ、GA-6400分散液中のGA-6400のメジアン粒径D50は40μmであり、UE-3800分散液中のUE-3800のメジアン粒径D50は3μmであり、GM-380分散液中のGM-380のメジアン粒径D50は16μmであった。
【0044】
[紙用コート剤の製造]
比較例1の紙用コート剤として、上記UE-9800溶液に質量比が1:1のメチルエチルケトンおよび酢酸エチルの混合溶媒を添加してUE-9800固形分20質量%溶液を製造した。比較例2~4の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液、UE-3800分散液、およびGM-380分散液をそれぞれ準備した。比較例PEにおいては、紙用コート剤に代えて膜厚30μmのポリエチレンフィルムを準備した。
【0045】
実施例1の紙用コート剤として、上記UE-9800溶液5.0gおよび上記GA-6400分散液87.3gに質量比が1:1のメチルエチルケトンおよび酢酸エチルの混合溶媒を添加して固形分10質量%(このうちUE-9800/GA-6400の質量比が2/8)のUE-9800/GA-6400分散液を製造した。実施例2の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記UE-3800分散液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、固形分10質量%(このうちUE-9800/UE-3800の質量比が2/8)のUE-9800/UE-3800分散液を製造した。実施例3の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記GM-380分散液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、固形分10質量%(このうちUE-9800/GM-380の質量比が2/8)のUE-9800/GM-380分散液を製造した。
【0046】
実施例4の紙用コート剤として、上記UE-9800溶液12.4gおよび上記GA-6400分散液54.6gに質量比が1:1のメチルエチルケトンおよび酢酸エチルの混合溶媒を添加して固形分14質量%(このうちUE-9800/GA-6400の質量比が5/5)のUE-9800/GA-6400分散液を製造した。実施例5の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記UE-3800分散液を用いたこと以外は実施例4と同様にして、固形分14質量%(このうちUE-9800/UE-3800の質量比が5/5)のUE-9800/UE-3800分散液を製造した。実施例6の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記GM-380分散液を用いたこと以外は実施例4と同様にして、固形分14質量%(このうちUE-9800/GM-380の質量比が5/5)のUE-9800/GM-380分散液を製造した。
【0047】
実施例7、13、16、19、および22の紙用コート剤として、上記UE-9800溶液20.0gおよび上記GA-6400分散液21.9gに質量比が1:1のメチルエチルケトンおよび酢酸エチルの混合溶媒を添加して固形分20質量%(このうちUE-9800/GA-6400の質量比が8/2)のUE-9800/GA-6400分散液を製造した。実施例8、14、17、20、および23の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記UE-3800分散液を用いたこと以外は実施例7と同様にして、固形分20質量%(このうちUE-9800/UE-3800の質量比が8/2)のUE-9800/UE-3800分散液を製造した。実施例9、15、18、21、および24の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記GM-380分散液を用いたこと以外は実施例7と同様にして、固形分20質量%(このうちUE-9800/GM-380の質量比が8/2)のUE-9800/GM-380分散液を製造した。
【0048】
実施例10の紙用コート剤として、上記UE-9800溶液20.0gおよび上記GA-6400分散液9.8gに質量比が1:1のメチルエチルケトンおよび酢酸エチルの混合溶媒を添加して固形分20質量%(このうちUE-9800/GA-6400の質量比が9/1)のUE-9800/GA-6400分散液を製造した。実施例11の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記UE-3800分散液を用いたこと以外は実施例10と同様にして、固形分20質量%(このうちUE-9800/UE-3800の質量比が9/1)のUE-9800/UE-3800分散液を製造した。実施例12の紙用コート剤として、上記GA-6400分散液に代えて上記GM-380分散液を用いたこと以外は実施例10と同様にして、固形分20質量%(このうちUE-9800/GM-380の質量比が9/1)のUE-9800/GM-380分散液を製造した。
【0049】
[紙基材への紙用コート剤のコーティング]
(紙用コート剤の塗布)
紙基材として紙コップ原紙PIN220(日本製紙株式会社製、坪量220g/m2)を準備した。比較例1~4、実施例1~12および19~24においては、上記紙基材の表面に、各紙用コート剤をバーコーター#6を用いて4回塗布した。実施例13~15においては、上記紙基材の表面に、各紙用コート剤をバーコーター#6を用いて2回塗布した。実施例16~18においては、上記紙基材の1つの表面に、各紙用コート剤をバーコーター#14を用いて4回塗布した。
【0050】
(紙用コート剤の乾燥)
紙基材の表面に塗布された各紙用コート剤を以下の乾燥条件で乾燥させることにより、紙基材の少なくとも1つの表面に紙用コート剤がコーティングされたコート紙を得た。乾燥条件は、比較例1~4および実施例1~18においては100℃×5秒間、実施例19~21においては80℃×5秒間、実施例22~24においては120℃×5秒間とした。
【0051】
(紙用コート剤の乾燥後の膜厚)
コート紙の紙基材の表面上に塗布および乾燥された紙用コート剤(以下、コーティング後の紙用コート剤)の膜厚は、所定面積の紙基材のコーティング前後の質量を測定したところ、比較例1~4、実施例1~12および19~24については10g/m2(8μmに相当)であり、実施例13~15については5g/m2(4μmに相当)であり、実施例16~18については20g/m2(16μmに相当)であった。
【0052】
[紙基材へのポリエチレンフィルムのラミネート]
比較例PEにおいては、ドライフィルムラミネーターML-600D/JK(株式会社エム・シー・ケー製)を用いて、上記紙基材に上記で準備した膜厚30μmのポリエチレンフィルムをラミネートすることにより、紙基材の表面上にコート紙を得た。
【0053】
[コート紙の物性評価]
上記のようにして比較例1~4および比較例RE、ならびに実施例1~24において得られたコート紙の諸物性を以下の項目、方法、および基準により評価した。
【0054】
(表面状態)
コート紙の紙用コート剤コーティング側の表面状態を、ルーペを用いた目視により評価した。表面状態の評価基準は、表面に粒子がなく平滑なものをA、表面にわずかに粒子が存在するものをB、表面に多くの粒子が存在するものをCとした。結果を表2~4にまとめた。
【0055】
(耐水性)
コート紙の紙用コート剤コーティング側の耐水性を、JIS P8140:1988に準拠してCobb法により評価した。具体的には、コート紙をその紙用コート剤コーティング側が金属シリンジの内側に向くように金属シリンジに挟み、金属シリンジ内に水100mL(ミリリットル)を入れ、30分後に水を取り除き紙用コート剤コーティング側の表面の水滴を拭き取り、水接触前後のコート紙の質量から以下の式(1)
A=(m2-m1)F ・・・(1)
式(1)において、A:吸水度(Cobb値)(g/m2)
m1:コート紙試験片の水接触前質量(g)
m2:コート紙試験片の水接触後質量(g)
F:10000/S
S:試験(水接触)面積(cm2)
により吸水度を算出した。耐水性の評価基準は、吸水度が1.0g/m2以下のものをA、吸水度が1.0g/m2より大きく5.0g/m2以下のものをB、吸水度が5.0g/m2より大きいものをCとした。結果を表2~4にまとめた。
【0056】
(ヒートシール性)
2つのコート紙の紙用コート剤コーティング側を互いに向かい合わせて、熱傾斜試験機(株式会社東洋精機製作所製)を用いて、140℃および4kgf/cm2で4秒間の条件でヒートシール後、剥離して剥離面を評価した。ヒートシール性の評価基準は、剥離面が紙層破壊であるものをA、剥離面が紙用コート剤層破壊であるものをB、ヒートシールできなかったものをCとした。結果を表2~4にまとめた。
【0057】
(リサイクル性)
比較例1~4および実施例1~24におけるリサイクル性評価のための青紫色コート紙は、紙基材として18cm×12cmの大きさに切り出したコピー用紙(PPC(普通紙複写機)用紙、TANOSEE αエコペーパー タイプDII)を用いたこと、紙用コート剤として青紫色塗料で着色した青紫色コート剤(着色前のコート剤の固形分に対してBasic Violet固形分1質量%)を用いたこと、紙用コート剤の乾燥後の膜厚が10g/m2となるように塗布したこと以外は、上記と同様にして製造した。また、比較例PEにおけるリサイクル性評価のための青紫色コート紙は、紙基材として18cm×12cmの大きさに切り出したコピー用紙(PPC(普通紙複写機)用紙、TANOSEE αエコペーパー タイプDII)を用いたこと、ポリエチレンフィルムとしてあらかじめ青紫色塗料で着色した膜厚30μmの青紫色ポリエチレンフィルムを用いたこと以外は、上記と同様にして製造した。
【0058】
次に、上記の青紫色コート紙を5mm角に切り、1質量%水酸化ナトリウム水溶液40gを加えて、30分間ディスパーで撹拌した。撹拌物を濾過して、残渣(濾物)を洗浄した。洗浄後の残渣を絞って水気をとって乾燥させた。乾燥させた残渣の青紫色の着色の均一性を評価した。着色が均一なほどリサイクル性が高い。リサイクル性の評価基準は、乾燥させた残渣の着色が均一なものをA、乾燥させた残渣の一部のみが不均一ものをB、乾燥させた残渣の全部が不均一なものをCとした。結果を表2~4にまとめた。
【0059】
(総合評価)
上記の表面状態、耐水性、ヒートシール性、およびリサイクル性の総合評価を以下の評価基準に基づいて行った。総合評価の評価基準は、すべての項目の評価がAであったものをA(優)とし、1つの項目の評価がBでそれ以外の項目の評価がAであったものをB(良)とし、2つ以上の項目の評価がBおよび/または1つ以上の項目の評価がCであったものをC(不良)とした。結果を表2~4にまとめた。
【0060】
【0061】
【0062】
【0063】
表2~4を参照して、熱可塑性ポリエステル樹脂と溶剤とを含み、熱可塑性ポリエステル樹脂は、非晶性ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂とを含み、結晶性ポリエステル樹脂の質量Cに対する非晶性ポリエステル樹脂の質量Nの比N/Cが2/8から9/1の範囲にある紙用コート剤が表面にコーティングされたコート紙は、表面状態、耐水性、ヒートシール性、およびリサイクル性がいずれも良好であった。
【0064】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。