JPS642718B2 - - Google Patents

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JPS642718B2
JPS642718B2 JP36779A JP36779A JPS642718B2 JP S642718 B2 JPS642718 B2 JP S642718B2 JP 36779 A JP36779 A JP 36779A JP 36779 A JP36779 A JP 36779A JP S642718 B2 JPS642718 B2 JP S642718B2
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JP
Japan
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paper
polyethylene polymer
manufacturing
acid
carboxylic acid
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JP36779A
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Ken Hirota
Kimio Furuya
Mutsuhiro Tanaka
Masatoshi Kashiwagi
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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【発明の詳細な説明】 本発明は、透気性および透湿性を調節したヒー
トシール可能な紙の製造方法に関する。
ヒートシール可能な紙は、その紙同士または他
のヒートシール性プラスチツクフイルムと組み合
わせて、種々の物品の包装そのほかの広い用途を
もつている。紙にヒートシール性を与えるために
は、プラスチツクフイルムを熱融着一体化させた
り、プラスチツクの溶液を塗布して溶剤を揮発さ
せたりするほか、プラスチツク物質の水性エマル
ジヨンを塗布して乾燥する方法も行なわれてい
る。
このような手法でヒートシール可能にした従来
の紙は、いずれも透気性および透湿性が著しく減
少するのが常である。しかし、空気とくにその中
の酸素や水蒸気の通過をほぼ完全に阻止し得るフ
イルム材料が追求される一方で、紙の本来有する
透気性と透湿性とをある程度は保持した上で、し
かもヒートシール可能な紙が求められていた。
透気性に関していえば、食品の保存手段として
普及しつつある脱酸素剤を包装する用紙はその新
しい例である。果物の輸送保存中の腐敗を防止す
る目的でアセチレンガスを封入して使用する袋
は、紙とポリプロピレンやポリエステルのような
プラスチツクフイルムに適宜の孔を設けたものと
をラミネートして製作するが、望ましい通気性を
確保するために、ラミネートの後にパンチングを
行なう必要があつた。
若干の透湿性が好ましい用途もまた少なくな
い。テイーバツクや最近よく用いられる砂糖の筒
状の小袋の用途がその例であり、カイロ灰を包む
紙ですら、過度の乾燥を避けるよう多少の透湿性
を有すべきとされている。
本発明者らは、上記のような要望にこたえて調
節された透気性および透湿性を有し、しかもヒー
トシール性のある紙を提供する可能性を探究した
結果、ポリエチレン系高分子の微細球状粒子を、
紙の少なくとも一面にある程度相互の独立を保つ
て分散させたものによつて、これが実現すること
を見出して本発明に至つた。
調節された透気性および透湿性を有しヒートシ
ール可能な紙は、ポリエチレン系高分子の微細球
状粒子が紙の少なくとも一面に分散して存在し、
粒子が実質上相互に融着して連続した皮膜を形成
するには至らないが、紙のパルプ繊維には融着し
て局部的な皮膜を多数形成している程度に固定さ
れているものであつて、このような紙は、本発明
に従つて、平均粒径が10μ以下のポリエチレン系
高分子の微細球状粒子を水性媒体中に分散させて
なる、常温ないし比較的低温で乾燥させた場合に
は粒子相互の融着一体化による皮膜の形成が避け
られる(このような性質を以下、「常温成膜性が
ない」という)ような水性エマルジヨンを、紙の
少なくとも一面に適用し、不連続であつても皮膜
の形成が急激に増大する温度(以下、「最低製膜
温度」という)付近の温度で乾燥して、連続した
皮膜の形成を避けつつ水性媒体を除去するととも
にポリエチレン系高分子の粒子をパルプ繊維に融
着固定して局部的な皮膜を多数形成することによ
つて製造できる。
紙としては、通常の木材パルプから成るものの
ほか合成パルプとの混抄紙も使用でき、とくにポ
リエチレン系合成パルプを含む混抄紙は、ポリエ
チレン系高分子の粒子との接着性がすぐれている
ので有利である。
水性エマルジヨンの紙の面への適用は、すでに
製造された任意の紙を加工対象として用い、その
面上への塗工操作により容易に実施できる。紙の
塗工は当業者によく知られた技術である。
両面のヒートシール性を望む場合は、この塗工
を紙の両面に対して順次または同時に行なえばよ
いことはもちろんである。
一方、抄紙の時点で本発明による紙を製造する
ことを意図している場合は、抄紙直後の乾燥工程
に付す前の紙の面上に水性エマルジヨンを施し、
ついで乾燥すれば、抄紙の乾燥とエマルジヨンの
水性媒体の除去とを同時に行なうことができ、工
程が節約できる。通常の抄紙乾燥温度は、以下に
説明するような、常温成膜性のない平均粒径が
10μ以下のポリエチレン系高分子の水性エマルジ
ヨンの微細球状粒子を所望の程度に保存しながら
乾燥することのできる温度の範囲内にある。
本発明におけるポリエチレン系高分子とは、ポ
リエチレン、または50モル%以上のエチレンと、
50モル%以下の他のコモノマーとの共重合体であ
る。ポリエチレンは高圧法、中低圧法いずれの製
法によるものも使用できる。エチレンと共重合す
るコモノマーは、よく用いられる低級α−オレフ
インたとえばプロピレン、1−ブテンまたはメチ
ルペンテンからえらぶことができ、またジエン類
たとえばジシクロペンタジエン、エチリデンノル
ボルネン、ブタジエンなどであつてもよい。もち
ろん二種またはそれ以上のコモノマーを併用でき
る。EPRやEPTのようなゴム状物の水性エマル
ジヨンも使用可能である。このほかの代表的なコ
モノマーとしては酢酸ビニルが有用できる。さら
に、アクリル酸、メタクリル酸またはそれらの塩
やエステルもエチレンのコモノマーとなり得る。
乳化剤を添加することなく安定な水性エマルジ
ヨンを得るためには、分散質となるポリエチレン
系高分子自体が界面活性剤に代る機能を有する
か、またはそのような機能を有するポリエチレン
系高分子を一部分使用することが有利である。こ
うした観点から、ポリエチレン系高分子をカルボ
ン酸変性して親水性基を与えたものを使用するこ
とが推獎される。とくに、ワツクス状のポリエチ
レンまたはエチレンの共重合体であつて〔η〕=
0.05〜0.5程度のものに対して、不飽知カルボン
酸を、たとえばペルオキシドなどを利用してグラ
フト重合させ変性したものが好適である。
不飽知カルボン酸としては、マレイン酸とくに
その無水物、フマル酸、アクリル酸、メタクリル
酸またはノルボルネンジカルボン酸といつたもの
が代表的である。
カルボン酸変性の程度は、酸価にして20〜70mg
KOH/gの範囲が適当である。あまり低いと上
述の効果が期待できないし、他方で過大であつて
もかえつて分散効果がよくない。
実際の使用にあたつては、変性により与えられ
たカルボキシル基に、等量またはそれに近い量の
アルカリを反応させ中和した塩の形が好都合であ
る。
カルボン酸変性ポリエチレン系高分子と非変性
ポリエチレン系高分子との併用の場合は、混合物
中における前者の割合を0.5%以上80%までとす
るとよい。
微細球状粒子は、平均粒径が10μ以下、好まし
くは1〜10μ、とくに好ましくは5μ前後のものが
好適に使用される。
水性エマルジヨンはどちらかといえば希薄な、
固形分含量20〜50重量%程度のものにして用いる
と高結果が得られる。
上記のほか、少量たとえば100ppm〜1%のポ
リアクリル酸のような水容性高分子を加えて、増
粘や濡れの改善を行なうこともできる。少量の有
機溶剤(プロパノール、ブタノールなど)が含ま
れていてもよい。
水性エマルジヨンの紙への適用量は、意図する
透気性と透湿性の調節度合に従つて変更すべきで
ある。ポリエチレン系高分子の種類によつても異
なるが、一般に少量の塗布であればこれらの性質
は当然に高く保たれ、多量にすれば低くなる。
ヒートシール強度と適用量との関係は、いうま
でもなく、ある限度までは適用量の増大に伴つて
強度も増大する。その限度や得られる強度は、水
性エマルジヨンを形成するポリエチレン系高分子
の種類によつて異なる。透気性と透湿性とを左右
するいま一つの重要な因子は、乾燥条件とくに温
度である。前記した最低製膜温度は、やはりポリ
エチレン系高分子の種類によつて異なる。ヒート
シール強度が水性エマルジヨン適用量のほかヒー
トシール温度によつても変動することは、一般の
ヒートシール性材料にみられるとおりであるが、
そのほか、乾燥温度による影響もみられ、どちら
かといえばより高温で乾燥した方が高い強度が得
られる。
従つて、紙に適用する水性エマルジヨンの種
類、その適用量および乾燥条件は、所望の透気性
および透湿性ならびにヒートシール性を総合的に
考えて決定すべきことになる。なお、これらの条
件を定めるに当つては、加工の対象とする紙との
関係をも計算に入れなければならない。しかし、
最適の条件は、当業者にとつて少しの実験にもと
づいて容易に見出せるであろう。
本発明によれば、下に示す実施例にみるとおり
の、広い範囲内で所望に応じて調節した透気度と
透湿度とを有するヒートシール可能な紙が得られ
る。この紙は単独で、または他のヒートシール性
材料と組み合わせて、前述したような種々の用途
に好適に使用できる。果物用の袋として期した紙
とプラスチツクフイルムとのラミネート材料の製
造に当つて本発明の紙を使用すれば、前述したラ
ミネート後のパンチングのような工程は不要にな
り、コストの低減に寄与できる。このほか特筆す
べき利益は、界面活性剤を含まない水性エマルジ
ヨンを用いるため、本発明の紙は直接食品に触れ
る用途に向けられることである。
実施例 1 エチレン80重量%と酢酸ビニル20重量%との共
重合体であつて、樹脂としてのメルトインデツク
ス400、密度0.94g/cm3のもの90重量部に対して、
マレイン酸変性したワツクス状ポリエチレン(酸
価30mgKOH/g、カルボン酸に対して当量の
NaOHで中和したもの)10重量部を配合して水
中に分散させたエマルジヨンを用意した。この
エマルジヨンは外観が乳白色で固形分含量は40
重量%、PHが約9、粘度4000CP(東京計器BM型
粘度計による。6rpm表示)であつて、ポリオレ
フイン系高分子の微細球状粒子の平均粒径は約
5μである。また、このエマルジヨンの最低製
膜温度は80℃を示した。
上記のエマルジヨンを上質紙(斤量 81.4
g/cm3)上に種々の量塗布し、90゜、100゜または
120℃で各1分間乾燥した。
この塗工紙の透気度を測定した結果を第1図に
示す。このグラフから、塗布量の増大に伴つて、
乾燥温度90℃のものはゆるやかに100℃または120
℃のものは急激に透気度が低下することが認めら
れる。
また、100℃で乾燥したものおよび120℃で乾燥
したものについてJIS Z0208の定める方法に従つ
て透湿度を測定した。測定条件は温度25℃、湿度
90%である。その結果を第2図に示す。第2図の
グラフからは、塗布量の増大に伴つて透湿度が低
下し、その傾向は乾燥温度が高い方が著しいこと
が明らかである。
以上の結果から、紙の透気性および透湿性を所
望に応じて広い範囲内で調節できることが理解さ
れるであろう。
次に、エマルジヨンを塗布して100℃、1分
間の乾燥を行なつた紙をポリエチレンテレフタレ
ートのフルム(厚さ25μ)とヒートシールして、
そのヒートシール性を調べた。ヒートシールの条
件は、圧力2Kg/cm2、1秒間であり、ヒートシー
ル強度を測定する剥離速度は50mm/分、T字剥離
である。
第3図はヒートシール温度を140℃としたとき、
種々の塗布量に対するヒートシール強度を示すグ
ラフである。
また第4図は、塗布量を5g/m3(乾燥量基
準)と一定にし、ヒートシール温度を変えたとき
のヒートシール強度を示すグラフである。
これらのグラフは、この塗工紙が通常の用途に
関しては十分なヒートシール性を有することを裏
付けている。
実施例 2 高圧法によつて製造したメルトインデツクス70
のポリエチレン90重量部と、実施例1で用いたマ
レイン酸変性ワツクス状ポリエチレン10重量部と
を水中に分散させて、エマルジヨンを調製し
た。
このエマルジヨンも乳白色の外観をもち固形
分濃度40重量%、PH約9、粘度4000CP、平均粒
径5μと、エマルジヨンと同様の物性を示す。
ただし、エマルジヨンの最低製膜温度は100℃
であつた。
このエマルジヨンをやはり実施例1で用いた
上質紙に種々の量塗布し、90゜、100゜または120℃
で各1分間乾燥した。
この塗工紙の透気度を測定した結果を第5図に
示す。このグラフは、最低製膜温度以下の温度で
乾燥した場合には透気度がエマルジヨン塗布量に
よつて殆んど影響されないこと、およびそれを超
える温度で乾燥した場合には塗布量の増大に伴い
透気度が低下することを明示している。以上の結
果にもとづいて所望の透気度を与える水性エマル
ジヨン塗布量や乾燥温度などの条件を見出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は、本発明の実施例1によ
る透気性および透湿性を調節したヒートシール可
能な紙の物性を示すグラフであつて、第1図は
種々の乾燥温度における水性エマルジヨン塗布量
に対する透気度の変化を示し、第2図は同じく
種々の乾燥温度における水性エマルジヨン塗布量
に対する透湿度の変化を示し、第3図は一定のヒ
ートシール温度における塗布量に対するヒートシ
ール強度を、また第4図は一定の塗布量における
ヒートシール温度に対するヒートシール強度をそ
れぞれ示す。第5図は、本発明の実施例2による
紙の、種々の乾燥温度におけるエマルジヨン塗布
量に対する透気度の変化を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 平均粒径が10μ以下のポリエチレン系高分子
    の微細球状粒子を水性媒体中に分散させてなる常
    温成膜性のない水性エマルジヨンを、紙の少なく
    とも一面に適用し、最低製膜温度付近の温度で乾
    燥して、連続した被膜の形成は避けつつ水性媒体
    を除去するとともに、ポリエチレン系高分子の粒
    子をパルプ繊維に融着固定して局部的な皮膜を形
    成することを特徴とする、透気性および透湿性を
    調節したヒートシール可能な紙の製造方法。 2 水性エマルジヨンの紙の面への適用を、任意
    の紙への塗工操作により行なう特許請求の範囲第
    1項記載の製造方法。 3 水性エマルジヨンの紙の面への適用を、抄紙
    直後の乾燥工程に付する前の紙に対して施すこと
    により行ない、紙の乾燥とエマルジヨンの水性媒
    体の除去を同時に行なう特許請求の範囲第1項記
    載の製造方法。 4 ポリエチレン系高分子が、ポリエチレンまた
    は50モル%以上のエチレンと、50モル%以下のプ
    ロピレン、1−ブテン、メチルペンテン、ジシク
    ロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、ブタ
    ジエン、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸
    またはそれらのエステルまたは塩からえらばれた
    1種または2種以上のモノマーとの共重合体であ
    る、特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 5 ポリエチレン系高分子の水性エマルジヨンが
    カルボン酸変性ポリエチレン系高分子を含有して
    いる特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 6 カルボン酸変性ポリエチレン系高分子がワツ
    クス状のポリエチレンまたはエチレンの共重合体
    を不飽知カルボン酸で変性したものである特許請
    求の範囲第5項記載の製造方法。 7 不飽知カルボン酸がマレイン酸、無水マレイ
    ン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸また
    はノルボルネンジカルボン酸からえらばれたもの
    である特許請求の範囲第6項記載の製造方法。 8 カルボン酸変性ポリエチレン系高分子の変性
    の度合が、酸価にして20〜70mgKOH/gの範囲
    である特許請求の範囲第6項記載の製造方法。 9 カルボン酸変性ポリエチレン高分子としてア
    ルカリ塩を形成しているものを使用する特許請求
    の範囲第6項記載の製造方法。 10 ポリエチレン系高分子の水性エマルジヨン
    として、カルボン酸変性ポリエチレン系高分子
    0.5〜80重量%および非変性ポリエチレン系高分
    子99.5〜20重量%から成る混合物を含有するもの
    を使用する特許請求の範囲第1項記載の製造方
    法。 11 水性エマルジヨンとして、その中の固形分
    含量が20〜50重量%の範囲であるものを使用する
    特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
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