JP2024044540A - Functional composition, functional paper material using the same, and functional cardboard - Google Patents
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Abstract
Description
特許法第30条第2項適用申請有り (1)予稿集 公開日:令和4年7月21日から同月31日 公開場所:日本包装学会webサイト内(http://www.spstj.jp/) (2)オンライン学会発表 開催日:令和4年7月21日 集会名:第31回日本包装学会年次大会 開催場所:オンライン会議システムZoomを用いた口頭発表Application for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act filed (1) Proceedings Publication date: July 21 to July 31, 2022 Publication location: Japan Society of Packaging Science website (http://www.spstj.jp/) (2) Online conference presentation Date held: July 21, 2022 Meeting name: 31st Annual Conference of Japan Society of Packaging Science Location: Oral presentation using the online conference system Zoom
この発明は、防食性及び抗ウイルス性を有する機能性組成物と、それを含有する紙や板紙である機能性紙材、及び機能性段ボールに関する。 The present invention relates to a functional composition having anticorrosion and antiviral properties, functional paper materials such as paper and paperboard containing the same, and functional cardboard.
包装材として様々な場面で用いられている段ボールの中には、特定の用途に適した製品が検討されている。段ボールは板紙の製造工程に由来する硫化水素等の還元性硫黄化合物を生じることがあり、この還元性硫黄化合物は、銀や銅などと反応してこれらを発錆、変色させてしまうことがある。このため通常の段ボールは、銅や銀を含有する精密機器や宝飾品などの包装には使いにくいという問題があった。 Cardboard is used as a packaging material in a variety of situations, and products suitable for specific uses are being considered. Corrugated board may generate reducing sulfur compounds such as hydrogen sulfide derived from the paperboard manufacturing process, and these reducing sulfur compounds may react with silver and copper, causing them to rust and discolor. . For this reason, there is a problem in that ordinary cardboard is difficult to use for packaging precision instruments, jewelry, etc. that contain copper or silver.
これに対して特許文献1には、硫酸銅などの水溶性無機酸塩と水酸化ナトリウムなどのアルカリ成分とバインダーとを含有する防食用組成物が提案されている。この防食用組成物を塗工した段ボールは、還元性硫黄化合物を吸着除去する吸着除去性を発揮し、被包装物に含まれる銅や銀が錆びたり、変色したりすることを防ぐ防錆段ボールとして利用できる。 On the other hand, Patent Document 1 proposes an anticorrosive composition containing a water-soluble inorganic acid salt such as copper sulfate, an alkaline component such as sodium hydroxide, and a binder. Corrugated cardboard coated with this anticorrosive composition exhibits adsorption and removal properties that adsorb and remove reducing sulfur compounds, and prevents copper and silver contained in packaged items from rusting and discoloring. It can be used as
また、特許文献1に記載の防食用組成物中の水溶性無機酸塩の硫酸銅は、抗ウイルス性も発揮することが知られている。 In addition, the water-soluble inorganic acid salt copper sulfate in the anticorrosive composition described in Patent Document 1 is known to also exhibit antiviral properties.
特許文献1に記載の防食用組成物を塗工した段ボールは、抗ウイルス性を示すが、効果を発揮する水溶性無機酸塩は生体への有害性があるため、運搬や梱包などの作業中あるいはパーティションなどとして使用中に段ボールの表面に水がかかったり、高湿環境下に長時間置かれたりすると、水溶性である成分が皮膚等に付着して、人体に影響を及ぼすおそれがあった。 Corrugated cardboard coated with the anticorrosion composition described in Patent Document 1 exhibits antiviral properties, but the water-soluble inorganic acid salts that exert the effect are harmful to living organisms, so it is difficult to use during transportation, packaging, etc. Furthermore, if the surface of the cardboard is splashed with water while being used as a partition, etc., or left in a high humidity environment for a long time, water-soluble components may adhere to the skin, etc., potentially affecting the human body. .
そこでこの発明は、そのような機能性段ボールについて、人体への安全性を高めることを目的とする。 Therefore, the purpose of this invention is to improve the safety of such functional cardboard to the human body.
この発明は、水溶性銅化合物の一部を水不溶性銅化合物に置換することで、具体的には水溶性銅化合物及び水不溶性銅化合物を、含有する銅の質量比が1:5~1:300で有し、バインダーと水を含有する液状の機能性組成物により、上記の課題を解決したのである。 In this invention, by substituting a part of the water-soluble copper compound with a water-insoluble copper compound, specifically, the mass ratio of the water-soluble copper compound and the water-insoluble copper compound to the copper contained is 1:5 to 1: The above-mentioned problem was solved by a liquid functional composition containing a binder and water.
水不溶性銅化合物も防食性や抗ウイルス性を担うことで、皮膚に付着しやすい水溶性銅化合物の量を減らしながら、目的とする効果を発揮させることができる。 Water-insoluble copper compounds also have anti-corrosive and anti-viral properties, allowing the desired effects to be achieved while reducing the amount of water-soluble copper compounds that tend to adhere to the skin.
この発明にかかる機能性組成物は、水溶性銅化合物を硫酸銅5水和物に換算して、その含有量が1質量%未満である形態を採用することができる。 The functional composition of the present invention may have a water-soluble copper compound content of less than 1% by mass, calculated as copper sulfate pentahydrate.
また、この発明にかかる機能性組成物は、pHが5.0以上6.3未満である実施形態を採用することができる。 Further, the functional composition according to the present invention may have an embodiment in which the pH is 5.0 or more and less than 6.3.
さらに、この発明にかかる機能性組成物は、液としての粘度が100mPa・sec以上である形態を採用することができる。 Furthermore, the functional composition of the present invention can be in a form in which the viscosity of the liquid is 100 mPa·sec or more.
この発明にかかる機能性組成物は、これを紙又は板紙である紙材に塗工又は含浸させた機能性紙材として利用することができる。この機能性紙材は、例えば防食性、消臭性、抗ウイルス性を発揮することができる。この機能性紙材を表ライナに用いた段ボールは、これらの効果を発揮するとともに、直接、皮膚が接触しても安全性が高い機能性段ボールとなる。 The functional composition of this invention can be used as a functional paper material by coating or impregnating it into paper or paperboard. This functional paper material can exhibit, for example, anticorrosive, deodorizing, and antiviral properties. Cardboard using this functional paper material for the outer liner not only exhibits these effects, but is also highly safe even when directly contacted with the skin.
この発明にかかる機能性組成物は、従来の組成物に比べて同様の機能を発揮しながら、水不溶性銅化合物の比率が高いことで、接触した際に皮膚に付着する量を減らすことができる。これにより、それを塗工又は含浸させた紙材を用いた製品が防食性や抗ウイルス性を発揮するとともに、従来よりも高い安全性を確保できる。 The functional composition according to the present invention exhibits similar functions compared to conventional compositions, but has a high proportion of water-insoluble copper compounds, which can reduce the amount that adheres to the skin when it comes into contact with it. . As a result, products using paper materials coated or impregnated with it can exhibit anticorrosion and antiviral properties, and can ensure higher safety than before.
以下、この発明について実施形態を挙げながら詳細に説明する。この発明は、防食性及び抗ウイルス性を有する機能性組成物と、それを塗工又は含浸させた機能性紙材、それを用いた機能性段ボールである。 Hereinafter, this invention will be described in detail by citing embodiments. The present invention relates to a functional composition having anticorrosion and antiviral properties, a functional paper material coated or impregnated with the composition, and a functional corrugated board using the same.
この発明にかかる機能性組成物は、水溶性銅化合物及び水不溶性銅化合物を含有する。以下、「銅化合物」という場合はこれらの両方を指す。このうち水溶性銅化合物とは、常温の水に溶解する銅化合物である。具体的には常温の水に対する溶解度が、0.1g/100ml以上である銅化合物である。水溶性であると、皮膚等に接触した場合に付着しやすく、そのような溶解度が高い水溶性銅化合物の占める質量比は少ないことが望ましい。このような水溶性銅化合物の例としては、硫酸銅水和物、塩化第二銅、酢酸銅などが挙げられる。 The functional composition according to the present invention contains a water-soluble copper compound and a water-insoluble copper compound. Hereinafter, the term "copper compound" refers to both of these. Of these, a water-soluble copper compound is a copper compound that dissolves in water at room temperature. Specifically, it is a copper compound that has a solubility in water at room temperature of 0.1 g/100 ml or more. If it is water-soluble, it will adhere easily when it comes into contact with the skin, etc., and it is desirable that the mass ratio of such a water-soluble copper compound with high solubility is small. Examples of such water-soluble copper compounds include copper sulfate hydrate, cupric chloride, and copper acetate.
一方で、水不溶性銅化合物とは、常温の水に対して不溶である銅化合物である。具体的には、常温の水に対する溶解度が0.1g/100ml未満である銅化合物であるとよい。水不溶性であると、皮膚等に付着しても影響を及ぼしにくく、大量に使用されていても水溶性銅化合物に比べて、皮膚等に接触した際の安全性が高くなる。このような水不溶性銅化合物の例としては、塩基性硫酸銅、塩基性塩化銅、塩基性炭酸銅が挙げられる。 On the other hand, a water-insoluble copper compound is a copper compound that is insoluble in water at room temperature. Specifically, it is preferable for the copper compound to have a solubility in water at room temperature of less than 0.1 g/100 ml. If the copper compound is water-insoluble, it is less likely to have an effect when it comes into contact with the skin, etc., and is safer when it comes into contact with the skin, etc., even when used in large quantities, compared to water-soluble copper compounds. Examples of such water-insoluble copper compounds include basic copper sulfate, basic copper chloride, and basic copper carbonate.
この発明で用いる水溶性銅化合物と水不溶性銅化合物とは、互いに水中で平衡状態を維持し、pHなどの条件によりその質量比が変動するものを採用できる。上記の化合物では、硫酸銅水和物と塩基性硫酸銅とは、水中で平衡状態となりpHにより質量比を調整可能である。また、塩化第二銅と塩基性塩化銅の組合せも同様に、水中で平衡状態になる。 The water-soluble copper compound and the water-insoluble copper compound used in this invention can be those that maintain equilibrium with each other in water and whose mass ratio varies depending on conditions such as pH. In the above compounds, copper sulfate hydrate and basic copper sulfate are in equilibrium in water, and the mass ratio can be adjusted by pH. Similarly, the combination of cupric chloride and basic copper chloride also reaches equilibrium in water.
この発明にかかる機能性組成物は、水溶性銅化合物と水不溶性銅化合物とに含有される銅を、質量比1:5~1:300で含有することが必要であり、1:10~1:200であると好ましい。1:5よりも水溶性銅化合物の質量比が高いと、機能性組成物を用いた紙材に接触した人の皮膚に付着する量が多くなり、高い安全性を確保するには好ましくなくなる。一方で、1:300よりも水不溶性銅化合物の質量比を高めることは、平衡状態が崩れるため、現実的に難しくなってしまう。 The functional composition according to the present invention needs to contain copper contained in the water-soluble copper compound and the water-insoluble copper compound at a mass ratio of 1:5 to 1:300, and 1:10 to 1. :200 is preferable. If the mass ratio of the water-soluble copper compound is higher than 1:5, a large amount will adhere to the skin of a person who comes into contact with the paper material using the functional composition, which is not preferable for ensuring high safety. On the other hand, increasing the mass ratio of the water-insoluble copper compound beyond 1:300 disrupts the equilibrium state, which makes it practically difficult.
この発明にかかる機能性組成物は、水溶性銅化合物が含有する銅の質量から硫酸銅5水和物(CuSO4・5H2O)に換算して、その含有量が1質量%未満であると好ましく、0.5質量%以下であるとより好ましい。1質量%以上であると、機能性組成物を用いた紙材に接触した際に、水溶性銅化合物の付着が無視できない量になりやすい。なお、少ない方が好ましいが、水不溶性銅化合物との平衡であるため、0.05質量%以上となるのが現実的である。 The functional composition according to the present invention preferably has a content of less than 1% by mass, more preferably 0.5% by mass or less, calculated based on the mass of copper contained in the water-soluble copper compound and converted into copper sulfate pentahydrate ( CuSO4.5H2O ). If the content is 1% by mass or more, the adhesion of the water-soluble copper compound when it comes into contact with the paper material using the functional composition is likely to be in a non-negligible amount. Although a smaller content is preferable, a more realistic content of 0.05% by mass or more is required due to the equilibrium with the water-insoluble copper compound.
この発明にかかる機能性組成物は、水不溶性銅化合物が含有する銅の質量から塩基性硫酸銅(CuSO4・[3Cu(OH)2]・1/2H2O)に換算して、その含有量が3.5質量%以下であると好ましく、3.2質量%以下であるとより好ましい。3.5質量%を超えるとpHの調整が難しくなり、液状である機能性組成物中の水不溶性銅化合物の分散性が低下するため、均一に塗工又は含浸させにくくなるおそれがある。一方で、水不溶性銅化合物の含有量は2.5質量%以上であると好ましく、2.9質量%以上であるとより好ましい。含有量が少なすぎると、効果を発揮させるために機能性組成物を大量に塗工又は含浸させなければならなくなるだけでなく、平衡にある水溶性銅化合物が増えすぎてしまうおそれがある。 The functional composition according to the present invention calculates the amount of copper contained in the water-insoluble copper compound by converting it into basic copper sulfate (CuSO 4 . [3Cu(OH) 2 ] .1/2H 2 O). The amount is preferably 3.5% by mass or less, more preferably 3.2% by mass or less. If it exceeds 3.5% by mass, it becomes difficult to adjust the pH and the dispersibility of the water-insoluble copper compound in the liquid functional composition decreases, which may make uniform coating or impregnation difficult. On the other hand, the content of the water-insoluble copper compound is preferably 2.5% by mass or more, more preferably 2.9% by mass or more. If the content is too small, not only will it be necessary to apply or impregnate a large amount of the functional composition in order to exhibit the effect, but there is also a risk that the amount of water-soluble copper compounds in equilibrium will increase too much.
この発明にかかる機能性組成物は、水溶性銅化合物と水不溶性銅化合物以外に、pHを調整するためのpH調整剤を含んでいてよい。このpH調整剤としては、無機塩が好適に利用でき、例えば水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、リン酸3ナトリウム、炭酸ナトリウム、硼砂などが挙げられる。 The functional composition according to the present invention may contain, in addition to the water-soluble copper compound and the water-insoluble copper compound, a pH adjuster for adjusting the pH. Inorganic salts can be suitably used as the pH adjuster, and examples thereof include sodium hydroxide, ammonium hydroxide, trisodium phosphate, sodium carbonate, and borax.
この発明にかかる機能性組成物は、pH調整剤の含有量が1.5質量%以上であると好ましく、1.7質量%以上であるとより好ましい。少なすぎると平衡を維持しにくく、銅化合物の質量比を目標通りに調整しにくくなってしまう。一方で、1.9質量%以下であると好ましく、1.8質量%以下であるとより好ましい。多すぎるとpHが上がりすぎてしまい、銅化合物の質量比を目標通りに調整しにくくなってしまう。 In the functional composition of the present invention, the content of the pH adjuster is preferably 1.5% by mass or more, and more preferably 1.7% by mass or more. If the content is too small, it is difficult to maintain the equilibrium, and it becomes difficult to adjust the mass ratio of the copper compound as targeted. On the other hand, it is preferably 1.9% by mass or less, and more preferably 1.8% by mass or less. If the content is too large, the pH will rise too much, and it becomes difficult to adjust the mass ratio of the copper compound as targeted.
この発明にかかる機能性組成物は、上記の組成を有する水溶液及び水分散液であり、pHが5.0以上7未満であると好ましく、6.3未満であるとより好ましい。pH7以上では銅化合物が酸化して色調が黒変し、防食性と抗ウイルス性が低下してしまう。また、pH6.3以上では、液状である機能性組成物中の水不溶性銅化合物の再分散性が低下する傾向にある。一方で、pH5.0以下では、水溶性銅化合物の方に平衡が傾きすぎて、水溶性銅化合物の比率が増加し、皮膚等に接触した際に付着しやすくなりすぎてしまう。 The functional composition according to the present invention is an aqueous solution or dispersion having the above composition, and the pH is preferably 5.0 or more and less than 7, and more preferably less than 6.3. At a pH of 7 or more, the copper compound oxidizes and turns black, decreasing the anticorrosive and antiviral properties. At a pH of 6.3 or more, the redispersibility of the water-insoluble copper compound in the liquid functional composition tends to decrease. On the other hand, at a pH of 5.0 or less, the balance is too far in favor of the water-soluble copper compound, increasing the ratio of the water-soluble copper compound, and the compound becomes too easily attached to the skin when it comes into contact with the skin, etc.
また、この発明にかかる機能性組成物は、pH調整の結果として生じる塩を含んでいてもよい。例えば、硫酸ナトリウム、塩化ナトリウムなどが挙げられる。 Furthermore, the functional composition according to the present invention may contain a salt produced as a result of pH adjustment. Examples include sodium sulfate and sodium chloride.
この発明にかかる機能性組成物は、バインダーを含有する。バインダーは組成物を紙材に塗工又は含浸させることで、銅化合物やアルカリ成分などを固定するものである。高分子を含むものであり、水溶性でも水分散性でもよい。具体的には、スチレン-ブタジエンラテックスなどの合成ゴムラテックス、ポリ(メタ)アクリル酸エステル又はこれとスチレンや酢酸ビニル等との共重合体ラテックス、ポリウレタン、一部ケン化ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、メチルセルロースやカルボキシメチルセルロースなどの繊維誘導体、ポリアクリル酸ナトリウムなどの水溶性高分子等が挙げられる。 The functional composition according to the present invention contains a binder. A binder fixes a copper compound, an alkali component, etc. by coating or impregnating a paper material with a composition. It contains a polymer and may be water-soluble or water-dispersible. Specifically, synthetic rubber latex such as styrene-butadiene latex, poly(meth)acrylic acid ester or copolymer latex of this with styrene, vinyl acetate, etc., polyurethane, partially saponified polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, Examples include fiber derivatives such as methylcellulose and carboxymethylcellulose, and water-soluble polymers such as sodium polyacrylate.
この発明にかかる機能性組成物は、バインダーの含有量が固形分として0.3質量%以上であると好ましく、0.5質量%以上であるとより好ましい。少なすぎると銅化合物が紙材に固定されにくく、剥離したり、脱離したりしてしまうおそれがある。一方で、2質量%以下であると好ましく、1質量%以下であるとより好ましい。多すぎると、塗工又は含浸させる際の粘度が上がりすぎて、作業困難になってしまうおそれがある。 In the functional composition according to the present invention, the binder content is preferably 0.3% by mass or more as solid content, more preferably 0.5% by mass or more. If the amount is too small, the copper compound will be difficult to be fixed to the paper material, and there is a risk that it will peel or come off. On the other hand, it is preferably 2% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less. If the amount is too large, the viscosity during coating or impregnation may increase too much, making it difficult to work.
この発明にかかる機能性組成物は、その機能を損なわない範囲でその他の添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、例えば粘度調整剤などが挙げられる。 The functional composition according to the present invention may contain other additives as long as their functions are not impaired. Examples of such additives include viscosity modifiers.
この発明にかかる機能性組成物は、粘度が100mPa・sec以上であると好ましい。100mPa・sec未満では、紙材へ塗工又は含浸させて表面に銅化合物を固定することが難しくなってしまう。なお、塗工又は含浸の方法は特に限定されず、塗工又は含浸できる範囲であれば粘度は高くてもよいが、500mPa・sec以下であるのが好ましい。 The functional composition of the present invention preferably has a viscosity of 100 mPa·sec or more. If it is less than 100 mPa·sec, it becomes difficult to coat or impregnate the paper material and fix the copper compound to the surface. There are no particular limitations on the method of coating or impregnation, and the viscosity may be high as long as it allows coating or impregnation, but it is preferable that the viscosity is 500 mPa·sec or less.
この発明にかかる機能性組成物は、上記のpH及び上記の粘度の状態で、紙材に塗工、噴霧、浸漬、含浸、印刷などを行うことにより、防食性、消臭性、抗ウイルス性を発揮する機能性紙材を得ることができる。具体的には、銅化合物により、還元性硫黄化合物を吸収除去することで防食性と消臭性を発揮し、抗ウイルス性も発揮する。 The functional composition according to the present invention has anticorrosion, deodorizing, and antiviral properties by coating, spraying, dipping, impregnating, printing, etc. on paper material at the above pH and viscosity. It is possible to obtain functional paper materials that exhibit the following properties. Specifically, the copper compound absorbs and removes reducing sulfur compounds, exhibiting anticorrosion and deodorizing properties, and also exhibits antiviral properties.
本発明に用いる紙材としては特に限定されるものではなく、板紙でも紙でもよい。板紙としては、段ボール原紙、紙器用板紙、その他の板紙等が挙げられる。上記段ボール原紙としては、クラフトライナ、ジュートライナ、内装用ライナ等のライナ、セミ中しん、特しん等の中しん等が挙げられる。上記紙器用板紙としては、マニラボール、白ボール等の白板紙、黄ボール、チップボール、色ボール等が挙げられる。上記その他の板紙としては、紙管原紙やワンプ等が挙げられる。これらの板紙の中には、クラフトライナのように、硫黄化合物を含有し、還元性硫黄化合物を発生するものがあるが、本発明にかかる機能性組成物によりこれを吸収除去できる。また、包装用途を考慮して、これら板紙は、通常、前記組成物を塗工又は含浸させる前の坪量が100g/m2以上950g/m2以下であることが望ましい。一方、紙としては、壁紙、障子紙、包装紙などが挙げられる。これらの紙では、前記組成物を塗工又は含浸させる前の坪量が40g/m2以上100g/m2以下であるとよい。 The paper material used in the present invention is not particularly limited, and may be paperboard or paper. Examples of the paperboard include corrugated paperboard, paperboard for folding cartons, and other paperboards. Examples of the corrugated base paper include liners such as kraft liner, jute liner, interior liner, etc., and medium corrugated paper such as semi-corrugated paper and special paper. Examples of the above-mentioned paperboard for folding cartons include white paperboard such as manila board and white board, yellow board, chip board, colored board, and the like. Examples of the other paperboards mentioned above include paper tube base paper, wamp, and the like. Some of these paperboards, such as kraft liner, contain sulfur compounds and generate reducing sulfur compounds, which can be absorbed and removed by the functional composition of the present invention. Furthermore, in consideration of packaging applications, it is generally desirable that these paperboards have a basis weight of 100 g/m 2 or more and 950 g/m 2 or less before being coated or impregnated with the composition. On the other hand, examples of paper include wallpaper, shoji paper, and wrapping paper. These papers preferably have a basis weight of 40 g/m 2 or more and 100 g/m 2 or less before being coated or impregnated with the composition.
この発明にかかる機能性紙材は、例えば建築内装などの壁紙や障子紙としても用いることができる。また、そのままで包装材として用いたり、段ボールのライナや中芯として用いたりすることもできる。これらの包装材とする場合、家電製品、デバイス、各種電子部品の梱包材として好適に利用できる。水不溶性銅化合物の比率が高いことにより、包装に直接接触しても、皮膚等への付着が従来品より抑えられた安全性の高い包装材とすることができる。特に、この発明にかかる機能性紙材を段ボールの表ライナに用いた場合、防食性、消臭性、抗ウイルス性を発揮し、なおかつ素肌で接触しても皮膚への銅化合物の付着が抑えられて安全性が高い機能性段ボールとすることができる。さらに、この機能性段ボールは、例えばオフィスや避難所などのパーティションとしても好適に使用できる。 The functional paper material according to the present invention can be used, for example, as wallpaper for architectural interiors or as shoji paper. Further, it can be used as is as a packaging material, or as a liner or core of corrugated cardboard. When these packaging materials are used, they can be suitably used as packaging materials for home appliances, devices, and various electronic components. Due to the high proportion of water-insoluble copper compounds, it is possible to obtain a highly safe packaging material that is less likely to adhere to the skin or the like than conventional products even if it comes into direct contact with the packaging. In particular, when the functional paper material according to the present invention is used for the front liner of corrugated cardboard, it exhibits anticorrosion, deodorizing, and antiviral properties, and also suppresses the adhesion of copper compounds to the skin even when it comes in contact with bare skin. It can be made into functional cardboard with high safety. Furthermore, this functional cardboard can be suitably used, for example, as a partition in an office or a shelter.
この発明にかかる機能性紙材が含有する、前記機能性組成物中の銅の含有量は、0.1g/m2以上であると好ましく、0.15g/m2以上であるとより好ましい。0.1g/m2未満では、塗工又は含浸させたことにより得られる効果が十分に発揮されないおそれがある。 The copper content in the functional composition of the functional paper according to the present invention is preferably 0.1 g/ m2 or more, and more preferably 0.15 g/ m2 or more. If it is less than 0.1 g/ m2 , the effect obtained by coating or impregnation may not be fully exhibited.
この発明にかかる機能性紙材の安全性の指標として、例えば溶出試験を行った際の水への銅化合物の溶出量を用いることができ、それが小さければ安全性が高いと判断できる。 As an indicator of the safety of the functional paper material according to the present invention, for example, the amount of copper compound eluted into water during an elution test can be used, and if it is small, it can be judged that the safety is high.
次に、この発明を実際に実施した実施例を挙げて、この発明にかかる機能性組成物及び機能性紙材をさらに具体的に示す。まず、用いた原材料などについて列挙する。 Next, the functional composition and functional paper material according to the present invention will be illustrated in more detail by giving examples in which the present invention was actually implemented. First, I will list the raw materials used.
<銅化合物>
・硫酸銅5水和物・・キシダ化学(株)製:試薬特級、分子量=246.69
<バインダー>
・カルボキシ変性SBRラテックス・・日本エイアンドエル(株)製:ナルスター SR103、固形分44%
・スチレン-アクリル樹脂エマルジョン・・BASFジャパン(株)製:JONCRYL PDX-7357、固形分48%
・エチレン-酢酸ビニル共重合体エマルジョン・・住友化学(株)製:スミカフレックス S-355HQ、固形分55%
・1液型ポリウレタンディスパージョン・・三井化学(株)製:タケラックW6061、固形分30%
<粘度調整剤>
・ウレタン変性ポリエーテル・・サンノプコ製:SNシックナー612、固形分40%
・高分子型特殊ノニオン系増粘剤・・ADEKA製:アデカノール UH420、固形分30%
<pH調整剤>
・5質量%水酸化ナトリウム・・キシダ化学(株)製
<Copper Compounds>
Copper sulfate pentahydrate: Kishida Chemical Co., Ltd.: special grade reagent, molecular weight = 246.69
<Binder>
Carboxy-modified SBR latex: Nalstar SR103, solid content 44%, manufactured by Nippon A&L Co., Ltd.
Styrene-acrylic resin emulsion: JONCRYL PDX-7357 manufactured by BASF Japan Ltd., solid content 48%
Ethylene-vinyl acetate copolymer emulsion: Sumitomo Chemical Co., Ltd.: Sumikaflex S-355HQ, solid content 55%
One-component polyurethane dispersion: Mitsui Chemicals, Inc.: Takelac W6061, solids content 30%
<Viscosity modifier>
Urethane modified polyether: San Nopco: SN Thickener 612, solids content 40%
・High-molecular-weight special nonionic thickener... ADEKA: Adekanol UH420, solids content 30%
<pH Adjuster>
・5% by mass sodium hydroxide - Kishida Chemical Co., Ltd.
次に、測定方法とサンプルの作製方法について説明する。
<pH試験>
(株)堀場製作所製:pHメーターF-51により測定した。
Next, the measurement method and the method for preparing the samples will be described.
<pH test>
Measurement was performed using a pH meter F-51 manufactured by Horiba Ltd.
<粘度測定>
(株)トキメック製:B型粘度計により23℃で測定した。粘度が100mPa・S以下では、No.1ローターを用いて30rpmで測定した。粘度が100mPa・S以上では、No.2ローターを用いて60rpmで測定した。
<Viscosity measurement>
Measured at 23° C. using a B-type viscometer manufactured by Tokimec Co., Ltd. When the viscosity is 100 mPa·S or less, No. Measurements were made using one rotor at 30 rpm. When the viscosity is 100 mPa·S or more, No. Measurements were made using two rotors at 60 rpm.
<色調観察>
各例にかかる機能性組成物を調製してから40℃で3日保管した後、銅化合物が酸化されて黒変していないこと等を確認するため、上澄みと沈降物の色調を目視で観察した。
<Color observation>
After preparing the functional composition of each example and storing it at 40°C for 3 days, visually observe the color tone of the supernatant and sediment to confirm that the copper compound has not been oxidized and turned black. did.
<再分散性測定>
各例にかかる機能性組成物100gをポリ容器に入れて密栓し、東京理化器械(株)製マルチシェーカーMMS300で100rpm×10分間振とうして、5分間静置した後に液の状態を目視で観察した。均一な分散状態を維持したものを「〇」と、沈降物が見られるものを「×」と評価した。
<Redispersibility measurement>
100 g of the functional composition according to each example was placed in a plastic container, sealed, and shaken at 100 rpm for 10 minutes using a multishaker MMS300 manufactured by Tokyo Rikakikai Co., Ltd., and then allowed to stand for 5 minutes, after which the state of the liquid was visually observed. Those that maintained a uniformly dispersed state were rated as "good", and those in which sediment was observed were rated as "poor".
<水不溶性銅化合物含有量測定>
微量高速遠心機(日立工機(株)製:himac CF15R)を用いて、ポリ容器に入れた各例にかかる機能性組成物を10000Gで30分間遠心分離した後、沈降物をろ紙でろ過し、蒸留水で水洗してから、熱風乾燥機にて105℃で乾燥させた。得られた残渣の質量を測定し、機能性組成物中の水不溶性銅化合物の銅含有量を算出した。塩基性硫酸銅としての定性試験は、走査型電子顕微鏡-エネルギー分散型X線分析(日本電子(株)製:JSM-6010PLUS/LA)を用いて、Cu・S・Oを分析して行った。
<Measurement of water-insoluble copper compound content>
Using a micro high-speed centrifuge (manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd.: himac CF15R), the functional composition according to each example placed in a plastic container was centrifuged at 10,000 G for 30 minutes, and the sediment was filtered with filter paper. After washing with distilled water, it was dried at 105°C in a hot air dryer. The mass of the obtained residue was measured, and the copper content of the water-insoluble copper compound in the functional composition was calculated. A qualitative test as basic copper sulfate was conducted by analyzing Cu・S・O using a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray analysis (manufactured by JEOL Ltd.: JSM-6010PLUS/LA). .
<水溶性銅化合物含有量測定>
上記の水不溶性銅化合物含有量測定において、各例にかかる機能性組成物を遠心分離して得られた上澄み液を、偏光ゼーマン原子吸光光度計(日立ハイテクサイエンス(株)製:Z-2010)を用いて測定して、銅標準液による検量線から上澄み液中の銅イオン濃度を算出し、機能性組成物中の水溶性銅化合物の銅含有量を算出した。
<Measurement of Water-Soluble Copper Compound Content>
In the above-mentioned measurement of the water-insoluble copper compound content, the supernatant obtained by centrifuging the functional composition according to each example was measured using a polarized Zeeman atomic absorption spectrophotometer (Z-2010, manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation), and the copper ion concentration in the supernatant was calculated from a calibration curve using a copper standard solution, and the copper content of the water-soluble copper compound in the functional composition was calculated.
<塗工サンプルの作製手順>
ライナ原紙(レンゴー(株)製:RKA170、坪量170g/m2)を縦25cm×横20cmに裁断し、ガラス板に粘着テープで貼り付けた。一方、上記の各原材料を、表1に記載の配合比で調製し、同表に示す物性に調整された機能性組成物を得た。ガラス板に貼り付けたライナ原紙に対して、各例の機能性組成物をバーコーターにより乾燥前の湿潤状態の塗工量が10g/m2となるよう塗工した後、熱風乾燥機中で105℃×1分間乾燥して塗工サンプルを得た。なお、原材料に用いた硫酸銅5水和物が、機能性組成物及び塗工サンプルにおいては、機能性組成物として調整されたpHに応じて、水溶性銅化合物である硫酸銅5水和物のままであるものと、水不溶性銅化合物である塩基性硫酸銅になったものとに分かれている。
<Coating sample preparation procedure>
Liner base paper (manufactured by Rengo Co., Ltd.: RKA170, basis weight 170 g/m 2 ) was cut into pieces of 25 cm in length and 20 cm in width, and was attached to a glass plate with adhesive tape. On the other hand, each of the above-mentioned raw materials was prepared in the blending ratio shown in Table 1 to obtain a functional composition having the physical properties shown in the same table. The functional composition of each example was applied to the liner base paper pasted on a glass plate using a bar coater so that the wet coating amount before drying was 10 g/m 2 , and then it was coated in a hot air dryer. A coated sample was obtained by drying at 105° C. for 1 minute. In addition, in the functional composition and coating sample, copper sulfate pentahydrate used as a raw material becomes copper sulfate pentahydrate, which is a water-soluble copper compound, depending on the pH adjusted as a functional composition. There are two types: those that remain as they are and those that have become basic copper sulfate, a water-insoluble copper compound.
<防食性・消臭性:硫化水素除去性能試験>
各例において作成した塗工サンプルを、6.5cm角に裁断してテトラーバッグに入れ、濃度248ppmの硫化水素ガス1000mlを封入し、23℃で10分間静置した。その後、バッグ内の硫化水素濃度(ppm)をガス検知管(光明理化学工業(株)製:120SB型)で測定し、試験前時の硫化水素ガス濃度から除去率(%)を算出した。
<Corrosion prevention/deodorization: hydrogen sulfide removal performance test>
The coating samples prepared in each example were cut into 6.5 cm square pieces, placed in a Tetler bag, filled with 1000 ml of hydrogen sulfide gas having a concentration of 248 ppm, and left at 23° C. for 10 minutes. Thereafter, the hydrogen sulfide concentration (ppm) in the bag was measured with a gas detection tube (manufactured by Komei Rikagaku Kogyo Co., Ltd.: Model 120SB), and the removal rate (%) was calculated from the hydrogen sulfide gas concentration before the test.
<溶出試験>
各例において作成した塗工サンプルを1cm角に裁断して三角フラスコに入れ、浸出用液として蒸留水2mlを加えて、室温にて前記マルチシェーカーで100rpm×30分間振とうすることにより溶出試験を行った。得られた試験溶液中の銅イオン濃度を、偏光ゼーマン原子吸光光度計を用いて分析し、銅イオン濃度が1mg/l未満のものを「〇」と、1mg/l以上のものを「×」と評価した。
<Elution test>
The coating sample prepared in each example was cut into 1 cm square pieces, placed in an Erlenmeyer flask, added with 2 ml of distilled water as a leaching liquid, and shaken at room temperature at 100 rpm x 30 minutes in the multi-shaker described above to perform an elution test. went. The copper ion concentration in the obtained test solution was analyzed using a polarized Zeeman atomic absorption spectrophotometer, and those with a copper ion concentration of less than 1 mg/l were marked "○", and those with a copper ion concentration of 1 mg/l or more were marked "x". rated it as.
<抗ウイルス性試験>
ISO21702法により、5cm角の塗工サンプルを試料、上記ライナ原紙を試験対照として試験した。試験には、インフルエンザAウイルスとしてH3N2:ATCC VR-1679を用いた。なお、上記ライナ原紙については、ナイロンフィルムを試験対照として抗ウイルス性を評価した。判定基準としては、抗ウイルス活性値R=Ut-At(Ut:試験対照のウイルス感染価の常用対数値、At:試料のウイルス感染価の常用対数値)を算出し、2>Rであるものを抗ウイルス性なしの「×」と、2≦R≦3であるものを抗ウイルス性ありの「〇」と、3<Rであるものを優れた抗ウイルス性を示す「◎」と評価した。
<Antiviral test>
According to the ISO21702 method, a 5 cm square coated sample was used as a sample, and the above liner base paper was used as a test control. H3N2:ATCC VR-1679 was used as the influenza A virus in the test. The antiviral properties of the above liner base paper were evaluated using a nylon film as a test control. As a criterion, calculate the antiviral activity value R = Ut - At (Ut: common logarithmic value of the viral infectious titer of the test control, At: common logarithmic value of the viral infectious titer of the sample), and 2>R. were evaluated as "x" indicating no antiviral properties, "○" indicating antiviral properties when 2≦R≦3, and "◎" indicating excellent antiviral properties when 3<R. .
pHを調整した実施例1~3では、pHが上昇するにつれ上澄みの色が薄くなり、着色の元であり水溶性銅化合物である硫酸銅5水和物としての銅の質量比が減少した。これにより、これら実施例の範囲ではpHが高いほど、溶出量が小さく安全性がより高い塗工サンプルが得られた。この塗工サンプルは、硫化水素除去試験、抗ウイルス性試験において、いずれも良好な結果を示した。実施例3からバインダーを変更した実施例4,5でも、ほぼ同様の好適な結果を示した。増粘剤を変更した実施例6でも、ほぼ同様の好適な結果を示した。 In Examples 1 to 3, where the pH was adjusted, the color of the supernatant lightened as the pH increased, and the mass ratio of copper as copper sulfate pentahydrate, a water-soluble copper compound that is the source of coloring, decreased. As a result, within the range of these Examples, the higher the pH, the smaller the amount of elution and the safer the coating sample obtained. This coating sample showed good results in both the hydrogen sulfide removal test and the antiviral test. Examples 4 and 5, in which the binder was changed from Example 3, also showed almost similar favorable results. Example 6, in which the thickener was changed, also showed almost similar favorable results.
比較例1に対照となるライナ原紙の硫化水素除去試験、抗ウイルス性試験の結果を示す。硫化水素除去性能はほとんど発揮されず、抗ウイルス性も十分に示されなかった。 Comparative Example 1 shows the results of a hydrogen sulfide removal test and an antiviral test for the control liner base paper. The hydrogen sulfide removal performance was barely exhibited, and the antiviral properties were not sufficient.
実施例1においてpH調整剤を含めず、組成剤のpHが3.5となった比較例2では、原材料に用いた硫酸銅5水和物がそのままの状態で組成物に含まれるものとなった。塗工サンプルの硫化水素除去性能は低く、高い溶出量を示したので安全性が十分とは言えない結果となった。実施例1においてpH調整剤の量を減らし、pHが4.2となった比較例3では、水溶性銅化合物である硫酸銅5水和物中の銅の質量比が高く、硫化水素除去性能と抗ウイルス性は発揮できたものの溶出量が多すぎる結果となった。pH調整剤を実施例6からさらに増加させていった比較例4~6では、組成物のpHの値が高くなりすぎて銅は水不溶性銅化合物として存在し、再分散性に問題を生じてしまい、粘度も低下して塗工しにくいものとなった。また、比較例5、6では、硫化水素除去性能も低下してしまった。 In Comparative Example 2, in which the pH of the composition was 3.5 without the pH adjuster in Example 1, the copper sulfate pentahydrate used as the raw material was included in the composition as it was. The hydrogen sulfide removal performance of the coating sample was low and a high amount of elution was observed, resulting in insufficient safety. In Comparative Example 3, in which the amount of pH adjuster in Example 1 was reduced and the pH was 4.2, the mass ratio of copper in the water-soluble copper compound copper sulfate pentahydrate was high, and although the hydrogen sulfide removal performance and antiviral properties were exhibited, the amount of elution was too high. In Comparative Examples 4 to 6, in which the pH adjuster was further increased from Example 6, the pH value of the composition became too high, and copper existed as a water-insoluble copper compound, causing problems with redispersibility, and the viscosity also decreased, making it difficult to apply. In Comparative Examples 5 and 6, the hydrogen sulfide removal performance also decreased.
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