TWI861276B - 耐油紙及耐油紙的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種耐油紙,其可滿足耐油性並且沒有塗佈缺陷。作為解決手段,是一種耐油紙,其特徵在於: 在基紙的至少其中一面上形成有耐油層,前述耐油層將聚乙烯醇系樹脂與苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂設為主成分,並且,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂,前述聚乙烯醇系樹脂的含量為15~50質量份。
Description
本發明關於一種耐油紙及耐油紙的製造方法。
耐油紙例如能夠被使用在:紙器、食品用托盤、食品用包裝紙、菸品紙盒、醫療用途等。
作為耐油劑,廣為人知的是利用具有耐油性的氟系樹脂的種類,但是因為有機氟樹脂會累積於人體內,並且在高溫條件下會產生有害氣體,所以近年來也已知有丙烯酸系樹脂的種類、聚乙烯醇系樹脂的種類等(專利文獻1)。丙烯酸系樹脂的種類、聚乙烯醇系樹脂的種類,是藉由形成覆膜的功能來確保耐油性者。
在將耐油劑內部添加至基材中的方法中,耐油劑會導致產率的惡化,另外,例如利用印刷機等將耐油劑塗佈在基材上的方法也會使製造步驟複雜化。因此,從降低步驟、降低耐油劑等的材料的使用量的觀點來看,較佳是在抄紙階段藉由將耐油劑塗佈在基紙的表面來賦
予耐油性,並且在高基重的紙板(厚紙)的情況尤其適合塗佈形態。
另一方面,對於紙板(厚紙)的塗佈,會與低基重卻高密度的道林紙等的塗佈不同,雖然具體的原因仍不清楚(作為其中一個主要原因可能與紙的密度等有關),但是認為:部分的耐油劑液體會成為殘渣而殘留在基紙的表層上,若在這種情況下直接進行軋光加工,殘渣會被轉印至軋光輥上,最後會導致在紙上產生條紋狀的缺陷這樣的情況。
專利文獻1:日本特開2015-155582號公報。
從而,本發明的主要所欲解決的問題在於提供一種耐油紙,其可滿足耐油性並且沒有塗佈缺陷。
解決上述問題的本發明的耐油紙的特徵在於:在基紙的至少其中一面上形成有耐油層,前述耐油層將聚乙烯醇系樹脂與苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂設為主成分,並且,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂,前述聚乙烯醇系樹脂的含量為15~50質量份。
又,本發明的耐油紙的製造方法的特徵在於,具有下述步驟,該步驟在將紙料進行抄紙所獲得的基紙的至少一面上,以15℃以上且小於40℃的條件塗佈耐油劑來形成耐油層,之後再進行軋光加工,該耐油劑是將聚乙烯醇系樹脂與苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂設為主成分者;
並且,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂,前述聚乙烯醇系樹脂的含量為10~50質量份。
根據本發明,能夠提供一種耐油紙,其可滿足耐油性並且沒有塗佈缺陷。
以下,詳細地說明用以實施本發明的形態。
(耐油劑)
藉由使用下述耐油劑作為耐油劑,並塗佈在基紙的至少一面上來形成耐油層,該耐油劑是將聚乙烯醇系樹脂與苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂設為主成分,並且,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂,前述聚乙烯醇系樹脂的含量為15~50質量份。
苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂期望是以乳化液(emulsion)形態來提供。
作為聚乙烯醇系樹脂,可列舉未改質且經完全皂化的聚乙烯醇、經部分皂化的聚乙烯醇或改質聚乙烯醇,作為改質聚乙烯醇,可列舉伸乙基改質聚乙烯醇、羧基改質聚乙烯醇、矽改質聚乙烯醇、乙醯乙醯基改質聚乙烯醇、雙乙醯基改質聚乙烯醇等。
苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂與聚乙烯醇系樹脂,以固體成分質量份比計,期望是以90:10~65:35的範圍來含有。更佳是苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂與聚乙烯醇系樹脂以固體成分質量份比計為85:15~75:25。又,相對於100質量份的苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂,聚乙烯醇系樹脂的含量較佳是含有15~50質量份。
若形成親水性覆膜的聚乙烯醇系樹脂少,認為會有無法滿足耐水性的傾向。進一步,聚乙烯醇系樹脂,具有保護苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂的作用,若聚乙烯醇系樹脂少,會有耐油劑的殘渣的析出量變多的傾向。另一方面,若聚乙烯醇系樹脂過多,耐油劑的塗佈液的黏度會變高,而會有管線輸送性惡化且塗佈適應性變差的傾向。
進一步期望在前述的耐油層中,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂,使其含有1.0~10.0質量份的石蠟油作為剝離劑。石蠟油也能夠使耐油性提升。又,進行軋光加工時,石蠟油也能夠發揮防止殘渣附著於軋光輥的效果。
前述基紙的基重為180~1310g/m2,尤其是將可利用於紙製容器等的250~600g/m2的耐油紙作為對象,例如在抄造步驟內(裝置內塗佈)實行以耐油層的單面塗佈量的合計為2.0~8.0g/m2,尤其是2.2~6.0g/m2的塗佈時,會更顯著地顯現出能夠抑制前述的條紋缺陷的效果。
為了獲得基重高的耐油紙,前述基紙較佳是具有複數層的中層與被形成在該中層的表面和背面上的一對的表層,並且為多層抄造而成者。作為中層的層數,雖然並無限定,適合為2~7層,尤其是4~5層。
基重可依據日本工業規格JIS-P8124(2011)來測定。多層紙的各層的基重不需均等,並且表層和中層的基重並未特別限定,但是作為單層的表層的基重較佳是30~260g/m2。又,作為中層整體的基重,較佳是600~950g/m2。
紙厚可依據日本工業規格JIS-P8118(2014)所記載的「紙和紙板-厚度和密度的試驗方法」來測定。作為該多層紙的紙厚,較佳是180~187μm。
作為耐油紙的基紙密度(不包括耐油層)較佳是0.70~1.00g/cm3,特別較佳是0.8~0.95g/cm3。例如,該多層紙的密度能夠藉由表層或中層的紙漿游離度和灰分、軋光步驟來調節。
構成基紙的紙漿,亦即表層和中層的紙漿,期望是以針葉樹牛皮紙漿和闊葉樹牛皮紙漿作為主成分者。
雖然再生紙漿例如能夠在20重量%的範圍內進行調配,但是這樣紙漿不適於食品用途,而期望是100%的原生紙漿用品。
作為該針葉樹牛皮紙漿,能夠列舉例如:針葉樹未漂白牛皮紙漿(NUKP)、針葉樹半漂白牛皮紙漿(NSBKP)、針葉樹漂白牛皮紙漿(NBKP)等。又,作為該闊葉樹牛皮紙漿,能夠列舉例如:闊葉樹未漂白牛皮紙漿(LUKP)、闊葉樹半漂白牛皮紙漿(LSBKP)、闊葉樹漂白牛皮紙漿(LBKP)。該等之中,從兼具加工後的製品外觀和強度的觀點來看,較佳是使用針葉樹漂白牛皮紙漿和闊葉樹漂白牛皮紙漿。
期望是將針葉樹牛皮紙漿和闊葉樹牛皮紙漿混合來調配。從而紙厚會變厚而能夠確保充分的強度。
又,當是多層的耐油紙時,藉由在表層中將前述針葉樹漂白牛皮紙漿的相對於前述闊葉樹漂白牛皮紙漿的質量比設為5/95以上且15/85以下,會多數地含有較為剛性且易於高密度化的闊葉樹牛皮紙漿,因此一對的表層能夠獲得高密度且剛性的特性,而強度優異。進一步,表層對於源自食品等承裝對象物的水分或油分滲透至內部的抑制效果較高。
另一方面,藉由在前述中層中將前述針葉樹牛皮紙漿的相對於前述闊葉樹牛皮紙漿的質量比設為20/80以上且40/60以下,而多數地含有富有柔軟性的針葉樹牛皮紙漿,所以中層具備良好的柔軟性。
該由多層所構成的耐油紙的各層,依據需要能夠適當地組合習知的各種紙漿來使用,例如:闊葉樹亞硫酸紙漿、針葉樹亞硫酸紙漿等化學紙漿;或,由紅麻、麻、蘆葦等非木材纖維所化學性或機械性地製成的紙漿等。
實施形態的耐油紙,例如當使用於紙製食器時,是直接地與食品等承裝對象物接觸者。因此,作為使用於該耐油紙的其他紙漿,較佳是化學紙漿,該等之中,更佳是ECF紙漿、TCF紙漿、未漂白牛皮紙漿(UKP)。所謂ECF紙漿,是不使用氯(Cl2)而以二氧化氯(ClO2)進行漂白所製成的無元素氯漂白化學紙漿。所謂TCF紙漿,是不使用氯(Cl2)而以氧氣(O)、過氧化氫(H2O2)、臭氧(O3)進行漂白所製成的全無氯漂白化學紙漿。亦即,因為ECF紙漿和TCF紙漿中的氯離子含量為微量或0,所以具有即便進行低溫燃燒,產生戴奧辛類等有機氯化合物的危險仍較低這樣的優點,作為其結果,能夠降低對環境的負擔。又,未漂白牛皮紙漿在使用時能夠使其接近木材(冰棒棍(icebar)等)的色澤,所以可省略漂白步驟,藉此能夠謀求降低能源消耗和減少CO2排放這樣降低環境負擔的效果。
基紙(包含由表層和中層所構成之多層紙)中,較佳是含有上漿劑和紙力增強劑作為製紙用添加劑。
(上漿劑)
該耐油紙,為了進一步抑制源自食品等的承裝對象物的水分或油分滲透至內部,能夠對各層添加上漿劑。作為上漿劑,可列舉苯乙烯系上漿劑、烷基烯酮二聚物(alkyl ketene dimer,AKD)、烯基琥珀酸酐(alkenyl succinic anhydride,ASA)、中性松香上漿劑、松香上漿劑、改質松香乳化液上漿劑等。該等之中,較佳是松香上漿劑和改質松香乳化液上漿劑。
前述松香上漿劑,在製紙領域中是先前習知的上漿劑,而無特別限定。松香系的物質,能夠列舉例如強化松香和松香酯,該強化松香是將松香類以α,β-不飽和羧酸或其酸酐改質而成者,該松香類是膠質松香(gum rosin)、木質松香(wood rosin)、油質松香(tall rosin)等,該α,β-不飽和羧酸是反丁烯二酸、順丁烯二酸、丙烯酸等,該松香酯是使前述松香類與多元醇進行反應所獲得者,該多元醇是丙三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二丙三醇等。又,在本發明中,松香系上漿劑中包含:將該等松香類單獨或其混合物乳液化而成者、單獨進行乳液化後混合而成者。進一步,在前述乳液化而成者中,也包含為了使上漿表現性提升而添加有各種聚合物而成者。
作為表層的上漿劑的含量,較佳是以固體成分計為0.5kg/t以上且5.0kg/t以下。作為作為中層的上漿劑的含量,較佳是以固體成分計為2.0kg/t以上且5.0kg/t以下。再者,「kg/t」表示每噸紙漿中的質量
(kg)。藉由將上漿劑的含量設在前述範圍內,能夠提升耐水性。
(紙力增強劑)
該耐油紙能夠在各層中添加紙力增強劑。藉由添加紙力增強劑,能夠對各層賦予用以作成紙製食器所適合的各種強度。又,藉由內部添加樹脂系的紙力劑,在塗佈耐油劑(樹脂)時耐油劑會變得不易滲透至紙中而塗佈會變得容易。
作為紙力增強劑,能夠使用聚丙烯醯胺系樹脂、聚醯胺系樹脂、多元胺系樹脂、丙烯酸系樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、聚醯胺表氯醇樹脂等各種習知的紙力增強劑。該等之中,較佳是使用兩性紙力增強劑。作為兩性聚丙烯醯胺,可列舉:丙烯醯胺與前述陰離子性單體和陽離子性單體之共聚物、丙烯醯胺與前述陰離子性單體之共聚物的曼尼赫反應(Mannich reaction)改質物或何夫曼降解(Hofmann degradation)產物等。在發明人的見解中,特別較佳是兩性聚丙烯醯胺,這是因為兩性聚丙烯醯胺具有自錨定(self-anchoring)功能,所以即便為了使紙間強度提升而增加添加量,也不會造成陽離子過多,並且能夠使改質松香乳化液上漿劑穩定地錨定。
作為各層的紙力增強劑的含量,較佳是以固體成分計為12.0kg/t~30.0kg/t。藉由將前述紙力增強劑的含量設在前述範圍內,能夠對耐油紙賦予層間強度等
各種紙力。若紙力增強劑的含量低於前述範圍,會有層間強度不充分的疑慮。另一方面,若紙力增強劑的含量超過前述範圍,層間強度的提升會大致成為飽和狀態,進一步會降低所添加的紙力增強劑的產率,進而會產生抄紙機系統內的髒污、發泡等,而會有使操作性降低的疑慮。
(其他添加劑)
又,在不損及本發明的目的效果的範圍內,可使該耐油紙含有其他的各種製紙用添加劑。作為可添加於該耐油紙中的其他添加劑,可列舉例如習知的製紙用藥劑。
[製造方法]
當製造耐油紙時,在將紙料進行抄紙所獲得的基紙的其中一面或雙面上,塗佈耐油劑來形成耐油層,之後進行軋光加工,該耐油劑將聚乙烯醇系樹脂與苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂設為主成分。
作為進一步的具體例,如同下述。
(1)使紙漿纖維分散於水中來調製成漿液。當製造複數層的基紙時,調製成對應於複數層中各自對應的漿液。
(2)繼而,使用該等原料漿液,在pH值6以上且8以下的條件下,在抄紙機中進行抄紙來獲得基紙。當製造複數層的基紙時,藉由多層抄造出各層來進行抄紙。抄紙方法並無特別限定,能夠使用習知的抄紙機,亦即長網、圓網、混合成形機(hybrid former)、夾網成形機(gap former)等抄紙機。
抄紙後,能夠使用上漿裝置、計量桿上漿裝置(rod metering size press)、閘轆式塗佈機(gate roll coater)、刮刀式塗佈機、軋光輥等的塗佈裝置等,來將耐油劑塗佈在基紙的表面和背面中的至少任一面上來形成耐油層。
耐油劑較佳是以15℃以上且小於40℃的溫度條件進行塗佈。耐油劑期望是分散在水中來進行塗佈。此處,耐油劑的溫度調整方法,能夠使用在製紙產業中習知的方法。
(3)繼而,使用加壓輥進行壓榨來去除水分。
(4)繼而,在圓筒乾燥機中進行乾燥。
在乾燥後,可使用夾持軋光機(nip calender)、超軋光機(super calender)、機械軋光機(machine calender)、軟軋光機(soft calender)等的軋光裝置來實行平滑化處理。藉由實行平滑化處理,可對耐油紙賦予高光澤度而成為具有高級感的製品。
〈其他實施形態〉
本發明並未限定於上述實施形態,除了上述態樣以外,也能夠以施有各種的變更、改良的態樣來實施。
將聚乙烯醇添加至已倒入特定量的水的樣品槽中,加熱使其溶解並放置1小時以上。之後,對該樣品槽添加苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液和石蠟油並攪拌,來獲得耐油劑。
針對表中所示的基紙,藉由圓網多筒式多層抄造抄紙機來進行抄紙,並利用軋光輥轉印並塗佈前述耐油劑,之後進行軋光處理來獲得耐油紙。
(析出試驗)
針對耐油紙(試驗例1~7),依據馬朗式機械性穩定度試驗(Maron mechanical stability test,日本工業規格JIS K 6828-3(2003))來實行析出試驗。
析出率(%)是利用下述公式來求出。
析出率(%)=析出物的質量(g)/塗佈液(耐油劑)的質量(g)×100
將析出試驗結果顯示於表1中。
當將耐油劑的溫度設為大致固定,並使PVA的比例增加時,析出率呈現出較低的傾向(試驗例2~4)。又,將耐油劑中的藥劑等的比例設為固定時,若使耐油劑的溫度降低,析出率呈現出較低的傾向(試驗例6、7)。
(製品評價試驗)
針對試料(試驗例8~18),評價撥油度、條紋缺陷的狀態。將結果顯示於表2、表3。
撥油度的評價,如下述方式實行。依據JAPAN TAPPI紙的紙漿試驗方法(No.41)紙和紙板的撥油度試驗方法-套組法來測定耐油度(撥油度)。試驗操作顯示於以下。
(1)將耐油劑(成分中具有苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液、石蠟油、聚乙烯醇(PVA)者)的塗佈量和耐油劑溫度、基紙的物性進行各種變更,來作成用於撥油度試驗的試料(試驗例8~18)。
(2)基紙是貼合7層濕紙而形成者。基紙整體的每單位面積質量(基重)、紙厚、密度如同表2、表3所示。
(3)針對在基紙的表面(毛氈面)具備有耐油層之耐油紙測定撥油度(耐油度)。
(4)將撥油度為8以上者評價為良好。
針對前述試驗例8~18,一併利用以下的標準來評價條紋缺陷的狀態。
○:耐油紙的表面上沒有條紋缺陷而外觀良好。
△:耐油紙的表面上雖然存在條紋缺陷,但仍為不會對功能造成影響的程度。
×:耐油紙的表面上存在多數的條紋缺陷,而條紋缺陷之處可能會使撥油度降低。
試料(試驗例8~18)中的基紙的調配如同下述。表層是將100質量份的游離度為420mL且
NBKP:LBKP比為20:80的紙漿漿液設為原料。中層是將100質量份的游離度為480mL且NBKP:LBKP比為20:80的紙漿漿液設為原料。使用鐵絲構件為圓網的多層抄紙機,對該等紙漿漿液進行多層抄造而成為表層、中層及表層之多層構造。各層的基重,一對的表層作成100g/m2,中層作成280g/m2,因而總基重作成380g/m2。
(其他)
‧[基重(g/m2)]
依據日本工業規格JIS-P8124(2011)所記載的「紙和紙板-基重測定方法」來測定。
‧[紙厚(μm)]
依據日本工業規格JIS-P8118(2014)所記載的「紙和紙板-厚度和密度的試驗方法」來測定。
‧[密度(g/cm3)]
依據日本工業規格JIS-P8118(2014)所記載的「紙和紙板-厚度和密度的試驗方法」來測定。
‧[B型黏度(cps)]
B型黏度依據日本工業規格JIS-Z8803(2011)的「液體的黏度測定方法」來測定。B型黏度是攪拌耐油劑時的抵抗力矩,越高意指攪拌所需的能量變得越多。
本發明的耐油紙能夠適用在對於紙製食器、紙製醫療器具、紙製家具的塗佈。
Claims (9)
- 一種耐油紙,其特徵在於:在基紙的至少其中一面上形成有耐油層,前述耐油層將聚乙烯醇系樹脂與苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液之調配物設為主成分,並且,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液,前述聚乙烯醇系樹脂的含量為15~50質量份,前述耐油層中,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液含有1.0~10.0質量份的石蠟油。
- 如請求項1所述之耐油紙,其中,前述基紙的密度為0.70~1.00g/cm3。
- 如請求項1或請求項2所述之耐油紙,其中,前述基紙的基重為180~1310g/m2。
- 如請求項3所述之耐油紙,其中,前述基紙具有複數層的中層與被形成在該中層的表面和背面上的一對的表層,並且,前述表層和中層的紙漿是將針葉樹牛皮紙漿和闊葉樹牛皮紙漿設為主成分者。
- 如請求項3所述之耐油紙,其中,前述耐油層的單面塗佈量的合計量為2.0~8.0g/m2。
- 一種紙製食器,其是由請求項3所述之耐油紙所形成。
- 一種紙製醫療器具,其是由請求項3所述之耐油紙所形成。
- 一種紙製家具,其是由請求項3所述之耐油 紙所形成。
- 一種耐油紙的製造方法,其特徵在於,具有下述步驟,該步驟在將紙料進行抄紙所獲得的基紙的至少一面上,以15℃以上且小於40℃的條件塗佈耐油劑來形成耐油層,之後再進行軋光加工,該耐油劑是將聚乙烯醇系樹脂與苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液之調配物設為主成分者;並且,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液,前述聚乙烯醇系樹脂的含量為10~50質量份,前述耐油層中,相對於100質量份的前述苯乙烯-丙烯酸共聚樹脂乳化液含有1.0~10.0質量份的石蠟油。
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