(57)【要約】【課題】本発明の目的は、高度な耐油性、耐水性を有し、かつ紙コップ、紙皿等紙製容器に適する高度な水蒸気バリヤ性を有するコーティング剤を提供することにある。【解決手段】エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）、及び特定量のエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体リチウム中和物（ｂ１）、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体ナトリウム中和物（ｂ２）もしくはエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体カリウム中和物（ｂ３）が水性媒体中に分散していることを特徴とする紙製容器用コーティング剤。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体リチウム中和物（ｂ１）が水性媒体中に分散している水性分散体であって、
アンモニア中和物（Ａ）とリチウム中和物（ｂ１）との合計を１００重量％とした場合に、リチウム中和物（ｂ１）が多くとも７０重量％以下であることを特徴とする紙製容器用コーティング剤。
【請求項２】
エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）と、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体ナトリウム中和物（ｂ２）及び／又はエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体カリウム中和物（ｂ３）が水性媒体中に分散している水性分散体であって、
アンモニア中和物（Ａ）とナトリウム中和物（ｂ２）とカリウム中和物（ｂ３）との合計を１００重量％とした場合に、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）が多くとも５５重量％以下であることを特徴とする紙製容器用コーティング剤。
【請求項３】
アンモニア中和物（Ａ）と、リチウム中和物（ｂ１）、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）からなる群より選ばれるアルカリ金属中和物（Ｂ）とを、混合してなることを特徴とする請求項１又は２記載の紙製容器用コーティング剤。
【請求項４】
エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を、アンモニアと、リチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群より選ばれるアルカリ金属の化合物とで中和してなることを特徴とする請求項１又は２記載の紙製容器用コーティング剤。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載のコーティング剤を紙基材にコーティングしてなることを特徴とする紙製容器。
【請求項６】
エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）と、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体リチウム中和物（ｂ１）、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体ナトリウム中和物（ｂ２）及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体カリウム中和物（ｂ３）からなる群より選ばれる少なくとも１種のエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アルカリ金属中和物（Ｂ）とを含有する含浸層ないしコーティング層が紙基材に設けられてなる紙製容器であって、該紙製容器の透湿度が、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）のみを含有する含浸層ないしコーティング層が紙基材に設けられてなる紙製容器の透湿度よりも小さいことを特徴とする紙製容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙製容器用のコーティング剤及び該コーティング剤を用いてなる紙製容器に関する。詳しくは、紙コップ、紙皿等の紙製容器に好適なコーティング剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙の耐油加工には、パルプに加工剤を添加混合し抄紙する内添加工法と、原紙に加工剤を含浸またはコーティングする外添加工法がある。
外添加工で優れた耐油性を発現するコーティング剤として、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体をアンモニア中和したものがある。
しかし、従来のエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体は、紙容器に使用する際に必要な水蒸気バリヤ性が劣っていた。紙皿等紙製品において水蒸気バリヤ性は重要であり、透湿度は１００（ｇ／ｍ２・２４ｈ）以下が望ましい。またエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体のアルカリ金属中和物も、耐油性は優れているが耐水性と水蒸気バリヤ性が劣り、同様に紙コップ、紙皿等の紙製容器用のコーティング剤には不適であるという問題があることがわかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高度な耐油性、耐水性を有し、かつ紙コップ、紙皿等紙製容器に適する高度な水蒸気バリヤ性を有するコーティング剤を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者が、水蒸気バリヤ性と耐水性両者を満足するコーティング剤を鋭意検討した結果、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アルカリ金属中和物で塗膜を形成することにより、耐油性を損なうことなく耐水性、水蒸気バリヤ性両者が著しく向上する事を見いだした。
即ち、第１の発明は、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体リチウム中和物（ｂ１）が水性媒体中に分散している水性分散体であって、
アンモニア中和物（Ａ）とリチウム中和物（ｂ１）との合計を１００重量％とした場合に、リチウム中和物（ｂ１）が多くとも７０重量％以下であることを特徴とする紙製容器用コーティング剤である。
【０００５】
第２の発明は、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）と、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体ナトリウム中和物（ｂ２）及び／又はエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体カリウム中和物（ｂ３）が水性媒体中に分散している水性分散体であって、
アンモニア中和物（Ａ）とナトリウム中和物（ｂ２）とカリウム中和物（ｂ３）との合計を１００重量％とした場合に、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）が多くとも５５重量％以下であることを特徴とする紙製容器用コーティング剤である。
【０００６】
第３の発明は、アンモニア中和物（Ａ）と、リチウム中和物（ｂ１）、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）からなる群より選ばれるアルカリ金属中和物（Ｂ）とを、混合してなることを特徴とする第１又は第２の発明に記載の紙製容器用コーティング剤である。
【０００７】
第４の発明は、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を、アンモニアと、リチウム、ナトリウム及びカリウムからなる群より選ばれるアルカリ金属の化合物とで中和してなることを特徴とする第１又は第２の発明に記載の紙製容器用コーティング剤である。
【０００８】
第５の発明は、第１ないし第４の発明のいずれか記載のコーティング剤を紙基材にコーティングしてなることを特徴とする紙製容器である。
【０００９】
第６の発明は、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）と、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体リチウム中和物（ｂ１）、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体ナトリウム中和物（ｂ２）及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体カリウム中和物（ｂ３）からなる群より選ばれる少なくとも１種のエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アルカリ金属中和物（Ｂ）とを含有する含浸層ないしコーティング層が紙基材に設けられてなる紙製容器であって、該紙製容器の透湿度が、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）のみを含有する含浸層ないしコーティング層が紙基材に設けられてなる紙製容器の透湿度よりも小さいことを特徴とする紙製容器である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の紙製容器用コーティング剤について説明する。
本発明の紙製容器用コーティング剤は、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アルカリ金属中和物（Ｂ）が水性媒体中に分散しているものである。アルカリ金属中和物（Ｂ）単独では決して透湿性＝水蒸気バリヤ性に優れる塗膜を形成し得るものではなく、アンモニア中和物（Ａ）単独の場合よりも透湿性の点ではるかに劣る塗膜しか形成できない。
しかし、本発明は、このようなアルカリ金属中和物（Ｂ）を、アンモニア中和物（Ａ）と併用することによって、驚くべきことにアンモニア中和物（Ａ）単独の場合よりも透湿度の点で優れる塗膜を形成し得るようになったものである。
即ち、アンモニア中和物（Ａ）単独では、２００（ｇ／ｍ２・２４ｈｒ）程度の透湿度の塗膜しか形成できないが、１０倍近く透湿度の大きな塗膜しか形成できないアルカリ金属中和物（Ｂ）を併用することによって、２００（ｇ／ｍ２・２４ｈｒ）よりも透湿度の小さな塗膜を形成し得る。
【００１１】
２００（ｇ／ｍ２・２４ｈｒ）よりも透湿度の小さな塗膜を形成し得るコーティング組成物中のアンモニア中和物（Ａ）とアルカリ金属中和物（Ｂ）との重量比は、アルカリ金属の違いによって異なる。
即ち、アルカリ金属中和物（Ｂ）としてリチウム中和物（ｂ１）を併用する場合には、アンモニア中和物（Ａ）とリチウム中和物（ｂ１）との合計を１００重量％とした場合に、リチウム中和物（ｂ１）は多くとも７０重量％以下であり、アンモニア中和物（Ａ）／リチウム中和物（ｂ１）＝８０〜３０／２０〜７０（重量％）であることが好ましく、７０〜３５／３０〜６５（重量％）であることがより好ましい。リチウム中和物（ｂ１）が、７０重量％よりも多くなると透湿度が急激に悪化するばかりでなく、耐水性も悪化する。
【００１２】
次に、アルカリ金属中和物（Ｂ）としてナトリウム中和物（ｂ２）、カリウム中和物（ｂ３）を併用する場合について説明する。この場合、アンモニア中和物（Ａ）に対して、ナトリウム中和物（ｂ２）もしくはカリウム中和物（ｂ３）をそれぞれ単独で併用することもできるし、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）を併用することもできる。
アンモニア中和物（Ａ）とナトリウム中和物（ｂ２）とカリウム中和物（ｂ３）との合計を１００重量％とした場合に、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）は多くとも５５重量％以下であり、アンモニア中和物（Ａ）／［ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）］＝８０〜４５／２０〜５５（重量％）であることが好ましく、７５〜４５／２５〜５５（重量％）であることがより好ましく、７０〜５０／３０〜５０（重量％）であることがさらに好ましい。
ナトリウム中和物（ｂ２）のみを併用する場合はナトリウム中和物（ｂ２）、カリウム中和物（ｂ３）のみを併用する場合はカリウム中和物（ｂ３）、ナトリウム中和物（ｂ２）とカリウム中和物（ｂ３）とを併用する場合には両者の合計が、それぞれ５５重量％よりも多くなると透湿度が急激に悪化するばかりでなく、耐水性も悪化する。
【００１３】
高度な耐油性と水蒸気バリヤ性を有する本発明の紙製容器用コーティング剤は、例えば、
（１）　アンモニア水の存在下に中和、水性化したエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体中和物（Ａ）と、アルカリ金属化合物の存在下に中和、水性化したエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アルカリ金属中和物（Ｂ）とを混合したり、
（２）　アンモニア水とアルカリ金属化合物とを併用してエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を中和、水性化したりすることによって、得ることができる。
上記（１）の場合、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体のアンモニア中和物（Ａ）やアルカリ金属中和物（Ｂ）は、アンモニア水やアルカリ金属化合物の水溶液の存在下にエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を水性媒体中に分散させることによって得ることができる。具体的には、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を、９０℃〜１１０℃に加熱した状態でアンモニア水、アルカリ金属化合物及び水で中和することが好ましい。
また、上記（２）の場合、アンモニア水とアルカリ金属化合物の水溶液との存在下にエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を水性媒体中に分散させることによって得ることができる。具体的には、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を、９０℃〜１１０℃に加熱した状態でアンモニア水とアルカリ金属化合物及び水で中和することが好ましい。
【００１４】
本発明で用いられるエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体のうち、エチレン−アクリル酸共重合体としては、ダウケミカル（株）製の「ＰＲＩＭＡＣＯＲ　５９９０Ｉ」（酸価１６５ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｍｎ＝９１００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．４）等が挙げられる。
【００１５】
尚、本発明にいうエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体は、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、さらにはエチレン−アクリル酸−メタクリル酸共重合体、及びこれらが混合状態にある組成物をも含む意である。また、本発明でいうＭｎ、Ｍｗ／Ｍｎは、スチレン換算によるゲルパーミュエイションクロマトグラフィーで求めた値である。
【００１６】
アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩等が挙げられ、アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が、またアルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
水性媒体としては、水が挙げられ、親水性の有機溶剤を併用することもできる。
【００１７】
本発明のコーティング剤には、必要に応じ本発明による効果を妨げない範囲で、充填剤、チクソトロピー付与剤、着色顔料、体質顔料、染料、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、熱伝導性改良剤、可塑剤、ダレ防止剤、防汚剤、防腐剤、殺菌剤、消泡剤、レベリング剤、紫外線吸収剤剤等の各種の添加剤を添加してもよい。
【００１８】
次に本発明の紙製容器について説明する。
本発明の紙製容器は、アンモニア中和物（Ａ）及びアルカリ金属中和物（Ｂ）を含有するコーティング剤を紙基材に塗布し、該コーティング剤を紙基材に含浸させ含浸層を形成したり、該コーティング剤から形成されるコーティング層を紙基材上に形成したりすることによって得られる加工紙を、常法に従ってコップや皿等の容器形状にしたものである。
【００１９】
含浸層ないしコーティング層を形成するアンモニア中和物（Ａ）とアルカリ金属中和物（Ｂ）との比は、アルカリ金属中和物（Ｂ）を含有しないアンモニア中和物（Ａ）のみの含浸層ないしコーティング層が設けられた場合よりも透湿度が小さくなる範囲で選択することができる。
例えば、アルカリ金属中和物（Ｂ）としてリチウム中和物（ｂ１）を併用する場合には、アンモニア中和物（Ａ）とリチウム中和物（ｂ１）との合計を１００重量％とした場合に、リチウム中和物（ｂ１）は多くとも７０重量％以下であることが好ましく、アンモニア中和物（Ａ）／リチウム中和物（ｂ１）＝８０〜３０／２０〜７０（重量％）であることがより好ましく、７０〜３５／３０〜６５（重量％）であることがさらに好ましい。リチウム中和物（ｂ１）が、７０重量％よりも多くなると透湿度が急激に悪化する傾向にあるばかりでなく、耐水性も悪化する傾向にある。
【００２０】
次に、アルカリ金属中和物（Ｂ）としてナトリウム中和物（ｂ２）、カリウム中和物（ｂ３）を併用する場合について説明する。この場合、アンモニア中和物（Ａ）に対して、ナトリウム中和物（ｂ２）もしくはカリウム中和物（ｂ３）をそれぞれ単独で併用することもできるし、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）を併用することもできる。
アンモニア中和物（Ａ）とナトリウム中和物（ｂ２）とカリウム中和物（ｂ３）との合計を１００重量％とした場合に、ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）は多くとも５５重量％以下であることが好ましく、アンモニア中和物（Ａ）／［ナトリウム中和物（ｂ２）及びカリウム中和物（ｂ３）］＝８０〜４５／２０〜５５（重量％）であることがより好ましく、７５〜４５／２５〜５５（重量％）であることがより好ましく、７０〜５０／３０〜５０（重量％）であることがさらに好ましい。
ナトリウム中和物（ｂ２）のみを併用する場合はナトリウム中和物（ｂ２）、カリウム中和物（ｂ３）のみを併用する場合はカリウム中和物（ｂ３）、ナトリウム中和物（ｂ２）とカリウム中和物（ｂ３）とを併用する場合には両者の合計が、それぞれ５５重量％よりも多くなると透湿度が急激に悪化する傾向にあるばかりでなく、耐水性も悪化する傾向にある。
【００２１】
アンモニア中和物（Ａ）とアルカリ金属中和物（Ｂ）とを含有するコーティング層ないし含浸層のうち、主としてコーティング層を形成する場合には、スプレー、ロールコーター、ナイフコーター、グラビアコーターなどのコーターを、また、主として含浸層を形成する場合には、サイズプレス、カレンダー、サイズなどの各種含浸機、またコーティング層を形成する場合には、スプレー、ロールコーター、ナイフコーター、グラビアコーターなどのコーターを用いることができる。
塗布量は紙質や要求される耐油度により異なるが、ｄｒｙで３〜７ｇ／ｍ２程度塗布することが好ましい。
【００２２】
種々の方法で得られた加工紙を打ち抜き装置で所定の大きさに打ち抜くと共に、必要に応じて所定の押し罫を設け、これを折り曲げたり、円筒状に丸めたりし、重ね合い接着する部分を加熱し、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体もしくはその中和物を溶融することによって、紙製の容器を作ることができる。
【００２３】
【実施例】
次に本発明の実施例について具体的に説明する。
実施例１〜７
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた内容積３００ｍｌのフラスコに、ペレット状のダウケミカル（株）社製のエチレン−アクリル酸共重合体、ＰＲＩＭＡＣＯＲ５９９０Ｉ（酸価１６５ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｍｎ＝９１００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．４）を５０ｇ、２５％アンモニア水を１０ｇ、水を１９０ｇ仕込み、窒素気流下で撹拌しながら９５℃まで昇温する。約３時間撹拌を行い、固形分２０％の半透明水溶液ないしは乳濁液のアンモニア中和物（Ａ）の水性分散体を得た。
同様にして、ＰＲＩＭＡＣＯＲ５９９０Ｉ　５０ｇ、水酸化リチウム水和物　６．１７ｇ、水　１９８ｇ仕込み、窒素気流下で撹拌しながら９５℃まで昇温する。約３時間撹拌を行い、固形分２０％の半透明ないしは乳濁色のリチウム中和物（ｂ１）の水性分散体を得た。
上記（Ａ）液と（ｂ１）液とを、表２に示す重量比で混合し、本発明のコーティング剤を得た。
【００２４】
実施例８〜１３
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた内容積３００ｍｌのフラスコに、ペレット状のダウケミカル（株）社製のエチレン−アクリル酸共重合体、ＰＲＩＭＡＣＯＲ５９９０Ｉ（酸価１６５ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｍｎ＝９１００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．４）を５０ｇ、水酸化ナトリウムを５．９ｇ、水を２１０ｇ仕込み、窒素気流下９５℃で約３時間撹拌して、固形分２０％の半透明ないしは乳濁色のナトリウム中和物（ｂ２）の水性分散体を得た。
実施例１で得られた（Ａ）液と上記（ｂ２）液を表２に示す重量比で混合して、本発明のコーティング剤を得た。
【００２５】
実施例１４〜１５
冷却管、撹拌装置、温度計、窒素導入管を備えた内容積３００ｍｌのフラスコに、ペレット状のダウケミカル（株）社製のエチレン−アクリル酸共重合体、ＰＲＩＭＡＣＯＲ５９９０Ｉ（酸価１６５ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｍｎ＝９１００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．４）を５０ｇ、水酸化カリウムを８．２５ｇ、水を２２０ｇ仕込み、窒素気流下で撹拌しながら９５℃まで昇温する。約３時間撹拌を行い、固形分２０％の半透明ないしは乳濁色のカリウム中和物（ｂ３）の水性分散体を得た。
実施例１で得られた（Ａ）液と上記（ｂ３）液を表２に示す重量比で混合して、本発明のコーティング剤を得た。
【００２６】
比較例１〜１４
実施例１〜１７と同様にして、表２に示す重量比でアンモニア中和物（Ａ）液とリチウム中和物（ｂ１）液、アンモニア中和物（Ａ）液とナトリウム中和物（ｂ２）液、アンモニア中和物（Ａ）液とカリウム中和物（ｂ３）液をそれぞれ混合し、コーティング剤を得た。
【００２７】
以上のようにして作製した実施例１〜１７、比較例１〜１４で得られたコーティング剤を用いて、試験片を用意し、水蒸気バリヤ性試験、並びに耐水性、耐油性試験を下記のように行った。
【００２８】
試験片：　前記実施例１〜１７、および比較例１〜１４で得られた水性分散体を紙コップ用紙の一方の面にバーコーターＮｏ．１６を用いて塗工し、オーブンで１４０℃１分乾燥した。
【００２９】
（１）水蒸気バリヤ性試験（透湿度測定：ＪＩＳ‐Ｚ‐０２０８に準拠）
以下に示す水蒸気バリヤ性はＪＩＳ‐Ｚ‐０２０８に基づき透湿度で示した。
上記試験片のコーティング面側の環境を４０℃、相対湿度９０％とし、他の側の環境を吸湿剤を用いて４０℃、乾燥状態とし、２４時間で試験片を通過する水蒸気の質量（ｇ）を、コーティング１ｍ２当たりに換算した値をその材料の透湿度とした。
【００３０】
（２）耐油性試験（ＴＡＰＰＩＵＭ−５５７に準拠）
試験片のコーティング層面に、表１に示す混合油を数滴垂らし、１５秒後に油滴の浸透によってコーティングした面に黒い斑点が生じた場合を不合格とし、浸透しない油滴の最高耐油度を、その試験片の耐油度とした。
【００３１】
（３）耐水性試験
試験片のコーティング層面に水を数滴垂らし、１時間後に水滴の浸透状況を目視評価した。水滴の浸透による黒い斑点が見られる場合を×とし、斑点は見えないが紙のへこみ等の変化が見られる場合を△、変化が無い場合を○とした。
【００３２】
【表１】
2004059657.tif 000002
【００３３】
【表２】
2004059657.tif 000003
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アンモニア中和物（Ａ）及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体アルカリ金属中和物（Ｂ）を含有する分散体を用いることで、耐油性、耐水性を有し、かつ高度な水蒸気バリヤ性を有する、紙コップや紙皿等の紙製容器に好適なコーティング剤を得ることができる。また、このようなコーティング剤をコーティングした紙を用いることで、水蒸気バリヤ性、耐油性、耐水性を兼ね備える、優れた紙製容器を得ることができる。