(57)【要約】【課題】板紙、段ボールライナー等の紙質低下した紙に対して、従来の撥水剤の使用量を増加させることなく、撥水剤の定着性を高め、熱による撥水度の低下を抑制する紙の撥水処理方法を提供する。【解決手段】カチオン性化合物を塗工してなる紙表面に、アニオン性撥水剤を塗工する紙の撥水処理方法である。前記方法においては、前記カチオン性化合物が、正荷電のコロイダルシリカ水分散体であることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオン性化合物を塗工してなる紙表面に、アニオン性撥水剤を塗工することを特徴とする紙の撥水処理方法。
【請求項２】
前記カチオン性化合物が、正荷電のコロイダルシリカ水分散体である請求項１に記載の撥水処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法により撥水処理された紙。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は板紙、段ボールライナー等の紙表面を撥水処理することにより、撥水性を付与する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙の表面に撥水性を付与するために、一般にパラフィンワックスを主体とした撥水剤が用いられている。例えばパラフィンワックスエマルションや、パラフィンワックス・石油樹脂エマルション等が多く用いられている。特開昭５９−１５５９６号公報には、パラフィンワックスエマルションを主成分とする水性エマルジョンを、また特公昭４２−１９２２２号公報には、パラフィンワックス・石油樹脂エマルションを、段ボール原紙表面上等に塗布することにより、耐水性、撥水性段ボール原紙を製造する方法が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。これら撥水剤の処理方法は、カレンダー塗工、オンマシンコーターでの塗工、オフマシンコーターでの塗工、スプレーを用いる噴霧等によるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５９−１５５９６号公報（請求項１等）
【特許文献２】
特公昭４２−１９２２２号公報（請求項１等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、古紙リサイクル率の向上に伴って紙の紙質が低下し、さらには紙質を改善する薬剤の添加量が増量される傾向にあり、従来使用していた撥水剤では撥水度不足となるケースが増えてきた。特に製品巻き取り時の熱や、段ボールライナーについては段ボール製造工程での貼合時の熱による撥水度の低下が問題として挙げられる。
【０００５】
撥水性を向上させる手段として、特許第３２７４００１号公報には、撥水剤に合成樹脂ラテックスを混合したものを紙の表面に塗工する板紙の製造方法が提案されているが、性能を満足させるには至っていないのが現状である。尚、このような場合、撥水剤の紙への定着性を高めるために使用量を増加させて対応することもできるが、コストアップが問題となる。
【０００６】
本発明は、板紙、段ボールライナー等の紙質低下した紙に対して、従来の撥水剤の使用量を増加させることなく、撥水剤の定着性を高め、熱による撥水度の低下を抑制することのできる紙の撥水処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明者は鋭意検討した結果、撥水剤の処理対象となる紙に、正荷電のコロイダルシリカ等のカチオン性化合物を塗工して前処理を行うことにより、アニオン性撥水剤の定着性が向上し、熱による撥水度低下を抑制できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、カチオン性化合物を塗工してなる紙表面に、アニオン性撥水剤を塗工することを特徴とする紙の撥水処理方法を提供する。板紙、段ボールライナー等の紙表面にカチオン性化合物を塗工した後に、アニオン性撥水剤を塗工して紙表面を撥水処理することにより、熱による撥水度低下の少ない紙を得ることができる。前記方法においては、前記カチオン性化合物が、正荷電のコロイダルシリカ水分散体であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、前記の方法により撥水処理された紙を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の紙表面に塗工するカチオン性化合物は、正荷電を有するものをいう。正荷電を有する化合物であれば特に限定されるものではなく、各種無機粉体等を挙げることができる。中でも、水分散性が良好、もしくは低価格であるという観点より、正荷電のコロイダルシリカが好適である。正荷電のコロイダルシリカとしては、例えば日産化学工業（株）製の「スノーテックス」、触媒化成工業（株）製の「カタロイドＳＮ」、米国デュポン社製の「Ｌｕｄｏｘ」、米国モンサント社製の「Ｓｙｔｏｎ」、米国ナルコケミカル社製の「Ｎａｌｃｏａｇ」等を挙げることができる。
【００１１】
前記のコロイダルシリカの粒子径は、特に限定されるものではないが、平均粒径が０．１〜１０μｍの範囲内のものが好ましく、０．５〜５μｍの範囲内のものがより好ましい。コロイダルシリカの平均粒径が、０．１μｍ未満の場合は、紙表面への定着性が悪く、１０μｍを超える場合は水分散性が悪くなる傾向がある。
【００１２】
カチオン性化合物を紙表面に塗工する場合は、正荷電のコロイダルシリカ等のカチオン性化合物を水に分散して０．０１〜１０質量％（以下、％と略称する）濃度の水分散体を調製し、これを紙表面に塗工することが好ましい。水分散体の濃度は、より好ましくは０．０５〜５％、更に好ましくは０．１〜１％である。塗工液の濃度が低すぎるとカチオン性化合物の紙表面への定着性が悪くなり、高すぎる場合はカチオン性化合物の水分散性が悪くなる傾向がある。
【００１３】
カチオン性化合物を紙に塗工する場合の塗工量は、アニオン性撥水剤に対し固形分で０．１〜１００％とするのが好ましく、より好ましくは０．２〜２０％とするのが望ましい。カチオン性化合物の使用量が少なすぎるとアニオン性撥水剤の定着性が低下し、期待する撥水度が得られなくなる。一方、多すぎるとコスト高となるため好ましくない。
【００１４】
正荷電のコロイダルシリカ水分散体等のカチオン性化合物を紙表面に塗工する場合は、通常の方法にて製紙工程に適用できる。即ち、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター、キャレンダーコーター、エアナイフコーター、スプレーコーター等の塗工装置を用いて紙表面に塗工した後、乾燥することにより表面塗工する。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度１００℃〜２００℃の範囲で乾燥するのがよい。
【００１５】
なお、正荷電のコロイダルシリカ等のカチオン性化合物は、外添サイズ剤、紙力増強剤、その他表面塗工剤等と併用して塗工してもよい。但し、表面塗工剤がアニオン性化合物であり塗工液に凝集物が発生する場合は、操業上問題となり好ましくない。
【００１６】
カチオン性化合物の紙表面への塗工量は、紙の表面に０．０００１〜１ｇ／ｍ２、好ましくは０．００１〜０．１ｇ／ｍ２とするのがよい。塗工量が多くても少なくても本発明の目的とする効果が得られない。即ち、塗工量が１ｇ／ｍ２を超える場合は、コロイダルシリカが吸水成分として働き、撥水性が悪くなる。一方、塗工量が０．０００１ｇ／ｍ２未満の場合は、熱による撥水度低下の抑制効果が低くなる。
【００１７】
本発明のアニオン性撥水剤とは、ワックス、石油樹脂、合成樹脂等の撥水剤主成分を、アニオン性界面活性剤やアニオン性高分子界面活性剤等のアニオン系界面活性剤を使用して、乳化もしくは分散した撥水剤のことである。前記のアニオン系界面活性剤にノニオン性界面活性剤を併用して、乳化もしくは分散した撥水剤でもよい。
【００１８】
アニオン性界面活性剤の具体例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム等のジアルキルスルホコハク酸エステル塩類、ラウリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩類、オレイルアルコールリン酸モノエステルジナトリウム等の高級アルコールリン酸エステル塩類、パルミチン酸ナトリウム等の高級脂肪酸塩類、マレイン酸変性ロジンエステルカリウム等の不飽和カルボン酸変性ロジンエステル類、不飽和カルボン酸変性ロジン類等が挙げられる。また、アニオン性高分子界面活性剤の具体例としては、スチレン／（メタ）アクリル酸エステル／（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン／（メタ）アクリル酸エステル／（メタ）アクリル酸／スチレンスルホン酸共重合体等のスチレン系モノマー／（メタ）アクリル酸エステル系モノマー／不飽和モノカルボン酸系モノマーの共重合体、スチレン系モノマー／（メタ）アクリル酸エステル系モノマー／不飽和スルホン酸系モノマーの共重合体や、スチレン／（メタ）アクリル酸エステル／（メタ）アクリル酸／無水マレイン酸共重合体等のスチレン系モノマー／（メタ）アクリル酸エステル系モノマー／不飽和ジカルボン酸の共重合体、及びこれらのアルカリ金属塩もしくはアミン塩等が挙げられる。これらのアニオン系乳化剤は一種または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１９】
ノニオン性界面活性剤の具体例としては、ソルビタンモノラウレート等のソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート等のポリオキシアルキレン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキル（アリル）エーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体等が挙げられる。これらのノニオン性界面活性剤は一種または二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２０】
撥水剤の乳化もしくは分散方法としては、機械乳化法、転相乳化法を単独又は併用することができ、機械乳化法には、ホモミキサー、バルブホモジナイザー、コロイドミル、超音波法等が挙げられる。撥水剤におけるアニオン性界面活性剤、アニオン性高分子界面活性剤及びノニオン性界面活性剤の使用量は、撥水剤１００質量部に対し、それぞれ０．１〜１０質量部が好ましく、より好ましくは０．５〜５質量部である。それぞれの使用量が上記範囲未満の場合は、乳化不良、もしくは製品安定性不良で、塗工機での機械的シェアにより異物発生が起きやすくなり、それぞれの使用量が上記範囲を超える場合は、界面活性剤の親水性により、撥水性が低下する。
【００２１】
界面活性剤を用いて乳化もしくは分散したアニオン性撥水剤としては、従来公知のものを全て使用することができる。具体例としては、アニオン性界面活性剤を使用したものの他、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤を併用したパラフィンワックスエマルジョン（特開平１０−６７９８０公報等）や、アニオン性高分子界面活性剤を用いたワックスエマルジョン（特開２００２−３０８９９４号公報等）等を挙げることができる。
【００２２】
アニオン性撥水剤は、正荷電のコロイダルシリカ水分散体を塗工してなる紙表面に塗工する。アニオン性撥水剤の紙表面への塗工量は、紙の表面に０．００５〜２．０ｇ／ｍ２、好ましくは０．０１〜１．０ｇ／ｍ２である。塗工量が多くても少なくても本発明の目的とする効果が得られない。即ち、塗工量２．０ｇ／ｍ２を超える場合は、コストアップもしくは防滑性の低下となり、また塗工量０．００５ｇ／ｍ２未満の場合は、期待する撥水性が発揮できなくなる。なお、塗工方法としては、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター、キャレンダーコーター、エアナイフコーター、スプレーコーター等の塗工装置を用いて紙表面に塗工した後、乾燥することにより表面塗工するのがよい。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度１００℃〜２００℃の範囲で乾燥するのがよい。
【００２３】
一般に紙表面に塗工された撥水剤塗工液は、パルプ繊維の毛細管現象により紙内部へ浸透する。そのため塗工された撥水剤に対し、紙表面近傍に存在する撥水剤は減少する傾向にある。本発明の薬剤による作用機構は明らかではないが、前処理された正荷電のコロイダルシリカとアニオン性撥水剤がコンプレックスを形成し、紙表面近傍に存在するアニオン性撥水剤の減少を抑制するものと推測される。そのため、アニオン性撥水剤による撥水効果が著しく向上するものと考えられる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
縦３０ｃｍ、横２０ｃｍに裁断した段ボールライナー原紙（坪量２２０ｇ／ｍ２）に、塗工量が０．５ｇ／ｍ２に調整できるワイヤーロット＃４を用いて、前処理剤として固形分１％に調製した正荷電のコロイダルシリカ（日産化学工業（株）製：商品名「スノーテックスＡＫ」）水分散液を塗工し（塗工量０．００５ｇ／ｍ２）、素早く１２０℃に調整した熱風乾燥機中で６０秒乾燥した。さらに、固形分３％に調製したアニオン性撥水剤（一方社油脂工業社製：商品名「セレスタール４０Ｒ」）を同様に塗工、乾燥して撥水ライナーを得た。
【００２６】
「セレスタール４０Ｒ」：１３０°Ｆパラフィンワックスを、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤を併用して乳化したワックスエマルジョン
【００２７】
（実施例２）
前処理剤として、固形分０．５％に調製した正荷電のコロイダルシリカと、固形分０．５％に調製したサイズ剤（荒川化学工業（株）製：商品名「サイズパインＫ−９２１」、固形分２０％）を併用した以外は、実施例１に準じて撥水ライナーを得た。
【００２８】
（比較例１）
前処理剤を塗工しなかった以外は、実施例１に準じて撥水ライナーを得た。
【００２９】
（比較例２）
アニオン性撥水剤を塗工しなかった以外は、実施例１に準じてライナーを処理した。
【００３０】
（比較例３）
前処理剤を塗工せずに水を塗工した以外は、実施例１に準じてライナーを処理した。これをブランクとした。
【００３１】
（撥水度評価）
撥水ライナー裏面を水で湿らせてドラムドライヤー通過させた後の撥水性を、ＪＩＳ−Ｐ−８１３７（紙及び板紙の撥水性試験方法）にて評価した。その結果を表１に示した。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１より、カチオン性化合物で前処理した紙表面にアニオン性撥水剤を塗工した場合は、前処理を行っていない紙表面に塗工した場合に比べて撥水性が優れていることが確認できた。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、紙質低下した紙に対してアニオン性撥水剤の定着性を高め、熱による撥水度低下を抑制できるため、極めて撥水性に優れた紙、ダンボールライナー等を得ることができる。