(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
α，β−不飽和カルボン酸含量が１〜２０重量％であるエチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体５０〜９０重量％と、ポリエチレン樹脂１０〜５０重量％とからなる樹脂組成物がパルプ状に形成されていることを特徴とするポリオレフィン合成パルプ。
【請求項２】
前記の樹脂組成物が、エチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体６０〜９０重量％と、ポリエチレン樹脂１０〜４０重量％とからなることを特徴とする請求項１に記載のポリオレフィン合成パルプ。
【請求項３】
前記のα，β−不飽和カルボン酸が、アクリル酸またはメタクリル酸であることを特徴とする請求項１または２に記載のポリオレフィン合成パルプ。
【請求項４】
前記のポリエチレン樹脂が、エチレン単独重合体またはエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリオレフィン合成パルプ。
【請求項５】
前記の合成パルプが、ポリビニルアルコールを合成パルプ全量に対して、０．０１〜１０重量％含有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のポリオレフィン合成パルプ。
【請求項６】
前記の合成パルプは、その平均繊維長が０．１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５に記載のポリオレフィン合成パルプ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の合成パルプの層が、基材繊維層の少なくとも一方の面に積層一体化されていることを特徴とするヒートシール紙。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートシール紙の製造に好適なポリオレフィン合成パルプおよびそれを用いたヒートシール紙に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
従来、ティーバッグ等に使用されるヒートシール紙は、パルプ繊維と合成繊維の混抄タイプが使用されてきたが、ヒートシール工程で合成繊維が熱板に融着して生産性を低下させることがあるので、熱板への融着を避けるために、パルプ繊維を主体にした基材層と合成繊維を主体にしたヒートシール層とを積層した二層タイプのヒートシール紙へと代わりつつある。
【０００３】
この二層タイプにおけるヒートシール層へ要求される機能として、基材層との層間接着強度、ヒートシール性、ホットタック性等が挙げられるが、製袋機の高速運転化に伴い、低温から高温迄の幅広いシール温度領域で、安定したヒートシール性およびホットタック性への要求が特に強く出されている。
【０００４】
これまでのヒートシール層に用いられてきた合成繊維は、ポリプロピレン（ＰＰ）を原料とする単繊維、ポリエチレン（ＰＥ）を原料とする合成パルプ等である。しかしながら、ＰＰ単繊維を用いたヒートシール紙は、高温域でのヒートシール性およびホットタック性は良好であるが、低温ヒートシール性、低温ホットタック性は不足していた。一方、ＰＥ合成パルプを用いたヒートシール紙は、ＰＰ単繊維と比較して低温域でのヒートシール性およびホットタック性は優れているものの、高温域でのヒートシール性およびホットタック性はＰＰ単繊維と比較して十分ではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、低温から高温迄の幅広い温度領域で安定したヒートシール性およびホットタック性を示すポリオレフィン合成パルプを提供すること、およびそれを用いて高速製袋機に対応できるヒートシール紙を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、α，β−不飽和カルボン酸含量が１〜２０重量％であるエチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体５０〜９０重量％と、ポリエチレン樹脂１０〜５０重量％とからなる樹脂組成物がパルプ状に形成されているポリオレフィン合成パルプに関する。
【０００７】
ここで、前記のα，β−不飽和カルボン酸が、アクリル酸またはメタクリル酸であり、また、前記のポリエチレン樹脂が、エチレン単独重合体またはエチレン・α−オレフィン共重合体であることが望ましい。このような樹脂組成物から形成された合成パルプは、優れたヒートシール性およびホットタック性を有している。
【０００８】
また、本発明は、前記の合成パルプの層が、基材繊維層の少なくとも一方の面に積層されているヒートシール紙に関し、高速製袋機を用いたティーバッグ等の製造に好適である。
【０００９】
【発明の具体的説明】
次に、本発明に係るポリオレフィン合成パルプおよびヒートシール紙について、その構成および製造方法を具体的に説明する。
【００１０】
エチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体
本発明で使用可能なエチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体は、α，β−不飽和カルボン酸単位を１〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％の範囲で含有する共重合体である。α，β−不飽和カルボン酸含量が前記範囲内にあると、この共重合体を含む合成パルプは、低温域から高温域にわたって高いヒートシール性およびホットタック性を発現し、また湿式用途に必要な十分な濾水性（フリーネス）を示す。
【００１１】
ここでα，β−不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水ハイミック酸等を例示することができる。本発明では、その誘導体であるアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、マレイン酸モノメチル等もα，β−不飽和カルボン酸として包含する。それらの中でも、１価の酸であるアクリル酸またはメタクリル酸が好適である。
【００１２】
また、本発明で使用するエチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体は、その共重合体中のカルボキシル基の少なくとも一部が、Ｎａ+、Ｋ+、Ｚｎ++、    Ｃａ++、Ｍｇ++等の金属イオンで部分中和されたアイオノマー樹脂であってもよい。
【００１３】
このようなエチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体は、例えば、エチレンとα，β−不飽和カルボン酸とを直接共重合することによって製造することができ、一般的には高圧重合法が行われている。共重合に際して、先に例示したα，β−不飽和カルボン酸は、その１種を用いてもよく、また２種以上を組み合わせて用いてもよく、例えば、エチレン・メタクリル酸・メタクリル酸メチル共重合体やエチレン・アクリル酸・メタクリル酸メチル共重合体を挙げることができる。
【００１４】
ポリエチレン樹脂
本発明で用いられるポリエチレン樹脂としては、低密度ないし高密度のエチレン単独重合体であっても、あるいはエチレン・α−オレフィン共重合体であってもよい。
【００１５】
エチレン単独重合体は、その密度が０．９００〜０．９７０、好ましくは０．９２０〜０．９７０（ｇ／ｃｍ3）であって、また、ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８に準拠し、１９０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が、０．１〜１００、好ましくは１〜２０（ｇ／１０ｍｉｎ）の範囲にあることが望ましい。密度およびＭＦＲがこの範囲にあるエチレン単独重合体を用いると、パルプ繊維が高度に分岐し、絡み合いが良好な合成パルプを得ることができる。エチレン単独重合体の中でも、密度が０．９４１〜０．９７０（ｇ／ｃｍ3）の高密度ポリエチレンが特に好ましい。
【００１６】
エチレン・α−オレフィン共重合体の場合には、エチレン含量９０〜９９、好ましくは９５〜９９（モル％）、α−オレフィン含量１〜１０、好ましくは１〜５（モル％）で、密度が０．９００〜０．９４０、好ましくは０．９２０〜０．９４０（ｇ／ｃｍ3）で、かつ結晶性の重合体が望ましい。ここで、α−オレフィンとしては、炭素数３〜２０のオレフィンが好ましく、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン等を挙げることができる。
【００１７】
また、エチレン・α−オレフィン共重合体は、ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８に準拠し、１９０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．１〜１００（ｇ／１０ｍｉｎ）の範囲にあることが望ましい。密度およびＭＦＲが前記の範囲にあるエチレン・α−オレフィン共重合体を用いると、パルプ繊維が高度に分岐し、絡み合いが良好な合成パルプが得られる。
【００１８】
このようなエチレン・α−オレフィン共重合体の中でも、密度が０．９２０〜０．９４０（ｇ／ｃｍ3）で、ＭＦＲが１〜１０（ｇ／１０ｍｉｎ）のエチレン・１−ブテン共重合体、エチレン・４−メチル−１−ペンテン共重合体、エチレン・１−ヘキセン共重合体が好ましい。
【００１９】
これらのエチレン単独重合体およびエチレン・α−オレフィン共重合体は、チーグラー・ナッタ系触媒やメタロセン系触媒など公知の触媒の存在下に、エチレン、必要に応じてα−オレフィンモノマーを気相法、バルク法、スラリー法、溶液法など公知の重合法を用いて単独重合または共重合させることにより製造することができる。
【００２０】
ポリオレフィン合成パルプ
本発明に係るポリオレフィン合成パルプは、エチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体（Ａ）、または（Ａ）とポリエチレン樹脂（Ｂ）との樹脂組成物をパルプ状に成形した合成パルプであって、その平均繊維長が０．１〜１０ｍｍ、濾水度がカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）で７００ｃｃ以下の性状を有していることが望ましい。
【００２１】
この合成パルプは、原料（Ａ）単独で製造してもよいし、また原料（Ａ）に原料（Ｂ）を例えば５０重量％以下の割合で配合してから製造してもよい。すなわち、原料（Ａ）と原料（Ｂ）との配合比率は、（Ａ）／（Ｂ）（重量％比）で表して、９０／１０〜５０／５０、特に好ましくは８０／２０〜６０／４０の範囲にある。ここで、（Ａ）と（Ｂ）との合計が１００重量％になる。（Ａ）と（Ｂ）との配合比率が前記の範囲内、（Ａ）／（Ｂ）が９０／１０〜５０／５０にあると、湿式用途として特に優れた濾水性（フリーネス）を有する合成パルプを得ることができ、また、低温から高温迄の幅広いシール温度領域で安定したヒートシール性とホットタック性とを有するポリオレフィン合成パルプを得ることができる。
【００２２】
前記の樹脂組成物をパルプ化するに際して、本発明の目的からはずれない範囲内で、各種の添加剤を加えることができる。添加剤の例としては、酸化防止剤、帯電防止剤、耐候安定剤、顔料等を挙げることができる。
【００２３】
この樹脂組成物から合成パルプを製造するには既に公知の方法を適用することができ、その製法は、Encyclopedia of Chemical Technology 3rd ed, Vol.19, P420〜425に詳細に説明されている。例えば、溶融紡糸した繊維を短く切った後に叩解する方法、溶融フラッシュもしくはエマルジョンフラッシュを行った後に叩解処理する方法などがある。
【００２４】
本発明に係る合成パルプの製法としては、樹脂組成物の溶液あるいはエマルジョンをフラッシュ紡糸する方法が適している。中でも、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を親水化剤として用いるエマルジョンフラッシュ法が特に好ましく、紙の製造に好適な良好な繊維形状を有するパルプを得ることができる。ＰＶＡの添加量は、ＰＶＡを含む合成パルプ全量に対して、０．０１〜１０重量％が好ましい。
【００２５】
このようにして製造された本発明に係るポリオレフィン合成パルプは、（１）それ単独で添加剤として、あるいは単独シートとして用いられる他、（２）天然パルプや有機繊維、無機繊維、無機粉体等との混合物や混抄シート、さらに（３）単独シートあるいは混抄シートと別のシートとの積層体等の形態にして使用することができる。
【００２６】
具体的な用途として次の例を挙げることができる。
（１）シート状にして、電池用セパレータ、成形ボード、ティーバッグ紙、滅菌紙、乾燥剤包装袋等の製造に用いるヒートシール紙にする。
（２）乾燥粉砕後に綿状にして、塗料のタレ防止剤、シーラー、シーラント、コーキング材、接着剤等の増粘用添加剤とする。
（３）木材パルプ等の天然パルプと混抄して、ラベル紙、ティッシュペーパー、タオルペーパー、ワイプ等の耐水紙にする。
（４）他の合成繊維と混抄して、合成紙、インモールドラベル紙にする。
【００２７】
（５）粉砕パルプ等と混合した後にマット状にして、水、油、溶剤、尿などを吸収する吸水シートもしくは吸水マットにする。
（６）解繊繊維等と混合して、電線ケーブル被覆材、絶縁紙、ブックカバー等の乾式バインダーにする。
（７）ファイバーセメント等のセメント添加剤にする。
（８）気体用フィルター、液体用フィルター、マスク、セラミックスペーパー等のフィルター材にする。
（９）その他、紙皿などの成形板紙、壁紙、クッションフロアーの裏打ち材、壁材の補強用繊維、タイルグラウト、濾過助剤等にする。
【００２８】
ヒートシール紙
前記のようにして製造した本発明に係わる合成パルプを用いて、混抄タイプおよび二層タイプのヒートシール紙を好適に製造することができる。混抄タイプの場合には、この合成パルプを全体量の２０〜８０重量％の割合でセルロースパルプと混合して抄紙することによって、ヒートシール性のある紙を成形することができる。
【００２９】
特に好ましい二層タイプのヒートシール紙は、この合成パルプから坪量２〜２０（ｇ／ｍ2）のシートを成形し、そのシートをセルロースパルプ等から成形した基材繊維層の少なくとも一方の面に積層し、加熱オーブン、熱ロール等の手段によって熱処理して両層を一体化した積層体である。この積層体は、合成パルプ層と基材繊維層との間の層間接着強度が高く、また使用時のヒートシール工程で熱板に融着して生産効率を低下させることもなく、高いシール強度でヒートシールすることができる。
【００３０】
このヒートシール紙は、それの持つ優れたヒートシール性を利用して、袋体等の製造用原料紙として広く利用することができ、例えば、ティーバッグ、滅菌器具を入れる袋、乾燥剤を入れる袋に好適に使用できる。
【００３１】
【実施例】
次に、本発明を実施例を通して説明するが、本発明はそれら実施例によってなんら限定されるものではない。
【００３２】
まず、次の３種類の樹脂を用意し、実施例および比較例で使用した。
0004067714.tif 000002
【００３３】
また、製造した合成パルプおよび２層紙の物性測定は、次の試験方法に従って行った。
（１）平均繊維長：
フィンランド・カヤニ社製ＦＳ−２００型自動繊維長測定機を用い、単位重量当たりの平均繊維長（ｍｍ）を平均繊維長とした。
（２）カナダ標準フリーネス（略号＝ＣＳＦ）：
ＪＩＳ  Ｐ−８１２１に準拠して測定した。単位：ｃｃ
【００３４】
（３）ヒートシール性：
２枚の２層ハンドシートを合成パルプ層面同士で重ね合わせ、１３０℃、１５０℃、１７０℃、１９０℃の各温度で、２ｋｇ／ｃｍ2の圧力で１秒間、シールバーの幅１０ｍｍの条件でヒートシールした後、放冷した。次いで、各温度でヒートシールされたハンドシートからそれぞれ１５ｍｍ幅の試験片を切取り、各試験片について、クロスヘッドスピード１００ｍｍ／分でヒートシール部を剥離し、その際の剥離強度（ｇ／１５ｍｍ）を測定してヒートシール強度とした。
【００３５】
（４）ホットタック性：
２枚の２層ハンドシートを合成パルプ層面同士で重ね合わせ、１３０℃、１５０℃、１７０℃、１９０℃の各温度で、１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で０．５秒間ヒートシールした後に、４５ｇの荷重をかけてシール部が剥離した距離（ｍｍ）を測定し、その距離をもってホットタック性の評価を行った。
【００３６】
（実施例１）
じゃま板を具備した８０リットル容量の攪拌機付オートクレーブ中に、ｎ−ヘキサン２０リットル（２３℃）、水２０リットル（２３℃）、エチレン・メタクリル酸共重合体（樹脂１）７００ｇ、高密度ポリエチレン（樹脂２）３００ｇ、ポリビニルアルコール[ＰＶＡ、ケン化度：９９％、４％水溶液粘度（２０℃）：４．６〜６．０ｃｐｓ、商品名ゴーセノールＮＬ−０５、日本合成化学工業（株）製]２０ｇを投入した。回転数９００ｒｐｍで攪拌しながら、混合液の液温が１４５℃になるまで昇温した。その後、混合液の液温を１４５℃に保持して、さらに、３０分間攪拌を続け、懸濁液を得た。
【００３７】
次いで、この懸濁液を、オートクレーブに取り付けられた直径３ｍｍ、長さ２０ｍｍのノズルよりパイプを経て、窒素雰囲気下、かつ、−４００ｍｍＨｇの圧力下にあるドラム内に噴出（フラッシュ）させて繊維状物を得た。次いで、繊維状物を受容器内で１０ｇ／リットル濃度の水スラリーとした後、直径１２インチのディスク型リファイナーで叩解し、パルプ状物を得た。このようにして得られた合成パルプの物性を表１に示した。
【００３８】
ここで得られた合成パルプ（坪量４ｇ／ｍ2）をアバカパルプ繊維１００％からなるティーバッグ用原紙（坪量１４ｇ／ｍ2）上に抄き合わせて２層紙を作製した。次に、この２層紙を、熱風乾燥機を用い温度５０℃で５分間乾燥し、その後さらに、温度１９０℃で１分間熱処理を行った。この２層紙について、ヒートシール強度およびホットタック性を測定し、その結果を表２に示した。
【００３９】
（実施例２）
実施例１において、高密度ポリエチレンの代わりにエチレン・１−ヘキセンランダム共重合体（樹脂３）を用いた以外は、実施例１と同様に操作して合成パルプを製造し、さらに２層紙の作製を行った。得られた２層紙のヒートシール強度およびホットタック性測定し、その結果を表２に示した。
【００４０】
（比較例１）
実施例１において、エチレン・メタクリル酸共重合体（樹脂１）と高密度ポリエチレン（樹脂２）との混合物の代わりに、高密度ポリエチレン（樹脂２）のみを用いた以外は、実施例１と同様に操作して合成パルプを製造し、さらに２層紙の作製を行った。得られた２層紙のヒートシール強度およびホットタック性を測定し、その結果を表２に併せて示した。
【００４１】
（比較例２）
実施例１において、合成パルプの代わりにポリプロピレン（ＰＰ：ＭＦＲ(230℃)＝３０ｇ／１０分、融点＝１６５℃）単繊維を用いた以外は、実施例１と同様に操作して２層紙の作製を行った。得られた２層紙のヒートシール強度およびホットタック性を測定し、その結果を表２に併せて示した。
【００４２】
【表１】
0004067714.tif 000003
【００４３】
【表２】
0004067714.tif 000004
【００４４】
実施例１および実施例２の物性測定結果から明らかなように、良好な繊維形態を有するパルプが得られ、またそれを用いた２層紙のヒートシール強度は１３０〜１９０℃の間で高い値を示し、またホットタック性の目安となる剥離距離が小さく、良好なホットタック性を有していることがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係るポリオレフィン合成パルプは、エチレン・α，β−不飽和カルボン酸共重合体とポリエチレン樹脂とから形成された繊維形状を有する合成パルプであって、従来のポリプロピレン（ＰＰ）を原料とする単繊維やポリエチレン（ＰＥ）を原料とする合成パルプと比べて、低温から高温迄の幅広いシール温度領域で安定したヒートシール性およびホットタック性を示す。
その合成パルプの層と他の繊維層とを積層した紙は、ヒートシール紙として好適であって、ティーバッグ等の袋体を高速製袋機を用いて良好に製造することができる。