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技術 吸放湿性水性インキ及びその製造方法、並びに包装材

出願人 株式会社伊藤園大日精化工業株式会社
発明者 谷本直樹吉田治樹石井直樹上保貴則佐藤崇紀
出願日 2019年12月4日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2019-219684
公開日 2021年6月10日 (5ヶ月経過) 公開番号 2021-088660
状態 未査定
技術分野 インキ、鉛筆の芯、クレヨン 包装体
主要キーワード 水可溶性溶剤 吸湿過程 中しん原紙 質量増加量 加工者 加温水 質量増加率 ハンドプルーファー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年6月10日)のものです。
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図面 (1)

課題

バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、かつ、吸放湿性の皮膜を形成することが可能なインキを提供する。

解決手段

水性インキであって、前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である吸放湿性水性インキを提供する。

概要

背景

紙及び板紙(以下、これらを単に「紙」と記載することがある。)等の紙製包装材は、各種製品梱包輸送、及び保管等のために広く用いられている。紙製の包装材における外側の表面には、一般的に、印刷インキによって、内容物、商品名、及び製造者等の種々の情報を表示するための印刷が施されている。

紙製の包装材として用いられることが多い段ボール等の板紙への印刷は、主にフレキソ印刷方式が採用されている。これまでにも板紙等の包装材のためのインキが種々提案されている。例えば、特許文献1では、段ボールシートへのフレキソ印刷に用いられる、水及び水可溶性溶剤を含まない紫外線硬化型インキが提案されている。

一方、近年、環境対応への取り組みから、枯渇資源でない産業資源として、バイオマス再生可能な、生物由来有機性資源化石資源を除いたもの)の活用推進されている。これは印刷インキの分野においても例外ではなく、例えば、特許文献2では、バイオマス由来アルコールを含有する印刷インキ組成物が提案されている。

概要

バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、かつ、吸放湿性の皮膜を形成することが可能なインキを提供する。水性インキであって、前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である吸放湿性水性インキを提供する。なし

目的

一方、飲料品及び食品等の製品を製造する工場等において、製品の製造過程で生じる、バイオマス(例えば植物系バイオマスや食品系バイオマス)を含む副産物については、日々大量に発生し、それを再利用する用途の開発が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

水性インキであって、前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である吸放湿性水性インキ。

請求項2

前記茶殻の乾燥質量と前記珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻:珪藻土=20:80〜40:60の範囲内である請求項1に記載の吸放湿性水性インキ。

請求項3

前記茶殻及び前記珪藻土として、茶殻付き珪藻土を含有し、前記茶殻付き珪藻土の平均粒子径は、1〜500μmの範囲内である請求項1又は2に記載の吸放湿性水性インキ。

請求項4

さらにバインダー樹脂を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の吸放湿性水性インキ。

請求項5

フレキソ印刷に用いられる請求項1〜4のいずれか1項に記載の吸放湿性水性インキ。

請求項6

紙製基材に用いられる請求項1〜5のいずれか1項に記載の吸放湿性水性インキ。

請求項7

茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を調製する工程と、前記水分散液を用いて、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である吸放湿性水性インキを製造する工程と、を含む吸放湿性水性インキの製造方法。

請求項8

紙製基材と、前記紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備え、前記吸放湿性インキ層は、茶殻及び珪藻土を含有し、前記吸放湿性インキ層中の前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が10〜30質量%の範囲内である包装材

技術分野

0001

本発明は、吸放湿水性インキ、吸放湿性水性インキの製造方法、及び包装材に関する。

背景技術

0002

紙及び板紙(以下、これらを単に「紙」と記載することがある。)等の紙製の包装材は、各種製品梱包輸送、及び保管等のために広く用いられている。紙製の包装材における外側の表面には、一般的に、印刷インキによって、内容物、商品名、及び製造者等の種々の情報を表示するための印刷が施されている。

0003

紙製の包装材として用いられることが多い段ボール等の板紙への印刷は、主にフレキソ印刷方式が採用されている。これまでにも板紙等の包装材のためのインキが種々提案されている。例えば、特許文献1では、段ボールシートへのフレキソ印刷に用いられる、水及び水可溶性溶剤を含まない紫外線硬化型インキが提案されている。

0004

一方、近年、環境対応への取り組みから、枯渇資源でない産業資源として、バイオマス再生可能な、生物由来有機性資源化石資源を除いたもの)の活用推進されている。これは印刷インキの分野においても例外ではなく、例えば、特許文献2では、バイオマス由来アルコールを含有する印刷インキ組成物が提案されている。

先行技術

0005

特開平7−207208号公報
特開2008−044982号公報

発明が解決しようとする課題

0006

紙(特に段ボール等の板紙)を主の基材とする包装材(紙製包装材)は、湿度の低い環境下では適度な強度を保持することができる。しかし、紙製基材吸湿性を有することが多いため、湿度の高い環境下では、紙製基材が水や空気中の水分(湿気水蒸気等の気体)を吸収し、それに伴い、紙製包装材は、次第に強度が低下し、包装材としての機能が不十分となる事態が生じることがある。このような事態は、特に、梅雨の時期や湿度の高い環境下において紙製包装材を長期間保管する場合に多く生じる。

0007

一方、飲料品及び食品等の製品を製造する工場等において、製品の製造過程で生じる、バイオマス(例えば植物系バイオマスや食品系バイオマス)を含む副産物については、日々大量に発生し、それを再利用する用途の開発が望まれている。

0008

そこで、本発明は、バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、かつ、吸放湿性の皮膜を形成することが可能なインキを提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0009

本発明によれば、水性インキであって、前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である吸放湿性水性インキが提供される。

発明の効果

0010

本発明によれば、バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、かつ、吸放湿性の皮膜を形成することが可能なインキを提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

実施例における吸放湿性試験2の結果を示すグラフである。

0012

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

0013

<水性インキ>
本発明の一実施形態の水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキである。この吸放湿性水性インキは、茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である。

0014

本明細書等において、「吸放湿性水性インキ」とは、吸放湿性を有する皮膜を形成する水性インキをいう。また、「吸放湿性」とは、空気中の水分(湿気;水蒸気等の気体)を吸収する性質(吸湿性)と、吸収した水分を放出する性質(放湿性)とを併せ持つ性質をいう。以下、上記吸放湿性水性インキのことを単に「水性インキ」と記載することがあり、その吸放湿性水性インキで形成される皮膜を「吸放湿性インキ層」又は単に「インキ層」と記載することがある。

0015

吸放湿性水性インキに含有される茶殻及び珪藻土に関しては、後述する通り、茶殻は茶葉抽出残渣であり、珪藻土については、珪藻の殻の化石からなる堆積物であり、二酸化ケイ素(SiO2)を主成分とする無機物である。そのため、吸放湿性水性インキには、バイオマスである茶殻と、無機物である珪藻土を利用することができる。バイオマスを含有する水性インキは、一般的に、バイオマスを含有しない水性インキに比べて、印刷インキとしての適性を満足し難い傾向にある。それに対し、上記吸放湿性水性インキは、特定の含有量範囲にて茶殻及び珪藻土を含有するため、バイオマスを使用したとしても印刷インキとしての適性が良好であること、環境負荷が少ないこと、吸放湿性の皮膜を形成可能であることといった利点がある。

0016

吸放湿性水性インキに含有させる茶殻は、茶葉(葉やを含む)を水等により抽出した抽出残渣(茶葉の抽出残渣)である。このような茶殻は、例えば、緑茶紅茶、及び烏龍等の茶系飲料を製造する工場等において副産物や廃棄物として大量に発生する。こうしたバイオマスの有効活用の観点から、茶系飲料の製造において、抽出装置を用いて茶葉を水(好適には70〜100℃、より好適には70〜90℃の加温水)で抽出する抽出工程後に抽出残渣として生じた茶殻を用いることが好ましい。

0017

茶殻の種類は、特に限定されない。例えば、緑茶、黒茶白茶、黄茶、青茶、紅茶、及び花茶等の茶殻を用いることができる。また、これらの茶殻のうちの1種を用いてもよく、2種以上を併用してもよく、2種以上の混合物混合茶殻)を用いてもよい。

0018

茶殻の形態については、水性インキの成分として用いる観点から、微細化されたものが好ましい。例えば、茶殻の平均粒子径は、印刷インキとしての適性を高める観点から、1〜500μmの範囲内であることが好ましく、1〜250μmの範囲内であることがより好ましく、1〜150μmの範囲内であることがさらに好ましい。茶殻の平均粒子径、及び後述する珪藻土の平均粒子径については、レーザー回折散乱法により測定される体積基準粒度分布における累積50%となる粒子径(D50)を意味する。

0019

吸放湿性水性インキに含有させる珪藻土は、多孔質構造を有し、その表面にはおよそ1nm〜1μm程度の微細な孔が多数存在する。珪藻土としては、吸放湿を行うことができる珪藻土を用いることができる。水性インキには上述の茶殻も含有させることから、茶液(茶殻を絞った液や茶葉を抽出した後の液)を珪藻土に混合し、それら液体に含有する微粒子を珪藻土で濾過したものを使用することが好ましい。

0020

珪藻土には、一般的に、珪藻土の原鉱粉砕及び乾燥処理し、その粉砕及び乾燥処理したものに焼成又は融剤焼成処理を施したものが用いられている。さらに、吸放湿性水性インキに含有させる珪藻土としては、カテキンと鉄が反応して黒色を呈するとインキとして調色しづらいため、酸処理されたものを用いることがより好ましい。珪藻土の酸処理の方法としては、珪藻土と酸性水(例えばクエン酸乳酸、及び酢酸等の有機酸や、燐酸硝酸、及び塩酸等の無機酸の水溶液等)とを接触させた後、固液分離に続いて水洗浄し、水懸濁状態又は湿潤状態のまま珪藻土を用いる方法等が挙げられる。

0021

珪藻土に茶殻を絞った液や茶葉を抽出した後の液を通し、微細な茶殻を珪藻土に吸着させるための濾過機能に関係するような指標を表す特性は、特に限定されない。珪藻土の特性として、例えば、流体をどの程度通しやすいかを表す指標である透過率は、0.01〜2.0Darcyの範囲内であることが好ましく、0.02〜0.5Darcyの範囲内であることがより好ましく、0.05〜0.1の範囲内であることがさらに好ましい。また、珪藻土の粉体を水で分散させた後に、容器に詰め、容器内の隙間も体積として見なして測定した密度であるケーク嵩密度は、0.2〜0.5g/cm3の範囲内であることが好ましく、0.3〜0.45g/cm3の範囲内であることがより好ましい。

0022

上述した茶液を通した珪藻土には、一般的に、茶殻(茶葉の抽出残渣)が濾滓として付着している。そのような茶殻付き珪藻土を用いることで、バイオマスをよりいっそう有効活用することができ、茶殻処理時の排水負荷の軽減にも繋がる。また、水性インキの固形分中のバイオマス成分バイオマス度)の向上に寄与することができ、商品価値をより高めることができる。

0023

珪藻土及び茶殻は、含水状態のまま、吸放湿性水性インキに用いることができる。含水状態の茶殻及び珪藻土における含水率は、茶殻及び珪藻土を合わせたものの含水率で、40〜90質量%の範囲内であることが好ましく、50〜90質量%の範囲内であることがより好ましい。なお、茶殻及び珪藻土は、それらが別々に用意されたものを用いてもよい。

0024

珪藻土の形態については、水性インキの成分として用いる観点から、微細化されたものが好ましい。例えば、珪藻土の平均粒子径は、印刷インキとしての適性を高める観点から、5〜50μmの範囲内であることが好ましく、10〜50μmの範囲内であることがより好ましく、10〜40μmの範囲内であることがさらに好ましい。また、上述の茶殻付き珪藻土を用いる場合、その茶殻付き珪藻土について測定される平均粒子径は、1〜500μmの範囲内であることが好ましく、1〜250μmの範囲内であることがより好ましく、1〜150μmの範囲内であることがさらに好ましい。

0025

吸放湿性水性インキ中の茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量は、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%である。茶殻及び珪藻土の上記含有量が10質量%以上であることにより、この吸放湿性水性インキで形成される皮膜に吸放湿性を付与することができ、当該皮膜を吸放湿性インキ層として形成することができる。この効果を得やすい観点から、茶殻及び珪藻土の上記含有量は、12質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましい。また、茶殻及び珪藻土の上記含有量が30質量%以下であることにより、印刷インキとしての適性が良好な水性インキを得ることができる。後述する通り、吸放湿性水性インキには、顔料等の着色剤を含有させることが好ましく、その場合、着色剤がインキ層にもたらす色相に与える影響を抑える観点から、茶殻及び珪藻土の上記含有量は、28質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがさらに好ましい。

0026

吸放湿性水性インキに含有させる茶殻及び珪藻土の比率としては、茶殻の乾燥質量と珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻:珪藻土=20:80〜40:60の範囲内であることが好ましい。これにより、印刷インキとしての適性がより良好となりやすい。

0027

吸放湿性水性インキは、茶殻及び珪藻土に加えて、さらにバインダー樹脂を含有することが好ましい。吸放湿性水性インキは、バインダー樹脂を含有せずとも吸放湿性インキ層を形成し得るが、バインダー樹脂を含有することで、当該水性インキが設けられる基材との密着性や、当該水性インキによる皮膜形成能を高めることが可能である。

0028

バインダー樹脂としては、水性インキに使用することが可能なものをいずれも用いることができる。好適なバインダー樹脂としては、例えば、(メタアクリル樹脂((メタ)アクリル酸エステル重合体又は共重合体)、ウレタン変性(メタ)アクリル樹脂、シリコーン変性(メタ)アクリル樹脂、スチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂、スチレン−アクリル酸共重合樹脂、スチレン−マレイン酸共重合樹脂エチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂、ポリウレタン樹脂ポリエステル樹脂ポリスチレン樹脂ロジン変性マレイン酸樹脂塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル塩化ビニル共重合樹脂、酢酸ビニル−(メタ)アクリル酸共重合樹脂、エチレン−塩化ビニル共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル−(メタ)アクリル共重合樹脂、ポリビニルアセタール樹脂ポリアミド樹脂、及びセルロース系樹脂等を挙げることができる。これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、「(メタ)アクリル」の文言には、「アクリル」及び「メタクリル」の両方の文言が含まれる。

0029

バインダー樹脂の形態としては、例えば、水溶液型、エマルジョン型、及びディスパージョン型等を挙げることができる。これらのなかでも、印刷インキとしての適性を高める観点から、水溶液型やエマルジョン型のバインダー樹脂を用いることが好ましい。

0030

吸放湿性水性インキにバインダー樹脂や樹脂分散剤を含有させる場合、吸放湿性水性インキ中の樹脂の固形分(不揮発分)としての含有量は、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、20〜70質量%の範囲内であることが好ましく、30〜50質量%の範囲内であることがより好ましい。

0031

吸放湿性水性インキは、茶殻及び珪藻土に加えて、顔料及び染料等の着色剤を含有することが好ましい。吸放湿性水性インキが着色剤を含有することで、必須成分として含有される茶殻及び珪藻土がインキ層の色相に与える影響を抑えることができる。また、着色剤を含有する吸放湿性水性インキは、基材に対して、例えば内容物、商品名、生産地、製造地、加工地、生産者、製造者、加工者バーコード二次元コード標章、及びデザイン等の種々の情報を表示するための印刷インキとして好適に用いることができる。なお、吸放湿性水性インキによって、茶殻及び珪藻土に起因した色相を有する吸放湿性インキ層を形成することも可能であり、その場合には、吸放湿性水性インキは、着色剤を含有しなくてもよい。

0033

吸放湿性水性インキに顔料を含有させる場合、吸放湿性水性インキ中の顔料の含有量は、吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜70質量%の範囲内であることが好ましく、20〜60質量%の範囲内であることがより好ましく、30〜50質量%の範囲内であることがさらに好ましい。なお、水性インキの用途や顔料の種類等に応じて、顔料の使用量を適宜調整することができる。

0034

吸放湿性水性インキは、少なくとも水を含有する。吸放湿性水性インキ中の水の含有量は、当該水性インキの印刷方式や印刷に使用する印刷機等に応じて、適宜調整することができる。例えば、上記水の含有量は、吸放湿性水性インキの全質量を基準として、30〜80質量%の範囲内程度とすることができる。

0035

吸放湿性水性インキは、水に加えて、水溶性有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤としては、水性インキに使用することが可能な水溶性の有機溶剤をいずれも用いることができ、例えば、アルコール、多価アルコール、及びグリコールエーテル等を挙げることができる。それらのような有機溶剤の1種又は2種以上が吸放湿性水性インキに含有されていてもよい。

0036

吸放湿性水性インキには、上述した成分以外の種々の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、分散剤界面活性剤消泡剤pH調整剤硬化剤架橋剤、滑剤ワックス艶消し剤ブロッキング防止剤レベリング剤カップリング剤酸化防止剤紫外線吸収剤光安定剤防腐剤防錆剤防黴剤沈降防止剤可塑剤難燃剤、及び顕色剤等を挙げることができる。

0037

吸放湿性水性インキは、後述する通り、包装材に好適に用いられ得ることから、上記の添加剤の中でも、ワックスを用いることが、インキ層の耐摩擦性を向上させ得る点で好ましい。その観点から好適なワックスとして、炭化水素系ワックスを用いることができる。炭化水素系ワックスとしては、例えば、ポリエチレンワックスポリプロピレンワックスフィッシャートロプシュワックスパラフィンワックス、及びマイクロクリスタリンワックス等を挙げることができる。これらのうちの1種又は2種以上を用いることができる。また、炭化水素系ワックスのJIS K 2207の規定に準拠して測定される25℃での針入度は、1〜20の範囲内であることが好ましく、1〜15の範囲内であることがより好ましい。

0038

基材に吸放湿性水性インキを設けて吸放湿性インキ層を形成しやすい観点から、吸放湿性インキは、印刷に用いられること、すなわち、印刷用インキであることが好ましい。そのなかでも、紙製基材に吸放湿性インキ層を設ける意義が大きい観点から、吸放湿性水性インキは、紙製基材への印刷に好適なフレキソ印刷に用いられること、すなわち、フレキソ印刷用インキであることが好ましく、また、紙製基材に用いられることが好ましい。紙製基材としては、種々の紙を用いることができ、そのなかでも、段ボール原紙中しん原紙表ライナー、及び裏ライナー)やそれらが組み合わせられた段ボールシート等の板紙がより好ましい。

0039

吸放湿性水性インキの製造方法は特に限定されず、必須成分である茶殻及び珪藻土、並びに水、さらに必要に応じて、バインダー樹脂、着色剤、及びその他の添加剤を配合し、混合することで、吸放湿性水性インキを製造することができる。

0040

茶殻及び珪藻土としては、微細化されたものを用いることが好ましいことから、吸放湿性水性インキの製造には、少なくとも茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を用いることが好ましい。すなわち、本発明の一実施形態の吸放湿性水性インキの製造方法では、茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を調製する工程(水分散液の調製工程)と、その水分散液を用いて、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキを調製する工程(インキの調製工程)とを含むことが好ましい。

0041

上記水分散液の調製工程では、水、茶殻、及び珪藻土を混合し、その混合物(水中)にて、茶殻及び珪藻土を細かく粉砕し、それらを水中に分散させる工程(分散工程)を行うことがより好ましい。この分散工程では、例えば、ボールミルアトライター、サンドミルビーズミルコロイドミルロールミルホモディスパーディゾルバーホモミキサー高圧ホモジナイザー、及び超音波ホモジナイザー等の各種分散機を用いることができる。これらのうちの1種の分散機を使用して一回又は複数回分散処理を行ってもよいし、2種以上の分散機を併用して複数回分散処理を行ってもよい。また、分散工程では、上記混合物に、分散剤や消泡剤等の添加剤を含有させてもよい。

0042

吸放湿性水性インキに着色剤として顔料を含有させる場合には、上記水分散液に顔料を配合することができる。その際、分散工程では、水、茶殻、及び珪藻土を混合し、その混合物(水中)にて、茶殻及び珪藻土を細かく粉砕して分散させる第1の分散工程と、その第1の分散工程で得られた液(茶殻及び珪藻土を含有する水分散液)と顔料を混合し、水中に茶殻、珪藻土、及び顔料を微分散させる第2の分散工程を含むことがより好ましい。第2の分散工程でも、上述した各種分散機を用いることができる。第1及び第2の分散工程を含む分散工程を行うことで、茶殻及び珪藻土を十分に微細化しやすく、調製される水性インキの印刷インキとしての適性がより高まりやすくなる。なお、分散工程では、水、茶殻、珪藻土、及び顔料を一括で混合し、その混合物(水中)にて、茶殻、珪藻土、及び顔料を微分散させてもよい。

0043

上記インキの調製工程では、上述の通り、茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内となるように吸放湿性水性インキを調製する。吸放湿性水性インキに前述のバインダー樹脂を含有させる場合には、インキの調製工程において、上述の分散工程で得られた、茶殻及び珪藻土を含有する水分散液(より好ましくは茶殻、珪藻土、及び顔料を含有する水分散液)とバインダー樹脂とを混合することが好ましい。

0044

以上詳述した通り、本発明の一実施形態の吸放湿性水性インキは、水性インキの総固形分の質量を基準として、茶殻及び珪藻土を乾燥質量換算で合計10〜30質量%含有する。そのため、この吸放湿性水性インキに、茶殻及び珪藻土として、バイオマスである茶殻付き珪藻土が使用された場合にも、この吸放湿性水性インキは、印刷インキとしての適性が良好であり、環境負荷が少なく、吸放湿性の皮膜を形成することが可能である。

0045

上記吸放湿性水性インキは、吸放湿性の皮膜(吸放湿性インキ層)を形成し得ることから、紙製基材への印刷に用いられることに特に意義がある。紙製基材は、湿度の低い環境下では適度な強度を保持する一方、吸湿性を有するものが多く、湿度の高い環境下では、水や空気中の水蒸気等の水分(湿気)を吸収して次第に強度が低下することがあるためである。すなわち、そのような紙製基材に、上記吸放湿性水性インキを印刷し、吸放湿性インキ層を設けることによって、紙製基材が吸湿するよりも、吸放湿性インキ層が積極的に吸湿し、かつ、放湿することができるため、紙製基材の強度を維持することが期待できる。

0046

上述したような紙製基材の吸湿による強度低下は、紙製基材としての段ボール等の板紙が包装材として用いられる場合に、特に起こりやすいと考えられる。段ボール等の板紙は、その厚みの分、乾燥状態では強度がある一方、吸湿量も多くなる可能性があり、その吸湿状態では強度低下が目立つと考えられるためである。また、段ボール等の板紙を基材とする包装材は、各種製品の梱包、輸送、及び保管等のために広く用いられており、水や空気中の水分に触れる機会が少なくないと考えられるためである。こうした実情から、上記吸放湿性水性インキは、包装材を構成する紙製基材(より好ましくは段ボール等の板紙)に用いられることが好ましい。そして、この吸放湿性水性インキを用いることによって、以下に述べる包装材を提供することができる。

0047

<包装材>
本発明の一実施形態の包装材は、紙製基材と、紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備える。この包装材における吸放湿性インキ層は、茶殻及び珪藻土を含有し、吸放湿性インキ層中の茶殻及び珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が10〜30質量%の範囲内である。

0048

包装材における吸放湿性インキ層は、前述の実施形態に係る吸放湿性水性インキを用いて形成することができ、例えば、前述の吸放湿性水性インキによる乾燥皮膜とすることができる。紙製基材に吸放湿性インキ層を設ける方法としては、紙製基材に前述の吸放湿性水性インキを印刷する方法をとることができ、なかでも、フレキソ印刷方式が好適である。紙製基材への吸放湿性水性インキの印刷は、紙製基材の表面における一部に行ってもよく、全体に行ってもよい。したがって、包装材における吸放湿性インキ層は、紙製基材の表面における一部に設けられていてもよく、全体に設けられていてもよい。

0049

包装材における紙製基材としては、種々の紙を用いることができ、そのなかでも、段ボール原紙(中しん原紙、表ライナー、及び裏ライナー)やそれらが組み合わせられた段ボールシート等の板紙が好ましい。包装材の形態としては、特に限定されず、例えば、シート状、ラベル状、袋状、及び箱状等の種々の形態をとることができる。

0050

なお、上述した通り、本発明の一実施形態では、以下の構成をとり得る。
[1]水性インキであって、前記水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有する吸放湿性水性インキであり、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、前記吸放湿性水性インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である吸放湿性水性インキ。
[2]前記茶殻の乾燥質量と前記珪藻土の乾燥質量との比が、茶殻:珪藻土=20:80〜40:60の範囲内である上記[1]に記載の吸放湿性水性インキ。
[3]前記茶殻及び前記珪藻土として、茶殻付き珪藻土を含有し、前記茶殻付き珪藻土の平均粒子径は、1〜500μmの範囲内である上記[1]又は[2]に記載の吸放湿性水性インキ。
[4]さらにバインダー樹脂を含有する上記[1]〜[3]のいずれかに記載の吸放湿性水性インキ。
[5]フレキソ印刷に用いられる上記[1]〜[4]のいずれかに記載の吸放湿性水性インキ。
[6]紙製基材に用いられる上記[1]〜[5]のいずれかに記載の吸放湿性水性インキ。
[7]茶殻及び珪藻土を含有する水分散液を調製する工程と、前記水分散液を用いて、前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が、インキの総固形分の質量を基準として、10〜30質量%の範囲内である吸放湿性水性インキを製造する工程と、を含む吸放湿性水性インキの製造方法。
[8]紙製基材と、前記紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備え、前記吸放湿性インキ層は、茶殻及び珪藻土を含有し、前記吸放湿性インキ層中の前記茶殻及び前記珪藻土の合計の乾燥質量としての含有量が10〜30質量%の範囲内である包装材。
[9]紙製基材と、前記紙製基材に設けられた吸放湿性インキ層と、を備え、前記吸放湿性インキ層は、上記[1]〜[6]のいずれかに記載の吸放湿性水性インキで形成されている包装材。

0051

以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明の一実施形態の水性インキをさらに具体的に説明するが、その水性インキは以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の文中において、「部」及び「%」との記載は、特に断らない限り、質量基準(それぞれ「質量部」及び「質量%」)である。

0052

<実施例1>
(茶殻及び珪藻土の準備)
茶葉を熱水で10g/Lの割合で10分間抽出した液とそれら茶殻を90kg/cm2で圧搾して得られた圧搾液を、目開き500μmのメッシュで濾過し、透過率が0.08Darcy、ケーク嵩密度が0.4g/cm3の珪藻土に混合した後に布で液体を除去した茶殻付き珪藻土を準備した。なお、茶殻及び珪藻土の含水率は58%、茶殻と珪藻土との乾燥質量比は30(茶殻):70(珪藻土)であった。また、茶殻付き珪藻土(茶殻及び珪藻土の混合物)について、レーザー回折・散乱法を利用した粒度分布測定装置(商品名「レーザ回折粒子径分布測定装置SALD−2300」、島津製作所製)を用いて、体積基準の粒度分布を測定した結果、その平均粒子径(D50)は、125μmであった。

0053

(水分散液の調製工程)
水18.8部、樹脂分散剤(スチレン−アクリル系共重合樹脂の30%水溶液;商品名「Joncryl 70J」、BASFジャパン製)20.0部、及び消泡剤(固形分:96%超、商品名「BYK−024」、ビックケミー・ジャパン製)0.2部を配合した液に、上記含水状態の茶殻付き珪藻土10.0部を添加し、混合液を得た。この混合液をホモミキサーで粗大粒子がなくなるまで十分に撹拌して、水中に茶殻及び珪藻土が分散した均一な分散液を得た。得られた茶殻及び珪藻土を含有する分散液に、着色剤として有機顔料である銅フタロシアニンブルー顔料(商品名「シアニンブルーZCA−350EP」、大日精化工業製)を添加し、撹拌機にて十分撹拌した後、横型ビーズミル型分散機を用いて分散処理を行った(分散工程)。このようにして、水中に茶殻、珪藻土、及び顔料を微分散させた水分散液を得た。

0054

(インキの調製工程)
上記の水分散液の調製工程で得られた、茶殻、珪藻土、及び顔料等を含有する水分散液に、バインダー樹脂としてコアシェル型スチレン−メタクリル酸共重合物エマルジョン(固形分:34%、理論Tg:17℃)37.0部、水2.0部、低分子量ポリエチレンワックス水分散体(固形分:40%、JIS K 2207による針入度:10、商品名「ケミパールW500」、三井化学製)1.5部、及び消泡剤(固形分:96%超、商品名「BYK−024」、ビックケミー・ジャパン製)0.3部を加えて十分に撹拌し、実施例1の水性インキを調製した。

0055

<実施例2〜4及び比較例1〜3>
実施例1と比較して、「水分散液の調製工程」で使用した水及び含水状態の茶殻付き珪藻土の各量を表1の上段(「水分散液の調製工程」欄)に示す量に変更したこと、及び「インキの調製工程」で使用した樹脂エマルジョンの量を表1の中段(「インキの調製工程」欄)に示す量に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法により、実施例2〜4及び比較例1〜3のそれぞれの水性インキを調製した。

0056

0057

<吸放湿性試験1>
(包装材の作製)
実施例1〜4及び比較例1〜3で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が25℃においてザーンカップ#4(離合社製)で13〜15秒となるように調整した。無地段ボールシートの両面の全体に、希釈した水性インキをフレキソ印刷方式にてベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例1〜4及び比較例1〜3のそれぞれについて、段ボールシートの両面にインキ層を設けた包装材(包装資材)を作製した。

0058

試験評価方法
作製した各包装材について、一定面積切り取って試験体とし、各試験体を、温度25℃で相対湿度50%RHの恒温恒湿槽内に、試験体の質量が恒量となるまで養生させ、養生後の試験体の質量m0(g)を、試験前の初期質量として測定した。養生後の試験体を、温度40℃で相対湿度90%RHの恒温恒湿槽内に48時間置いて吸湿させた(吸湿過程)。その吸湿過程後、上記恒温恒湿槽から試験体を取り出して直ぐに、吸湿後の試験体の質量ma(g)を測定した後、その吸湿後の試験体を、温度25℃で相対湿度50%RHの恒温恒湿槽内に移し置き、放湿させた(放湿過程)。その放湿過程の開始から10分後、30分後、45分後、及び60分後の試験体の質量md(それぞれ、md10、md30、md45、及びmd60)を測定した。

0059

吸湿後の試験体の放湿過程の開始からの上記経過時間毎に、質量増加率([md−m0]/m0)を算出し、評価した。高湿度環境下で吸湿した試験体中の水分は、時間の経過とともに空気中に放出され、周囲の環境湿度に近づいていく。試験体の初期の質量より増加した分の質量が、試験体が吸収した水分であるから、試験体を放湿させてからの経過時間とともに、質量増加率が低くなっている程、放湿していることを表す。

0060

また、試験体の吸放湿面積A(m2)、養生後の試験体の質量m0(g)、吸湿過程終了時の試験体の質量ma(g)、及び放湿過程の時間毎の試験体の質量md(g)から、下記式(1)に基づき試験体の吸湿量Wa(g/m2)を算出し、下記式(2)に基づき試験体の放湿過程の時間毎の放湿量Wd(g/m2;Wd10、Wd30、Wd45、Wd60)を算出した。さらに、放湿過程の時間毎の放湿率(%)を下記式(3)に基づき算出した。以上の吸放湿性試験1の結果を表2の上段に示す。
Wa=(ma−m0)/A ・・・(1)
Wd=(ma−md)/A ・・・(2)
放湿率(%)=(Wd/Wa)×100 ・・・(3)

0061

<吸放湿性試験2>
(包装材の作製)
実施例1〜4及び比較例1〜3で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が25℃においてザーンカップ#4(離合社製)で13〜15秒となるように調整した。段ボール用表ライナー紙の両面の全体に、希釈した水性インキをフレキソ印刷方式にてベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例1〜4及び比較例1〜3のそれぞれについて、ライナー紙の両面にインキ層を設けた包装材(包装資材)を作製した。

0062

(試験・評価方法)
作製した各包装材について、一定面積を切り取って試験体とし、各試験体を、温度25℃で相対湿度50%RHの恒温恒湿槽内に、試験体の質量が恒量となるまで養生させ、養生後の試験体の質量m0(g)を測定した。この養生後の試験体(試験前の試験体)の単位面積当たりの初期質量(m0/試験体面積A;g/m2)を算出した。次に各試験体を温度26℃で相対湿度76%RHの室内に保管し、10分後、30分後、45分後の質量(g)を測定し、吸湿時の質量mb(それぞれ、mb10、mb30、mb45)とした。この所定時間吸湿させた際の吸湿時の試験体の単位面積当たりの質量増加量([mb−m0]/A;g/m2)、及び質量増加率(%)を算出した。

0063

高湿度環境下で保管された試験体は、吸湿することで試験前の初期質量より質量が増加するが、試験体に設けられたインキ層が茶殻及び珪藻土を含有する場合、その効果により、放湿も同時に発生する。そのため、吸湿過程の経過時間につれて、質量増加量が緩やかなほど、又は質量増加量がほぼ変わらないか減少するほど、インキ層による放湿効果が高いといえる。以上の吸放湿性試験2の結果を表2の中段、及び図1に示す。

0064

<耐摩擦性試験>
(包装材の作製)
実施例1〜4及び比較例1〜3で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が25℃においてザーンカップ#4(離合社製)で13〜15秒となるように調整した。無地の未晒ライナー紙の片面全体に、希釈した水性インキを、フレキハンドプルーファーを用いたフレキソ印刷方式にて300LPアニロックスの塗布量でベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例1〜4及び比較例1〜3のそれぞれについて、未晒ライナー紙の片面にインキ層を設けた包装材(包装資材)を作製した。作製した各包装材を、温度25℃で相対湿度50%RHの恒温恒湿槽内に24時間置いて養生させ、養生後の各包装材を各試験体とした。

0065

(試験・評価方法)
各試験体について、学振型耐摩擦堅牢度試験機を用いて、試験体におけるインキ層上を、200gfの荷重をかけた白布(綿3−1号)で100往復擦った後、インキ層の外観目視にて確認し、以下の評価基準にしたがって、インキ層の耐摩擦性を評価した。この評価結果を表2の「耐摩耗性」欄に示す。
A:摩擦による汚れがほとんど確認されなかった。
B:摩擦による汚れがあまり確認されなかったが、一部確認された。
C:摩擦による目立った汚れが確認された。

0066

<水性インキの発色性の評価>
印刷物の作製)
実施例1〜4及び比較例1〜3で得られた各水性インキに水を加えて、各水性インキの粘度が25℃においてザーンカップ#4(離合社製)で13〜15秒となるように調整した。アート紙の片面全体に、希釈した水性インキを、フレキソハンドプルーファーを用いたフレキソ印刷方式にて300LPIアニロックスの塗布量でベタ印刷し、乾燥させてインキ層を形成した。このようにして、実施例1〜4及び比較例1〜3のそれぞれについて、アート紙の片面にインキ層を設けた印刷物を作製した。作製した各印刷物を、温度25℃で相対湿度50%RHの恒温恒湿槽内に24時間置いて養生させ、養生後の各印刷物を各試験体とした。

0067

(評価方法)
各試験体について、分光測色計(商品名「X−Rite eXact」、X−Rite製)を用いて、CIELAB表色系におけるL*、a*、b*の各値を測定した。また、それらの測定値を用いて、比較例1のL*、a*、b*の各値を基準として、実施例1〜4並びに比較例2及び3のそれぞれのΔE*の値を算出した。これらの結果を表2の下段に示す。

0068

実施例

0069

表2に示す通り、実施例1〜4の水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有しない水性インキ(比較例1)、並びに茶殻及び珪藻土の含有量が少なすぎる水性インキ(比較例2)と比べて、吸放湿性が良好なインキ層を形成し得ることが確認された。また、実施例1〜4の水性インキは、耐摩擦性が良好なインキ層を形成可能であることが確認された。さらに、実施例1〜4の水性インキによるインキ層は、茶殻及び珪藻土を含有しない水性インキ(比較例1)によるインキ層を基準としたΔE*の値が5未満であった。このことから、実施例1〜4の水性インキは、茶殻及び珪藻土を含有することによる色相変化が抑えられたインキ層を形成し得ることが確認され、印刷インキとしての適性が良好であることが確認された。以上の結果から、実施例1〜4の水性インキのように、茶殻及び珪藻土を特定量含有する吸放湿性水性インキは、環境負荷が少なく、バイオマスを使用した場合でも印刷インキとしての適性が良好で、吸放湿性の皮膜を形成可能であることが認められた。

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