JP2004533352A - 段ボールを製造する方法及び段ボール製品 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ある種の中間層ウェブを組み込む段ボールを製造するのに適した方法を提供し、それによって段ボールが、良好な堅さ、及び従前の段ボール品位のものより低い段ボール堅さに対する原料材料消費の割合を提供する。
【解決手段】
少なくとも2つの層から成る段ボール製品を製造するための方法が開示され、当該方法は、紙又は段ボールの別々のウェブを接着剤によって結合製品の中へ結合する工程からなる。ウェブの少なくとも１つはエンボスによって機械的に加工されるので、永久変形は、前記少なくとも１つのウェブの少なくとも１つの表面から3mmを超えるウェブ厚さを作らない高さへ突起が外面的に現われる。さらに、この方法は、少なくとも２つの接着性結合層からなる多層段ボール品位を製造するためのセルロース繊維含有段ボール又は紙製品の製造に適用可能であり、それによって、製品材料上で、3mmを越える製品厚さを作らない高さへ永久3次元変形を作るように、製品が機械的に加工される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層段ボールを製造するための請求項１による方法に関する。
【０００２】
本発明は、また、段ボールの中間ウェブとして使用するのに適した段ボール製品に関する。
【背景技術】
【０００３】
段ボールは、塗装基板として、もっと典型的には、ある異なる種類の梱包を造るために使用される。段ボールを梱包する際に、重要な品質は梱包材料の強度及び剛性であり、かつ、もし梱包の表面が文字又な絵でプリントされるべきなら、プリント基板の十分高い品質である。しばしば、段ボールは、もし、それらが、たとえば、コーヒー及び他の食品など不安定な成分を含む液体又は製品を梱包するために使用されるなら、不透過性バリアー層でも提供される。プリント基板の表面品質を製品パッケージ上のプリント品質に設定された要求によって決定し、それによって、明らかに豪華な製品は、バルク商品の出荷及び消費包装から異なる材料に梱包されなければならない。
【０００４】
段ボールを十分に堅く作るために、段ボールは、かなり厚く生産されなければならず、たくさんの原料繊維ストックが、段ボールの製造に必要とされる。他方、プリント基板の性能への要求がより高く設定されればされるほど、より高価な原料が、製品に他の品質のうち十分良好な明度を与えるのに使用されなければない。段ボールの剛性は、その厚さによって主として決定されるので、特定の材料消費及び原料コストが、製品厚と紙の坪量との一次関数として殆どの場合増加する。したがって、高密度で良好なプリント特性の強い材料から作られた段ボールのライナーを有することは有利である一方、中間ウェブは低密度を有すべきである。伝統的には、段ボールウェブの密度は、その全く断面に渡って本質的に一定である。通常の製造技術は、その厚さ寸法を横切る密度を実質的に変えて、ウェブを製造することが不可能だからである。段ボールを折り畳むことは、中間ウェブの密度と比較したとき表面層に異なる密度を有する一方、これらの等級(品位)でさえ、密度の変化は非常に小さいので、溝付きの中間ウェブを有する波形をつけた段ボールによって提供されるものと同じように、厚い段ボールの材料消費を減少させる効率的な方法はない。ゆえに、波形をつけた段ボールは、より堅い梱包材料への増加する需要のために梱包の製造においてなお好ましい。
【０００５】
波形をつけた段ボールは、ライナーと呼ばれる２つの外側の層と、それらの間に設置し溝彫りとして知られる波形をつけた中間ウェブからなる層状製品である。多層波形をつけた段ボールにおいて、溝彫りした中間ウェブの数は、１よりより多くすることができ、中間ウェブは、ライナー層を形成するそれらに類似する平面段ボール層によって互いに分離されている。形状、内部の山の間隔、溝彫りの高さを変えることができる一方、溝彫りの山は、原料ウェブの機械方向に対して水平方向へ常に配向する。中間層に使用される全ウェブは、ウェブサイドの滑らかな表面を変形することなしに溝彫りされるので、溝彫りされた山は、接着される表面上で直線及び連続結合パターンを形成する。その結果、中間層の堅さは、側面と縦方向で異なる。段ボールウェブにおいて、繊維は、機械方向、すなわちウェブの長さ方向に通常ウェブ製造中にそれら自身配向する。その結果、ウェブの強度特性は、機械断面と機械方向とで異なる。波形をつけた段ボールにおいて、この違いは、溝彫りの方向における中間層のより大きい堅さによって均一にされる。ここで、溝彫りの方向の語は、溝彫りの山と谷の長さ方向の意味に使用される。
【０００６】
波形をつけた段ボールは、好都合な梱包材料であるが、いくつかの欠点を有する。波形をつけた段ボールの圧縮強度は、圧縮力が、山や谷に課されるかどうか、さらに、ライナー層がすべての点において必ずしも平面ではないが、それらは、例えば、接着後、マイナー収縮などの要因によって引き起こされる変形を有するかもしれない。もちろん、波形をつけた段ボールの表面層特性は、ライナー段ボールの厚さと質に依存するが、波形をつけた段ボールは、上質梱包におけるその使用を切り詰める接触プリント方法用の選択材料とは一般に考えられない。一方、原則として、波形をつけた段ボール品位も、かなり厚くなる傾向がある。最近、より低い基礎原料成分を有するより薄い波形をつけた段ボールはすでに市場に導入された。この材料の過剰な厚さは、外部寸法によって限定されるプリントした製品及び小さい小売梱包の両方におけるその使用を限定する。したがって、波形をつけた段ボールは、通常、少なくとも高品質の梱包に段ボールの修正として使用される。
【０００７】
米国特許明細書第5,374,468号は、結合段ボール製品を開示し、そこでは、3つの層からなる段ボール製品の中間ウェブが開口させた真空乾燥に渡って、湿った段ボールウェブを通過することによって二重側面にエンボス加工される。湿ったウェブは、ウェブ上でカップ状突起を形成する真空乾燥の開口を確実にし、それによって、突起は、ウェブの他のサイド上にくぼみとして現われる。ウェブが真空によって処理させる限りは、湿った状態で加工しなければならず、それゆえ、エンボス工程後、予備乾燥を要求する。他方、くぼみがかなり大きく高くなければならない場合、薄くプリント可能な段ボールを作るためにこの方法を利用するのは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ある種の中間層ウェブを組み込む段ボールを製造するのに適した方法を提供し、それによって段ボールが、良好な堅さ、及び以前の段ボール品位のものより低い段ボール剛性に対する原料材料消費の割合を提供する。
【０００９】
本発明の目標は、接着の適用前に、乾燥状態で中間ウェブ材料を加工することを通じて、少なくとも２つ、有利には互いに接着領域によって接着された３つの層から段ボールを結合させることによって達成され、それによってエンボス加工された中間ウェブの厚さが3mmより薄くないような中間ウェブ表面からの先端突起の永久変形を得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
より具体的には、本発明による中間ウェブは請求項１の特徴部に述べたことによって特徴付けられる。
【００１１】
さらに、本発明による組み立ては、請求項１０の特徴部に述べたことによって特徴つけられる一方、本発明の段ボール製品は、請求項１２の特徴部分に述べたことによって特徴つけられる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、重要な利益を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、高品質、プリント可能な梱包品位の段ボールを生産することが可能であり、特定の原料、特に繊維原料の消費に対する堅さの割合が、実質的に従来の段ボール品位よりより有利である。段ボールの特性は、変更が容易で、極めて軽量品位で生産することも可能である。製品のバルクは、その基礎重量に関して高強度、曲げ抵抗性である。事実、製品の剛性は、波形をつけた段ボールのものでさえ越えることができる。逆に、同様の剛性及び強度の製品に比較して、本発明にしたがって製造された段ボールは、繊維ストックのより小さい量を使用して製造することができる。それゆえ、新規段ボール品位は、製造するのによりコスト効果があり、それは、すべての層が固体層である従来の段ボールのものよりより低い環境上の負担を与える。もしすべての製品の層がセルロース繊維材料から形成されるなら製品は、完全にかつ容易にリサイクル可能である。もし製品が、湿気又は気体バリアーを要求するなら、それらを従来のホイル又は膜材料を使用して容易に不透過させることができる。この点で、製品のリサイクル可能性は、使用されるホイル/膜の型によって決定され、それによるリサイクル可能性の利点は、繊維ストックに関係してリサイクル可能なホイル/膜材料を選択するための有効性である。
【００１４】
段ボールの特性は、多くの方法によって変更することができる。中間のウェブに形成された突起の形状及び寸法を変更することの長所は、最終製品の厚さばかりでなく、異なる方向における強度品質も制御することが可能であることである一方、ライナー品質は段ボールの所望のプリント特性を得るのに変更することができる。段ボールライナーは、例えば被膜され、カレンダー加工することができ、それによって、製品へ良好なプリント特性を与える。段ボールの厚さプロフィールは、スムーズに制御され、その表面に垂直な方向における段ボールの圧縮抵抗性は、均一であるので、新規段ボールは、従来の接触タイププリント技術、たとえば、オフセット、フレキソ印刷、デジタルプリンターなどを使用して高品質でプリントすることもできる。
【００１５】
段ボールの特性は、中間ウェブ突起の形状によって影響されることができる。紙と段ボールウェブが、その製造技術のために本来的に僅かに2つのサイドとなる傾向がある限り、これらの違いは、単一サイド又は二重サイド突起を選択することによって同等に又は向上させることができる。突起は、ウェブ材料が圧縮下で崩壊する可能性があるいずれの規則的グリッド又は直線ラインが形成されないように近接したパターンを有し、かつ位置させることができる。有利には、突起の形状は、工程中に最大限無傷で突起する先端及びエッジを保持するように選択し、それによって、中間ウェブの良好な強度を確実にする。他方、互いに異なるウェブ層を接着するために使用される接着剤は、エンボス加工された突起の先端で特に可能性が有る破損を直す修復成分として機能する。突起の破損耐性に関して、円く、カーブした形状が角形状よりもより有利であることが推奨される。それが、良好な強度を与え、かつ、エンボス加工されたウェブへ最も少ない圧力である限り、最も有利な形状は、円い突起である。
【実施例】
【００１６】
以下に、本発明を本明細書において説明された実施態様を参照することによってより詳細に検証する。
【００１７】
フィンランド特許明細書第20001799は、中間ウェブ及びライナーボードから成る段ボール製品、及びその製造方法を開示する。この方法において、中間ウェブは、そこで突起をエンボス加工され、その後、互いに接着剤によって段ボールの異なるウェブを結合する。本発明が、引用された特許出願に記述された方法及び製品に関する限り、方法の短い説明がここで含まれる。さらなる開示の詳細は、この特許出願で参照として組み込む引用した特許出願において見出すことができる。
【００１８】
3層製品の製造は、ロールにおいて製造プロセスへ取り込まれた３つのウェブを必要とする。ウェブのキャリパーは、方法がプリント可能な段ボールの薄い品位を製造するのに使用されるとき、ある程度薄いものを選択することができる。それゆえ、原料ウェブは、段ボールより紙多様性がより多い。工程は、原料ロールからウェブの適当な長さを巻き取ることによって開始し、ウェブが２つのロータリーロール間で形成された結合/校正ニップを通過したとき、完成する。ウェブは、この最終ニップにおいて結合する。最初、中間ウェブは、ロールニップにおいて、乾燥状態でウェブを圧縮することによって生じた表面パターンをもってエンボス加工され、それによって、ウェブ表面上に永久変形を得る。この内容において、乾燥ウェブは、貯蔵庫又は機械ロールから生じるウェブの通常の湿気含有量、すなわち、典型的には、１０％以下、一般に３〜１２％のウェブロールの移送における湿気含有量を有すると理解しなければならない、さらに、エンボス操作を、ウェブを加熱又は蒸気へ適用することなしに行なわれる。最も有利には、ウェブ表面を、例えば、不完全な円錐状、半球状又はハニカムコップ形状によって形成されたパターンなどの3次元パターンでエンボス(打ち出し)加工され、それによって、エンボス加工後のウェブの強度は、繊維の配向方向と機械断面方向の両方とも、例えば,波形をつけた段ボールと2次元溝媒体の場合にないように同様に良好である。ライナーウェブは、接着アプリケーターロールに渡って通過する。これらの機能は、ライナーウェブの外側上を走行するロールが、バッキングロールとして役立つ一方、接着剤はアプリケーターロールの表面上のライナーウェブの外側に適用される。接着剤は、中間ウェブに形成され、エンボス加工された突起の先端にも適用され、それによって、接着剤適用システムが異なり、且つ該システムは、中間ウェブの走行にそって適用される上述した種類の接着アプリケーターニップからなることができる。次に、接着剤被膜ライナーウェブは、同時に、ウェブが互いに接着する結合ニップを通じてエンボス加工された中間ウェブを通過し、段ボールの厚さが、ロール間のウェブを通過することによって校正される。この方法において、ウェブと製品への結合の組み合わせは、単一工程で行なうことができ、段ボール製品の厚さ校正も生じさせる。結合ニップは、ウェブ用のドローニップとしても機能する。結合後、製品は、必要なら、使用された接着剤の硬化要求に依存して乾燥させることができる。もちろん、接着剤は、ウェブに適用された接着剤によって決定されたような反応の他のタイプを使用して硬化させることができる。
【００１９】
本発明は、低コスト消費パッケージ用の段ボール製造を意図しており、それによって、本発明の目標は、梱包に使用される原料の特定の消費を切り下げる。このために、本段ボールは、典型的には、100〜500g/cm²のベース重量を有する多層梱包品位段ボールとして、特定される。製品の厚さは、典型的には、0.5〜1.5mmであり、多様な異なる塗装技術と互換性有る製品を作る。例えば、3mm厚さへエンボス加工された中間ウェブを使用して達成することができるより厚い製品を、塗装すべきシート又はウェブの厚さに関して限定されない塗装方法で使用することができる。
【００２０】
本発明による中間ウェブの利点は、中間ウェブが、エンボス加工された突起先端の相対的に低い高さを有する多くの小さいサイズの突起でパターン化されるという概念に基づいている。このパターンニングの最も重要な要因は、3mmより大きくない中間ウェブ厚さを作る突起の高さである。しかしながら、もしライナーウェブを支持する十分に多量な数のポイント又は領域が作られるなら、突起は、表面領域全体に渡る中間ウェブの非常に大きいネット領域をカバーする必要がない。それゆえ、突起の割合は、中間ウェブの全表面領域の５〜70％まで変化することができる。ここで、中間ウェブの表面領域は、エンボス加工されていないバージン中間ウェブの領域として定義される一方、エンボス加工された突起の領域は、中間ウェブの平面においてエンボス加工されたパターンの全突起領域として理解しなければならない。もし、中間ウェブの両方の表面がエンボス加工されるなら、両サイド上の突起の合計した領域は、バージン中間ウェブの全表面領域を越えることは出来ない。必然的に、エンボス加工された領域単位あたりのポイントの数は、突起の大きさ及び形状に依存する。本発明にしたがって,突起の数は、０より大きいが50/cm²より低い。異なるカーブなど終わりのないエンボス加工パターンの領域が数平方メートルをカバーする限り、本内容において、分離した突起としてサンプル測定の単位領域内にある個々のカーブの各々の部分を考慮することが推奨される。カーブした突起の山壁間の距離は、過度に大きくない。なぜなら、さもなければ、山壁間の領域における段ボールの負荷耐久性が減少するからである。当該技術において経験の基づく常識によれば、エンボス加工されたパターンのいずれかの点で突起の反対側の山壁間の平均距離は、3mmより大きくあるべきではない。壁から壁の平均距離は、ウェブ表面に平行な表面において突起の異なる高さで測定された平均距離として理解しなければならない。円形又は円錐状の突起に対して、これは、3mmの直径を意味する。直線、カーブ状又は蛇行した突起に対して、反対の壁間の距離は、盛り上がった山のエッジで測定される。この測定距離は、ウェブの盛り上がった側の平面において生じる。ウェブのベースレベルからパターン壁の傾斜角度は、広範に変化させることができるが、好ましくは、20°〜90°である。この傾斜角度は、パターンがエンボス加工されるウェブ表面に沿った実際上のライン及びインデンドされたパターンの内部壁に沿って脱線的な別のラインを配向することによって決定される。球形又はさもなければ曲がった形状に対して、平均傾斜角度を使用することができる。塗装器具で使用するために十分薄い製品を作り、最終製品の特定の原料消費を減少させるために、中間ウェブのベースシートは、過度に厚くなるべきではない。本発明に関連して行なわれた実施試験は、200μmより薄くないベースシートが有利に使用されることができることを示した。これらの寸法がエンボス加工後に生じる寸法回復によって影響を受けるので、測定は、エンボス加工されたが穏やかな材料から生じさせなければならない。
【００２１】
中間ウェブのエンボス加工された側上の円形の境界線を有する球形又は切り取られた円錐状インデントを残す突起は、繊維へ最小のストレスを生じさせ、裂かれたウェブ材料の少ないリスクを含むことによって最も有利に使用されるが、いずれの他のパターン、例えば、円形頂上、楕円形、多角形又は所望のパターンなど本発明の範囲及び要旨を逸脱すること無しに使用することができる。しかしながら、パターン形状が複雑になればなるほど、加工するためのエンボス部品はより高価になる。エンボスロールによってウェブが最も有利に加工される一方、単一の圧縮道具又は複数のそれらを使用するいずれの種類の機械加工法を使用して、本発明を実行することができる。器具又はその動作軌跡は、エンボス加工されたパタ−ン間の直線が、少なくとも機械において、機械の断面方向において回避されるようであるべきである。もしパターンが直線配列において配向されたノブによってエンボス加工されるなら、エンボス加工されたノブの直線配列は、機械方向と異なって、好ましくは機械の断面の方向と比較して約−45°と＋45°で配向しなければならない。
【００２２】
上述したことに加えて、本発明は別の実施態様を有することができる。
【００２３】
中間ウェブは、乾燥状態で有利にエンボス加工される。その加工性を改善するために、ウェブは、ロール、輻射熱、及び蒸気注入によるブロー又は加熱/蒸気熱風の助けで加熱することができる。注入するスチームの量は、ウェブによって吸収された湿気を予備乾燥なく加熱ウェブから蒸発させるように有利に継続される。もし、もっと劇的な量の湿気又はもしかすると水との湿気でさえ要求されるなら、予備乾燥がしばしば必要とされる。しかしながら、これは、出資コスト、及び機械の特別なエネルギ-消費を増加させる。中間のウェブは、少なくともその基本的部分に関してセルロース繊維ウエブからなる。中間ウェブを被膜し、カレンダー加工し、及びウェブ改善剤で処理することも出来る一方、これらの処理は、ライナーウェブを作るときにより良い最終結果を与える。実際に、同様に製造するために使用される中間ウェブの表面サイズ処理又はストックのバルクサイズ処理は、中間ウェブ強度を改善するためのより効率的技術である。すべての既知のフィラー及び添加物を中間ウェブのストックに使用することができ、ストックフローは、異なる繊維源から配向する一つ又はそれ以上のストック組成物からなることができ、又は異なる工程を使用して製造されることができる。この選択は、中間ウェブ製造においてより短く、かつ長い繊維を混合することを通して、ウェブ強度を制御するために利用することができる。
【００２４】
中間ウェブからなる層の製品構造と、少なくとも１つのライナーウェブとは、所望の厚さの多層構造に組み込むことができる。

Claims (14)

1. 結合製品を接着することによって、紙又は段ボールの別々のウエブを結合する工程からなる、少なくとも2層からなる段ボール製品の製造方法であって、ウェブの少なくとも1つが、永久変形が少なくとも１つのウェブの少なくとも１つの表面から、3mmを越えるウェブ厚を作らない高さへ、外面的に突起が現われるように、エンボス加工によって機械的に加工されることを特徴とする段ボール製品を製造する方法。
2. エンボス加工によって形成された変形パターンの数が、0より大きく50/cm²より少ないことを特徴とする請求項1記載の方法。
3. 機械的に加工したウェブが、12％より有利に低い湿気含有量を有する乾燥状態において処理される請求項１又は２に記載の方法。
4. エンボス加工されたウェブ上で突起の先端へ接着を適用することを特徴とする先行するいずれか１つの請求項に方法。
5. 与えられたエンボスパターンの反対の山壁間の平均距離が、３mmより大きくないことを特徴とする先行するいずれか１つの請求項に方法。
6. 中間ウェブの材料厚さが、200μmより大きくないことを特徴とする請求項5に記載の方法。
7. ベースウェブ表面からの与えられたエンボスパターンの壁の傾斜角度が、20°から90°であることを特徴とする先行するいずれか１つの請求項に方法。
8. 少なくとも1つの中間ウェブと１つのライナーウェブからなる層構造が所望の厚さの多層構造に結合されることを特徴とする先行するいずれか１つの請求項に方法。
9. 少なくとも２つの接着性結合層からなる多層段ボール等級を製造するのに適したセルロース繊維含有段ボール又は紙製品であって、製品材料上へ3次元変形を3mmを超える製品厚を作らない厚さへ作るために、製品を機械的に加工されることを特徴とするセルロール繊維含有段ボール又は紙製品。
10. 変形パターンの数が、０より大きく50/cm²より小さいことを特徴とする請求項９記載の段ボール又は紙製品。
11. 変形パターンの反対の山壁の間の平均距離が３mmより大きくないことを特徴とする請求項９又は１０記載の段ボール又は紙製品。
12. 製品の材料厚さが200μmより大きくないことを特徴とする請求項９、10又は11のいずれか1項に記載の製品。
13. ベースウェブ表面からの与えられた変形パターンの壁の平均傾斜角度が20°〜90°である請求項９〜12項のいずれか1項に記載の製品。
14. 製品におけるウェブの全領域に関する加工領域の比率が５〜70％であることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか1項に記載の製品。