JP2007177331A

JP2007177331A - 段ボール用中芯原紙の製造方法及び段ボール用中芯原紙

Info

Publication number: JP2007177331A
Application number: JP2005373568A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Ishii; 聖一石井; Minoru Ogami; 稔大上; Tokuyuki Onari; 徳之大成
Original assignee: Daio Paper Corp
Current assignee: Daio Paper Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】Ａ級〜Ｃ級の坪量が１２０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙と同等の強度と貼合適性を備えた坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の軽量の段ボール用中芯原紙を得る。
【解決手段】幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックス１、シュープレス３及びサイズプレス６を使用して、坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、段ボール用中芯原紙において、軽量でかつ強度があり、コルゲーターでの貼合時に段ロールでの成形性と貼合適性を備えた中芯原紙の製造方法及び中芯原紙に関する。

保護収納ケースとして使用されている段ボールは、その中芯の波形状の段高及び３０ｃｍ当たりの段山数によって、Ａ段、Ｂ段、Ｃ段、Ｅ段等に分類される。ＪＩＳにより規格が定められており、いわゆる通常の段ボール箱の材料として用いられるＡ段、Ｂ段、Ｃ段は各々段高が約５ｍｍ、３ｍｍ、３．６ｍｍである。これらは、テレビ等の電化製品や野菜等の生鮮食料品といった比較的重量のある物の輸送箱として広く使用されている。これらに対し、より薄型の段ボールとして、ＪＩＳ等では特に規格は決められていないが、段高が１．１〜１．４ｍｍのＥ段や、それよりさらに低い段高１．０ｍｍ以下の、Ｆ段、Ｇ段、ミニ段、マイクロフルート段ボール等と呼ばれるものが存在する。これら薄型の段ボール箱は、個装や内装用箱、美粧用ギフト箱など、比較的軽量で通常はカートンとするものの代用として使用されている。
また、通常の中芯原紙は、ＪＩＳで坪量別にその要求される強度によりＡ級、Ｂ級、Ｃ級に分類される。例えば坪量１２０ｇ／ｍ²のものであれば、横方向の圧縮強さ（Ｎ）が、Ａ級は１４４以上、Ｂ級は１２０以上、Ｃ級は９６以上で、縦方向の列断長（ｋｍ）が、Ａ級は４．０（引張強度で４．７ｋＮ／ｍ）以上、Ｂ級は３．５（引張強度で４．１ｋＮ／ｍ）以上、Ｃ級は３．０（引張強度で３．５ｋＮ／ｍ）以上と定められている。
現在、Ａ段〜Ｃ段の段ボールに使用されている中芯原紙の坪量としては、１２０〜２００ｇ／ｍ²が主体で、更に低坪量のものでも１１５ｇ／ｍ²までである。
坪量の低い軽量中芯に関しては、特許文献１には坪量７０ｇ／ｍ²の晒クラフト紙の中芯が開示されている。これは、フィンガーレス方式による薄型段ボール製造時の接着強度低下の問題を防止することのできる、特にマイクロフルート段ボールシートに好適に使用される中芯用原紙についてのものである。本発明者らは、これを通常使用されている段高が５〜３ｍｍであるＡ段・Ｂ段・Ｃ段に用いられる中芯原紙として使用してみたが、段ボール箱の圧縮強度が低く実用には至らなかった。

中芯原紙を軽量化した場合には、坪量の低下に伴って紙厚が低下し、コルゲーターで段割れ・段飛び・段切れが発生し、操業性が低下するだけではなく、段ボール箱にしたときのケースの圧縮強度が低下する。坪量の低下に伴う紙厚低下を防ぐためにはキャレンダー処理を行わなければよいが、その場合は、坪量のバラツキによる紙の厚薄ムラを是正することができないため、段割れが発生する。また、段割れを防止する方法としては、ワックス類を含む水溶性高分子を主成分とする塗工液をオンマシン塗工設備により塗工する方法が提案されている（特許文献２）。しかしながら、ワックス類の塗工は抄紙機を汚し、紙の欠陥となって現われ、この欠陥は断紙という新たな問題を引き起こす。また、本発明者らはこの方法を実施してみたが、Ａ〜Ｃ段などから構成される圧縮強度の必要な段ボールケースに用いられる中芯は得られなかった。

また、圧縮強度の向上を図るために、従来公知の方法であるポリアクリルアミドなどの紙力増強剤を添加して抄紙する場合は、紙の柔軟性が損なわれ、坪量が８０〜１１０ｇ／ｍ²の軽量中芯では段割れを生じる。他の圧縮強度の改善方法として、段ボール外装用ライナーの強度を上げることによって補うことができるが、この場合は段ボールの原材料である外装用ライナーのコストがあがり、外装用ライナーの厚物化によるコルゲーターでの貼合スピードが低下し生産性が下がる。また段ボールケースの軽量化を図ることもできない。
特開２００１−１６２７０４特許第３５３９２８１号

本発明は、近年ますます要求されるようになっている省資源や運送費の低減に対応して、現在最も多く使用されているＡ級〜Ｃ級の坪量が１２０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙と同等の強度と貼合適性を備えた坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の軽量の段ボール用中芯原紙の製造方法及び段ボール用中芯原紙を提供することにある。

近年要求されるようになってきた省資源や運送費の低減にそって、坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の中芯原紙を８００ｍ／分以上の高速で抄造するにあたり、これまで中芯原紙の抄紙機に導入されたことがなかった幅方向の原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックスに着目するとともに、紙厚の低下を抑制しながら湿紙の脱水ができるシュープレスを組合わせ、さらにサイズプレスを使用することで、通常の段ボールケースに使用されている従来の坪量の中芯原紙と強度や貼合適性において遜色のない段ボールケース用中芯原紙を得て本発明を完成させた。中芯原紙は、さらにサイズプレスで水溶性高分子を固形分で０．５〜５．０ｇ／ｍ²塗布することにより強度を高めることができる。また、中芯原紙の重量平均繊維長を１．２０〜１．５０ｍｍにすることで配合の如何に関らず強度を一定に保つことができることを見出した。

かかる知見に基づく本発明は次記のとおりである。
＜請求項１項記載の発明＞
幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックス、シュープレス及びサイズプレスを使用して、坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙を得ることを特徴とする段ボール用中芯原紙の製造方法。

＜請求項２項記載の発明＞
前記サイズプレスにおいて紙の表面に水溶性高分子を塗工する請求項１に記載の段ボール用中芯原紙の製造方法。

＜請求項３項記載の発明＞
幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックス、シュープレス及びサイズプレスを使用して、サイズプレスにおいて紙の表面に水溶性高分子を塗工して又はしないで、製造された坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙で、かつＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩＮｏ．５２における重量平均繊維長が１．２０〜１．５０ｍｍであることを特徴とする段ボール用中芯原紙。

Ａ級〜Ｃ級の坪量が１２０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙と同等の強度と貼合適性を備えたものを得ることができ、米坪８０〜１１０ｇ／ｍ²の軽量中芯をＡ段〜Ｃ段の段ボールに使用することができ、省資源化とコストダウンを図ることができる。さらに、段ボールケースの軽量化を図ることができ、輸送費の軽減を達成できる。

本発明は、比較的安価な原料・材料を組み合わせることで、通常の段ボールケース用中芯として使用できる従来の中芯原紙と遜色のない強度と段繰り性を有する坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の中芯原紙を製造する方法及びその方法で製造された段ボール用中芯原紙である。

以下本発明の実施形態について図１の例示に基づき説明すると、幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックス１により紙料を噴出させ、ワイヤーパート２においてパルプ繊維の分散を図りながら紙層を形成し、シュープレス３を備えるプレスパート４により脱水し、その後プレドライヤーパート５により湿紙の乾燥を図る。次いでサイズプレス６を使用して、好適には水溶性高分子を塗布する。塗布後にアフタードライヤーパート７において乾燥し、カレンダー装置８によりカンレダー処理し又はカレンダー処理せずに、巻取機９により巻取り、坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙を得る。

ところで、近年生産性向上のため抄紙機の抄速は高速化しつつある。高速化に伴ってワイヤー上でのパルプ繊維の分散が不十分となり、紙の地合（厚薄差）が悪く（大きく）なる傾向がある。印刷適性から厚薄差の少ない紙が要求される印刷用紙などについては、これまでに幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックスが導入されてきた。原料価格が安く、坪量をあげることによって容易に強度が得られる中芯の分野においては、これまで導入されたことがなかった。
本発明者は、省資源や運送費の低減の要求に対応すべく、坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の中芯原紙を８００ｍ／分以上の高速で抄造するに当たり、幅方向の原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックスの適用を鋭意検討し、以下で説明するシュープレスと組合わせることによって本発明を完成した。
本発明に係る幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックスとしては、モジュールジェットヘッドボックス（ＶＯＩＴＨ社製）、コンセプトＩＶ−ＭＨヘッドボックス（三菱重工業社製）、オプチフローヘッドボックス（ＭＥＴＳＯ社製）、ＢＴＦ−ダイリューションシステム（川之江造機社製）などが使用できる。なおワイヤーパートで多層抄きにすると引張強度が出やすく、より好ましい。

プレスパートについても、抄紙機の高速化に伴って一層の脱水性能が求められるようになってきており、従来の２ロールニップ方式から、より脱水能力のあるシュープレスが導入されるようになってきている。
本発明者は、鋭意検討の結果、シュープレスによれば、２ロールニッププレスに比べて脱水能力が高いということ以外に、紙厚の減少を抑制しながら脱水できることを見出した。
その結果、中芯原紙においてはコルゲーターでの成形時の段割れ防止に効果がある。シュープレスと先に説明した幅方向の原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックスを組合わせることにより、紙厚低下が少なく、厚薄のバラツキや部分的な厚薄ムラが少ない、坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の軽量中芯原紙が得られる。かかるシュープレスとしては、シムベルトＳプレス（ＭＥＴＳＯ社製）、ニプコフレックスプレス（ＶＯＩＴＨ社製）、エクステンディドニッププレス（三菱重工業社製）などが使用できる。

前記ヘッドボックスに幅方向の原料濃度調整機構がない場合は、ワイヤーパートでの紙の地合による厚薄差が大きくなり、プレスパートのシュープレスでは修正できない。したがって段割れを防止するためにカレンダー処理により厚薄差の是正を行わざるをえず、圧縮強度が低下する。またシュープレスを用いない場合は、前記ヘッドボックスにより紙の厚薄差を小さくできても、プレスでの紙厚低下が大きく、キャレンダー処理を行わなくても圧縮強度で必要な強度を得ることはできない。また、ヘッドボックスでの原料濃度は薄い方がパルプ繊維の分散性が良い。しかし、設備費と品質との兼ね合いから印刷用紙用の抄紙機の場合、ヘッドボックスでの原料濃度は通常０．６〜０．７％である。中芯原紙の場合は、印刷適性は要求されないので、濃度はもう少し高く０．８〜１．２％である。

前記ヘッドボックス及びシュープレスを用いることにより、厚薄ムラの少ない中芯原紙を得ることができるため、従来のカレンダー処理を行う必要がなくなり、紙厚を維持することが可能となり、従って圧縮強度を損なうことがない。
また、カレンダー処理による紙の密度増加を軽減できるので、段ボール製造時の貼合において糊足が良好となり、好ましい貼合強度を得ることができる。

本発明では、さらに、サイズプレスを導入し、好適には水溶性高分子を塗布する。繊維間強度が付与されたドライヤーパートで乾燥された中芯原紙はサイズプレスにおいて、水溶性高分子を塗布することにより、強度特に圧縮強度をさらに高めることができる。なお印刷用紙においても水溶性高分子を表面塗工するものもあるが、これは印刷時のインクの滲みを防止するためである。本発明は、段ボール用中芯原紙の表面に水溶性高分子で固めた層を作り、段ボール中芯原紙に要求される圧縮強度を高めるためで、印刷用紙とは異なる。サイズプレスの方式は、２ロールのポンド式、ゲートロールやロッドメータリングなどの転写式、あるいはこれらの組合せによるビルブレードコーターが使用できるが、少ない塗工量で均一に水溶性高分子層を作るうえでは、転写式が好ましい。

水溶性高分子としては、澱粉のほか、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）等の水溶性高分子を用いることができる。このうち段ボール貼合適性からは澱粉が好ましい。澱粉には、通常の澱粉のほか、酸化澱粉、エステル化澱粉、酸素変性澱粉、エーテル化澱粉などの澱粉誘導体が使用できるが、耐老化性が高く、フィルム形成能に優れる酸化澱粉が好ましい。また澱粉の原料としては、コーンスターチ、ワキシーコーンスターチ、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉、小麦澱粉、甘藷澱粉、米澱粉等があるが、価格面でコーンスターチが好ましい。塗工量は紙の片面当り固形分で０．５〜５．０ｇ／ｍ²塗布することが好ましい。より好ましくは１．０〜２．５ｇ／ｍ²である。水溶性高分子の塗布量が０．５ｇ／ｍ²未満であると、圧縮強度の向上効果は小さい。５．０ｇ／ｍ²を超えると塗工後の乾燥性が悪化し、生産性が低下するとともに後の工程の汚れを生じる。また水溶性高分子を５．０ｇ／ｍ²塗布した場合でも、貼合時に糊の水分吸収を損なわないように、ステキヒトサイズ度を５秒以下とすることが好ましい。水溶性高分子を内添する方法もあるが、コスト面や操業性などから外添するのが好ましい。

水溶性高分子の塗工量が０．５〜５．０ｇ／ｍ²の範囲であれば問題ないが、塗工量の増加に伴い、紙が剛直になり柔軟性が低下傾向となり、貼合時の段割れを引き起こす原因になる場合もあるので、その場合は滑剤を塗布することが好ましい。滑剤は上記水溶性高分子と同時（混合して）に塗布してもよいし、別に塗布してもよいが、同時に塗布するのが生産効率上望ましい。滑剤としては、ポリエチレンワックス、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレンワックス乳化物、および酸化ポリエチレン系ワックス類の溶液または分散液などが使用できる。

中芯原紙用の原料としては、従来からの段ボール古紙が使用できる。さらに圧縮強度などを得るためには、強度のある針葉樹クラフトパルプや高歩留の針葉樹クラフトパルプのバージンパルプを多く含み繊維損傷の少ない米麦袋等の茶古紙等のほか、針葉樹クラフトパルプや高歩留針葉樹クラフトパルプのバージンパルプを使用してもよい。これらのパルプを使用して製造した中芯原紙は、その重量平均繊維長を１．２０〜１．５０ｍｍにすることで配合の如何に関らず強度を一定に保つことができることを見出した。より好ましくは１．３０〜１．４０ｍｍである。重量平均繊維長を１．２０〜１．５０ｍｍにすることで、後続のヘッドボックス及びプレスパートにおける、紙厚低下がより少なく、地合すなわち厚薄ムラのより少ない紙層形成を行うことが可能となる。重量平均繊維長が１．２０ｍｍ未満であれば、圧縮強度の向上の効果は小さい。また１．５０ｍｍを超えると、製造工程での分級処理で歩留りが低下し、省資源やコスト面で問題が発生したり、地合の厚薄ムラが発生しやすくなり段繰り性が悪化する。さらに使用するパルプのうち針葉樹クラフトパルプの含有率を５０〜８０％にすることが好ましい。より好ましくは６０〜７０％である。５０％未満になると十分な強度が得られないし、８０％を超えると地合の厚薄ムラが発生しやすくなる。

実施例及び比較例により本発明の効果を明らかにする。本発明のヘッドボックス形式、プレス方式、サイズプレス方式、坪量、サイズプレス塗布量、カレンダー処理条件、原料構成と平均繊維長の調整を変えて、中芯原紙の品質評価を行った。結果を表１、表２に示す。また、各例は各要因の全てについて個々のラインを新設したものではなく、テストプラントによるテスト例が主たるものであることを断っておく。澱粉は酸化澱粉（日本食品加工(株) 日食ＭＳ＃３８００）を使用した。
強度の指標として、コルゲーターでの段繰り時に段割れなどの原因となる縦方向の引張強度と、段ボールケースにして積み上げた場合にケースつぶれなどの問題となる横方向の圧縮強度を取り上げた。引裂強度は、ＪＩＳＰ３９０４のＣ級の表示米坪１２０ｇ／ｍ²で規定する３．５ｋＮ／ｍ（裂断長３．０ｋｍ）以上で、かつ圧縮強度も同欄で規定する９６Ｎ以上を目標とした。また仕上がり水分は、ＪＩＳＰ３９０４で規定する８．０±１．５％の範囲内にした。
１）比較例８〜１０は、他社の坪量１２０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙である。
２）重量平均繊維長は、約１０ｃｍ²に裁断した試験片約２５ｇを１リットルの水中に２４時間浸漬した後、ＴＡＰＰＩ標準離解機で、１５分間離解処理し、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．５２繊維長試験方法に基づいて測定した。
３）引張強度は、ＪＩＳＰ８１１３に準じて測定した。
４）圧縮強度は、ＪＩＳＰ８１２６に準じて測定した。
５）ステキヒトサイズ度は、ＪＩＳＰ８１２２に準じて測定した。

実施例及び比較例の結果から、本発明の効果が顕著であることが判る。

本発明の実施設備例の概要図である。

符号の説明

１…ヘッドボックス、２…ワイヤーパート、３…シュープレス、４…プレスパート、５…プレドライヤーパート、６…サイズプレス、７…アフタードライヤーパート、８…カレンダー装置、９…巻取機。

Claims

幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックス、シュープレス及びサイズプレスを使用して、坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙を得ることを特徴とする段ボール用中芯原紙の製造方法。
前記サイズプレスにおいて紙の表面に水溶性高分子を塗工する請求項１に記載の段ボール用中芯原紙の製造方法。
幅方向に原料濃度調整可能な機構を備えたヘッドボックス、シュープレス及びサイズプレスを使用して、サイズプレスにおいて紙の表面に水溶性高分子を塗工して又はしないで、製造された坪量８０〜１１０ｇ／ｍ²の段ボール用中芯原紙で、かつＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩＮｏ．５２における重量平均繊維長が１．２０〜１．５０ｍｍであることを特徴とする段ボール用中芯原紙。