JP2011161659A - 軽量原紙使用の強化段ボール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーのテーバーこわさを向上して手触り感が増し、ハンドリング性が向上し、段ボールの軽量化を可能とする。しかも、段ボール箱とした時の罫線部コーナーに帯状に印刷塗工することにより、部分強化段ボールを効率的に製造可能することを課題とする。
【解決手段】
ライナーと中芯を貼合して製造する段ボールにおいて、段ボール製造装置であるコルゲータで貼合する以前に、予めプレプリント印刷方式にて、段ボールケースの表側となるライナーの表面に、水性の紙力強化剤を塗工し、印刷インクを印刷し、乾燥して、強化ライナーを作成し、その強化ライナーをマークカット制御装置を設置したコルゲータで貼合することを特徴とする段ボール及びその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレプリント印刷方式にて、坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下の軽量ライナーに印刷塗工し、そのライナーをコルゲータにて、貼合加工して製造する強化段ボール及びその製造方法に関するものである。
特に近年地球温暖化問題の一因として、大気中の炭酸ガスの増加があり、本発明は、この炭酸ガスの増加を制限するために、段ボールの軽量化を進めるのに役立つものである。

従来、一般的に使用される段ボール用のライナーの坪量は、ＪＩＳ Ｐ ３９０２に示される様に、ＡＡ級は１８０ｇ／ｍ^２以上、Ｂ級は１８０ｇ／ｍ^２以上、Ｃ級は１６０ｇ／ｍ^２以上である。
しかしながら、近年の炭酸ガス減少の取組みから、従来はほとんど生産されなかった従来技術より低坪量のライナー、具体的には、坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーが開発され、そのライナーを使用する段ボールが、余り箱圧縮強度を必要としない箱等に、一定のシェアを得る傾向にある。

余り箱圧縮強度を必要としない箱としては、スナック菓子等の様に、内容物が非常に軽いため、倉庫等での積載による箱潰れの心配がない箱と、内容物はある程度の重量はあるが、内容物が剛体容器の一つであるビール缶等の金属缶であるため、剛体容器が箱潰れを防止するため、箱潰れの心配がない箱等がある。
このうち、内容物が非常に軽い箱の場合は、流通工程の作業者等にも内容物が非常に軽いことが容易に分かり、ハンドリング上の心配は起きず、ライナー坪量１２０ｇ／ｍ^２以下の段ボール箱が順次増加している。
しかしながら、内容物の重量がある程度以上ある段ボール箱の場合は、倉庫に保管積載した場合において、内容物の剛性により箱潰れを防止することが確認できても、段ボール表面ライナーのテーバーこわさが従来ライナーより大幅に劣り、手触り感触が低下するため、ハンドリング上の心配があるため、市場に普及し辛い問題があった。

つまり、上記金属缶用の段ボール箱の場合は、箱潰れの心配がなくとも、内容物を梱包した場合の箱重量が一定量以上あり（３５０ｍｌ缶ビール＊２４個詰めの場合は、８ｋｇ以上）、箱を輸送したり、購入したりする等の工程にて、手で触った場合の感触（ハンドリング性）が従来使用の坪量が大きい箱に比較して劣るため、坪量１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーを使用した軽量段ボールが普及しない問題があった。

この様な問題を解消する技術として、坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下の低坪量ライナーを使用する技術ではないが、段ボールに補強インキを部分的に印刷して、部分的に補強を図る従来技術として、特許文献１がある。
しかしながら、特許文献１は、段ボールシートを作成後の段ボールシートを製箱する工程で、補強インキを部分的に印刷する技術であり、本発明のプレプリント工程で紙力強化剤を塗工する技術とは基本的に異なる。

段ボールシートを製箱、印刷する装置については、一般的にフレキソ・フォルダー・グルアー（略してＦＦＧ）と言われ、三菱重工社のサミット、イソワ社のコスモス等の名称で呼ばれるものがある。
これらの装置は、インキ及び塗料をライナーに印刷塗工した後の乾燥工程がなく、ライナー表面からの吸収により、インキ等の汚れを防ぐ機構であるため、インキ及び塗料の塗工量に限界があり、かつ、坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下の軽量ライナーの場合は、その塗工量を坪量１６０ｇ／ｍ^２以上の通常ライナーと同様にすると、ライナー坪量当りの塗工量が多く、ライナー表面から液を吸収しきれずに、反り、シワ、ボコツキ等が発生するために、塗工量を低下させねばならない問題があった。
また、上記装置は、インク等の印刷塗工ユニットも２〜４ユニットが一般的であり、５ユニット以上のものはほとんどない。
このため、従来技術のフレキソ・フォルダー・グルアーでの紙力強化剤の塗工では、水性の紙力強化剤を液体として５ｇ／ｍ^２以上塗工すると、通常の塗工速度では、水性液の吸収時間が足りなく、液汚染が発生するため、紙力強化剤の塗工量を実際的に５ｇ／ｍ^２以上にすることができず、紙力強化剤塗工による原紙の強度向上率を高めることができない問題があった。

更に、これらの従来技術では、紙力強化剤を塗工した箇所にインクを重ね印刷すると、紙力強化剤無塗工箇所とインク吸収に差があり、インク色に色差が生じたり、紙力強化剤塗工箇所にインク汚染が発生する問題等があり、実際的に紙力強化剤塗工箇所にインクを重ね印刷することができない問題があった。
かつ、従来技術では、ユニット数が少ないため、紙力強化剤＋インクが５色以上の場合は、１工程での塗工ができず２工程以上の塗工になる等の問題があった。
これらの問題のため、特許文献１等の従来技術は、ほとんど普及していないのである。

特開２００４−２９９７７９号公報

本発明は、上記従来技術において、坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーに水性の紙力強化剤塗工量を液体として５ｇ／ｍ^２以上とすることが実際上できない問題、紙力強化剤の上にインクの重ね印刷ができない問題、重ね印刷するとインク発色に色差が生じる問題等を解消すること、かつ、１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーのテーバーこわさを向上して手触り感が増し、ハンドリング性が向上し、段ボールの軽量化を可能とすることを目的とする。しかも、段ボール箱とした時の罫線部コーナーに帯状に印刷塗工することにより、部分強化段ボールを効率的に製造可能することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の（１）〜（８）の構成を採る。
（１）ライナーと中芯を貼合して製造された段ボールにおいて、段ボール製造装置であるコルゲータで貼合する以前に、予めプレプリント印刷方式にて、段ボールケースの表側となるライナーの表面に、水性の紙力強化剤を塗工し、印刷インクを印刷し、乾燥して、強化ライナーを作成し、その強化ライナーをコルゲータで貼合されたことを特徴とする段ボールである。
（２）ライナーの坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下であり、水性の紙力強化剤を塗工した箇所のライナーのテーバーこわさの向上率が２０％以上であることを特徴とする（１）項に記載の段ボールである。
（３）紙力強化剤の塗工箇所が、ライナー全面でなく、段ボール箱とした時の罫線部コーナーであり、その塗工面積がプレプリントするライナーの表面積の５０％以下であることを特徴とする（１）項または（２）項に記載の段ボールである。

（４）水性の紙力強化剤は、主成分が水溶性高分子及び／又は水分散性高分子からなり、ワックスの配合は固形分比０．１％以下であり、紙力強化剤の粘度がザーンカップ粘度計４番にて、５〜２５秒の範囲であり、１ユニット当りの塗工量（液体当り）が５〜１２ｇ／ｍ^２であり、紙力強化剤を塗工することによるライナーに印刷したインクの発色の変化として、Ｌａｂ色差計による色差ΔＥが５以下であることを特徴とする（１）〜（３）項のいずれかに記載の段ボールである。
（５）（３）項に記載の部分強化段ボールが、剛体容器を梱包することを特徴とするラップアラウンドケースである。
（６）プレプリント印刷方式にて塗工し、印刷する装置が、７ユニット以上の印刷塗工ができる装置であり、最初の１〜２ユニットで紙力強化剤を塗工し、これに続くユニットで、インク等の印刷を行うことを特徴とする（１）〜（４）項のいずれかに記載の段ボールである。

（７）ライナーと中芯を貼合して製造する段ボールの製造方法において、段ボール製造装置であるコルゲータで貼合する以前に、予めプレプリント印刷方式にて、段ボールケースの表側となるライナーの表面に、水性の紙力強化剤を塗工し、印刷インクを印刷し、乾燥して、強化ライナーを作成し、その強化ライナーを用いてマークカット制御装置を設置したコルゲータで貼合することを特徴とする段ボールの製造方法である。
（８）ライナーの坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下であり、水性の紙力強化剤の塗工箇所が、ライナー全面でなく、段ボール箱とした時の罫線部コーナーであり、その塗工面積がプレプリントするライナーの表面積の５０％以下であることを特徴とする（７）項に記載の段ボールの製造方法である。

本発明は、坪量１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーを使用する段ボールにおいて、プレプリント印刷工程にて、段ボールの表側となるライナーに水性の紙力強化剤を塗工し、インクを印刷することにより、段ボール箱のハンドリング性を向上させた段ボール及びその製造方法である。
原紙のテーバーこわさが２０％以上向上すると、手触り感触であるハンドリング性は、無塗工ライナーとの違いが分かり、坪量１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーを使用する段ボールの普及が促進できるものである。

部分強化段ボールの展開図である。 部分強化段ボールの第２の実施形態の展開図である。

本発明では、段ボールの表側となるライナーに、プレプリント印刷機（９ユニット所有）の最初のユニットおよび最初のユニットと次の２番目のユニットで、水性の紙力強化剤を５〜１２ｇ／ｍ^２塗工（1ユニット・液体当り）し、ユニット毎に乾燥し、次の３番目以降のユニットでインクを印刷乾燥する。以下、この工程を「印刷塗工」と略称する。
水性の紙力強化剤は、水溶性高分子及び水分散性高分子であり、使用済み後は水洗浄が可能なもので、塗工乾燥後に、ライナー色が余り変色しなくて、次に印刷するインクとの密着性の良いものを使用する。

水性の紙力強化剤の種類としては、でんぷん、ポリアクリルアマイド、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、ＳＢＲ等である。
水性の紙力強化剤には、次の３番目以降のユニットで印刷するインクとの密着性を高めるため、ワックス類の配合は、できるだけ少ない方が良く、０．１％（固形分比）以下とする。
また、水性の紙力強化剤の色は、できるだけ透明なものを使用し、紙力強化剤塗工部分に色インク［段ボール標準色の赤（Ｄ−０４０）とこんあい（Ｄ−１８０）］を塗工した場合の紙力強化剤塗工箇所と非塗工箇所のＬａｂ色差計による色差（ΔＥ：ＪＩＳ Ｚ ８７２９に規定された表示法による）を５以下にする。色差（ΔＥ）が５以下となる場合には、目視でも発色に違いが感じられない。
水性の紙力強化剤の粘度は、ライナーへ塗工と乾燥をより均一にするため、ザーンカップ粘度計４番にて、５〜２５秒の範囲とする。粘度が低すぎると、プレプリント印刷機での塗工量が確保できず少なすぎる。粘度が高すぎると、ライナーに塗工後のレベリング性が低くなり、紙力強化剤の塗工が均一にならなくなるためである。

本発明では、プレプリント印刷に使用するライナーの坪量は１２０ｇ／ｍ^２以下であるが、上記水性の紙力強化剤をライナーの表面の全面、または、所定の箇所に部分的に印刷塗工することにより、ＪＩＳ Ｐ ８１２５に規定されるテーバーこわさが、紙力強化剤無塗工箇所に比べて、２０％以上向上するものである。
このテーバーこわさの向上により、ライナーを手で触った強度感触が、元の１２０ｇ／ｍ^２から１４０ｇ／ｍ^２以上に感じられるようになる。更には、後の工程で貼合して段ボール箱とした時の手触り強度感触が上がり、ハンドリング性が向上する。

本発明では、プレプリント印刷機で箱となるライナーの全面に紙力強化剤を印刷塗工することのほか、箱の４角に当る罫線部コーナーに紙力強化剤を帯状に部分的に印刷塗工することもでき、続いて図柄印刷を行う。プレプリント印刷されたライナーは、マークカット制御装置を設置したコルゲータで貼合し、１枚毎の図柄に合わせて罫入れと同時に切断される（図１参照）。このようにプレプリントされたライナーを次の工程であるコルゲータで貼合するので、印刷による段ボールシートの強度の低下がない。これに対して、引用文献１では、段ボールシートとした後に、印刷を行う。特に、罫線部に補強インクで印刷するので、罫線部が印圧で潰れ、折角の罫線部の強化がうまくいかないことになる。

プレプリントで印刷塗工する紙力強化剤の塗工箇所は、マークカット制御装置を設置したコルゲータと連動することにより、ライナーの表面全面でなく、予め罫線となる位置に部分的に印刷塗工することにより、紙力強化剤の節約、余分なエネルギーロスの低減にもなる。この罫線部コーナーは箱となった時に、手を掛けるところなので、箱の手触り強度感が向上することになる。部分強化段ボールとする罫線部コーナーに帯状に塗工する紙力強化剤の塗工面積は、プレプリントするライナーの表面積の５０％以下で充分である。具体的には、罫線を挟んで帯状に塗工する幅ａは８０ｍｍ以下でよい（図1参照）。

本発明で使用するプレプリント印刷機は、７ユニット以上の印刷塗工装置を有し、さらに各ユニット毎に乾燥設備を有するものである。乾燥方式としては、円筒状のヒートロールまたはドライヤー、熱風乾燥装置がある。また、紫外線照射装置でもよいが、この場合には、紙力強化剤及び印刷インキが紫外線硬化する水系樹脂である必要がある。

本発明で製造した段ボールは、軽量段ボールとして用途があるが、従来の内容物が軽いスナック菓子等の包装に使用できるほか、剛体容器の包装にも使用できる。
更に、罫線部コーナーに紙力強化剤を塗工した部分強化段ボールは、剛体容器を包装したラップアラウンドケースに最適である。剛体容器としては、飲料缶、ＰＥＴボトル等があるが、飲用缶・ビール缶の場合には、缶の上下の角が箱のコーナーにフットするので、箱のコーナーが部分強化された箱で、箱潰れが防止できるので、特に、最適である。
また、ラップアラウンドケースは箱のコーナー部分を掴んで持ち運びするので、コーナーの部分強化で充分である理由となる。また、同じ理由から、図２に示すように、ラップアラウンドケースの場合、紙力強化剤の塗工箇所はフラップを除いてもよい。

以下、本発明を実施例に従って説明する。
＜実施例１＞
王子板紙ＯＦＫ１２０ライナーをプレプリント印刷機に掛け、第1ユニットにて、スチレン・アクリル樹脂（３５％濃度液、ザーンカップ粘度＝１２秒）をＷｅｔ６ｇ／ｍ^２ライナー表面全面に印刷塗工し、乾燥した。
次の第２ユニットは、液の印刷塗工はせずに乾燥のみおこない、次の第３ユニットで赤インクを印刷乾燥した。
次の第４と第５ユニットは通過し、第６ユニットでＯＰニスを印刷塗工乾燥し、第７と第８ユニットは通過し、第９ユニットで防滑剤（サカタインクス製）を印刷塗工し、プレプリント印刷原紙を作成した。
次に、コルゲータにて上記原紙を段ボールの表原紙に使用して、表側ライナー＝上記原紙、中芯＝王子板紙ＯＤＮ１２０中芯、裏側ライナー＝王子板紙ＯＦＫ１２０、段ボールフルート＝Ｂフルートの段ボールシートを作成した。
次に、上記シートを製函機にて、缶ビール２４個入りのラップアランドケースを作成した。

＜実施例２＞
プレプリント印刷機の第１ユニットと第２ユニットで、スチレン・アクリル樹脂を各５／ｍ^２（Ｗｅｔ）、計１０ｇ／ｍ^２塗工すること以外は実施例１と同じとした。

＜実施例３＞
スチレン・アクリルの塗工箇所が全面塗工でなく、図１に示すような段ボールケースにした場合の罫線部コーナーに帯状に塗工し、その塗工面積が全面塗工の３０％であること以外は実施例２と同じとした。

＜比較例１＞
プレプリント印刷にて、第１ユニットで、スチレン・アクリル樹脂を行わないこと以外は、実施例１と同じとした。

＜比較例２＞
プレプリント印刷原紙が、王子板紙ＯＦＫ１６０（坪量＝１６０ｇ／ｍ^２）であること以外は、比較例１と同じとした。

＜比較例３＞
プレプリント印刷を行わず、コルゲーターにて、表側ライナー＝王子板紙ＯＦＫ１２０ライナー、中芯＝王子板紙ＯＮＤ１２０中芯、裏側ライナー＝王子板紙ＯＦＫ１２０ライナー、フルート＝Ｂフルートの段ボールシートを作成した。
次に、印刷製函機（乾燥装置なし）にて、第１印刷装置でスチレン・アクリル樹脂を印刷塗工（Ｗｅｔ＝５ｇ／ｍ^２）し、第２印刷塗工装置は通過し、第３印刷装置で赤インクを印刷した。
次に、上記印刷シートを再度印刷製函機（乾燥装置なし）に掛け、防滑剤の印刷塗工と製函を行い、缶ビール２４個入りのラップアラウンドケースを作成した。

＜結果＞
実施例および比較例の結果を表１に示す。
なお、実施例３の紙力強化剤を塗工した箇所と塗工していない箇所の赤インクの色差は△Ｅ＝２．１であり、発色の違いは目視でも感じられなかった。

＊１）紙力強化剤を印刷塗工した原紙の手触り強度感触が、坪量が１６０ｇ／ｍ^２並にあるものを◎、１４０ｇ／ｍ^２並の感触を○、１２０ｇ／ｍ^２の強度で、弱く感じるものを×とした。
＊２）赤インクの印刷境界が明確なものを○、境界が明確でなく、にじみ等が発生するものを×とした。
＊３）表側ライナーの坪量を１３０ｇ／ｍ^２未満にできるものを○、１４０ｇ／ｍ^２以上のものを×とした。
＊４）ケースの手触り強度感触が、坪量が１６０ｇ／ｍ^２並にあるものを◎、１４０ｇ／ｍ^２並の感触を○、１２０ｇ／ｍ^２の強度で、弱く感じるものを×とした。

本発明は、坪量１２０ｇ／ｍ^２以下のライナーに、プレプリント印刷機で水性の紙力強化剤を印刷塗工することにより、ライナーのテーバーこわさが向上して手触り感が増し、ハンドリング性が向上し、段ボールの軽量化が可能となる。しかも、段ボール箱とした時の罫線部コーナーに帯状に印刷塗工することにより、部分強化段ボールが効率的に製造可能となる。

１：ブランク（ラップアラウンドケースの展開図）
２：紙力強化剤の塗工箇所
ａ：紙力強化剤の塗工幅（罫線を挟んだ幅）

Claims (8)

1. ライナーと中芯を貼合して製造された段ボールにおいて、段ボール製造装置であるコルゲータで貼合する以前に、予めプレプリント印刷方式にて、段ボールケースの表側となるライナーの表面に、水性の紙力強化剤を途工し、印刷インクを印刷し、乾燥して、強化ライナーを作成し、その強化ライナーを用いてコルゲータで貼合されたことを特徴とする段ボール。
2. ライナーの坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下であり、水性の紙力強化剤を塗工した箇所のライナーのテーバーこわさの向上率が２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の段ボール。
3. 紙力強化剤の塗工箇所が、ライナー全面でなく、段ボール箱とした時の罫線部コーナーであり、その塗工面積がプレプリントするライナーの表面積の５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の段ボール。
4. 水性の紙力強化剤は、主成分が、水溶性高分子及び／又は水分散性高分子からなり、ワックスの配合は固形分比０．１％以下であり、紙力強化剤の粘度がザーンカップ粘度計４番にて、５〜２５秒の範囲であり、１ユニット当りの塗工量（液体当り）が５〜１２ｇ／ｍ^２であり、紙力強化剤を塗工することによるライナーに印刷したインクの発色の変化として、Ｌａｂ色差計による色差ΔＥが５以下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段ボール。
5. 請求項３に記載の部分強化段ボールが、剛体容器を梱包することを特徴とするラップアラウンドケース。
6. プレプリント印刷方式にて塗工し、印刷する装置が、７ユニット以上の印刷塗工ができる装置であり、最初の１〜２ユニットで紙力強化剤を塗工し、これに続くユニットで、インク等の印刷を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の段ボール。
7. ライナーと中芯を貼合して製造する段ボールの製造方法において、段ボール製造装置であるコルゲータで貼合する以前に、予めプレプリント印刷方式にて、段ボールケースの表側となるライナーの表面に、水性の紙力強化剤を塗工し、印刷インクを印刷し、乾燥して、強化ライナーを作成し、その強化ライナーを用いてマークカット制御装置を設置したコルゲータで貼合することを特徴とする段ボールの製造方法。
8. ライナーの坪量が１２０ｇ／ｍ^２以下であり、水性の紙力強化剤の塗工箇所が、ライナー全面でなく、段ボール箱とした時の罫線部コーナーであり、その塗工面積がプレプリントするライナーの表面積の５０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の段ボールの製造方法。

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