JP2011240639A

JP2011240639A - 段ボールの製造方法

Info

Publication number: JP2011240639A
Application number: JP2010115850A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kumabe; 正博隈部
Original assignee: Oji Paper Co Ltd; Oji Chiyoda Container Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Chiyoda Container Co Ltd
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】
本発明は、コルゲータのダブルフェーサ工程の貼合速度を向上及び／又は段ボールの省エネルギー製造を可能とし、かつ反りの発生を防止する製造方法である。
【解決手段】
貼合速度を向上及び／又は段ボールの省エネルギー製造を行うため、コルゲータ工程でダブルフェーサ側ライナの裏面に苛性ソーダと硼砂からなる貼合速度向上剤を塗工し、段ボールシートの反りを防止するため、ライナと中芯を接着するため塗工する貼合糊の水分量を貼合速度向上剤の塗工水分量の２０〜１００％減少する。かつ、波形に成形し、貼合する中芯のＩＳＯ圧縮強さ（横）が１．６３ｋＮ／ｍ以上である強化中芯である。
【選択図】図１

Description

本発明は、段ボールをコルゲータで製造する方法において、コルゲータのダブルフェサ工程にて、貼合速度を向上することができ、かつ、加熱温度を低温化することができる製造方法に関するものである。
また、本発明は、同製造方法で製造された強化段ボールに関するものである。

段ボールシートの製造は、中芯を波形に成型し、シングルフェーサ側ライナと貼り合せて片面段ボール（片段）を製造するシングルフェーサ工程と、シングルフェーサ工程で製造した片面段ボール（片段）とダブルフェーサ側ライナとを貼り合せて段ボールシートを製造するダブルフェーサ工程からなっている。
この両工程にて、ライナと中芯の貼り合せに使用する接着剤は、水系の澱粉系接着剤（以後、貼合糊という）であり、シングルフェーサ工程では先に段繰りされた波形中芯の段頂部に塗工し、その後ライナと貼り合せる方式でライナと中芯とを接着する。
貼合糊は、未糊化澱粉と糊化澱粉の混合水液であり、ライナと中芯との貼り合せ後での加熱により、未糊化澱粉が膨潤→接着剤の増粘→未糊化澱粉の糊化→接着剤の乾燥等の工程を経て接着が完了する。
ダブルフェーサ工程では、片面段ボール段頂部への貼合糊の塗工→ライナとの貼り合せ→熱板等での加熱→段ボールシートの裁断→パレット積→空冷・乾燥の順でライナと片面段ボールの接着を完成する。

ダブルフェーサ工程での貼合速度に最も影響がある特性は、段ボールシートを裁断する時の接着強度（初期接着強度）であり、裁断による圧力に耐える接着強度が必要である。
カッティングやスリッティング等の裁断時の接着部への圧力は、段ボールシートの紙質構成等により異なり、低坪量、低強度の構成の場合は低く、高坪量、高強度の構成になるに従って強くなる。
この為、ライナと片面段ボールを接着する接着強度（初期接着強度）も高坪量、高強度の構成の段ボールほど、高くする必要があり、高坪量、高強度の構成のシートの場合は、貼合速度を落として、接着強度を高くしている。
このように高坪量、高強度の構成の段ボールほど、貼合速度を遅くしなければならず、中芯の種類が１６０ｇ／ｍ^２以上で強度の高い強化中芯の場合は、それ以下の強度の中芯に比較して、極端に貼合速度が遅くなる傾向があった。

従来技術において、ダブルフェーサ工程の貼合速度を向上する方法及び／又は加熱温度を低温化する方法としては、特許文献１と特許文献２があり、苛性ソーダ及び／又は苛性カリと硼砂からなる水溶性の混合液（以降、貼合速度向上剤という）をライナ裏面に塗工することで、貼合糊がライナに接した場合に、貼合中の未糊化澱粉は、その膨潤、増粘、糊化等が早くなるため、コルゲータの貼合速度の向上等を可能としている。
また、ダブルフェーサ工程の片面段ボール段頂部への貼合糊の塗工量を減少する技術としては、特許文献３がある。

従来技術において、貼合速度向上剤の塗工方法に関しては、下記の２通りの塗工方法があり、１つはコルゲータで段ボールシートを製造する以前に、別工程にて、ライナ裏面に貼合速度向上剤を塗工し、乾燥し、通常のライナと同程度の水分のライナを作成し、このライナをコルゲータのダブルフェーサ側ライナに使用する方法である。
もう一つは、コルゲータのダブルフェーサ工程内にて、ライナ裏面に貼合速度向上剤を塗工し、水分が完全に乾燥しない状態で、シングルフェーサにて製造された片面段ボールと貼合わせて、段ボールシートを製造する方法である。

この内、貼合速度向上剤の塗工が別工程の場合は、貼合速度向上剤を塗工したダブルフェーサ側ライナと貼合速度向上剤を塗工していないシングルフェーサ側ライナの水分がほぼ同じになる様に塗工できるため、段ボール製造時の反り等の問題は基本的には起きず、かつ、貼合速度向上剤塗工の効果で、ダブルフェーサ工程の貼合速度は向上し、ダブルフェーサ工程の加熱温度も低温化できる。
しかしながら、この方法の場合は、コルゲータで段ボールを製造する以前に、貼合速度向上剤を塗工する工程が必要となり、別工程の運転費用等が加算されるため、ほとんど実用化されていないものであった。

もう一つ方法であるコルゲータのダブルフェーサ工程にて、ライナ裏面に貼合速度向上剤を塗工する方法の場合は、コルゲータ以前の別工程が必要ないため、別工程の運転費用は要らない。
しかしながら、この方法の場合は、貼合速度向上剤後のダブルフェーサ側ライナの加熱条件を、通常のコルゲータ貼合条件で行うと、貼合速度向上剤の水分を乾燥させるための熱量が不足するため、ダブルフェーサ側ライナの水分は、シングルフェーサ側ライナに比較して高くなり、製造される段ボールシートに反りが発生する問題と、段頂部に貼合糊を塗工した片面段ボールとダブルフェーサ側ライナとを貼合する熱板工程において、ダブルフェーサ側ライナの水分が高くなるため、片面段ボール段頂部の温度が貼合速度向上剤の無塗工に比較して低くなり、貼合速度の向上が、前述の貼合速度向上剤を別塗工にて、塗工、乾燥した方法と比較して低くなる問題があった。

特開平７−１００９７７号公報特開平７−１９５６４８号公報特開平５−１４０５２１号公報

本発明は、ダブルフェーサ工程内にて、苛性ソーダ及び／又は苛性カリと硼酸化合物等からなる貼合速度向上剤の塗工に際し、ダブルフェーサ工程での貼合速度向上剤塗工の問題である段ボールシートの反りと、貼合速度向上剤の塗工より、ダブルフェーサ以降の貼合速度が低下するという強化段ボールの製造方法の問題を解消するものである。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採る。
（１）中芯を波形に成型し、シングルフェーサ側ライナと貼り合せて片面段ボールを製造するシングルフェーサ工程と、シングルフェーサ工程で製造した片面段ボールとダブルフェーサ側ライナとを貼り合せて段ボールシートを製造するダブルフェーサ工程と、からなるコルゲータで段ボールを製造するに際し、
前記ダブルフェーサ工程において、ダブルフェーサ側ライナの裏面に苛性ソーダ及び／又は、苛性カリと硼酸化合物からなる水溶性の貼合速度向上剤を塗工し、
かつ、片面段ボールの段頂部に塗工する貼合糊である澱粉系接着剤を用いて貼合することで初期接着強度を高めた段ボールの製造方法において、
前記貼合速度向上剤を１〜２０ｇ／ｍ^２塗工し、
かつ、片面段ボールの段頂部に塗工する貼合糊の塗工量の水分量を、貼合速度向上剤塗工量の水分量の２０〜１００％に相当する量を減少させ、
前記シングルフェーサ工程で貼合する中芯のＩＳＯ圧縮強さ（横）が１．６３ｋＮ／ｍ以上である強化中芯であることを特徴とする強化段ボールの製造方法である。
（２）シングルフェーサ工程の加熱ロール及びダブルフェーサ工程の熱板の温度が１６０±５℃であることを特徴とする（１）項に記載の強化段ボールの製造方法である。

本発明は、コルゲータのダブルフェーサ工程内にて、ダブルフェーサ側ライナの裏面に貼合速度向上剤を塗工するため、別工程での塗工の費用は費用でなくなり、経済的に段ボールを製造できる。
また、ダブルフェーサ工程での塗工で問題となる段ボールの反りと熱板上での澱粉系貼合糊の温度低下を防止し、貼合速度向上剤の別工程塗工と同様にコルゲータの貼合速度を向上するものである。
更に、本製造方法では、強度の強い強化中芯を使用しても、貼合速度の低下がなく、効率的にかつ強度の強い段ボールが製造できる。

ダブルフェーサ工程の概要図である。

以下、この発明の実施形態を説明する。
本発明は、中芯を波形に成型し、シングルフェーサ側ライナと貼り合せて片面段ボールを製造するシングルフェーサ工程と、シングルフェーサ工程で製造した片面段ボールとダブルフェーサ側ライナとを貼り合せて段ボールシートを製造するダブルフェーサ工程と、からなるコルゲータで段ボールを製造するに際し、
前記ダブルフェーサ工程において、ダブルフェーサ側ライナの裏面に水溶性の貼合速度向上剤を塗工し、
かつ、片面段ボールの段頂部に塗工する貼合糊である澱粉系接着剤を用いて貼合することで初期接着強度を高めて強化段ボールを製造するものである。

本発明において、貼合速度向上剤には苛性ソーダ及び／又は苛性カリと硼酸化合物を水溶化したものを使用する。
この貼合速度向上剤の濃度は、０．５〜５０％の水溶液を使用し、塗工量は液体として１〜２０ｇ／ｍ^２塗工する。
塗工量が１ｇ／ｍ^２を下回ると、貼合速度の向上効果が少ない。塗工量が２０ｇ／ｍ^２超えると、澱粉系接着剤の水分量を多く減少しなければならない問題が生じる。
硼酸化合物としては、通常は硼砂を使用する。
そして、苛性ソーダと硼砂の比率については、苛性ソーダ1に対し、硼砂０．５〜５範囲で使用し、より好ましい比率としては、苛性ソーダ：硼砂＝１：１〜３で使用する。
本発明において、貼合速度向上剤の塗工方式としては、コーターによる塗工、含浸、またはスプレー、各種塗工ユニットの組合せ、印刷等のいかなる方式によって行われても良い。

本発明において、段ボールの反りが解消する理由は、ダブルフェーサ側ライナ裏面に塗工する貼合速度向上剤の水分の２０％〜１００％の量を、片面段ボール段頂部に塗工する澱粉系貼合糊の水分量から減少するためである。
段ボールシートについて、波形中芯を中心にして、シングルフェーサ側とダブルフェーサ側に分けて、水分の量を考えると、従来技術のダブルフェーサ工程での塗工では、シングルフェーサ側よりダブルフェーサ側の水分が高くなるため、シート反り発生する。
これに対し、本発明は、ダブルフェーサ側において、貼合速度向上剤の塗工により、ライナ水分は高くなるが、中芯の段頂部に塗工する澱粉系接着剤の水分量を減少するため、ダブルフェーサ側全体の水分は、シングルフェーサ側と、ほぼ同様になり、シート反りは解消するものである。
澱粉系接着剤の水分量の減少量を塗工する貼合速度向上剤の水分量の２０〜１００％としているのは、貼合速度向上剤の水分量が、片面段ボールと接着するまでの間で、プレヒーターロール等からの加熱で蒸散するためである（図１参照）。
ライナに水分を塗工しない場合は、ライナからの水分の蒸散は少ないが、水分を塗工すると、ライナの水分が高くなるため、同じ熱量でも水分の蒸散量が増加するため、澱粉系接着剤の水分量の減少量を貼合速度向上剤の水分量の２０〜１００％とした。

また、接着剤を塗工した片面段ボール段頂部の温度については、熱板入口での貼合速度向上剤の塗工と片面段ボール段頂部への接着剤の塗工は図１の様であり、貼合速度向上剤の塗工はライナの全面積であるのに対し、接着剤の塗工はライナ全面積の約１／４の部分に集中して塗工している。
このため、貼合速度向上剤塗工による水分の増加と接着剤の水分の減少をトータル的に同様にした場合は、全面積の１／４である接着剤塗工部分（片面段ボール段頂部分）では水分の増加より、水分の減少が上回り、熱板等で加熱される片面段ボール段頂部の温度は従来技術より上昇が早くなり、このことからも貼合速度は向上するものである。

澱粉系接着剤の水分の減少の方法については、単純に糊ロールの間隙を狭めて、接着剤の塗工量を減少する方法がある。
接着剤は、通常２５％濃度程度の３倍水糊であるが、濃度を３３％程度（２倍水糊）に高めて、水分の塗工量を減らす方法がある。
特許文献３（特開平５−１４０５２１公報）の様に、水分を減少し、気泡を混入した接着剤を使用する方法等がある。
本発明では、これらの方法のどの方法を使用しても良いものである。

本発明において、シングルフェーサ工程の加熱ロール及びダブルフェーサ工程の熱板の温度を約１６０℃と通常のコルゲータの温度約１８０℃よりも約２０℃下げても貼合時の原紙及び段ボールシートの温度の低下はなく、問題なく貼合され、省エネルギー効果を示す。
ダブルフェーサ工程で、貼合速度向上剤（水）を塗工するにも係らず、熱板の温度をさげても貼合される段ボールシートの温度低下がない理由は定かでないが、紙は水分がなくなるとむしろ断熱材として働き、熱を伝えないのに対し、水分を付与するとむしろ効率的に熱を伝えので、紙としては温度がむしろ上がる為と推定される。この理由の為か、紙に水分を与えて（加湿して）加熱することが行われている。

本発明において、使用する中芯には特に制限ないが、むしろ強化中芯を使用した時に格別の効果が発揮される。
ダブルフェーサ工程での貼合速度に最も影響がある特性は、段ボールシートを裁断する時の接着強度（初期接着強度）であり、裁断による圧力に耐える接着強度が必要である。
カッティングやスリッティング等の裁断時の接着部への圧力は、段ボールシートの紙質構成等により異なり、低坪量、低強度の構成の場合は低く、高坪量、高強度の構成になるに従って強くなる。この為、ライナと片面段ボールを接着する接着強度（初期接着強度）も高坪量、高強度の構成の段ボールほど、高くする必要がある。
本発明では初期接着強度が高くなるので、中芯の種類が１６０ｇ／ｍ^２以上で強度の高い強化中芯、ＩＳＯ圧縮強さ（横）が１．６３ｋＮ／ｍ以上の場合に、熱板出口での接着剥離強度が強く、コルゲータ出口での段ボールシートの断裁時の圧力に耐え、貼合速度の向上という効果が発揮される。
ＩＳＯ圧縮強さ（横）が１．６３ｋＮ／ｍを下回ると、熱板出口での接着剥離強度が弱く、更にコルゲータ出口での段ボールシートの断裁時の圧力に耐えることが出来ずに、結果的に貼合速度を維持することが出来なくなる。
このように、強化中芯を使用した強化段ボールを高効率で生産することが可能となったのである。
なお、ＩＳＯ圧縮強さは、ＪＩＳＰ８１２６に準じて測定した圧縮強さＮを試験片の長さ１５２．４ｍｍで除して求めた。

本発明で製造した段ボールは、初期接着強度が要求される強化中芯を使用した強化段ボールとして用途が最適である。また、本発明の製造方法は、両面段ボールの製造に適用されるが、従来よりも低温で良好な初期接着強度が得られるので、熱板からの熱の伝導不十分になり易い複両面段ボールのみならず複々両面段ボールの製造にも適用できる。

以下、本発明を実施例に従って説明する。
＜実施例１＞
コルゲータで貼合するシングルフェーサ側ライナに王子板紙：ＯＦＫ２８０ライナ、中芯に王子板紙：強化中芯２００、ダブルフェーサ側ライナにＯＦＫ２８０ライナとした。
強化中芯２００のＩＳＯ圧縮強さ(横)は２．６ｋＮ／ｍであった。
次に、貼合速度向上剤として、苛性ソーダ＝２％、硼砂＝４％の水溶液を作成した。
貼合糊（澱粉系接着剤)には、王子コーンスターチ社の澱粉を使用し、３倍水糊（澱粉濃度＝２５％液）とした。
コルゲータのシングルフェーサ工程にて、中芯を段繰りした後にシングルフェーサ側ライナと貼合糊にて貼り合せて、Ａフルートの片面段ボールを作成した。
次に、ダブルフェーサ工程にて、ダブルフェーサ側ライナの裏面に上記の貼合速度向上剤を液体として１２ｇ／ｍ^２（固形分として、０．７２ｇ／ｍ^２）塗工し、通常のプレヒータロールを通過させて、加温と水分の蒸散を行った後に、シングルフェーサ工程で作成した片面段ボールの段頂部に貼合糊を液体として１６ｇ／ｍ^２（固形分として、４ｇ／ｍ^２）塗工した片面段ボールと貼り合せて、次工程である熱板工程に送り、片面段ボールとダブルフェーサ側ライナを接着させて連続した段ボールシートを作成した。
なお、ダブルフェーサ工程の片面段ボールの段頂部に塗工した貼合糊の塗工量は糊ロールの間隙を狭めて、貼合速度向上剤を塗工しない場合より、液体として４ｇ/ｍ^２少なくなるように調整した（通常条件では液体として２０ｇ／ｍ^２である）。
次に、熱板の出口で、連続した段ボールシートを裁断して、一定寸法に裁断した段ボールシートを作成した。
この裁断時の貼合速度は、段ボールシートの接着部が裁断圧力で剥離しないところの最高速度を最高速度とした。
また、加熱ロール及び熱板の温度は、約１８０℃であった。

＜実施例２＞
貼合速度向上剤として、苛性カリ＝２％、硼砂＝４％の水溶液を使用し、貼合糊（澱粉系接着剤）に２．５倍水糊（澱粉濃度＝２８．６％液）を使用し、片面段ボール段頂部に塗工する貼合糊の塗工量を液体として１６ｇ／ｍ^２（固形分として、４．６ｇ／ｍ^２）とすること以外は、実施例１と同様とした。

＜実施例３＞
中芯に王子板紙：ＯＮＤ１２０（ＩＳＯ圧縮強さ(横)＝１．０ｋＮ／ｍ）を使用する以外は、実施例1と同様とした。

<実施例４>
加熱ロール及び熱板の温度を約１６０℃にすること以外は、実施例1と同様とした。

＜比較例１＞
ダブルフェーサ工程にて、貼合速度向上剤を塗工せず、片面段ボールの段頂部に塗工する澱粉系接着剤の塗工量を通常の糊ロール間隙条件で、液体として２０ｇ／ｍ^２（固形分として、５ｇ／ｍ^２）塗工すること以外は、実施例１と同様とした。

＜比較例２＞
ダブルフェーサ工程にて、貼合速度向上剤を実施例１と同様に塗工した。
片面段ボールの段頂部に塗工する澱粉系接着剤の塗工量を液体として２０ｇ／ｍ^２（固形分として、５ｇ／ｍ^２）塗工すること以外は、実施例１と同様とした。

＜比較例３＞
中芯に王子板紙：ＯＮＤ１２０（ＩＳＯ圧縮強さ(横)＝１．０ｋＮ／ｍ）を使用すること以外は、比較例1と同様とした。

<比較例４>
加熱ロール及び熱板の温度を約１６０℃にすること以外は、比較例1と同様とした。

＜結果＞
実施例および比較例の結果を表１及び表２に示す。

＊１）貼合速度向上剤の効果：貼合速度向上剤塗工により無塗工に比較して、貼合速度が５０ｍ／分以上向上したものを◎、３０〜５０ｍ／分未満を○、０〜３０ｍ／分未満を△とする。
＊２）熱板出口での接着剥離強度：熱板出口のシートを手で剥離し、その時の強度が強いものを○、中間を△、弱いものを×とする。
＊３）反り：シート1ｍ長さ当り、反りが０〜５ｍｍ未満を○、５〜２０ｍｍ未満を△、２０ｍｍ以上を×とする。

＊１）貼合速度向上剤の効果：比較例１と同等を○、比較例１より劣るものを×とする。
＊２）加熱ロール及び熱板の温度が約１６０℃のものを○、約１８０℃のものを×とする。

本発明は、段ボールシートを製造するコルゲータのダブルフェーサ工程において、貼合速度を向上すること及び／又は加熱ロール及び熱板等の温度を低下させ、省エネルギー製造することができる。特に、強化中芯を使用した強化段ボールの製造、複両面段ボールの製造に適用することが可能である。

１：片面段ボール（片段と略すことあり）
２：ダブルフェーサ側ライナ
３：プレヒータ
４：熱板

Claims

中芯を波形に成型し、シングルフェーサ側ライナと貼り合せて片面段ボールを製造するシングルフェーサ工程と、シングルフェーサ工程で製造した片面段ボールとダブルフェーサ側ライナとを貼り合せて段ボールシートを製造するダブルフェーサ工程と、からなるコルゲータで段ボールを製造するに際し、
前記ダブルフェーサ工程において、ダブルフェーサ側ライナの裏面に苛性ソーダ及び／又は、苛性カリと硼酸化合物からなる水溶性の貼合速度向上剤を塗工し、
かつ、片面段ボールの段頂部に塗工する貼合糊である澱粉系接着剤を用いて貼合することで初期接着強度を高めた段ボールの製造方法において、
前記貼合速度向上剤を１〜２０ｇ／ｍ^２塗工し、
かつ、片面段ボールの段頂部に塗工する貼合糊の塗工量の水分量を、貼合速度向上剤塗工量の水分量の２０〜１００％に相当する量を減少させ、
前記シングルフェーサ工程で貼合する中芯のＩＳＯ圧縮強さ（横）が１．６３ｋＮ／ｍ以上である強化中芯であることを特徴とする強化段ボールの製造方法。
シングルフェーサ工程の加熱ロール及びダブルフェーサ工程の熱板の温度が１６０±５℃であることを特徴とする請求項１に記載の強化段ボールの製造方法。