JP2021073387A

JP2021073387A - 紙コップ用原紙および紙コップ

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Publication number: JP2021073387A
Application number: JP2021001194A
Authority: JP
Inventors: 真和槌本; Masakazu Tsuchimoto; 孝男小林; Takao Kobayashi; 友史磯崎; Tomofumi Isozaki
Original assignee: Oji Holdings Corp
Current assignee: Oji Holdings Corp
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2021-05-13

Abstract

【課題】裏層部の引張強度と表層部の圧縮強度バランスに優れ、トップカール部の成形が容易な紙コップ用原紙とそれを用いた紙コップを提供する。【解決手段】セルロースパルプを主成分として、３層以上の紙層を有する紙コップ用原紙であって、ＭＤ方向の引張強度が１４．０ｋＮ／ｍ以上であり、裏層を構成するパルプの離解フリーネスが、４７０ｍｌｃｓｆ以上であり、紙厚方向に表面を含む表層部と裏面を含む裏層部とに均等な厚さで二分割した際に、前記裏層部の繊維配向比が、前記表層部の繊維配向比よりも０．１５以上大きいことを特徴とする紙コップ用原紙。【選択図】なし

Description

本発明は、紙コップ用原紙および当該紙コップ用原紙からなる紙コップに関する。

従来から、飲料用紙コップにおいては、紙コップ上端開口部周縁を外側に巻き込むトップカール加工により、コップの口元となる部分（以降、トップカール部と記載する。）が成形されている。紙コップ用原紙に要求される品質の一つとして、このトップカール部の作りやすさが挙げられる。

トップカール部には、紙コップの強度を大きくする、紙コップが機械的に支持される際にフックとしての機能を担う等の役割があり、特に、紙コップの自動供給装置において重要である。
例えば、一般的な自動販売機における紙コップ自動供給装置は、上下方向に積み重なった多数の紙コップを収納している。紙コップ自動供給装置は、待機時においては最下位の紙コップのトップカール部と係合することでコップを支持しており、販売時においては当該係合を解除してすぐ上の紙コップのトップカール部と係合する。このように、紙コップ自動供給装置は、トップカール部を利用して、紙コップを一つずつ確実に落下させ利用者に提供する（特許文献１参照）。

特開２０１２−２１９３８１号公報

紙コップにおけるトップカール部は、例えば以下のように成形される。まず、紙コップ上端開口部周縁に金型をあてることにより開口部を広げ、紙コップ上端開口部側から特定の大きさのカール形状が施された金型をあて、紙コップ上端開口部周縁に対して外側にカールさせる。次に、紙コップを下方へ押し込むことにより、下方にセットされたカール形状が施された金型の曲面に沿ってガイドさせて内側へ巻き込み、トップカール部を成形する（特許文献１）。

このように、トップカール部の成形の際には、トップカール部の外側には引張力が、内側には圧縮力がかかる。そのため、例えばトップカール部の外側が引張力に耐えられなかった場合は、トップカール部に破断や膨れ等が発生する。一方、トップカール部の内側に過剰な圧縮力がかかった場合は、トップカール部に折れ等が発生する。このような原因により、紙コップ製造においてはトップカール部の成形に不具合が生じる。このような成形に失敗したトップカール部は、折れや破断等により円周が金型に沿わず、円形が潰れ、外周が小さくなる。

トップカール部は前述のような役割を担うため、トップカール部の成形に不具合が生じた紙コップは実用に耐えない。
トップカール部の成形の不具合を抑制する方法の一つとして、紙コップ用原紙の引張強度を増大させることが考えられる。引張強度が大きければ、成形の際に大きな引張力がかかっても、紙コップ用原紙の繊維の破断によるトップカール部の成形の不具合は生じにくい。

ところが、引張強度と圧縮強度はどちらも紙の強度の指標であり、一般に引張強度の大きい紙は、同時に圧縮強度も大きい紙となってしまう。
圧縮強度の大きい紙とは丸まりづらい紙であり、トップカール加工への適性に欠け、トップカール部の折れ等が発生しやすい。特に、紙コップ側面の接合部分、すなわちシーム部は、紙コップ用原紙が二重になっており、二枚の紙を重ねて巻き込むことになるため、トップカール加工が他の部位よりも困難になる。そのため、丸まりづらい紙コップ用原紙を用いれば、前記シーム部において丸まりきらなかったトップカール部の一部がめくれ上がってしまうという不具合（シーム部めくれ）が非常に生じやすい。このように、圧縮強度が大きく丸まりづらい紙コップ用原紙は、紙コップの歩留まりを悪化させるという問題を生じていた。

以上のことから、トップカール加工において引張力がかかるトップカール部の外側、つまり紙コップ用原紙の裏面（紙コップの内側）を構成する紙層は、当該引張力によって繊維が破断しないだけの引張強度を備え、かつ、トップカール加工において圧縮力がかかるトップカール部の内側、つまり紙コップ用原紙の表面（紙コップの外側）を構成する紙層は、丸まりやすさを実現するために十分に小さな圧縮強度を備える紙コップ用原紙が求められている。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものである。すなわち本発明の課題は、裏面を構成する紙層の引張強度と表面を構成する紙層の圧縮強度のバランスに優れ、トップカール部の成形が容易であり、またシーム部にめくれが発生しづらい紙コップ用原紙とそれを用いた紙コップを提供することである。

紙コップ用原紙の抄造において紙層が形成される過程でパルプスラリーが流出する方向（縦方向）を以降、ＭＤ方向とも呼称する。また、紙上で縦方向と直行する方向、つまり横方向をＣＤ方向とも呼称する。
紙コップ用原紙において、紙コップを成形したときに内側になるのが裏面で、印刷等される外側になるのが表面である。すなわち、紙コップ用原紙の裏面がトップカール部の外側となり、表面がトップカール部の内側となる。
以降、紙コップ用原紙を紙厚方向に均等に二分割した際に、表面を含む側を表層部、裏面を含む側を裏層部とも記載する。

本発明者らは、裏層部はトップカール加工の引張力によって繊維が破断しないだけの引張力を備え、かつ、表層部は丸まりやすさを実現するために十分に小さな圧縮強度を備えた紙コップ用原紙について検討を進めた。
その結果、裏層部の引張強度と表層部の圧縮強度との間に所定の関係があれば、丸まりやすさを備えつつ繊維の破断も生じない紙コップ用原紙を実現できることを見出した。特にシーム部では、トップカール部の内側となる紙が外側となる紙に追随して座屈変形することによって、シーム部先端で内側となる紙と外側となる紙との間に割れ、剥がれ等を生じなくなる。これにより、シーム部めくれを抑制できる。

本発明は、このような知見を基に完成するに至ったものである。すなわち、本発明は、以下のような構成を有している。

（１）セルロースパルプを主成分として、３層以上の紙層を有する紙コップ用原紙であって、
ＭＤ方向の引張強度が１４．０ｋＮ／ｍ以上であり、
紙厚方向に表面を含む表層部と裏面を含む裏層部とに均等な厚さで二分割した際に、前記裏層部のＭＤ方向の比引張強度をＴ、ショートスパン法で測定した前記表層部のＭＤ方向の比圧縮強度をＣとしたときに、Ｔ／Ｃが３．０以上である
ことを特徴とする紙コップ用原紙。

（２）前記裏層部の繊維配向比が、前記表層部の繊維配向比よりも０．１５以上大きいことを特徴とする前記（１）に記載の紙コップ用原紙。

（３）前記紙コップ用原紙を構成する紙層のうち、前記裏面を構成する最外の紙層のＮＫＰ配合部数が、前記表面を構成する最外の紙層のＮＫＰ配合部数よりも１０質量部以上大きいことを特徴とする、前記（１）または（２）に記載の紙コップ用原紙。

（４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の紙コップ用原紙からなる紙コップ。

本発明の紙コップ用原紙は、裏層部の引張強度と表層部の圧縮強度のバランスに優れ、トップカール部の成形に適性を有している。また、シーム部めくれの発生を抑えることができる。本発明の紙コップは、当該紙コップ用原紙を用いているため、トップカール部とそのシーム部の成形に適性を有している。また、トップカール部を成形する際に小さい力で加工することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。

トップカール加工は、例えば、紙コップ側面のシーム部を成形した後に、以下のようにして行う。
（１）紙コップ上端開口部周縁に金型をあてることにより開口部を広げる。
（２）特定の大きさのカール形状が施されたカールの上方成形用の金型を、紙コップ上端開口部側に上からあてる。
（３）カールの上方成形用の金型を下に押し込み、紙コップ上端開口部を開口部周縁に対して外側にカールさせる。
（４）特定の大きさのカール形状が施されたカールの下方成形用の金型を、紙コップ上端開口部側に下からあてる。
（５）紙コップを下方へ押し込むことにより、カールの下方成形用の金型の曲面に沿ってガイドさせて内側へ巻き込み、トップカール部を成形する。

以下、本実施形態の紙コップ用原紙を構成する各要素について説明する。
本発明の紙コップ用原紙は、３層以上の紙層を有している。層数については特に限定されず、４層であってもよく、５層であってもよく、それ以上であってもよい。これら複数の紙層は、多層抄き合わせにより抄造された多層構成の紙（積層紙）であることが好ましい。

（抄紙方法）
紙コップ用原紙の抄紙方法は、通常、各層を構成するパルプを所望のフリーネスとなるように叩解する工程と、パルプスラリーを抄紙する工程とを有する。
紙コップ用原紙を抄紙する抄紙機としては、３層以上の抄き合わせが可能な抄紙機を用いる。抄紙機は、インレット、ワイヤーパート、プレスパート、ドライヤーパート、カレンダーパート（平滑化処理）、リールパートというパートからなる。また、これらのパートの途中または後工程として、機能性を付与するための塗工パートを含んでいても良い。抄紙ｐＨは特に限定されず、例えば酸性抄紙法でもよく、炭酸カルシウム等のアルカリ性填料を用いた中性抄紙法でもよい。

上記インレットおよび上記ワイヤーパートの形式としては、特に限定されない。例えば、円網型抄紙機、短網抄紙機、長網抄紙機、ツインワイヤー、ギャップフォーマー等を挙げることが可能であり、複数のインレットから抄き合わされる多層抄き合わせにより構成される。

紙コップ用原紙の抄紙方法においては、表面強度を向上させたり、印刷適性を高めたりするために、表面に上記平滑化処理を施してもよい。平滑化処理は、例えば加圧可能なリール間で紙コップ用原紙を加圧処理することにより実施することが好ましい。平滑化処理を施すための各種仕上げ装置については特に制限はないが、例えばワインダー部前のマシンカレンダー、および／またはスーパーカレンダー、グロスカレンダー、ソフトニップカレンダー等に通紙して製品仕上げが施される。

また、本発明の紙コップ原紙は、必要に応じて表面に塗工を施すこともできる。澱粉、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアマイドなどの各種表面バインダーや、ロジン系サイズ剤、合成サイズ剤、中性サイズ剤などの表面サイズ剤、塩化ナトリウムや硫酸ナトリウムなどの導電剤を塗布あるいは含浸させることができる。

（パルプ）
紙コップ用原紙は、セルロースパルプを主成分とする。セルロースパルプには特に制限はないが、強度の観点から化学パルプを含有することが好ましい。化学パルプとしては特に限定されないが、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）または針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）を含有することが好ましい。パルプは晒パルプでもよく、未晒パルプでもよい。さらに、ＬＫＰとＮＫＰをいずれも含有することが好ましい。以下、特に断りのない限り、ＬＫＰとＮＫＰにはそれぞれ晒パルプまたは未晒パルプを含むが、広葉樹晒クラフトパルプをＬＢＫＰ、針葉樹晒クラフトパルプをＮＢＫＰということがある。

ここで、紙コップ用原紙においては、引張強度を増大させるためにＮＫＰを所定の割合で配合することが好ましい。ＮＫＰは繊維が長いために、抄紙された製品の引張強度と圧縮強度を増大させる効果を有する。
そこで本発明者らは、抄紙された紙コップ用原紙の裏層部を構成するパルプのＮＫＰ含有量が、表層部を構成するパルプのＮＫＰ含有量を上回れば、トップカール加工の引張力のかかる裏層部の引張強度を増大させ、かつ、圧縮力のかかる表層部の圧縮強度を減少させることができると考えた。

本発明者らは、裏層部の引張強度を増加させ、表層部の圧縮強度を減少させるための、パルプのＮＫＰ配合について検討を進めた。以降、多層抄きの紙の複数の紙層のうち、表面を構成する最外の紙層を表層とも称する。また、裏面を構成する最外の紙層を裏層とも称する。
本発明者らは、表層部を構成するパルプと裏層部を構成するパルプのＮＫＰ配合部数の差について検討した。その結果、裏層を構成するパルプのＮＫＰ配合部数が表層よりも１０質量部以上多いことが好ましく、１５質量部以上多いことがより好ましいことを見出した。ここで配合部数の差とは、裏層における全パルプ１００質量部中のＮＫＰの含有割合（質量部数）と、表層における全パルプ１００質量部中のＮＫＰの含有割合（質量部数）との差を指す。

十分に引張力の大きな裏層部を得るために、紙コップ用原紙の裏層を構成するパルプは、ＮＫＰを１０〜３０質量部含有することが好ましく、１５〜３０質量部含有することがより好ましく、１５〜２５質量部含有することがさらに好ましい。また、十分に圧縮力の小さな表層部を得るために、紙コップ用原紙の表層を構成するパルプは、ＮＫＰを１〜１５質量部含有することが好ましく、５〜１５質量部含有することがより好ましい。これらの範囲でＮＫＰ配合部数の差を好ましい範囲に調整すればよい。

また、一般的な紙コップ表面には各種の印刷が施されている。そのため、紙コップ用原紙には印刷適性が求められる。
ＬＫＰはＮＫＰと比較して繊維が短く強度に劣るが、抄紙された紙の地合や平滑性に優れ、印刷適性を良好にすることができる。そのため、紙コップ用原紙の表層において、ＬＫＰの含有量は、パルプ成分の合計質量を１００質量部とした場合、８１質量部以上であることが好ましく、８５質量部以上であることがさらに好ましい。本発明では紙層が多層構造を有するため、強度を保持して表層のＬＫＰの含有量を高めることができる。

パルプ成分には、上記ＮＫＰおよびＬＫＰ以外のパルプ（以下、他のパルプと称す）を含んでいてもよい。他のパルプとしては、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、砕木パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）等の機械パルプ、茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙等から製造される離解古紙パルプ（ＤＩＰ）、あるいはケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的にまたは機械的に製造されたパルプ等が挙げられる。パルプ成分の合計質量に対して、他のパルプの含有量は、３質量％未満であることが好ましく、２質量％未満であることがより好ましく、１質量％未満であることがさらに好ましい。

一般に、パルプ成分の叩解度（フリーネス）が適切な範囲であれば、抄紙された製品の引張強度と圧縮強度が増加する。
そこで本発明者らは、裏層のフリーネスと、表層のフリーネスの適切な範囲について検討を加えた。その結果、十分に引張力の大きな裏層部を得るために、紙コップ用原紙の裏層を構成するパルプの離解フリーネスは、４７０〜５２０ｍｌｃｓｆであることが好ましく、４８０〜５１０ｍｌｃｓｆであることがより好ましいと判明した。抄紙される前の裏層を構成するセルロースパルプのフリーネス（カナディアンスタンダードフリーネス）は、４２０ｍｌ〜４７０ｍｌｃｓｆであることが好ましく、４３０ｍｌ〜４６０ｍｌｃｓｆであることがより好ましい。

また、十分に圧縮力の小さな表層部を得るために、紙コップ用原紙の表層を構成するパルプの離解フリーネスは、４８０〜５４０ｍｌｃｓｆであることが好ましく、４９０〜５４０ｍｌｃｓｆであることがより好ましく、５００〜５３０ｍｌｃｓｆであることがさらに好ましいと判明した。表層を構成するセルロースパルプの抄紙される前のフリーネスは、４４０〜４９０ｍｌｃｓｆであることが好ましく、４５０〜４８０ｍｌｃｓｆであることがより好ましい。
なお、ここで離解フリーネスとは、ＪＩＳＰ８２２０：２０１２の方法に従って離解されて得られたパルプスラリーを用いて、ＪＩＳＰ８１２１：２０１２の方法に従って測定したカナディアンスタンダードフリーネス（カナダ標準パルプ濾水度）の値を指す。特定の紙層における離解フリーネスとは、紙コップ用原紙の紙層を分離して得られるフリーネスである。離解フリーネスは、抄紙される前のセルロースパルプのフリーネスを調節して調整することができる。一方、抄紙される前のパルプのフリーネスは、前記した少なくとも１種のパルプを叩解して上記範囲に調整すればよい。２種類以上のパルプを使用する場合には、別々に叩解したパルプを混合して上記範囲にしてもよいし、予め混合したパルプを叩解して上記範囲に調整してもよい。

本発明の紙コップ原紙中には、パルプのほか必要に応じて内添薬品を加えることができる。例えば、歩留向上剤、濾水性向上剤、サイズ剤、紙力増強剤、硫酸バンド、染料、ピッチコントロール剤など、公知の薬品が挙げられる。

（坪量）
紙コップ用原紙の坪量は、１８０〜２４０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、２００〜２４０ｇ／ｍ^２であることがより好ましく、２２０〜２４０ｇ／ｍ^２であることがさらに好ましい。坪量が２４０ｇ／ｍ^２以下であると、紙が重くなり過ぎて紙コップ製造時の作業性を低下させるおそれがない。一方、坪量が１８０ｇ／ｍ^２以上であると、紙コップとしての強度を向上させることができる。

（紙厚）
紙コップ用原紙の紙厚は２１０〜２９０μｍであることが好ましく、２６０〜２９０μｍであることがより好ましい。紙厚が２９０μｍ以下であると、嵩が高すぎることによって紙コップ製造時の作業性を低下させるおそれがない。一方、紙厚が２１０μｍ以上であると、紙コップとしての強度を向上させることができる。

（密度）
紙コップ用原紙の密度は、０．８２〜０．８７ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、０．８２〜０．８５ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましく、０．８３〜０．８４ｇ／ｃｍ^３であることがさらに好ましい。密度が０．８７ｇ／ｃｍ^３以下であると、紙厚を極端に薄くする必要がなく、生産性が向上する。一方、密度が０．８２ｇ／ｃｍ^３以上であると、紙コップとしての強度を向上させることができる。

（繊維配向比）
繊維配向とはパルプスラリーが抄紙機のワイヤー上に流出され、脱水され、紙層が形成される過程で流れ方向（ＭＤ方向）に並ぶ傾向のことである。繊維配向比は、ジェットワイヤー比（原料噴出速度比）を変更することによって調整することができる。
ジェットワイヤー比とは、パルプスラリーの流出速度とワイヤーの走行速度の比であり、スラリーの流出速度／ワイヤーの走行速度で表される。

一般に、紙等の繊維配向を測定する方法としては、例えば熱膨張法、力学破断強度法、Ｘ線回折法、超音波法、マイクロ波法、ＮＭＲ法、偏光蛍光法、誘電測定法等が挙げられる。本発明では超音波法を採用し、縦方向の超音波伝播速度（Ｖｍｄ）と横方向の超音波伝播速度（Ｖｃｄ）を測定し、その比率（Ｖｍｄ／Ｖｃｄ）を繊維配向比として繊維配向のランダム性を評価する指標とした。この繊維配向比が１．０の場合、繊維が完全にランダム配向となる。

トップカール加工において、紙コップ用原紙はＭＤ方向に巻かれるため、ＭＤ方向に引張力と圧縮力がかかる。そのため、トップカール加工に影響を与える引張強度と圧縮強度とは、ＭＤ方向の引張強度と圧縮強度である。ＭＤ方向の引張強度と圧縮強度を調整する方法の一つとして、繊維配向比の調整が挙げられる。例えば、繊維配向比の大きな、つまり繊維配向がＭＤ方向に偏った紙コップ用原紙にＭＤ方向の引張力がかかった場合、引張力は繊維の配向方向に働くため、並んだ繊維間の破断が発生しづらい。すなわち、繊維配向のＭＤ方向への偏りは、ＭＤ方向の引張強度を増大させる。

よって紙コップ用原紙の裏層部の引張強度を大きくし、表層部の圧縮強度を小さくするためには、裏層部の繊維が表層部の繊維よりもＭＤ方向に配向するようにすることが好ましい。すなわち、裏層部の繊維配向比が表層部の繊維配向比よりも０．１５以上大きいことが好ましく、０．２０以上大きいことがより好ましく０．３０以上大きいことがさらに好ましい。
表層部の繊維配向比は、１．２０〜１．４０の範囲が好ましく、１．２０〜１．３５の範囲がより好ましい。一方、裏層部の繊維配向比は、１．５０〜１．９０の範囲が好ましく、１．６０〜１．８０の範囲がより好ましい。これらの範囲で繊維配向比を調節することによって、裏層部の繊維配向比と表層部の繊維配向比の差を安定して調整することができる。

（引張強度）
トップカール加工時にトップカール部を破断させないためには、紙コップ用原紙の裏層部のＭＤ方向の引張強度を確保する必要がある。
そのため、抄紙された紙コップ用原紙の裏層部のＭＤ方向の比引張強度は６０．０Ｎ・ｍ／ｇ以上であることが好ましく、６５．０Ｎ・ｍ／ｇ以上であることがより好ましく、６７．０Ｎ・ｍ／ｇ以上であることがさらに好ましい。ここで、比引張強度は、引張強度を測定サンプルの坪量で除した値である。
紙コップ用原紙全体としては、ＭＤ方向の引張強度は１４．０ｋＮ／ｍ以上であることが必要であり、１５．０ｋＮ／ｍ以上であることが好ましく、１６．０ｋＮ／ｍ以上であることがより好ましい。これにより、加工適性を高めて、紙コップとしての強度を保持することができる。

（圧縮強度）
トップカール加工時に成形を容易にするためには、丸まりやすい、つまり表層部の圧縮強度が小さい紙コップ用原紙が必要となる。そのため、ＪＩＳＰ８１５６：２０１２で規定されたショートスパン法に準拠して測定した紙コップ用原紙の表層部の比圧縮強度が２３．０Ｎ・ｍ／ｇ以下であることが好ましく、２２．０Ｎ・ｍ／ｇ以下であることがより好ましい。これにより、シーム部めくれを効果的に抑えることができる。ここで、比圧縮強度は、圧縮強度を測定サンプルの坪量で除した値である。

（裏層部の比引張強度と表層部の比圧縮強度の比率）
本発明者らは、紙コップ用原紙のこのような比圧縮強度と比引張強度の関係に基づき、トップカール加工の引張力のかかる裏層部の引張強度を大きく、かつ、圧縮力のかかる表層部の圧縮強度を小さくすることができる、裏層部の比引張強度と表層部の比圧縮強度との比率について検討を進めた。その結果、裏層部の比引張強度をＴ、表層部の比圧縮強度をＣとした場合に、Ｔ／Ｃが３．０以上であれば、トップカール加工の引張力によって紙コップ用原紙の繊維が破断せず、かつ、丸まりやすい紙コップ用原紙を得られることを見出した。Ｔ／Ｃが３．０５以上であることが好ましく、３．１０以上であることがより好ましく、３．２０以上であることがさらに好ましい。これにより、シーム部めくれを効果的に抑制できる。
Ｔ／Ｃを３．０以上に制御するためには、前述のように、裏層を構成するパルプの配合量に対するＮＫＰ配合量を表層よりも多くする、裏層と表層を構成するパルプの離解フリーネスに表裏差をつける、繊維配向度に表裏差をつけるといった方法がある。また、裏層の紙力剤の含有量を表層よりも増加させる、内添薬品を変更する等の方法によっても可能である。

上記のように、トップカール加工に影響を及ぼすのはＭＤ方向の引張力と圧縮力であるため、引張強度、圧縮強度はいずれの場合も、原則としてＭＤ方向で測定する。ただし、ＭＤ方向かどうかが不明のときは、角度２２．５度毎に引張強度を測定し、最も強い引張強度を示した方向をＭＤ方向とする。

本実施形態の紙コップ用原紙は紙コップの原紙として好適に用いることができる。

以下に実施例と比較例を示す。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。

（実施例１）
ＮＢＫＰ１５部、ＬＢＫＰ８５部を離解フリーネスが５００ｍｌｃｓｆになるように混合叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリー１００部に対して、内添紙力増強剤として０．５５部（固形分換算）、内添サイズ剤として１．４５部（固形分換算）、硫酸バンド２．５部（固形分換算）を添加し、表層用、表下層用、中層用、裏下層用、裏層用の五層分の紙料を調製した。この紙料を用いて、五層全ての設定坪量を４６ｇ／ｍ^２として、五層抄きのツインワイヤー抄紙機を用いて抄紙した。抄紙工程中、サイズプレスでポリビニルアルコールを０．７ｇ／ｍ^２塗布し、カレンダーで平滑化処理を施して、坪量２２５ｇ／ｍ^２、紙厚２６８μｍ、密度０．８４ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．２９、裏層部の繊維配向比１．７０、ＭＤ方向の引張強度１６．８ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。抄紙される前のパルプのフリーネスは、４５０ｍｌｃｓｆであった。

（実施例２）
実施例１と同様のパルプを、表層用、中層用、裏層用の三層分の紙料として調製した。この紙料を用いて、表層と裏層の設定坪量を４６ｇ／ｍ^２、中層の設定坪量を１３８ｇ／ｍ^２として、三層抄きのツインワイヤー抄紙機を用いて実施例１と同様にして抄紙し、坪量２２６ｇ／ｍ^２、紙厚２６９μｍ、密度０．８４ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．２６、裏層部の繊維配向比１．５５、ＭＤ方向の引張強度１６．９ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。

（実施例３）
ＮＢＫＰ５部とＬＢＫＰ９５部を離解フリーネスが４９０ｍｌｃｓｆになるように混合叩解して表層用のパルプスラリーを得た。ＮＢＫＰ１５部とＬＢＫＰ８５部とを離解フリーネスが５００ｍｌｃｓｆになるように混合叩解して表下層用、中層用、裏下層用のパルプスラリーを得た。ＮＢＫＰ２５部とＬＢＫＰ７５部とを離解フリーネスが５１０ｍｌｃｓｆになるように混合叩解して裏層用のパルプスラリーを得た。
これらのパルプスラリーから実施例１と同様に紙料を調製して抄紙し、坪量２２９ｇ／ｍ^２、紙厚２６５μｍ、密度０．８６ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．２４、裏層部の繊維配向比１．６９、ＭＤ方向の引張強度１６．３ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。抄紙される前のパルプのフリーネスは、表層用が４４０ｍｌｃｓｆ、表下層用、中層用および裏下層用が４５０ｍｌｃｓｆ、裏層用が４６０ｍｌｃｓｆであった。

（実施例４）
ＮＢＫＰ５部とＬＢＫＰ９５部を離解フリーネスが４８０ｍｌｃｓｆになるように混合叩解して表層用のパルプスラリーを得た。ＮＢＫＰ１５部とＬＢＫＰ８５部とを離解フリーネスが５００ｍｌｃｓｆになるように混合叩解して中層用のパルプスラリーを得た。ＮＢＫＰ２５部とＬＢＫＰ７５部とを離解フリーネスが５１０ｍｌｃｓｆになるように混合叩解して裏層用のパルプスラリーを得た。
このパルプスラリーから、実施例２と同様に紙料を調製して抄紙し、坪量２２８ｇ／ｍ^２、紙厚２６７μｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．２５、裏層部の繊維配向比１．６７、ＭＤ方向の引張強度１６．６ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。抄紙される前のパルプのフリーネスは、表層用が４３０ｍｌｃｓｆ、中層用が４５０ｍｌｃｓｆ、裏層用が４６０ｍｌｃｓｆであった。

（比較例１）
ＮＢＫＰ２０部、ＬＢＫＰ８０部を離解フリーネスが５２０ｍｌｃｓｆになるように混合叩解し、実施例１と同様にして抄紙し、坪量２２６ｇ／ｍ^２、紙厚２７０μｍ、密度０．８４ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．４０、裏層部の繊維配向比１．４４、ＭＤ方向の引張強度１７．３ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。抄紙される前のパルプのフリーネスは、４７０ｍｌｃｓｆであった。

（比較例２）
実施例１と同様に調製した紙料をジェットワイヤー比を調節して抄紙し、坪量２２５ｇ／ｍ^２、紙厚２６５μｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．３３、裏層部の繊維配向比１．３３、ＭＤ方向の引張強度１６．２ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。

（比較例３）
実施例１と同様に調製した紙料をジェットワイヤー比を調節して抄紙し、坪量２２６ｇ／ｍ^２、紙厚２６８μｍ、密度０．８４ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．７０、裏層部の繊維配向比１．２９、ＭＤ方向の引張強度１６．５ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。

（比較例４）
ＮＢＫＰ１５部、ＬＢＫＰ８５部を離解フリーネスが４００ｍｌｃｓｆになるように混合叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーを実施例１と同様にして抄紙し、坪量２２６ｇ／ｍ^２、紙厚２６２μｍ、密度０．８６ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．３１、裏層部の繊維配向比１．６１、ＭＤ方向の引張強度１７．１ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。抄紙される前のパルプのフリーネスは、３５０ｍｌｃｓｆであった。

（比較例５）
ＬＢＫＰ１００部を離解フリーネスが４８０ｍｌｃｓｆになるように混合叩解し、実施例１と同様にして抄紙し、坪量２２０ｇ／ｍ^２、紙厚２６０μｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ^３、表層部の繊維配向比１．１８、裏層部の繊維配向比１．５５、ＭＤ方向の引張強度１３．３ｋＮ／ｍの紙コップ用原紙を得た。抄紙される前のパルプのフリーネスは、４３０ｍｌｃｓｆであった。

得られた実施例ならびに比較例の紙コップ用原紙について、全体の坪量、紙厚、密度および引張強度、ならびに離解フリーネス、繊維配向比、裏層部の比引張強度、表層部の比圧縮強度等の測定を行った。また、紙コップ用原紙としての適性をみるために、トップカール加工を施し、トップカール適性、シーム部めくれを評価した。また、印刷適性も評価した。
各項目の評価方法は、下記に示す通りである。

＜坪量＞
ＪＩＳＰ８１２４：２０１１に準拠して坪量の測定を行った。下４桁まで測定可能な電子天秤を用いて重量を測定し、坪量を算出した。

＜紙厚＞
ＪＩＳＰ８１１８：２０１４に準拠の紙厚計を用いて測定を行った。

＜密度＞
ＪＩＳＰ８１１８：１９９８に準拠して、密度を測定した。

＜離解フリーネス＞
得られた紙コップ用原紙を８０℃のお湯に４時間含浸させ、サンプルが乾かないうちにピンセットを用いて表層および裏層をゆっくりと剥がし測定サンプルを得た。得られたそれぞれの層について、ＪＩＳＰ８２２０：２０１２の方法に従って離解し、得られたパルプスラリーをＪＩＳＰ８１２１：２０１２に準拠した方法で離解フリーネスの測定を行った。測定機として、熊谷理機工業製のカナディアンフリーネステスターを用いた。

＜繊維配向比＞
超音波の伝播速度の角度分布からシートの繊維配向性を測定する装置（ＳＳＴ−２５００、野村商事株式会社製）を用いて測定した。

＜表層部・裏層部の分離方法＞
全層の紙厚を測定し、測定する面を含む側を残した半分の厚さまで、平面研削装置(佐川製作所製)を使用して研削し除去した。使用する砥石は、円筒形の砥石Φ５０．８×１２．７ｍｍの物を使用した。

＜圧縮強度＞
ＪＩＳＰ８１５６：２０１２で規定されたショートスパン法に準拠して紙コップ用原紙のＭＤ方向の圧縮強度の測定を行った。

＜引張強度＞
ＪＩＳＰ８１１３：２００６に規定された方法に準拠して、ＪＩＳＰ８１１１：１９９８に規定された調湿環境下にて調湿後の紙コップ用原紙のＭＤ方向の引張強度の測定を行った。測定機として、横型引張試験機（Ｌ＆Ｗ社製、ＣＯＤＥＳＥ−０６４）を用いた。

＜トップカール適性＞
得られた紙コップ原紙を製罐した際における、トップカール部を目視で観察して、下記基準で評価を行った。
○：トップカール部は金型に沿った大きな円形状となり、望ましい形状になる。
△：トップカール部はやや潰れ気味になり、若干金型に沿わず円形の外周が小さくなるが、実用レベルである。
×：トップカール部は潰れて金型に沿わず、円形の外周が実用に耐えないほどに小さくなる。

＜シーム部めくれ＞
得られた紙コップ原紙を製罐した際における、トップカール部のシーム部を目視で観察して、下記の基準で評価を行った。
○：シーム部にめくれ上がりが見られない。
△：シーム部に若干のめくれ上がりが見られるが実用レベルである。
×：シーム部にめくれ上がりが非常に多く目立つ。

＜印刷適性＞
得られた紙コップ用原紙にグラビア印刷を行い、その印刷状態を目視により評価した。
○：印刷ムラや濃度低下がほとんどなく良好である。
×：印刷ムラや濃度低下が著しく劣る。

実施例１〜４ならびに比較例１〜５についての測定・評価結果は、表１に示すとおりであった。特性の評価において、〇と△のときに合格と判定した。

表１から明らかなように、ＭＤ方向の引張強度が大きく、かつ、裏層部の引張強度が表層部の圧縮強度より十分に大きな実施例においては、問題なく金型に沿った形状のトップカール部が成形できた。
一方、比較例１は裏層部の比引張強度／表層部の比圧縮強度比は３．０未満であり、紙コップ用原紙を構成するパルプのＮＫＰ含有量が多く、引張強度が高い。そのため、丸まりづらくはあるが引張力による繊維の破断が起こりづらく、実用レベルのトップカール適性を備えるもののシーム部めくれが目立ち、実施例と比べ評価は劣るものとなった。また、表層のＮＫＰ含有量が多いため印刷適性において劣っていた。比較例２，３は、裏層部の比引張強度／表層部の比圧縮強度比率が小さいため、引張力に弱くかつ丸まりづらく、成形されたトップカール部に潰れが生じた。
比較例４は、叩解を強めることで引張強度と圧縮強度が共に高いものとなっており、裏層部の比引張強度／表層部の比圧縮強度比が３．０未満である。引張強度が高いためにトップカール適性は実用レベルであるが、圧縮強度が高いことにより丸めにくく、シーム部めくれが生じ、評価が劣るものとなった。
比較例５は、ＮＫＰを含有しておらず、紙コップ用原紙全体の引張強度が低すぎるため、成形されたトップカール部に潰れが生じた。

Claims

セルロースパルプを主成分として、３層以上の紙層を有する紙コップ用原紙であって、
ＭＤ方向の引張強度が１４．０ｋＮ／ｍ以上であり、
裏層を構成するパルプの離解フリーネスが、４７０ｍｌｃｓｆ以上であり、
紙厚方向に表面を含む表層部と裏面を含む裏層部とに均等な厚さで二分割した際に、前記裏層部の繊維配向比が、前記表層部の繊維配向比よりも０．１５以上大きい
ことを特徴とする紙コップ用原紙。
前記紙コップ用原紙を構成する紙層のうち、前記裏面を構成する最外の紙層のＮＫＰ配合部数が、前記表面を構成する最外の紙層のＮＫＰ配合部数よりも１０質量部以上大きいことを特徴とする、請求項１に記載の紙コップ用原紙。
請求項１または請求項２に記載の紙コップ用原紙からなる紙コップ。