JP5936905B2 - 段ボール用中芯及び段ボール用中芯の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、段ボール用中芯及び段ボール用中芯の製造方法に関する。

一般的に、段ボールは波形に成形された中芯の片面又は両面にライナーを貼合することによって製造され、箱や仕切り板等に加工されて梱包用資材として幅広い分野で用いられている。これらの段ボール箱等は、流通過程においては積み重ねられることが多いため、段ボールには高い圧縮強さが要求される。また、近年は省資源、経費削減、輸送エネルギー低減等の観点から段ボールの軽量化が進んでいることから、軽量化にも対応可能な高い圧縮強度を有する段ボールが望まれている。特に、芯材として用いる中芯の圧縮強さが重視され、近年では、より軽量（低坪量）でありながら圧縮強さが同等である強化中芯の要求が増しており、例えばＪＩＳ−Ｐ３９０４「段ボール用中芯原紙」に記載のＭＣ級であれば、坪量１６０ｇ／ｍ^２で横方向の圧縮強さが１８４Ｎ以上だったものを坪量１２０ｇ／ｍ^２で達成することが望まれている。

上記段ボールの圧縮強さを向上させる方法としては、例えば段ボールの原料となるパルプスラリーに紙力剤を内添する方法や中芯等の基紙表面に紙力剤を外添する方法等が挙げられる。このうち、紙力剤を基紙表面に外添する方法は、紙力剤を内添する方法に比して紙力剤の歩留りが高く、段ボールの圧縮強さを調整しやすいというメリットがある。

上述のような紙力剤を外添する方法としては、例えば基紙の両面に澱粉等の水溶性高分子を塗工する方法（特開２００８−１９００６４号公報参照）や基紙の両面に澱粉水溶液をフィルムトランスファー方式で塗工する方法（特開２００９−１１４５７２号公報参照）等が提案されている。

しかし、上記従来の方法は、いずれも塗工された紙力剤が紙表面で成膜しやすく、紙の透気抵抗度が高まることにより吸水性が低下しやすい。その結果、コルゲーターでライナーと中芯とを貼合して段ボールを製造する際に、接着剤が紙の表面に留まり紙内部に浸透し難くなることにより、接着剤のアンカー効果が低下し、十分な貼合性が得られないおそれがある。

特開２００８−１９００６４号公報 特開２００９−１１４５７２号公報

本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、坪量が低く軽量化されているにもかかわらず、十分な圧縮強さを有し、ライナーとの貼合性に優れる段ボール用中芯を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、
原料パルプを抄紙して得られる中芯用基紙を備え、この基紙の少なくとも片面に紙力剤を主成分とする塗工液を塗工してなる段ボール用中芯であって、
上記紙力剤が高分岐型ポリアクリルアミドを主成分としており、
坪量が１３０ｇ／ｍ^２以下、圧縮強さ（横）が１８４Ｎ以上、透気抵抗度が５５秒以下であることを特徴とする。

当該段ボール用中芯は、中芯用基紙の少なくとも片面に塗工される塗工液に含まれる紙力剤の主成分として高分岐型ポリアクリルアミドを用いているため、坪量が１３０ｇ／ｍ^２以下と軽量化されているにもかかわらず、圧縮強さ（横）が１８４Ｎ以上と高い圧縮強さを有する。また、当該段ボール用中芯は、透気抵抗度が５５秒以下であることにより、貼合する際の接着剤が当該段ボール用中芯の内部に浸透しやすいため、接着剤のアンカー効果を高めることができ優れた貼合性を有する。これらは紙力剤の主成分である高分岐型ポリアクリルアミドが枝分かれ構造を多く有するためであると推測される。つまり、紙力剤の主成分である高分岐型ポリアクリルアミドが枝分かれ構造を多く有することによって中芯用基紙の原料パルプ繊維に絡みやすくなり、同程度の紙力増強効果を発揮するにもかかわらずポリアクリルアミドの分子量を小さくすることができ、これにより塗工液の粘度を低下することができる。その結果、塗工液の浸透性が向上するため、中芯用基紙内部に浸透し、中芯用基紙表面での紙力剤の塗膜形成が抑制されるものと推測される。これにより、紙力剤が中芯用基紙内部に浸透しパルプ繊維を接着することで圧縮強さが高まり、また、中芯用基紙表面での塗工液の塗膜形成が抑制されることで貼合時の接着剤の当該段ボール用中芯の内部への浸透を阻害しにくくなり、接着剤のアンカー効果が高まると推測される。

上記高分岐型ポリアクリルアミドは、固形分濃度１２．５質量％、且つ温度３０℃における水溶液の粘度が９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下であるとよい。特定の温度条件下において、このような粘性を有する高分岐型ポリアクリルアミドを紙力剤の主成分として用いることにより紙力剤の中芯用基紙への浸透性及び塗工性を向上することができる。その結果、当該段ボール用中芯の貼合性及び生産性を低下させることなく、圧縮強さを向上することができる。

上記高分岐型ポリアクリルアミドの塗工量は片面あたり固形分換算で０．５ｇ／ｍ^２以上２．５ｇ／ｍ^２以下が好ましい。上記高分岐型ポリアクリルアミドの塗工量を上記範囲とすることにより、当該段ボール用中芯の貼合性及び圧縮強さをさらに向上することができる。

また、上記課題を解決するためになされた別の本発明は、
原料パルプを抄紙して得られる中芯用基紙の少なくとも片面に紙力剤を主成分とする塗工液を塗工する塗工工程を有する段ボール用中芯の製造方法であって、
上記紙力剤が高分岐型ポリアクリルアミドを主成分としており、
上記塗工液の固形分濃度が５質量％以上２０質量％以下であり、
上記塗工工程を、塗工液の温度を２６℃以上、粘度を９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下として行うことを特徴とする。

当該段ボール用中芯の製造方法によれば、塗工工程における塗工液の温度を２６℃以上とし、且つ粘度を９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下とすることにより、紙力剤の浸透性を向上することができる。その結果、紙力剤が中芯用基紙の内部に浸透し易くなり、当該段ボール用中芯の透気抵抗度の上昇を抑制することができるため、圧縮強さ及び貼合性に優れる段ボール用中芯を得ることができる。また、当該段ボール用中芯の製造方法は、塗工工程における塗工液の温度を２６℃以上とすることによって紙力剤の濃度を高めることができるため、乾燥負荷を低減することができ、生産性を向上することができる。さらに、当該段ボール用中芯の製造方法によれば、紙力剤を外添しているため、紙力剤の歩留りロスがなく効果的に圧縮強さを向上できる。

ここで、「高分岐型ポリアクリルアミド」とは、３官能以上のビニルモノマー及び（メタ）アクリルアミドを主成分とするモノマー混合物を共重合させて得られるものである。

以上説明したように、本発明の段ボール用中芯は、坪量が低く軽量化されているにもかかわらず、十分な圧縮強さを有し、ライナーとの貼合性に優れる。また、本発明の段ボール用中芯の製造方法は、優れた圧縮強さ及び貼合性を有する段ボール用中芯を効率良く製造することができる。

以下、本発明の段ボール用中芯の実施の形態を詳説する。

＜段ボール用中芯＞
本発明の段ボール用中芯は、原料パルプを抄紙して得られる中芯用基紙を備え、この基紙の少なくとも片面に塗工液を塗工してなるものである。まず、本発明の特徴である塗工液について説明し、続いて他の構成要素について説明する。

［塗工液］
上記塗工液は、紙力剤を主成分として含有している。

（紙力剤）
上記紙力剤は、高分岐型ポリアクリルアミドを主成分とする。高分岐型ポリアクリルアミドは、例えば３官能以上の架橋性ビニルモノマー及び（メタ）アクリルアミドにカチオン性ビニルモノマー及び／又はアニオン性ビニルモノマーを含むモノマー混合物を共重合することにより得ることができる。

上記架橋性ビニルモノマーとしては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド等のＮ置換アクリルアミド、メチレンビス（メタ）アクリルアミド、エチレンビス（メタ）アクリルアミド等のビス（メタ）アクリルアミド類、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のジ（メタ）アクリレート類、アジピン酸ジビニル、セバシン酸ジビニルなどのジビニルエステル類、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ジビニルベンゼン等の２官能性ビニルモノマー、１，３，５−トリアクリロイルヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート、トリアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジアリルアクリルアミド等の３官能性モノマー、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラアリルピロメリテート等の４官能性モノマー等が挙げられる。これらの中でもＮ−メチロールアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、ジエチレングリコールジメタアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、１，３，５−トリアクリロイルヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドが好ましい。これらの架橋性ビニルモノマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。

上記架橋性ビニルモノマーの割合としては、上記高分岐型ポリアクリルアミドにおいて０．００１モル％以上１０モル％以下が好ましく、０．０１モル％以上８モル％以下がより好ましい。高分岐型ポリアクリルアミドにおける架橋性ビニルモノマーの割合が上記上限を超えるとゲル化が生じるおそれがある。一方、高分岐型ポリアクリルアミドにおける架橋性ビニルモノマーの割合が上記下限未満の場合、紙力剤として十分な効果が得られないおそれがある。

上記カチオン性ビニルモノマーとしては、例えばジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、アリルアミン、ジアリルアミンなどの３級アミノ基を有するビニルモノマー及びそれらの塩類、第３級アミノ基含有ビニルモノマーとベンジルクロライド、メチルクロライド、ジメチル硫酸、エピクロルヒドリン、グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級化剤との反応によって得られる第４級アンモニウム塩を含有するビニルモノマー等が挙げられる。これらのカチオン性ビニルモノマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。

上記カチオン性ビニルモノマーの割合としては、高分岐型ポリアクリルアミドにおいて２０モル％以下が好ましく、１８モル％以下がより好ましく、１５モル％以下がさらに好ましい。高分岐型ポリアクリルアミドにおけるカチオン性ビニルモノマーの割合が上記上限を超えるとゲル化が生じるおそれがある。

上記アニオン性ビニルモノマーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸等のα、β−不飽和モノカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のα、β−不飽和ジカルボン酸、アコニット酸等のα、β−不飽和トリカルボン酸、（メタ）アリルスルフォン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルフォン酸等のスルホ基含有ビニルモノマー及びそれらの塩類などが挙げられる。これらのアニオン性ビニルモノマーは単独で用いてもよく、２種以上を併用して用いてもよい。

上記アニオン性ビニルモノマーの割合としては、高分岐型ポリアクリルアミドにおいて２０モル％以下が好ましく、１８モル％以下がより好ましく、１５モル％以下がさらに好ましい。高分岐型ポリアクリルアミドにおけるアニオン性ビニルモノマーの割合が上記上限を超えるとゲル化が生じるおそれがある。

また、高分岐型ポリアクリルアミドにおける（メタ）アクリルアミドの割合としては５０モル％以上９９モル％以下が好ましく、６０モル％以上９８モル％以下がより好ましい。高分岐型ポリアクリルアミドにおける（メタ）アクリルアミドの割合が上記上限を超えると十分な分岐構造が得られず、紙力剤の粘度が高くなるおそれがある。一方、高分岐型ポリアクリルアミドにおける（メタ）アクリルアミドの割合が上記下限未満の場合、紙力剤としての十分な効果が得られないおそれがある。

なお、高分岐型ポリアクリルアミドには、上記モノマー以外にも本発明の効果を損なわない範囲でその他のモノマー類を共重合することが可能である。その他のモノマー類としては、例えばスチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン誘導体、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アリルアルコール、ヒドロキシル基を有する（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチルなどの（メタ）アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。

上記高分岐型ポリアクリルアミドは、固形分濃度が１２．５質量％、且つ温度が３０℃における水溶液の粘度として９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。高分岐型ポリアクリルアミド水溶液の粘度が上記上限を超えると、紙力剤の粘度が高まり、中芯用基紙表面で紙力剤が塗膜を形成し易くなることにより、当該段ボール用中芯の透気抵抗度が高まるおそれや塗工機での汚れが発生し塗工性が低下するおそれがある。一方、高分岐型ポリアクリルアミド水溶液の粘度が上記下限未満の場合、紙力剤としての十分な効果が得られず、当該段ボール用中芯の圧縮強さが低下するおそれがある。

上記高分岐型ポリアクリルアミドの重量平均分子量としては、２０万以上６００万以下が好ましく、３０万以上４００万以下がより好ましく、３５万以上２００万以下がさらに好ましい。高分岐型ポリアクリルアミドの重量平均分子量が上記上限を超えると、紙力剤の粘度が高くなり塗工性が低下したり、当該段ボール用中芯の透気抵抗度が高まるおそれがある。一方、高分岐型ポリアクリルアミドの重量平均分子量が上記下限未満の場合、紙力剤としての十分な効果が得られず、当該段ボール用中芯の圧縮強さが低下するおそれがある。

上記高分岐型ポリアクリルアミドの製造方法としては、従来公知の方法を採用することができ、例えば攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管を備えた反応容器に上記各モノマー成分及び水を仕込み、過酸化水素等の重合開始剤を加え、また必要に応じてイソプロピルアルコール等の重合調節剤又は連鎖移動剤を適宜使用し、温度４０℃〜９５℃で１〜５時間程度反応させることにより製造することができる。

上記高分岐型ポリアクリルアミドの塗工量としては、片面あたり固形分換算で０．５ｇ／ｍ^２以上２．５ｇ／ｍ^２以下が好ましく、１．２ｇ／ｍ^２以上１．８ｇ／ｍ^２以下がより好ましく、１．３ｇ／ｍ^２以上１．７ｇ／ｍ^２以下がさらに好ましい。高分岐型ポリアクリルアミドの塗工量が上記上限を超えると当該段ボール用中芯が硬くなり、加工性が低下するおそれや、当該段ボール用中芯の貼合性が低下するおそれがある。一方、高分岐型ポリアクリルアミドの塗工量が上記下限未満の場合、当該段ボール用中芯の圧縮強さが低下するおそれがある。特に、固形分濃度１２．５質量％、且つ温度３０℃における水溶液の粘度が９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下である高分岐型ポリアクリルアミドを片面あたり固形分で０．５ｇ／ｍ^２以上２．５ｇ／ｍ^２以下塗工することが、低坪量であるにもかかわらず、より圧縮強さに優れ、ライナーとの貼合性に特に優れる段ボール用中芯が得られるため好ましい。

（その他の添加剤）
上記塗工液は、本発明の効果に影響のない範囲内で、上記高分岐型ポリアクリルアミドの他に、例えば上記高分岐型ポリアクリルアミド以外のポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、澱粉、サイズ剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、抑泡剤、浸透剤、着色染料、防腐剤、耐水化剤、蛍光消去剤等の公知の種々の添加剤を、単独で、あるいは２種以上を含有していてもよく、また別に塗工してもよい。

上記塗工液の固形分濃度は５質量％以上２０質量％以下が好ましく、１０質量％以上１５質量％以下がより好ましく、１１質量％以上１４質量％以下がさらに好ましい。塗工液の固形分濃度が上記上限を超えると、塗工性が低下したり、当該段ボール用中芯の透気抵抗度が高まるおそれがある。一方、塗工液の固形分濃度が上記下限未満の場合、紙力剤の塗工量が低下し圧縮強さが低下するおそれがある。

上記塗工液の粘度は、９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。塗工液の粘度が上記上限を超えると、塗工性が低下したり、当該段ボール用中芯の透気抵抗度が高まるおそれがある。一方、塗工液の粘度が上記下限未満の場合は、十分な圧縮強さが得られないおそれがある。

［中芯用基紙］
中芯用基紙は、通常、原料パルプ等を含むパルプスラリーを抄紙して得られる。中芯用基紙は一層構造でも良いし、多層構造でも良い。

（原料パルプ）
上記原料パルプとしては、公知のものを用いることができ、古紙パルプ、バージンパルプ又はこれらの組み合わせたものを適宜用いることができる。なお、バージンパルプよりも古紙パルプを多く用いることが省資源化の観点から好ましい。

古紙パルプとしては、例えば茶古紙、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、離解・脱墨古紙パルプ（ＤＩＰ）又は離解・脱墨・漂白古紙パルプ等が挙げられる。これらの古紙パルプの中でも、段ボール古紙から製造される古紙パルプが好ましい。

バージンパルプとしては、例えば広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、広葉樹半晒クラフトパルプ（ＬＳＢＫＰ）、針葉樹半晒クラフトパルプ（ＮＳＢＫＰ）、広葉樹亜硫酸パルプ、針葉樹亜硫酸パルプ等の化学パルプ；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（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（ＭＰ）；ケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的又は機械的に製造されたパルプ等が挙げられる。

原料パルプにおける古紙パルプの含有率としては、５０質量％以上が好ましく、６０質量％以上がより好ましく、７０質量％以上がさらに好ましい。原料パルプにおける古紙パルプの含有率を上記範囲とすることにより、資源の有効利用等の環境性を向上することができる。

（内添紙力剤）
上記パルプスラリーには、上記原料パルプの他に内添紙力剤を更に添加するとよい。内添紙力剤としては、乾燥紙力剤や湿潤紙力剤があり、乾燥紙力剤としては、例えばカチオン澱粉、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等が挙げられ、湿潤紙力剤としては、例えばポリアミド・エピクロルヒドリン樹脂、尿素樹脂、酸コロイド・メラミン樹脂、熱架橋性付与ＰＡＭ等が挙げられる。これらのうち、歩留りの優れるポリアクリルアミドが好ましい。

上記内添紙力剤の電荷としては特に限定されず、カチオン性、アニオン性又は両性のいずれを用いてもよい。これらのうち、微小異物の発生が少なく、圧縮強さの向上効果に優れ、貼合用の接着剤の吸収性に優れる点で両性の内添紙力剤が好ましく、特に両性ポリアクリルアミドが好ましい。

内添紙力剤の添加量としては、パルプスラリーに含まれるパルプ（絶乾量）１トンあたり固形分で２ｋｇ以上１０ｋｇ以下が好ましく、３ｋｇ以上８ｋｇ以下がより好ましい。内添紙力剤の添加量が上記上限を超えると、抄紙系内に紙力剤が堆積し微小異物が発生するおそれがある。一方、内添紙力剤の添加量が上記下限未満の場合、十分な紙力向上効果が得られないおそれがある。

本発明では、塗工する外添紙力剤として上記高分岐型ポリアクリルアミドを用い、この高分岐型ポリアクリルアミドを片面あたり０．５ｇ／ｍ^２以上２．５ｇ／ｍ^２以下塗工することに加え、内添紙力剤として両性ポリアクリルアミドをパルプスラリーに含有させることで、より圧縮強さに優れ、接着剤の吸収性に優れる段ボール用中芯が得られるため好ましい。一般的に、内添紙力剤は歩留りが悪く、系内で循環するため泡立ちの要因となり、泡立ちが発生すると濾水性や操業性に問題が発生しやすいが、内添紙力剤として両性ポリアクリルアミドを用いることにより、アニオン性やカチオン性の内添紙力剤と比べて泡立ちを抑制することができるため、製造効率を低下させることなく圧縮強さを向上することができる。このように内添紙力剤を用いて中芯用基紙自体の圧縮強さを向上することに加え、上記高分岐型ポリアクリルアミドを塗工することにより、上記高分岐型ポリアクリルアミドが基紙内部に浸透してさらにパルプ繊維の接着力を向上することができるため、より圧縮強さを向上することができる。

（その他の添加剤）
上記中芯用基紙には、上記内添紙力剤の他に、例えば滑剤、サイズ剤、填料分散剤、ｐＨ調整剤、増粘剤、流動性改良剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、浸透剤、着色染料、着色顔料、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、防バイ剤、耐水化剤、蛍光消去剤等の公知の種々の添加剤を、単独で、あるいは２種以上を混合して添加してもよい。

＜品質等＞
当該段ボール用中芯のＪＩＳ−Ｐ８１２４（１９９８）「紙及び板紙−坪量測定方法」に準拠して測定した坪量としては１３０ｇ／ｍ^２以下であり、１１５ｇ／ｍ^２以上１２５ｇ／ｍ^２以下が好ましく、１１６．４ｇ／ｍ^２以上１２３．６ｇ／ｍ^２以下がより好ましい。当該段ボール用中芯の坪量が上記上限を超えると近年の軽量化、省資源化の要請に反することとなる。一方、当該段ボール用中芯の坪量が上記下限未満の場合、十分な圧縮強さが得られないおそれがある。

当該段ボール用中芯のＪＩＳ−Ｐ８１２６（２００５）「紙及び板紙−圧縮強さ試験方法−リングクラッシュ法」に準拠して測定した圧縮強さ（横）としては１８４Ｎ以上であり、１８４Ｎ以上２２０Ｎ以下が好ましく、１９５Ｎ以上２１０Ｎ以下がより好ましい。当該段ボール用中芯の圧縮強さ（横）が上記上限を超えると加工性が低下するおそれがある。一方、当該段ボール用中芯の圧縮強さ（横）が上記下限未満の場合、段割れが生じるおそれや、例えば坪量１２０ｇ／ｍ^２でＪＩＳ−Ｐ３９０４「段ボール用中しん原紙」記載のＭＣ級１６０ｇ／ｍ^２の圧縮強さを満足できないおそれがある。なお、圧縮強さ（横）は、例えば塗工する紙力剤の種類や量、内添する紙力剤の種類や量、繊維の配向性や原料パルプの種類を調整することにより調節することができるが、塗工する紙力剤として上記高分岐型ポリアクリルアミドを用いることでより容易に上記圧縮強さ（横）とすることができる。

当該段ボール用中芯のＪＩＳ−Ｐ８１１７（２００９）「紙及び板紙−透気度及び透気抵抗度試験方法（中間領域）−ガーレー法」に準じて測定した透気抵抗度としては５５秒以下であり、３５秒以上５５秒以下が好ましく、４０秒以上５０秒以下がより好ましい。透気抵抗度が上記上限を超えると、貼合用の接着剤が当該段ボール用中芯の内部に染み込み難くなりアンカー効果が低下するおそれがある。一方、透気抵抗度が上記下限未満の場合、貼合用の接着剤が当該段ボール用中芯の内部に過剰に浸透することにより、当該段ボール用中芯とライナーとの貼合性が低下するおそれがある。透気抵抗度は、例えば塗工する紙力剤の種類や量、内添する紙力剤の種類や量、原料パルプの種類やフリーネス等を調整することにより調節することができるが、塗工する紙力剤として上記高分岐型ポリアクリルアミドを用いることで圧縮強さに優れ、より容易に上記透気抵抗度とすることができ好ましい。

当該段ボール用中芯の動的液体浸透性測定装置における信号強度が最大値を示すまでの時間としては０．５秒以下が好ましく、０．２秒以下がより好ましい。本発明者らは、段ボール用中芯の動的浸透性試験における信号強度が最大値を示すまでの時間がコルゲーターでの段ボール用中芯の貼合糊の吸水性の指標となること、特にシングルフェーサー側での貼合糊の吸水性の指標となることを見出している。動的液体浸透性測定装置における信号強度が最大値を示すまでの時間が上記上限を超えると、当該段ボール用中芯とライナーとを貼合する際の接着剤が当該段ボール用中芯の内部に染み込み難くなり、接着剤のアンカー効果が低下するおそれがある。なお、上記信号強度が最大値を示すまでの時間は、動的液体浸透性測定装置としてＥｍｔｅｃ社製の「ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＮＤ ＳＩＺＩＮＧ ＴＥＳＴＥＲ（ＥＳＴ−１２）」を使用して測定した値である。

当該段ボール用中芯の動的液体浸透性測定装置における浸透開始から１秒後の信号強度としては、信号強度の最大値に対して５０％以下となることが好ましく、４０％以下となることがより好ましい。本発明者らは、段ボール用中芯の動的浸透性試験における浸透開始から１秒後の信号強度の最大値に対する割合（％）がコルゲーターでの段ボール用中芯の貼合糊の吸水性の指標となること、特にダブルフェーサー側での貼合糊の吸水性の指標となることを見出している。動的液体浸透性測定装置における浸透開始から１秒後の信号強度が上記上限を超えると、当該段ボール用中芯とライナーとの貼合性が低下するおそれがある。なお、上記信号強度が最大値を示すまでの時間は、動的液体浸透性測定装置としてＥｍｔｅｃ社製の「ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＮＤ ＳＩＺＩＮＧ ＴＥＳＴＥＲ（ＥＳＴ−１２）」を使用して測定した値である。

当該段ボール用中芯の動的液体浸透性測定装置における信号強度が最大値を示すまでの時間及び当該段ボール用中芯の動的液体浸透性測定装置における浸透開始から１秒後の信号強度の信号強度の最大値に対する割合（％）は、例えば塗工する紙力剤の種類や量、内添する紙力剤、サイズ剤の種類や量、原料パルプの種類やフリーネス等を調整することにより調節することができるが、塗工する紙力剤として上記高分岐型ポリアクリルアミドを用いることで圧縮強さに優れるとともに、より容易に上記数値範囲に調節することができ好ましい。なお、内添、外添するサイズ剤は無添加とすることもできる。固形分濃度１２．５質量％、且つ温度３０℃における水溶液の粘度が９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下である高分岐型ポリアクリルアミドを片面あたり固形分で０．５ｇ／ｍ^２以上２．５ｇ／ｍ^２以下塗工し、当該段ボール用中芯の動的液体浸透性測定装置における信号強度が最大値を示すまでの時間を０．５秒以下、かつ、当該段ボール用中芯の動的液体浸透性測定装置における浸透開始から１秒後の信号強度を信号強度の最大値に対して５０％以下とすることにより、特に低坪量であるにもかかわらず、より圧縮強さに優れ、ライナーとの貼合性に特に優れる段ボール用中芯が得られ好ましい。

当該段ボール用中芯をＪＩＳ−Ｐ８２２０（１９９８）「パルプ−離解方法」に準拠して離解した離解パルプのＪＩＳ−Ｐ８１２１（１９９５）「パルプのろ水度試験方法」に準拠して測定したフリーネスとしては、２５０ｍｌＣＳＦ以上５００ｍｌＣＳＦ以下が好ましく、３００ｍｌＣＳＦ以上４００ｍｌＣＳＦ以下がより好ましい。上記フリーネスが上記上限を超えると、繊維同士の絡み合いが少なく、圧縮強さが低下するため、段潰れが生じやすくなるおそれがある。一方、上記フリーネスが上記下限未満の場合、透気抵抗度が高くなり、貼合時の接着剤が当該段ボール用中芯の内部に浸透し難くなることにより、接着剤のアンカー効果が低下し、貼合性が低下するおそれがある。なお、上記フリーネスは、例えば原料パルプの種類や配合量、パルプの叩解の程度等を変更することにより調整することができる。塗工する紙力剤として上記高分岐型ポリアクリルアミドを用いることに加え、当該段ボール用中芯を離解した離解パルプのフリーネスが２５０ｍｌＣＳＦ以上５００ｍｌＣＳＦとすることにより、より圧縮強さに優れ、ライナーとの貼合性に優れる段ボール用中芯となり好ましい。

当該段ボール用中芯のＪＩＳ−Ｐ８１１８（１９９８）「紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法」に準じて測定した密度としては、０．５５ｇ／ｃｍ^３以上０．７５ｇ／ｃｍ^３以下が好ましく、０．６０ｇ／ｃｍ^３以上０．７０ｇ／ｃｍ^３以下がより好ましい。密度が上記上限を超えると、貼合時の接着剤が当該段ボール用中芯の内部に染み込み難くなることによりアンカー効果が低下するおそれがある。一方、密度が上記下限未満の場合、接着剤が当該段ボール用中芯の内部に染み込みすぎることにより貼合性が低下するおそれや、圧縮強さが低下するおそれがある。

＜段ボール用中芯の製造方法＞
当該段ボール用中芯の製造方法は、原料パルプを抄紙して得られる中芯用基紙の少なくとも片面に紙力剤を塗工する塗工工程を有する。当該段ボール用中芯は、一般に製紙に用いられるシステムで製造することができ、具体的には、例えばワイヤーパート、プレスパート、プレドライヤーパート、コーターパート、カレンダーパート、リールパートを含む製紙システム等を用いることができる。また、これ以外にも抄紙機とコーターパートとを分離したオフマシンコーターからなる製紙システムを用いても良く、抄紙機とソフトカレンダーを分離したオフマシンカレンダーからなる製紙システムを用いても良い。

紙力剤を塗工する塗工機としては、例えば、ゲートロールコーター、ロールサイズプレス、フィルムプレス、シムサイザー、ブレードコーター、キャレンダー、バーコーター、ナイフコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーター等を用いることができる。また、スプレー塗工機により中芯用基紙表面に塗工してもよい。これらの中でも、中芯用基紙表面に紙力剤を均一に塗工することができるゲートロールコーター及びロールサイズプレスが好ましい。

上記塗工工程における塗工液は、紙力剤の被膜形成を抑制しつつ紙力剤の浸透性を高め圧縮強さを高めるため、塗工液の温度が低い場合には加温して塗工温度を高めることが好ましい。塗工液の塗工温度は２６℃以上であり、２８℃以上４０℃以下が好ましい。塗工液の塗工温度が上記下限未満の場合、紙力剤の粘度が高くなることにより、ゲートロールコーターのインナーロールとアウターロール間やロールサイズプレスにおける塗工液の跳ね上がり（ボイリング）やミストの発生により、塗工工程における操業性が低下したり、当該段ボール用中芯の透気抵抗度が高まり貼合性が低下するおそれがある。また、上記上限を超えると塗工液の成分が変性するおそれがある。

また、上記塗工工程における塗工液の粘度は、９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１０ｍＰａ・ｓ以上２０ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。塗工液の粘度が上記上限を超えると、塗工工程における塗工機での操業性が低下したり、当該段ボール用中芯の透気抵抗度が高まり貼合性が低下するおそれがある。一方、紙力剤の塗工粘度が上記下限未満の場合、圧縮強さが低下するおそれや水分過剰となり乾燥時間が増えて生産性が低下するおそれがある。塗工液の粘度は、塗工する紙力剤の種類、濃度、塗工液の温度などを調整することにより調節することができるが、塗工する紙力剤として上記高分岐型ポリアクリルアミドを用いることで圧縮強さに優れるとともに、より容易に上記数値範囲に調節することができ好ましい。

＜段ボールの製造方法＞
当該段ボール用中芯を用いて段ボールを製造する方法は特に限定されず、例えばシングルフェーサーで当該段ボール用中芯を波状に形成（段繰り加工）し、この中芯の一方段頂部に貼合用の接着剤を塗布した後、ライナーと貼り合せて片面段ボールを作成し、次に、この片面段ボールシートの中芯の他方段頂部にグルーマシンで貼合用の接着剤を塗布してダブルフェーサーに送り、ヒーティングパートで中芯の他方段頂部側にライナーを貼りあわせ、熱板等で加熱した後、クーリングパートで冷却することにより段ボールを得ることができる。

貼合用の接着剤としては、例えば澱粉等が挙げられ、具体的には、水、糊化澱粉（α化澱粉）、未糊化澱粉（β澱粉）、アルカリ化合物、硼素化合物等で構成される。主成分となる未糊化澱粉（β澱粉）としては、例えばとうもろこし澱粉、小麦澱粉、じゃがいも澱粉、タピオカ澱粉等の各種生澱粉やリン酸エステル化澱粉、アミノ化澱粉等のカチオン基で澱粉を化学修飾したカチオン化澱粉、酸で加水分解させ分子量を調整した酸化澱粉、α−アミラーゼで加水分解し分子量を調整した酵素変性澱粉等の化学変性された各種加工澱粉等を用いることができる。また、糊化澱粉（α化澱粉）としては、例えば酸加水分解澱粉、カチオン化澱粉、酵素変性澱粉等の加工澱粉やハイアミロース澱粉等が挙げられる。また、耐水性を要求される耐水性段ボールには、例えばアクリル、ＳＢＲ等の合成樹脂や澱粉と合成樹脂を混合した接着剤を用いることができる。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下においては、特に断りのない限り、％は質量％を、薬品添加量はパルプ絶乾質量（ｔ）当たりの固形分質量（ｋｇ）を意味する。

なお、本実施例における各測定値は、以下の方法にて測定した値である。

［坪量（単位：ｇ／ｍ^２）］
ＪＩＳ−Ｐ８１２４（１９９８）に記載の「紙及び板紙−坪量測定方法」に準拠して測定した。

［透気抵抗度（単位：秒）］
ＪＩＳ−Ｐ８１１７（２００９）の「紙及び板紙−透気度及び透気抵抗度試験方法（中間領域）−ガーレー法」に準拠してガーレー試験機を用いて測定した。

［圧縮強さ（横）（単位：Ｎ）］
ＪＩＳ−Ｐ８１２６（２００５）に記載の「紙及び板紙−圧縮強さ試験方法−リングクラッシュ法」に準拠して段ボール用中芯の横方向について測定した。なお、試験片としては、幅１２．７ｍｍ、長さ１５２．４ｍｍのものを用いた。

［ピーク出現時間（単位：秒）］
動的液体浸透性測定装置として、Ｅｍｔｅｃ社製の「ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＮＤ ＳＩＺＩＮＧ ＴＥＳＴＥＲ（ＥＳＴ−１２）」を使用し、信号強度が最大値を示すピーク出現時間を測定した。試験液として温度２３℃の蒸留水を用い、超音波周波数２ＭＨｚにて測定した。なお、ピーク出現時間が遅い程、液体浸透性（吸水性）が低いことを意味する。

［１秒後の信号強度（単位：％）］
動的液体浸透性測定装置として、Ｅｍｔｅｃ社製の「ＳＵＲＦＡＣＥ ＡＮＤ ＳＩＺＩＮＧ ＴＥＳＴＥＲ（ＥＳＴ−１２）」を使用して得られる浸透特性曲線における１秒後の信号強度を、ピーク時の信号強度を１００％として相対的にあらわした。測定条件は上記ピーク出現時間の測定条件と同様である。

［粘度（単位：ｍＰａ・ｓ）］
紙力剤の粘度は、デジタル式Ｂ型粘度計（東機産業社製、型番：ＴＶＢ−１０Ｍ）を用い、固形分濃度１２．５％、ローター回転数６０ｒｐｍ、３０℃にて測定した。また、塗工液の粘度は、塗工温度で、デジタル式Ｂ型粘度計（東機産業社製、型番：ＴＶＢ−１０Ｍ）を用い、ローター回転数６０ｒｐｍにて測定した。

［塗工機での操業性評価］
ゲートロールコーターのインナーロールとアウターロール間における塗工液の跳ね上がり（ボイリング）の程度及びゲートロール周辺のミスト発生量を目視評価し、以下の評価基準に従い、塗工機での操業性を評価した。
（評価基準）
◎：極めて良好
○：良好
△：やや劣る
×：劣る

［段ボールの貼合性評価］
段ボール用中芯の両面に、ライナーとして大王製紙株式会社製のＪＥＫ（坪量：２１０ｇ／ｍ^２）を、貼合速度１７０ｍ／分、及び２５０ｍ／分の条件で貼りあわせてＡ段シングルフルートを作製し評価に供した。具体的には、得られた段ボールシートのライナーと中芯との接着力をＪＩＳ−Ｚ０４０２「段ボール接着力試験方法」により測定し、以下の基準に従い評価した。なお、コルゲーターは、ダイオーエンジニアリング株式会社製「アグナティＧＯ−１４ＱＲＣ（設計貼合速度２５０ｍ／分）」を使用し、試験はシングルフェーサー及びダブルフェーサー側について、それぞれ１０個の試験片について行い、平均値を求めた。
（評価基準）
◎：接着力が２７０Ｎ以上である。
○：接着力が２５０Ｎ以上２７０Ｎ未満である。
△：接着力が２３０Ｎ以上２５０Ｎ未満である。
×：接着力が２３０Ｎ未満である。

＜段ボール用中芯の製造＞
［実施例１］
段ボール古紙パルプ６０重量％と、雑誌古紙パルプ４０重量％を混合した後、ダブルディスクリファイナーでＪＩＳ−Ｐ８１２１（１９９５）「パルプのろ水度試験方法」に準拠して測定したフリーネスが３６０ｍｌＣＳＦになるまで叩解し、原料パルプスラリーを調製した。この原料パルプスラリーに、内添紙力剤（両性ＰＡＭ、品番：ＴＤＳ２３２、星光ＰＭＣ株式会社製）をパルプ固形分あたり固形分で６ｋｇ／トン添加し、オントップフォーマーにて単層の湿紙を形成し、その後、湿紙を搾水し、プレドライヤーで乾燥させた。次いで、表１に記載のとおり紙力剤（高分岐型ＰＡＭ、品番：Ｔ−ＳＴ１３２、星光ＰＭＣ株式会社製）を片面あたり固形分換算で１．５ｇ／ｍ^２となるように段ボール用中芯基紙の両面にゲートロールコーターにて塗工し、乾燥させて、実施例１の段ボール用中芯を得た。実施例１の段ボール用中芯の坪量は１２０ｇ／ｍ^２であった。なお紙力剤（高分岐型ＰＡＭ、品番：Ｔ−ＳＴ１３２、星光ＰＭＣ株式会社製）の固形分濃度１２．５％、ローター回転数６０ｒｐｍ、３０℃での粘度は１５ｍＰａ・ｓであり、質量平均分子量は４０万であった。

［実施例２〜６、比較例１〜４、参考例］
紙力剤の種類、性状、濃度、塗工温度、塗工粘度、塗工量を表１に示すように変更したこと以外は上記実施例１と同様の操作を行い、実施例２〜６及び比較例１〜４の段ボール用中芯を得た。なお、比較例４では紙力剤を塗工しなかった。また、紙力剤を塗工せず坪量を１６０ｇ／ｍ^２とした以外は上記実施例１と同様の操作を行い参考例の段ボール用中芯を得た。ただし、実施例２〜５、比較例４では塗工量の変更にあわせて中芯基紙の坪量を変更して表１に示す坪量の段ボール用中芯を得た。なお、比較例１〜３の紙力剤としては以下の薬品を用いた。
（比較例１）
直鎖状ＰＡＭ、品番：ハリコートＧ３５、ハリマ化成株式会社製
分子鎖の形状が直鎖状であり、固形分濃度１２．５％、温度３０℃での粘度は９０ｍＰａ・ｓだった。
（比較例２）
網目状ＰＡＭ、品番：ハリコートＧＡ２５、ハリマ化成株式会社製
分子鎖の形状が網目状であり、固形分濃度１２．５％、温度３０℃での粘度は１００ｍＰａ・ｓだった。
（比較例３）
酸化澱粉、品番：ＭＳ＃３８００、日本食品化工株式会社製
固形分濃度１８％、温度５０℃での粘度は８２ｍＰａ・ｓだった。

＜品質評価＞
得られた各段ボール用中芯について、上記方法にて坪量、圧縮強さ（横）、透気抵抗度（ガーレー法）、動的浸透性試験（ピーク出現時間、１秒後の信号強度）、及び段ボールに加工した場合の接着性についてそれぞれ評価した。結果を表１に示す。

上記表１に示されるように、本発明の段ボール用中芯は、優れた圧縮強さ及び貼合性を有することがわかる。

本発明の段ボール用中芯は、坪量が低く軽量化されているにもかかわらず、十分な圧縮強さを有し、ライナーとの貼合性に優れる。従って、当該段ボール用中芯は環境問題に配慮しつつ軽量化の要請に応える段ボール用中芯として好適に用いることができる。

Claims (3)

1. 原料パルプを抄紙して得られる単層の中芯用基紙を備え、この基紙の少なくとも片面に紙力剤を主成分とする塗工液を塗工してなる段ボール用中芯であって、
   上記紙力剤が高分岐型ポリアクリルアミドを主成分としており、
   上記高分岐型ポリアクリルアミドの塗工量が片面あたり固形分換算で０．５ｇ／ｍ ^２ 以上２．５ｇ／ｍ ^２ 以下であり、
   上記基紙が、内添紙力剤として両性ポリアクリルアミドを含有し、
   上記両性ポリアクリルアミドの含有量が、２ｋｇ／パルプｔ以上１０ｋｇ／パルプｔ以下であり、
   上記高分岐型ポリアクリルアミドが、３官能以上のビニルモノマー及び（メタ）アクリルアミドをモノマーとする共重合体であり、
   坪量が１３０ｇ／ｍ^２以下、圧縮強さ（横）が１８４Ｎ以上、透気抵抗度が５５秒以下であることを特徴とする段ボール用中芯。
2. 上記高分岐型ポリアクリルアミドの固形分濃度１２．５質量％、且つ温度３０℃における水溶液の粘度が９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下である請求項１に記載の段ボール用中芯。
3. 原料パルプを抄紙して得られる単層の中芯用基紙の少なくとも片面に紙力剤を主成分とする塗工液を塗工する塗工工程を有する段ボール用中芯の製造方法であって、
   上記紙力剤が高分岐型ポリアクリルアミドを主成分としており、
   上記塗工液の固形分濃度が５質量％以上２０質量％以下であり、
   上記塗工工程を、塗工液の温度を２６℃以上、粘度を９ｍＰａ・ｓ以上２５ｍＰａ・ｓ以下として行い、
   上記高分岐型ポリアクリルアミドの塗工量が片面あたり固形分換算で０．５ｇ／ｍ ^２ 以上２．５ｇ／ｍ ^２ 以下であり、
   上記基紙が、内添紙力剤として両性ポリアクリルアミドを含有し、
   上記両性ポリアクリルアミドの含有量が、２ｋｇ／パルプｔ以上１０ｋｇ／パルプｔ以下であり、
   上記高分岐型ポリアクリルアミドが、３官能以上のビニルモノマー及び（メタ）アクリルアミドをモノマーとする共重合体であることを特徴とする段ボール用中芯の製造方法。