JP6198376B2 - クラフト紙 - Google Patents

Description

本発明はクラフト紙に関する。

クラフト紙はクラフト法により製造されたパルプを原料とした強度が高く丈夫で破れにくい紙であり、主に重包装用途や段ボールの材料、封筒、粘着テープ等に使用されている。重包装用途の場合は袋に加工されて、例えばセメントや米、小麦粉等の各種製品を数十ｋｇ充填して、保管・輸送に使用される。このように、クラフト紙には破袋しない高い強度が必要であって、ＪＩＳ−Ｐ３４０１において、用途等に応じて１種〜５種のクラフト紙が規定されており、それぞれ一定以上の引張強さ、引裂強さ等の特性が規格化されている。

このようなクラフト紙の製造方法として、特許文献１には、原料パルプを叩解処理して得た調成パルプを長網またはツインワイヤフォーマを装備した抄紙機で抄紙し、これを加熱可能なカレンダー装置を通して平坦化処理することが記載されている。また、特許文献２には、ストックインレットの流出速度がワイヤーの接線方向速度の１０２〜１０６％となるようにして抄紙を行い、プレス工程の設備に応じたニップ圧を設定することが記載されている。特許文献３には紙の表裏差が少ないクラフト紙を得るためにギャップフォーマーを用いることが記載されている。

特許第４７２２４３９号公報 特許第４７１８１５３号公報 特開２０１０−２２９５６２号公報

クラフト紙について、特に重包装用途では、袋に加工され、セメント袋他として使用される場合に破袋しにくいクラフト紙が要望されている。
前記の特許文献１では実際にはオントップ型抄紙機が使用されており、また、特許文献２では長網型抄紙機が使用されている。しかし、これらの設備で抄紙したクラフト紙は、引張り強度や引裂き強度といった規格を満足したとしても、縦方向(以下縦と略)と横方向(以下横と略)の伸び及び縦横の強度のバランスが十分でなく、このクラフト紙が袋に加工され、セメント袋等に使用する場合に破袋を引き起こす可能性がある。

そこで、本発明は、クラフト紙が袋に加工され、セメント袋他に使用する場合に破袋を引き起こすことが少ないように、伸び特性や強度特性に優れたクラフト紙を得ることを主たる目的とする。

本発明者は、袋に加工されて使用されたときに、破袋を引き起こすことが少ないクラフト紙として、縦方向及び横方向の破断伸びが関与すること、さらに本発明者は、鋭意検討した結果、縦横の破断伸び等が特定の関係となるように製造されたクラフト紙とすることによって、伸び特性や強度特性に優れることを見出した。
また、高濃度叩解してなるパルプを含有するパルプ原料を、ギャップフォーマー型抄紙機にて製造することにより、伸び特性や強度特性に優れるクラフト紙を提供することができることを見出した。

本発明によれば、縦・横の破断伸びをはじめ、比引張エネルギー、比引裂強さ、また比破裂強さなどが特定の範囲とされたクラフト紙であることにより、伸びや強度について縦横のバランスに優れるため、クラフト紙が袋に加工され使用される場合に破袋が起こりにくい高品質なクラフト紙を提供することができる。

本発明におけるクラフト紙は、特にＪＩＳ Ｐ３４０１：２０００にてクラフト紙１種、２種、及び４種として規定されている重包装用のクラフト紙に適し、なかでも樹脂等を抄き込んで湿潤強度を高めていないクラフト紙１種及び４種に適する。そのため、ＪＩＳ Ｐ３４０１：２０００にて定められた坪量をはじめとする各種規定値を満たしていることを前提としたクラフト紙である。

従来、ギャップフォーマー型抄紙機は、新聞用紙やティシュー等の低坪量の紙を高速で抄紙するのに適するものとして知られている。ギャップフォーマー型抄紙機は、パルプ原料をヘッドボックスから上向きに噴射し、その直後にパルプ原料を２枚のワイヤーに挟んで垂直に走行する型の抄紙機であり、パルプ原料はワイヤーの両側でほぼ均等に脱水されるため、高速での抄紙が可能であると共に、水平に走行する従来の長網式抄紙機やオントップ型抄紙機と比較して、紙の表裏差を小さくすることが可能である。ヘッドボックスとしては、抄紙機幅方向で均質な紙質のクラフト紙を製造できることを考慮して、濃度調整型ヘッドボックスが好ましい。

本発明では、ギャップフォーマー型抄紙機にて抄紙することにより、伸び特性や強度特性に優れたクラフト紙を得ることができる。その理由は明らかではないが、次のように考えられる。水平型を除く垂直型及び傾斜型のギャップフォーマーは、原料が上向きに噴射されるため、原料ジェットの速度は位置エネルギーの上昇と共に減速する傾向にある。前記垂直型及び傾斜型のギャップフォーマーにおいて、単層抄き(一層抄き)の厚さ方向における紙層形成の過程を推測すると、紙のごく表層（及びごく裏層）は原料ジェットがワイヤーに接触してすぐに（即ち位置エネルギーが低く、原料ジェットの速度が速い状態で）脱水され、紙層が形成されるが、内層部分はごく表層（及びごく裏層）と比べ脱水されるのが遅いため、比較的位置エネルギーが高い状態で紙層が形成される。

より詳しく説明すると、前記垂直型及び傾斜型のギャップフォーマーにおいて、例えばＪ／Ｗ比が押しの状態（原料ジェットの速度がワイヤーの速度より速い状態）の場合は、紙のごく表層（及びごく裏層）は、原料ジェットの速度が比較的速い状態、即ち原料ジェットとワイヤーの速度差が保持された状態で紙層が形成されるため、原料ジェット速度に伴う繊維配向強度は高くなる。一方内層部分は原料ジェットの速度影響が表層裏層より比較的遅い状態、即ち原料ジェットとワイヤーの速度差が小さい状態で紙層が形成されるため、原料ジェット速度に伴う繊維配向強度は低くなる。従って、製造Ｊ／Ｗ比の設定によるが、ごく表層（及びごく裏層）の繊維配向強度と内層の繊維配向強度は異なる状態にあると推測される。よって単層の紙の中に繊維配向強度が高い部分と低い部分の両方が混在するために、ギャップフォーマーで抄紙することで、縦・横両方の強度や伸び特性に優れた紙を製造できると考えられる。

また、クラフト紙のような高坪量の紙を製造する場合は、多量の原料を噴射する必要があり、ジェット速度が遅いと原料はワイヤーに到達せずに落下してしまう。坪量が重くなると乾燥能力とのバランスから抄速をある程度遅くする必要が生じ、多量の原料と抄速の低下という条件が重なると、繊維がスクリーンを通過せずに網目に絡まる「スクリーン詰まり」が起こりやすい傾向がある。よって、多量の原料をヘッドボックスから射出するためには、重力に勝るジェット速度が必要であり、また、スクリーン詰まりを起こさないだけの早い流速とすることが望まれる。よって、本発明においてはジェットの速度をワイヤーの速度と比べて大きくすることが好ましく、Ｊ／Ｗ比は押しの条件、特に１０３〜１３０％とすることで操業が安定し好ましい。

クラフト紙は高坪量であることから、前記のように抄速はドライヤーパートでの乾燥能力に影響される。坪量（ｇ／ｍ^２）と抄速（ｍ／分）の積の値が大きい場合はドライヤーパートでの乾燥処理が不十分となり、一方、積の値が小さい場合には生産性が低下する。よって本発明では坪量と抄速との積の値が２００００〜５００００となる条件で抄紙することが乾燥性と生産性を両立させる上で好ましい。

また、本発明において、原料パルプはクラフト法で蒸解し、未晒又は晒クラフトパルプを得た後、リファイニング（叩解）してパルプスラリーとすることが好ましい。叩解を行うことにより、パルプが長さ方向に沿って分枝化あるいは膨潤化したマイクロフィブリル状となり、紙の強度や伸びを高めることができる。特に、本発明では、濃度１５〜４０％（好ましくは２０〜３０％）という高濃度で叩解することが好ましい。高濃度叩解（ＨＣＲ処理）することにより、パルプがより分枝化あるいはマイクロフィブリル状になり、紙の破断伸びや引張エネルギー、引裂強さ、破裂強さなどを高めることができる。本発明において高濃度叩解したパルプは、単独で使用しても、低濃度で叩解したパルプと混合してもよい。混合する場合は高濃度叩解したパルプは５０重量％以上であることが好ましい。

一般にギャップフォーマー型抄紙機で抄紙したクラフト紙は、ワイヤーパートで表裏から同時に脱水されるため、長網式抄紙機やオントップ型抄紙機と比較して、紙中の微細繊維量が少なくなり、強度が低下する傾向がある。よって、本発明では、繊維長が長く強度の向上に有利なことから、原料として針葉樹を用いることが好ましい。針葉樹の種類は特に限定されるものではないが、ダグラスファー、カラマツ、スプルース、ラジアータパイン等を挙げることができ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。原料パルプに占める針葉樹クラフトパルプの割合は、原料パルプの全固形分重量に対し５０重量％以上が好ましい。クラフトパルプと併用できる原料パルプとしては、古紙パルプや機械パルプが挙げられる。

ただし、平均繊維長が長い針葉樹を主原料とした場合には、スクリーン詰まりを起こしやすい傾向がある、そのため、原料パルプを叩解処理した後の濃度を０．１〜１．０％に調整し、スリット幅が０．２〜０．８ｍｍの一次スクリーンを通過した調成パルプを用いることで、より操業の安定化を図ることができる。

また、抄幅の広いマシン（例えば５ｍ以上）にて高速で抄紙する場合、例えば紙の幅方向における両端部と中央部とでは、紙に働くドローの大きさや乾燥条件などに差が生じやすく、強度特性が不均一になる傾向がある。これに対し、本発明では、ギャップフォーマーで抄紙し厚さ方向の繊維配向に変化を与えることをはじめ、前記した高濃度叩解や濃度、Ｊ／Ｗ比などの調整を行うことで、抄き幅の広い抄紙機でも、幅方向における伸び特性や強度特性を満足するクラフト紙を製造することができる。

本発明におけるクラフト紙には縦方向と横方向がある。縦方向はパルプ原料が２枚のワイヤーに挟まれて走行する方向であり、横方向はその走行する方向に対して垂直の方向を示している。
本発明では、袋に加工されて使用されたとき、破袋を引き起こすことが少ないクラフト紙として、縦方向及び横方向の破断伸びが関与することを見出した。袋内部から袋を押圧する力がかかる場合、袋の破断伸びが大であるほど、破袋しにくく、かつ、縦方向及び横方向の破断伸びの比（縦／横）によっても、破袋する可能性を低減できる。

このように、一般的に、破断伸びが低いと、紙は破断しやすいことが知られている。
そこで、クラフト紙に関しても破断伸びの向上が課題ではあったものの、抄紙時に紙には走行方向へ力がかかるため縦方向に紙は収縮しづらく、従来、クルパック等の紙の収縮装置を使用せずに縦方向の破断伸びを向上させることは難しいと考えられてきた。よって、縦方向に力がかかった場合、紙が破断しやすい状況であった。
本発明では、横方向の破断伸びをある程度以上に維持しつつ、縦方向の破断伸びを向上させることができた。縦横両方の破断伸びが高いため、どちらの方向に力がかかった場合にも、紙は破断しづらい。つまり、縦方向あるいは横方向どちらかの破断伸びが高いことだけでなく、縦と横の破断伸びの差が小さいことが重要であると考えられる。

本発明において、クラフト紙の縦破断伸びは２．２％以上であり、好ましくは２．５％以上、さらに好ましくは２．８％以上で、横方向の破断伸びが４．０％以上であり好ましくは４．２％以上、更に好ましくは５．０％以上であり、かつ縦横の破断伸びの比（縦／横）が０．５０以上、好ましくは０．５５以上、更に好ましくは０．６０以上であることが必要である。縦横の破断伸びがそれぞれ２．２％未満、４．０％未満であると、製袋したときに十分な伸びが得られず、破袋する恐れがある。また、縦横の破断伸びがそれぞれ２．２％以上、４．０％以上であった場合でも、縦横の破断伸びの比が０．５０未満であると、横方向の破断伸びに対し、縦方向の破断伸びが十分な大きさでなく、縦方向に力がかかった場合に伸びのバランスが悪化し、破袋する恐れがある。

また、本発明では、クラフト紙の縦方向の比引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ）が１．５Ｊ／ｇ以上であることが望ましく、好ましくは１．７Ｊ／ｇ以上、さらに好ましくは１．９Ｊ／ｇ以上であり、横方向の比引張エネルギー吸収量が０．６Ｊ／ｇ以上であることが望ましく、好ましくは０．８Ｊ／ｇ以上、更に好ましくは１．０Ｊ／ｇ以上であり、縦横の比引張エネルギーの比（縦／横）が１．０５以上であることが望ましく、好ましくは１．２０以上、更に好ましくは１．３０以上である。
比引張エネルギーとは、破断するまでに要する単位面積当たりのエネルギー量であり、縦横それぞれの値及び縦横の比がこの範囲であることにより、袋に加工されて使用された際に袋に大きな力がかかった場合でも、紙がエネルギーを吸収し、破袋を引き起こすことが少ない。

また、本発明では、クラフト紙の縦方向の比引裂強さは１０．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上が望ましく、好ましくは１４．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは１８．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上であり、横方向の比引裂強さが１８．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上であることが望ましく、好ましくは２０．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは２２．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上で、縦横の比引裂強さの比（縦／横）の比が１．００以下である。０．８０以下であることが望ましく、好ましくは０．７５以下である。

本発明では、クラフト紙の比破裂強さが３．８ｋＰａ以上であることが望ましく、さらに４．２ｋＰａ以上であることが望ましい。

さらに、本発明では、縦方向の比引張こわさが７．０ｋＮｍ／ｇ以上であることが望ましく、好ましくは７．５ｋＮｍ／ｇ以上、さらに好ましくは８．５ｋＮｍ／ｇ以上である。縦方向の比引張こわさがこの範囲であることにより、適度なコシがあり、紙としての取り扱い性が向上するために、結果的に袋等に加工する際の加工性がより向上し、また袋等の使用性も向上させることができる。

また、本発明では、クラフト紙の離解フリーネスが５００〜７００ｍｌであることが好ましく、さらに好ましくは５５０〜６５０ｍｌである。本発明において離解フリーネスとは、クラフト紙を離解した後に測定されるフリーネスであり、ＪＩＳ Ｐ８２２０の規定に従って離解し、これをＪＩＳ Ｐ８１２１にて規定する測定方法によって測定したフリーネスの値である。離解フリーネスが５００〜７００ｍｌの範囲であれば、クラフト紙の透気抵抗度を１０〜２５秒の範囲とすることができ、穀物等のための重包装用とした場合において、さらに内容物を適切に保存することができる。離解フリーネスが５００ｍｌ未満であると、クラフト紙の引張り強度、引裂き強度等が低下する傾向がある。

このように、本発明のクラフト紙は、伸びや強度が特定の範囲となるように製造されたものであることによって、例えば袋として使用し、特に内容物を穀物、無機粉体、粒状物、あるいは礫状物等としたときに、その荷重や内部にて移動することにより袋が破れることを防止できる。

以下、本発明について実施例を基に具体的に説明する。しかしながら、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、部及び％は特に断りがなければ重量部及び重量％を示す。
実施例１
ギャップフォーマー型抄紙機で抄速４８０ｍ／分、Ｊ／Ｗ比１１６％、原料として２８％の濃度で高濃度叩解した未晒針葉樹クラフトパルプを１００％配合して、重袋用クラフト紙（基準坪量７５ｇ／ｍ^２）を抄造した。

実施例２
原料パルプの高濃度叩解の濃度を２５％とした以外は実施例１と同様に重袋用クラフト紙を抄造した。

実施例３及び４
高濃度叩解せず３．５％の濃度で叩解した未晒針葉樹クラフトパルプ１００％を原料パルプとした以外は実施例１と同様に重袋用クラフト紙を抄造した。

比較例１、２
長網抄紙機で抄速４４０ｍ／分、Ｊ／Ｗ比９８％、原料は実施例３、４と同じ濃度で叩解を行った未晒針葉樹クラフトパルプ１００％を原料として重袋用クラフト紙を抄造した。
評価方法

（破断伸びの測定）
ＪＩＳ Ｐ８１１３：２００６に規定された方法で測定した。
（比引張エネルギーの測定）
ＪＩＳ Ｐ８１１３：２００６に規定された方法で測定した。
（比引裂強さの測定）
ＪＩＳ Ｐ−８１１６：２０００に規定された方法で測定した。
（比破裂強さの測定）
ＪＩＳ Ｐ−８１１２：２００８に規定された方法で測定した。
（比引張こわさの測定）
ＩＳＯ／ＤＩＳ １９２４−３：に規定された方法で測定した。
（離解フリーネスの測定）
ＪＩＳ Ｐ８２２０：１９９８及びＪＩＳ Ｐ８１２１：１９９５にて規定する方法で測定した。

表１に実施例１〜４、比較例１及び２のクラフト紙の各性質を示す。

上記表１に示す結果によれば、本発明に基づく実施例１〜４のクラフト紙は、縦方向の破断伸びが２．２％以上で横方向の破断伸びが４．０％以上であり、縦横の破断伸びの比（縦／横）が０．５０以上であるので、比較例１及び２に示す従来のクラフト紙と比較して、例えば重量物を入れる袋に加工しても、内容物によって袋が破れる可能性が小さくなる等の効果を奏することができる。

Claims (13)

1. ＪＩＳ Ｐ−８１１３：２００６に規定された縦方向の破断伸びが２．２％以上で横方向の破断伸びが４．０％以上であり、縦横の破断伸びの比（縦／横）が０．５０以上であり、
   ＪＩＳ Ｐ−８１１２：２００８に規定された比破裂強さが３．８ｋＰａ以上であり、
   ＩＳＯ／ＤＩＳ １９２４−３に規定された縦方向の比引張こわさが７．０ｋＮｍ／ｇ以上であるクラフト紙。
2. ＪＩＳ Ｐ−８１１３：２００６に規定された縦方向の比引張エネルギー吸収量が１．５Ｊ／ｇ以上で横方向の比引張エネルギー吸収量が０．６Ｊ／ｇ以上であり、縦横の比引張エネルギーの比（縦／横）が１．０５以上である請求項１に記載のクラフト紙。
3. ＪＩＳ Ｐ−８１１６：２０００に規定された縦方向の比引裂強さが１０．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上で横方向の比引裂強さが１８．０ｍＮ・ｍ^２／ｇ以上であり、縦横の比引裂強さの比（縦／横）の比が１．００以下である請求項１または２に記載のクラフト紙。
4. ＪＩＳ Ｐ−８２２０：１９９８の規定に従って離解したパルプをＪＩＳ Ｐ−８１２１：１９９５にて規定する測定方法によって測定した離解フリーネスが５００〜７００ｍｌである請求項１〜３のいずれかに記載のクラフト紙。
5. ＪＩＳ Ｐ−８１１３：２００６に規定された縦方向の破断伸びが２．２〜３．３％で、横方向の破断伸びが４．０〜５．５％である請求項１〜４のいずれかに記載のクラフト紙。
6. 離解フリーネスが５００〜７００ｍｌである請求項１〜５のいずれかに記載のクラフト紙。
7. 単層抄きである請求項１〜６のいずれかに記載のクラフト紙。
8. ギャップフォーマー型抄紙機にて抄紙してなる請求項１〜７のいずれかに記載のクラフト紙。
9. 請求項１〜７に記載のクラフト紙の製造方法であって、ギャップフォーマー型抄紙機にて抄紙する、クラフト紙の製造方法。
10. 高濃度叩解してなるパルプを含有するパルプ原料を用いる、請求項１〜８のいずれかに記載のクラフト紙の製造方法。
11. Ｊ／Ｗ比が１０３〜１３０％であるように抄紙する、請求項９または１０に記載のクラフト紙の製造方法。
12. 坪量と抄速との積が２００００〜５００００となるように抄紙する、請求項９〜１１のいずれかに記載のクラフト紙の製造方法。
13. 原料パルプを叩解処理した後に、原料パルプの濃度を０．１〜１．０％とし、スリット幅が０．２〜０．８ｍｍの一次スクリーンを通過させた調成パルプを抄紙する、請求項９〜１２のいずれかに記載のクラフト紙の製造方法。