JP6539557B2 - プレプリント用ライナ原紙の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、段ボールのライナとして用いるプレプリント用ライナ原紙の製造方法に関する。

段ボールケースを製造するにあたっては、まず、ライナ原紙と中芯原紙とを、コルゲーターにて貼り合わせて段ボールシートを製造する。この段ボールシートに対して、フレキソフォルダーグルアー（ＦＦＧ）等により、印刷、抜き、製函を行い、段ボールケースとする。このうち、段ボールシートへの印刷は、ゴム版などを用いたフレキソ印刷で行うことが一般的である。

ところが、段ボールシートに対してフレキソ印刷を行う際に、中芯を貼り合わせることでライナに生じた凸凹が段ボールシートの表面に生じてしまい、印刷の仕上がりが悪化することがある。印刷の仕上がりを向上させるためには、印刷圧力を高めることが考えられるが、段ボールシートに対して印刷圧力を強めすぎると、段ボールシートを潰してしまうおそれがある。このため、段ボールシートを形成させた後に印刷した印刷物の美粧性はそれほど高くできない。

そこで、印刷物に美粧性を求められる段ボールケースを製造する場合は、貼り合わせ前のライナ原紙に対して印刷を施すプレプリントを行い、その後で貼り合わせ、抜き、製函の工程を経て段ボールケースを製造する。貼り合わせ前のライナ原紙に対して圧力を掛けても、段ボールシートのように潰れるわけではないため、印刷圧力を高めて、より美粧性の高い印刷が可能になる。例えば缶ビールの箱を製造する際に、このようなプレプリント原紙を用いた段ボールシートを用いることが行われている（例えば特許文献１）。

近年は印刷品質の向上に伴い、ライナ原紙に求められる印刷適性をさらに向上させることが求められる。紙の印刷特性を向上させるには、その製造工程においてカレンダー圧力を高めて紙を押し潰して延ばし、表面の平滑性を高める手法が従来から知られており、ライナ原紙に対しても同様の手段が行われる。

特開2002-219758号公報

しかしながら、ライナ原紙にかけるカレンダー圧力が過度に高くなると、表面にカレンダー焼けと呼ばれる変色部位が生じて、逆に印刷品質を低下させる原因となってしまった。

そこでこの発明は、カレンダー圧力を過剰に高めることなく、ライナ原紙の印刷適性を向上させ、プレプリントによるライナ及びそれを用いた段ボールシートの印刷品質を向上させることを目的とする。

この発明は、プレプリント用ライナとなるライナ原紙を製造するにあたって、抄紙工程中の乾燥段階の途中で、後ほど印刷を行うことになる側の表面に、アンカー剤を塗工することによって、上記の課題を解決したのである。

上記アンカー剤は、ライナ原紙の表面に塗工するとインキの浸透を抑制する効果を発揮する樹脂被膜を形成させることができる樹脂を、水性媒体に分散させた、塗工可能な液体である。この抑制効果は、含有された多価金属塩によって発揮される。このような分散性を好適に発揮する樹脂としては例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂等などの水性樹脂エマルジョンが好適に用いられる。

また、上記アンカー剤はポリアクリルアミドなどの紙力増強剤となる成分と併用してもよい。さらに、印刷するインキの色を阻害しなければ、各種顔料を含んでいてもよい。

上記アンカー剤を塗工するにあたっては、段ボールシート及び段ボールケースを製造する一連の製紙製函工程のうちライナ原紙の抄紙工程において、抄紙、脱水された板紙の乾燥段階の途中で行う。具体的には、脱水後にプレドライヤを経た後に、上記アンカー剤を塗工し、その後アフタードライヤを経て残留水分とともに上記水性媒体を蒸発させ、プレプリント用ライナ原紙を製造する。なお、乾燥後にはカレンダー焼けを生じない範囲でカレンダー処理を行っても良い。

この発明にかかる製造方法により得られたプレプリント用ライナは、カレンダー圧力を過度に高めて平滑性を確保しておかなくても、表面に塗工された上記アンカー剤による樹脂被膜がフレキソ印刷されるインキが原紙への浸透を抑制して原紙表面に留まりやすくするため、プレプリントにおいて高い印刷適性を示し、美粧性の高い印刷が可能になる。

以下、この発明について具体的に説明する。この発明は、ライナ原紙の表面にアンカー剤を塗工するプレプリント用ライナの製造方法である。

上記ライナ原紙とは、段ボールシートのライナに用いる板紙である。この板紙は、２層以上の層構造を有する。ライナ原紙の原料としては、パルプや古紙などの一般的な原料を使用することができ、特に内容や配合比を限定されない。

上記製造方法の実施にあたっては、上記アンカー剤以外にも一般的な添加剤を使用してもよい。例えば、硫酸バンド、内添紙力剤、外添紙力剤、内添サイズ剤、外添サイズ剤などを用いることができる。すなわち、一般的なライナ原紙であれば基本的に使用可能である。また、内添染料や消泡剤などの内添薬剤も使用可能である。

この発明で用いる上記ライナ原紙に用いる板紙の密度は特に限定されず、一般的な段ボールシートに用いるライナ原紙を用いることができる。

上記アンカー剤を塗工する表面は、後でプレプリントとしてインキや顔料を塗工することになる、抄紙された板紙自体の表面である。上記アンカー剤は、ライナ原紙となる板紙に対して、インキの浸透を抑制させるものだからである。

上記アンカー剤は、上記ライナ原紙の表面に、インキの浸透を抑制する効果を発揮する樹脂被膜を形成させることができる樹脂を水性媒体に分散させた、塗工可能な液体である。このような効果を発揮するアンカー樹脂としては、下記の水中で解離性を有する多価金属塩を含有しても凝集や析出を起こさないという観点から、水性樹脂エマルジョンであって、低分子の乳化剤を用いて各種ポリマーを水性媒体中に乳化した物、高分子の乳化剤を用いて各種ポリマーを水性媒体中に乳化した物、自己乳化によって各種ポリマーを水性媒体に乳化した物等が挙げられる。とりわけ、多価金属塩との混和性に優れることから、低分子の乳化剤を用いて各種ポリマーを水性媒体中に乳化した物が好ましい。

具体的に、例えば、上記水性樹脂エマルジョンに用いられる各種ポリマーとしては、例えば、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂等が挙げられる。なかでも、アンカー剤の塗膜として凝集力に優れることから、アクリル系樹脂が好ましい。

上記低分子の乳化剤としては、単糖又は多糖の脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、有機酸モノグリセリド、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリグリセリン縮合リシノレイン酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、アルキルリン酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩、脂肪酸アミドアミン、アルキルピリジニウム塩、アルキルベタイン、及び、アルキルアミンオキシド等が挙げられる。

上記水性樹脂エマルジョンの酸価は、４０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満であることが好ましい。酸価が４０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であると、アンカー剤中の解離性多価金属塩とエマルジョンの間に相互作用が発生し、フレキソ印刷用水性白色インキ組成物を印刷した際に、白色インキと多価金属塩の相互作用による塩析効果が低下する傾向がある。上記水性樹脂エマルジョンの酸価は、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることがより好ましい。

上記水性樹脂エマルジョンは、アンカー剤中に固形分で５質量％以上６５質量％以下含有されていることが好ましい。上記水性樹脂エマルジョンの含有量が５質量％未満であると、アンカー剤の塗膜の凝集力が低下する傾向がある。一方、上記水性樹脂エマルジョンの含有量が６５質量％を超えると、アンカー剤調製時に混合ショックが発生する傾向がある。上記水性樹脂エマルジョンは、アンカー剤中に固形分で５質量％以上４０質量％以下含有されていることがより好ましい。

上記アンカー剤で用いる水性媒体は、基本的には水を使用するとよい。ただし、必要に応じて他の極性溶媒を水に混合したものを用いてもよい。他の極性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノールなどの常温で液体であるアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどの常温で液体である多価アルコール、さらに、エチレングリコールなどとの多価アルコール類を含むエーテルなどが挙げられる。

上記アンカー剤に占める上記水性媒体の含有率は、２０質量％以上であると好ましい。少なすぎると流動性が低下しすぎて塗工が困難になる。一方で、９７質量％以下であると好ましい。多すぎると乾燥に余分な時間と熱がかかりすぎてしまい、得られる上記ライナ原紙を変質させてしまうおそれがある。

また、上記アンカー剤は上記水性媒体中に解離・溶解する多価金属塩を含有する。上記アンカー剤により表面に形成される樹脂被膜にこの多価金属塩が含有されていることで、その後にプレプリントされるインキが原紙にまで浸透することを抑制する効果を発揮し、インキを表面に留めやすく、印刷適性を向上させる。この多価金属塩としては、第２族元素の金属塩が好適に用いることができる。すなわち、カルシウムやマグネシウム、バリウムなどの塩化物、硝酸塩、酢酸塩や蟻酸塩などを用いることができる。そして、入手が容易であるという観点からカルシウム塩が好適であり、その様な塩として塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、蟻酸カルシウムなどが挙げられ、これらを単独又は複数併用して用いることができる。

ちなみに、２０℃の水１００ｇに対する上記の多価金属塩の溶解度は、いずれも文献値で、塩化カルシウム７４．５ｇ、塩化マグネシウム５４．６ｇ、塩化バリウム３５．８ｇ、硝酸カルシウム１２１．２ｇ、硝酸マグネシウム６９．５ｇ、硝酸バリウム９．０２ｇ、酢酸カルシウム（二水和物）３４．７ｇ、酢酸マグネシウム５３．４ｇ、酢酸バリウム７２ｇ、蟻酸カルシウム１６．６ｇ、蟻酸マグネシウム１４．４ｇ、蟻酸バリウム３１．９ｇであり、概ね、溶解度が９ｇ以上の多価金属塩であればより好適に利用できると言える。

上記多価金属塩は、アンカー剤中に０．１質量％以上４０質量％以下用いることが好ましい。上記多価金属塩の含有量が０．１質量％未満であると、フレキソ印刷物の白色度、隠蔽性等が低下する傾向がある。一方、上記解離性多価金属塩の含有量が４０質量％を超えると、アンカー剤の流動性が低下する傾向がある。上記多価金属塩は、アンカー剤中に０．１質量％以上３０質量％以下用いることがより好ましい。

さらに上記アンカー剤は、顔料を含んでいてもよい。プレプリントで印刷する色と親和性の高い色の顔料をアンカー剤に予め含めて塗工しておくことで、より美粧性を向上させることができる。例えば、白色のプレプリントを施すプレプリント用ライナには、白色顔料を混合させておくと好ましい。白色顔料としては、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、カオリン、タルクなどが挙げられる。

さらに、顔料として用いる以外に、シリカなどその他の成分を含んでいてもよい。なお、顔料としても使用可能な成分については、白色度を向上させるために含有させてもよいし、その他の効果を目的として含有させてもよい。なお、上記アンカー剤が顔料その他の無機添加物を含む場合、その含有量は、上記アンカー樹脂の１．５倍〜２０倍程度であるとよい。

また、この発明で用いる上記アンカー剤は、上記のインキの浸透を抑制させる効果を阻害しない範囲で、他の成分と併用してもよい。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、澱粉のような紙力増強剤をアンカー剤と混合して塗工してもよい。この他に、シリカなどの無機添加剤などを混合してもよい。この他に、消泡剤、造膜剤、湿潤剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、ブロッキング防止剤、顔料分散剤などの種種の添加剤を適宜選択して用いてもよい。

以上の材料を用いて、アンカー剤を製造する方法としては、各材料の所定量をタンク内に仕込み、既知の攪拌機や混合装置を利用して、攪拌や混合する方法が利用できる。なお、水性媒体中で難分散性を示す顔料やシリカなどの材料については、予め、既知の低分子量や高分子量の分散剤と、既知の分散・混練装置とを用いて、水性媒体中に分散させておくことが好ましい。そして、高分子量の分散剤を用いる場合、顔料等の分散安定性の観点から、分子内に酸基を有しない分散剤か、または酸価が４０ｍｇ／ＫＯＨ以下である分散剤がより好ましい。

この発明にかかる製造方法の実施にあたり、上記アンカー剤を上記ライナ原紙上に塗工するにあたっては、ライナ原紙を製造する一連の抄紙機で行われる抄紙工程において、ワイヤーパートとプレスパートとを経た後の乾燥段階（ドライパート）の途中で、上記アンカー剤を塗工する。プレスパート直後の紙は含有水分が多く、そのままでは上記アンカー剤を塗工できないため、一旦塗工できる状態まで乾燥させるプレドライヤを経てから上記アンカー剤を塗工すると好ましいからである。上記アンカー剤を塗工した後に、プレスパート後の残存する水分と上記アンカー剤により添加される水性媒体とをどちらも蒸発させる仕上げのアフタードライヤを経た上で、ロールに巻き取り出荷するとよい。このように、上記アンカー剤の塗工を乾燥段階（ドライパート）の途中となるプレドライヤとアフタードライヤの間に行うことで、塗工しやすく、かつ乾燥させる仕上げまで無駄が少なくなる。

この乾燥段階の途中で行う上記アンカー剤を塗工するステップにあたっては、２ロールサイズプレス・ロッドメタリングサイズプレス・カーテンコーターなどの各種塗工方式を採用することができる。なお、上記の塗工の前後で、カレンダー処理を行ってもよい。

上記の製造方法に従って得られる、上記ライナ原紙に上記アンカー剤を塗工して乾燥させ、ロールに巻き取ったプレプリント用ライナを製品として出荷すると、この製品はすぐにプレプリントに用いることができるので好ましい。

上記アンカー剤の上記ライナ原紙上への塗工量は、乾燥後の上記アンカー樹脂量が０．１ｇ／ｍ^２以上であると好ましい。０．１ｇ／ｍ^２未満ではインキの浸透を抑制させる効果が不十分になりやすい。一方で、５ｇ／ｍ^２を超えて塗工してもそれ以上に抑制効果はほとんど見込めないため、５ｇ／ｍ^２以下でよい。

以下、この発明を実際に実施した実施例を記載する。まず、用いた紙と薬剤について説明する。
＜ライナ用原紙＞
・ＥＴＳ１６０（レンゴー株式会社製、ライナ用板紙、１６０ｇ／ｍ^２）
・ＲＫＡ１７０（レンゴー株式会社製、ライナ用板紙、１７０ｇ／ｍ^２）
・ＳＺＡ１７０（レンゴー株式会社製、ライナ用板紙、１６０ｇ／ｍ^２）
・ＹｏＫ１７０（レンゴー株式会社製、ライナ用板紙、１７０ｇ／ｍ^２）
・ＥＴＳＬ１２０（レンゴー株式会社製、ライナ用板紙、１２０ｇ／ｍ^２）
＜紙力増強剤＞
・０．５質量％ポリアクリルアミド
＜アンカー剤＞
・アンカー剤Ａ（サカタインクス株式会社製、アンカー樹脂：水性樹脂エマルジョンとして酸価２０ｍｇ／ＫＯＨのアクリル系エマルジョンを固形分として１１質量％含有、多価金属塩：塩化カルシウムを２０質量％含有）
・アンカー剤Ｂ（サカタインクス株式会社製、アンカー樹脂：水性樹脂エマルジョンとして酸価２０ｍｇ／ＫＯＨのアクリル系エマルジョンを固形分として１１質量％含有、多価金属塩：硝酸カルシウムを０．２質量％含有）
＜白インキ＞
・ニューＦＫ ＮＰ−１０白ＳＮ−１５ ＳＰ ３ＰＲ−８０４（サカタインクス株式会社製、段ボールプレプリント用フレキソインキ）
＜藍インキ＞
・ラップトーンＨＲ藍ＲＥ−５００（サカタインクス株式会社製、紙袋用）

（実施例１・比較例１）
ライナ用原紙となるＥＴＳＬ１２０の抄紙工程において、プレスパート後に行う乾燥段階のうち、前段となるプレドライヤの後に、アンカー剤Ｂを、２．０ｇ／ｍ^２（実施例１ａ）、４．０ｇ／ｍ^２（実施例１ｂ）となるように、紙力増強剤と混合して一度に塗工した。その後にアフタードライヤー・カレンダー処理を経て、プレプリント用ライナとなる実施例１の試料を作製した。また、これらの紙力増強剤とアンカー剤を塗工しない、通常の抄紙工程により得られるＥＴＳＬ１２０そのままのライナ用原紙を比較例１として用意した。

これらの実施例１ａ、１ｂ及び比較例１にかかるライナ用原紙に、白インキをそれぞれ同じ圧力で全面印刷した。その白色度をハンター白色度計で測定した。その結果を表１に示す。また、印刷ムラの有無について、目視にて確認した評価も併せて示す。アンカー剤を塗工した実施例１ａ、１ｂは、いずれも白インキの乗りが改善して色ムラが無くなり、白色度が向上した。

（実施例２、３・比較例２，３）
プレプリント用ライナとして、ＥＴＳ１６０（実施例２，比較例２）、ＲＫＡ１７０（実施例３，比較例３）の抄紙工程において、実施例１と同様にプレドライヤとアフタードライヤの間のタイミングでアンカー剤を塗工したものを作製した。それぞれ、アンカー剤としては、アンカー剤Ａ（実施例２ａ，３ａ、表中「Ａ」と略記。）、アンカー剤Ｂ（実施例２ｂ、３ｂ、表中「Ｂ」と略記。）を、それぞれ１．８ｇ／ｍ^２となるように塗工した。また、実施例２、３において、それぞれアンカー剤を塗工せずに通常の抄紙工程で得られたものを比較例２，３とした。

実施例２，３及び比較例２，３のそれぞれについて、フレキソ印刷機を用いて、６０ｍ／ｍｉｎの速度で白インキ又は藍インキで印刷を施した。アニロックスロールの線数は白インキでは150line/inchとし、藍インキでは200line/inchとした。白インキを塗工したライナについてはハンター白色時計にて白色度を、藍インキを塗工したライナについてはマクベス濃度計にて濃度値を測定した。それぞれの値と目視にて評価したムラの有無を表２に示す。

（実施例４，５、比較例４，５）
プレプリント用ライナとして、ＳＺＡ１７０（実施例４，比較例４）、ＹｏＫ１７０（実施例５、比較例５）の抄紙工程において、実施例１と同様にプレドライヤとアフタードライヤの間のタイミングでアンカー剤を塗工したものを作製した。それぞれ、アンカー剤としては、実施例には、アンカー剤Ｂを０．７２ｇ／ｍ^２（実施例４ａ，５ａ）、０．９ｇ／ｍ^２（実施例４ｂ、５ｂ）、１．８ｇ／ｍ^２（実施例４ｃ、５ｃ）となるように塗工した。また、実施例４，５において、それぞれアンカー剤を塗工せずに通常の抄紙工程で得られたものを比較例４，５とした。それぞれについて、実施例２と同様に白インキ及び藍インキで印刷を施したものについて、同様の評価を行った。その結果を表２に示す。

（結果）
抄紙工程の乾燥段階の途中にアンカー剤を塗工するステップを含めた実施例では、いずれも比較例の白インキ塗工面で確認されていた色ムラが減少、又は確認されなくなり、白インキによる印刷適性が向上していることが確認された。また、藍インキにおいても、アンカー剤を塗工した実施例はより高い濃度となることが確認された。また、実施例の範囲では、アンカー剤の量を増加させると、白色度又は濃度値が向上し、印刷適性が向上していることが確認された。

Claims (1)

1. プレプリント用ライナとして用いるライナ原紙の製造方法であって、
   当該ライナ原紙の抄紙工程において、乾燥段階の途中で表面にアンカー剤を塗工するステップを含み、
   上記アンカー剤が、第２族元素の多価金属塩と水性樹脂エマルジョンとを含有する、ライナ原紙の製造方法。