JP7013829B2

JP7013829B2 - トイレットペーパー、トイレットロールおよびトイレットペーパーの製造方法

Info

Publication number: JP7013829B2
Application number: JP2017236401A
Authority: JP
Inventors: 瞭石田; 真悟服部; 啓史山中
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: JP2019103552A

Description

本発明は、トイレットペーパー、該トイレットペーパーをロール形態としたトイレットロールおよびトイレットペーパーの製造方法に関する。

トイレットペーパー製品は、１枚または２枚以上重ねたトイレットペーパーウェブを所定の大きさに切断して製造され、長尺のトイレットペーパーがロール状に巻回されてなるトイレットロールとして提供されているものが多い。１枚のトイレットペーパーウェブから製造されたトイレットペーパーは１プライのトイレットペーパーと称され、２枚重ねのトイレットペーパーウェブから製造されたトイレットペーパーは２プライのトイレットペーパーと称されている。

トイレットペーパーは、直接肌に触れるものであるので、柔らかでふっくらとした手触りないしは肌触りが要求される。一方で、トイレットペーパーは、ロールに巻かれた状態から巻き出されて使用されるのが一般的であるので、使用時には好ましい引張強度（巻き出しを行うための引っ張り力の作用に対する破れにくさ）が要求される。しかし手触り感と引張強度とはトレードオフの関係にあり、これらを折衷させることを目的としたトイレットペーパーの発明に係る特許出願が多数なされている。例えば、本出願人は、手触りの評価基準の１つであるハンドフィール（ＨＦ）値と、トイレットペーパーの圧縮率とに着目し、２プライのトイレットペーパーの第１面（外面）および第２面（内面）のＨＦ値の平均値を規定するとともに、異なる圧力をかけた際の圧縮率の関係を規定することで、官能的品質と引張強度とを両立させた提案を行っている（特許文献１）。

特開２０１７－１６９６８１号公報

本発明は、特許文献１その他の従来の技術とは異なる基準に基づいてトイレットペーパーの紙質の設計を行うことで、破れにくさと手触り感とを両立させることを目的とする。

また、本発明は、使用に先立つ乾燥時の強度だけでなく、使用に伴う湿潤時の強度を向上させたトイレットペーパーを提供することを他の目的とする。

そのために、本発明は、２プライのトイレットペーパーであって、所定方向の引張エネルギー吸収量が４．０～１０．０Ｊ／ｍ²であることを特徴とする。ここで、乾燥時における、前記所定方向の引張強度と前記所定方向に直交する方向の引張強度との積の平方根が０．７０～０．９５Ｎ／１５ｍｍであるものとすることができる。また、含有するパルプ成分の長さ加重平均繊維長が０．７５～１．００ｍｍであるもの、ないしは、湿潤破裂強度が９０～１６０ｋＰａであるものとすることができる。

また、本発明は、上記トイレットペーパーを、前記所定方向が巻き出し方向となるようにロール状に形成してなるトイレットロールに存する。

さらに、本発明は、上記トイレットペーパーを製造する方法であって、前記引張エネルギー吸収量が６．０～１２．０Ｊ／ｍ²となるように伸びを調整するために、前記所定方向と直交する方向に沿って延在するクレープを、前記所定方向に平行に形成するクレープ加工を施す工程を含む方法に存する。

本発明に係る２プライのトイレットペーパーは、所定方向（長さ方向）に４．０～１０．０Ｊ／ｍ²の引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ）を有するように形成される。また、乾燥時における所定方向の引張強度と所定方向に直交する方向の引張強度との幾何平均が０．７０～０．９５Ｎ／１５ｍｍであるものとする。これらにより、柔らかさと乾燥時の破れにくさが折衷される。さらに、含有するパルプ成分の長さ加重平均繊維長を０．７５～１．００ｍｍとし、ないしは、湿潤破裂強度を９０～１６０ｋＰａとすることで、湿潤時の破れにくさも実現される。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係るトイレットペーパーを適用したトイレットロールの外観を示す斜視図、（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩｂ－Ｉｂ線に沿った、トイレットペーパーの縦方向（長さ方向）Ｔにおける断面の一部を示す図である。（ａ）～（ｃ）は、実施形態の原理を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。但し、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または変形例に基づいてなされることがあるが、本発明はそれらに限定されるものではない。

１．トイレットペーパーおよびトイレットロールの構成
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るトイレットペーパーを適用したトイレットロールの外観を示す斜視図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩｂ－Ｉｂ線に沿った所定方向であるトイレットペーパーの縦方向（長さ方向）Ｔにおける断面の一部を示す図である。本実施形態に係るトイレットロール１０は、２枚（２プライ）の長尺のティシュ１１ａ，１１ｂを重ね合わせて形成されたトイレットペーパー１１を、円筒状の巻き芯１４に所定長巻回してなるものである。トイレットペーパー１１には、後述する抄紙工程においてクレープ加工を施すことにより、長さ方向Ｔに直交する横方向（幅方向）Ｙに沿って延在する多数のクレープ１５が平行に形成され、これにより長さ方向Ｔの伸張性を高めるようにされている。

２．紙質の設計指針
まず、破れにくさと手触り感との両立を検討するにあたり、本発明者らは、引張吸収エネルギー（Tensile Energy Absorption；ＴＥＡ。引張エネルギー吸収量とも称される）を紙質設計の指針とすることに着目した。ＴＥＡの値（単位：Ｊ／ｍ²）は、トイレットペーパーの引張試験において、破断するまでの引張荷重－伸び曲線の積分値と言うことができる。すなわち、図２（ａ）に示すように、破断が生じるまでの引張試験の過程で引張荷重と伸びとを測定し、測定値をプロットして得た曲線から、斜線で示す面積として算出されるものである。

単に破れにくさに注目すれば、図２（ｂ）に示すように、引張強度を増大させればよい。引張強度は、叩解処理、紙力増強剤の付与量あるいはパルプ成分などの調整によって増加させることができる。しかし単に引張強度を増加させるだけでは、紙質は硬くなる傾向にあり、この結果トイレットペーパーの柔らかさないしは手触り感が減殺されてしまう。そのため、柔らかさが犠牲にされないように、製造工程において上記調整を厳密に行う必要が生じ得る。

そこで本発明者らは、図２（ｃ）に示すように、伸び率を高めることでＴＥＡの値（面積）を増大させ、手触り感と破れにくさとを両立させることに想到した。ここで、官能的評価である手触り感などを客観的に表す基準として、ハンドフィール値（ＨＦ値）という指標があるが、トイレットペーパーの場合、このＨＦ値が７０より大きければ、概ね、手触りがよいと感じられる傾向にある。そして本発明者らは、具体的には、長さ方向ＴにおけるＴＥＡが４．０～１０．０Ｊ／ｍ²であれば、ロールからの引き出し時の破れにくさと、７０超のＨＦ値とを両立できるとの知見を得た。

また、本発明者らは、柔らかさと破れにくさとの両立をさらに効果的に実現するために、乾燥時の長さ方向Ｔの引張強度と、乾燥時の幅方向Ｙの引張強度との積の平方根（幾何平均）に着目した。具体的には、当該乾燥時のそれらの方向の引張強度の幾何平均が０．７０～０．９５Ｎ／１５ｍｍであることが好ましいとの知見を得た。

さらに、トイレットペーパーには、使用に先立つ乾燥時の強度だけでなく、使用に伴う湿潤時の強度も十分であることが要求される。そこで本発明者らは、トイレットペーパーに含まれるパルプ成分の長さ加重平均繊維長および湿潤破裂強度に着目し、それぞれ、０．７５～１．００ｍｍおよび９０～１６０ｋＰａであることが好ましいとの知見を得た。

本発明者らは、以上の知見を検証するための実験を行った。また、その内容、および、より好ましい各値の範囲については、表１に基づいて後述する。

３．トイレットペーパーの製造方法
本発明のトイレットペーパーの製造方法は、繊維原料を含むスラリーを抄紙し、１プライのトイレットペーパーウェブを得る工程と、１プライのトイレットペーパーウェブ同士を積層する工程（以下、貼り合わせ工程ともいう）を含む。

スラリーを抄紙する工程の前には、繊維原料を漂白する工程を含んでもよい。漂白工程で使用する漂白剤としては、酸素系漂白剤や塩素系漂白剤等の公知の漂白剤を挙げることができる。

１プライのトイレットペーパーウェブを得る工程は、繊維原料を含むスラリーを得る工程を含む。スラリーを得る工程においては、繊維原料を叩解する工程を含むことが好ましい。叩解工程においては、例えば、ダブルディスクリファイナー等を用いて叩解処理を施すことができる。この時、針葉樹パルプと広葉樹パルプをそれぞれ単独で叩解してもよいし、混合させた後に叩解してもよい。

１プライのトイレットペーパーウェブを得る工程は、繊維原料を含むスラリーを抄紙する工程を含む。抄紙する工程で用いられる抄紙機としては、例えば、サクションブレストフォーマー（円網タイプ、長網タイプ）、ツインワイヤーフォーマー、円網フォーマー（Ｃラップ、Ｓラップ）、クレセントフォーマー等の抄紙機を挙げることができる。

抄紙する工程では、網状のワイヤー上に繊維原料を含むスラリーが供給されてパルプの薄層が形成される。その後、プレスパートに向かって移送されながら、パルプの薄層の水分が網の下へ抜かれることでパルプの薄層は脱水される。このような工程を脱水工程と呼ぶこともある。一般に、ワイヤーは、金属またはプラスチック製の網を環にしたものである。

抄紙する工程では、例えば、針葉樹パルプと広葉樹パルプを混合したパルプスラリーを抄紙して均一な１つの層として湿紙を形成する方法、もしくは、針葉樹パルプ層と広葉樹パルプ層を抄き合わせて１枚の湿紙を形成する方法などがあるが、いずれの手法を採用してもよい。

脱水工程の後、湿紙はワイヤーからフェルトへと移動する。フェルトを介してプレスロールで湿紙に圧力を加えることにより、湿紙はさらに機械的に搾水される。これを、プレス工程あるいは搾水工程と呼ぶこともある。

抄紙する工程は、搾水工程の後に、さらに乾燥工程を含むことが好ましい。乾燥工程は、例えば、湿紙に向かって熱風を吹き付ける工程、もしくは、ドライヤシリンダーの外周面に圧着させる工程であることが好ましい。乾燥工程の過程でドライクレープ加工を施し、本発明規定のＴＥＡ値が得られるクレープが形成されるようにする。しかし、脱水工程ないしはプレス工程の過程で湿紙にウェットクレープ加工を施し、４．０～１０．０Ｊ／ｍ²のＴＥＡ値が得られるクレープが形成されるようにしてもよい。

乾燥工程の後には、原紙巻取り工程が設けられる。原紙巻取り工程では、上記の工程を経て仕上げられたトイレットペーパーウェブ（薄葉紙）が巻取られることで、１プライの原紙巻取が得られる。この際、トイレットペーパーウェブ（薄葉紙）の第１面（外面）が原紙巻取の外周面となるように巻取ることが好ましい。

１プライのトイレットペーパーウェブ同士を積層する工程（貼り合わせ工程）においては、上述した工程で得られた１プライの原紙巻取を２本用意する。この原紙巻取２本を加工機にかけ、巻き解きながら原紙表面へのエンボス加工ならびに２プライへの貼り合わせを行う。この際、１プライの原紙巻取の第１面（外面）同士が外側にくるように２プライへの貼り合わせを行うことが好ましい。

本発明は、上記のようにＴＥＡ値の範囲を規定することで、柔らかさと破れにくさとの両立を実現するもので、特許文献１に開示されたようなエンボス加工が施されることを有効な条件としないが、エンボス加工を行う工程を排除するものではない。エンボス加工を実施する場合は、エンボスの付与されたエンボスロールにより加圧することで行う。エンボスロールの押し込み量または押し込み圧を変更することによって、所定のエンボス高さを有するエンボス形状を形成することができる。エンボス加工は、後述するように貼り合わせ工程の前に行ってもよく、貼り合わせ工程の後に行ってもよい。なお、手触り感を良化する観点からエンボス加工は貼り合わせ工程の前に行うことが好ましい。

貼り合わせ工程では、１プライのトイレットペーパーウェブを２枚積層し、貼り合わせを行う。この工程では、例えば、原紙を重ねた後に製品の端部となる部分に幅狭のコンタクトエンボスを付与することによって貼り合わせることができる。その際、エンボスロールによって押し込まれた面を外側にして貼り合わせる方が、手触り感の観点から好ましい。

貼り合わせ工程の後には、さらに巻取り工程が設けられる。この巻取り工程においては、所定の製品長を満たすように、所定の長さ分の巻取りを行う。そして、得られたトイレットペーパー原紙のロールを所定の幅に断裁することで、図１（ａ）および（ｂ）に示したトイレットロール１０が形成される。

なお、本実施形態のトイレットペーパーには、繊維原料の他に任意成分が含まれていてもよい。任意成分としては、例えば、乾燥紙力剤、湿潤紙力剤、柔軟剤等を挙げることができる。

４．実施例および比較例
本発明者らは、本実施形態の指針に従って製造したトイレットペーパーの実施例１～６と、そうでない比較例１、２と基づいて、上記知見を検証した。表１は、実施例１～６と比較例１、２との、紙厚その他の諸元をまとめるとともに、またそれらの官能評価の結果をまとめたものである。しかし以下の実施例に示す諸元、処理内容および処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。すなわち、本発明の範囲は以下に示す実施例によって限定的に解釈されるべきものではない。

４．１諸元
まず、実施形態に関わる主な諸元の意味および測定方法について説明する。

坪量
実施例および比較例で得たトイレットペーパーの坪量はＪＩＳＰ８１２４に準拠して測定した。なお、表１に示す坪量は１プライについての値である。

紙厚
２プライのトイレットペーパーの紙厚は、厚さ計（ハイブリッジ製作所製）を用いて、測定子を１秒間に１ｍｍ以下の速度で下ろしたときの値を読み取った。なお、紙厚は８サンプルの平均値を算出したものとした。紙厚の測定は、ＩＳＯ１８７に準拠した環境（温度２３±１℃、相対湿度５０±２％）で行った。

長さ加重平均繊維長
トイレットペーパー中に含有される繊維成分（パルプ成分）の長さ加重平均繊維長であり、トイレットペーパー中に含有される繊維成分（パルプ成分）を離解して得られる繊維成分の繊維長であって、離解繊維長と称されることもある。繊維成分（パルプ成分）としては種々のものが採用され、混合して用いられることもある。加重平均繊維長は、以下の測定方法で算出された繊維長である。

まず、トイレットペーパーを水に離解させて得られた繊維分散スラリーを作製する。繊維分散スラリーは、４ｇのトイレットペーパーを２００ｍｌの水に入れ、４５００ｒｐｍで離解機を運転し、十分に離解するまで攪拌させることにより得る。得られた繊維分散スラリーを０．０１質量％以上０．０２質量％以下になるように希釈し、希釈液を作製する。この希釈液１０ｍｌに含まれる繊維成分の投影長さを、繊維長測定装置(メッツォオートメーション社製、カヤーニファイバーラボＶｅｒ４．０)を用いて測定し、離解繊維の長さ加重平均値を算出する。

乾燥引張強度、伸び率、ＴＥＡ、ヤング率
ＪＩＳＰ８１１３に準拠し、横型引張試験機（熊谷理機工業株式会社製）を用いて２プライの各トイレットペーパーの引張試験を行い、引張荷重、伸びおよび乾燥引張強度の測定を行うとともに、伸び率およびヤング率の算出を行った。この測定は、幅が１５ｍｍのサンプルを用い、引張速度５０ｍｍ／分、スパン長１００ｍｍの条件で行った。なお、引張強度の測定は、ＩＳＯ１８７に準拠した環境（温度２３±１℃、相対湿度５０±２％）で行う。引張強度の測定に際し、トイレットペーパーが破断するまでに得た引張荷重および伸びをプロットして引張荷重－伸び曲線を得、ＴＥＡを算出した。また、紙厚の値をもとにヤング率を算出した。各物性値はすべて６サンプルの平均値である。

湿潤破裂強度
湿潤破裂強度は以下のように測定した。
まず、トイレットペーパーを５×５ｃｍに切り出し、６０枚（３０組に相当）重ねた試験片を作製し、重量を測定する。上記試験片を２３℃の純水に浸漬させた後、ろ紙（東洋濾紙株式会社標準用ろ紙Ｎｏ．２６）で余分な水分を取り除き、再び重量を測定する。試験片の含水率が１７５％以上２００％以下であることを確認した後、低圧型破裂試験機（熊谷理機工業株式会社製、２０２１－Ｃ）にて破裂強度（ｋＰａ）を測定する。６回の測定の平均値を算出して湿潤破裂強度とする。なお湿潤破裂強度の測定は、ＩＳＯ１８７に準拠した環境（温度２３±１℃、相対湿度５０±２％）で行う。なお、トイレットペーパーの含水率は、下記の式により算出される値である。
含水率（％）＝（浸漬前後の試験片重量差）×１００／浸漬前の試験片重量

ＨＦ
ハンドフィール値（ＨＦ値）は、ティシューソフトネスアナライザー（Emtec Electronic GmbH社製）を用いて、以下の測定方法によって測定した。

まず、ティシューソフトネスアナライザーのサンプル台に、直径１１２．８ｍｍの円形にカットしたサンプルを設置する。このサンプルに対し、ブレード付きローターを１００ｍＮの押し込み圧力をかけて上方から押し込む。その後、ブレード付きローターを回転数が２．０回転／秒となるように回転させ、その時の振動周波数を測定する。また、直径１１２．８ｍｍの円形にカットした別のサンプルに対し、ブレード付きローターを１００ｍＮと、６００ｍＮの圧力で押し込んだ際の上下方向の変形変位量を算出する。ＨＦ値は、振動周波数と変形変位量とから算出される値であり、計算のアルゴリズムはＴＰＩＩを用いることができる。

ＨＦ値を算出する際は、各サンプルの第１面（２プライで構成されるトイレットペーパーの巻外側のプライの外側の面）と第２面（２プライで構成されるトイレットペーパーの巻芯側のプライの内側の面）についてそれぞれ１０回ずつ行い、その平均値を本実施形態におけるＨＦ値とした。

なお、上記サンプルの測定はＩＳＯ１８７に準拠した環境（温度２３±１℃、相対湿度５０±２％）で行った。また、測定の際には、ティシューソフトネスアナライザー付属の説明書に従い標準サンプル（emetec ref.2X(nn.n)）で校正し、アルゴリズムをＴＰＩＩに設定した。計算ソフトウェアとしては、emetec measurement system ver.3.22を使用した。

４．２官能評価
以上のように測定された諸元をもつ実施例１～６および比較例１、２に係るトイレットペーパーに対し、破れにくさ、柔らかさおよび湿潤時の強度について官能評価を実施した。評価は次の基準で行った。すなわち、実施例１～６および比較例１、２で得たトイレットペーパーについて、水準を隠した状態で官能評価を実施した。５０人のモニターに製品を触ってもらい、製品の破れにくさ、柔らかさおよび湿潤時の強度について、「特に優れている」と感じたものを３点、「優れている」と感じたものを２点、「やや劣る」と感じたものを１点、「劣る」と感じたものを０点とした４段階の評価を行ってもらった。表１に示した記号◎、○、△および×は、それぞれ、５０人全体の評価点の平均値が２．２５～３点、１．５～２．２５点、０．７５～１．５点および０～０．７５点のものを示している。

５．結論
実施例１～６の官能評価の対比から明らかなように、２プライのトイレットペーパーのＴＥＡが４．０～１０．０Ｊ／ｍ²であれば、ロールからの引き出し時の破れにくさと、柔らかさの指標となる７０超のＨＦ値とを概ね両立できるとの結論を得た。また、ＴＥＡの下限値が５．０Ｊ／ｍ²以上であれば、ないしは、乾燥時における長さ方向Ｔの引張強度と幅方向Ｙの引張強度との幾何平均が０．７０～０．９５Ｎ／１５ｍｍであれば、破れにくさおよび柔らかさの官能評価が高まるので、より好ましいことが確認された。

また、長さ加重平均繊維長が０．７５～１．００ｍｍ、ないしは、湿潤破裂強度が９０～１６０ｋＰａであれば、破れにくさおよび柔らかさが両立するとともに、湿潤時の強度の官能評価が高まるので好ましい。長さ方向Ｔのヤング率が１０～３０ＧＰａであれば、破れにくさの官能評価が高くなり、さらに上限値が１５ＧＰａ以下であれば、ＨＦ値がさらに高まるのでより好ましい。

以上に対し、比較例１では、ＴＥＡが過小であり、この場合、ＨＦ値がある程度高く、柔らかさの評価は比較的良好であるものの、破れにくさおよび湿潤時の強度の官能評価は劣るものとなっている。また、比較例２では、ＴＥＡが過大であり、この場合、破れにくさの官能評価は高いものの、ＨＦ値が低く、柔らかさの官能評価は劣るものとなっている。

Claims

２プライのトイレットペーパーであって、前記トイレットペーパーの長さ方向の引張エネルギー吸収量が４．０～１０．０Ｊ／ｍ²であり、
乾燥時における、前記長さ方向の引張強度と前記長さ方向に直交する方向の引張強度との積の平方根が０．７０～０．９５Ｎ／１５ｍｍであり、
前記トイレットペーパーの前記長さ方向の伸び率は、８．６６～１７．６３％であり、
前記トイレットペーパーの前記長さ方向のヤング率は、１０～３０ＧＰａであることを特徴とするトイレットペーパー。
含有するパルプ成分の長さ加重平均繊維長が０．７５～１．００ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のトイレットペーパー。
湿潤破裂強度が９０～１６０ｋＰａであることを特徴とする請求項１または２に記載のトイレットペーパー。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のトイレットペーパーを、前記長さ方向が巻き出し方向となるようにロール状に形成してなることを特徴とするトイレットロール。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のトイレットペーパーを製造する方法であって、前記引張エネルギー吸収量が４．０～１０．０Ｊ／ｍ²となるように伸びを調整するために、前記長さ方向と直交する方向に沿って延在するクレープを平行に形成するクレープ加工を施す工程を含むことを特徴とする方法。