JPH04214497A - 複合段ボール紙製品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】古い又は再生新聞紙の廃棄は重要
な生態系問題になった。現在アメリカ合衆国は年間略１
３，０００，０００トンの新聞紙を使用するが、まだ略
３，０００，０００トンだけしかリサイクル使用されな
い。古新聞紙の大部分は、インク抜きされ、新聞紙製造
に使われるが、一方、いくらかは段ボール箱品質のよう
な低強度要件の段ボール紙製品に用いられる。古新聞紙
のリサイクリングはその破れ易さにより制限される。新
らしい新聞紙ストックは、通常砕木パルプから製造され
、相対的に短繊維を含み、低引裂強度を有する。更に古
新聞紙のパルプ化は繊維長さを減少し、これにより新ら
しい新聞紙パルプと共に用いられうる古新聞紙パルプの
量は制限される。

【０００２】新聞紙は、その低引裂強度ゆえ、製造する
のに非常に難しい紙の等級であり、競合しうるには４５
，０００ｆｐｍを越えて運転する機械で非常に高速で製
造される。この為、繊維供給のような古新聞紙を用いて
商業的に合格製品を製造するのには、要求される洗浄の
レベルは、非常にたいへんである。

【０００３】

【従来の技術】新聞紙の製造で繊維供給として古新聞紙
を用いる際、パルプ化の後、古新聞紙は、「ベロイドコ
ーポレーションインク抜きマニュアル」１９７９年第２
版に記載のような多数の従来のインク抜き処理の１つに
よりインク抜きされる。一般的に、インク抜き処理は、
最小の繊維損失で繊維からインクを除去し、順次の機械
的分離又は除去を可能にするよう水性パルプ懸濁で自由
にインク粒子を分散するよう作用する。典型的インク抜
き処理では、古新聞紙は水と化学分散剤でパルプ化され
、パルプ化中のせん断力はインクの機械分散を提供する
。更に、分散剤はインクを繊維から化学的に分離するよ
う作用する。

【０００４】インクが繊維から化学的に分離したら、イ
ンクをパルプスラリーから除去するのに２つの基本的方
法がある。一つは、インク粒子をパルプからリンスする
機械的処理である希釈洗浄であり、二つ目はインク粒子
を希釈パルプ懸濁から選択的に浮遊させる化学的／機械
的処理であるあわ浮遊である。

【０００５】インク抜きの後、次にインク抜きされた古
新聞紙パルプには新聞紙の製造で新らしい新聞紙パルプ
と組合わせて用いられうる。

【０００６】波形ボール紙は、段ボールライナーの２つ
の外部層間に挟まれた波形媒体の中央層からなる。段ボ
ールライナーは典型的に、１０００平方フィート当たり
１０から９０ポンドの基本重量を有する２層製品である
。基本層はクラフトパルプ又はリサイクル又は古い波形
容器からなり、一方上部又は外部層は通常基本層で、容
器外観を覆う為の新クラフトパルプからなる。ある場合
には、外部又は上部層は、波形製品の視覚外見を改善す
る為の漂白繊維からなりうる。

【０００７】年間に略２０，０００，０００トンの段ボ
ールライナーがアメリカ合衆国で製造される。古新聞紙
が段ボールライナーの成分として用いられる場合、現在
捨てられる古新聞紙の実質的使用を提供する。しかし、
古新聞紙の短繊維特性及び実質的微粒の存在により、古
新聞紙は、段ボールライナーのような高強度条件を有す
るボール紙製品では全体的に使用が不適当であると考え
られてきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、段ボールラ
イナーのような、クラフトパルプの基本層と、インク抜
き、再生された又は古新聞紙の上部又は外部層からなる
多重層紙製品と、段ボールライナーを作る方法とに係る
。蒸解又は水溶性スターチのような乾燥強度添加剤は、
層内に組み込まれ、層間の接合を改良すると共に、外部
新聞紙層の内部強度を増すよう作用する。

【０００９】基本層は、新クラフトパルプが、１００％
までの再生又は古い波形容器を含むかのいずれかである
新クラフトパルプストックから製造される。１つ又はそ
れ以上のクラフト基本層は段ボールライナーに含まれう
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】インク抜き、リサイクル
された新聞紙の上部層を製造するために、古新聞紙は初
めに従来の化学的分散剤でパルプ化される。パルプ化中
、インクは、せん断力からある機械的分散を受けるが、
繊維からのインクの一次的分離は化学作用により達成さ
れる。化学分散剤は、石油インクビヒクルを乳化し、カ
ーボンブラック粒子を離脱させるよう界面活性剤を含み
うる。オフセット新聞紙インクでケイ酸ナトリウムは界
面活性剤に組み込まれうる。ケイ酸ナトリウムはアルカ
リ性を有し、その研磨特性はインク粒子を分離し、分散
させるのを助ける。

【００１１】ある状態では、過酸化水素及びテアレイテ
ィング剤はインク中の特定の油を溶解し、漂白剤として
作用するのを助けるインク抜きに用いられうる。

【００１２】インクが繊維から化学的に分離したら、パ
ルプは大型異物を除去するよう濾過され、次に分離され
たインクは望ましくは洗浄処理によりパルプストックか
ら除去される。望ましい洗浄処理は、希釈された新聞紙
パルプは、噴射口を介してからチロール多孔ベルト又は
スクリーン間の収束ニップに放出され、液体の大部分は
微粒と同様に、スクリーンを通り、一方繊維状物質はロ
ールに固着する。この処理は、単一段の後終了するか、
直列に多段に亘ってもよい。次に、パルプは、ロールか
ら除去され、希釈され、製紙機械の成形部に送られ、こ
こで新聞紙パルプは、基本層の層又はクラフトパルプス
トックの層として析出される。新聞紙ストックは、望ま
しくは１，０００平方フィート当たり略４から３０ポン
ドの段ボールライナーの量で用いられる。

【００１３】処理スターチのような乾燥強化剤は、クラ
フトパルプストックか、新聞紙パルプストックのいずれ
か又は、両方に導入される。通常の製紙処理では、成形
部のパルプ層から抽出された水は、リサイクルされ、入
来パルプストックを希釈するのに用いられる。従って、
いずれかのパルプストックに加えられたスターチはリサ
イクルリングにより両パルプストックに浸透し、従って
スターチは外部新聞紙層及び基本クラフト層の両方に含
浸される。スターチは、層間の結合を改良すると同様に
外部新聞紙層の内部乾燥強度を増すよう作用する。

【００１４】乾燥後、エチレーテッドコーンスターチの
ようなサイズは、従来のサイズプレスを介して上部新聞
紙層の外面に印加されうる。

【００１５】本発明は、ごみ処理地に廃棄される様な古
新聞紙のインク抜きを行うことにより段ボールライナー
のような高強度条件を有するボール紙製品の製造に用い
られる様にすることにより、生態系に実質的にインパク
トを有する。

【００１６】外部又は上部層のインク抜きされた新聞紙
は、段ボールライナー用により明るい、より魅力的外観
を提供する。例えば、本発明の段ボールライナーは単に
１６から１８の明るさを有する漂白されてないクラフト
段ボールライナーに対立して、光電スケールで測量され
るものとして３０から６０の範囲の明るさを有する。改
良された明るさは良い図形表示と高解像度を提供する。

【００１７】更なる利点として、上部層に古新聞紙を使
用することは、波形容器で重要な要因である高摩擦抵抗
を有する外面を提供し、高摩擦面は、それらが積層関係
にある場合容器の摺動又は変位を防ぐ。

【００１８】本発明は、段ボールライナーを製造するの
に特別な使用を有する一方、高強度条件を有する他の等
級の多層紙にも用いられうる。

【００１９】他の目的及び利点は以下の説明から明らか
になろう。

【００２０】

【実施例】本発明は、クラフトパルプの少なくとも１つ
の基本層と、インク抜きされ、再生された又は古新聞紙
の外部層とからなる、段ボールライナーのような多層紙
製品に係る。一般に、段ボールライナーは、１，０００
平方フィート当たり２０から９０ポンドの範囲の基本重
量を有する。

【００２１】処理カチオンスターチのような乾燥強度添
加剤は、少なくとも外部新聞紙層に組み込まれ、層間の
結合を改良すると同様に外部層の内部強度を増すよう作
用する。外部新聞紙層は１，０００平方フィート当たり
４から３０ポンドの乾燥基本重量を有する。

【００２２】基本層は、クラフトパルプからなり、新針
葉樹が広葉樹パルプかその混合かのいずれか、或いは１
００％までのリサイクルされた古い波形容器を含んでよ
い。

【００２３】基本層は、木材チップが略２０から６０分
の期間でリグニン及びヘシセルロースを分解するよう水
酸化ナトリウム及びハイドロサルファイド（従来のクラ
フト白液）の添加で略３４０°Ｆの温度で処理される典
型的クラフト処理により製造されてもよい。処理後、パ
ルプは洗浄され、薬液処理で９８％まで除去するよう作
用される。次に、パルプは、略４％の固体含量まで水で
希釈され、略６．６から８．０までの範囲のＰＨを得る
よう硫酸及びミョウバンで処理される。このＰＨは典型
的クラフト段ボールライナーミルで通常用いられるもの
より高い。典型的に段ボールライナーは略４．０から５
．０ＰＨの範囲で製造される。より高いＰＨは、クラフ
トと新聞紙層との間に改良された結合を提供する要因で
あると考えられる。次に上記のＰＨ範囲のパルプストッ
クは、後述する如く、製紙機械の成形部のヘッドボック
スに送られる。段ボールライナーをこの高ＰＨで適切に
内部的にサイズするため、中性又はアルカリ性サイズ剤
を用いなければならない。

【００２４】帳簿等級及びマガジン等級のような他の等
級の紙とは異なる新聞紙は機械パルプ化又は熱機械パル
プ化により製造される。結果として、新聞紙は典型的に
低引裂強度を有するような比較に短かい繊維からなる。

【００２５】印刷インクは、２つの基本成分、着色固体
と、着色材を担持し、その転写を提供し、インクをシー
トに結合するビヒクルとからなる。染料はビヒクルで水
溶性である。しかし、染料は、光及び薬液に対するその
低抵抗及び繊維を移染する色の傾向により印刷インクで
は一般的に用いられない。従って、印刷インクはビヒク
ルで水溶性でない色素を通常用いるが、機械的に分散さ
れる。色素の小さい粒子は一般的に粒子サイズで均一で
はなく、サイズはインク対インク及び色対色で変りうる
。

【００２６】本発明で用いられる如く、新聞紙は、とっ
版及びオフセット新聞紙の両方を含みうる。とっ版新聞
紙で通常に用いられるインクは、石油又は鉱油ビヒクル
に分散された略７％から１７重量％のカーボンブラック
色素を含む。他方で、オフセット新聞紙は、同様なビヒ
クルに分散された１４％から２０％の範囲のカーボンブ
ラックの高配合を含み、４０％から５０％の炭水化物樹
脂結合剤を含みうる。

【００２７】新聞紙は、水とインクを繊維から分離しイ
ンク粒子を水溶性パルプと分離するよう作用する分散剤
薬液で新聞紙を初めにパルプ化することでインク抜きさ
れる。インク抜きに用いられる薬液は通常色素粒子を分
離するようインクビヒクルを乳化する界面活性剤又は洗
浄剤を含む。アルカリ性の度合はほとんど界面活性剤で
最大効果に対し有利であり、アルカリ性は、パルプのＰ
Ｈを１０．３より少なく、一般的に９．０から９．６の
範囲の値に維持するよう少量の水酸化ナトリウムを加え
ることで達成されうる。明るさの低下及び永久色復帰は
、ＰＨが１０．３を越える場合に生じうる。

【００２８】インクの性質に応じて、ケイ酸ナトリウム
は界面活性剤で組み込まれうる。珪酸ナトリウムはアル
カリ性を提供し、その研磨剤特性はインク粒子を離脱さ
せ、分散するのを助け、繊維のインクの再析出を防ぐ。

【００２９】更に、過酸化水素及びチアレィティング剤
はインク抜き処理に用いられうる。これらの薬液はイン
クのある油を溶解化するのを助け、漂白剤として作用し
、色復帰なく高アルカリ性作用を許容する。

【００３０】パルプ化は略１２０°Ｆから１６０°Ｆの
範囲の一般的に高温で実行される。上記範囲の高温はイ
ンク抜きのより大きい化学効果を促進する。１０から５
０分の時間はインク抜き動作には一般的に適している。

【００３１】インク抜きの次に、インク抜きされた新聞
紙パルプストックは大型異物を除去するよう濾過され、
次にインク除去作用を受ける。インク除去はサイドヒル
濾過洗浄器と、重力デッカーと、真空濾過器と、傾斜ら
せん抽出器と、他のタイプの洗浄器を含みうるあわ浮遊
又は希釈洗浄のいずれかにより達成されうる。出版物「
ベロイトコーポレーションインク抜きマニュアル」、１
９７９年、第２版は従来のインク除去処理を記載してい
る。

【００３２】あわ浮遊技術では、１％以下の固体粘度の
パルプは一連続のあわ浮遊セルを通り、空気はストック
を介して吹かれ、高連インペラーで分散される。ケロシ
ン又は脂肪酸のような浮遊剤は、繊維用よりインク粒子
用のより大きい化学調和力をあわに与えるよう処理中に
加えられる。インク粒子は、あわに付着し、連続的に取
られるようあわに浮遊される。

【００３３】希釈洗浄は、インク粒子をパルプからリン
スする化学処理である。インク除去の望ましい方法は、
略０．８％から３０％の固体の濃度で希釈されたパルプ
ストックをからロール及び高分子スクリーン又はワイヤ
間の収束ニップに放出することによる。略５０ミクロン
より小さい長さを有する微粒及び繊維と共に、パルプス
トックから液体は、スクリーンを貫通し、一方パルプは
ロール上の層として保持される。このタイプの処理は、
１×３サテン織り及び７５×５８メッシュサイズを有す
るリンドセィにより製造された合成連続スクリーンを用
いうる。スクリーンを通る液体は、微粒及び短繊維を除
去するよう浄化され、次に新聞紙パルプの希釈用にリサ
イクルされる。ロール上に保持されるパルプは、ロール
からドクターされ、略４％固体の濃度に希釈されるチェ
スト又はタンクに送られ、次に製紙機械に送られるか、
又はパルプは、後述の如く、上記処理を数回することに
より洗浄されうる。

【００３４】段ボールライナーは、クラフト及び標準製
紙機械の成形部でのインク抜きされた新聞紙パルプから
製造される。この点で、０．３％から１．２％固体の粘
度及び略６．６から８．０のＰＨのクラフトパルプはク
ラフトパルプウェブ又は層を提供するようヘッドボック
スを介して成形ワイヤに印加される。０．３％から１．
５％固体の粘度及び同様のＰＨの新聞紙パルプは次に従
来方法での製紙機械のプレス部及び乾燥剤を通る複合段
ボールライナー構造を提供するよう第１のヘッドボック
スの下流に位置する第２のヘッドボックスを介してクラ
フト層に印加される。

【００３５】前述の如く、処理され又は水解されたスタ
ーチのような乾燥強度添加剤は、外側新聞紙層及び、望
ましくは、段ボールライナーの両層に組み込まれる。ス
ターチは事前処理されるよりむしろパルプストックに通
用されるよう処理されることを意味する状況で処理され
ることが重要である。状況処理は、スターチを加熱し、
水解し、水解スターチを処理ストリームに排出するスチ
ームインジェクターにより達成されうる。商品名“ジェ
ットクッカー”でナショナルスターチカンパニーにより
市販されるようなスチームインジェクタはこの目的の為
に用いられうる。

【００３６】スターチは、ナショナルスターチカンパニ
ーにより商品名ＣＡＴ０２２５で売られるような両性ろ
うとうもろこしタイプであることが望ましい。これは９
９％のアミロペクチンスターチである。このスターチは
、乾燥パルプのトン当たり略３０ポンドの割合で加えら
れる。水溶スターチは、クラフトパルプストック又は新
聞紙パルプストックかのいずれか又は両方に対して希釈
水に導入されうる。処理されたスターチは水に溶け、ク
ラフトパルプ及び新聞紙パルプの両方から抽出された水
がリサイクルされるので、スターチは、それがクラフト
ストックライン又は新聞紙パルプストックラインに供給
されるかにかからず、クラフトパルプストックと新聞紙
パルプストックの両方を浸透し、それにより最終製品で
、スターチは基本クラフト層と外部新聞紙層との両方に
組み込まれる。

【００３７】スターチは本発明において重要な役割りを
はたす。上記に関連して、その特性による新聞紙は比較
的に短い繊維からなり、従って低い引裂強度を有する。 これらの特徴は、段ボールライナーのような、高強度条
件を有する製品において新聞紙を使用が受け入れられな
い様にする。しかし、スターチは、新聞紙層の内部強度
に実質的増加を与え、又層間の結合を改良し、従って新
聞紙を段ボールライナーに受け入れられる成分にする。

【００３８】スターチに加えて、ハーコンユービーケー
ＩＩの商品名で売られているアルキルケラン二量体のよ
うな中性又はアルカリ性内部サイズ材は、パルプのトン
当たり略３から２０ポンドの量で新聞紙パルプに加えら
れうる。材料は、乾燥段ボールライナーの上部新聞紙層
をより水解するようパルプのより高いＰＨ、即ち６．０
から８．０が効果的であり、これにより使用中に水を吸
収しにくい傾向を有する。

【００３９】サイズ被覆は、層が適切なサイズプレスに
よりほとんど乾燥している場合、新聞紙層の外面に適用
されうる。サイズは望ましくは、「ペンフォールド２２
０」の商品名でペンフォードプロダクトカンパニーによ
り市販されるようなエチレーテッドコーンスターチであ
る。乾燥エンドスターチは，９％固体で１，０００から
１，５００ｃｐｓの粘度を有し、段ボールライナーのト
ン当り２．０から２．５ポンドの割合で一般的に印加さ
れる。

【００４０】サイズ被覆の使用はダクトを防ぎ、段ボー
ルライナーに平滑度を加え、改良印刷可能面を提供する
。

【００４１】

【発明の効果】本発明を介して、高強度紙製品の成分と
して通常用いられない古い又は再生新聞紙は段ボールラ
イナーの成分として組み込まれる。古新聞紙を用いうる
様にすることにより、本発明は生態系に実質的に有効な
効果を有する。

【００４２】更なる利点として、外部層のインク抜き新
聞紙の使用は段ボールライナーを組み込む波形容器様に
明るいより美観の外観を提供する。外側新聞紙層は光電
スケールで測定すると３０から６０の明るさを有する。 これは通常漂白されてないクラフト段ボールライナーに
対しては１６から１８の範囲の明るさと比べられる。こ
の明るい色は、良い図形と、改良された解像度を提供す
る。これは、バーコードのような波形容易に印刷された
情報を読むのに特に重要である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　セルロース系繊維の第１の層と、該第
   １の層に接合し、インク抜きされ５０ミクロンより小さ
   い長さを有する微粉及び繊維が実質的にない古新聞紙か
   らなる第２の層と、該第２の層に含浸され、該第２の層
   の内部強度を増し、該層間の接合を改善する能力を有す
   る乾燥強度添加剤とからなる多層段ボール紙製品。
2. 【請求項２】　　該乾燥強度添加剤は水溶性コーンスタ
   ーチからなる請求項１の製品。
3. 【請求項３】　　コーンスターチは乾燥重量で古新聞紙
   １トン当たり１５から３０ポンドである請求項２の製品
   。
4. 【請求項４】　　該セルロース系繊維はクラフトパルプ
   からなる請求項１の製品。
5. 【請求項５】　　該外層の外部露出面のサイズコーティ
   ングを含む請求項１の製品。
6. 【請求項６】　　該外層に組込まれた内部サイズ剤を含
   み、外層を疎水性にする能力を有することを特徴とする
   請求項１の製品。
7. 【請求項７】　　該剤は、アルキルキテン二量体であり
   、該古新聞紙の１トン当たり３から３０ポンドの量で存
   在する請求項６の製品。
8. 【請求項８】　　インクを含む再生新聞紙だけからなる
   新聞紙を形成し、該新聞紙パルプから該インクを除去し
   、該新聞紙パルプから５０ミクロンより小さい長さを有
   する微粉及び繊維を除去し、外層としての該新聞紙パル
   プをクラフトパルプからなる基層に適用し、外層に乾燥
   強度添加剤を含浸させる段階からなる多層段ボール紙製
   品の製造。
9. 【請求項９】　　該乾燥強度添加剤は、加水分解後、す
   ぐに該外層に含浸される水溶性コーンスターチからなる
   請求項８の方法。
10. 【請求項１０】　　６．０から８．０までの範囲のＰＨ
    にパルプストックを維持する段階を含む請求項８の方法
    。
11. 【請求項１１】　　アルカリンサイズ剤を該新聞紙パル
    プに添加する段階を含み、該アルカリンサイズ剤は、段
    ボール紙の新聞紙層を水溶性にする能力を有することを
    特徴とする請求項１０の方法。
12. 【請求項１２】　　インクを除去する段階は、新聞紙パ
    ルプストックを不通気性ロールと多孔性スクリーンとの
    間の収束ニップに放出し、水と微粉をスクリーンに通し
    、ロール上の層としてパルプを保持し、再生新聞紙パル
    プストックを提供するようパルプの該層を希釈する段階
    からなる請求項８の方法。