JP2005290590A

JP2005290590A - 成型用紙

Info

Publication number: JP2005290590A
Application number: JP2004104494A
Authority: JP
Inventors: Masato Ogimoto; 政人扇本; Shuichi Kawasaki; 秀一川崎; Seiji Saitaka; 聖士才高; Hidenori Ogawa; 秀憲小川; Masatsugu Kato; 正嗣加藤
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】印刷適性に優れた伸張紙からなる成型用紙を提供する。
【解決手段】柔軟剤を対パルプ絶乾重量当たり０．２重量％以上１．０重量％以下含有し、かつ紙力向上剤としてポリアクリルアミド樹脂及び／またはカチオン化澱粉を対パルプ絶乾重量当たり０．５重量％以上１．０重量％以下含有する伸張紙からなるものとした。

Description

本発明は、エンボス加工、プレス成型、圧空成型、真空成型などの方法により、立体成型が可能で、かつ印刷適性に優れた成型用紙に関する。

従来から、食品の包装材料や飲料水などの容器の紙製成型物に伸び特性を有する伸張紙が成型用紙として使用されている。この伸張紙は、クレープ処理やクルパック処理といった方法により、紙を収縮させて伸び特性を得ている。また近年、さらに高い伸び特性を有する伸張紙を製造する方法として、コルゲート処理形態の予備成型を施し、更に、表面にリブを有し速い速度で回転する硬いロールと、平滑な表面を有し遅い速度で回転する軟らかいロールからなる一組のロール間で紙を凝縮して、縦横同時に伸び特性を付与する技術が提案されている（特許文献１）。

近年、紙製成型物にこのような伸張紙が成型用紙として数多く利用されるに至り、成型物に意匠性の付与やその他の目的から印刷を施すことが求められてきている。しかし、伸張紙を用いた成型用紙としては、成型物の形状維持のための強度や耐水性を具備することは考慮されていたが、前述したように、伸張紙の製造において施される収縮処理により、表面にシワや溝が形成されてしまうため、紙の表面には凹凸があり、かかる原紙に印刷を施すことは全く考慮されておらず、印刷には適さないとされていた。
特表平１１−５０９２７６号公報

かかる伸張紙に印刷適性を付与する方法として、伸張紙をカレンダーで処理し、表面の凹凸を小さくする方法があるが、紙の剛性低下が大きく、成型用紙としての特性が低下してしまうといった問題があった。

本発明の目的とするところは、印刷適性に優れた伸張紙からなる成型用紙を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した成型用紙は、柔軟剤を対パルプ絶乾重量当たり０．２重量％以上１．０重量％以下含有し、かつ紙力向上剤としてポリアクリルアミド樹脂及び／またはカチオン化澱粉を対パルプ絶乾重量当たり０．５重量％以上１．０重量％以下含有する伸張紙からなることを特徴とする。

請求項２に記載した成型用紙は、請求項１に記載の、前記伸張紙が、そのマイクロトポグラフによる平滑度が、３ＭＰａ加圧時に２５μｍ未満であって、さらに１ＭＰａ加圧時との差が４０μｍ以上であることを特徴とする。

請求項３に記載した成型用紙は、請求項１または２に記載の、前記伸張紙が、そのコブ吸水度が５０ｇ／ｍ^２・２分未満であることを特徴とする。

請求項４に記載した成型用紙は、請求項１，２または３に記載の、前記伸張紙が、ＪＩＳＰ８１１３に規定された引張り破断伸びが縦方向、横方向のいずれもが１０％以上であることを特徴とする。

以上のように本発明にかかる成型用紙によれば、柔軟剤を対パルプ絶乾重量当たり０．２重量％以上１．０重量％以下含有することにより印刷時のクッション性が高まり、紙力向上剤としてポリアクリルアミド樹脂及び／またはカチオン化澱粉を対パルプ絶乾重量当たり０．５重量％以上１．０重量％以下含有することにより強度、耐水性を維持でき、収縮付与により表面に凹凸が形成された伸張紙であっても、柔軟剤により紙のクッション性が向上し、印刷時の印圧で凹凸が平滑化し易くなり、インキ着肉性に有利な紙層構造となり、印刷適性が優れ、且つ成型用紙としての強度、耐水性を維持できる。

前記伸張紙が、そのマイクロトポグラフによる平滑度が、３ＭＰａ加圧時に２５μｍ未満であると、印刷圧力によってインキ着肉は十分カバーでき、１ＭＰａ加圧時との差が４０μｍ以上であると、紙のクッション性が高く印刷時の圧力によって紙表面の凹凸は平滑化され易く、印刷適性が一層優れたものとなる。

また、前記伸張紙が、そのコブ吸水度が５０ｇ／ｍ^２・２分未満であると、耐水性に一層優れたものとなる。

また、前記伸張紙が、ＪＩＳＰ８１１３に規定された引張り破断伸びが縦方向、横方向のいずれもが１０％以上であると、大きな伸びが要求される深絞り成型にも対応することができる。

以下に、本発明に係る成型用紙を実施する最良の形態を説明する。

本発明にかかる成型用紙は、柔軟剤を対パルプ絶乾重量当たり０．２重量％以上１．０重量％以下の範囲で含有し、かつポリアクリルアミドまたはカチオン化澱粉から選択される紙力向上剤を対パルプ絶乾重量当たり０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲で含有する伸張紙からなる。

前記伸張紙は、マイクロトポグラフ法における３ＭＰａ加圧時の平滑度が２５μｍ未満で、さらに、１ＭＰａ加圧時との平滑度の差が４０μｍ以上であることが好ましい。このマイクロトポグラフ法による加圧下の平滑度数値が大きいと、印刷時の圧力によって紙表面の凹凸は平滑化されにくいことを表し、３ＭＰａ加圧時の平滑度が２５μｍ以上であると、印刷圧力をかけてもインキ着肉性は著しく劣るものとなり、また、１ＭＰａ加圧時と３ＭＰａ加圧の平滑度の差が大きいと紙のクッション性が高いことを示し、その差が４０μｍ以上であれば印刷圧力によってインキ着肉は十分カバーできるからである。

また、前記伸張紙は、目的とする平滑度の範囲を得るために、通常の抄紙工程においてマシンカレンダー、ソフトニップカレンダー等で平滑化処理することが好ましい。

また、前記伸張紙は、コブ吸水度が５０ｇ／ｍ^２・２分以下であることが好ましい。コブ吸水度が５０ｇ／ｍ^２・２分以下であると耐水性が向上し、本発明に係る成型用紙の用途が冷凍冷蔵食品包材や紙製容器、立体ポスターなど結露水や雨水に晒されても、成型後の形状の変化が防止できる。

本発明にかかる成型用紙は、その原料パルプについて特に限定されるものではないが、地球環境問題を背景とした廃棄物処理や環境負荷の問題から、天然パルプ１００％の組成からなる紙であることが好ましい。天然パルプとしては、針葉樹または広葉樹の木材繊維、楮、三椏などの靭皮繊維、バガス、ケナフなどの非木材繊維、木綿繊維など通常の製紙原料を使用することができる。これらの製紙原料より、化学パルプ（クラフトパルプ、サルファイトパルプ等）、あるいは機械パルプ（砕木パルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等）を製造して使用する。また、古紙を原料とする脱墨パルプを使用してもよい。

これらのパルプは単独、若しくは複数を組み合わせて使用するが、汎用性などから針葉樹または広葉樹の晒クラフトパルプをカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）で２００〜４００ｍｌ程度に叩解して用いるのが好適である。さらに、目的とする成型用紙としての特性を具備させるために、後述する柔軟剤やサイズ剤、紙力向上剤などの抄紙薬品を添加して抄紙される。

本発明に係る成型用紙は前記のような伸張紙からなる。この伸張紙は、クルパック処理、クレープ処理等によって伸びを付与した伸張紙である。特に、特表平１１−５０９２７６号公報に開示されているような、硬い物質から成りその表面に周方向にリブを有し、もう一方より速い速度で回転する硬質ロールと、軟らかい物質から成り平滑な表面を有し、もう一方より遅い速度で回転する軟質ロールからなる一組のロール間で湿紙を収縮処理して高い伸び特性を付与した伸張紙であることが好ましい。

また、伸び特性としては、ＪＩＳＰ８１１３に規定された引張り破断伸びが縦方向、横方向のいずれもが１０％以上であることが好ましい。坪量は１００ｇ／ｍ^２以上４５０ｇ／ｍ^２以下の範囲であることが好ましい。

本発明で用いられる前記柔軟剤とは、パルプの繊維間結合を阻害する作用を有するか、繊維自体を柔軟化するものである。例えば、疎水基と親水基を有する界面活性剤にこの作用を有するものが存在し、例えば、油脂系非イオン界面活性剤、糖アルコール系非イオン界面活性剤、多価アルコール型非イオン界面活性剤、高級アルコール、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、高級アルコールあるいは高級脂肪酸のポリオキシアルキレン付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のポリオキシアルキレン付加物、高級脂肪酸エステルのポリオキシアルキレン付加物、脂肪酸ポリアミドアミンなどを例示することができるが、紙のクッション性を向上させることが可能であれば、このような化合物および組合せに限定されることはない。

柔軟剤は、パルプ配合、他の内添薬品などを考慮して、通常は、パルプ絶乾重量当たり０．１重量％以上５．０重量％以下の範囲で紙料に添加して抄造すればよいが、添加量が多くなるとこしやサイズ性が低下してしまう。本発明の成型用紙の用途では、柔軟剤を対パルプ絶乾重量当たり０．２重量％以上１．０重量％以下の範囲で含有するように添加する必要がある。

本発明で用いられる前記紙力向上剤は、ポリアクリルアミド系樹脂及び／またはカチオン化澱粉である。紙力向上剤は紙のヤング率を上昇させクッション性を損なわせるため、本発明の成型用紙においては、対パルプ絶乾重量当たり０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲で含有させることが必須である。

さらに、本発明の成型用紙は、ロジン系サイズ剤；中性ロジンサイズ剤；アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）；アルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）；石油系サイズ剤などの内添サイズ剤、ポリアミド・ポリアミンエピクロルヒドリン系樹脂；尿素・ホルマリン系樹脂；メラミン・ホルマリン系樹脂などの湿潤紙力向上剤、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）などを必要に応じて添加して抄造する。

また、伸び特性に影響しない範囲で、表面強度やサイズ性の向上の目的で、水溶性高分子を主成分とする表面処理剤の塗布を行ってもよい。水溶性高分子としては、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉、酵素変性澱粉、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の表面処理剤として通常使用されるものを単独、あるいはこれらの混合物を使用することができる。また、表面処理剤中には、水溶性高分子の他に耐水化、表面強度向上を目的とした紙力増強剤やサイズ性付与を目的とした外添サイズ剤を添加することができる。外添サイズ剤としては、スチレン・アクリル酸系共重合体、スチレン・マレイン酸系共重合体、オレフィン系共重合体等を使用することができる。表面処理剤は、２ロールサイズプレスコーター、ゲートロールコーター、ブレードメタリングコーター、ロッドメタリングコーター等の塗工機によって塗布することができる。

本発明の成型用紙を製造するには、抄紙機としては、長網抄紙機、若しくはオントップフォーマ型、ハイブリッドフォーマ型及びギャップフォーマ型などのツインワイヤー型抄紙機、丸網多筒抄紙機等公知公用のものが使用される。高い伸び特性を付与するには、抄紙機上に前記の特表平１１−５０９２７６号公報に開示されているような収縮付与装置を設置すればよい。

本発明の成型用紙は、仕上にマシンカレンダー処理を施してもよいが、厚さの減少による紙のこわさの低下など弊害を考慮すると、線圧５０ｋＮ／ｍ以下が好ましい。

また、本発明の成型用紙となる伸張紙の印刷適性は、例えば、印圧を高くする、クッション性の良好なブランケットを使用する、インキ粘度を下げる等の印刷条件を工夫することによっても向上させることができる。

本発明の成型用紙が、収縮付与により表面に凹凸が形成された伸張紙であっても、柔軟剤により紙のクッション性が向上し、印刷時の印圧で凹凸が平滑化し易くなり、インキ着肉性に有利な紙層構造となり、印刷適性が優れ、且つ成型用紙としての強度、耐水性を維持できる。

以下、本発明を実施例にて詳しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、例中％は特に断らない限り、重量％を示し、添加量は対パルプ固形分を表す。

［実施例１］
原料パルプに針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）をＣＳＦ３５０ｍｌまで叩解したパルプを用いた。この原料パルプスラリーに、サイズ剤として合成ロジンサイズ剤（商品名：ＮＳＰ−Ｓ、星光ＰＭＣ（株）製）を０．４％、湿潤紙力剤としてポリアミド・ポリアミンエピクロルヒドリン系樹脂（商品名：ＷＳ５７０、星光ＰＭＣ（株）製）を０．２％、紙力向上剤としてポリアクリルアミド系樹脂（商品名：ポリアクロンＰＤ３６４Ｒ、星光ＰＭＣ（株）製）を０．５％、そして、柔軟剤（商品名：サイズパインＤＬ−１５、荒川化学工業（株）製）を０．２％添加し、硫酸バンドにてｐＨ４．５に調整したパルプスラリーをフォードリニヤ式長網抄紙機で抄紙した。この湿紙を紙中水分３５％に調整した後、速度差をつけた一組の溝付き金属ロールとゴムロールのニップによりシートの収縮処理を施した。

溝付き金属ロールは、直径５００ｍｍの円周上にピッチ１．２５ｍｍで深さ０．８ｍｍの螺子を切削した構造になっている。ゴムロールは、直径５００ｍｍの鉄芯にＪＩＳ硬度Ａ５０のニトリルブタジエンゴムを厚さ３０ｍｍで巻きつけた構造である。収縮処理時のニップ線圧は、６０ｋＮ／ｍである。速度差は、金属ロールに対してゴムロールが２５％遅い。この処理によって得られた紙匹を多筒式ドライヤーで乾燥し、マシンカレンダーにて線圧３０ｋＮ／ｍで処理して、坪量２５０ｇ／ｍ^２の成型用紙を得た。

この得られた成型用紙について、引張り強度、破断伸び、耐水性、クッション性、印刷適性、こしについて以下の方法で評価し、表１に示した。

＜引張り強度及び引張り破断伸び＞ＪＩＳＰ８１１３に準拠して測定した。

＜耐水性＞ＪＩＳＰ８１４０に準拠し、コブ法吸水度試験にて評価した。

＜クッション性＞マイクロトポグラフ(（株）東洋精機製作所製)を用いて、加圧３ＭＰａ時と加圧１ＭＰａ時の平滑度（粗さμｍで表記）を測定してクッション性を評価した。クッション性の評価は、３ＭＰａ加圧時の平滑性が高く、かつ１ＭＰａ加圧時からの平滑度向上幅が大きいほどクッション性がよいと評価した。

＜印刷評価＞枚葉オフセット印刷機（マン・ローランドＲ３０４）にて４色カラー印刷を行い、目視にてインキ着肉性を評価した。

＜紙のこし＞ＪＩＳＰ８１２５に規定されたテーバーこわさ試験機法により縦方向と横方向のこわさを測定し、その相乗平均値をもって評価した。

［実施例２］
原料パルプに針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を７０／３０に配合し、ＣＳＦ３００ｍｌまで叩解したパルプを原料スラリーとし、柔軟剤（商品名：ＰＴ２０５、星光ＰＭＣ（株）製）を０．５％添加、紙力向上剤にカチオン化澱粉（商品名：ネオタック＃３０Ｔ、日本食品化工（株）製）を０．５％添加に変更した以外は、実施例１と同様にして成型用紙を得た。得られた成型用紙の評価を表１に示した。

［実施例３］
原料パルプに針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を５０／５０に配合し、ＣＳＦ２５０ｍｌまで叩解したパルプを原料スラリーとし、柔軟剤（商品名：ＫＢ−１１５、花王（株）製）を１．０％添加し、紙力向上剤としてカチオン化澱粉（商品名：ＣＡＴＯ−３０２、日本ＮＳＣ（株）製）を１．０％添加に変更した以外は、実施例１と同様にして成型用紙を得た。得られた成型用紙の評価を表１に示した。

［比較例１］
原料パルプに針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を７０／３０に配合し、ＣＳＦ２５０ｍｌまで叩解したパルプを用いた。この原料パルプスラリーに、サイズ剤として合成ロジンサイズ剤（商品名：ＮＳＰ−Ｓ、星光ＰＭＣ（株）製）を０．４％、湿潤紙力向上剤としてポリアミド・ポリアミンエピクロルヒドリン系樹脂（商品名：ＷＳ５７０、星光ＰＭＣ（株）製）を０．２％、紙力向上剤としてポリアクリルアミド樹脂（商品名：ポリストロン１１７、荒川化学工業（株）製）を０．５％添加し、硫酸バンドにてｐＨ4.5に調整した紙料を用いた以外は、実施例と同じ方法にて所定の成型用紙を得た。得られた成型用紙の評価を表１に示した。

［比較例２］
原料パルプに針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）と広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）を５０／５０に配合し、ＣＳＦ２５０ｍｌまで叩解したパルプを原料スラリーとし、柔軟剤（商品名：ＫＢ−１１５、花王（株）製）を１．５％添加し、紙力向上剤としてカチオン化澱粉（商品名：ネオタック３０Ｔ、日本食品化工（株）製）を１．０％添加に変更した以外は、実施例１と同様にして成型用紙を得た。得られた成型用紙の評価を表１に示した。

表１に示されるように柔軟剤を０．２〜１．０重量％の範囲で含有させた実施例１〜３の伸張紙は、柔軟剤を含有しない比較例１と比べると、マイクロトポグラフ法による平滑性の結果から判るように、クッション性が良好であって、加圧下での平滑性が良好であることから、印刷適性が優れていた。なお、柔軟剤を含有することによるサイズ性の低下は比較例２のコッブ吸水度から判るように、実施例の範囲であれば所定の耐水性が確保できた。また、紙力向上剤を併用することでこわさを補うことができ、印刷適性の良好な成型用紙が得られた。

Claims

柔軟剤を対パルプ絶乾重量当たり０．２重量％以上１．０重量％以下含有し、かつ紙力向上剤としてポリアクリルアミド樹脂及び／またはカチオン化澱粉を対パルプ絶乾重量当たり０．５重量％以上１．０重量％以下含有する伸張紙からなることを特徴とする成型用紙。
マイクロトポグラフによる平滑度が、３ＭＰａ加圧時に２５μｍ未満であって、さらに１ＭＰａ加圧時との差が４０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の成型用紙。
コブ吸水度が５０ｇ／ｍ^２・２分未満であることを特徴とする請求項１または２記載の成型用紙。
ＪＩＳＰ８１１３に規定された引張り破断伸びが縦方向、横方向のいずれもが１０％以上であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の成型用紙。