JP4358601B2

JP4358601B2 - 板紙

Info

Publication number: JP4358601B2
Application number: JP2003372400A
Authority: JP
Inventors: 隆朗坂井; 英高原; 正美原田
Original assignee: Daio Paper Corp
Current assignee: Daio Paper Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005133257A

Description

本発明は、板紙に関する。特には、撥水加工適性と印刷適性とを併せ持つ板紙に関する。

従来より、段ボールケースや紙器に用いられる板紙の表面に撥水性を付与することが行われている。板紙に撥水性を付与するには、撥水剤や撥水剤を含む表面処理剤を板紙の表面に塗布したり、スプレーにより塗布することが広く行われている。

一方、板紙は、表面に印刷を施し、包装材料として用いられる。近年、内容製品の差別化のため、美粧印刷が施され、展示機能を持たせるという要求が多くなり、高い印刷適性が求められるようになった。例えば、ユニマーキ印刷をする際に、ある程度インクが板紙に吸収しないとインクの着肉ムラが生じるため、インクの吸収性を高くして印刷適性を向上させることが行われている。上述したように、板紙に撥水性を付与する場合、高い撥水効果（撥水加工適性）を得るためには、板紙の原紙表面に樹脂等の塗布剤を塗布して撥水剤の吸収を抑えることが行われるが、インクの吸収性も同時に低下してしまい、印刷適性が低下してしまう。

ここで、板紙の原紙表面に塗布する塗布剤の濃度を低くすれば、インク吸収性が高くなり、印刷適性が向上するが、逆に撥水加工適性は低下してしまうため、撥水加工適性と印刷適性を併せ持つ板紙を得ることは困難であった。現状では、撥水加工用、及び撥水加工は行わない印刷用の２品種の板紙を用意しておき、用途に応じて使い分けることが行われており、在庫負担の点で、撥水加工適性と印刷適性とを併せ持つ板紙が望まれている。

従って、本発明の目的は、撥水加工適性と印刷適性とを併せ持つ板紙を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、ＪＩＳ−Ｐ８１４０で規定される、接触時間１２０秒におけるコッブ吸水度を特定の範囲とすると共に、密度を特定の範囲とした板紙が上記目的を達成し得るという知見を得、本発明を完成させた。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、ＪＩＳ−Ｐ８１４０で規定される、接触時間１２０秒におけるコッブ吸水度が２０〜６０ｇ／ｍ^２であり、密度が０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする板紙を提供するものである。
上記板紙は、カチオン性表面サイズ剤が表面に塗布されていることが好ましく、カチオン性表面サイズ剤が塗布された紙層のカチオン要求量が−０．０２〜−０．４６ｍｍｏｌ／Ｌであることが好ましい。
上記板紙は、２層以上の多層構造を有することが好ましく、表層の密度は０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。
２層以上の多層構造を有する場合、表下層の密度は０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

本発明によれば、撥水加工適性と印刷適性とを併せ持つ板紙が提供される。本発明の板紙は、撥水加工適性と印刷適性とを併せ持つので、板紙の用途に応じて、撥水加工用及び印刷用の２種類の板紙を用意する必要がなく、１種類の板紙で済むので、使用者の在庫負担を低減することができる。

以下、本発明の板紙について説明する。
本発明の板紙は、２層以上の多層構造を有しているものが好ましい。多層構造としては、２層構造であってもよいが、３層以上の多層構造を有する板紙がより好ましい。また、本発明の板紙は抄紙で形成されてなることが好ましく、２層以上の多層構造を形成する素材は同一のものであってもよく、又は異なるものであってもよい。以下、表下層、３層の裏層からなる５層構造を有する板紙を例に具体的に説明する。

一般に、板紙は多層抄きによって製造される。従って、板紙の多層構造を有する各層は独立して紙層形成され抄き合わされる。本発明においては、一番表側にある層を表層といい、表層の下側にある層を表下層という。
本発明の板紙を製造する際に用いられる繊維素材としては、バージンパルプとしては、砕木パルプ（ＧＰ），サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ），セミケミカルパルプ（ＳＣＰ），セミグランドパルプ（ＣＧＰ），クラフトパルプ（ＫＰ），亜硫酸パルプ（ＳＰ）等の木材パルプや、ケナフ、麻、亜麻、藁等を原料とする非木材パルプ等の公知のパルプが使用される。また、古紙パルプとしては、牛乳パック裁落古紙、コート裁落古紙、上白、特白、中白等未印刷の古紙から得られる回収パルプや、新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙、地券古紙等が使用される。

また、上質植物繊維にポリエチレン、ポリプロピレン等を原料とした、合成パルプ等を混合させたものや、合成パルプの他にもレーヨン繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維等の有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の各種繊維を配合することも可能である。

上述した、表層、表下層、中層及び裏層には、いずれも、板紙を製造する際に通常に用いられる添加剤を添加しても良い。このような添加剤としては、例えばポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール系高分子、尿素／ホルマリン樹脂、メラミン／ホルマリン樹脂、澱粉等の紙力増強剤；硫酸バンド等の薬品定着剤、ポリアクリルアミド、アクリルアミド／アミノメチルアクリルアミドの共重合物の塩、カチオン化澱粉、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキサイド、アクリルアミド／アクリル酸ナトリウム共重合物等の濾水性あるいは歩留まり向上剤；ポリアミド、ポリアミン、エピクロルヒドリン等の耐水化剤；消泡剤、タルク等の填料；染料；色顔料；抗菌剤；紫外線防止剤等が挙げられる。

本発明の板紙を製造する際に用いられる抄紙機としては、従来より板紙を製造する際に用いられている抄紙機を使用することができる。このような抄紙機としては、例えば、円網抄紙機、ウルトラフォーマー抄紙機、ベルボンドフォーマー抄紙機等が挙げられる。また、抄き合わせた原料を乾燥させる方法としては、例えば、ヤンキードライヤー、多筒ドライヤー、熱風ドライヤー、赤外線ドライヤー等が挙げられる。

本発明の板紙の米坪は、１００ｇ／ｍ^２〜４００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、商品化、及び段ボール加工時のコルゲーター貼合適性の点で１５０ｇ／ｍ^２〜３００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

本発明の板紙においては表層及び表下層の密度は、好ましくは０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３である。表層及び表下層の密度は、通常の板紙を構成する各層の密度よりも低くなっている。すなわち、表層及び表下層の密度は、裏層の密度よりも低くなっている。表層及び表下層の密度を通常の板紙を構成する各層の密度より低くすることによって、板紙のインク吸収性が向上し、印刷適性が向上することとなる。印刷適性を向上させるためには、表層及び表下層の密度は、更に好ましくは０．５５〜０．８６ｇ／ｃｍ^３である。なお、表層の密度と表下層の密度とは、必ずしも同一である必要はなく、両者が上記範囲内にあればよい。

本発明の板紙は、ＪＩＳ−Ｐ８１４０で規定される、接触時間１２０秒におけるコッブ吸水度が２０〜６０ｇ／ｍ^２であり、好ましくは３０〜５０ｇ／ｍ^２である。ＪＩＳ−Ｐ８１４０で規定される、接触時間１２０秒におけるコッブ吸水度が２０ｇ／ｍ^２未満であるとインク吸収性が低すぎ、印刷適性が良好でなくなり、一方、６０ｇ／ｍ^２を超えると、インク吸収性が高くなりすぎ、やはり印刷適性が良好でなくなる。

本発明の板紙のコッブ吸水度を上記範囲内とするには、例えば、表層及び表下層中の内添サイズ剤の含有量を調整することによって達成することができる。例えば、表層及び表下層に、内添サイズ剤を、パルプ絶乾質量あたり好ましくは０．４質量％（以下、特に断りのない限り薬品の添加量と塗布量は固形分換算で表示する）以下、更に好ましくは０．３８質量％以下になるように含有させればよい。用いられる内添サイズ剤としては、従来より板紙を製造するために用いられているものを特に制限なく用いることができ、例えば、酸性ロジンサイズ、中性ロジンサイズ、アクリル系サイズ剤等が挙げられる。上記内添サイズ剤は、単独で用いてもよく、又は２種以上を混合して用いてもよい。

また、表層及び表下層中の内添サイズ剤の含有量を上記範囲とすることにより、コッブ吸水度を特定範囲とすることができると共に、サイズ効果を低減させることができる。従って、表層上に、表面サイズ剤を塗布して、表面サイズ剤を有する層を設ける場合、表面サイズ剤が表層及び表下層に多く吸収されるため、表層及び表下層に表面サイズ剤が吸収され、表層及び表下層が膨潤して密度が小さくなる。このため、インクの吸収性が高くなり、印刷適性を向上させることができる。

また、本発明の板紙は、密度は０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３であり、好ましくは０．５５〜０．８６ｇ／ｃｍ^３である。密度が０．５ｇ／ｃｍ^３で未満あるとインク吸収性が高くなりすぎ、印刷後の乾燥が悪くなり好ましくない。一方、０．９ｇ／ｃｍ^３を超えると紙層が締まり過ぎるため、インク吸収性が低くなり、印刷適性が不良となる。板紙の密度は、抄紙機に設置されたプレスロールニップ圧やカレンダーロールのニップ圧等により調節する。

本発明の板紙は、カチオン性表面サイズ剤が塗布された紙層のカチオン要求量は、好ましくは−０．０２〜−０．４６ｍｍｏｌ／Ｌであり、更に好ましくは−０．１〜−０．４ｍｍｏｌ／Ｌである。カチオン性表面サイズ剤の塗布量を増やすことでカチオン要求量を−０．４６ｍｍｏｌ／Ｌより下げることができるが、撥水加工適性はこれ以上向上しない。カチオン要求量が−０．０２ｍｍｏｌ／Ｌを超えると撥水剤が紙表面に定着せず、紙層内部に浸透しすぎて、撥水効果が低くなる。
なお、本発明において、カチオン要求量とは、板紙の表層を剥がし、５ｇの試料とし、これに１リットルの蒸留水を加え、パルプ試験用手すき紙調整方法に用いる標準離解機を用いて試料を離解したものについて測定した値である。

板紙のカチオン要求量を上記範囲とする方法に特に制限はないが、表面にカチオン性表面サイズ剤を塗布することによって、カチオン要求量を上記範囲とすることができる。板紙を撥水加工する際に用いられる撥水剤としては、主にアニオン性のものが用いられるので、本発明の板紙のカチオン要求量を上記範囲とするためには、板紙表面に、カチオン性表面サイズ剤を塗布することが好ましい。カチオン性表面サイズ剤を用いることにより、撥水加工をする際に、撥水剤を板紙の表面に完全に定着させることができ、撥水剤が紙層内部に浸透することを抑えることができるので、より高い撥水性を付与することができる。

本発明において用いられるカチオン性表面サイズ剤としては、従来より紙を製造するために用いられているものを特に制限なく用いることができる。このようなカチオン性表面サイズ剤としては、例えば、星光ＰＭＣ株式会社製、ＢＬＳ７２０；荒川化学工業株式会社製、ポリマロン３６０等が挙げられる。板紙の表層上に、カチオン性表面サイズ剤を塗布することにより、表層上にカチオン性表面サイズ剤が表層及び表下層に吸収される。
また、塗布剤として、上記カチオン性表面サイズ剤の他に、澱粉、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアマイド（PAM）等の表面紙力増強剤等を混合して用いてもよい。

カチオン性表面サイズ剤が表層及び表下層に吸収されることにより、本発明の板紙を撥水加工処理した際に、撥水剤を板紙の表層に多くとどめることができるため、高い撥水性を付与することができる。上記効果を得るためには、カチオン性表面サイズ剤の表層上への塗布量は、好ましくは０．０５〜０．５０ｇ／ｍ^２であり、更に好ましくは０．２５〜０．５０ｇ／ｍ^２である。

カチオン性表面サイズ剤を板紙の表面に塗布する方法に特に制限はなく、例えば抄紙機に設置されている塗布装置を用いて塗布することができる。上記塗布装置としては、例えば、ブレードコーター、バーコーター、ゲートロールコーター、カレンダーコート等が挙げられる。

表下層に接している裏層は、板紙を所定の厚みにし、「こし」の強さを経済的に確保するための層であり、通常は、表層及び表下層より密度は大きく、０．５〜１．１ｇ／ｃｍ^３程度でよい。

表下層に接していない裏層は、板紙の裏側であって、通常は、表層及び表下層より密度は大きく、０．６〜１．１ｇ／ｃｍ^３程度でよい。

以下に、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
本実施例での撥水加工適性及び印刷適性を併せ持つ板紙は、表層、表下層、２層の中層、及び裏層からなる５層の紙層を有して成り、以下の条件で米坪２２０ｇ／ｍ^２の板紙を作製した。
表層パルプ配合；ＮＢＫＰとＬＢＫＰと上質古紙（配合比率２０／４０／４０）
表層薬品；内添サイズ剤０．２０％、硫酸バンド３％
表下層パルプ配合；色上古紙とケント古紙（配合比率５０／５０）
表下層薬品；内添サイズ剤０．１０％、硫酸バンド３％
中層パルプ配合；段ボール古紙
中層薬品；内添サイズ剤０．０８％、硫酸バンド３％
裏層パルプ配合；段ボール古紙
裏層薬品：内添サイズ剤０．１５％、硫酸バンド３％
表面塗布；カチオン性表面サイズ剤とポリビルアルコールを２対１の重量割合（固形分）で混合し、抄紙機に設置されたバーコーターにて塗布した。塗布量はカチオン性表面サイズ剤０．４０ｇ／ｍ^２、ポリビニルアルコール０．２０ｇ／ｍ^２とした。
使用薬品
内添サイズ剤：荒川化学工業株式会社製サイズパインＮ７７１
カチオン性表面サイズ剤：星光ＰＭＣ株式会社製ＢＬＳ７２０
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）：日本合成化学株式会社製Ｐ７４００

本実施例では、以下の方法で板紙の評価を行った。
（１）印刷適性
ＪＩＳ−Ｐ８１２９に規定するＩＧＴ印刷適性試験機を用い、インクとして、株式会社キョクトーインターナショナル製ユニマーキＵＳＷＲＥＤ１を用いて板紙表面に印刷を行い、印刷カスレ及びインク吸収状況を目視で確認し、評価した。
評価は、下記評価基準に従って行った。評価結果を表１（実施例１〜６）及び表２（比較例１〜６））に示す。
◎：印刷カスレがなく、インクの吸収は良好であった。
○：印刷カスレはないが、インクの吸収が少ないため、薄い印刷仕上がりとなった。
△：インクは吸収しているがカスレが目立つ。
×：インクが吸収せずインクが紙表面で泳いでおり、カスレが甚だしい。または、
インクの吸収が多過ぎて、印刷後４時間経過してもインクが乾燥していない状態
であった。

（２）撥水加工適性
ＪＩＳ−Ｐ８１２９に規定するＩＧＴ印刷適性試験機を用いて、板紙表面に撥水剤（近代化学工業株式会社製リパックスＡ２４０）を０．2ｇ／ｍ^２塗布し、撥水度をＪＩＳ−Ｐ８１３７に規定する撥水度試験方法を用い測定した。
評価は、下記評価基準に従って行った。評価結果を表１（実施例１〜６）及び表２（比較例１〜６））に示す。
◎：撥水度がＲ８以上であった。
○：撥水度がＲ６以上Ｒ８未満であった。
△：撥水度がＲ４以上Ｒ６未満であった。
×：撥水度がＲ４未満であった。

（３）カチオン要求量
板紙の表層を剥し、剥がした表層５ｇを採取し、これに１ｋｇの蒸留水を加え、パルプ試験用手すき紙調製方法に用いる標準離解機にて試料を離解し、米国ＣｙｂｅｒＭＥｔｒｉｃｓ社製粒子表面電荷量測定装置名称サイバーチャージによりカチオン要求量を測定した。結果を表１（実施例１〜６）及び表２（比較例１〜６）に示す。

（４）密度
表層及び表下層の密度は以下のようにして測定した。
光学顕微鏡を用いて板紙の断面図の写真を撮影し、表層及び表下層の厚さを１０カ所測定し、この１０カ所の測定結果を平均して、表層及び表下層の厚みとした。次いで、板紙を３０ｃｍ×３０ｃｍの大きさに断裁し、蒸留水に２４時間浸漬した。蒸留水に浸漬した板紙を取り出し、表層及び表下層を剥がし、熱風乾燥機を用いて、１０２〜１０８℃の温度で２時間乾燥した。次いで、ＪＩＳＰ８１１１に定める試験用紙の前処理に基づき前処理を行い、標準状態（温度２３℃、湿度５５％）で重量を測定した。厚さ及び重量より表層及び表下層の密度を算出した。結果を表１（実施例１〜６）及び表２（比較例１〜６）に示す。
なお、板紙の密度は、板紙の厚みを１０カ所測定し、この１０カ所の測定結果を平均して板紙の厚みとし、次いで重量を測定し、厚さ及び重量より密度を算出した。結果を表１（実施例１〜６）及び表２（比較例１〜６）に示す。

実施例２
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．４０質量％とした以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。

実施例３
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．１６質量％とし、カチオン性表面サイズ剤を０．５ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。

実施例４
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．３８質量％とし、カチオン性表面サイズ剤を０．２５ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。

実施例５
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．３２質量％とし、カチオン性表面サイズ剤を０．３０ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。

実施例６
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．２０質量％とし、カチオン性表面サイズ剤を０．０５ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。

比較例１
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．１２質量％とし、塗布剤としてカチオン性表面サイズ剤を０．０１ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表２に示す。

比較例２
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．３０質量％とし、塗布剤としてカチオン性表面サイズ剤を０．０４ｇ／ｍ^２塗布塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表２に示す。

比較例３
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．１０質量％とし、塗布剤としてカチオン性表面サイズ剤を０．０３ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表２に示す。

比較例４
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．５２質量％とし、塗布剤としてＰＶＡを０．２０ｇ／ｍ^２、アニオン性表面サイズ剤荒川化学工業株式会社製ポリマロン１３２９を０．５０ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表２に示す。

比較例５
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．５８質量％とし、塗布剤として荒川化学工業株式会社製ＰＡＭポリマセットＨＰ７１０を０．５０ｇ／ｍ^２塗布した以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表２に示す。

比較例６
表層の内添サイズ剤の添加量を、パルプ絶乾質量あたり０．４２質量％とし、塗布剤としてポリアクリルアミド（荒川化学工業株式会社製ポリストロン３２０）を０．５０ｇ／ｍ^２塗布したした以外は実施例１と同様に操作を行い、板紙を得た。得られた板紙の評価を実施例１と同様にして行った。その結果を表２に示す。

表１及び表２から明らかなように、実施例１〜６の板紙は、印刷適性及び撥水適性の両方を併せ持つものである。

Claims

２層以上の多層構造を有し、表層には内添剤を含有し、かつ表層カチオン性表面サイズ剤が塗布されており、カチオン性表面サイズ剤が塗布された紙層のカチオン要求量が−０．０２〜−０．４６ｍｍｏｌ／Ｌであり、表層の密度が０．５〜０．９ｇ／ｃｍ ^３であり、ＪＩＳ−Ｐ８１４０で規定される、接触時間１２０秒におけるコッブ吸水度が２０〜６０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする板紙。
前記カチオン性表面サイズ剤の表層上への塗布量が０．０５〜０．５０ｇ／ｍ ^２である、請求項１記載の板紙。
前記内添サイズが、表層に０．４質量％以下になるように含有されている、請求項１又は２記載の板紙。
表下層の密度が０．５〜０．９ｇ／ｃｍ^３である、請求項１〜３のいずれか１項記載の板紙。