JP4154779B2 - 印刷打ち抜き用多層抄板紙 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙器などに使用される板紙に関する。特に、巻き取り状態で印刷され、引き続いて所定の大きさに打ち抜きされる板紙において、高速印刷打ち抜き適性に優れた板紙に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板紙は通常、印刷、製函等の加工がされて使用されるため、板紙としての基礎特性のほか印刷適性、製函適性などの加工適性が要求される。中でも印刷、製函時に必要な特性として剛性（コシの強さ）は、打ち抜き後のスタック時等にフィードトラブルをおこさないために重要である。
また、箱にした場合内容物を充填して積み上げたときの箱のつぶれに対する強度や、粉体などを詰めたときの箱の胴ぶくれに対する強度にかかわりがある重要な特性の一つでもある。従って、板紙の剛性は、他の特性に悪い影響を及ぼさない限り、できるだけ剛性がある方が望ましい。
【０００３】
板紙の印刷は巻き取り状態で印刷機に供給し、印刷後に打ち抜きする「印刷打ち抜き機」によって行う場合と、枚葉状態にスタックした板紙を供給し、枚葉印刷する場合がある。
本発明は、「印刷打ち抜き機」におけるフィード適性に優れた板紙を得ようとするものであるが、この場合にも、紙詰まりを防止する意味で、前記した剛性は重要な用件となる。
【０００４】
近年、印刷打ち抜き機は高速化しており、この場合、特に問題となることは以下の2点である。
第一の問題は、打ち抜き後の紙の排出部で紙詰まりを防止することである。この問題に関しては、剛性を高くすることによって概ね解決する。
第二の問題は、打ち抜きの見当制御のし易さである。見当制御とは、以下のとおりである。
印刷打ち抜き機においては、板紙は巻き取り状で供給され、アンリールしながら連続印刷を行う。引き続き、印刷された連続紙を走行させながら、所定の間隔で打ち抜きを行うが、長時間運転していると、印刷模様と打ち抜きがズレを生じる。このズレが一定以上になると、機械は自動的に検知し、見当制御駆動ロールを瞬間的に増速または減速することにより見当制御を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した見当制御時において、瞬間的に紙にかかるテンションが変化するため、必ずしも予定した位置で打ち抜くように戻らないで、ロスが大きく生じる場合があり、高速化の弊害となっている。
本発明は、印刷打ち抜き機において見当制御がし易く、即座に打ち抜き位置が直り、紙詰まりが発生せず、特に、紙の走行速度が１５０ｍ／分以上の高速でも操業できるような板紙を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。即ち本発明は、「表層／表下層／中層／裏層の層構成からなる多層抄板紙において、
表層の坪量３０〜８０ｇ／ｍ ^２ 、密度０．８〜１．０ｇ／ｃｍ ^３ 、中層の坪量１３０ｇ／ｍ ^２ 以上、密度０．６〜０．７ｇ／ｃｍ ^３ 、裏層の坪量３０〜８０ｇ／ｍ ^２ 、密度０．７〜０．８ｇ／ｃｍ ^３ 、表下層は、表層と表下層の合計坪量８０〜１１０ｇ／ｍ ^２ の範囲にすることにより、
巻き取りの走行方向で測定したＪＩＳ Ｐ ８１２５によるテーバーこわさＭｓから下記（１）式で計算される曲げ弾性率Ｅｂを、巻き取りの走行方向で測定した下記（３）で定義される引張り弾性率Ｅｓで除したＥｂ／Ｅｓの値が、１．２以上かつ１．５以下で、該曲げ弾性率Ｅｂが３３０〜４６０ｋｇ／ｍｍ^２、該引張り弾性率Ｅｓが２７０〜３８０ｋｇ／ｍｍ^２であることを特徴とする印刷打ち用多層抄板紙」である。
（１）式：Ｅｂ＝（Ｍｓ×Ｌ^２）／（３００×Ｉ×δ）
但し、Ｅｂの単位はｋｇ／ｍｍ^２であり、Ｉは下記（２）式で示される断面２次モーメントであり、δは１２．９ｍｍ（Ｌ：荷重長５０ｍｍ、角度１５度における撓み）であり、テーバーこわさＭｓの単位はｇ・ｃｍである。
（２）式：Ｉ＝Ｂｔ^３／１２
但し、Ｂは試料巾３８．１ｍｍ、ｔはｍｍで示される試料厚さである。
（３）引張り弾性率：ＪＩＳ Ｐ ８１１３に規定される引張り強さ試験を紙巾１５ｍｍの試料について規定どうりに行い、該測定時に荷重−伸び曲線を記録し、荷重０．７５ｋｇおよび１．５ｋｇの時に求められる各引張り弾性率を平均した値をＥｓとするＥｓの単位はｋｇ／ｍｍ^２である。
また、上記（１）、（３）で測定する全ての試料は、ＪＩＳ Ｐ ８１１１に従って、２０℃、相対湿度６５％の環境下で調湿され、同じ環境下で測定する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明で言う板紙とは、少なくとも表層、中層、裏層の３層以上からなる米坪１００ｇ／ｍ²以上の板紙である。好ましくは、表層、表下層、中層、裏層の構成で中層は複数の層からなり、トータルで４層以上、米坪が２００ｇ／ｍ²以上である。
表層には、バージンパルプまたは白色度と強度か高いＤＩＰ（脱墨古紙パルプ）を使用し、表層のみの坪量は３０ｇ／ｍ²〜８０ｇ／ｍ²程度か望ましい。
表層の上には、必要に応じて顔料塗工がされる場合もある。
中層には古紙パルプを多量に配合し、可能であれば古紙パルプ１００％が望ましい。
裏層は、古紙を主体とし、表面の強度やサイズが必要な場合にはサイズプレス塗工などを行う。また、両面の白色度が要望される場合には、裏層は表層と同等の構成とされる。
表下層は、中層の黒さを隠蔽するための層で、表層より白色度がやや低いパルプを使用する。
一般的には、上記各層自身を積層構成とし、トータルで５〜１１層の多層抄きとする場合も多い。
【０００９】
本発明で言う曲げ弾性率ＥｂはテーバーこわさＭｓから計算されるが、Ｍｓの値は、前記したようにＪＩＳ Ｐ８１２５により測定されるが、本発明では、１０枚の試料について、巻き取りの走行方向（縦方向）について測定した値の平均値を採用する。
【００１０】
本発明で言う引張り弾性率は、前記したように、荷重０．７５ｋｇおよび１．５ｋｇの時に計算される各引張り弾性率を平均した値をＥｓとするが、荷重０．７５ｋｇの時に計算される引張り弾性率は、荷重−伸び曲線の荷重０．７５ｋｇにおける点と原点を結んだ直線の勾配として計算される弾性率であり、荷重１．５ｋｇの時に計算される引張り弾性率は、荷重−伸び曲線の荷重１．５ｋｇにおける点と原点を結んだ直線の勾配として計算される引張り弾性率である。
各試料につき、０．７５ｋｇの時の値と１．５ｋｇの時の値を平均し、更に同じ測定を１０枚の試料について平均した値が本発明のＥｓである。
【００１１】
本発明の目的を達成するためには、Ｅｂ／Ｅｓが１．２以上であり、かつ、１．５以下の範囲に調整する必要がある。
Ｅｓが高すぎると、「印刷打ち抜き機」の運転における前記した見当制御が悪くなる。また、Ｅｂが低すぎると、打ち抜き後の紙の排出部で紙詰まりを発生する
見当制御が悪くなるというのは、具体的には見当制御駆動ロールを増速または減速する際に、テンションの変化が急激におこり過ぎ、反動により位置が予測したように制御できなくなるためである。
従って、Ｅｓは低く、Ｅｂを高くする必要があるが、Ｅｓを低くすると一般的にはＥｂも低くなる。またＥｓを低くし過ぎると、紙自体の環境変化に対する寸法安定性が悪くなる。
更に、Ｅｂを高くすると一般的にはＥｓも高くなってしまうし、Ｅｂが高すぎると、カールの強制が困難になるという別の問題もある。
両方のバランスを取りつつ、一般的な板紙よりＥｓを低く、Ｅｂを高くする方向で、かつ、他の物性を損なわないようにする必要があり、結果として、Ｅｂ／Ｅｓが１．２〜１．５という極めて狭い範囲に入る板紙は、高速の「印刷打ち抜き機」の運転効率が格段に良くなるという予想外の効果が得られた。
Ｅｂ／Ｅｓを前記範囲に制御する際には、Ｅｂが３３０〜４６０ｋｇ／ｍｍ²、Ｅｓは２７０〜３８０ｋｇ／ｍｍ²であることが、他の性質とのバランス上も望ましい。
【００１２】
本発明の板紙を製造する具体的な方法としては、表層にＮＢＫＰ（針葉樹晒しクラフトパルプ）を多く配合したり、紙力増強剤を多く配合する、裏層の古紙パルプは単に古紙を離解したものでなく、十分に洗浄して微細繊維と填料をとり除き更に叩解処理したパルプを使用するなどの方法がある。
また、中層の密度を下げることも一つの手段となり、例えば、中層に嵩高剤を配合したり、合成繊維を配合するなどの手段が可能である。
更には、抄紙の時に、中層は走行方向（いわゆるマシン方向）の繊維配向を弱くし、外層（表層、裏層）は走行方向の繊維配向を高くすることも一つの手段である。
【００１３】
層構成を表層／表下層／中層／裏層と分類した場合に、Ｅｂ／Ｅｓを本発明の範囲内にするために、具体的に推奨される各層の物性値としては、以下の範囲が望ましい。
表層については、坪量３０〜８０ｇ／ｍ²、より望ましくは４０〜７０ｇ／ｍ²、密度０．８〜１．０ｇ／ｃｍ³、引張り弾性率６６０〜９００ｋｇ／ｍｍ²、中層については、坪量１３０ｇ／ｍ²以上、より好ましくは２３０〜３００ｇ／ｍ²、密度０．６〜０．７ｇ／ｃｍ³、引張り弾性率１６０〜３５０ｋｇ／ｍｍ²、裏層については、坪量３０〜８０ｇ／ｍ²、密度０．７〜０．８ｇ／ｃｍ³、引張り弾性率３９０〜５００ｋｇ／ｍｍ²、の範囲が最適である。
表下層は、表層と中層の中間の値で、表層と表下層の合計坪量が８０〜１１０ｇ／ｍ²に設定することが望ましい。
【００１４】
【実施例】
＜実施例１＞
表層にＬＢＫＰ５０重量％、新聞古紙ＤＩＰ５０重量％の配合とし、カナダ標準フリーネス（以下ＣＳＦ）３５０ｃｃに調整されたパルプを使用し、ポリアクリルアミド系紙力増強剤を対パルプ１重量％配合し、表層の密度は０．８３、坪量は５０ｇ／ｍ²とした。表下層はＤＩＰ１００％で密度０．７５、坪量４０ｇ／ｍ²とした。
中層はＣＳＦ２００ｃｃの雑古紙パルプを使用し、坪量２３５ｇ／ｍ²とし、中層の密度は０．６７とした。
裏層は中層と同じパルプを洗浄・分級し、ＣＳＦ４００ｃｃにした後、叩解してＣＳＦ３００ｃｃとして使用した。裏層の坪量は６０ｇ／ｍ²とした。
上記したトータル米坪３８５ｇ／ｍ²、密度０．７１の板紙について、前記した方法でテーバーこわさＭｓと引張り弾性率を測定し、前記した計算方法に従ってＥｂ／Ｅｓを計算した結果１．２５であった。その他の測定とともに表１に結果を記載した。
また、巾１０００ｍｍ、長さ５０００ｍの巻き取りを印刷打ち抜き機にかけ、操業状況を観測し、見当制御不良および紙排出部における紙詰まり評価を表１に記載した。これらの評価は、見当不良および紙詰まりが発生しない打ち抜き機の最高速度によって評価した。紙詰まりや見当不良を発生しないで操業できる最高速度（紙の走行速度：ｍ／分）が１５０ｍ未満では、高速印刷打ち抜き機の能力を十分に発揮できない。
【００１５】
＜実施例２＞
実施例１において、表層のパルプのうちＬＢＫＰをＮＢＫＰに変更し、表層の密度を０．８６、坪量を６０ｇ／ｍ²に変更した。また、表下層の密度を０．７５とし坪量を３０ｇ／ｍ²とした。更に中層の密度を０．６４に変更した他は実施例１と同様に板紙を製造した。各種測定値は、表１に記載した。
【００１６】
＜比較例１＞
実施例１において、表層の配合をＮＢＫＰ／ＤＩＰの割合を６０／４０に変更し、表層の坪量を４０ｇ／ｍ²と変更した。また、表下層は坪量５０ｇ／ｍ²と変更した。更に、中層の雑誌古紙パルプのうち３０％を段ボール古紙に変更し、坪量を２４７ｇ／ｍ²とし、密度を０．６９に上げた。
以上により、実施例１に比較して、全体的に強度の強い板紙を製造した。しかし、この板紙は、Ｅｂ／Ｅｓの値が１．１であり、見当制御不良が発生し、紙詰まりの状況も良好ではなく、高速打ち抜き機の適性としては優れていなかった。
【００１７】
＜比較例２＞
表層は実施例２と同様とし、表下層は、密度を０．７１に下げた他は実施例２と同様とした。中層は実施例１と同様雑誌古紙パルプを使用し、坪量２３５ｇ／ｍ²とした。但し、中層に界面活性剤を対パルプで０．３％配合し、抄紙条件も変更して、密度を０．５８と大幅に下げた。裏層は実施例１と同様とした。この板紙は、密度が０．６５と低く、剛度がかなり高いのに対して、引張り弾性率が低いことが特徴であるが、Ｅｂ／Ｅｓが１．６と大きくなりすぎ、見当制御不良が発生し、紙づまりの状況も良好ではなく、高速打ち抜き機の適性としては優れていなかった。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【発明の効果】
本発明により、近年高速化している印刷・打ち抜き後の紙の排出部で紙詰まりを防止でき、更に、打ち抜きの見当制御ががし易く、即座に打ち抜き位置が直るような板紙が得られる。

Claims (1)

1. 表層／表下層／中層／裏層の層構成からなる多層抄板紙において、
   表層の坪量３０〜８０ｇ／ｍ ^２ 、密度０．８〜１．０ｇ／ｃｍ ^３ 、中層の坪量１３０ｇ／ｍ ^２ 以上、密度０．６〜０．７ｇ／ｃｍ ^３ 、裏層の坪量３０〜８０ｇ／ｍ ^２ 、密度０．７〜０．８ｇ／ｃｍ ^３ 、表下層は、表層と表下層の合計坪量８０〜１１０ｇ／ｍ ^２ の範囲にすることにより、
   巻き取りの走行方向で測定したＪＩＳ Ｐ ８１２５によるテーバーこわさＭｓから下記（１）式で計算される曲げ弾性率Ｅｂを、巻き取りの走行方向で測定した下記（３）で定義される引張り弾性率Ｅｓで除したＥｂ／Ｅｓの値が、１．２以上かつ１．５以下で、該曲げ弾性率Ｅｂが３３０〜４６０ｋｇ／ｍｍ^２、該引張り弾性率Ｅｓが２７０〜３８０ｋｇ／ｍｍ^２であることを特徴とする印刷打ち抜き用多層抄板紙。
   （１）式：Ｅｂ＝（Ｍｓ×Ｌ^２）／（３００×Ｉ×δ）
   但し、Ｅｂの単位はｋｇ／ｍｍ^２であり、Ｉは下記（２）式で示される断面２次モーメントであり、δは１２．９ｍｍ（Ｌ：荷重長５０ｍｍ、角度１５度における撓み）であり、テーバーこわさＭｓの単位はｇ・ｃｍである。
   （２）式：Ｉ＝Ｂｔ^３／１２
   但し、Ｂは試料巾３８．１ｍｍ、ｔはｍｍで示される試料厚さである。
   （３）引張り弾性率：ＪＩＳ Ｐ ８１１３に規定される引張り強さ試験を紙巾１５ｍｍの試料について規定どうりに行い、該測定時に荷重−伸び曲線を記録し、荷重０．７５ｋｇおよび１．５ｋｇの時に求められる各引張り弾性率を平均した値をＥｓとするＥｓの単位はｋｇ／ｍｍ^２である。
   また、上記（１）、（３）で測定する全ての試料は、ＪＩＳ Ｐ ８１１１に従って、２０℃、相対湿度６５％の環境下で調湿され、同じ環境下で測定する。