JPS5927706B2 - 段ボ−ルの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は段ボールの製造法に関する。

段ボールは段成型された中しんの段頂部に平板状のライ
ナを貼合して構成されたものであシ、段ボールケースに
組立てられて包装容器の材料として広範囲に使用されて
いる。

上記包装容器に使用される段ボールには、破裂、耐圧な
どの強度が要求され、特に段ボールを構成する中しんに
は圧縮強度は重要な品質上の因子である。

中しんの段成型は、段ボールシート製造機であるコルゲ
ータのシングルフェーサ部に設置された一対の加熱され
た段ロール間に中しん原紙を通紙させて、加圧して型付
けされるが、この段成型工程において中しん原紙は引張
、圧縮、曲げ、剪断等の外力を受け、これらの外力に対
して中しんが適合性を有しないときは正常な段成型がで
きず、ハイロー現象をはじめとして段頂切れ、段飛び、
段流れ等の好ましくない現象を発生する。

この中しんの適合性を段線適性、または段成型性と称し
、中しん製造工程上のみならず、包装容器等の段ボール
製品の品質をも左右する重要な因子である。

従って段ボールに使用される中しんについては、完成品
の段ボールケースに要求される機能、耐圧強度に影響す
る圧縮強度と、中しん製造工程上の機能、段成型性とが
要求される。

成型後の中しんの圧縮強度を向上させるためには、中し
ん原紙の坪量を増大させる方法が簡便であるが、中しん
の段の大きさは規格化されており、一定の大きさの段に
対して中しんの坪量が増加するにつれて厚み、剛性も大
きくなり、中しん原紙が段成型時に受ける上記の外力も
大きくなって、正常な段成型ができ”にくくなり、また
生産速度も急激に低下する。

現在実際に使用されている中しん原紙の坪量は１２５
ｇ／ ７７２”が一般的である。

中しんの圧縮強度を向上するため別の方法として、中し
ん原紙の製造工程中においてポリアクリルアミド、ポリ
エチレンイミン、エポキシ化ポリアミド、尿素樹脂等の
強度向上剤を内添したり、あるいは使用パルプの叩解度
を高めたりする方法があり、これらの方法は圧縮強度の
ほかに引張強度も向上するが、その反面脆くなりもしく
は耐折強度が低下して段成型時に支障をきたし、これら
の方法による圧縮強度の向上にも限界がある。

また上記強度向上剤を内添して得られた中しんは、一般
に使用されているでんぷん接着剤による接着がしにくい
。

一方、中しん原紙の段成型性を向上させるためには、中
しん原紙製造工程において密度を低く維持したり、抄紙
工程時の地合を崩し気味にして製造する方法が採られて
いるが、この場合、圧縮、引張、破裂等の強度は低下す
る。

上記のように中しん原紙の段成型性と成型後の中しんの
圧縮強度の双方を同時に向上させることは困難であり、
製造された中しん原紙の圧縮強度をいたずらに向上させ
ても、段成型後の剛性、圧縮強度は維持されない。

次に、けい酸ソーダは、段ボールシートの製造に際して
段成型された中しんの段頂部に塗布されてライナとの接
着剤として古くから使用されていたが、けい酸ソーダを
接着剤として使用すると生産速度が制約され、あるいは
アルカリスティンによる段ボール表面の汚染変色が生じ
る等の支障があるので、現在ではライナと中しん段頂部
との接着剤には主としてでんぷん接着剤が使用されてい
る。

けい酸ソーダは我が国において入手し易く、かつ安価で
あるので、本発明者らはけい酸ソーダ等のけい酸アルカ
リ金属塩を中しんの圧縮強度などの強度、および段成型
性の向上に利用すべく鋭意研究した結果、この発明を達
成するに至った。

すなわちこの発明は中しん原紙に、けい酸アルカリ金属
塩を固形分付量２〜２０ｇ／ｍに塗布もしくは含浸した
のち乾燥し、次いで加熱、加圧して段成型された中しん
の少なくとも片面にライナをでんぷん接着剤で貼着する
ことを特徴とする段ボールの製造法である。

この発明に使用される中しん原紙は、故紙パルプ、クラ
フトパルプ、セミケミカルパルプ等から抄紙され、その
坪量は標準的な１２５ｉ／ｒｒ？を中心として通常使用
されている１１５〜２５０ ｊｉ／ｒｎ：の範囲である
。

この発明の段成型性、段成型後の圧縮強度等の向上効果
からいえば、従来中しんとして不適当であるとされてい
た坪量１１５ｇ／ｍ”未満で５０ｉ／ｌｒｉ’までの範
囲のものも適用できる。

上記の中しん原紙に付着されるけい酸アルカリ金属塩は
、＝般式Ｍ２Ｏ−ｎＳｉＯ２で表わさべ式中Ｍはナトリ
ウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属であり、
またｎは０．５〜４の範囲のもので一般に市販されてい
る。

上記のけい酸アルカリ金属塩は、中しん原紙の抄紙工程
中、中しん原紙の抄紙後、もしくは中しん製造時の段成
型工程であるシングルフェーサに通紙せられる以前のコ
ルゲータ−の任意の場所において、上記けい酸アルカリ
金属塩の水溶液を塗布、スプレーもしくは含浸させ、し
かるのち乾燥して付着される。

けい酸アルカリ金属塩の固形分付量は２〜２０ｇ／ｍ、
好ましくは２〜１０ｇ／ｒｒｆである。

固形分布量と中しんの物性との関係を知るために下記の
実験をした。

実験例 １ 坪量１００．９／ｍの中しん原紙をＪＩＳ−に１４０８
に定める３号けい酸ソーダ水溶液（濃度２０重量％、Ｎ
ａ２Ｏ：５ｉ０２モル比１：３）に含浸し、絞り量を変
化して絞ったのち、該含浸中しん原紙を１１０℃のドラ
イヤロールに１５秒間接触させて乾燥し、しかるのち２
０℃、６５条ＲＨの環境条件下で２４時間調湿した状態
で、中しん原紙の横方向（ＣＤ）の圧縮強度（ＪＩＳ−
ｐ８１２６）および縦方向（ＭＤ ）のＭＩＴ耐折強度
（ＪＩＳ−Ｐ８１１５）を測定し、その結果を第１表に
示す。

上記第１表で示されるように、けい酸ソーダ付量が２ｇ
／ｍ未満であると圧縮強度の向上が少なく、また２０ｊ
ｉ／ｒｒｉ’を越えると圧縮強度は向上しているがＭＩ
Ｔ耐折強度が低下するので、コルゲータのシングルフェ
ーサにおける段成型に支障を生じる。

上記のけい酸アルカリ金属塩の処理に際して、酸および
金属塩を併用することができる。

従来、けい酸ソーダを漏水防止剤として使用する場合に
、けい酸ソーダに酸もしくは金属塩を加えて硬いゲルを
得ると同時に反応速度を短縮することを目的とすること
が知られているが、この発明においてけい酸アルカリ金
属塩水溶液に酸および金属塩を混合する場合、酸および
金属塩は反応速度が遅いものでなければならない。

この目的に沿った添加剤として硼酸等が例示される。

また、けい酸アルカリ金属塩の塗布の前後において、け
い酸アルカリ金属塩に混合することなく、酸および金属
塩を中しん原紙に塗布する場合は、反応速度が速いもの
でも支障はなく、この場合の酸、金属塩として硫酸ばん
土、硫酸伸鉛等の金属塩、硫酸、リン酸等の酸が例示さ
れる。

酸および金属塩の量はけい酸アルカリ金属塩１００重量
部に対して０．１〜１０重量部が好ましい。

上記の酸および金属塩を併用することによって中しんの
圧縮強度、中しん原紙の段成型性の向上効果が阻害され
ることばなく、アルカリスティンの防止、圧縮強度、防
水性の向上効果がある。

けい酸アルカリ金属塩で処理された中しん原紙は、含水
率３〜１０係の範囲に乾燥され、次いで加熱、加圧して
段成型される。

加熱温度は６０〜２３０℃、加圧は１０〜９０ｋｇ／Ｃ
ｒ／Ｌの範囲が好ましい。

上記の加熱、加圧は、中しんを段成型するときのコルゲ
ータのシングルフェーサ部で行なわれる。

段成型時の加熱温度とコルゲーテッドクラッシュ強度（
ＣＣＴ）との関係について下記の実験をした。

実験例 ２ 坪量１１０．Ｆ／ｍの中しん原紙の表面を９０℃に予熱
してロールコータにて４号けい酸ソーダ（Ｎａ２０：Ｓ
ｉＯ２モル比−１：４）水溶液を固形分付量５．５ ｇ
／７１ｊに塗布後、直ちにドライヤロールに１５秒間接
触乾燥し、コンコーラフルタの段成型時の温度を変化さ
せて段成型し、しかるのち２０℃、６５．１ＲＨの環境
条件下で２４時間調湿した状態で中しんコルゲーテッド
クラッシュ強度（ＣＣＴ）を測定し、その値を第２表に
示した。

なお比較のために、けい酸ソーダ処理を行なう前の中し
ん原紙についても同様に試験しその物性を併記した。

また指数は比較例に対する実験例２の割合である。

第２表で明らかなように、段成型温度が上昇するとＣＣ
Ｔ値は向上し、１４９〜２３３℃の範囲でＣＣＴ値が最
適となる。

また各段成型温度における実験例２のＣＣＴ値は、比較
例の最大ＣＣＴ値よりも大きく、その指数は約１．６で
ある。

したがって、加熱温度を下げて段ボールを製造しても充
分な強度を維持向上させた段ボールが得られ、段ボール
製造の際に必要とされる熱エネルギーの節約ができる。

上記のコルゲーテッドクラッシュ強度（ＣＣＴ）ば、Ａ
ＳＴＭ−Ｄ２８０６の定める試験方法により、長さく紙
の縦方向）１５２．４闘、幅１２．７ｍｍの中しん原紙
試料をコンコーラフルータを使用し、段ロール温度１７
７℃、ニップ圧１０ｋｇの条件でＡフルート段に成型し
たのち、所定の支持具に投入したのち垂直圧縮を加えて
破壊するときの強度を測定した値（ｋｇ）である。

上記所定の支持具を図面によって説明すると、１は上部
の半分を欠如して段部１ａを形成した固定台であって、
その欠如した側面に、コンコーラフルータで段成型され
た中しんの形状知合わせた波型の歯１ｂを有している。

２は上記固定台１０段部１ａに載置される圧着台であっ
て、その側面に上記固定台１側面の歯１ｂに対応する波
型の歯２ｂを有している。

上記固定台１側面の波型の歯１ｂは、ピッチＰが８．５
０ｍｍ、歯の深さＤが４．７５ｍｍ、歯先曲率半径ｒが
１．５０ｍｍ、歯底曲率半径Ｒが２．０ ｍｍ、高さ６
．３５ｍｍ（前記試料の幅の半分）に設定されている。

上記固定台１と圧着台２のそれぞれの波型の歯１ｂ、２
ｂを歯合させて生ずる隙間３に、上記段成型された中し
ん試料Ａを垂直方向に挿入したのち、圧着台２を水平方
向に圧着して、試料の長さ方向に均一な圧力で試料の下
半部を挾持させる。

しかるのち試料の突出部に垂直方向に圧縮荷重が掛けら
れるのである。

この発明において製造される段ボールは、通常に使用さ
れている片面段ボール、両面段ボールおよび複両面段ボ
ールなどである。

以下にこの発明の実施例について説明する。

実施例 １ 故紙パルプをもって抄紙した坪量１１ｉ／ｍ”の中しん
原紙に、５１８３号けい酸ソーダの水溶液（濃度２０重
量％）をグラビアコータで固形分付量９．７９ ／ ｍ
Ｋ塗布し、次いで１１０℃の熱風乾燥室中で含水率１０
％に乾燥したのち加圧しないで巻取る。

該中しん原紙を表裏のライナ（ＪＩＳ−Ｐ３９０２、Ｂ
級坪量２２（Ｌ９／ゴ）とともにコルゲータ（段成型圧
力４０ ｋｇ／ｃｍ、温度１．８０ ’Ｃ）に貼合速度
Ｌｏｏｍ／分で供給し、通常のでんぷん接着剤を用いて
Ａフルート両面段ボールを製造した。

更に該両面段ボールを用いて内法３６ｏ×３００Ｘ２５
０闘のＡ−１型グルージヨイントケースを製造した。

上記中しん、段ボールおよび段ポールケースの諸物性を
第３表に示した。

なお比較のために、けい酸ソーダ処理をしない中しんに
ついても同様に試験し、その物性を併記した。

第３表中、中しんの坪量ばＪＩＳ−Ｐ８１２４、厚みは
ＪＩＳ−Ｐ８１１８、引張強度はＪＩＳ−Ｐ８１１３、
破裂強度はＪＩＳ−Ｐ８１１２による測定値である。

またコンコーラ・フラットクラッシュ強度（ＣＭＴ）ｕ
、上記コルゲーテッドクラッシュ’Ｍ（ＣＣＴ）の測定
におけるＡフルート段に成型した試料の平面圧縮強度の
値である。

段ボールの垂直圧縮強度および平面圧縮強度はＪＩＳ−
ＺＯ４０１による測定値であり、段ボールケースの耐圧
強度はＪＩＳ−２０２１２による測定値である。

測定に際しては、いずれも２０℃、６５％ＲＨの条件下
で２４時間調湿したのち同条件で測定した。

また指数は、比較例１に対する実施例１の割合である。

上記第３表でみられるように、比較例１に対する実施例
［け、中しんの圧縮強度が２０係、破裂強度が３８係、
引張強度が３４％向上している。

そして通常、上記圧縮強度、破裂強度、引張強度が向上
すると耐折強度は低下する傾向にあるが、この傾向に反
して実施例１の耐折強度は４１％、ＣＭＴＵ５．７％も
向上している。

このことは、けい酸ソーダ処理した中しんは、剛性が向
上するのみならず段成型性が損なわれずに向上すること
を意味しており、この中しんを使用して製造された段ボ
ールの平面、および垂直の圧縮強度、ならびに段ボール
ケースの耐圧強度もそれぞれ比較例１に比へて向上して
いる。

実施例 ２ 硫酸ばん土０．５重量係を添加した坪量１．０３Ｅｌ
／ ｒｎ’の中しん原料を抄造速度２００ｍ／分の抄紙
工程において、ＪＩ８３号けい酸ソーダ水溶液（濃度２
０重量％）をサイズプレスで固形分付量５、７ ｊｉ
／ ７７１：に塗布し、次いで含水率５％に乾燥し、貼
合速度１５０ｍ／分で実施例１と同様にしてＡフルート
の両面段ボールを製造し、更に上記実施例１と同様の段
ポールケースを製造した。

上記中しん、段ボール、段ボールケースの諸物性、およ
びけい酸ソーダ処理をしない比較例２の諸物性を第４表
に示した。

第４表に示すように、実施例１と同程度に諸物性が向上
している。

実施例 ３ 坪量１１２，９／ｉの中しん原紙を抄紙速度３５０ｍ／
分の抄紙工程において、４号けい酸ソーダ水溶液（濃度
２０重量％）をカレンダで固形分付量４．５ｇ／７ｇに
塗布し、次いで含水率５係に乾燥し２０ｋｇ／ｃｒＩＬ
にて加圧したのち巻取り、貼合速度２００ｍ／分にて実
施例１と同様にしてＡフルートの両面段ボールを製造し
、更に実施例１と同様の段ボールケースを製造した。

上記中しん、段ボール、段ボールケースの諸物性および
けい酸ソーダ処理をしないものの諸物性を第５表に示し
た。

実施例 ４ 実施例１と同じ中しん厚紙（坪量１１０ｇ／ｍ”）を抄
速３５０ｍ／分で抄造し、この中しん原紙に実施例１と
同じけい酸ソーダ水溶液をグラビアコータで固形分付量
１０．００ｇ／ｍ’に塗布し、次いで実施例１と同様に
して貼合速度１６０ｍ／分ででんぷん接着剤を使用して
Ａフルート両面段ボールを製造し、さらに実施例１と同
様にして段ボールケースを製造した。

なお比較のために、上記けい酸ソーダの代わりにラテッ
クスエマルジョンを塗布して、中しん、段ボール、段ボ
ールケースを製造した。

上記の中しん、段ボール、段ボールケースの物性を下記
第６表に示す。

上記第６表にみられるように、けい酸ソーダの代わりに
ラテックスエマルジョンを塗布した比較例４ば、中しん
の圧縮強度は実施例４と変らないが、段ボール、段ボー
ルケースにした場合、その圧縮強度、ダブル側接着強度
は実施例４の方が優れている。

これはけい酸ソーダは紙への浸透性がよく、でんぷん接
着剤の接着効果を妨げないためである。

【図面の簡単な説明】

図面はコルゲーテッドクラッシュ強度（ＣＣＴ）測定に
使用する器具の斜視図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中しん原紙にけい酸アルカリ金属塩を固形分着量２
   〜２０ ｊｐ ／ ７７１”に塗布もしくは含浸したの
   ち乾燥し、次いで加熱、加圧して段成型された中しんの
   少なくとも片面にライナをでんぷん接着剤で貼着するこ
   とを特徴とする段ボールの製造法。