JP2003293282A

JP2003293282A - 成型用紙基材

Info

Publication number: JP2003293282A
Application number: JP2002097688A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kawasaki; 秀一川崎; Masatsugu Kato; 正嗣加藤; Nobuhiro Hado; 信宏羽藤; Masato Ougimoto; 政人扇元; Hidenori Ogawa; 秀憲小川
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】圧空成型または真空成型の際に予熱を必要と
せず、60℃未満の加工温度で成型可能であり、廃棄処理
や再生利用が容易で、環境上優れた性質を有する紙基材
を提供する。【解決手段】紙基材として、ＪＩＳＰ８１３１に
規定された破裂強さ試験器を用いて破裂直前まで加圧し
た際の変形量が、6ｍｍ以上16ｍｍ以下である紙基材を
用いる。好ましくは、ＪＩＳＰ８１１３に規定され
た引張破断伸びにおいて、縦方向が15％以上50％未満、
横方向が15％以上50％未満である紙基材を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】予熱を必要としないで、圧空
成型または真空成型が可能である成型用紙基材及びその
ような紙基材を用いて、圧空成型または真空成型によっ
て製造された成型物に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧空成型または真空成型用の基材には、
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレ
ン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂が用いられている。熱可塑
性樹脂は、ガラス転移点あるいは融点以上の温度で加熱
することにより、多様な形状に成型が可能である。従っ
て、言い換えると成型するためには、ガラス転移点ある
いは融点以上の温度まで予熱することが必要である。し
かしながら、これらの熱可塑性樹脂は焼却処理した場合
に、有毒ガスが発生したり、焼却炉を傷めたりすること
がある。また、廃棄された場合は土中に埋め立ても分解
されない。さらに、回収して再生利用することは困難で
あり、環境上の問題が大きい。

【０００３】一方、紙のような基材を用いた場合、成型
のために予熱する必要はなく、再生利用が容易である
が、通常の紙では伸張性が小さいため圧空成型または真
空成型に適さない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、60℃
未満の加工温度で成型が可能で、予熱工程を必要としな
い、圧空成型または真空成型が可能な成型基材を提供す
ることである。また、環境問題に対応するため基材は紙
基材であること、成型が可能である基準として、開口部
が円形の加工を実施した場合に、加工深さが直径の20％
以上を目標とした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】圧空成型は、雌型へ基材
を圧縮空気で押しつける成型方法である。真空成型は雌
型へ真空減圧により引きつける成型方法である。真空・
圧空成型は、両成型方法を組み合わせた成型方式であ
る。これらの成型方法は、機材を均一に加圧変形させる
ことに特徴がある。成型適性の評価方法としては、実際
に成型機にかけることが必要であった。

【０００６】本発明では、ＪＩＳＰ８１３１により
規定された紙試験用の破裂試験機を用いることにより、
簡便に真空成型または圧空成型のための基材の評価がで
きることを見出した。図１に示した、ＪＩＳＰ８１
３１により規定された破裂試験器で破裂直前まで加圧し
た際の変形量（ｈ）が6ｍｍ以上の紙基材を用いること
により、高度な成型適性が得られることを明らかにし
た。このような条件で、破裂させないで大きな変形量を
得るためには、基材の伸び特性が大きいことが重要であ
る。基材の伸びは、全方向に均一であることが重要であ
る。従って、縦方向と横方向の何れの方向にも15％以上
の引張り伸びが必要である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の成型用紙基材は、ＪＩＳ
Ｐ８１３１により規定された紙試験用の破裂試験機
で破裂直前まで加圧した際の変形量（以下、破裂試験変
形量とする）が6ｍｍ以上の紙基材を用いることにより
容易に解決できる。図１に示すように、本発明の破裂試
験変形量は、試料１をゴム隔膜２と共に円形の開口部
（直径５（31.5ｍｍ））を有する締め付け板３、４によ
り挟んで締め付けて固定した後、ゴム隔膜２をグリセリ
ン水溶液にて膨張させ、試料１が破裂する直前までの変
形量（ｈ）６を測定する方法である。この試験におい
て、試料１がゴム隔膜２により均一に膨張させられるた
め、圧空成型と近似していると考えられる。

【０００８】本発明の紙基材は、ＪＩＳＰ８１１３
に規定された引張破断伸びにおいて、縦方向が15％以上
50％未満、横方向が15％以上50％未満であることが好ま
しい。引張破断伸びが15％未満では本発明の目標として
いる、開口部の直径の20％に相当する加工深さを得るこ
とが出来ない。また、50％程度の引張破断伸びが得られ
た場合、開口部の半径と同等の加工深さ（半球の形状）
まで成型することが可能である。さらに高い引張破断伸
びが得られると様々な形状への成型が可能になるが、紙
基材では困難な領域である。

【０００９】紙基材の伸びが不十分である場合には、ポ
リエチレンのような常温においても比較的伸び特性が良
好な樹脂フィルムをラミネートすることにより、紙基材
の伸びを補うことも可能である。また、紙基材の伸び特
性に影響のない範囲で、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の50μｍ程度の
薄いフィルムでラミネートすることも可能である。

【００１０】伸び特性の付与方法としては、紙匹にマイ
クロクレープを付与するクルパック処理、コンパクトス
テーション処理（特開平11-509276号公報記載）、乾燥
時に自由乾燥を促すクラフトドライヤ、高濃度叩解パル
プの使用（特開平6-101190号公報記載）、紙のプリーツ
加工等が挙げられる。また、紙にオレフィン系樹脂を含
有させる方法（特開平6-239334号公報）、ラテックス等
を含浸する方法により伸び特性を付与することも可能で
ある。

【００１１】本発明に用いる紙基材としては好ましいも
のは、縦方向及び横方向の破断伸びが15〜50％である。
このような物性を有する基材となり得る材料としては、
適度に叩解された天然パルプあるいはこれに一種以上の
合成短繊維を混合した原料で抄紙された紙匹を、例え
ば、特表平11-509276公報に記載されているような収縮
付与装置によって処理して製造された紙が、縦方向及び
横方向の破断伸びに優れる点で好適である。

【００１２】この収縮付与装置について具体的に述べる
と、紙中水分を20〜50％に調整した湿紙を、ロールの幅
方向に一定間隔で溝を周方向に設けた金属ロールと平滑
なゴムロールから成り、金属ロールの周速に対してゴム
ロールの周速が遅いプレスロールから成る収縮付与装置
に通紙して紙匹を収縮させ、処理後に乾燥することによ
って、縦方向及び横方向の破断伸びが15〜50％である紙
を得ることができる。

【００１３】この収縮付与装置において、金属ロールに
は幅方向に0.5〜3.0ｍｍの間隔で、幅0.3〜1.5ｍｍ、深
さ0.5〜2.0ｍｍの溝を円周方向に設けることが好まし
い。また、金属ロールとゴムロールとの線圧は10〜70ｋ
ｇ／ｃｍの範囲が好ましく、ゴムロールの周速が金属ロ
ールの周速に対して50〜95％であることが好ましい。

【００１４】原料となる天然パルプとしては、針葉樹や
広葉樹を用いた木材パルプ、ケナフやバガスなどの非木
材パルプ、古紙パルプなど通常の製紙用原料であれば特
に制限されるものではないが、汎用性などの点から木材
パルプの使用が好適である。この木材パルプの叩解度
は、伸び特性、強度、抄紙性などからＣＳＦ200〜450ｍ
ｌが好適であり、より好ましくはＣＳＦ250〜400ｍｌで
ある。天然パルプの配合率は50％以上であることが好ま
しい。

【００１５】本発明は、伸び特性の優れた紙基材を成型
材料に用いることにより、成型工程での予熱工程を必要
としないため、エネルギー消費、工程の省略が可能にな
ることが特長である。また、廃棄処理や再生利用も容易
である。

【００１６】

【実施例】以下に、実施例にて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１７】［実施例１］高濃度叩解処理を施した晒し
クラフトパルプに、ロジンサイズ剤をパルプに対して1
％、硫酸バンドをパルプに対して3％、ポリアクリルア
ミド系紙力剤をパルプに対して1重量％となるように添
加し、坪量270ｇ／ｍ^２になるように湿式抄紙した。こ
の湿式抄紙で得られた、乾燥前の紙匹を、抄紙速度と同
調した溝加工を施した金属ロールと抄紙速度より20％遅
いゴムロールの間を通紙して、線圧25ｋｇ／ｃｍでニッ
プした。この処理を行った紙匹を乾燥して、縦方向30
％、横方向25％の引張り破断伸びを有する原紙を得た。
この原紙の両面に各々15μｍのポリエチレンラミネート
(商品名：スミカセレンL211、住友化学（株）製)を施
し、成型用基材を得た。

【００１８】［実施例２］高濃度叩解処理を施した晒し
クラフトパルプに、ロジンサイズ剤をパルプに対して1
％、硫酸バンドをパルプに対して3％、ポリアクリルア
ミド系紙力剤をパルプに対して1％となるように添加
し、坪量270ｇ／ｍ^２になるように湿式抄紙した。この
湿式抄紙で得られた、乾燥前の紙匹を、クルパック処理
を施し、多筒式ドライヤの入り口速度と出口速度の速度
差を5％に抑えた、極めて緩ドローな条件で自由乾燥を
行い、縦方向17％、横14％の引張り破断伸びを有する原
紙を得た。この原紙の両面に各々50μｍのポリエチレン
ラミネート(商品名：スミカセレンL211、住友化学
（株）製)を施し、縦方向20％、横方向18％の引張り破
断伸びを有する成型用基材を得た。

【００１９】［比較例１］高濃度叩解処理を施した晒し
クラフトパルプに、ロジンサイズ剤をパルプに対して1
％、硫酸バンドをパルプに対して3％、ポリアクリルア
ミド系紙力剤をパルプに対して1％となるように添加し
て、坪量270ｇ／ｍ^２になるように湿式抄紙し、乾燥し
て、縦方向12％、横方向8％の引張り破断伸びを有する
原紙を得た。この原紙の両面に各々15μｍのポリエチレ
ンラミネート(商品名：スミカセレンL211、住友化学
（株）製)を施し、成型用基材を得た。

【００２０】[比較例２]高濃度叩解処理を施した晒しク
ラフトパルプに、ロジンサイズ剤をパルプに対して1
％、硫酸バンドをパルプに対して3％、ポリアクリルア
ミド系紙力剤をパルプに対して1％となるように添加し
て、坪量270ｇ／ｍ^２になるように湿式抄紙した。この
湿式抄紙で得られた、乾燥前の紙匹を、クルパック処理
を施し、極めて緩ドローな条件で自由乾燥を行い、縦方
向17％、横方向14％の引張り破断伸びを有する原紙を得
た。この原紙の両面に各々50μｍのＰＥＴフィルム(商
品名：ルミラーP11、東レ（株）製)をラミネート加工し
て、縦方向3％、横方向4％の引張り破断伸びを持つ成型
用基材を得た。

【００２１】[比較例３]市販の厚さ300μｍのＰＥＴフ
ィルム(商品名：ルミラーP11、東レ（株）製)を成型用
基材として用いた。

【００２２】[比較例４]市販の厚さ300μｍの圧空成型
用ＰＰフィルム(東京セロハン（株）製)を成型用基材と
して用いた。

【００２３】実施例及び比較例の成型用基材について、
以下の項目について、評価し、結果を表１に示した。・破裂試験変形量：ＪＩＳＰ８１３１の方法に準拠
して破裂強度を測定した際に、破裂直前の変形高さを測
定した。最大圧力は20ＭＰａとした。・引張破断伸び：ＪＩＳＰ８１１３の方法に準拠し
て、試料の縦方向及び横方向について測定した。幅15ｍ
ｍ長さ200ｍｍに裁断した試料片を、スパン100ｍｍで固
定して、100ｍｍ／分の速度で引張試験を行った際の最
大伸びを測定した。引張試験の最大荷重は0.5ｋＮとし
た。・圧空成型性：直径200ｍｍ、深さ50ｍｍ(直径に対して
25％の深さ)の球面状の皿の金型を用いて成型した。予
熱有り場合は200℃に加熱して成型した。予熱無しは常
温で成型した。評価は目視にて、○：成型後の形状が良
好、×：切れ・割れ等が発生で評価した。直径に対する
成型可能な深さを成型率とした。

【００２４】

【表１】表１に示されるように、破裂試験機による変形量が6ｍ
ｍ以上の成型基材を用いることにより、常温で圧空成型
が可能であった。また、比較例のように、破裂試験機に
よる変形量が6ｍｍ未満の成型基材の場合、常温で良好
な圧空成型適性が得られない。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＪＩＳＰ８１３１により規定さ
れた破裂試験器で破裂直前まで加圧した際の変形量
（ｈ）によって、試料の成型適性の評価方法を示した断
面図である。

【符号の説明】

１試料２ゴム隔膜３、４締め付け板５締め付け板の開口部の直径（31.5ｍｍ）６変形量（ｈ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽藤信宏東京都北区王子５丁目21番１号日本製紙株式会社商品研究所内 (72)発明者扇元政人東京都北区王子５丁目21番１号日本製紙株式会社商品研究所内 (72)発明者小川秀憲東京都北区王子５丁目21番１号日本製紙株式会社商品研究所内Ｆターム(参考） 2B260 AA20 BA04 BA15 DA07 EA04 EA11 4L055 AC06 AJ05 BE14 BE20 EA09 EA15 EA19 FA20 FA30 GA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧空成型または真空成型の際に予熱を必
要とせず、60℃未満の加工温度で成型可能であって、Ｊ
ＩＳＰ８１３１に規定された破裂強さ試験器を用い
て破裂直前まで加圧した際の変形量が、6ｍｍ以上16ｍ
ｍ以下である成型用紙基材。
【請求項２】前記紙基材は、ＪＩＳＰ８１１３に
規定された引張破断伸びにおいて、縦方向が15％以上50
％未満、横方向が15％以上50％未満である請求項１記載
の成型用紙基材。
【請求項３】圧空成型または真空成型の加工深さが、
開口部の直径の20％以上50％未満である紙基材を用いた
成型物。