JP2024024900A - 防水段ボール箱 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の課題は、優れた防水性を有しながら、適度な強度と組み立て容易性を兼ね備えた段ボール容器を製造する技術を開発することである【解決手段】本発明によって、少なくとも箱の内面に防水性樹脂層が塗工されており、前記箱の少なくとも1つの側壁部に連接された蓋部を有する段ボール製の紙容器が提供される。本発明の段ボール製容器は、30分コッブ吸水度が155g/m2以下であり、水を入れて24時間放置後の箱強度残存率が30%以上である。【選択図】図5
Description
本発明は、防水段ボール箱およびその製造方法に関する。
従来から、種々の物品を包装するために、紙基材を用いた種々の形態からなる紙製容器や梱包材等が使用されている。一般に、紙製の容器や梱包材は、紙基材をベース素材とすることから、水蒸気等の透過が極めて容易であり、包装している物品から発生する湿気による強度低下を来すことがある。また、包装、梱包の対象となる物品によっては、外部から侵入する水蒸気等を著しく嫌うものがある。更に、チルド製品等のように氷を一緒に入れて輸送する場合、紙製の容器や梱包材が防水性を具備する必要がある。
このため、紙基材の表面に、撥水性を有するワックス組成物を塗工してワックス層を形成する方法、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等をラミネートして樹脂被膜を形成する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、紙の少なくとも片面に、ワックスエマルジョンおよび水不溶性合成樹脂エマルジョンと共に界面活性剤を加えた混合液を塗布後、加熱処理を施して、最外層に界面活性剤の層を形成した防湿紙が記載されている。また、特許文献2には、基紙の少なくとも片面に、少なくとも2層の塗工層を有し、最表面に位置する塗工層はワックスを封入したマイクロカプセルを含有し、塗工量が固形分換算0.5g/m2以上2.5g/m2以下であり、この最表面の塗工層と基紙との間に位置する塗工層はアクリル系共重合体および/またはスチレン系共重合体を含有する防湿ライナが記載されている。
脱プラスチックの流れの中で発泡スチロールを代替する紙製容器が要求されており、そのような容器を製造するために耐水撥水ライナが注目されている。
しかし、特許文献1のワックス層を形成する方法では、単にワックス組成物を1層塗工しても、透湿度を十分に抑制することは困難であり、透湿度を十分に抑制するためにはワックス組成物を多数回塗工することが必要となり、製造工程が著しく煩雑になる。また、特許文献2のような樹脂被膜でラミネートする方法では、ラミネート加工のため製造工程が煩雑となることに加え、樹脂被膜でラミネートした紙または板紙は、使用後に古紙として回収使用する際の離解性が著しく悪く、再利用化が困難であった。
しかし、特許文献1のワックス層を形成する方法では、単にワックス組成物を1層塗工しても、透湿度を十分に抑制することは困難であり、透湿度を十分に抑制するためにはワックス組成物を多数回塗工することが必要となり、製造工程が著しく煩雑になる。また、特許文献2のような樹脂被膜でラミネートする方法では、ラミネート加工のため製造工程が煩雑となることに加え、樹脂被膜でラミネートした紙または板紙は、使用後に古紙として回収使用する際の離解性が著しく悪く、再利用化が困難であった。
また、単なる防湿紙では、防水性が充分でなく、例えば、チルド製品等のように氷を入れて輸送する容器や梱包材としての使用が困難である。従来から存在する、最外層に界面活性剤の層を形成しただけの防湿紙や、少なくとも2層の塗工層を設けただけの防湿ライナは、十分な防水性を備えるものではなかった。
さらに、紙基材に防水性を付与するためには防水塗料を塗工する必要があるが、特に撥水ライナのような撥水性を有する紙基材に防水塗料を塗工しようとしても、従来から開示されている技術では防水塗料の溶媒が水滴状になりやすく、均一に防水塗料を塗布することができなかった。
さらに、紙基材に防水性を付与するためには防水塗料を塗工する必要があるが、特に撥水ライナのような撥水性を有する紙基材に防水塗料を塗工しようとしても、従来から開示されている技術では防水塗料の溶媒が水滴状になりやすく、均一に防水塗料を塗布することができなかった。
一方、内容物を収納した状態にある箱を輸送する際、一般的に段ボールを多段に積載して輸送される。この多段積載に適した箱として、箱本体と、箱本体の開口部および側壁部を完全にカバーする形状の蓋を有する蓋つき箱を用いる場合がある。しかし、この方式の蓋つき箱は、箱本体と蓋部をそれぞれ組み立てる必要があることから、箱の組立作業や使用後の解体作業に多くの時間を要するため作業効率が低下するとともに、組み立てる前のブランクシートについても別個に用意する必要があるため保管の際省スペース化が難しい等の課題を有していた。
このような事情に鑑み、本発明の課題は、十分な防水性を有しながら、適度な強度と組み立て容易性を兼ね備えた紙製容器を提供することである。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討したところ、紙基材の少なくとも片側に防水性塗工層を設けたライナを有する段ボールを用い、蓋部と箱本体が一体型であり、かつライナの防水性塗工層が箱の内面となるように容器を形成させることによって十分な防水性を有しながら、適度な強度と組み立て容易性を兼ね備えた紙製容器を開発することに成功した。
以下に限定されるものではないが、本発明は、下記の態様を包含する。
[1] 少なくとも箱の内面に防水性樹脂層が塗工されており、前記箱の少なくとも1つの側壁部に連接された蓋部を有する、段ボール製の紙容器であって、
前記箱の内面における30分コッブ吸水度が155g/m2以下であり、紙容器内に水を入れて24時間放置後の箱強度残存率が30%以上である、上記紙容器。
[2] 紙容器を構成する段ボールシートについて、[水に30分接触させた後の破裂強度]/[水に接触させる前の破裂強度]が30%以上である、[1]に記載の紙容器。
[3] 防水性樹脂層が、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン樹脂の少なくとも1つおよび撥水性ワックスを含有する、[1]または[2]に記載の紙容器。
[4] 紙容器を構成する段ボールシートについて、段ボールシートを構成する中しんに防水剤が内添されている、[1]~[3]のいずれかに記載の紙容器。
[5] 紙容器の内寸容積/外寸容積が、0.70以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の紙容器。
[6] 紙容器を構成する段ボールシートの厚みが2.5~15mmである、[1]~[5]のいずれかに記載の紙容器。
[1] 少なくとも箱の内面に防水性樹脂層が塗工されており、前記箱の少なくとも1つの側壁部に連接された蓋部を有する、段ボール製の紙容器であって、
前記箱の内面における30分コッブ吸水度が155g/m2以下であり、紙容器内に水を入れて24時間放置後の箱強度残存率が30%以上である、上記紙容器。
[2] 紙容器を構成する段ボールシートについて、[水に30分接触させた後の破裂強度]/[水に接触させる前の破裂強度]が30%以上である、[1]に記載の紙容器。
[3] 防水性樹脂層が、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン樹脂の少なくとも1つおよび撥水性ワックスを含有する、[1]または[2]に記載の紙容器。
[4] 紙容器を構成する段ボールシートについて、段ボールシートを構成する中しんに防水剤が内添されている、[1]~[3]のいずれかに記載の紙容器。
[5] 紙容器の内寸容積/外寸容積が、0.70以上である、[1]~[4]のいずれかに記載の紙容器。
[6] 紙容器を構成する段ボールシートの厚みが2.5~15mmである、[1]~[5]のいずれかに記載の紙容器。
本発明によれば、十分な防水性を有するとともに、適度な強度と組み立て容易性を兼ね備えた紙容器が得られる。
本発明は、防水性を有する紙容器(紙製容器)に関する。本発明において防水性とは、長時間水にさらしても水が浸みこまない機能を意味する。また、本発明の好ましい態様において本発明に係る紙容器は、紙容器に水を入れて3週間放置しても水の浸み出しが発生せず容器の形状が変形しない、あるいは、若干変形はみられるが容器形状が維持されるものをいう。
本発明に係る紙容器の用途には特に制限はなく、例えば、鮮魚や野菜を始めとした食料品などを収容したり、洗剤などの吸湿性のある物品を収容したりする容器として好適に用いることができる。
段ボール製の紙容器
本発明に係る紙容器は段ボール製であり、段ボールの厚みは、好ましい態様において2.5~15mmである。段ボールとは、平らな紙(ライナ)と波型の紙(中しん)を接着剤で貼り合わせて作られ、商品の包装や緩衝材、荷物の運送、物品を保管するときなどの様々な用途に好適に使用される。
本発明に係る紙容器は段ボール製であり、段ボールの厚みは、好ましい態様において2.5~15mmである。段ボールとは、平らな紙(ライナ)と波型の紙(中しん)を接着剤で貼り合わせて作られ、商品の包装や緩衝材、荷物の運送、物品を保管するときなどの様々な用途に好適に使用される。
本発明の箱に用いられる段ボールシートは、一般に、ライナと、波型に加工した中しんをコルゲーターを用いて貼り合わせることにより製造することができる。コルゲーターとしては、公知のものを制限なく使用することができるが、一般的なコルゲーターは、シングルフェーサ、ダブルバッカー、カッターによって構成される。また、ライナと中しん原紙を接着するための製糊装置、さらに、糊を溶かすための熱を発生させる装置などが合わせて使用される。
また、本発明の箱に用いられる段ボールシートを製造する際、ライナと中しんの接着には接着剤を用いる。用いる接着剤の種類については、段ボール箱の用途や使用環境に応じて適宜選択してよく、水系、水分散系、溶液系、無溶剤系、固体系など公知の接着剤を用いてよい。本発明においては、段ボールシート断面における水濡れ、結露および湿気等により段ボール箱の強度が低下しにくくなる観点から、ライナと中しんとの接着に耐水接着剤を使用することが好ましい。耐水接着剤とは、通常の段ボール用接着剤に、耐水化剤を加えたものである。耐水化剤としては特に限定されず、合成樹脂エマルジョンやケトンアルデヒド樹脂等が含まれているものがあげられる。
段ボールのライナについては後述するが、用途に応じてクラフトライナ、ジュートライナなどを使用することができる。ライナの坪量も特に制限されず、例えば、ライナ全体の坪量を70~550g/m2とすることができ、100~500g/m2としたり、150~450g/m2としたりしてもよい。
段ボールのライナについては後述するが、用途に応じてクラフトライナ、ジュートライナなどを使用することができる。ライナの坪量も特に制限されず、例えば、ライナ全体の坪量を70~550g/m2とすることができ、100~500g/m2としたり、150~450g/m2としたりしてもよい。
段ボールを構成する中しんについては、Aフルート、Bフルート、Cフルート、Wフルート、Eフルートなどを特に制限なく使用することができる。中しんの坪量も特に制限されず、120g/m2、160g/m2、180g/m2、強化180g/m2、強化200g/m2などを好適に使用することができる。
本発明に係る紙容器は、例えば、1枚のブランクシートを用いて折り曲げることにより、また必要に応じ接着剤によって貼合したりすることによって段ボールから製造される。接着剤の種類については特に限定されず、水系、水分散系、溶液系、無溶剤系、固体系等が挙げられ、接着面となる紙基材の表面の状態などに応じて適宜選択することができる。
本発明に係る紙容器は、例えば、1枚のブランクシートを用いて折り曲げることにより、また必要に応じ接着剤によって貼合したりすることによって段ボールから製造される。接着剤の種類については特に限定されず、水系、水分散系、溶液系、無溶剤系、固体系等が挙げられ、接着面となる紙基材の表面の状態などに応じて適宜選択することができる。
接着剤の使用量は、充分な接着強度を有すれば特に限定されないが、面塗布の場合は0.5~2000g/m2としてもよく、5~1500g/m2としてもよく、10~1000g/m2としてもよい。また線塗布の場合は、アプリケーターのノズル径、ノズルもしくは紙基材の移動速度、塗布時の接着剤粘度、接着する紙基材の幅等に応じて塗布幅を適宜変更することができ、また単位長さあたりの塗布量も特に限定されないが例えば0.1~30g/mとしてもよく、0.5~20g/mとしてもよく、1~15g/mとしてもよい。
本発明においては、箱の防水性を確実なものとするため、箱の本体をウォータータイト型の箱とすることが好ましい。ウォータータイト型とは、1枚のブランクシートを折り曲げることにより形成され、底部とすべての側壁部が折曲線を介し連接しており、また、側壁部のすべてが折曲線を介して連接している箱の形状を指す。側壁部の連接部については、箱内面高さのうち底部より50%以上の部分が連接していることが好ましく、70%以上の部分が連接していることがより好ましく、80%以上の部分が連接していることがさらに好ましく、側壁部の高さ部分相当すべてが連接していることが最も好ましい。
紙基材を製函して箱などの容器を製造する場合、製函機を用いることができる。使用する製函機は特に制限されず、例えば、垂直式や水平式の製函機を用いることができる。
紙基材を製函して箱などの容器を製造する場合、製函機を用いることができる。使用する製函機は特に制限されず、例えば、垂直式や水平式の製函機を用いることができる。
本発明において、製函機や手組みにより箱などの容器を製造する際、容易に蓋部を設けられるよう、箱本体の少なくとも1つの側壁部に連接されている蓋部を有していることが好ましい。箱本体に連接した蓋部を有することにより、箱を組み立てる前のブランクシートの状態において保管スペースを削減することができるとともに、組立作業時の作業効率を向上することができる。蓋部の形状は確実に閉止できれば特に限定されず、蓋部の連接している部分と対となる部分に係止片等の閉止固定機構を設けてもよい。また一対の側壁部に連接して2つの蓋部を設けてもよく、蓋の大きさは開口部と同一としてもよく、また蓋部を分割して設ける場合は中央部で分割してもよく、いずれか一方に偏らせた形状としてもよい。
本発明に係る紙容器は、好ましい態様において、水を投入し24時間放置後の箱強度残存率が30%以上であり、40%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましく、最も好ましくは60%以上であってよい。本発明において箱強度残存率は、箱状の紙容器に水を投入し24時間放置した後、JIS Z 0212に準拠して箱圧縮試験機を用い測定した箱圧縮強度を、同一形状・同一寸法で水を投入していない紙容器の箱圧縮強度で除した値である。箱強度残存率が高いほど、紙容器の内容物として直接液体を入れ、日単位の期間で輸送や保管を行った場合でも十分な強度を維持することができる。
ライナ
本発明に係る段ボールのライナについて、その坪量は特に制限されないが、ライナの紙基材が2層以上の紙層を有する多層抄き板紙である場合、ライナの坪量は75~800g/m2や200~600g/m2とすることができる。
本発明に係る段ボールのライナについて、その坪量は特に制限されないが、ライナの紙基材が2層以上の紙層を有する多層抄き板紙である場合、ライナの坪量は75~800g/m2や200~600g/m2とすることができる。
本発明のライナは、好ましい態様において、表面の120秒コッブ吸水度が3g/m2以下であり、2g/m2以下がより好ましく、1g/m2以下であってよい。なお、120秒コッブ吸水度を測定した際に1g/m2未満(吸水せず測定限界値未満の場合も含む)である紙においては、好ましい態様において、表面の30分コッブ吸水度が155g/m2以下であり、100g/m2以下がより好ましく、50g/m2以下がさらに好ましく、25g/m2以下がさらに好ましく、最も好ましくは10g/m2以下であってよい。本発明においてコッブ吸水度は、JIS P8140(コッブ法)に準拠して、100mlの蒸留水を塗工層に接触させ、規定時間後に吸収された水の単位面積あたりの重量を測定する。測定時間を伸ばした条件下でもコッブ吸水度が低いほど、塗工層の吸水性が低いものとなる。
本発明のライナは、好ましい態様において防湿性にも優れており、例えば、透湿度は100g/m2・24h以下であり、より好ましくは75g/m2・24h以下、さらに好ましくは50g/m2・24h以下である。ここで、紙の透湿度は、JIS Z 0208に準拠して防水紙の塗工層側から測定することができ、数値が小さい程、防湿性が高いことを意味する。
本発明のライナは、耐油性にも優れており、好ましい態様において、塗工層側のはつ油度がキットナンバー7以上であることが好ましく、8以上であることがより好ましく、9以上であることがさらに好ましい。ここで、はつ油度は、JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法 No.41「紙及び板紙-はつ油度試験方法-キット法」に準拠してライナの塗工層側から測定することができ、キットナンバーの値が大きい程、耐油性が高いことを意味する。
本発明のライナは、塗工面の王研式平滑度が15秒以上であることが好ましく、20秒以上がより好ましく、25秒以上がさらに好ましい。防水紙の塗工層の表面の平滑度が上記の範囲であることにより、塗工層の表面において高い光沢が得られ、より美粧性に優れた防水紙が得られる。
本発明のライナは、常温・冷蔵・冷凍いずれの温度条件下においても折り曲げ部の耐水性に優れている。好ましい態様において、折り曲げて24時間放置したライナの塗工層の割れ率が、23℃の保管条件下で15%以下であり、10%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。また4℃の保管条件下での塗工層の割れ率は55%以下が好ましく、45%以下がより好ましく、35%以下がさらに好ましく、25%以下が最も好ましい。さらに、-18℃の保管条件下での塗工層の割れ率は75%以下が好ましく、65%以下がより好ましく、55%以下がさらに好ましく、45%以下が最も好ましい。ここで、塗工層の割れ率は、一定の大きさに切断した調温・調湿済みサンプルを特定の温度条件下に24時間放置後、紙の流れ方向に沿って塗工層側に紙の長さと同一の折り目を付けた際に生じた、塗工層の割れの長さを、折り目全体の長さ(紙の長さ)を除した値である。塗工層の割れ率が上記の範囲であることにより、それぞれの温度条件において折り曲げ加工したライナおよび段ボールシートを使用した際、折り曲げ部からの液体の浸みだしが抑えられ、強度を維持することが可能となる。また、塗工層の割れ率が小さいほど、折り曲げ加工を行っても防水性が維持できるライナであることを意味する。
(紙基材)
本発明に係る段ボールに用いられるライナは、紙基材と、紙基材の少なくとも一方の面に設けられた防水塗工層と、を少なくとも有している。本発明において紙基材の坪量は特に制限されず、例えば、10~800g/m2とすることができる。紙基材が単層紙である場合、坪量は10~300g/m2の範囲で適宜設定することができ、例えば、紙基材がクラフト紙の場合、坪量を30~250g/m2の範囲で設定することができる。また、紙基材が2層以上の紙層を有する多層抄き板紙である場合、その坪量は70~800g/m2の範囲で適宜設定することができ。
本発明に係る段ボールに用いられるライナは、紙基材と、紙基材の少なくとも一方の面に設けられた防水塗工層と、を少なくとも有している。本発明において紙基材の坪量は特に制限されず、例えば、10~800g/m2とすることができる。紙基材が単層紙である場合、坪量は10~300g/m2の範囲で適宜設定することができ、例えば、紙基材がクラフト紙の場合、坪量を30~250g/m2の範囲で設定することができる。また、紙基材が2層以上の紙層を有する多層抄き板紙である場合、その坪量は70~800g/m2の範囲で適宜設定することができ。
本発明に用いる紙基材は、防水塗工層を設ける面の120秒コッブ吸水度が25g/m2以下、好ましくは20g/m2以下、より好ましくは15g/m2以下の範囲である。また、本発明に用いる紙基材は、120秒コッブ吸水度が5g/m2以上であり、好ましくは7g/m2以上、より好ましくは10g/m2以上である。本発明においては、ワックスなどの撥水剤を塗工するなどして120秒コッブ吸水度を調整することができるが、120秒コッブ吸水度が上記の範囲であることにより、防水塗料の溶媒中に含まれた水分の過剰な浸透による紙力低下防止と、防水塗料中の固形分が紙層表面へ滞留することにより確実な被覆が行われ防水性と防湿性の向上を両立させることができる。
本発明に用いる紙基材は、JAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法 No.68「紙及び板紙-はっ水性試験方法」に準拠して測定した撥水度がR4以上であり、R6以上であることが好ましく、R8以上であることがより好ましい。紙基材の撥水度がR4以上であると、防水剤を塗工する際、塗工液に含まれる水分が紙基材へ過剰に浸透することがなく、紙の強度低下を抑制することができる。
本発明に用いる紙基材は、好ましい態様において防水塗工層を設ける面の点滴吸油度が5秒以上であり、より好ましくは7秒以上、さらに好ましくは10秒以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは80秒以下、より好ましくは75秒以下、さらに好ましくは70秒以下である。吸油度が上記の範囲であることにより、防水剤に含まれるワックスが紙表面にとどまり紙層に浸み込みにくいことから、紙基材の防水性および防湿性を向上させることができる。紙基材の吸油度は、注射針H5号を備えたマイクロシリンジを用いて、動粘性係数が3cStに調整した軽油1号をサンプル表面に1滴滴下し、表面の光沢がみえなくなるまでの時間を測定する。
紙基材の物性は特に制限されず、防水紙の用途に応じて適宜設定することができる。本発明においては、例えば、縦伸びが1.0~15.0%、横伸びが2.0~12.0%、比圧縮強度が100~350N・m2/g、比破裂強度が2.80~5.00kPa・m2/gとなるように設定することができる。
本発明に用いる紙基材は、好ましい態様において、防水塗工層を設ける側より測定した透湿度が1500g/m2・24h以上であり、より好ましくは1750g/m2・24h以上、さらに好ましくは2000g/m2・24h以上である。透湿度の上限は特に限定されないが、好ましい態様において、5000g/m2・24h以下であり、より好ましくは4500g/m2・24h以下、さらに好ましくは4000g/m2・24h以下である。防水塗工層を設ける面の透湿度が上記の範囲であることにより、塗工後の乾燥工程において効率よく塗工剤中の水分を紙層側へ蒸発させることから、均一に被覆する防水塗工層を設けることができ、防水性および防湿性が向上する。
本発明に用いる紙基材は、好ましい態様において、防水塗工層を設ける面の水接触角が75度以上であり、77度以上であることがより好ましい。水接触角が上記の範囲であることにより、塗工液中に含まれる水分が紙基材へ過剰に浸透することを防ぎ、紙基材の強度低下を防ぐことができる。
紙基材の原料パルプとしては、特に制限なく公知のものを使用することができる。具体的には、例えば、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)、砕木パルプ(GP)、リファイナーグラウンドパルプ(RGP)、ケミカルパルプ(CP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)等の木材繊維由来の各種パルプ、ケナフ、バガス、竹、麻、ワラなどから得られた非木材パルプを挙げることができる。
紙基材は、古紙パルプを含有するものであってもよく、また、古紙パルプを含有しないものであってもよい。古紙パルプを含有する場合であって、例えば、紙基材が単層紙である場合、好ましくは全パルプに占める古紙パルプの配合率は10質量%以上、より好ましくは25質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、最も好ましくは70質量%以上とすることができ、また、100質量%(古紙由来のパルプのみからなる)とすることができる。また、古紙パルプ以外のパルプとしてクラフトパルプを配合してもよく、全量クラフトパルプとしてもよい。また、紙基材が2層以上の紙層を有する多層抄き板紙である場合、1層あたりの古紙パルプ配合率を上記の通りとすることができ、各層における古紙パルプ配合率が異なるものであってもよい。
古紙パルプとしては、段ボール古紙、上白、特白、中白、白損等の未印刷古紙を離解した古紙パルプ、上質紙、上質コート紙、中質紙、中質コート紙、更紙等に印刷された古紙、および筆記された古紙、廃棄機密文書等の紙類、雑誌古紙、新聞古紙を離解後脱墨したパルプ(DIP)等を使用することができる。
また、紙基材の抄造では、サイズ剤や撥水剤を内添または外添させることができ、更に、強度を向上させるために紙力増強剤を内添させることができる。サイズ剤としては、例えば、ロジン系サイズ剤、ロジンエマルジョン系サイズ剤、α-カルボキシルメチル飽和脂肪酸等、また、中性ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー(AKD)、アルケニル無水コハク酸(ASA)、カチオンポリマー系サイズ剤等が挙げられる。また、撥水剤としては、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂、ワックス等が挙げられる。また、紙力増強剤としては、ポリアクリルアミド(PAM)や変性でん粉等の従来から使用されている紙力増強剤が挙げられる。本発明においては、ワックスを含む撥水剤を、防水層を設ける側に外添させることが好ましく、パラフィン系ワックスを含む撥水剤を外添させることがより好ましい。撥水剤と外添する場合の塗工量は、3g/m2以下が好ましく、2g/m2以下がより好ましい。
また、必要に応じて紙基材に公知の填料を内添させることができる。填料としては、例えば、カオリン、焼成カオリン、デラミネーティッドカオリン、クレー、焼成クレー、デラミネーティッドクレー、イライト、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛等の無機填料、及び尿素-ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂等の有機填料等が挙げられる。
さらに、紙基材の品質に影響のない範囲で、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、塩基性アルミニウム化合物、水溶性アルミニウム化合物、多価金属化合物、シリカゾル等を内添して使用してもよい。
紙基材は、公知の抄紙方法で製造される。例えば、長網抄紙機、ギャップフォーマー型抄紙機、ハイブリッドフォーマー型抄紙機、オントップフォーマー型抄紙機、丸網抄紙機等を用いて行うことができるが、これらに限定されない。
また、本発明の紙基材の平滑度を調整するため、必要に応じ平滑化処理を行ってもよい。平滑化処理には、通常のカレンダ、スーパーカレンダ、グロスカレンダ、ソフトカレンダ、熱カレンダ、シューカレンダ等の平滑化処理装置を用いることができる。平滑化処理装置は、加圧装置の形態、加圧ニップの数、加温、線圧等を適宜調整してよい。
(防水性樹脂層)
本発明に係る段ボールに用いられるライナは、紙基材上に設けられた防水性樹脂層(防水塗工層)を有しており、本発明の好ましい態様において防水層は、合成樹脂および撥水性ワックスを含有する。合成樹脂は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂の少なくとも1種類を含有することが好適である。特に、合成樹脂がスチレン系樹脂および/またはアクリル系樹脂であることが好適である。
本発明に係る段ボールに用いられるライナは、紙基材上に設けられた防水性樹脂層(防水塗工層)を有しており、本発明の好ましい態様において防水層は、合成樹脂および撥水性ワックスを含有する。合成樹脂は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂の少なくとも1種類を含有することが好適である。特に、合成樹脂がスチレン系樹脂および/またはアクリル系樹脂であることが好適である。
本発明を構成する防水塗工層が含有することのできるスチレン系樹脂とは、構造中にスチレン骨格を有するスチレン系単量体の共重合割合が50質量%以上であることが好ましく、スチレン系単量体の重合体のみからなるものであってもよい。
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、エチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、α-メチル-p-メチルスチレン等が挙げられる。
また、スチレン単量体と共重合可能な単量体として、例えば、メチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、メチルフェニルメタクリレート等のアルキルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート等のアルキルアクリレート、メタクリル酸、アクリル酸等の不飽和カルボン酸、マレイン酸、イタコン酸等の無水物である不飽和ジカルボン酸無水物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン等の共役ジエン等が挙げられる。これらは1種単独、あるいは、2種以上の組み合わせで用いることができる。
本発明を構成する防水塗工層が含有することのできるアクリル系樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体であるアクリル系単量体の共重合割合が50質量%以上である樹脂であり、アクリル系単量体の重合体のみからなるものであってもよい。
アクリル系単量体としては、例えば、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸t-ブチルシクロヘキシル、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロピル等のアクリル酸エステル等を挙げることができ、アクリル系樹脂は、これらのアクリル系単量体から選ばれる1種以上の単量体を重合したものであってよい。
また、アクリル系単量体と共重合可能な単量体としては、スチレン、o-メチルスチレン、p-メチルスチレン、2,4-ジメチルスチレン、エチルスチレン、p-tert-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、α-メチル-p-メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド、無水マレイン酸等の不飽和ジカルボン酸無水物、メタクリル酸、アクリル酸等の不飽和カルボン酸等が挙げられる。これらは1種単独、あるいは、2種以上の組み合わせで用いることができる。
本発明の好ましい態様においては、防水塗工層に撥水性ワックスが含有されている。防水塗工層が含有する撥水性ワックスとしては、例えば、ポリエチレン系ワックス、フィッシャートロプシュワックス、油脂系合成ワックス(脂肪酸エステル系、脂肪酸アミド、ケトン・アミン類)、水素硬化油等の合成ワックス、蜜蝋、木蝋、パラフィン系ワックス、マイクロクリスタリンワックス等の天然ワックス等を挙げることができる。これらのワックスは、1種単独、あるいは、2種以上の組み合わせで使用することができ、特に、パラフィンを含む炭化水素系ワックスが好適である。
本発明では、白色度を向上させることを目的として、防水性を損なわない範囲で防水塗工層に顔料を含有させてもよい。この場合、顔料を含有させることで防水塗工層の表面の白色度が、紙基材の白色度と比較して1%以上高くなっていることが好ましい。このような顔料としては、炭酸カルシウム、酸化チタン、カオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーティッドクレー、タルク、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイト、マイカ、モンモリトナイト等の無機顔料を挙げることができ、これらの顔料を1種単独、あるいは、2種以上の組み合わせで使用することができる。これらの顔料の中で、特に、防水塗工層の防湿性、防水性を阻害し難い点で、粒子が扁平な形状であるカオリンや炭酸カルシウムもしくはマイカが好適である。このような扁平形状の無機顔料は、アスペクト比が10以上であることが好ましい。防水塗工層における顔料の含有量は、5質量%以上、40質量%以下、好ましくは10質量%以上、35質量%以下とすることができる。顔料の含有量が5質量%未満であると、白色度の向上効果が十分に得られず、40質量%を超えると、合成樹脂成分が有する防水塗工層の防湿性、防水性の機能が十分発揮できないことがあるので好ましくない。また、その他の塗工剤として、例えば、バインダー、安定剤、消泡剤、粘性改良剤、保水剤、防腐剤、着色剤等を含有させてもよい。
本発明において防水塗工層は、上記のような成分を含有する塗工剤を紙基材上に塗工して乾燥することにより形成することができる。防水塗工層の塗工量は、4~20g/m2とすることが好ましく、20g/m2を超えると、防水性の更なる向上は望めない一方で、製造コストの増大を来すことがある。
本発明のライナに設けられた防水塗工層は、好ましい態様において、平均の厚みが5.5~20μmであり、5.6~15μmがより好ましく、5.7~12.5μmがさらに好ましい。ここで、塗工層の平均厚みは、サンプルを短冊状に切断し、その断面を任意の10箇所において電子顕微鏡を用いた観察により測定した防水塗工層の厚みの平均値である。
また、本発明に係るライナは、防水塗工層の単位厚さ当たりの透湿度が15(g/m2・24h)/μm以下が好ましく、10(g/m2・24h)/μm以下がより好ましく、7(g/m2・24h)/μmがさらに望ましい。ここで、防水塗工層の単位厚さ当たりの透湿度は、ライナの塗工層側からJIS Z 0208に準拠して測定した透湿度を平均塗工層厚みで除して算出する。
本発明のライナは、例えば、紙基材の少なくとも一方の面に、防水剤を塗工し、塗工した防水剤を乾燥することによって製造することができる。防水塗工層の形成は、公知の塗工方式を使用して塗工剤を塗工して行うことができ、例えば、エアナイフ塗工、カーテン塗工、ブレード塗工、ゲートロール塗工、ダイ塗工等の塗工方式を用いることができる。また、塗工層は、単層であっても複数層であってもよく、複数の塗工層を順次塗工してもよく、カーテン塗工などにより2層以上を同時に塗工してもよい。塗工層を乾燥する際、好ましくは、乾燥工程出口の塗工層温度が120℃未満となるように調整する。塗工剤を塗工する際の塗工速度は、塗工剤の粘度、目標塗工量を考慮して適宜設定することができる。
好ましい態様として、紙基材への塗工剤の塗工を、エアナイフ塗工やカーテン塗工といった輪郭塗工方式により行うことにより、紙基材表面への塗工剤の塗工量が均一となり、したがって塗膜厚みが均一となり、後工程である乾燥工程において塗工層におけるブリスターの発生を抑制することができる。また、接触塗工方式に比べて塗工剤の使用量を低減することができ、製造コストを抑えることができる。
紙基材に塗工された塗工剤を乾燥して塗工層とするが、この乾燥工程では、出口での塗工層温度が120℃未満とすることが好ましく、100℃以下となるように調整してもよい。出口での塗工層温度が120℃以上であると、塗工層におけるブリスターの発生率が高くなることがあり、また、塗工層が形成された後に巻き取られた防水ライナにブロッキングが発生することがある。一方、出口での塗工層温度は、60℃以上が好ましく、70℃がより好ましく、80℃以上とすることもできる。出口での塗工層温度が60℃未満であると、場合によって、塗工層が形成された後に巻き取られた防水ライナにブロッキングが発生することがあるだけでなく、塗工層の乾燥が不十分であるため防水、防湿性能を十分に発現できないことがある。
乾燥工程出口での塗工層温度の設定は、紙基材の坪量および紙厚を考慮して設定することができる。例えば、紙基材が多層抄き板紙であって坪量および紙厚の大きい段ボールのライナの場合、単層紙であって坪量および紙厚が相対的に小さいクラフト紙に比べて塗工層の表面にブリスターが発生し易い傾向にある。その理由は限定されないが、段ボールのライナの場合、クラフト紙に比べて坪量および紙厚が大きいと共に透気性が低いことが多く、クラフト紙と同じ紙中水分値であっても、乾燥工程において紙基材内部で気化した多くの水分が十分に逃げきれないため、塗工層の表面にブリスターが発生し易くなると考えられる。このため、紙基材の坪量および紙厚が大きいほど、乾燥工程出口での塗工層温度を、上記の範囲内で低目に調整することが好ましい。
ここで、乾燥工程の出口とは、乾燥工程における乾燥ゾーンが1個の場合、当該乾燥ゾーンの出口であり、乾燥工程における乾燥ゾーンが複数個の場合、最も下流側の乾燥ゾーンの出口である。
ここで、乾燥工程の出口とは、乾燥工程における乾燥ゾーンが1個の場合、当該乾燥ゾーンの出口であり、乾燥工程における乾燥ゾーンが複数個の場合、最も下流側の乾燥ゾーンの出口である。
乾燥工程出口での塗工層温度の調整は、乾燥時間、乾燥ゾーンの温度の調節により行うことができる。乾燥時間は、紙基材の送り速度、乾燥ゾーンの個数、長さ、乾燥ゾーンの機器能力(風量、赤外線出力)等で決定される。また、乾燥方式としては、公知の乾燥方式を用いることができ、例えば、蒸気シリンダ加熱乾燥方式、熱風乾燥方式、ガス式赤外線乾燥方式、電気式赤外線乾燥方式等を挙げることができ、これらのいずれか1種、あるいは、2種以上の組み合わせで使用することができる。
中しん原紙
得られたライナに、波状に加工した中しん原紙を貼り合わせることにより、本発明に係る段ボールを得ることができる。一般に中しん原紙は、コルゲーターで波状に加工され、その表裏にライナを貼り合わせて、強度の高い段ボールが製造されるが、多層に加工した段ボールや、波状の中しん原紙が表面にでている片面段ボールも知られている。本発明において好ましい態様として、中しんの両面にライナを貼り合わせた段ボール、もしくは多層に加工した段ボールであることが好ましい。
中しん原紙の坪量は特に制限されないが、60~250g/m2が好ましく、70~240g/m2がより好ましく、80~230g/m2がさらに好ましい。
得られたライナに、波状に加工した中しん原紙を貼り合わせることにより、本発明に係る段ボールを得ることができる。一般に中しん原紙は、コルゲーターで波状に加工され、その表裏にライナを貼り合わせて、強度の高い段ボールが製造されるが、多層に加工した段ボールや、波状の中しん原紙が表面にでている片面段ボールも知られている。本発明において好ましい態様として、中しんの両面にライナを貼り合わせた段ボール、もしくは多層に加工した段ボールであることが好ましい。
中しん原紙の坪量は特に制限されないが、60~250g/m2が好ましく、70~240g/m2がより好ましく、80~230g/m2がさらに好ましい。
本発明においては、強化中しんを使用することが好ましく、耐水強化中しんを使用することがより好ましい。強化中しんとは、抄紙工程で紙力剤等を添加することにより、JIS P 3904に規定される中しん原紙の性能を満足する一般中しんと比較し圧縮強度を向上させた中しんを指す。また、耐水強化中しんとは、強化中しんの製造工程にて、さらに耐水剤を添加することにより、圧縮強度だけでなく耐水性を向上させた中しんを指す。内添紙力剤としては、ポリアクリルアミド(PAM)を用いてもよく、その場合の添加量は、紙料固形分に対して0.1%~5.0%が好ましく、0.2%~2.0%がより好ましい。
中しん原紙は、原紙の片面または両面に、澱粉系化合物を含む塗工液を塗布することによって設けられたクリア(透明)塗工層を有しても良い。澱粉塗工とは、例えば、ポンド式2ロールサイズプレス、フィルム転写型の塗工方式であるゲートロールコーターやロッドメタリングサイズプレス、非接触塗工方式であるカーテンコーターやスプレーコーターなどのコーター(塗工機)を使用して、澱粉系化合物を含む塗布液(表面処理液)を原紙上に塗布することをいう。
澱粉塗工の量は、中しんの強度を損なわない範囲であれば特に制限されず、下限は片面あたり固形分で0.2g/m2以上としてもよく、0.8g/m2以上としてもよく、2.0g/m2以上としてもよく、3.0g/m2以上としてもよく、4.0g/m2以上としてもよい。上限は特に限定しないが、塗工量を多くすると澱粉をクリア塗工する前の原紙坪量を下げる必要があり、澱粉塗工前の原紙の引張り強度や引裂き強度が低下し、断紙が発生しやすくすることから、澱粉系化合物の塗工量は、片面あたり8.0g/m2以下が好ましく、6.0g/m2以下としてもよい。
本発明においては、必要に応じて、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤等、通常の澱粉塗工に配合される各種助剤を適宜使用できる。
本発明において、基紙に澱粉系化合物を塗布するための塗工機としては、例えば2ロールサイズプレス、ゲートロールコーター、ロッドメタリングサイズプレス、ブレードコーター、バーコーター、スプレーコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーターを用いることができる。本発明においては、ゲートロールコーター、ロッドメタリングサイズプレスなどのフィルム転写方式の塗工機を用いても効果を発揮することができる。
本発明において、基紙に澱粉系化合物を塗布するための塗工機としては、例えば2ロールサイズプレス、ゲートロールコーター、ロッドメタリングサイズプレス、ブレードコーター、バーコーター、スプレーコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーターを用いることができる。本発明においては、ゲートロールコーター、ロッドメタリングサイズプレスなどのフィルム転写方式の塗工機を用いても効果を発揮することができる。
本発明で製造される中しん原紙のパルプ原料としては、古紙パルプを多く配合することが好ましい。本発明において全パルプに占める古紙パルプの配合率は、50重量%以上が好ましく、70重量%以上がより好ましく、80重量%以上がさらに好ましく、90重量%以上であってもよい。本発明の中しん原紙は、古紙パルプを含む紙料から抄造された多層抄き原紙が好ましい。
古紙パルプとしては、段ボール古紙、製本、印刷工場、裁断所等において発生する裁落、損紙、幅落としした古紙である上白、特白、中白、白損等の未印刷古紙を解離した古紙パルプ、上質紙、上質コート紙、中質紙、中質コート紙、更紙等に平版、凸版、凹版印刷等、電子写真方式、感熱方式、熱転写方式、感圧記録方式、インクジェット記録方式、カーボン紙などにより印字された古紙、及び水性、油性インクや、鉛筆などで筆記した古紙、新聞古紙を離解後脱墨したパルプ(以下、DIPと記載することがある)、製紙スラッジ、製紙工場排水スカム等を用いることができる。古紙パルプ以外のパルプとして、グランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、脱墨パルプ(DIP)、針葉樹クラフトパルプ(NKP)など、一般的に抄紙原料として使用されているものも使用できる。
中しん原紙に添加する填料としては、例えば、重質炭酸カルシウムや軽質炭酸カルシウムなどの炭酸カルシウム、酸化チタン、クレー、シリカ、タルク、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化チタン、ベントナイトなどの無機填料;尿素-ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等の有機填料;を単独または適宜2種類以上を組み合わせて使用することができる。また、製紙スラッジや脱墨フロス等を原料とした再生填料も使用することができる。
酸性抄紙では、前記中性抄紙で使用する填料から、酸溶解性のものを除いた填料が使用され、その単独または適宜2種類以上を組み合わせて使用される。
酸性抄紙では、前記中性抄紙で使用する填料から、酸溶解性のものを除いた填料が使用され、その単独または適宜2種類以上を組み合わせて使用される。
中しん原紙を製造する際、内添用として、公知の製紙用添加剤を使用することができる。製紙用薬品は、特に制限されず、種々の薬品を単独または組み合わせて用いることができる。
例えば、歩留剤、濾水性向上剤、凝結剤、硫酸バンド、ベントナイト、シリカ、サイズ剤、乾燥紙力剤、湿潤紙力剤、嵩高剤、染料、蛍光増白剤、pH調整剤、消泡剤、紫外線防止剤、退色防止剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤などの製紙用薬品を用いることができる。製紙用薬品として好適に使用できるものとしては、ポリアクリルアミド系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、カチオン性澱粉、各種変性澱粉、尿素・ホルマリン樹脂、メラミン・ホルマリン樹脂などの内添乾燥紙力増強剤;ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂などの内添湿潤紙力増強剤;ロジン系サイズ剤、AKD系サイズ剤、ASA系サイズ剤、石油系サイズ剤、中性ロジンサイズ剤などの内添サイズ剤;などを挙げることができる。
これらの助剤は、本発明の填料のスラリーに予め添加してから抄紙機に施用してもよく、また、本発明の填料のスラリーと別々に抄紙機に施用してもよい。
例えば、歩留剤、濾水性向上剤、凝結剤、硫酸バンド、ベントナイト、シリカ、サイズ剤、乾燥紙力剤、湿潤紙力剤、嵩高剤、染料、蛍光増白剤、pH調整剤、消泡剤、紫外線防止剤、退色防止剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤などの製紙用薬品を用いることができる。製紙用薬品として好適に使用できるものとしては、ポリアクリルアミド系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、カチオン性澱粉、各種変性澱粉、尿素・ホルマリン樹脂、メラミン・ホルマリン樹脂などの内添乾燥紙力増強剤;ポリアミドポリアミンエピクロロヒドリン樹脂などの内添湿潤紙力増強剤;ロジン系サイズ剤、AKD系サイズ剤、ASA系サイズ剤、石油系サイズ剤、中性ロジンサイズ剤などの内添サイズ剤;などを挙げることができる。
これらの助剤は、本発明の填料のスラリーに予め添加してから抄紙機に施用してもよく、また、本発明の填料のスラリーと別々に抄紙機に施用してもよい。
また、中しん原紙に種々の表面処理を施すことができ、例えば、カレンダによって表面処理を行ってもよく、中しん原紙に滑剤を塗布してもよい。滑剤としては、特にワックス系の滑剤を用いてよく、塗布量としては、0.005g/m2~0.1g/m2が好ましい。本発明においては、滑剤は、原紙をカレンダに通紙する際に、カレンダロールに滑剤を噴霧し紙に転写する方式が好ましい。このようにすることにより滑剤の塗布以外に、カレンダロールの表面に汚れが付着するのを防止する事が可能となるためである。上記の通り、滑剤を塗布することにより、カレンダロールの表面に汚れが付着するのをより効果的に防止することができる。
得られた中しん原紙は、公知のコルゲーターを用いて波型に加工(フルーテッド)することができる。波形加工としては、用途に応じて公知のあらゆる加工を施すことができるが、例えば、Aフルート、Bフルート、Cフルート、Eフルート、Fフルート、Gフルート、AAAフルート、AAフルートなどを中しん原紙に施してもよい。
段ボールシートへの加工
本発明の箱に用いられる段ボールシートは、ライナと、波型に加工した中しんをコルゲーターを用いて貼り合わせることにより得られる。
コルゲーターとしては、公知のものを制限なく使用することができるが、一般的なコルゲーターは、シングルフェーサ、ダブルバッカー、カッターによって構成される。また、ライナと中しん原紙を接着するための製糊装置、さらに、糊を溶かすための熱を発生させる装置などが合わせて使用される。
本発明の箱に用いられる段ボールシートは、ライナと、波型に加工した中しんをコルゲーターを用いて貼り合わせることにより得られる。
コルゲーターとしては、公知のものを制限なく使用することができるが、一般的なコルゲーターは、シングルフェーサ、ダブルバッカー、カッターによって構成される。また、ライナと中しん原紙を接着するための製糊装置、さらに、糊を溶かすための熱を発生させる装置などが合わせて使用される。
また、本発明の箱に用いられる段ボールシートを製造する際、ライナと中しんの接着には接着剤を用いる。用いる接着剤の種類については、段ボール箱の用途や使用環境に応じて適宜選択してよく、水系、水分散系、溶液系、無溶剤系、固体系など公知の接着剤を用いてよい。本発明においては、段ボールシート断面における水濡れ、結露および湿気等により段ボール箱の強度が低下しにくくなる観点から、耐水接着剤を使用することが好ましい。耐水接着剤とは、通常の段ボール用接着剤に、耐水化剤を加えたものである。耐水化剤としては特に限定されず、合成樹脂エマルジョンやケトンアルデヒド樹脂等が含まれているものがあげられる。
本発明の箱に用いられる段ボールシートは、好ましい態様において、[水に30分接触させた後の破裂強度]/[水に接触させる前の破裂強度]が50%以上であり、60%以上がより好ましく、70%以上がさらに好ましく、最も好ましくは80%以上であってよい。この値が高いほど、紙容器に加工した際に内容物と容器周囲の気温との温度差に起因する結露等の影響を受けにくくなり、紙容器の強度を維持することができる。
以下に、具体例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の具体例によって限定されるものではない。なお、本明細書において、特に記載しない限り、濃度などは重量基準であり、数値範囲はその端点を含むものとする。
ライナの製造と評価
(1)ライナサンプルA
段古紙パルプ100%からなる裏層、古紙パルプ100%からなる中層、未晒クラフトパルプ70%および段古紙パルプ30%からなる表層を、裏層:中層:表層=25:60:15の重量比で抄き合わせ、ドライヤにて乾燥後、パラフィン系ワックスおよびロジンを含む撥水剤を表層側に片面塗工し、再度ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行ってライナサンプルAを製造した(坪量:約280g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:13g/m2、撥水剤の塗工量:約1g/m2)。
(1)ライナサンプルA
段古紙パルプ100%からなる裏層、古紙パルプ100%からなる中層、未晒クラフトパルプ70%および段古紙パルプ30%からなる表層を、裏層:中層:表層=25:60:15の重量比で抄き合わせ、ドライヤにて乾燥後、パラフィン系ワックスおよびロジンを含む撥水剤を表層側に片面塗工し、再度ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行ってライナサンプルAを製造した(坪量:約280g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:13g/m2、撥水剤の塗工量:約1g/m2)。
(2)ライナサンプルB
ライナサンプルAの表層側にエアナイフを用いてスチレン・アクリル系樹脂とパラフィン系ワックスを含有する防水剤(マイケルマン、VaporCoat2200)を10.0g/m2塗布し、乾燥工程出口における塗工層の温度が80℃となるよう熱風乾燥してライナサンプルBを得た(坪量:約290g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:0.3g/m2)。
ライナサンプルAの表層側にエアナイフを用いてスチレン・アクリル系樹脂とパラフィン系ワックスを含有する防水剤(マイケルマン、VaporCoat2200)を10.0g/m2塗布し、乾燥工程出口における塗工層の温度が80℃となるよう熱風乾燥してライナサンプルBを得た(坪量:約290g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:0.3g/m2)。
(3)ライナサンプルC
段古紙パルプ100%からなる裏層、古紙パルプ100%からなる中層、未晒クラフトパルプ70%および段古紙パルプ30%からなる表層を、裏層:中層:表層=25:60:15の重量比で抄き合わせ、ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行ってライナサンプルCを製造した(坪量:約280g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:30g/m2)。
段古紙パルプ100%からなる裏層、古紙パルプ100%からなる中層、未晒クラフトパルプ70%および段古紙パルプ30%からなる表層を、裏層:中層:表層=25:60:15の重量比で抄き合わせ、ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行ってライナサンプルCを製造した(坪量:約280g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:30g/m2)。
(4)ライナサンプルD
ライナサンプルCの表層側に、スチレン・ブタジエン系共重合体(HOJ4072、日本ゼオン、ガラス転移点:21℃)100重量部に対しデラミカオリン(平均粒子径3μm、Capim NP、RCC社)65重量部、重質炭酸カルシウム(平均粒子径8μm、BF300、備北粉化工業(株))15重量部、シリカ系消泡剤(SNデフォーマー777、サンノプコ)0.9重量部を加えた防水塗工液を、エアナイフを用いて10.0g/m2塗布し、乾燥工程出口における塗工層の温度が80℃となるよう熱風乾燥してライナを得た(坪量:290g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:0.1g/m2)。
ライナサンプルCの表層側に、スチレン・ブタジエン系共重合体(HOJ4072、日本ゼオン、ガラス転移点:21℃)100重量部に対しデラミカオリン(平均粒子径3μm、Capim NP、RCC社)65重量部、重質炭酸カルシウム(平均粒子径8μm、BF300、備北粉化工業(株))15重量部、シリカ系消泡剤(SNデフォーマー777、サンノプコ)0.9重量部を加えた防水塗工液を、エアナイフを用いて10.0g/m2塗布し、乾燥工程出口における塗工層の温度が80℃となるよう熱風乾燥してライナを得た(坪量:290g/m2、表面の120秒コッブ吸水度:0.1g/m2)。
(塗工層の折割れ)
ライナサンプルBおよびDについて、塗工層の折割れを評価した。サンプルを50×50mmの大きさに裁断し、23℃、50%の環境下で1日間調湿した後に、チャック付き透明ポリ袋に入れて密封した。密封した各サンプルを、-18℃、4℃または23℃の環境に24時間放置後、紙の流れ方向に塗工層側が90°の山折りとなるよう、V字型を有するプレス機にて加圧し、長さ50mm(紙の長さと同一)の折り目を付けた。水性ペンを用いて折り目箇所を塗りつぶしてから、ティッシュペーパーで拭き取り、塗工層の割れにより染まった箇所の長さを測定し、以下の式を用いて割れ率(%)を算出した。
・割れ率= 染色箇所の長さ合計 ÷ 折目長さ(本評価では50mm)×100
ライナサンプルBおよびDについて、塗工層の折割れを評価した。サンプルを50×50mmの大きさに裁断し、23℃、50%の環境下で1日間調湿した後に、チャック付き透明ポリ袋に入れて密封した。密封した各サンプルを、-18℃、4℃または23℃の環境に24時間放置後、紙の流れ方向に塗工層側が90°の山折りとなるよう、V字型を有するプレス機にて加圧し、長さ50mm(紙の長さと同一)の折り目を付けた。水性ペンを用いて折り目箇所を塗りつぶしてから、ティッシュペーパーで拭き取り、塗工層の割れにより染まった箇所の長さを測定し、以下の式を用いて割れ率(%)を算出した。
・割れ率= 染色箇所の長さ合計 ÷ 折目長さ(本評価では50mm)×100
段ボール製容器の製造と評価
(1)サンプル1(比較例)
段古紙パルプ100重量%のパルプスラリーに、防水剤0.4%を添加して紙料を調成した。次いで、この紙料から単層で抄紙し、ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行って中しん原紙Aを製造した(坪量:約200g/m2)。
その後、ライナサンプルAと中しん原紙A(防水剤内添)から、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。具体的には、シングルフェーサ部にて中しん原紙AをAフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:5mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Aの非接着側とライナサンプルの裏側を耐水糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約6mm)。
段ボールシートから、塗工面が内側となるようにして、図1に示すような蓋つき段ボール箱Aを作製した(本体の内寸:縦57cm×横32cm×深さ20.5cm)。図2は、箱状に折り込む前の展開図であり、図3は、箱状に組み立てる際の斜視図である。また、図4に示すように、蓋と箱本体が分離されている蓋つき段ボール箱Bを作製した(本体の内寸:縦57cm×横32cm×深さ20.5cm、蓋の内寸:縦61cm×横34cm×深さ21.5cm)。
(1)サンプル1(比較例)
段古紙パルプ100重量%のパルプスラリーに、防水剤0.4%を添加して紙料を調成した。次いで、この紙料から単層で抄紙し、ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行って中しん原紙Aを製造した(坪量:約200g/m2)。
その後、ライナサンプルAと中しん原紙A(防水剤内添)から、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。具体的には、シングルフェーサ部にて中しん原紙AをAフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:5mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Aの非接着側とライナサンプルの裏側を耐水糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約6mm)。
段ボールシートから、塗工面が内側となるようにして、図1に示すような蓋つき段ボール箱Aを作製した(本体の内寸:縦57cm×横32cm×深さ20.5cm)。図2は、箱状に折り込む前の展開図であり、図3は、箱状に組み立てる際の斜視図である。また、図4に示すように、蓋と箱本体が分離されている蓋つき段ボール箱Bを作製した(本体の内寸:縦57cm×横32cm×深さ20.5cm、蓋の内寸:縦61cm×横34cm×深さ21.5cm)。
(2)サンプル2
ライナサンプルBと中しん原紙A(防水剤内添)から、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。シングルフェーサ部にて中しん原紙AをBフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:3mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Aの非接着側とライナサンプルの裏側を耐水糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約4mm)。次いで、この段ボールシートから、サンプル1と同様にして段ボール箱A、段ボール箱Bをそれぞれ作製した。
ライナサンプルBと中しん原紙A(防水剤内添)から、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。シングルフェーサ部にて中しん原紙AをBフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:3mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Aの非接着側とライナサンプルの裏側を耐水糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約4mm)。次いで、この段ボールシートから、サンプル1と同様にして段ボール箱A、段ボール箱Bをそれぞれ作製した。
(3)サンプル3(比較例)
段古紙パルプ80重量%および雑誌古紙パルプ20重量%を混合したパルプスラリーに、対パルプ固形分比で硫酸バンドを0.2%、紙力剤を0.2%添加して紙料を調成した。次いで、この紙料から単層で抄紙し、ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行って中しん原紙Bを製造した(坪量:約200g/m2)。
その後、ライナサンプルCと中しん原紙Bから、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。具体的には、シングルフェーサ部にて中しん原紙BをAフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:5mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と合成糊で接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Bの非接着側とライナサンプルの裏側を合成糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約6mm)。次いで、この段ボールシートから、サンプル1と同様にして段ボール箱A、段ボール箱Bをそれぞれ作製した。
段古紙パルプ80重量%および雑誌古紙パルプ20重量%を混合したパルプスラリーに、対パルプ固形分比で硫酸バンドを0.2%、紙力剤を0.2%添加して紙料を調成した。次いで、この紙料から単層で抄紙し、ドライヤにて乾燥後、カレンダを用いて平滑化処理を行って中しん原紙Bを製造した(坪量:約200g/m2)。
その後、ライナサンプルCと中しん原紙Bから、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。具体的には、シングルフェーサ部にて中しん原紙BをAフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:5mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と合成糊で接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Bの非接着側とライナサンプルの裏側を合成糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約6mm)。次いで、この段ボールシートから、サンプル1と同様にして段ボール箱A、段ボール箱Bをそれぞれ作製した。
(4)サンプル4(比較例)
ライナサンプルDと中しん原紙A(防水剤内添)から、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。シングルフェーサ部にて中しん原紙AをBフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:3mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Aの非接着側とライナサンプルの裏側を耐水糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約4mm)。次いで、この段ボールシートから、サンプル1と同様にして段ボール箱A、段ボール箱Bをそれぞれ作製した。
ライナサンプルDと中しん原紙A(防水剤内添)から、コルゲーターを用いて段ボールシートを製造した。シングルフェーサ部にて中しん原紙AをBフルート状に加工し(凸凹の波の高さ:3mm)、段頂に耐水糊を塗布してからライナサンプルの裏側(非塗工面)と接着・乾燥して片面段ボールシートとした後、ダブルフェーサ部にて、中しん原紙Aの非接着側とライナサンプルの裏側を耐水糊で接着・乾燥して、段ボールシートを得た(合計厚さ:約4mm)。次いで、この段ボールシートから、サンプル1と同様にして段ボール箱A、段ボール箱Bをそれぞれ作製した。
(5)サンプル5-B(比較例)
対照として、市販の発泡スチロール製蓋つき箱を使用した(本体の内寸:縦55.8cm×横30.9cm×深さ20.6cm、外寸:縦60.4cm×横35.5cm×深さ24.4cm)。
対照として、市販の発泡スチロール製蓋つき箱を使用した(本体の内寸:縦55.8cm×横30.9cm×深さ20.6cm、外寸:縦60.4cm×横35.5cm×深さ24.4cm)。
サンプルの評価
(坪量) JIS P 8124に準拠して測定した。
(コッブ吸水度) JIS P 8140に準拠し、コッブ法により測定を行った。すなわち、100mlの蒸留水を塗工層に接触させ、規定時間後に吸収された水の単位面積あたりの重量を測定した。なお測定時間は防水性を評価するため、通常の規定時間である120秒(2分間)ではなく、30分として測定を行った。また、発泡スチロール製のサンプル5-Bについても同様に測定を行った。
(破裂強度) 各段ボールシートサンプルの塗工面を4℃の氷水に30分接触させた。氷水に接触する前後のサンプルについて、JIS Z 1516に準拠して破裂強度を測定した。また、破裂強度の測定結果から、以下の式に基づき残存率(%)を算出した。なお、発泡スチロール製のサンプル5-Bについても、段ボール箱と同様に破裂強度を測定した。
・残存率=氷水接触後サンプルの破裂強度(kPa)/氷水接触前サンプルの破裂強度(kPa)×100
(接着強度) 各段ボールシートサンプルを10分間水に浸漬した。水に浸漬する前後の段ボールシートについて、JIS Z 0402に準拠して、段ボールシートサンプルの、シングルフェーサ部(SF部)にて接着したライナと中しんとの接着剥離強度を測定した。また、接着剥離強度の測定結果から、残存率(%)を測定した。
・残存率=浸漬後サンプルの剥離強度(N)/ 浸漬前サンプルの剥離強度(N)×100
(箱重量) 各段ボール箱について、空き箱の状態で23℃、50%の環境下にて1日保管後、重量を測定した。
(坪量) JIS P 8124に準拠して測定した。
(コッブ吸水度) JIS P 8140に準拠し、コッブ法により測定を行った。すなわち、100mlの蒸留水を塗工層に接触させ、規定時間後に吸収された水の単位面積あたりの重量を測定した。なお測定時間は防水性を評価するため、通常の規定時間である120秒(2分間)ではなく、30分として測定を行った。また、発泡スチロール製のサンプル5-Bについても同様に測定を行った。
(破裂強度) 各段ボールシートサンプルの塗工面を4℃の氷水に30分接触させた。氷水に接触する前後のサンプルについて、JIS Z 1516に準拠して破裂強度を測定した。また、破裂強度の測定結果から、以下の式に基づき残存率(%)を算出した。なお、発泡スチロール製のサンプル5-Bについても、段ボール箱と同様に破裂強度を測定した。
・残存率=氷水接触後サンプルの破裂強度(kPa)/氷水接触前サンプルの破裂強度(kPa)×100
(接着強度) 各段ボールシートサンプルを10分間水に浸漬した。水に浸漬する前後の段ボールシートについて、JIS Z 0402に準拠して、段ボールシートサンプルの、シングルフェーサ部(SF部)にて接着したライナと中しんとの接着剥離強度を測定した。また、接着剥離強度の測定結果から、残存率(%)を測定した。
・残存率=浸漬後サンプルの剥離強度(N)/ 浸漬前サンプルの剥離強度(N)×100
(箱重量) 各段ボール箱について、空き箱の状態で23℃、50%の環境下にて1日保管後、重量を測定した。
(積載効率) サンプル1~4の段ボール箱Aおよび段ボール箱B、およびサンプル5-B(発泡スチロール製)の各容器について、内寸容積を外寸容積で除して積載効率を算出した。
(箱圧縮強度) 図5に示すように、段ボール箱に3kgの氷を入れ、蓋をした後、温度5℃の環境下で24時間放置した。
放置前および放置後の箱圧縮強度を、JIS Z 0212に準拠し、下記の手順により測定した。なお、発泡スチロール製のサンプル5-Bについても、段ボール箱と同様に圧縮強度を測定した。
(a)蓋をした状態の箱を圧縮試験機の中央にセットする。
(b)圧縮試験機を起動し、箱上面全体に満遍なく徐々に下方向へ力を加えていく。
(c)箱側面が変形した際の加重を読み取り、箱圧縮強度とする。
また、箱圧縮強度の測定結果から、容器の防水性の指標として、箱強度残存率(%)を算出した。
・残存率=放置後の箱圧縮強度/放置前の箱圧縮強度×100
(箱圧縮強度) 図5に示すように、段ボール箱に3kgの氷を入れ、蓋をした後、温度5℃の環境下で24時間放置した。
放置前および放置後の箱圧縮強度を、JIS Z 0212に準拠し、下記の手順により測定した。なお、発泡スチロール製のサンプル5-Bについても、段ボール箱と同様に圧縮強度を測定した。
(a)蓋をした状態の箱を圧縮試験機の中央にセットする。
(b)圧縮試験機を起動し、箱上面全体に満遍なく徐々に下方向へ力を加えていく。
(c)箱側面が変形した際の加重を読み取り、箱圧縮強度とする。
また、箱圧縮強度の測定結果から、容器の防水性の指標として、箱強度残存率(%)を算出した。
・残存率=放置後の箱圧縮強度/放置前の箱圧縮強度×100
(解体容易性)サンプル2を用いた段ボール箱A,サンプル2を用いた段ボール箱B、および発泡スチロール製のサンプル5-Bの容器を各50個用意した。次に示す解体手順の説明を受けた30代の成人男性5名が、各サンプルを一人当たり10個ずつ解体し、10個の箱を解体するのに要した時間の平均値と、50箱すべてを解体した後の箱材料(段ボールシート、発泡スチロール片)が占有する体積を測定した。
・段ボールシートの解体方法:組立方法とは逆の手順で、開口部を上にしたうえで係止片部15を起こし突片部11a、11bとの固定状態を解除したうえで、側壁部を広げ1枚の略平面状にした状態の段ボールシートを重ねていく。
・発泡スチロール箱の解体方法:人力で概ね15cm角程度の大きさまで粉砕したうえで、解体した発泡スチロール片を市販の90Lゴミ袋に、ゴミ袋が封止できる程度まで最大限入れる。
以上の評価結果を表2に示す。
・段ボールシートの解体方法:組立方法とは逆の手順で、開口部を上にしたうえで係止片部15を起こし突片部11a、11bとの固定状態を解除したうえで、側壁部を広げ1枚の略平面状にした状態の段ボールシートを重ねていく。
・発泡スチロール箱の解体方法:人力で概ね15cm角程度の大きさまで粉砕したうえで、解体した発泡スチロール片を市販の90Lゴミ袋に、ゴミ袋が封止できる程度まで最大限入れる。
以上の評価結果を表2に示す。
本発明に係る段ボール製容器(サンプル2A)は、他のサンプルと比較し、折割れ性、防水性に優れることが明らかとなった。また氷を入れて24時間放置した後の箱圧縮強度についても、テスト前のブランク品と比較し若干の低下は見られるものの、十分な強度を保持することが明らかとなった。
また、本発明に係る段ボール製容器は、発泡スチロール製容器と比較して積載効率が高く、組み立てや解体が容易で、組み立て前や解体後に占めるスペースもコンパクトである。同じ段ボール製容器であるが、箱本体と蓋が別個となっている段ボール箱Bと、本発明に用いられる段ボール箱A比較した場合、強度面では段ボール箱Bのほうが優れているものの、段ボール箱Aにおいても強度低下率は実用上遜色のない範囲でありながら、解体にかかる時間と解体後のシートを保管するのに必要な体積が最も小さい。
以上より、本発明は、鮮魚や野菜を始めとした食料品等の物流用段ボール箱として好適に使用できる。
以上より、本発明は、鮮魚や野菜を始めとした食料品等の物流用段ボール箱として好適に使用できる。
1 蓋付箱
1A 箱本体
1B 蓋部
2 平板部
3 折線
4 側壁部
5 折線
6 側壁部
7,8,9 折線
10 折込部
11a,11b 突片部
12 凹部
13a,13b 突部
14 折線
15 係止片部
16a,16b 嵌合口
17 連接部
18 切り込み
19,23 折線
26 外蓋部
1A 箱本体
1B 蓋部
2 平板部
3 折線
4 側壁部
5 折線
6 側壁部
7,8,9 折線
10 折込部
11a,11b 突片部
12 凹部
13a,13b 突部
14 折線
15 係止片部
16a,16b 嵌合口
17 連接部
18 切り込み
19,23 折線
26 外蓋部
Claims (6)
- 少なくとも箱の内面に防水性樹脂層が塗工されており、前記箱の少なくとも1つの側壁部に連接された蓋部を有する、段ボール製の紙容器であって、
前記箱の内面における30分コッブ吸水度が155g/m2以下であり、紙容器内に水を入れて24時間放置後の箱強度残存率が30%以上である、上記紙容器。 - 紙容器を構成する段ボールシートについて、[水に30分接触させた後の破裂強度]/[水に接触させる前の破裂強度]が30%以上である、請求項1に記載の紙容器。
- 防水性樹脂層が、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン樹脂の少なくとも1つおよび撥水性ワックスを含有する、請求項1または2に記載の紙容器。
- 紙容器を構成する段ボールシートについて、段ボールシートを構成する中しんに防水剤が内添されている、請求項1または2に記載の紙容器。
- 紙容器の内寸容積/外寸容積が、0.70以上である、請求項1または2に記載の紙容器。
- 紙容器を構成する段ボールシートの厚みが2.5~15mmである、請求項5に記載の紙容器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022127869A JP2024024900A (ja) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | 防水段ボール箱 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022127869A JP2024024900A (ja) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | 防水段ボール箱 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024024900A true JP2024024900A (ja) | 2024-02-26 |
Family
ID=90011020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022127869A Pending JP2024024900A (ja) | 2022-08-10 | 2022-08-10 | 防水段ボール箱 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024024900A (ja) |
-
2022
- 2022-08-10 JP JP2022127869A patent/JP2024024900A/ja active Pending
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