(57)【要約】【課題】環境への負荷が小さく、かつ、耐水性に優れた紙筒を製造するための紙筒用原紙を提供する。【解決手段】２層以上５層以下の紙層を有し、  前記紙層が、水溶性または水分散性である接着剤で接着され、  溶出率が、２．０％以下である紙筒用原紙。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層以上５層以下の紙層を有し、
前記紙層が、水溶性または水分散性である接着剤で接着され、
溶出率が、２．０％以下であることを特徴とする紙筒用原紙。
【請求項２】
前記紙層の最外層の表面が、ＪＩＳ  Ｐ  ８１５５：２０１０（王研法）による平滑度が１５０秒以上であることを特徴とする請求項１に記載の紙筒用原紙。
【請求項３】
前記紙層の最外層の厚さが、２５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の紙筒用原紙。
【請求項４】
前記接着剤が、水分散性であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の紙筒用原紙。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の紙筒用原紙からなることを特徴とする紙筒。
【請求項６】
直径が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の紙筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙筒用原紙と、この紙筒用原紙からなる紙筒、特に耐水性に優れた紙筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックは、安価で成形が容易なため、様々な製品の材料として広く用いられており、年間３億トン以上のプラスチック製品が生産されている。
プラスチック製品の多くは、適切に処分されているが、その一部は、管理不十分や不法投棄により、環境中にごみとして流出してしまい、最終的に海に到達する。海洋中に流出するプラスチックごみの量は、年間８００万トン以上にのぼると推測され、これらのプラスチックごみの多くは非生分解性であるため、そのほとんどが海洋中に蓄積される。
【０００３】
プラスチックごみによる環境破壊を防ぐための動きが始まっており、プラスチック製使い捨て製品を、環境への負荷が小さい材料で代替することが求められている。中でもプラスチック製のストローは、１日に米国で５億本、世界で１０億本以上が消費されているが、海鳥や海亀の誤飲による死亡例が報告されており、環境保護団体等が、プラスチック製ストローを使用しないように呼びかける運動を始めている。
【０００４】
プラスチック製ストローの、環境への負荷が小さい代替材料としては、生分解性プラスチックと並んで紙が注目されている。
例えば、特許文献１、２には、紙製のストローが提案されている。ただし、耐水性に劣る紙をストローとするために、特許文献１では、紙材に熱可塑性樹脂を塗布し、特許文献２では、紙基材の内外両面にポリエチレンフィルムまたはアルミニウム泊を貼付している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−１３３８４０号公報
【特許文献２】特開２００９−２３３３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
環境への負荷が小さく、かつ、耐水性に優れた紙筒を製造するための紙筒用原紙を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の課題を解決するための手段は、以下の通りである。
１．２層以上５層以下の紙層を有し、
前記紙層が、水溶性または水分散性である接着剤で接着され、
溶出率が、２．０％以下であることを特徴とする紙筒用原紙。
２．前記紙層の最外層の表面が、ＪＩＳ  Ｐ  ８１５５：２０１０（王研法）による平滑度が１５０秒以上であることを特徴とする１．に記載の紙筒用原紙。
３．前記紙層の最外層の厚さが、２５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする１．または２．に記載の紙筒用原紙。
４．前記接着剤が、水分散性であることを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載の紙筒用原紙。
５．１．〜４．のいずれかに記載の紙筒用原紙からなることを特徴とする紙筒。
６．直径が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする５．に記載の紙筒。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の紙筒用原紙は、紙を主体としており、環境への負荷が小さい。また、水溶性接着剤または水分散性接着剤を使用しているため、製造時の環境への負荷も小さい。本発明の紙筒用原紙は、安全性の高い水溶性接着剤または水分散性接着剤を使用し、かつ、溶出率が低いため、ストローやマドラー等の飲料品や口に接触する紙筒（以下、食器用紙筒ともいう）に好適に使用することができる。
最外層の表面が、ＪＩＳ  Ｐ  ８１５５：２０１０（王研法）による平滑度が１５０秒以上である紙筒用原紙は、口唇や舌への吸着感が小さく、違和感が小さいため、ストローとして好適に使用することができる。紙層の最外層の厚さが２５μｍ以上１００μｍ以下であると、スパイラル巻きして紙筒を形成した際に、外表面が平滑な紙筒を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】接着力の経時変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜紙筒用原紙＞
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明の紙筒用原紙（以下、原紙ともいう）は、２層以上５層以下の紙層を有し、この紙層が、水溶性または水分散性である接着剤で接着され、溶出率が、２．０％以下であることを特徴とする。
【００１１】
本明細書において、溶出率とは、下記方法により算出される値である。
（溶出率）
紙筒用原紙Ｄ（ｇ）（２〜３ｇ程度）を、１ｃｍ角に断裁後、１００ｍｌ容ビーカーに、超純水（２５℃）５０ｍｌとともに入れて、６００ｒｐｍで２時間撹拌する。
撹拌終了後、ろ紙（アドバンテック社製、Ｎｏ．２ろ紙）で吸引ろ過して固形分と溶液とに分離する。得られた溶液を１００℃で２４時間乾固し、析出した固形分の重さｄ（ｇ）を測定し、下記式（１）により溶出率を算出する。
（式１）    溶出率（％）＝ｄ（ｇ）／Ｄ（ｇ）×１００
【００１２】
本発明の原紙は、溶出率が２．０％以下と低いため、食器用紙筒の原紙として好適に利用することができる。また、溶出する成分によっては、液体に濁りや異臭が生じる場合があるが、本発明の原紙は、溶出率が低いため、これらの発生を抑制することができる。本発明において、溶出率は、１．５％以下であることが好ましく、１．０％以下であることがより好ましい。なお、本発明の原紙から溶出する成分は、そのほとんどが接着剤由来であり、製紙用薬剤等の助剤由来は極僅かである。
【００１３】
本発明の原紙は、２層以上５層以下の紙層を有する。紙層の数が少ないほど耐水性に優れるが、直径の小さな紙筒に巻きにくくなり巻加工性が低下する。そのため、紙層の数は、耐水性と巻加工性に応じて、適宜調整すればよい。
【００１４】
本発明の原紙は、全体の坪量が１５０ｇ／ｍ２以上４００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。坪量が１５０ｇ／ｍ２未満では、ストローとして使用した場合に剛度が不足する場合がある。坪量が４００ｇ／ｍ２を超えると、紙筒に巻きにくくなる場合がある。坪量は、１８０ｇ／ｍ２以上３７０ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、２００ｇ／ｍ２以上３５０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００１５】
本発明の原紙は、２層以上５層以下の紙層を有するが、紙層の最外層の表面が、ＪＩＳ  Ｐ  ８１５５：２０１０（王研法）による平滑度が１５０秒以上であることが好ましい。最外層の表面の平滑度が１５０秒以上である原紙からなる紙筒は、口に咥えた際の口唇、舌への吸着感が小さく、違和感が小さいため好ましい。平滑度は２００秒以上であることがより好ましく、５００秒以上であることがさらに好ましい。特に平滑度が１０００秒以上であると、従来のプラスチック製ストローと同等の感触である。なお、本明細書において、最内層、最外層とは、それぞれ紙筒とした際に最も内側に位置する層、最も外側に位置する層をいう。
【００１６】
また、最外層が耐水性を有する紙層であると、ストローとして使用した場合に最外層からの水等の液体の侵入を防止することができるため、液体に浸漬した場合に紙層間での剥離が生じにくくなり好ましい。また、色のついた液体に浸漬した場合に、吸液による着色が起こりにくくなるため好ましい。ここで、耐水性とは、基材を水に浸漬した状態で２時間程度はその形態を保ち、若干の膨潤等が生じた場合であっても実用上の強度的不具合を生じない性質をいう。
【００１７】
本発明の原紙は、紙層の最外層の厚さが２５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。紙層の最外層の厚さが上記した範囲内であると、原紙をスパイラル巻きして紙筒を形成した際に、原紙の幅方向における重複部分の段差が小さくなり、より平滑な紙筒を成形することができる。紙層の最外層の厚さが２５μｍ未満であると、紙筒製造時に断紙や皺が起こりやすくなり、巻加工性が劣る。また、特に液体に浸漬した時に衝撃等で破れやすくなる。一方、紙層の最外層の厚さが１００μｍより大きいと、紙筒に巻きにくくなり、やはり巻加工性が劣る。また、特に液体に浸漬した時に端部から剥がれやすくなる。なお、本発明の原紙において、各層の厚さ、坪量は、同一であっても異なっていてもよい。
【００１８】
＜紙層＞
本発明において、紙層は、パルプ、填料、各種助剤等からなる層である。
本発明の紙筒用原紙を、食器用紙筒の原紙として使用する場合、食品添加物として認可を受けている、またはＦＤＡ認証取得済み等、食品安全性に適合したものを使用することが好ましい。
【００１９】
パルプとしては、針葉樹の晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、針葉樹の未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、広葉樹の晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、広葉樹の未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、サルファイトパルプ（ＳＰ）等の木材の化学パルプ、グランドパルプ（ＧＰ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）、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）等の木材の機械パルプ、ケナフ、バガス、竹、麻、ワラなどから得られた非木材パルプ、古紙を原料とし、脱墨工程にて古紙に含まれるインキを除去した古紙パルプなど、公知のパルプを適宜配合して用いることが可能である。
ただし、本発明の紙筒用原紙を、食器用紙筒の原紙として使用する場合、異物混入が発生し難いＬＢＫＰ、ＮＢＫＰ等の化学パルプが好ましく、また、古紙パルプの配合量が少ないことが好ましい。具体的には、化学パルプの配合量が８０％以上であることが好ましく、化学パルプの配合量が１００％であることが特に好ましい。
【００２０】
填料としては、タルク、カオリン、焼成カオリン、クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、ゼオライト、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、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの無機填料、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等の有機填料等の公知の填料を使用することができる。なお、填料は、必須材料ではなく、使用しなくてもよい。
【００２１】
各種助剤としては、ロジン、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）、アルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）などのサイズ剤、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、カチオン化澱粉、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乾燥紙力増強剤、湿潤紙力増強剤、歩留剤、濾水性向上剤、凝結剤、硫酸バンド、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等が例示可能であり、必要に応じて適宜選択して使用可能である。
【００２２】
本発明において、紙層は、湿潤紙力増強剤を含むことが好ましい。湿潤紙力増強剤は、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂、ポリアミンエピクロルヒドリン樹脂、ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂、ポリビニルアミン樹脂、ポリエチレンイミン樹脂などが使用できる。その中でもポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂が好ましい。
【００２３】
湿潤紙力増強剤は、製造工程において、全パルプに対し、０．１質量％以上１．５質量％以下の間で添加されることが好ましく、０．５質量％以上１．０質量％以下の間で添加されることがより好ましい。
湿潤紙力増強剤の量は、ケルダール法、エネルギー分散型Ｘ線分析等による元素分析により定量することが可能である。本発明において、紙層に含まれる湿潤紙力増強剤の量は、ケルダール法を用いて定量した窒素元素が全てポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン樹脂由来とした場合の換算値をいう。紙層は、パルプ全量に対して、湿潤紙力増強剤を、０．０５質量％以上０．７０質量％以下含有することが好ましい。
【００２４】
＜接着剤＞
接着剤は、隣接する紙層同士を貼り合わせるものである。
本発明は、接着剤として、水溶性接着剤、または、水分散性接着剤を使用するが、水分散性接着剤を使用することが好ましい。
水溶性接着剤は、一般的に固形分濃度を高くすることが難しく、仮に固形分濃度を高くできたとしても、粘度が上昇して取扱性が低下する場合がある。一方、水分散性接着剤は、水溶性接着剤よりも固形分濃度を高くすることが容易であり、さらに、固形分濃度に依らず粘度はほぼ一定である。そのため、水分散性接着剤は、固形分濃度を高くすることで接着剤を塗工してから水が揮発して接着強度が発現するまでの時間を短くすることができる。特に、紙層の少なくとも一層が耐水性を有する紙層であると、接着強度が発現するまでの時間が長くなってしまうことがあるが、水分散性接着剤を使用することにより、接着強度が発現するまでの時間を短くすることができるため、製造直後の紙層間の剥がれを効果的に防止することができる。また、養生処理を短く、さらには不要とすることができる。
【００２５】
本発明で使用する水溶性接着剤、水分散性接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール系、ポリエチレンオキサイド系、ポリアクリルアミド系、デンプン系、ゼラチン、カゼイン、エーテル系セルロース、フェノール樹脂系、水ガラス等の水溶性接着剤、アクリル系、酢酸ビニル系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、スチレン・ブタジエン共重合体系、ウレタン系、α−オレフィン系等の水分散性接着剤が挙げられる。これらの中で、溶出率を低く抑えることができるため、水溶性接着剤としては、ポリビニルアルコール系、フェノール樹脂系が、水分散性接着剤としては、アクリル系、スチレン・ブタジエン共重合体系が好ましい。
【００２６】
＜抄紙、接着方法＞
紙層の製造（抄紙）方法、抄紙機の型式は特に限定されるものではなく、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、円網抄紙機、ギャップフォーマー、ハイブリッドフォーマー(オントップフォーマー)等の公知の製造（抄紙）方法、抄紙機が選択可能である。
また、抄紙時のｐＨは酸性領域（酸性抄紙）、疑似中性領域（疑似中性抄紙）、中性領域（中性抄紙）、アルカリ性領域（アルカリ性抄紙）のいずれでもよく、酸性領域で抄紙した後、紙層の表面にアルカリ性薬剤を塗布してもよい。
【００２７】
紙層を接着する方法は特に限定されず、抄紙、乾燥した紙層を所定幅に断裁した後に接着する方法、抄紙した紙層をウェット状態で接着し、乾燥した後に断裁する方法等が挙げられる。
【００２８】
＜紙筒＞
本発明の紙筒用原紙から、紙筒を製造することができる。紙筒の製造方法は特に制限されず、スパイラル巻き、平巻き等の公知の方法で製造することができるが、連続生産が可能なためスパイラル巻きが好ましい。
紙筒の直径は特に制限されず、その用途に応じて様々な直径とすることができる。例えば、本発明の紙筒は耐水性に優れているため、直径３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の紙筒を、食器用紙筒として好適に利用することができ、直径４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であるとより好適に利用することができる。なお、本発明の紙筒の直径とは、紙筒の外径を指す。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
【００３０】
「実施例１」
下記表１に、使用した紙層と接着剤を示す。
直径８ｍｍのマンドレルに最内層側からＡ／Ｂ／Ｃの積層順となるように、接着剤ａ（水分散性接着剤、アクリル系）を各層間あたり固形分で２０ｇ／ｍ２となるように塗工して、紙層をスパイラル巻きして接着し、全体の坪量が２７０ｇ／ｍ２である紙筒用原紙からなる紙筒を得た。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
「実施例２」
接着剤ｂ（水溶性、耐水ポリビニルアルコール系）を使用した以外は、実施例１と同様にして、全体の坪量が２７０ｇ／ｍ２である紙筒用原紙からなる紙筒を得た。
【００３３】
「比較例１」
接着剤ｃ（水分散性、酢酸ビニル系）を使用した以外は、実施例１と同様にして、全体の坪量が２７０ｇ／ｍ２である紙筒用原紙からなる紙筒を得た。
【００３４】
実施例１、２、比較例１で得られた紙筒について、下記評価を行った。結果を表２に示す。
＜溶出率＞
紙筒を長さ１ｃｍに断裁した測定サンプル約２ｇから、上記式（１）により溶出率を算出した。
【００３５】
＜剥がれ＞
製造直後と製造６０分後の紙筒を押し切りカッターで約１ｃｍの長さに断裁し、断裁面の紙層の剥がれ具合を目視で評価した。
○：紙層が全く剥がれていない。
△：紙層の剥がれが紙筒の周長に対して１／４以下。
×：紙層の剥がれが紙筒の周長に対して１／４を超える。
【００３６】
＜吸着感＞
紙筒をプラスチック製ストローのように口唇に１０秒間咥え、下記基準で評価した。
○：口唇に吸着しない。
△：口唇にわずかに吸着する。
×：口唇に吸着する。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
比較例１で製造した紙筒用原紙は、溶出率が２．１７％と大きく、また、ろ過後の溶液は白濁していた。
一方、本発明である実施例１、２で製造した紙筒用原紙は、溶出率が１％以下と低く、ろ過後の溶液も透明であった。また、接着剤ｂを用いた実施例２で製造した紙筒は、製造直後は層間の接着力がやや低かったものの、６０分後には強固に貼り付いていた。
いずれの紙筒も、口唇に咥えると口唇に吸着し、使用時の違和感が大きかった。また、最外層に使用した紙層の紙厚が１３０μｍと厚いため、得られた紙筒の最外面は、紙層Ｃの重複部分での段差が大きかった。
【００３９】
＜接着力の経時変化測定＞
上記実施例１、２、比較例１より、接着剤ｂは接着強度の発現が遅かった。接着剤の違いによる接着強度の発現性の違いを確認するため、上記表１の紙層Ａ〜Ｃ、接着剤ａ〜ｃを用い、接着力の経時変化を測定した。
【００４０】
長辺１００ｍｍ×短辺５０ｍｍに断裁した紙層を２つ作製し、２つの紙層間に接着剤を滴下して、ゴムローラーで押圧して２つの紙層間に接着剤を行き渡らせるとともに余分な接着剤を落とした後、長辺端部側から４０ｍｍを剥離してサンプルを作成した。
接着してから３０秒後のサンプルを、縦型引張試験機（エー・アンド・デイ社製、テンシロン）の上下の治具それぞれに、剥離させた長辺端部を挟持し、５ｍｍ／ｍｉｎの速度で長辺端部側からサンプルを剥離しながら、剥離強度、すなわち、接着強度の経時変化を測定した。
接着層と紙層との界面が剥離せずに紙層が破壊された時間を表３に、紙層が破壊されなかった紙層Ａにおける接着力の経時変化を図１に示す。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
紙層Ｂ、Ｃにおいて、水分散性である接着剤ａ、ｃは、水溶性である接着剤ｂよりも、接着強度の発現が早く、紙層が破壊されるまでの時間が短かった。
紙層Ａは、耐水性を有するため水の揮発が遅く、測定時間内に紙層の破壊は起こらなかったが、接着強度の上昇は、水分散性である接着剤ａ、ｃが、水溶性である接着剤ｂよりも早かった。
このことから、水分散性接着剤が、水溶性接着剤と比較して接着強度が早期に発現することが確かめられた。
【００４３】
「実施例３」
直径８ｍｍのマンドレルに最内層側からＡ／Ｃ／Ｃ／Ａの積層順となるように、接着剤ａを各層間あたり固形分で２０ｇ／ｍ２となるように塗工して、紙層をスパイラル巻きして接着し、全体の坪量が３４０ｇ／ｍ２である紙筒用原紙からなる紙筒を得た。
【００４４】
「実施例４」
紙層の積層順をＡ／Ｂ／Ｂ／Ａとした以外は、実施例３と同様にして、全体の坪量が３００ｇ／ｍ２である紙筒用原紙からなる紙筒を得た。
【００４５】
実施例３、４で得られた紙筒について、上記実施例１、２、比較例１と同様にして評価を行った。結果を表４に示す。
【００４６】
【表４】
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【００４７】
実施例３、４で製造した紙筒用原紙は、溶出率が０．５％以下と低く、ろ過後の溶液も透明であった。また、製造直後から接着強度に優れており、製造直後に断裁しても紙層間に剥がれがなかった。さらに、最外層に平滑度が高く紙厚が薄い紙層Ａを使用することで、プラスチック製ストローと同等の吸着感を有し、また、得られた紙筒の最外面は紙層Ｃの重複部分での段差が小さく平滑であった。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年11月21日(2019.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層以上５層以下の紙層を有し、
前記紙層が、水溶性または水分散性である接着剤で接着され、
溶出率が、２．０％以下であり、
前記紙層の最外層の表面が、ＪＩＳ  Ｐ  ８１５５：２０１０（王研法）による平滑度が１５０秒以上であることを特徴とするストロー用原紙。
【請求項２】
前記紙層の最外層の厚さが、２５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のストロー用原紙。
【請求項３】
前記接着剤が、水分散性であることを特徴とする請求項１または２に記載のストロー用原紙。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のストロー用原紙からなることを特徴とするストロー。
【請求項５】
直径が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のストロー。