(57)【要約】【課題】汎用の紙基材が使用でき、伸び特性が縦伸び２０％以上、横伸び２０％以上の高伸度紙を簡単に、且経済的に製造できる伸張紙を得る。【解決手段】ロール周面に周方向に沿った溝５をロール幅方向に所定の間隔をあけて設けた硬質ロール６とロール周面が平坦な軟質ロール７とから成る一対のプレスロール８を備え、加圧下で前記硬質ロール６の周速度に対して前記軟質ロール７の周速度が遅くして回転するようにした収縮付与装置に、坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲のシート状紙基材２Ａを水分付与装置３にて紙中水分２０％〜５０％の範囲に調整した湿紙シート２Ｂを通紙して該湿紙シート２Ｂに収縮を与え、その後に乾燥する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール周面に周方向に沿った溝をロール幅方向に所定の間隔をあけて設けた硬質ロールとロール周面が平坦な軟質ロールとから成る一対のプレスロールを備え、加圧下で前記硬質ロールの周速度に対して前記軟質ロールの周速度が遅くして回転するようにした収縮付与装置に、坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲のシート状紙基材を水分付与装置にて紙中水分２０％〜５０％の範囲に調整した湿紙シートを通紙して該湿紙シートに収縮を与え、その後に乾燥することを特徴とする伸張紙の製造方法。
【請求項２】
前記硬質ロールの前記周方向に沿った溝は、ロール幅方向に０．６ｍｍ〜１．８ｍｍの間隔で、幅０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の伸張紙の製造方法。
【請求項３】
前記水分付与装置がロール塗工方式、印刷方式、含浸方式、スプレー方式の何れか、又はそれぞれを組み合わせた方式であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伸張紙の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦伸び２０％以上、横伸び２０％以上の伸張紙を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、食品や飲料水の容器として天然パルプ紙をプレスして作られた皿や筒状の胴部と底板からなるコップ等の紙製成型物が知られている。かかる紙製成型物、特にプレスして作られる皿は紙基材本来の伸び特性によって浅い形状しか得られなかった。
【０００３】
高い伸び特性を有する伸張紙の製造方法としては、従来からクルパック処理やクレープ処理が知られている。しかしながら、クルパック処理やクレープ処理は縦方向のみに圧縮処理されるため、横方向は殆ど変化せず、縦方向一軸のみの伸び特性付与に止まっている。これらの方法で得られた伸張紙を用いたとしても、成型物の形状も狭い範囲に限定されている。
【０００４】
そこで、近年、コルゲート処理形態の予備成型を施し、更に、硬い物質からなりその表面にリブを有し、もう一方より速い速度で回転するローラと、柔らかい物質からなり平滑な表面を有し、もう一方より遅い速度で回転するローラからなる一組のローラ間で凝縮して縦横の伸び特性を同時に付与する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表平１１−５０９２７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、コルゲート処理形態の予備成型が必要であり、製造方法が繁雑になる問題点がある。また、伸び特性は縦２０％、横１６％程度に止まっており、伸び特性が十分でなく、大きな伸びが要求される深絞り成型には対応できないといった問題点がある。
【０００７】
その他、大きな伸びが期待できる伸張紙の製造方法として、熱可塑性樹脂を原料とする繊維状物質をパルプに混合して加熱状態下で伸び特性を付与する方法も提案されているが、地球環境問題を背景とした廃棄物処理や環境負荷の観点から好ましくない。
【０００８】
本発明の目的は、汎用の紙基材が使用でき、伸び特性が縦伸び２０％以上、横伸び２０％以上の高伸度紙を簡単に、且経済的に製造できる伸張紙の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る伸張紙の製造方法は、ロール周面に周方向に沿った溝をロール幅方向に所定の間隔をあけて設けた硬質ロールとロール周面が平坦な軟質ロールとから成る一対のプレスロールを備え、加圧下で前記硬質ロールの周速度に対して前記軟質ロールの周速度が遅くして回転するようにした収縮付与装置に、坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲のシート状紙基材を水分付与装置にて紙中水分２０％〜５０％の範囲に調整した湿紙シートを通紙して該湿紙シートに収縮を与え、その後に乾燥することを特徴とする。
【００１０】
このようにすると、硬質ロールと軟質ロールとの間に通紙された坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲で紙中水分２０％〜５０％の範囲に調整した湿紙シートは、硬質ロールと軟質ロールの周速度差で発生する剪断力の作用を受け、それにより湿紙シートの縦方向は、硬質ロールと軟質ロールの周速度差に相当する分の紙が圧縮され縦収縮が付与され、一方、横方向は、周速度差による圧縮に伴い、硬質ロールの周方向に沿った溝に湿紙シートが押し込まれ収縮が付与されることになり、これにより、縦横共に２０％以上の伸びを示す伸張紙を簡単に得ることができた。
【００１１】
そして、前記硬質ロールの前記周方向に沿った溝にあっては、ロール幅方向に０．６ｍｍ〜１．８ｍｍの間隔で、幅０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましく、このような溝間隔、溝幅、溝深さにすると、湿紙シートに収縮を付与する硬質ロールと軟質ロールの周速度差で発生する剪断力を効率的に紙層に作用させる硬質ロール／湿紙シート／軟質ロールの各界面の摩擦力を良好に得ることができる。
【００１２】
また、前記水分付与装置がロール塗工方式、印刷方式、含浸方式、スプレー方式の何れか、又はそれぞれを組み合わせた方式であると、容易にシート状紙基材の紙中水分を２０％〜５０％の範囲に調整した湿紙シートを得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る伸張紙の製造方法の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る伸張紙の製造方法を実施する製造装置の一例を示す概略構成図、図２は本例の水分付与装置の説明図、図３は本例の収縮付与装置を示す斜視図、図４は本例の収縮付与装置で用いている硬質ロールの縦断面図、図５は硬質ロールの溝の形状の一例を示す一部拡大断面図である。
【００１４】
図において、１は坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲のシート状紙基材２Ａが巻取り状態でセットされた繰り出し装置、３はロール塗工方式、印刷方式、含浸方式、スプレー方式等の何れか、又はそれぞれを組み合わせた水分付与装置、４はロール周面に周方向に沿った溝５をロール幅方向に所定の間隔をあけて設けた硬質ロール６とロール周面が平坦な軟質ロール７とから成る一対のプレスロール８を備え、加圧下で前記硬質ロール６の周速度に対して前記軟質ロール７の周速度が遅くして回転するようにした収縮付与装置、９は乾燥装置、１０は巻き取り装置である。前記収縮付与装置４は、硬質ロール６と軟質ロール７の周速度を調整する周速度調整手段１１と加圧を調整する加圧力調整手段１２を備えている。
【００１５】
前記製造装置による製造方法は、繰り出し装置１から繰り出したシート状紙基材２Ａを、水分付与装置３で紙層中に紙中水分２０％〜５０％の範囲で均一になるように調整して湿紙シート２Ｂとし、この湿紙シート２Ｂを加圧下で前記一対のプレスロール８を構成する硬質ロール６の周速度に対して軟質ロール７の周速度が遅くして回転するようにした収縮付与装置４に通紙する。
【００１６】
前記硬質ロール６と軟質ロール７との間に通紙された坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲で紙中水分２０％〜５０％の範囲に調整した湿紙シート２Ｂは、硬質ロール６と軟質ロール７の周速度差で発生する剪断力の作用を受け、それにより湿紙シート２Ｂの縦方向は、硬質ロール６と軟質ロール７の周速度差に相当する分の紙が圧縮され縦収縮が付与され、一方、横方向は、周速度差による圧縮に伴い、硬質ロール６の周方向に沿った溝５に湿紙シート２Ｂが押し込まれ収縮が付与される。その後、乾燥装置９で所定の水分まで乾燥させる。これにより、縦横共に２０％以上の伸びを示す伸張紙２Ｃを簡単に得ることができた。得られた伸張紙２Ｃは、必要に応じて表面平滑化装置（図示せず）、スリッター（図示せず）を通して巻き取り装置１０で巻き取る。
【００１７】
更に詳細に説明すると、本発明で使用するシート状紙基材２Ａは、坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２の範囲で、好ましくは天然パルプ１００％から成り、湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲のものである。そして、収縮付与処理に必要な紙中水分の調整が簡単に行えるものが好ましく、撥水処理などを施した耐水紙などは不適である。湿潤紙力強度が０．５ｋＮ／ｍ未満では収縮付与装置４で収縮付与する際に破断が起こり実用的でない。また、２．０ｋＮ／ｍを超えるような湿潤紙力強度を発現させるのが難しく実用的でない。
【００１８】
本発明の実施に使用される前記水分付与装置３は、前記の通りロール塗工方式、印刷方式、含浸方式、スプレー方式等の何れか、又はそれぞれを組み合わせたもので、シート状紙基材２Ａの紙層中まで充分に、かつ均一に水を浸透させ、紙中水分を２０％〜５０％の範囲で調整できるものであれば特に限定されるものではない。浸透させる水分は水、湯、あるいは目的に応じた耐水化剤、耐油剤、離型剤、抗菌剤等の液状薬品を添加して用いてもよい。
【００１９】
本例では図２に示すロール塗工方式を採用した水分付与装置３が用いられており、パン１３内の水１４をロール１５によりシート状紙基材２Ａに塗工し、紙中水分２０％〜５０％の範囲で均一に調整して湿紙シート２Ｂを得るようになっている。
【００２０】
また、本発明の実施に使用される前記収縮付与装置４の一対のプレスロール８を構成する硬質ロール６のロール周面に周方向に沿った溝５にあっては、その溝間隔Ａ、溝幅Ｂ、溝深さＣ、溝形状は、湿紙シート２Ｂとの接触面積に影響するため、収縮付与効果を高めるといった点から重要な要素となる。
【００２１】
湿紙シート２Ｂは剪断力で周方向に沿った溝５に押し込まれ、収縮するので、溝５の容積も重要な要素となる。しかしながら、単に周方向に沿った溝５の容積を大きくすると、湿紙シート２Ｂと接触する面積が低減するため十分な摩擦力が得られず、硬質ロール６がスリップを起こし、押し込む剪断力が激減し、収縮付与効果が劣ってしまうといったことが認められる。しかるに、周方向に沿った溝５の容積と剪断力の維持の両者を満足できる領域を特定することによって縦横の伸びを飛躍的に付与することができる。
【００２２】
前記の通り、湿紙シート２Ｂは硬質ロール６と軟質ロール７の剪断力によって収縮するものであり、この剪断力は、硬質ロール６の溝５の間隔Ａと溝幅Ｂによって決定される接触面積に依存する。溝５の間隔Ａが狭いと刃数が多くなり、接触面積が増大する。また、溝５の間隔Ａが同一の場合、溝幅Ｂが狭くなると刃幅が広くなり、接触面積が増大する。
【００２３】
本例では、前記各要素のうち、硬質ロール６に設けられた周方向に沿った溝５は、ロール幅方向に溝間隔Ａが０．６ｍｍ〜１．８ｍｍの間隔で、溝幅Ｂが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ、溝深さＣが０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で形成されている。
【００２４】
前記周方向に沿った溝５の溝幅Ｂが０．３ｍｍ未満または周方向に沿った溝５の溝深さＣが０．５ｍｍ未満であると、収縮される湿紙シート２Ｂの容積が小さくなり、十分な収縮効果が得られない。前記周方向に沿った溝５の溝幅Ｂが１．５ｍｍを超えるか又は周方向に沿った溝５の溝深さＣが２．０ｍｍを超えると、湿紙シート２Ｂの表面の接触面積が少なくなり、収縮付与処理時の応力がスリップによって低下し、十分な収縮効果が得られない。
【００２５】
本発明の収縮付与装置４の軟質ロール７は表面が平坦で硬質ロールとニップされた時充分に変形するものであれば特に限定されるものではないが材質がポリウレタンゴム、クロルプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、シリコーンゴム、ポリサルファイドゴム、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴムロールが好適である。特に紙層に剪断力を有効に伝播するため紙表面とゴムロール間の摩擦力が充分に得られることや表面摩耗し難く耐久性に優れることが重要である。
【００２６】
更に、本発明では硬質ロール６と軟質ロール７を、所定の加圧下で前記硬質ロールの周速度に対して前記軟質ロールの周速度を遅くして回転するようにした収縮付与装置に湿紙シート２Ｂを通紙して該湿紙シート２Ｂに収縮を付与しているが、前記硬質ロール６と軟質ロール７とを線圧１０ｋｇ／ｃｍ〜７０ｋｇ／ｃｍの範囲の加圧下におき、硬質ロール６と軟質ロール７とを、硬質ロール６の周速度１に対して軟質ロール７の周速度を０．９５〜０．５の範囲で回転させることが望ましい。
【００２７】
軟質ロール７の周速度が硬質ロール６の周速度に対して９５％を超えると湿紙シート２Ｂを収縮させる剪断力が少なく、５０％未満であると湿紙シート２Ｂを収縮させる剪断力は充分得られるが機械的負荷が大きくなり、ゴムロールの破損、動力負荷大を招き、好ましくない。
【００２８】
前記加圧下で、両者の周速度差をもって回転する硬質ロール６と軟質ロール７との間に前記湿紙シート２Ｂを通紙すると、硬質ロール６と軟質ロール７より得られる剪断力により湿紙シート２Ｂは収縮される。
【００２９】
その後、乾燥装置９で湿紙シート２Ｂの紙中水分を４％〜１０％の範囲に乾燥させる。これにより、縦横共に２０％以上の伸びを示す伸張紙２Ｃを簡単に得ることができた。前記乾燥装置９にあっては、収縮を付与した湿紙シート２Ｂの紙中水分を４％〜１０％の範囲に乾燥できるものであれば特に限定されるものではなく、熱風乾燥方式、シリンダー乾燥方式等、公知の乾燥装置が使用できる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳しく説明するが本発明はこれによって限定されるものではない。各実施例、比較例とも水分付与装置３は水１４を溜めたパン１３に布を巻きつけたロール１５を浸し、ロール１５が吸水した水１４をシート状紙基材２Ａに転写させるロール塗工方式を用いた。また、収縮付与装置４は、溝間隔Ａが１．２ｍｍ、溝幅Ｂが０．８ｍｍ、溝深さＣが１．２ｍｍのＶ字型のロール周方向に沿った溝５をロール幅方向に設けたステンレスから成る硬質ロール６と平坦なニトリルブタジエンゴムから成る軟質ロール６を用いた。乾燥装置９は熱風乾燥装置を用い、乾燥後水分が１０％になる温度条件で乾燥した。
【００３１】
［実施例１］
シート状紙基材２Ａとして、坪量７８ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．６２ｋＮ／ｍの未晒クラフト紙を用い、水分付与装置３にて紙中水分２８％に調整して湿紙シート２Ｂを作った。この湿紙シート２Ｂを線圧３５ｋｇ／ｃｍを掛けた収縮付与装置４に導入し収縮を与え、乾燥して伸張紙２Ｃを得、巻き取り装置１０にて巻き取った。前記収縮付与装置４では、ライン速度が安定した後、徐々に軟質ロール７の周速度を下げて、最終的には硬質ロール６の周速度に対して８５％の速度で回転させた。この時、繰り出し速度は硬質ロール６の周速度に等しく、乾燥後の巻き取り速度は軟質ロール７の周速度にほぼ等しかった。得られた伸張紙２Ｃの物性を表１に示した。
【００３２】
［実施例２］
シート状紙基材２Ａとして坪量１１７ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．９８ｋＮ／ｍの加工原紙を用いた以外は実施例１と同様にして伸張紙２Ｃを得た。得られた伸張紙２Ｃの物性を表１に示した。
【００３３】
［比較例１］
シート状紙基材２Ａとして坪量１２３ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．０８ｋＮ／ｍの上質紙を用いた以外は実施例１と同様に実施したが断紙が発生した。得られた伸張紙２Ｃの物性を表１に示した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る伸張紙の製造方法によれば、ロール周面に周方向に沿った溝をロール幅方向に所定の間隔をあけて設けた硬質ロールとロール周面が平坦な軟質ロールとから成る一対のプレスロールを備え、加圧下で前記硬質ロールの周速度に対して前記軟質ロールの周速度を遅くして回転するようにした収縮付与装置に、坪量が３５ｇ／ｍ２〜４５０ｇ／ｍ２で湿潤紙力強度が０．１ｋＮ／ｍ〜２．０ｋＮ／ｍの範囲のシート状紙基材を水分付与装置にて紙中水分２０％〜５０％の範囲に調整した湿紙シートを通紙して該湿紙シートに収縮を与え、その後に乾燥することにより、縦横共に２０％以上の伸びを示す伸張紙を簡単に得ることができ、しかもシート状紙基材として汎用の紙基材が使用できるので経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る伸張紙の製造方法を実施する製造装置の一例を示す概略構成図。
【図２】本例の水分付与装置の説明図。
【図３】本例の収縮付与装置を示す斜視図。
【図４】本例の収縮付与装置で用いている硬質ロールの縦断面図。
【図５】硬質ロールの溝の形状の一例を示す一部拡大断面図。
【符号の説明】
１　繰り出し装置
２Ａ　シート状紙基材
２Ｂ　湿紙シート
２Ｃ　伸張紙
３　水分付与装置
４　収縮付与装置
５　溝
６　硬質ロール
７　軟質ロール
８　プレスロール
９　乾燥装置
１０　巻き取り装置
１１　周速度調整手段
１２　加圧力調整手段
１３　パン
１４　水
１５　ロール
Ａ　硬質ロールのロール周方向に沿った溝の溝間隔
Ｂ　硬質ロールのロール周方向に沿った溝の溝幅
Ｃ　硬質ロールのロール周方向に沿った溝の溝深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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