JP2024060762A - 金型成形用紙基材、金型成形用紙基材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は実用上充分な強度を備える紙成形体を得る際の加工性に優れる金型成形用紙基材およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の金型成形用紙基材は、少なくとも第１表面層、中層および第２表面層をこの順に有する。第１表面層のパルプのフリーネスは中層のパルプのフリーネスより低い。かつ、第２表面層のパルプのフリーネスは、中層のパルプのフリーネスより高い。そして、本発明の金型成形用紙基材においては引張強度の縦横比が２未満である。【選択図】なし

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年１０月１２日 ２０２２東京国際包装展（ＴＯＫＹＯ ＰＡＣＫ ２０２２）

本発明は、金型成形用紙基材、金型成形用紙基材の製造方法に関する。

従来、弁当箱、食品用トレー等の食品包装容器、ＣＤケース、電気部品用ケース等の工業製品の包装容器としてプラスチック製容器が使用されてきた。近年の環境問題への対策として、これらプラスチック製容器を、天然パルプを原料とする紙成形体で代替することが提案されている（例えば、特許文献１）。

紙成形体としては、例えば浅い皿やカップのような絞り深さのほとんどない成形体から、絞り深さのある成形体まで種々の形状があり得る。そのため、種々の形状の紙成形体を紙基材から製造することが求められる。
一般に、絞り深さの深い成形体の成形時には、絞り深さが浅い場合に比べて紙基材がより多く延伸される。また、成形体の外側となる紙層は、絞り成形時に内側となる紙層よりも多く延伸される。よって、絞り深さの深い成形体の外側となる紙層は成形時に切れやすい。

特許文献１では、紙の切れを防止するために成形体の外側となる紙層の破断伸びを５％以上とすることが提案されている。また、特許文献１では、絞り成形時に剛度の高い紙成形体を得るために、紙基材の全体の密度を０．４～０．７ｇ／ｃｍ^３とすることが提案されている。

特開２００２－２００７２６号公報

しかし、本発明者の検討によれば、特許文献１で提案される紙基材にあっては、絞り深さが深い成形体を金型で成形したときに、ひび割れ、破れ、表面層のずれによるしわの発生が起きるため、加工性に改善の余地がある。また、絞り成形時の加工性と成形体の強度を両立することも困難である。紙基材の全体の密度を前記数値範囲内にすることは、操業の難易度が高いため、現実的ではない。

本発明は、実用上充分な強度を備える紙成形体を得る際の加工性に優れる金型成形用紙基材およびその製造方法を提供する。

本発明者は、短網多筒抄紙機を用い、かつ多層抄き紙の各層のパルプのフリーネスを金型成形用に最適化することで、前記課題を解決できることを見出した。

本発明は、下記の態様を有する。
［１］少なくとも第１表面層、中層および第２表面層をこの順に有する金型成形用紙基材であって；前記第１表面層のパルプのフリーネスが、前記中層のパルプのフリーネスより低く；前記第２表面層のパルプのフリーネスが、前記中層のパルプのフリーネスより高く；引張強度の縦横比が２未満である、金型成形用紙基材。
［２］前記第１表面層のパルプのフリーネスが、前記第２表面層のパルプのフリーネスより低い、［１］に記載の金型成形用紙基材。
［３］少なくとも第１表面層、中層および第２表面層をこの順に有する金型成形用紙基材の製造方法であって；前記中層のパルプよりフリーネスが低いパルプを含む第１表面層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる第１表面抄紙層を少なくとも有する第１抄紙層と；前記中層のパルプよりフリーネスが高いパルプを含む第２表面層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる第２表面抄紙層を少なくとも有する第２抄紙層と；を抄き合わせることを特徴とする、製造方法。
［４］前記第１表面層用パルプスラリーのフリーネスが、前記第２表面層用パルプスラリーのフリーネスより低い、［３］に記載の製造方法。

本発明によれば、実用上充分な強度を備える紙成形体を得る際の加工性に優れる金型成形用紙基材およびその製造方法が提供される。

「フリーネス」は、離解フリーネス（ｃｓｆ）である。離解フリーネスとは、紙基材を離解して得られたパルプスラリーを用いて測定したカナダ標準濾水度の値を指す。すなわち、フリーネスは、ＪＩＳ－Ｐ８２２０－２：２０１２に準拠して標準離解機にて試料を離解処理した後、ＪＩＳ－Ｐ８１２１－２：２０１２に準拠してカナダ標準濾水度試験機にて測定した濾水度の値である。
「横方向」とは、紙基材の表面上で抄紙機の進行方向に対して垂直方向と定義する。抄紙機の進行方向は、紙基材の繊維の配向方向から確認できる。「縦方向」とは、紙基材の表面上で横方向と直交する方向である。
数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
本明細書に開示の数値範囲の下限値および上限値は任意に組み合わせて新たな数値範囲とすることができる。

以下、いくつかの実施形態について詳細に説明する。以下の開示は、実施形態の代表例の説明に関するものであり、本発明は以下の開示に限定されるものではない。

＜金型成形用紙基材＞
本発明の金型成形用紙基材は、少なくとも第１表面層、中層および第２表面層をこの順に有する多層抄きされた紙である。本発明の金型成形用紙基材は３層構造の多層抄き紙であってもよく、４～９層程度の多層抄き紙であってもよい。

第１表面層は、多層抄きの金型成形用紙基材において最も表側に配置される層である。第２表面層は、多層抄きの金型成形用紙基材において最も裏側（第１表面層と反対側）に配置される層である。つまり、第１表面層および第２表面層は、金型成形用紙基材の最外層である。そのため、金型成形時には、第１表面層および第２表面層が金型と直接触れる。
第１表面層、第２表面層の各層の原料組成は同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。また、第１表面層、第２表面層の各層の原料組成は中層と同じでもよいし、中層と異なっていてもよい。

中層は、第１表面層および第２表面層の間に配置される層である。中層は、１層であってもよいし、２～７層程度の多層構造であってもよい。中層が多層構造である場合、中層の各層の原料組成は同じでもよいし、異なっていてもよい。

金型成形用紙基材は、第１表面層と中層の間に、第１表面層に接する第１表面下層を有してもよいし、該第１表面下層を有さなくてもよい。中層が３層以上の多層構造である場合、第１表面層のすぐ下の層を第１表面下層とする。第１表面下層は、金型成形用紙基材の内側で第１表面層と接する層であるとも言える。

金型成形用紙基材は、第２表面層と中層の間に、第２表面層に接する第２表面下層を有してもよいし、該第２表面下層を有さなくてもよい。中層が３層以上の多層構造である場合、第２表面層のすぐ下の層を第２表面下層とする。第２表面下層は、金型成形用紙基材の内側で第２表面層と接する層であるとも言える。

金型成形用紙基材の各層は、セルロースパルプを主成分とする。各層の主成分とは、各層を構成する成分のうち５０質量％以上を占める成分をいう。
セルロースパルプの種類は特に限定されない。強度の観点から、化学パルプが好ましい。化学パルプとしては特に限定されない。例えば、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）、針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）が好ましい。各層のセルロースパルプは少なくとも一部が同一種であってもよく、互いに異なっていてもよい。
柔軟性が向上することで金型成形時の加工性がさらに良くなることから、金型成形用紙基材の全ての層がセルロースパルプとしてＬＫＰを含むことが特に好ましい。

セルロースパルプは晒パルプでもよく、未晒パルプでもよい。以下、特に断りのない限り、ＬＫＰとＮＫＰはそれぞれ晒パルプまたは未晒パルプを含む用語である。広葉樹晒クラフトパルプを「ＬＢＫＰ」と記すことがある。また、針葉樹晒クラフトパルプを「ＮＢＫＰ」と記すことがある。
ＬＫＰとしては、例えば、アカシア材、ユーカリ材が挙げられる。ＮＫＰとしては、例えば、ラジアータパイン材が挙げられる。
セルロースパルプは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

金型成形用紙基材の各層は、ＮＫＰおよびＬＫＰ以外の他のパルプを含んでもよい。他のパルプとしては、例えば、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、砕木パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）等の機械パルプ；茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙等から製造される離解古紙パルプ（ＤＩＰ）；ケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的にまたは機械的に製造されたパルプ；が挙げられる。
他のパルプの含有量は、パルプ成分の合計質量に対して３質量％未満、２質量％未満、１質量％未満等であり得る。他のパルプは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

金型成形用紙基材においては、第１表面層のパルプのフリーネスが中層のパルプのフリーネスより低い。かつ、第２表面層のパルプのフリーネスが中層のパルプのフリーネスより高い。そのため、金型成形時に求められる伸びやすさを実現できる。結果、金型成形時の優れた加工性を実現できる。

一例において、第１表面層のパルプのフリーネスは中層のパルプのフリーネスより２０ｍｌ以上低く、かつ、第２表面層のパルプのフリーネスが、中層のパルプのフリーネスより２０ｍｌ以上高いことが好ましい。かかる構成を採用することで、金型成形時の加工性と成形体の強度を両立しやすくなる。

一例において、金型成形用紙基材の第２表面層のパルプのフリーネスは、第１表面層のパルプのフリーネスより高いことが好ましい。第２表面層を金型成形時の凸面側に配置することで、凸面側により求められる伸びやすさを実現できるため、金型成形時の加工性がさらに良くなる。

金型成形用紙基材が第１表面下層を有する場合、第１表面下層のパルプのフリーネスは中層のパルプのフリーネスより低いことが好ましい。また、金型成形用紙基材が第２表面下層を有する場合、第２表面下層のパルプのフリーネスは中層のパルプのフリーネスより高いことが好ましい。
かかる構成を採用することで、金型成形時の加工性と成形体の強度をより両立しやすくなる。

金型成形用紙基材の全体の引張破断伸びは、縦方向３．０％以上、横方向５．０％以上が好ましく、縦方向３．５％以上、横方向５．７％以上がより好ましい。
金型成形用紙基材の全体の引張破断伸びが前記下限値以上であると、金型成形時に伸びが足りずに破けてしまうことを防止しやすい。

金型成形用紙基材の引張強度の縦横比は２未満である。そのため、金型成形時のプレス圧力が縦横均等に分散しやすくなり、局所的な負荷の発生を低減できる。よって、ひび割れ、破れ、表面層のずれによるしわの発生を防止できる。
金型成形用紙基材の引張強度の縦横比は１．３５～１．９０が好ましく、１．４～１．８８がより好ましく、１．４５～１．８５がさらに好ましい。
金型成形用紙基材の引張強度の縦横比が前記数値範囲内の下限値未満は、紙を製造することが困難であり、現実的でない。金型成形用紙基材の引張強度の縦横比が前記数値範囲内の上限値を超えると金型成形時のプレス圧力が不均等になり、ひび割れ、表面層のずれによるしわが発生しやすくなる。
引張強度の縦横比は、横方向の引張強度に対する縦方向の引張強度の値である。引張強度の縦横比は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

金型成形用紙基材のテーバー剛度の縦横比は１．２～２．４が好ましく、１．４～２．２がより好ましい。
金型成形用紙基材のテーバー剛度の縦横比が前記数値範囲内の下限値未満は、紙を製造することは困難であり、現実的ではない。金型成形用紙基材のテーバー剛度の縦横比が前記数値範囲内の上限値を超えると、金型成形時のプレス圧力が不均等になり、ひび割れ、表面層のずれによるしわは発生しやすくなる。
テーバー剛度の縦横比は、横方向のテーバー剛度に対する縦方向のテーバー剛度の値である。テーバー剛度の縦横比は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

金型成形用紙基材の全体において、繊維長が２ｍｍを超える繊維の存在比は５％以下が好ましく、３％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましい。該存在比が前記上限値以下であると、金型成形用紙基材の柔軟性が向上する結果、金型成形時の加工性がさらに良くなる。
繊維長が２ｍｍを超える繊維の存在比は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

金型成形用紙基材の全体の米坪は２７０～１０５０ｇ／ｍ^２が好ましく、４００～９４０ｇ／ｍ^２がより好ましく、４７０～８３０ｇ／ｍ^２がさらに好ましい。
金型成形用紙基材の全体の米坪が前記数値範囲内の下限値未満であると金型成形時に破れが発生しやすい。金型成形用紙基材の全体の米坪が前記数値範囲内の上限値を超えると紙が頑丈になり過ぎて成形加工するのが困難となる。 金型成形用紙基材の全体の米坪は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

金型成形用紙基材の全体の厚さは３００～１１５０μｍが好ましく、４００～１０６０μｍがより好ましく、５５０～９９０μｍがさらに好ましい。
金型成形用紙基材の全体の厚さが前記数値範囲内の下限値未満であると、紙が柔らかすぎて紙成形体に求められる強度を確保できない。。金型成形用紙基材の全体の厚さが前記数値範囲内の上限値を超えるような紙は固すぎて成形加工が困難になる。
金型成形用紙基材の全体の厚さは、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

金型成形用紙基材の全体の密度は０．７～１．０ｇ／ｃｍ^３が好ましく、０．７２～０．９５ｇ／ｃｍ^３がより好ましく、０．７５～０．９ｇ／ｃｍ^３がさらに好ましい。
金型成形用紙基材の全体の密度が前記数値範囲内の下限値未満であると紙を製造することは困難であり、現実的ではない。金型成形用紙基材の全体の密度が前記数値範囲内の上限値を超えるような紙は固すぎて成形加工が困難になる。
金型成形用紙基材の全体の密度は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

金型成形用紙基材の全体の層間強度は８２０ｋＰａ以上が好ましく、１０４０ｋＰａ以上がより好ましく、１２７０ｋＰａ以上がさらに好ましい。
金型成形用紙基材の全体の層間強度が前記数値範囲内の下限値以上であると金型成形時の、金型成形用紙基材の部分的な膨れの発生を抑制できる。
金型成形用紙基材の全体の層間強度は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

金型成形用紙基材のコブサイズ度２分は３８ｇ未満が好ましく、３６ｇ未満がより好ましく、３４ｇ未満がさらに好ましい。
金型成形用紙基材のコブサイズ度が前記数値範囲内であれば、液体用紙容器として良好な耐水性を得ることが出来る。金型成形用紙基材のコブサイズ度が前期数値範囲内の上限値を越えると金型用紙基材用紙の表面からの水分の吸収が大きく、液体用容器に必要な強度が損なわれる為、好ましくない。
金型成形用紙基材のコブサイズ度２分は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

第１表面層および第２表面層のうち、印刷加工を行う面の王研式平滑度は１０秒以上が好ましく、１２秒以上がより好ましく、１５秒以上がさらに好ましい。
該王研式平滑度が前記数値範囲内の下限値未満であると、印刷特性が劣化する。
王研式平滑度は、後述の実施例に記載の方法によって求められる値である。

一例において、金型成形用紙基材は、第１表面層、第１表面下層、第１中層、第２中層、第２表面下層、第２表面層をこの順に有する６層構造の多層抄き紙であることが特に好ましい。この場合、各層のフリーネスの好ましい態様は以下の通りである。
第１表面層のフリーネスは２８０～４８０ｍｌが好ましく、２９０～４６０ｍｌがより好ましく、３００～４４０ｍｌがさらに好ましい。
第１表面下層のフリーネスは２９０～５００ｍｌが好ましく、３００～４８０ｍｌがより好ましく、３１０～４６０ｍｌがさらに好ましい。
第１中層のフリーネスは３００～５２０ｍｌが好ましく、３１０～５００ｍｌがより好ましく、３２０～４８０ｍｌがさらに好ましい。
第２中層のフリーネスは３００～５２０ｍｌが好ましく、３１０～５００ｍｌがより好ましく、３２０～４８０ｍｌがさらに好ましい。
第２表面下層のフリーネスは３１０～５４０ｍｌが好ましく、３２０～５２０ｍｌがより好ましく、３３０～５００ｍｌがさらに好ましい。
第２表面層のフリーネスは３２０～６００ｍｌが好ましく、３３０～５８０ｍｌがより好ましく、３４０～５６０ｍｌがさらに好ましい。
各層のフリーネスが前記数値範囲内であると、第１表面層、第１表面下層、第１中層、第２中層、第２表面下層、第２表面層をこの順に有する６層構造の多層抄き紙において、金型成形時の加工性と成形体の強度を両立しやすい。

（作用機序）
以上説明した金型成形用紙基材は、第１表面層のパルプのフリーネスが中層のパルプのフリーネスより低く、第２表面層のパルプのフリーネスが中層のパルプのフリーネスより高い。そのため、塑性変形しやすい第２表面層側をプレスの凸面側に配置することで金型成形性が良くなる。
加えて、金型成形用紙基材においては、引張強度の縦横比が２未満である。そのため、金型成形時のプレス圧力が縦横均等に分散する結果、局所的な負荷の発生を低減できる。これにより、ひび割れ、破れ、表面層のずれによるしわの発生を抑制できる。
よって、本発明の金型成形用紙基材は、実用上充分な強度を備える紙成形体を得る際の加工性に優れる。

＜金型成形用紙基材の製造方法＞
以下、金型成形用紙基材の製造方法について説明する。
本発明の金型成形用紙基材の製造方法は、少なくとも第１表面層、中層および第２表面層をこの順に有する金型成形用紙基材の製造方法は、第１抄紙層と第２抄紙層とを抄き合わせることを特徴とする。

第１抄紙層は、乾燥後に第１表面層となる第１表面抄紙層を少なくとも有する。第１表面抄紙層は、中層のパルプよりフリーネスが低いパルプを含む第１表面層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる。

第２抄紙層は、乾燥後に第２表面層となる第２表面抄紙層を少なくとも有する。第２表面抄紙層は、中層のパルプよりフリーネスが高いパルプを含む第２表面層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる。

短網多筒式抄紙機とは、典型的には１台の抄紙機のワイヤパートに抄紙方向に対して水平に設置された幾組もの短網で湿紙を１層ずつ抄きだし、一組のプレスパートで絞って１枚の板紙にして乾燥する方式の抄紙機である。円網式抄紙機よりも、強度があり、かつ縦横の強度差の少ない板紙を抄造するためである。
本発明の金型成形用紙基材は、短網多筒式抄紙機で製造して得られる。短網多筒式抄紙機で抄紙して得た金型成形用紙基材には、各層のパルプ繊維の繊維配向が円網式抄紙機と比較して小さいという特徴がある。

金型成形用紙基材は中層を有する。そのため、第１抄紙層および第２抄紙層の少なくともいずれか一方は多層構造である。第１抄紙層および第２抄紙層を抄き合わせる際には、第１表面抄紙層および第２表面抄紙層がそれぞれ外表面に配置されるように抄き合わせる。このとき、内側に配置された抄紙層が乾燥後に中層となる。

第１抄紙層は、乾燥後に第１表面下層となる第１表面下抄紙層をさらに有してもよい。第１表面下抄紙層は、第１表面下層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる。第１表面下層用パルプスラリーは、中層のパルプよりフリーネスが低いパルプを含むことが好ましい。

第１抄紙層は、乾燥後に中層となる第１中層抄紙層をさらに有してもよい。第１中層抄紙層は、第１中層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる。
第１抄紙層が、第１表面下抄紙層、第１中層抄紙層を有する場合、第１抄紙層は各抄紙層用のパルプスラリーを１層ずつ順番に抄き合わせることで得られる。

第２抄紙層は、乾燥後に第２表面下層となる第２表面下抄紙層をさらに有してもよい。第２表面下抄紙層は、第２表面下層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる。第２表面下層用パルプスラリーは、中層のパルプよりフリーネスが高いパルプを含むことが好ましい。

第２抄紙層は、乾燥後に中層となる第２中層抄紙層をさらに有してもよい。第２中層抄紙層は、第２中層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる。
第２抄紙層が、第２表面下抄紙層、第２中層抄紙層を有する場合、第２抄紙層は各抄紙層用のパルプスラリーを１層ずつ順番に抄き合わせることで得られる。

第１表面層用パルプスラリーのフリーネスは、第２表面層用パルプスラリーのフリーネスより低いことが好ましい。乾燥後に得られる第２表面層を金型成形時の凸面側に配置することで、凸面側により求められる伸びやすさを実現できる。そのため、金型成形時の加工性がさらに良くなる。

金型成形用紙基材の層構造および各層の詳細および好ましい態様は、＜金型成形用紙基材＞の項で説明した内容と同じである。
一例において、第１表面層、第１表面下層、第１中層、第２中層、第２表面下層、第２表面層をこの順に有する６層構造の金型成形用紙基材が製造され得る。このように６層構造の多層抄き紙として金型成形用紙基材を得る場合、第１表面抄紙層、第１表面下抄紙層および第１中層抄紙層をこの順に有する第１抄紙層と；第２中層抄紙層、第２表面下抄紙層、第２表面抄紙層をこの順に有する第２抄紙層と；を抄き合わせることができる。
このとき、第１中層抄紙層および第２中層抄紙層が２層構造の中層を形成するように抄き合わせることで、第１表面抄紙層および第２表面抄紙層がそれぞれの外表面に配置される。

また、各層のパルプスラリーのフリーネスは、抄紙工程での脱水が良好に行われるように、「第１表面層」＜「第１表面下層」＜「第１中層」＜「第２中層」＜「第２表面下層」＜「第２表面層」の条件を満たすことが好ましい。

各層のパルプスラリーは、セルロースパルプと水とを少なくとも含む抄紙用スラリーである。各層のパルプスラリーの調製前にセルロースパルプを叩解してもよく、パルプスラリーの調製後にセルロースパルプを叩解してもよい。叩解条件は各層のスラリーごとに調整することで、所望のフリーネス値が実現され得る。
各層のフリーネスの好ましい数値範囲は、＜金型成形用紙基材＞の項で説明した内容と同じである。

各層のパルプスラリーは必要に応じて種々の填料をさらに含んでもよい。填料は特に限定されない。例えば、クレー、焼成カオリン、デラミネートカオリン、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；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が挙げられる。填料は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

各層のパルプスラリーは必要に応じて通常の抄紙で用いられる種々の内添助剤をさらに含んでもよい。内添助剤は特に限定されない。例えば、サイズ剤、歩留まり向上剤、ろ水度向上剤、紙力増強剤、湿潤紙力増強剤、澱粉、カチオン化澱粉等の澱粉類、嵩高向上剤、増粘剤、硫酸バンド、多価金属化合物、シリカゾル、消泡剤、着色染料、着色顔料、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤が挙げられる。例えばサイズ剤としてアルキルケテンダイマー、スチレンアクリル樹脂、ロジン等の内添サイズ剤が使用される。また、紙力増強剤、歩留まり向上剤としてポリアクリルアミド系樹脂、ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂、ポリエチレンイミン及びその誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリアミン、ポリアミド、ポリアミドポリアミン及びその誘導体、カチオン性及び両性デンプン、酸化デンプン、カルボキシメチル化デンプン、植物ガム、ポリビニルアルコール等の有機系化合物等を適宜組み合わせて使用することができる。また、これらは抄造工程中に紙層間にスプレーをしたり、抄造中、もしくは抄造後に金型成形用紙基材表面に塗工する方法で添加することも可能である。
内添助剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

金型成形用紙基材の紙成形体を食品の包装容器として使用する場合、食品の中には酸性の高い食品が存在する。酸性の高い食品は、紙を劣化させるおそれがある。この場合にはサイズ剤として、アルキルケテンダイマーの使用が有益であり得る。

（作用機序）
以上説明した金型成形用紙基材の製造方法においては、第１表面層のパルプのフリーネスが中層のパルプのフリーネスより低く、第２表面層のパルプのフリーネスが中層のパルプのフリーネスより高い。そのため、抄紙工程の脱水性が良好になる結果、操業性も向上する。

従来、円網式抄紙機で紙基材が抄紙されてきた。円網式抄紙機を用いた場合、縦方向の柔軟性が不十分である。対して、本発明のように短網式抄紙機で抄紙することで、円網式抄紙機を用いたときよりも引張強度の縦横比が２未満と小さくなる。そのため、金型成形時のプレス圧力が縦横均等に分散する結果、局所的な負荷の発生を低減できる。よって、ひび割れ、破れ、表面層のずれによるしわの発生を抑制できる。
加えて、本発明の製造方法においては、単層抄きではなく多層抄きを採用した。そのため、深絞り成型時に紙の厚さ方向に掛かるせん断応力に対して、層間のズレが緩和される。よって、深絞りの成形用の金型に金型成形用紙基材が成形時に追随しやすい。
よって、本発明の製造方法によれば、実用上充分な強度を備える紙成形体を得る際の加工性に優れる金型成形用紙基材が得られる。

金型成形用紙基材は、抄き合わせによって得られるため、その厚さが自由に調整され得る。そのため、複数枚の金型成形用紙基材を合わせて糊貼合加工をする場合には貼合枚数を削減しやすい。結果として、糊の使用量の削減や乾燥時間の短縮も期待できる。

＜金型成形用紙基材の用途＞
金型成形用紙基材は、種々の紙成形体を得るための金型成形に好適に利用され得る。金型成形においては、第２表面層を金型成形時の凸面側に配置することが好ましい。相対的にフリーネスの高いパルプを含む第２表面層は、第１表面層より塑性変形しやすく、柔軟性に優れるためである。

金型成形用紙基材の紙成形体の用途は特にされない。好適例として、例えば、深絞り成型の紙皿、紙製カトラリー、紙製ハンガーが挙げられる。他にも、比較的深い紙製トレー、紙カップ等が挙げられる。

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明は本明細書に開示の実施形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。本明細書に開示の実施形態は、その他の様々な形態で実施可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更が可能である。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載に限定されない。

＜実施例１＞
（第１表面層用パルプスラリーの調製）
第１表面層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを３２５ｍｌに叩解したＬＢＫＰ１００％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．７質量％およびカチオン化澱粉０．１質量％、ロジン系内添サイズ剤０．１質量％、定着剤として硫酸バンド１．０％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第１表面層用パルプスラリーを調製した。

（第２表面層用パルプスラリーの調製）
第２表面層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを４５６ｍｌに叩解したＬＢＫＰ１００％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．７質量％およびカチオン化澱粉０．１質量％、ロジン系内添サイズ剤０．３質量％、定着剤として硫酸バンド１．３％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第２表面層用パルプスラリーを調製した。

（第１表面下抄紙層用パルプスラリーの調製）
第１表面下抄紙層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを３６６ｍｌに叩解したＬＢＫＰ１００％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．４質量％およびカチオン化澱粉０．１質量％、ロジン系内添サイズ剤０．４質量％、定着剤として硫酸バンド１．０％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第１表面下抄紙層用パルプスラリーを調製した。

（第２表面下抄紙層用パルプスラリーの調製）
第２表面下抄紙層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを４３０ｍｌに叩解したＬＢＫＰ１００％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．５質量％およびカチオン化澱粉０．１質量％、ロジン系内添サイズ剤０．４質量％、定着剤として硫酸バンド１．２％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第２表面下抄紙層用パルプスラリーを調製した。

（第１中層用パルプスラリーの調製）
第１中層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを３８５ｍｌに叩解したＬＢＫＰ１００％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．４質量％、ロジン系内添サイズ剤０．４質量％、定着剤として硫酸バンド１．１％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第１中層用パルプスラリーを調製した。

（第２中層用パルプスラリーの調製）
第２中層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを３９３ｍｌに叩解したＬＢＫＰ１００％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．４質量％、ロジン系内添サイズ剤０．４質量％、定着剤として硫酸バンド１．１％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第２中層用パルプスラリーを調製した。

（抄紙）
調製した各パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙した後、各抄紙層を乾燥することで、６層構造の坪量７５１ｇ／ｍ^２、紙厚９１３μｍの金型成形用紙基材を得た。

＜実施例２＞
実施例１の引張強度の縦横比を１．４２に変更した以外は実施例１と同じ操作および方法によって、坪量７０８ｇ／ｍ^２、紙厚９５２μｍの金型成形用紙基材を得た。

＜実施例３＞
実施例１と同じ操作および方法を行い、さらに、マシンカレンダーによって平滑化処理を施し、坪量６３５ｇ／ｍ^２、紙厚７５６μｍの金型成形用紙基材を得た。

＜比較例１＞
実施例１の金型成形用紙基材Ａの第２表面抄紙層を、金型成形時の凸面側に配置する金型成形用紙基材を得た。

＜比較例２＞
実施例３において、第１表面層用および第２表面層用に用いるパルプとして、フリーネスを４５０ｍｌに叩解し、パルプ配合がＮＢＫＰ３９％、ＬＢＫＰ６１％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．９質量％、ロジン系内添サイズ剤０．６質量％、定着剤として硫酸バンド１．９％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第１表面層用および第２表面層用のパルプスラリーを調製した。

第１表面下抄紙層用、第１中層抄紙層用、第２中層抄紙層用および第２表面下抄紙層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを４２０ｍｌに叩解し、パルプ配合がＮＢＫＰ３０％、ＬＢＫＰ７０％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）０．５質量％、ロジン系内添サイズ剤０．５質量％、定着剤として硫酸バンド１．５％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第１表面下抄紙層用、第１中層抄紙層用、第２中層抄紙層用および第２表面下抄紙層用のパルプスラリーを調製した。

各層のパルプスラリーの調整以外は、実施例３と同じ操作および方法によって、坪量４１２ｇ／ｍ^２、紙厚４７０μｍの金型成形用紙基材を得た。

＜比較例３＞
実施例３において、短網多筒式抄紙機を丸網多筒式抄紙機に変更し、第１表面抄紙層、第１表面下抄紙層、中層抄紙層、第２表面下抄紙層、第２表面抄紙層の順に有する５層構造とし、坪量、紙厚さ、および各層のパルプスラリーのフリーネスを表１に従って変更する以外は、実施例３と同様に行い、坪量４１６ｇ／ｍ^２、紙厚４２６μｍの金型成形用紙基材を得た。

＜比較例４＞
円網多筒式抄紙機を用いて、第１表面抄紙層、第１表面下抄紙層、第１中層抄紙層、第２中層抄紙層、第２表面下抄紙層、第２表面抄紙層の順に有する６層構造とした。

第１表面層用および第２表面層用に用いるパルプとして、フリーネスを３８５ｍｌに叩解し、パルプ配合がＮＢＫＰ１３％、ＬＢＫＰ８７％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）３．０質量％をパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第１表面層用および第２表面層用のパルプスラリーを調製した。

第１表面下抄紙層用、第１中層抄紙層用、第２中層抄紙層用および第２表面下抄紙層用に用いるパルプ成分として、フリーネスを３８０ｍｌに叩解し、パルプ配合がＮＢＫＰ３７％、ＬＢＫＰ６３％のパルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーに紙力増強剤（ＰＡＭ系紙力増強剤）３．０質量％およびアルキルケテンダイマー系内添サイズ剤１．５質量％をそれぞれパルプの乾燥質量１００質量％に対して添加し、第１表面下抄紙層用、第１中層抄紙層用、第２中層抄紙層用および第２表面下抄紙層用のパルプスラリーを調製した。

（抄紙）
調製した各パルプスラリーを円網多筒式抄紙機で抄紙した後、各抄紙層を乾燥することで、６層構造の坪量４１６ｇ／ｍ^２、紙厚４８０μｍの金型成形用紙基材を得た。

＜測定方法＞
各例の金型成形用紙基材について、以下の記載の通り、各種物性値を測定した。

（各層のフリーネス）
原紙の各層のフリーネスは、ＪＩＳ Ｐ ８２２０－２：２０１２に準拠して標準離解機にて試料を離解処理した後、ＪＩＳ Ｐ ８１２１－２：２０１２に準拠してカナダ標準濾水度試験機にて測定した。

（金型成形用紙基材の全体の坪量）
原紙の坪量は、ＪＩＳ Ｐ ８１２４：２０１１に準拠して測定した。

（金型成形用紙基材の全体の厚さ）
原紙の紙厚は、ＪＩＳ Ｐ ８１１８：２０１４に準拠して測定した。

（金型成形用紙基材の全体の密度）
原紙の密度は、上記の坪量および紙厚から算出した。

（引張強度の縦横比）
原紙の縦方向の引張強度、及び、原紙の横方向の引張強度を、ＪＩＳ Ｐ ８１１３：２００６に準拠して測定し、得られた測定値から、横方向の引張強度に対する、縦方向の引張強度の比率を算出した。

（引張破断伸び）
原紙の引張破断伸びを、ＪＩＳ Ｐ ８１１３：２００６に準拠して測定した。

（テーバー剛度）
原紙のテーバー剛度は、ＪＩＳ Ｐ ８１２５：２０００に準拠し、得たテーバー剛度の横方向に対する、縦方向の値を算出した。

（金型成形用紙基材の全体の層間強度）
原紙の層間強度は、ＪＩＳ Ｐ ８１３１：２００９に準拠して測定した。

（王研式平滑度）
原紙の王研式平滑度は、ＪＩＳ Ｐ ８１５５：２０１０に準拠して測定した。

（金型成形用紙基材のコブサイズ度）
原紙のコブサイズは、ＪＩＳ Ｐ ８１４０：１９９８に準拠して測定した。

＜評価方法＞
各例の金型成形用紙基材を、温度３０度、湿度９０％ＲＨの環境で７２時間調湿した後、Ｂ５サイズに切り抜き、且つ４隅を半径５ｃｍの弧状に切り取りブランクとした。金型は弁当型金型を用い、ブランクの第２表面層側を雌型金型側に配置して、絞り成形をすることで、深さ２４ｍｍ、長辺２６４ｍｍ、短辺１１３ｍｍの紙成形体を得た。

得られた紙成形体の絞り成形の加工適性を以下の記載の通り評価した。評価結果が〇と△の時を合格と判定した。評価結果を表１に示した。
（絞り成形時の加工適性：角部の割れの長さ）
以下の基準で紙成形体の角のＲ部分の割れの長さを評価した。
〇：角のＲ部分に割れがみられない。
△：角のＲ部分の割れの長さが１０ｍｍ以下である。
×：角のＲ部分の割れの長さが１０ｍｍを超える。

（絞り成形時の加工適性性：角部の割れの巾）
〇：角のＲ部分に割れがみられない。
△：角のＲ部分の割れがみられるが線状で裂けてはいない。
×：角のＲ部分が破れている。または裂けている様にみえる。

実施例１～３では実用上充分な強度を備える紙成形体を得る際の加工性に優れる金型成形用紙基材が得られた。対して比較例１～４では、実用上充分な強度と、絞り成形時の加工性を両立できなかった。

本発明によれば、実用上充分な強度を備える紙成形体を得る際の加工性に優れる金型成形用紙基材およびその製造方法が提供される。

Claims (4)

1. 少なくとも第１表面層、中層および第２表面層をこの順に有する金型成形用紙基材であって、
   前記第１表面層のパルプのフリーネスが、前記中層のパルプのフリーネスより低く、
   前記第２表面層のパルプのフリーネスが、前記中層のパルプのフリーネスより高く、
   引張強度の縦横比が２未満である、金型成形用紙基材。
2. 前記第１表面層のパルプのフリーネスが、前記第２表面層のパルプのフリーネスより低い、請求項１に記載の金型成形用紙基材。
3. 少なくとも第１表面層、中層および第２表面層をこの順に有する金型成形用紙基材の製造方法であって、
   前記中層のパルプよりフリーネスが低いパルプを含む第１表面層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる第１表面抄紙層を少なくとも有する第１抄紙層と、
   前記中層のパルプよりフリーネスが高いパルプを含む第２表面層用パルプスラリーを短網多筒式抄紙機で抄紙して得られる第２表面抄紙層を少なくとも有する第２抄紙層と、
   を抄き合わせることを特徴とする、製造方法。
4. 前記第１表面層用パルプスラリーのフリーネスが、前記第２表面層用パルプスラリーのフリーネスより低い、請求項３に記載の製造方法。