JP3385021B2 - 段ボールの製造 - Google Patents

段ボールの製造

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は箱製作のための段ボールの製造において、段
をつけられた原紙へライナーボードを接合する方法に関
するものである。
従来、段ボール原紙へライナーを付着する際に、第１
のライナーがシングルフェイサーへ付着されてシングル
フェイスボードを形成する。これは、原紙が段つけロー
ルの上にある間に段をつけられているフルートチップへ
接着剤を付着し、それから圧力と熱を加えながらライナ
ーを取りつけることにより行われる。段つけロールおよ
び圧力ロールからの熱と機械的圧力自体の組合わせが第
１のライナーを原紙へ付着させる。その後で、シングル
フェイスボードがダザルフェイサー（double faccr）
すなわちダルブバッカー（double backer）へ送られ、
そこで接着剤がフルートチップへ付着され、以後紙はス
チームで加熱された一連のプラテンの上を第２のライナ
ーへ送られて第２のライナーを接合する。送りベルトに
よりボードの上と、そのベルトの上に載せられている一
連の小さいローラーの上に圧力も加えられる。ダブルフ
ェイスボード（double facc doard）の、ダブルフェ
イサーすなわちダブルバッカー中を通る移動が、スチー
ムで加熱されたプラテンの後のサンドウイッチ・ベルト
により支援される。
従来の段ボール製造プラントの寸法と生産床の長さは
非常に大きい。ボードが加熱プラテンの上を１分間当た
り300〜400メートルの速さで動き、接着剤が十分に硬化
するように、加熱プラテンの長さは十分に長い。
従来の段ボールの別の特徴は、「圧力ライン」の特徴
である。圧力ラインというのはフェイスボードへ圧力ロ
ールにより加えられる圧力の結果生じたものである。こ
れは「ウォッシュボーディング（woshboading）」によ
り形成される。ウォッシュボーディングは接着剤が乾燥
する時に、接着剤がライナーをまっすぐでなくする接着
剤の作用である。それらの作用はボードの面に高速印刷
することを不適当にする。
本発明の目的は段ボールの品質を向上し、ボードを商
業的に受け容れることができる速さで製造するために要
するプラントの乾燥を縮小することである。
そのために、本発明は、波型にされた原紙へ少なくと
も１つのライナーを低い機械的圧力を用いて取りつけ、
水，紙および接着剤が低い吸収率を持つような波長の放
射エネルギーを加えることにより接着剤接合が達成され
る段ボールを製造する方法を提供するものである。波長
は1.0〜2.0ミクロンの近赤外線領域にあることが好まし
く、1.0〜1.5ミクロンであることが一層好ましい。
この波長範囲の選択は本発明によって重要である。段
ボールおよびラミネートにおいて接着剤を硬化させるた
めの放射加熱器が以前に提案されているが、用いられて
いた波長の結果としてボードの表面近くで放射エネルギ
ーが吸収されてしまい、接着剤層への熱入力が紙を通じ
る伝導により行われていた。これは接着の速さを大きく
向上させるものではなく、従来の熱入力法使用と比較し
て利点はほとんどなかった。たとえば、米国特許第4169
007号および第4589944号には、段ボールと接着剤を加熱
するためにＩ−Ｒ放射を使用することが提案されている
が、圧力を使用することを避けることができず、又は硬
化時間を大幅に短縮することがない。特許第4169007号
には、シングルフェイスボードを製造するために2.6〜
3.5ミクロンの範囲内の波長を使用することが開示され
ているが、本発明の前記利点はない。
IR装置供給者により提供された表にまとめられたデー
タが、1.0〜1.5ミクロンおよび2.5〜3.5ミクロンの範囲
内で照射されたパーセント・エネルギーが、下記のよう
にピーク波長伝送と共に変化することを示している。
IRランプ供給者により供給される、185gsm斤量の典型
的な紙に対する赤外線吸収スペクトラムが、2.5〜3.5ミ
クロンの波長範囲内においては入射放射の５％だけが透
過させられ、95％が吸収されて紙内部に熱を発生するこ
とを示している。1.0〜2.1ミクロンの波長範囲内におい
ては入射放射の41.0％が透過させられる。それらの数値
を基にして、好適な1.0〜2.1ミクロンの波長範囲を用い
て、放射エネルギーの18.2％を澱粉粒の加熱とゲル化の
ために利用できる。米国特許第4169007号において推奨
されている2.5〜3.5ミクロンの範囲内では、この目的の
ために放射エネルギーの0.7％だけを利用できる。
われわれのIRの使用は透過させられる要素を効果的に
使用する。
熱エネルギー源の放射エミッタンスがその源の温度の
４乗に比例すること、およびエネルギーが波長範囲にわ
たって放出されることが、シュテファン−ボルツマンの
法則およびウイーンの法則により記載されている熱放射
の特徴である。優勢な波長は源の温度に反比例する。
温度範囲が1100℃から2300℃で、ピーク波長が2.1ミ
クロンと1.0ミクロンの間である熱源からの赤外線放射
がライナーと原紙を効果的に硬化させるたぶん好適な放
射である。それらの波長においては、紙，水および接着
剤の吸収率は低く、紙の厚さと接着剤の膜の厚さが厚く
なるにつれて吸収されるエネルギーが増加する。
したがって、放射熱エネルギーな紙構造内部および接
着剤膜または接着剤ビード内部へ深く浸透して、接着剤
と紙構造および接着剤全体にわたって温度を急速に上昇
させる。この結果として接着剤が急速にゲル化し、した
がって、接着が急速に行われることになる。接着剤膜ま
たはとくに接着剤ビード中の高濃度の水が接着剤中の高
いエネルギー吸収と高い温度上昇に寄与する。完全に透
過させられた放射が、紙が当てられている金属表面また
は放射エネルギー源に向き合って位置させられている反
射板により紙の層と接着剤膜または接着剤ビードを通っ
て反射される。
1100℃〜2300℃の温度範囲においては、源の放射エミ
ッタンスは製品成分を要求されている商業的に利用でき
る作業の速さで効果的に接着させて、商業的な段ボール
製造機の構成の制約により求められる狭い放射面積の使
用を実用的にする。
IR放射器はローラーに沿って軸線方向に配置し、その
直角方向に配置しないことが好ましい。ランプを紙表面
に軸線方向および平行に配置することにより、接合エネ
ルギーの量を大幅に減少できる。そのような構成により
Ｉ−Ｒランプのバンクを、Ｉ−Ｒバンクを通る紙に合致
させることができる。そのような合致の結果として、効
率が高くなり、接着に用いられるエネルギーの量を60％
だけ減少できる。湾曲面に合致させる事ができるように
することにより、IRビームを集中させることおよびスペ
ースが限られている場所へ応用できるようにされる。
ボードの放射エネルギー源の近くの面における空気圧
はできるだけ周囲の圧力に近いことが好ましい。
本発明の別の面においては、原紙に段をつけるための
スチームで加熱するローラーの代わりに赤外線放射が用
いられる。
原紙を段つけロールの段つき輪郭に合致させ、かつそ
の合致を維持するための原紙を加熱して柔らかくする従
来の方法は、ロールボデー中にスチームを噴射すること
によりロールを加熱することである。原紙が段つけラビ
リンス中に入る前に、高い強度の赤外線エネルギーを照
射することで、紙を等しく加熱および軟化させることが
できる。高強度の波長が短い装置は標準的な厚さの紙の
加熱と軟化を最適にするために用いられる。1.0〜2.5ミ
クロンの同調レンジを持っている。
他の利点は、段つけロールボデーを加熱するためのス
チームの使用を、完全にではないが、大幅に減少し、段
つけロールを圧力容器として製作する必要性を避けるも
のである。このように避けることによりロールボデーお
よびトラニオンの剛性を増大してロールの震動を減少す
る。
高い強度のエネルギーを使用することはトランスの容
量，配線および開閉装置を増設することを含む。
従来は澱粉接着剤、または澱粉をベースとする水溶性
接着剤を段ボールの接合に使用していた。澱粉接着剤は
本発明に使用するのに全く結構であり、硬化時間は大幅
に短縮される。しかし、ポリマー接着剤も適当であっ
て、それは澱粉をベースとする接着剤による接合に匹敵
するか、それより優れている適切な接着を行う。
本発明の種々の面を従来のボード製造に応用できる
が、段つきフルートチップで接着されている２つの中間
段つき原紙を有する最近のボードの製造にも応用でき
る。この種のボードおよび製造方法がヨーロッパ特許明
細書213957および279609、並びにヨーロッパ特許出願88
311884.6と89903961.4に記載されている。
本発明を図面を参照して説明する。図１は最近提案さ
れた従来のシングルフェイサーの略図、図２は本発明の
シングルフェイサーの略図、図３は中間ライナー無しに
段つきフルートチップが接着されている２枚の段つき原
紙を有する最近のダブルウォールボードの製造の概略を
示す。
図１の従来のシングルフェイサーにおいては、原紙１
が段つけロール４と５の間で段をつけられる。接着剤付
着部６において原紙１の段へ接着剤が付着され、それか
らライナーボード２が圧力ローラー７の周囲を送られて
ライナー２を段つき原紙１へ押しつけてシングルフェイ
スボード３を形成する。この方法の製品は圧力ラインが
生じる。
図２において、原紙１は段つけロール10と11の間を通
常のやり方で通され、それから接着剤付着器12により原
紙１の段へ接着剤が付着される。原紙１は、段つけロー
ル10と11の間の段つけラビリンスに入る前に、本発明の
Ｉ−Ｒ放射器14により加熱される。
ライナーボード２がＳ巻きローラー13の周囲を通され
て、段をつけられている原紙１に接触し、それへ軽く接
着する。原紙１とライナーボード２の間の接着接合は、
本発明のＩ−Ｒ加熱器14を用いて接合される。そのＩ−
Ｒ加熱器の面の形は、段つけロール11の上を通る時のラ
イナーの表面に合致する。加熱器14はロール11に平行に
軸線方向へ延長する。このようにして、過大な圧力を加
えること無しに、またはシングルフェイスボードに圧力
線を形成すること無しに、シングルフェイスボード３が
形成される。
図３には従来のものでないボードの製造が示されてい
る。この図においては、ヨーロッパ特許213957に開示さ
れているように、２枚の原紙22と23が一緒に接合され、
ライナーボード21と24が接合されている原紙へ接着され
る。
２枚の原紙22,23は段つけロール33と34、31と32によ
りそれぞれ段をつけられる。軸線方向に整列させられ、
かつ段つけローラーの表面に合致する形のＩ−Ｒ放射器
44が段つけ機31,33の近くに配置されて原紙23,22に段を
つける前にそれらの原紙を予熱し、軟化させる。原紙23
がローラー32の周囲を通されている間に接着剤部35によ
り接着剤が付着される。それから、原紙22と23が同期さ
れているローラー32と33の間を通されて段つきフルート
チップが一緒に接合され、接合された原紙はキャリヤ・
ロール37の周囲を通される。接着剤が接着剤部38におい
て外側原紙22へ付着され、Ｓ巻きロール39を含む一連の
供給ロールを通じて送られてくるライナー21がこの原紙
へ低圧接触させられる。
ライナーを付着した後で、原紙とライナーがキャリヤ
・ロール37により、そのキャリヤ・ロールの上に軸線方
向に整列させられている放射エネルギー部44を通って移
動させられる。Ｉ−Ｒ放射部44はロール37の輪郭に合致
する形にされる。
図２の接着剤付着器12または図３の接着剤付着器32,3
8により使用される接着剤は澱粉接着剤またはポリマー
接着剤とすることができる。あるいは、ボードを接合で
きる熱可塑性膜を、図２の段つけロール10と11、または
図３の段つけロール32と34の挟み込まれる部分の間に送
り、Ｉ−Ｒ放射にさらしてその膜を溶融して接着剤層に
してもよい。同様に、ポリマー膜を図２の段ボール原紙
２または図３のライナー21と共に送ることができる。し
たがって、接着剤部無しで行うことができる。
単に段つけローラー31,32を使用しないだけで、図３
に示されている装置を従来の段ボールを製造するために
使用できることに注目すべきである。
図２の放射エネルギー源14と図３の放射エネルギー源
44は、中心が1.2μｍである波長で放出する2100℃の白
熱源である。キャリヤ・ロール37の表面は反射器として
作用する。
Ｉ−Ｒランプは接合されるライナーの表面から30〜40
mmの距離のところに配置することが好ましい。冷却空気
をランプへ供給してランプの寿命を延ばし、急速に冷却
し、出る空気の圧力を零から70mm水註にすることができ
る。
零圧力Ｉ−Ｒ装置または作業面において空気を吸い込
む「閉じた面」接合装置は代替装置であって、装置内部
から強制空冷し、紙の上に放出されるＩ−Ｒ装置と同等
の効果であるか、それより効果的であると判定される。
キャリヤ・ロール37を出た後で、接着剤が原紙23へ付
着され、ライナー24がロール42によりシングルフェイス
・ダブルフルート構造へ付着される。ライナー24は、Ｓ
巻き送りローラー41を含む従来のローラー・アレイの上
のロール42へ持ってこられる。
上記放射加熱器44を使用することにより接着接合が行
われる。
第２のライナーの場合には、放射を反射して段ボール
へ戻すために反射器板45が用いられる。反射被覆を段ボ
ールによる摩耗から保護するために空気クッションを設
けることが好ましい。
１分間当たり80〜100メートルの速さにおいて、ダブ
ルバッカー部における４秒までの従来の接着時間と比較
して、１秒より短い接着時間を達成できる。
本発明を使用することにより、ライナー原紙接合は
「圧力ライン」または「ウォッシングボーディング」が
ないので、ダブルウォールボードの両面が印刷のために
適当である。
この方法の主な利点は次の通りである。
1.従来のラインにおいて床面積を広く占める、スチーム
により加熱されるプラテンが存在しないこと。
2.送りベルトを必要とし、シングルフェイサーと、ダブ
ルバッカーへの供給の支援を容易にする両面機との間の
「ブリッジ」が存在しないこと。利点１と２によりはる
かに狭い床面積ですむ。
3.従来の機械の機能障害の結果としてスチーム・プラテ
ン領域にボードが残り、加熱することによる損失が減少
し、所要の品質が失われることが減少する。
4.従来の両面バッカーと比較して接着剤の使用量が減少
する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ムティマー，フレデリック・ジョン オーストラリア国 3093 ヴィクトリア 州・ロウワー プレンティ・アンソニー クローズ・11 (56)参考文献 特開 平３−102896（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−136733（ＪＰ，Ａ) 米国特許4589944（ＵＳ，Ａ) 英国特許出願公開2121353（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B31F 1/00 - 7/02 B32B 1/00 - 35/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】段をつけられた原紙へ少なくとも１枚のラ
    イナーが取り付けられている段ボールを製造する方法で
    あって、 前記ライナーおよび前記段をつけられた原紙の少なくと
    も一方に接着剤を付着させるステップを備え、その接着
    剤および原紙は、ピーク波長が2.1ミクロン〜1.0ミクロ
    ンの範囲にあって1100℃から2300℃の温度範囲の熱放射
    エネルギーに対して低い吸収率を有するものであり、 前記ライナーと前記段をつけられた原紙とを接触させる
    ステップを備え、 それらのライナーおよび段をつけられた原紙を、ピーク
    波長が2.1ミクロン〜1.0ミクロンの範囲にあって1100℃
    から2300℃の温度範囲の熱放射エネルギーの照射にさら
    して前記接着剤の硬化を生じさせるステップを備え、そ
    れによって、前記ライナーおよび前記段をつけられた原
    紙との接着完成までの速さが向上し且つ接着が低い機械
    的圧力を用いて行える、 ことを特徴とする段ボールの製造方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の段ボールの製造方法におい
    て、前記熱放射エネルギーの熱源は、前記ライナーに平
    行に配置されている赤外線源である、ことを特徴とする
    段ボールの製造方法。
  3. 【請求項３】請求項１記載の段ボールの製造方法におい
    て、前記熱放射エネルギーの熱源は、前記ライナーの表
    面から30〜40mmの距離に位置させられた面にして、前記
    ライナーの表面形状に従った形状の面を有している、こ
    とを特徴とする段ボールの製造方法。
  4. 【請求項４】請求項１記載の段ボールの製造方法におい
    て、前記熱放射エネルギーの熱源からの熱放射エネルギ
    ーが、そのピーク波長が2.1ミクロン〜1.0ミクロンの範
    囲にあって1100℃から2300℃の温度範囲にあるときに、
    前記ライナーおよび前記段をつけられた原紙は、低い吸
    収率を呈して受けた熱放射エネルギーの41.0％が透過さ
    れ、受けた熱放射エネルギーの18.2％が前記接着剤の加
    熱に利用される、ことを特徴とする段ボールの製造方
    法。
  5. 【請求項５】請求項１記載の段ボールの製造方法におい
    て、前記熱放射エネルギーの波長が1.0ミクロン〜1.5ミ
    クロンである、ことを特徴とする段ボールの製造方法。
  6. 【請求項６】フルートチップで相互に接着された２枚の
    段をつけられた原紙と、少なくとも１枚のライナーとを
    有し、前記ライナーが、前記段をつけられた原紙の少な
    くとも一方の外側表面に接着されており、前記２枚の段
    をつけられた原紙相互の接着および前記ライナーと前記
    外側表面との接着が接着剤の塗布によって行われてい
    る、段ボールの製造方法であって、 前記接着剤および原紙は、ピーク波長が2.1ミクロン〜
    1.0ミクロンの範囲にあって1100℃から2300℃の温度範
    囲の熱放射エネルギーに対して低い吸収率を有するもの
    であり、 前記段をつけられた原紙の少なくとも一方と前記ライナ
    ーとを接触させるステップを備え、 それらの段をつけられた原紙およびライナーを、ピーク
    波長が2.1ミクロン〜1.0ミクロンの範囲にあって1100℃
    から2300℃の温度範囲の熱放射エネルギーの照射にさら
    して前記接着剤の硬化を生じさせるステップを備え、そ
    れによって、前記ライナーおよび前記段をつけられた原
    紙との接着完成までの速さが向上し且つ接着が低い機械
    的圧力を用いて行える、 ことを特徴とする段ボールの製造方法。
  7. 【請求項７】請求項６記載の段ボールの製造方法におい
    て、前記段をつけられた原紙は段付けローラによって段
    を付けられ、前記熱放射エネルギーの熱源は、前記段付
    けローラの表面に対応した形状に構成されている、こと
    を特徴とする段ボールの製造方法。
  8. 【請求項８】請求項６記載の段ボールの製造方法におい
    て、前記熱放射エネルギーの熱源は、前記ライナーの表
    面から30〜40mmの距離に位置させられている、ことを特
    徴とする段ボールの製造方法。
  9. 【請求項９】請求項６記載の段ボールの製造方法におい
    て、前記熱放射エネルギーの波長が1.0ミクロン〜1.5ミ
    クロンである、ことを特徴とする段ボールの製造方法。
JP50396893A 1991-08-19 1992-08-18 段ボールの製造 Expired - Fee Related JP3385021B2 (ja)

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AU9949 2000-09-06

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