JP3629459B2 - 段ボールシートの製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反りの小さい段ボールシートを製造する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
段ボールシートは、コルゲートマシンと呼ばれる製造装置で連続的に製造されている。このコルゲートマシンは、本発明の実施形態である図１に例示するように、芯紙１、裏ライナ紙２および表ライナ紙３をそれぞれ供給するミルロールスタンド４、５、６を有し、まずシングルフェーサ７で、ミルロールスタンド４から供給される芯紙１を、一対の成形ロール８ａ、８ｂで波形形状に成形して糊付け装置９で糊付けし、ミルロールスタンド５から供給される裏ライナ紙２と貼り合わせて片面段ボールシート１０を形成する。片面段ボールシート１０は、糊付け装置１２で芯紙１の波形頂部に糊付けされてダブルフェーサ１１に供給され、ミルロールスタンド６から供給される表ライナ紙３と貼り合わされて、段ボールシート１３が形成される。
【０００３】
前記ダブルフェーサ１１で形成された段ボールシート１３は、ダブルフェーサ１１の下流側に設けられたスリッタ・スコアラ１４で、必要に応じて条切りと罫線入れが施され、シャー（図示省略）で所定の長さ寸法に裁断されたのち積み重ねられる。
【０００４】
前記各糊付け装置９、１２では澱粉糊が使用されており、シングルフェーサ７やダブルフェーサ１１に供給される芯紙１、裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０は、貼り合わせ時の澱粉糊の固化を促進するためと、各々の含水分量を調整するために、それぞれヒータロール１５、１６、１７、１８に巻き付けて予熱される。なお、芯紙１の予熱は、前記波形形状の成形精度向上も目的としている。
【０００５】
前記シングルフェーサ７は、大径の成形ロール８ａに巻き付けられた芯紙１に裏ライナ紙２を重ねて、一対のロール２２に巻き掛けられた押さえベルト２３で押圧するとともに、予熱された芯紙１と裏ライナ紙２の温度を、成形ロール８ａとロール２２から供給される熱で保持しながら、澱粉糊を固化させて芯紙１と裏ライナ紙２を接着する。
【０００６】
前記ダブルフェーサ１１は、上流側のヒーティングパートと下流側のクーリングパートより成る。ヒーティングパートの下部にはヒーティングボックス２４が配列され、上部にはエア圧またはウェイトロール等で構成される加圧装置２５が配置されている。加圧装置２５は段ボールシート１３を搬送する上コンベア２６のベルトを介して段ボールシート１３をヒーティングボックス２４に押圧し、ヒーティングボックス２４から供給される熱で澱粉糊を固化しながら、満遍なく表ライナ紙３と片面段ボールシート１０を接着する。クーリングパートの下部には下コンベア２７が配置され、昇温接着された段ボールシート１３は、この下コンベア２７と上コンベア２６との間に挟持され、冷却されながら排出端に向かって搬送される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、段ボールシートの製造装置では、接着剤としての澱粉糊の固化を促進するために、元来含水分量の不均一な表裏のライナ紙や芯紙がヒータロール等で加熱されるので、これら各紙の含水分量が製造ラインの途中で変化する。製造された段ボールシートを構成する各紙の含水分量は、時間経過とともに大気の湿度に近づく。
【０００８】
紙類は含水分量の変化で伸縮し、加湿されると伸び、乾燥されると縮む性質を有するため、この時間経過に伴う各紙の含水分量の変化で、製造後の段ボールシートに反りが生じることがある。反りの大きい段ボールシートは、後の印刷等の加工工程で詰まったり、積み重ねて搬送される際に転倒したりするトラブルを生じさせる不良品となる。
【０００９】
段ボールシートの反りを低減する手段としては、特に反りを発生させる曲げモーメントの原因となる表裏ライナ紙の伸縮差をなくすために、水分付与装置や加熱装置等の水分調整装置を設けて、表ライナ紙と裏ライナ紙の含水分量を製造中に調整する方法が種々提案されている。しかしながら、これらの方法はいずれも別途の水分調整装置を必要とするので、これらのための水や熱の供給コストが余分にかかり、かつ、製造装置のライン構成が複雑となってライントラブルの原因となりやすい問題がある。
【００１０】
また、これらの水分調整装置では、ライナ紙と芯紙とが良好に接着されるための適正温度範囲になるような、加熱装置による加熱量の配慮はなされていないので、接着不良が生じるという問題もある。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、接着不良を生じさせることなく、別途の水分調整装置を設けないで、製造後の反りの発生を防止できる段ボールシートの製造装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、波形形状に成形した芯紙と裏ライナ紙を貼り合わせて片面段ボールシートを形成するシングルフェーサと、前記片面段ボールシートと表ライナ紙を貼り合わせて段ボールシートを形成するダブルフェーサとを備え、前記貼り合わされる前の芯紙、裏ライナ紙、表ライナ紙および片面段ボールシートを、それぞれヒータロールに巻き付けて予熱するようにした段ボールシートの製造装置において、少なくとも前記裏ライナ紙を予熱するヒータロールに予熱量調節手段を設け、前記シングルフェーサの芯紙と裏ライナ紙の貼り合わせ位置近傍で裏ライナ紙の温度を検出する温度検出手段と、前記ダブルフェーサで貼り合わされる前の表ライナ紙と片面段ボールシートの裏ライナ紙の含水分量をそれぞれ検出する含水分量検出手段とを設け、前記温度検出手段で検出される裏ライナ紙の温度が所定の上下限値を越えない範囲で、前記ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を前記予熱量調節手段で調節し、前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整して、前記芯紙と裏ライナ紙の接着不良を生じさせることなく、製造後の段ボールシートの反りの発生を防止する構成を採用した。
【００１３】
すなわち、少なくとも裏ライナ紙を予熱するヒータロールに予熱量調節手段を設けるとともに、ダブルフェーサで貼り合わされる前の表ライナ紙と片面段ボールシートの裏ライナ紙の含水分量をそれぞれ検出する含水分量検出手段とを設け、前記ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を予熱量調節手段で調節して、これらの各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整することにより、別途の水分調整装置を設けることなく、製造後の段ボールシートの反り発生を防止できるようにした。
【００１４】
前記ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を、前記温度検出手段で検出される裏ライナ紙の温度が所定の上下限値を越えない範囲で調節するようにしたのは、以下の理由による。
【００１５】
前述したように、シングルフェーサでは、貼り合わされる芯紙と裏ライナ紙が、成形ロールと押さえベルト間で押圧されながら熱を供給され、澱粉糊が固化する。この芯紙と裏ライナ紙が成形ロールと押さえベルト間を通過する距離、すなわち、熱を供給されながら押圧保持される時間は非常に短い。このため、シングルフェーサでは、短時間で澱粉糊の固化を適切に促進するために、芯紙と裏ライナ紙の予熱温度を適正範囲に入れて、接着不良を防止する必要がある。ただし、芯紙へのヒータロールによる予熱量は、澱粉糊の固化のみを考慮して一定値に設定しておいてもよい。
【００１６】
なお、ダブルフェーサでは、貼り合わされる片面段ボールシートと表ライナ紙が、前記ヒーティングボックスと加圧装置間を通過する距離が十分に長いので、ヒーティングボックスによる加熱を適正に設定しておけば、澱粉糊の固化を適切に促進させることができる。したがって、片面段ボールシートと表ライナ紙は、予熱温度をあまり管理する必要がなく、そこそこに予熱されていればよい。
【００１７】
前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整するようにしたのは、以下の理由による。
【００１８】
本発明者らは、先に、製造途中における表裏ライナ紙の含水分量と、製造後に発生する段ボールシートの反りとの関係について調査した。図５は、この調査結果から得られたダブルフェーサ入口における表裏ライナ紙の含水分量差と反り高さの関係を示すグラフである。調査対象とした段ボールシートは、厚さ３ｍｍのＢフルート材である。なお、反り高さは１ｍ幅当たりの換算反り高さで表現し、上に凸の下反りを正の値、下に凸の上反りを負の値とした。
【００１９】
このグラフからも明らかなように、ダブルフェーサ入口における含水分量差と反り高さは強い相関関係を示し、上面側の裏ライナ紙の含水分量が多いほど上反り高さが高くなっている。一方、図示は省略するが、ダブルフェーサ出口における含水分量差と反り高さの間には顕著な相関関係が見られなかった。
【００２０】
この調査結果は、以下のように考えられる。段ボールシートの反り高さは、ダブルフェーサでの表ライナ紙接着前の表裏ライナ紙の含水分量差に依存する。すなわち、接着時点で表裏ライナ紙間に含水分量の差が適正範囲でないと、両ライナ紙の含水分量が等しくなる大気湿度での定常含水分状態からの伸縮量が、表ライナ紙と裏ライナ紙とで大きく異なる状態で両者が貼り合わされ、その接着点が固定される。したがって、上面側の裏ライナ紙の含水分量が表ライナ紙の含水分量よりも適正範囲を越えて多くなると、前記定常含水分状態に至るまでに、裏ライナ紙の方の含水分量が大きく減少し、この含水分量の減少による縮み量が大きくなって、上反りを生じる。逆に下面側の表ライナ紙の含水分量が裏ライナ紙の含水分量よりも適正範囲を越えて多くなると、下反りを生じる。
【００２１】
なお、図５における含水分量差と反り高さの相関関係が原点からずれているのは、個別の製造ラインの特性によるものと思われる。また、厚みを有する板材の表裏面のひずみ差、すなわち伸縮量の差によって生じる反りの曲率は、よく知られているように厚みに反比例するため、Ｂフルートよりも厚いＡフルート等の段ボールシートの場合は、含水分量差と反り高さの相関関係の傾きは、図５に示すものよりも小さくなることが予想される。
【００２２】
以上の結果より、表ライナ紙と片面段ボールシートを貼り合わせる前の表裏ライナ紙の含水分量の差、すなわち、前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の適正範囲に調整することにより、両者が貼り合わされてから最終的な定常含水分状態に至るまでの表裏ライナ紙の伸縮量を等しくして、製造後の段ボールシートの反り発生を効果的に防止することができることがわかる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４に基づき、この発明の実施形態を説明する。この段ボールシートの製造装置は、図１に示すように、芯紙１、裏ライナ紙２および表ライナ紙３をそれぞれ供給するミルロールスタンド４、５、６を有し、まずシングルフェーサ７で、ミルロールスタンド４から供給される芯紙１を、大小一対の成形ロール８ａ、８ｂで波形形状に成形して糊付け装置９で糊付けし、ミルロールスタンド５から供給される裏ライナ紙２と貼り合わせて片面段ボールシート１０を形成する。片面段ボールシート１０は、糊付け装置１２で芯紙１の波形頂部に糊付けされてダブルフェーサ１１に供給され、ミルロールスタンド６から供給される表ライナ紙３と貼り合わされて、段ボールシート１３が形成される。
【００２７】
前記ダブルフェーサ１１で形成された段ボールシート１３は、ダブルフェーサ１１の下流側に設けられたスリッタ・スコアラ１４で、必要に応じて条切りと罫線入れが施され、シャー（図示省略）で所定の長さ寸法に裁断されたのち積み重ねられる。
【００２８】
図示は省略するが、前記シングルフェーサ７は２基設けられ、ロット替えや段取り替え等に応じて適宜使い分けられる。なお、複層の段ボールシートを製造する際には、２基のシングルフェーサ７が同時に稼働される。
【００２９】
前記各糊付け装置９、１２では澱粉糊が使用されており、シングルフェーサ７やダブルフェーサ１１に供給される芯紙１、裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０は、貼り合わせ時の澱粉糊の固化を促進するために、それぞれヒータロール１５、１６、１７、１８に巻き付けて予熱される。
【００３０】
前記芯紙１用のヒータロール１５を除く各ヒータロール１６、１７、１８には、それぞれ裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０の巻き付け長さを調節する移動可能な巻き掛けロール１６ａ、１７ａ、１８ａが設けられている。
【００３１】
また、前記ヒータロール１６の出口とダブルフェーサ１１の入口には、それぞれ裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０の裏ライナ紙２の含水分量を検出する水分計１９ａ、１９ｂ、１９ｃが設置され、シングルフェーサ７の入口には、予熱された裏ライナ紙２の温度を検出する温度計２０が設置されている。なお、水分計１９ａはヒータロール１６の入口に設置してもよく、温度計２０はシングルフェーサ７の近傍であれば出口側に設置してもよい。
【００３２】
前記各水分計１９ａ、１９ｂ、１９ｃと温度計２０は後述するコントローラ２１に接続されており、コントローラ２１は、これらの検出結果に基づいて各巻き掛けロール１６ａ、１７ａ、１８ａを移動させ、各ヒータロール１６、１７、１８での巻き付け長さを調節するようになっている。
【００３３】
前記シングルフェーサ７は、大径の成形ロール８ａに巻き付けられた芯紙１に裏ライナ紙２を重ねて、一対のロール２２に巻き掛けられた押さえベルト２３で押圧するとともに、予熱された芯紙１と裏ライナ紙２の温度を、成形ロール８ａとロール２２から供給される熱で保持しながら、澱粉糊を固化させて芯紙１と裏ライナ紙２を接着する。
【００３４】
前記ダブルフェーサ１１は、上流側のヒーティングパートと下流側のクーリングパートより成り、ヒーティングパートの下部にはヒーティングボックス２４が配列され、上部にはエア圧またはウェイトロール等で構成される加圧装置２５が配置されている。加圧装置２５は段ボールシート１３を搬送する上コンベア２６のベルトを介して段ボールシート１３をヒーティングボックス２４に押圧し、ヒーティングボックス２４から供給される熱で澱粉糊を固化しながら、満遍なく表ライナ紙３と片面段ボールシート１０を接着する。クーリングパートの下部には下コンベア２７が配置され、昇温接着された段ボールシート１３は、この下コンベア２７と上コンベア２６との間に挟持され、冷却されながら排出端に向かって搬送される。
【００３５】
図２は、前記ヒータロール１６とシングルフェーサ７の部分を拡大して示す。前記巻き掛けロール１６ａは、図中に二点鎖線で示すように、ヒータロール１６の外周に沿って移動可能とされ、裏ライナ紙２のヒータロール１６への巻き付き長さＳａ が調節されるようになっている。前記コントローラ２１には、予め温度計２０で検出される裏ライナ紙２の温度θａ の上下限値が設定されており、コントローラ２１は温度θａ がこれらの上下限値を越えない範囲で、水分計１９ａで検出される裏ライナ紙２の含水分量Ｗａ に基づいて、巻き付き長さＳａ を調節する。
【００３６】
図３は、前記ダブルフェーサ１１の入口部分を拡大して示す。前記各巻き掛けロール１７ａ、１８ａも、それぞれ各ヒータロール１７、１８の外周に沿って移動可能とされ、表ライナ紙３と片面段ボールシート１０の各ヒータロール１７、１８への巻き付き長さＳｂ 、Ｓｃ が調節されるようになっている。コントローラ２１は、それぞれの水分計１９ｂ、１９ｃで検出される表ライナ紙３の含水分量Ｗｂ と片面段ボールシート１０の裏ライナ紙２の含水分量Ｗｃ に基づいて、各巻き付き長さＳｂ 、Ｓｃ を調節する。なお、含水分量Ｗｃ に基づいて、ヒータロール１６での巻き付き長さＳａ も調節してもよく、この場合は水分計１９ａを省略することもできる。
【００３７】
図４は、上述した製造装置を用いてＢフルート材の段ボールシートを製造したときの、各水分計１９ａ、１９ｂ、１９ｃおよび温度計２０の出力と、これらの出力に基づいて上記のようにコントローラ２１で調節された各ヒータロール１６、１７、１８での巻き付き長さＳａ 、Ｓｂ 、Ｓｃ の変化の例を示すグラフである。巻き付き長さＳａ 、Ｓｂ 、Ｓｃ の調節可能範囲は、いずれも０〜２００ｃｍである。なお、図４の横軸は、それぞれの値を製造された段ボールシートの同じ位置に対応させるために、段ボールシートの製造距離Ｌで表した。
【００３８】
前記各含水分量Ｗａ 、Ｗｂ 、Ｗｃ の制御目標値は、それぞれ６．０％、６．０％、４．５％とし、ダブルフェーサ１１入口での表裏ライナ紙３、２の含水分量差ΔＷ（＝Ｗｂ −Ｗｃ ）の制御目標範囲は１．５％±０．５％とした。また、裏ライナ紙２の温度θａ の上下限値は、接着不良に対する安全代を見込んで、それぞれ１２０℃と９０℃とした。なお、この温度θａ の上下限値は接着用の澱粉糊の種類に応じて変更することができ、場合によっては、上限値を１５０℃程度、下限値を５０℃程度に設定することもある。
【００３９】
製造距離Ｌが約３００ｍの位置では、裏ライナ紙２が継がれており、この紙継ぎ時の張力低下に伴う裏ライナ紙２のヒータロール１６を含む各ロールへの密着力低下により、温度θａ が下限値の９０℃を割っている。このとき、接着不良を防止するために、ヒータロール１６での巻き付き長さＳａ が急激に増大され、温度θａ が適正範囲内に戻されている。これに伴って、裏ライナ紙２の含水分量Ｗａ は制御目標値の６．０％よりもやや低くなっているが、ダブルフェーサ１１入口での含水分量差ΔＷは、ヒータロール１８での巻き付き長さＳｃ が減らされることにより、制御目標範囲に入れられている。なお、ヒータロール１７での巻き付き長さＳｂ を増大させて、含水分量差ΔＷを制御目標範囲に入れるようにしてもよい。
【００４０】
また、製造距離Ｌが約５００ｍの位置では、表ライナ紙３が継がれ、新たに継がれた表ライナ紙３の含水分量Ｗｂ が高かったために、含水分量差ΔＷが制御目標範囲の上限である２％を越えている。このときは、ヒータロール１７での巻き付き長さＳｂ が上限まで増やされるとともに、ヒータロール１８での巻き付き長さＳｃ が下限近くまで減らされ、ダブルフェーサ１１入口での含水分量差ΔＷが制御目標範囲に入れられている。
【００４１】
さらに、製造距離Ｌが約１６００ｍの位置では、ラインスピードの大幅な低下により、裏ライナ紙２のヒータロール１６を含む各ロールへの接触時間が長くなって、温度θａ が上限値の１２０℃を越えている。このときは、ヒータロール１６での巻き付き長さＳａ が急激に減らされ、温度θａ が適正範囲内に戻されている。
【００４２】
以上の製造結果より、この段ボールシートの製造装置は、ライナ紙の紙継ぎやラインスピードの変化等で、ライナ紙の含水分量や温度が急激に変化しても、シングルフェーサでの裏ライナ紙の予熱温度を適正に保持した上で、ダブルフェーサ入口での表裏ライナ紙の含水分量差ΔＷを適正範囲に調整することができることがわかる。
【００４３】
なお、グラフ表示は省略するが、同一ライナ紙内で含水分量が変動したとき等にも、温度θａ を適正範囲にいれ、かつ、含水分量差ΔＷを制御目標範囲に入れるように、上記ヒータロールの各巻き付き長さＳａ 、Ｓｂ 、Ｓｃ は適切に調節されることを確認した。
【００４４】
また、製造された段ボールシートの反り高さは、全て±１０ｍｍ以内と良好な結果が得られ、後の印刷等の加工工程で詰まったり、積み重ねて搬送される際に転倒したりするトラブルを生じることはなかった。
【００４５】
上述した実施形態では、各ヒータロールでの予熱量調節手段として、移動可能な巻き掛けロールを設け、各ヒータロールへの巻き付け長さを調節するようにしたが、ヒータロールを誘導加熱ロール等の温度可変ロールとし、その加熱温度を調節するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の段ボールシートの製造装置は、少なくとも裏ライナ紙を予熱するヒータロールに予熱量調節手段を設けるとともに、シングルフェーサの芯紙と裏ライナ紙の貼り合わせ位置近傍で裏ライナ紙の温度を検出する温度検出手段と、ダブルフェーサで貼り合わされる前の表ライナ紙と片面段ボールシートの裏ライナ紙の含水分量をそれぞれ検出する含水分量検出手段とを設け、前記温度検出手段で検出される裏ライナ紙の温度が所定の上下限値を越えない範囲で、ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を前記予熱量調節手段で調節し、前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整するようにしたので、接着不良を生じさせることなく、別途の水分調整装置を設けないで、製造後の段ボールシートの反り発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】段ボールシートの製造装置の実施形態を示す概略正面図
【図２】図１のシングルフェーサ近傍を拡大して示す正面図
【図３】図１のダブルフェーサ入口部分を拡大して示す正面図
【図４】図１の製造装置で段ボールシートを製造したときのコントローラによる制御結果の例を示すグラフ
【図５】ダブルフェーサ入口での表裏ライナ紙の含水分量差と段ボールシートの反り高さの関係の調査結果を示すグラフ
【符号の説明】
１ 芯紙
２ 裏ライナ紙
３ 表ライナ紙
４、５、６ ミルロールスタンド
７ シングルフェーサ
８ａ、８ｂ 成形ロール
９ 糊付け装置
１０ 片面段ボールシート
１１ ダブルフェーサ
１２ 糊付け装置
１３ 段ボールシート
１４ スリッタ・スコアラ
１５、１６、１７、１８ ヒータロール
１６ａ、１７ａ、１８ａ 巻き掛けロール
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 水分計
２０ 温度計
２１ コントローラ
２２ ロール
２３ 押さえベルト
２４ ヒーティングボックス
２５ 加圧装置
２６、２７ コンベア
【発明の属する技術分野】
この発明は、反りの小さい段ボールシートを製造する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
段ボールシートは、コルゲートマシンと呼ばれる製造装置で連続的に製造されている。このコルゲートマシンは、本発明の実施形態である図１に例示するように、芯紙１、裏ライナ紙２および表ライナ紙３をそれぞれ供給するミルロールスタンド４、５、６を有し、まずシングルフェーサ７で、ミルロールスタンド４から供給される芯紙１を、一対の成形ロール８ａ、８ｂで波形形状に成形して糊付け装置９で糊付けし、ミルロールスタンド５から供給される裏ライナ紙２と貼り合わせて片面段ボールシート１０を形成する。片面段ボールシート１０は、糊付け装置１２で芯紙１の波形頂部に糊付けされてダブルフェーサ１１に供給され、ミルロールスタンド６から供給される表ライナ紙３と貼り合わされて、段ボールシート１３が形成される。
【０００３】
前記ダブルフェーサ１１で形成された段ボールシート１３は、ダブルフェーサ１１の下流側に設けられたスリッタ・スコアラ１４で、必要に応じて条切りと罫線入れが施され、シャー（図示省略）で所定の長さ寸法に裁断されたのち積み重ねられる。
【０００４】
前記各糊付け装置９、１２では澱粉糊が使用されており、シングルフェーサ７やダブルフェーサ１１に供給される芯紙１、裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０は、貼り合わせ時の澱粉糊の固化を促進するためと、各々の含水分量を調整するために、それぞれヒータロール１５、１６、１７、１８に巻き付けて予熱される。なお、芯紙１の予熱は、前記波形形状の成形精度向上も目的としている。
【０００５】
前記シングルフェーサ７は、大径の成形ロール８ａに巻き付けられた芯紙１に裏ライナ紙２を重ねて、一対のロール２２に巻き掛けられた押さえベルト２３で押圧するとともに、予熱された芯紙１と裏ライナ紙２の温度を、成形ロール８ａとロール２２から供給される熱で保持しながら、澱粉糊を固化させて芯紙１と裏ライナ紙２を接着する。
【０００６】
前記ダブルフェーサ１１は、上流側のヒーティングパートと下流側のクーリングパートより成る。ヒーティングパートの下部にはヒーティングボックス２４が配列され、上部にはエア圧またはウェイトロール等で構成される加圧装置２５が配置されている。加圧装置２５は段ボールシート１３を搬送する上コンベア２６のベルトを介して段ボールシート１３をヒーティングボックス２４に押圧し、ヒーティングボックス２４から供給される熱で澱粉糊を固化しながら、満遍なく表ライナ紙３と片面段ボールシート１０を接着する。クーリングパートの下部には下コンベア２７が配置され、昇温接着された段ボールシート１３は、この下コンベア２７と上コンベア２６との間に挟持され、冷却されながら排出端に向かって搬送される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、段ボールシートの製造装置では、接着剤としての澱粉糊の固化を促進するために、元来含水分量の不均一な表裏のライナ紙や芯紙がヒータロール等で加熱されるので、これら各紙の含水分量が製造ラインの途中で変化する。製造された段ボールシートを構成する各紙の含水分量は、時間経過とともに大気の湿度に近づく。
【０００８】
紙類は含水分量の変化で伸縮し、加湿されると伸び、乾燥されると縮む性質を有するため、この時間経過に伴う各紙の含水分量の変化で、製造後の段ボールシートに反りが生じることがある。反りの大きい段ボールシートは、後の印刷等の加工工程で詰まったり、積み重ねて搬送される際に転倒したりするトラブルを生じさせる不良品となる。
【０００９】
段ボールシートの反りを低減する手段としては、特に反りを発生させる曲げモーメントの原因となる表裏ライナ紙の伸縮差をなくすために、水分付与装置や加熱装置等の水分調整装置を設けて、表ライナ紙と裏ライナ紙の含水分量を製造中に調整する方法が種々提案されている。しかしながら、これらの方法はいずれも別途の水分調整装置を必要とするので、これらのための水や熱の供給コストが余分にかかり、かつ、製造装置のライン構成が複雑となってライントラブルの原因となりやすい問題がある。
【００１０】
また、これらの水分調整装置では、ライナ紙と芯紙とが良好に接着されるための適正温度範囲になるような、加熱装置による加熱量の配慮はなされていないので、接着不良が生じるという問題もある。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、接着不良を生じさせることなく、別途の水分調整装置を設けないで、製造後の反りの発生を防止できる段ボールシートの製造装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、波形形状に成形した芯紙と裏ライナ紙を貼り合わせて片面段ボールシートを形成するシングルフェーサと、前記片面段ボールシートと表ライナ紙を貼り合わせて段ボールシートを形成するダブルフェーサとを備え、前記貼り合わされる前の芯紙、裏ライナ紙、表ライナ紙および片面段ボールシートを、それぞれヒータロールに巻き付けて予熱するようにした段ボールシートの製造装置において、少なくとも前記裏ライナ紙を予熱するヒータロールに予熱量調節手段を設け、前記シングルフェーサの芯紙と裏ライナ紙の貼り合わせ位置近傍で裏ライナ紙の温度を検出する温度検出手段と、前記ダブルフェーサで貼り合わされる前の表ライナ紙と片面段ボールシートの裏ライナ紙の含水分量をそれぞれ検出する含水分量検出手段とを設け、前記温度検出手段で検出される裏ライナ紙の温度が所定の上下限値を越えない範囲で、前記ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を前記予熱量調節手段で調節し、前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整して、前記芯紙と裏ライナ紙の接着不良を生じさせることなく、製造後の段ボールシートの反りの発生を防止する構成を採用した。
【００１３】
すなわち、少なくとも裏ライナ紙を予熱するヒータロールに予熱量調節手段を設けるとともに、ダブルフェーサで貼り合わされる前の表ライナ紙と片面段ボールシートの裏ライナ紙の含水分量をそれぞれ検出する含水分量検出手段とを設け、前記ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を予熱量調節手段で調節して、これらの各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整することにより、別途の水分調整装置を設けることなく、製造後の段ボールシートの反り発生を防止できるようにした。
【００１４】
前記ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を、前記温度検出手段で検出される裏ライナ紙の温度が所定の上下限値を越えない範囲で調節するようにしたのは、以下の理由による。
【００１５】
前述したように、シングルフェーサでは、貼り合わされる芯紙と裏ライナ紙が、成形ロールと押さえベルト間で押圧されながら熱を供給され、澱粉糊が固化する。この芯紙と裏ライナ紙が成形ロールと押さえベルト間を通過する距離、すなわち、熱を供給されながら押圧保持される時間は非常に短い。このため、シングルフェーサでは、短時間で澱粉糊の固化を適切に促進するために、芯紙と裏ライナ紙の予熱温度を適正範囲に入れて、接着不良を防止する必要がある。ただし、芯紙へのヒータロールによる予熱量は、澱粉糊の固化のみを考慮して一定値に設定しておいてもよい。
【００１６】
なお、ダブルフェーサでは、貼り合わされる片面段ボールシートと表ライナ紙が、前記ヒーティングボックスと加圧装置間を通過する距離が十分に長いので、ヒーティングボックスによる加熱を適正に設定しておけば、澱粉糊の固化を適切に促進させることができる。したがって、片面段ボールシートと表ライナ紙は、予熱温度をあまり管理する必要がなく、そこそこに予熱されていればよい。
【００１７】
前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整するようにしたのは、以下の理由による。
【００１８】
本発明者らは、先に、製造途中における表裏ライナ紙の含水分量と、製造後に発生する段ボールシートの反りとの関係について調査した。図５は、この調査結果から得られたダブルフェーサ入口における表裏ライナ紙の含水分量差と反り高さの関係を示すグラフである。調査対象とした段ボールシートは、厚さ３ｍｍのＢフルート材である。なお、反り高さは１ｍ幅当たりの換算反り高さで表現し、上に凸の下反りを正の値、下に凸の上反りを負の値とした。
【００１９】
このグラフからも明らかなように、ダブルフェーサ入口における含水分量差と反り高さは強い相関関係を示し、上面側の裏ライナ紙の含水分量が多いほど上反り高さが高くなっている。一方、図示は省略するが、ダブルフェーサ出口における含水分量差と反り高さの間には顕著な相関関係が見られなかった。
【００２０】
この調査結果は、以下のように考えられる。段ボールシートの反り高さは、ダブルフェーサでの表ライナ紙接着前の表裏ライナ紙の含水分量差に依存する。すなわち、接着時点で表裏ライナ紙間に含水分量の差が適正範囲でないと、両ライナ紙の含水分量が等しくなる大気湿度での定常含水分状態からの伸縮量が、表ライナ紙と裏ライナ紙とで大きく異なる状態で両者が貼り合わされ、その接着点が固定される。したがって、上面側の裏ライナ紙の含水分量が表ライナ紙の含水分量よりも適正範囲を越えて多くなると、前記定常含水分状態に至るまでに、裏ライナ紙の方の含水分量が大きく減少し、この含水分量の減少による縮み量が大きくなって、上反りを生じる。逆に下面側の表ライナ紙の含水分量が裏ライナ紙の含水分量よりも適正範囲を越えて多くなると、下反りを生じる。
【００２１】
なお、図５における含水分量差と反り高さの相関関係が原点からずれているのは、個別の製造ラインの特性によるものと思われる。また、厚みを有する板材の表裏面のひずみ差、すなわち伸縮量の差によって生じる反りの曲率は、よく知られているように厚みに反比例するため、Ｂフルートよりも厚いＡフルート等の段ボールシートの場合は、含水分量差と反り高さの相関関係の傾きは、図５に示すものよりも小さくなることが予想される。
【００２２】
以上の結果より、表ライナ紙と片面段ボールシートを貼り合わせる前の表裏ライナ紙の含水分量の差、すなわち、前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の適正範囲に調整することにより、両者が貼り合わされてから最終的な定常含水分状態に至るまでの表裏ライナ紙の伸縮量を等しくして、製造後の段ボールシートの反り発生を効果的に防止することができることがわかる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図４に基づき、この発明の実施形態を説明する。この段ボールシートの製造装置は、図１に示すように、芯紙１、裏ライナ紙２および表ライナ紙３をそれぞれ供給するミルロールスタンド４、５、６を有し、まずシングルフェーサ７で、ミルロールスタンド４から供給される芯紙１を、大小一対の成形ロール８ａ、８ｂで波形形状に成形して糊付け装置９で糊付けし、ミルロールスタンド５から供給される裏ライナ紙２と貼り合わせて片面段ボールシート１０を形成する。片面段ボールシート１０は、糊付け装置１２で芯紙１の波形頂部に糊付けされてダブルフェーサ１１に供給され、ミルロールスタンド６から供給される表ライナ紙３と貼り合わされて、段ボールシート１３が形成される。
【００２７】
前記ダブルフェーサ１１で形成された段ボールシート１３は、ダブルフェーサ１１の下流側に設けられたスリッタ・スコアラ１４で、必要に応じて条切りと罫線入れが施され、シャー（図示省略）で所定の長さ寸法に裁断されたのち積み重ねられる。
【００２８】
図示は省略するが、前記シングルフェーサ７は２基設けられ、ロット替えや段取り替え等に応じて適宜使い分けられる。なお、複層の段ボールシートを製造する際には、２基のシングルフェーサ７が同時に稼働される。
【００２９】
前記各糊付け装置９、１２では澱粉糊が使用されており、シングルフェーサ７やダブルフェーサ１１に供給される芯紙１、裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０は、貼り合わせ時の澱粉糊の固化を促進するために、それぞれヒータロール１５、１６、１７、１８に巻き付けて予熱される。
【００３０】
前記芯紙１用のヒータロール１５を除く各ヒータロール１６、１７、１８には、それぞれ裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０の巻き付け長さを調節する移動可能な巻き掛けロール１６ａ、１７ａ、１８ａが設けられている。
【００３１】
また、前記ヒータロール１６の出口とダブルフェーサ１１の入口には、それぞれ裏ライナ紙２、表ライナ紙３および片面段ボールシート１０の裏ライナ紙２の含水分量を検出する水分計１９ａ、１９ｂ、１９ｃが設置され、シングルフェーサ７の入口には、予熱された裏ライナ紙２の温度を検出する温度計２０が設置されている。なお、水分計１９ａはヒータロール１６の入口に設置してもよく、温度計２０はシングルフェーサ７の近傍であれば出口側に設置してもよい。
【００３２】
前記各水分計１９ａ、１９ｂ、１９ｃと温度計２０は後述するコントローラ２１に接続されており、コントローラ２１は、これらの検出結果に基づいて各巻き掛けロール１６ａ、１７ａ、１８ａを移動させ、各ヒータロール１６、１７、１８での巻き付け長さを調節するようになっている。
【００３３】
前記シングルフェーサ７は、大径の成形ロール８ａに巻き付けられた芯紙１に裏ライナ紙２を重ねて、一対のロール２２に巻き掛けられた押さえベルト２３で押圧するとともに、予熱された芯紙１と裏ライナ紙２の温度を、成形ロール８ａとロール２２から供給される熱で保持しながら、澱粉糊を固化させて芯紙１と裏ライナ紙２を接着する。
【００３４】
前記ダブルフェーサ１１は、上流側のヒーティングパートと下流側のクーリングパートより成り、ヒーティングパートの下部にはヒーティングボックス２４が配列され、上部にはエア圧またはウェイトロール等で構成される加圧装置２５が配置されている。加圧装置２５は段ボールシート１３を搬送する上コンベア２６のベルトを介して段ボールシート１３をヒーティングボックス２４に押圧し、ヒーティングボックス２４から供給される熱で澱粉糊を固化しながら、満遍なく表ライナ紙３と片面段ボールシート１０を接着する。クーリングパートの下部には下コンベア２７が配置され、昇温接着された段ボールシート１３は、この下コンベア２７と上コンベア２６との間に挟持され、冷却されながら排出端に向かって搬送される。
【００３５】
図２は、前記ヒータロール１６とシングルフェーサ７の部分を拡大して示す。前記巻き掛けロール１６ａは、図中に二点鎖線で示すように、ヒータロール１６の外周に沿って移動可能とされ、裏ライナ紙２のヒータロール１６への巻き付き長さＳａ が調節されるようになっている。前記コントローラ２１には、予め温度計２０で検出される裏ライナ紙２の温度θａ の上下限値が設定されており、コントローラ２１は温度θａ がこれらの上下限値を越えない範囲で、水分計１９ａで検出される裏ライナ紙２の含水分量Ｗａ に基づいて、巻き付き長さＳａ を調節する。
【００３６】
図３は、前記ダブルフェーサ１１の入口部分を拡大して示す。前記各巻き掛けロール１７ａ、１８ａも、それぞれ各ヒータロール１７、１８の外周に沿って移動可能とされ、表ライナ紙３と片面段ボールシート１０の各ヒータロール１７、１８への巻き付き長さＳｂ 、Ｓｃ が調節されるようになっている。コントローラ２１は、それぞれの水分計１９ｂ、１９ｃで検出される表ライナ紙３の含水分量Ｗｂ と片面段ボールシート１０の裏ライナ紙２の含水分量Ｗｃ に基づいて、各巻き付き長さＳｂ 、Ｓｃ を調節する。なお、含水分量Ｗｃ に基づいて、ヒータロール１６での巻き付き長さＳａ も調節してもよく、この場合は水分計１９ａを省略することもできる。
【００３７】
図４は、上述した製造装置を用いてＢフルート材の段ボールシートを製造したときの、各水分計１９ａ、１９ｂ、１９ｃおよび温度計２０の出力と、これらの出力に基づいて上記のようにコントローラ２１で調節された各ヒータロール１６、１７、１８での巻き付き長さＳａ 、Ｓｂ 、Ｓｃ の変化の例を示すグラフである。巻き付き長さＳａ 、Ｓｂ 、Ｓｃ の調節可能範囲は、いずれも０〜２００ｃｍである。なお、図４の横軸は、それぞれの値を製造された段ボールシートの同じ位置に対応させるために、段ボールシートの製造距離Ｌで表した。
【００３８】
前記各含水分量Ｗａ 、Ｗｂ 、Ｗｃ の制御目標値は、それぞれ６．０％、６．０％、４．５％とし、ダブルフェーサ１１入口での表裏ライナ紙３、２の含水分量差ΔＷ（＝Ｗｂ −Ｗｃ ）の制御目標範囲は１．５％±０．５％とした。また、裏ライナ紙２の温度θａ の上下限値は、接着不良に対する安全代を見込んで、それぞれ１２０℃と９０℃とした。なお、この温度θａ の上下限値は接着用の澱粉糊の種類に応じて変更することができ、場合によっては、上限値を１５０℃程度、下限値を５０℃程度に設定することもある。
【００３９】
製造距離Ｌが約３００ｍの位置では、裏ライナ紙２が継がれており、この紙継ぎ時の張力低下に伴う裏ライナ紙２のヒータロール１６を含む各ロールへの密着力低下により、温度θａ が下限値の９０℃を割っている。このとき、接着不良を防止するために、ヒータロール１６での巻き付き長さＳａ が急激に増大され、温度θａ が適正範囲内に戻されている。これに伴って、裏ライナ紙２の含水分量Ｗａ は制御目標値の６．０％よりもやや低くなっているが、ダブルフェーサ１１入口での含水分量差ΔＷは、ヒータロール１８での巻き付き長さＳｃ が減らされることにより、制御目標範囲に入れられている。なお、ヒータロール１７での巻き付き長さＳｂ を増大させて、含水分量差ΔＷを制御目標範囲に入れるようにしてもよい。
【００４０】
また、製造距離Ｌが約５００ｍの位置では、表ライナ紙３が継がれ、新たに継がれた表ライナ紙３の含水分量Ｗｂ が高かったために、含水分量差ΔＷが制御目標範囲の上限である２％を越えている。このときは、ヒータロール１７での巻き付き長さＳｂ が上限まで増やされるとともに、ヒータロール１８での巻き付き長さＳｃ が下限近くまで減らされ、ダブルフェーサ１１入口での含水分量差ΔＷが制御目標範囲に入れられている。
【００４１】
さらに、製造距離Ｌが約１６００ｍの位置では、ラインスピードの大幅な低下により、裏ライナ紙２のヒータロール１６を含む各ロールへの接触時間が長くなって、温度θａ が上限値の１２０℃を越えている。このときは、ヒータロール１６での巻き付き長さＳａ が急激に減らされ、温度θａ が適正範囲内に戻されている。
【００４２】
以上の製造結果より、この段ボールシートの製造装置は、ライナ紙の紙継ぎやラインスピードの変化等で、ライナ紙の含水分量や温度が急激に変化しても、シングルフェーサでの裏ライナ紙の予熱温度を適正に保持した上で、ダブルフェーサ入口での表裏ライナ紙の含水分量差ΔＷを適正範囲に調整することができることがわかる。
【００４３】
なお、グラフ表示は省略するが、同一ライナ紙内で含水分量が変動したとき等にも、温度θａ を適正範囲にいれ、かつ、含水分量差ΔＷを制御目標範囲に入れるように、上記ヒータロールの各巻き付き長さＳａ 、Ｓｂ 、Ｓｃ は適切に調節されることを確認した。
【００４４】
また、製造された段ボールシートの反り高さは、全て±１０ｍｍ以内と良好な結果が得られ、後の印刷等の加工工程で詰まったり、積み重ねて搬送される際に転倒したりするトラブルを生じることはなかった。
【００４５】
上述した実施形態では、各ヒータロールでの予熱量調節手段として、移動可能な巻き掛けロールを設け、各ヒータロールへの巻き付け長さを調節するようにしたが、ヒータロールを誘導加熱ロール等の温度可変ロールとし、その加熱温度を調節するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、この発明の段ボールシートの製造装置は、少なくとも裏ライナ紙を予熱するヒータロールに予熱量調節手段を設けるとともに、シングルフェーサの芯紙と裏ライナ紙の貼り合わせ位置近傍で裏ライナ紙の温度を検出する温度検出手段と、ダブルフェーサで貼り合わされる前の表ライナ紙と片面段ボールシートの裏ライナ紙の含水分量をそれぞれ検出する含水分量検出手段とを設け、前記温度検出手段で検出される裏ライナ紙の温度が所定の上下限値を越えない範囲で、ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を前記予熱量調節手段で調節し、前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整するようにしたので、接着不良を生じさせることなく、別途の水分調整装置を設けないで、製造後の段ボールシートの反り発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】段ボールシートの製造装置の実施形態を示す概略正面図
【図２】図１のシングルフェーサ近傍を拡大して示す正面図
【図３】図１のダブルフェーサ入口部分を拡大して示す正面図
【図４】図１の製造装置で段ボールシートを製造したときのコントローラによる制御結果の例を示すグラフ
【図５】ダブルフェーサ入口での表裏ライナ紙の含水分量差と段ボールシートの反り高さの関係の調査結果を示すグラフ
【符号の説明】
１ 芯紙
２ 裏ライナ紙
３ 表ライナ紙
４、５、６ ミルロールスタンド
７ シングルフェーサ
８ａ、８ｂ 成形ロール
９ 糊付け装置
１０ 片面段ボールシート
１１ ダブルフェーサ
１２ 糊付け装置
１３ 段ボールシート
１４ スリッタ・スコアラ
１５、１６、１７、１８ ヒータロール
１６ａ、１７ａ、１８ａ 巻き掛けロール
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 水分計
２０ 温度計
２１ コントローラ
２２ ロール
２３ 押さえベルト
２４ ヒーティングボックス
２５ 加圧装置
２６、２７ コンベア
Claims (1)
- 波形形状に成形した芯紙と裏ライナ紙を貼り合わせて片面段ボールシートを形成するシングルフェーサと、前記片面段ボールシートと表ライナ紙を貼り合わせて段ボールシートを形成するダブルフェーサとを備え、前記貼り合わされる前の芯紙、裏ライナ紙、表ライナ紙および片面段ボールシートを、それぞれヒータロールに巻き付けて予熱するようにした段ボールシートの製造装置において、少なくとも前記裏ライナ紙を予熱するヒータロールに予熱量調節手段を設け、前記シングルフェーサの芯紙と裏ライナ紙の貼り合わせ位置近傍で裏ライナ紙の温度を検出する温度検出手段と、前記ダブルフェーサで貼り合わされる前の表ライナ紙と片面段ボールシートの裏ライナ紙の含水分量をそれぞれ検出する含水分量検出手段とを設け、前記温度検出手段で検出される裏ライナ紙の温度が所定の上下限値を越えない範囲で、前記ヒータロールによる裏ライナ紙の予熱量を前記予熱量調節手段で調節し、前記各含水分量検出手段で検出される表裏ライナ紙の含水分量の差を所定の範囲に調整して、前記芯紙と裏ライナ紙の接着不良を生じさせることなく、製造後の段ボールシートの反りの発生を防止するようにしたことを特徴とする段ボールシートの製造装置。
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