JP3761922B2 - 段ボール紙管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、片面段ボールを素材としてー少なくとも一部に利用した段ボール紙管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
段ボールは、軽量である割には強度が大きく、また、衝撃力を吸収する特長を備えている。そのため、従来より、段ボールは、箱の他に、荷物が載置されるパレットの荷重受部材（桁材）や、その全部を構成する素材として用いられている（例えば、米国特許第２，７２８，５４５号、同第３，６８３，８２２号、同第４，８３１，９３８号、同第４，７９２，３２５号、同第４，８６７，０７４号明細書参照）。また、段ボールは、厚紙などと異なり、再生が極めて容易であり、リサイクル性が優れているという利点を有する。
【０００３】
以上のパレットなどに使用する段ボール紙管として、本件出願人は先に、波形板の片面にライナを固着した長尺の片面段ボールを螺旋状に巻回して、円筒形の片面段ボール層を形成し、この段ボール層を径方向に複数積層したものを提案した（特願平６−１４３８３３号）。
【０００４】
この段ボール紙管は、片面段ボールを芯材の外周囲に螺旋状に複数層巻回して連続的に製造される。このとき、片面段ボールとしては、できるだけ広幅のものを用いることが好ましい。このような広幅の片面段ボールを用いることにより、片面段ボールの芯材への巻回ピッチを大として、段ボール紙管を効率的に製造できて生産性を高められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、広幅の片面段ボールを用いる場合、この片面段ボールを芯材に螺旋状に巻回したとき、その外周面に片面段ボールが沿い難くなって波形板の形状が崩れる。つまり、一般にシート状物を螺旋状に巻くとシート状物はねじれるので、その表面に皺（しわ）が発生する。この皺は、シート状物の幅が広くなると強くなる。さらに、シート状物が厚みの大きい前記片面段ボールであると、厚紙を巻いた通常の紙管に比べて、径方向の厚さが大きいので、外径が同一の通常の紙管よりも、下層部の直径が小さくなるから、皺が一層強くなり、皺の部分が芯材に対し浮上がり状となる。この状態でその外周に上層部を巻回すると、その巻回時の圧力が浮き上がった皺の部分に付与されることにより、下層部の波形板に型崩れが起こる。
【０００６】
前記波形板に型崩れが発生すると、段ボール紙管としたとき、その軸方向および径方向の圧縮強度や曲げ剛性が低下し、特に強度が要求されるたとえばパレットの荷重受部材などとしては使用できなくなる。従って、前記波形板の型崩れを防止するためには、芯材の径φに対し片面段ボールの幅Ｐを、Ｐ≦１．５φ程度とする必要がある。そこで、通常では、前記片面段ボールとして５０ｍｍ幅程度のものが使用されているが、段ボール紙管の生産性を高めるためには、より広幅のものを用いることが望ましい。
【０００７】
この発明は、片面段ボールを使用して軽量化を実現しながら、波形板の型崩れを招くことなく、圧縮強度や曲げ剛性に優れ、かつ、生産性の高い段ボール紙管を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明の段ボール紙管は、波形板の片面にライナを固着してなる片面段ボールを、波形板の稜線に直交する方向に長尺に形成した片面段ボール層が、軸方向にずれた状態で径方向に重合されて、前記波形板の稜線に斜交する方向に沿って曲がりながら螺旋状に巻回されて円筒形の段ボール積層体が形成され、前記段ボール積層体の径方向に重合された各片面段ボール層はほぼ同一幅を有し、少くとも下層の片面段ボール層は軸方向に並んだ複数の分割層からなり、前記分割層の合計幅が前記同一幅に等しい。
【０００９】
上記構成によれば、径方向に積層された複数の片面段ボール層のうち、下層側のものが軸方向に複数に分割されているから、これら各分割層の幅は分割されていない上層よりも小さくなる。したがって、下層を芯材に螺旋状に巻回したとき、皺が発生しにくくなるので、下層側片面段ボール層の波形板の型崩れが防止される。その結果、段ボール紙管としたとき、その軸方向および径方向の圧縮強度や曲げ剛性が大となる。しかも、下層側の片面段ボール層は、その複数の分割層を軸方向に並べて同時に芯材に巻回でき、さらに上層は上記分割層の幅の合計にほぼ等しい広幅の１枚物を使用できるから、下層から上層までの各片面段ボール層を実質的に広幅にできる。その結果、片面段ボールの巻回ピッチを大として、段ボール紙管の効率的な製造が可能になる。
【００１０】
また、上記構成では、長尺の片面段ボールを波形板の稜線に斜交する方向に沿って曲げながら、螺旋状に巻回して円筒形に形成するとともに、径方向の複数の片面段ボール層または片面段ボールの重合面を互いに接合して段ボール紙管が形成されるため、円筒形の軸線方向に荷物の荷重を受ける荷重受部材として用いることにより、荷重受部材としての圧縮強度や曲げ剛性が格段に大きくなる。従って、軽量で且つ強度の大きな荷重受部材を得ることができる。
【００１１】
つまり、紙材は、一般的特性として、曲げることにより強度が大きくなり、特に、段ボールは、その波形板が波形状に曲がっているために、波形板の稜線に沿った方向の圧縮荷重に対しては、元来、相当高い強度を持っている。しかし、ライナは曲がっていない平板状であるために強度が低い。本発明の構成によれば、段ボールを複数積層し、かつ曲げて互いに固着して円筒形とすることにより、ライナも曲がるので、極めて圧縮強度の高い荷重受部材が得られる。この紙材からなる荷重受部材は、段ボールの持つ潜在的な強度を最大限に利用したものであり、従来のいかなる紙製品よりも格段に高い圧縮強度をもっており、この点で画期的な部材である。
【００１２】
また、前記荷重受部材として用いることができる段ボール紙管は、片面段ボールの波形板の頂部に接着剤を塗布しながら片面段ボールを円筒形に巻回していくことで製作できるので、極めて加工性が良く、生産性が高くなる。
【００１３】
さらに、紙管が段ボールで形成されているので、リサイクル性に優れている。つまり、段ボール紙管を溶剤に浸漬して溶かして、段ボールの原料として再利用する場合、溶剤が段ボールの波形板で形成された孔の中に入り込む。従って、段ボールの素材と溶剤との接触面積が大きくなって、段ボール紙管が溶け易い。
【００１６】
本発明の好ましい実施態様によれば、長尺の片面段ボールを螺旋状に巻回した段ボール紙管において、各段ボール層における長尺の片面段ボールの長手方向に沿った側縁が互いに重ならず、かつ、互いに離れていないほぼ接した状態になっている。この構成によれば、厚い片面段ボールを螺旋状に巻回するに際して、各片面段ボール層における長尺の片面段ボールの長手方向に沿った端縁がほぼ接した状態で巻回することにより、各片面段ボール層を、重なった部分による径方向外方への大きな膨らみのない、正確な円筒形に設定することができる。そのため、より一層強度が大きくなる。また、片面段ボールは、一方の面にのみライナを有し、他方の面にライナがないから、波形板の稜線に直行する方向に沿って曲げ易いので、加工性が良い。
【００１７】
また、片面段ボールを、その波形板が径方向の内側になるように巻回すると、波形板の内側に位置される頂部の周方向間隔が小さくなるように波形板が変形して、その波形の密度が高くなるため、軸方向の圧縮強度が一層高くなる。
【００１８】
【実施例】
この発明の一実施例に係る段ボール紙管１Ａは荷重受部材として使用されるもので、図１に示すように、長尺の片面段ボール２が螺旋状に巻回されて全体が円筒形になっている。円筒形に形成された段ボール層３ｎ は、例えば、図１（Ｂ）に示すように、６層形成され、この６層の片面段ボール層３ｎ （ｎ＝１〜６）が径方向に互いに固着されて積層され、段ボール積層体を形成している。その一番内側の片面段ボール層３１ の内側表面と、一番外側の片面段ボール層３６ の外側表面に補強材４，５が固着されている。この補強材４，５は紙材を複数回巻き付けて形成したものである。
【００１９】
前記各長尺の段ボール２は、図１（Ｃ）に示すように、波形板２ａの片面にライナ（平坦な紙材）２ｂが接着剤で固着された一般的な片面段ボールであり、図３の片面段ボール原反２０から、二点鎖線で示す切断線２ｃに沿って切り取られたものである。この長尺の片面段ボール２は、波形板２ａの稜線２ｄに直交する方向Ｒに長手方向が設定されており、図２のように、前記稜線２ｄに斜交する方向Ｒ１、つまり、段ボール紙管１Ａの周方向Ｒ１に沿って、波形板２ａが径方向の内側に、ライナ２ｂが径方向の外側にそれぞれ位置するように、曲がりながら螺旋状に巻回されている。
【００２０】
前記片面段ボール２は、その稜線２ｄに直交する断面が波形であるから、断面２次モーメントが大きく、稜線２ｄの方向に沿って曲げるのは困難であるが、稜線２ｄに沿った断面の２次モーメントは小さいので、稜線２ｄに直交する方向Ｒに沿って曲げるのは容易である。特に、この片面段ボール２は、両面段ボールと比べて曲げ易い利点がある。
【００２１】
また、前記片面段ボール２における長手方向Ｒに沿った側縁２ｅは、図２に示すように、互いに接触している。つまり、各片面段ボール層３n における片面段ボール２の側縁２ｅは、互いに重ならず、かつ、互いに離れていないほぼ接した状態になっている。これにより、各片面段ボール層３n が正確な円筒形に形成されている。内側の補強材４は、紙材からなるシートを複数回巻いたもので、片面段ボール２の場合と同様に、その側縁４ｅ同士がほぼ接した状態になっている。これに対して、外側の補強材５は、やはり紙材からなるシートを複数回巻いたものであり、その側部５ａ同士が若干重なり合っている。なお、この補強材５も、内側の補強材４と同様に、その側縁５ｅ同士をほぼ接した状態で巻き付けてもよい。
【００２２】
一方、前記片面段ボール２の前記側縁２ｅは、径方向に隣接する片面段ボール層３n および３n ＋1 （ｎ＝１〜５）において、互いに重ならないよう巻回されており、隣接する片面段ボール層３n および３n ＋1 のライナ２ｂと波形板２ａの波形の頂部２ｆとが、互いに接着剤で固着されている。それによって、各片面段ボール層３n ，３n ＋1 が円筒形の形状を保形している。例えば、最外周の長尺の片面段ボール２の側縁２ｅと、その内側の長尺の片面段ボール２の破線で示す側縁２ｅとは、互いに重ならない位置に設定されており、最外周の片面段ボール層３6 の波形板２ａの頂部２ｆと、その内側の片面段ボール層３5 のライナ２ｂとが互いに接着剤で固着されていることにより、両段ボール層３5,３6 が円筒形の形状を保形している。
【００２３】
さらに、前記段ボール紙管１Ａの片面段ボール層３n は、図４に示すように、その各層がほぼ同一幅とされ、これら各層のうち下層側のものが軸方向に並んだ２つの分割層３ａ，３ｂから形成されている。例えば、前記６層の片面段ボール層３n のうち、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までは、２つの分割層３ａ，３ｂで形成され、また、４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール層３6 までは、分割されない１枚の片面段ボール２により形成されている。
【００２４】
次に、前記段ボール紙管１Ａの製造手段の一例を図４によって説明する。同図では、芯材として固定軸７と、その軸方向一側（図４の右側）で径方向外方側に設けられた内側補強材（例えば紙材）４の収容ロール４１と、このロール４１から前記固定軸７に供給されて螺旋状に巻回された前記補強材４を固定軸７の軸方向他側に強制送りするための搬送装置８を備えている。
【００２５】
前記搬送装置８は、前記固定軸７の両側方に配設されて、固定軸７と直交する軸心を有する駆動ローラ８１および従動ローラ８２と、これらローラ８１，８２間に掛け渡されたベルト８３とからなり、このベルト８３における引張側８３ａを芯材（固定軸）７に巻かれた前記補強材４に螺旋状に掛回し、緩み側８３ｂを前記補強材４に巻回しないで、直接両ローラ８１，８２間に張設している。こうしてベルト８３の走行により、補強材４を固定軸７に巻き付けながら図４の矢印Ａ方向に強制送りするようになっている。なお、同図では、前記内側補強材４を収容するロール４１を１つだけ示しているが、実際には、複数個が設けられており、複数枚の補強材４を、その側縁部が一部重合された状態で前記固定軸７に供給して、内側の補強材４を形成するようになっている。
【００２６】
また、前記搬送装置８における固定軸７の軸方向他側（図４の左側）で径方向外方側には、前記６層の片面段ボール層３n を形成するための片面段ボール２が収容された６個の第１〜第６ロール２１〜２６を設けている。これら各ロールのうち、第１〜第３ロール２１〜２３には、最内層側（１層目）ないし３層目の段ボール層３1 〜３3 を２つの分割層３ａ，３ｂで形成するために、２つに分割された片面段ボール２Ａが収容されている。また、第４〜第６ロール２４〜２６には、４層目ないし最外層（６層目）の段ボール層３4 〜３6 を形成するために、分割されない１枚の片面段ボール２が収容されている。さらに、前記固定軸７の軸方向外方側には、外側の補強材（例えば紙材）５が収容されたロール５１を設けている。
【００２７】
そして、先ず、前記固定軸７の外周面に油のような滑材を塗布して、この固定軸７上に内側の補強材４を手で螺旋状に所定長さだけ巻付け、その後前記ベルト８３を補強材４上に掛回して、前記駆動ローラ８１を回転させることによりベルト８３を回行させる。すると、前記固定軸７とこれに手巻きされた補強材４の間には滑材が塗布されているため、この補強材４が固定軸７上を滑ってＡ方向に強制送りされ、以後前記ベルト８３により後続の補強材４が自動的に固定軸７上に螺旋状に巻回される。
【００２８】
続いて、前記各ロール２１〜２６に収容された各片面段ボール２を、その波形板２ａが下向きでライナ２ｂが上向きとなるように、強制送りされる補強材４の外周囲に互いに平行状に供給する。このように、各片面段ボール２の波形板２ａを下向きに供給すると、前記補強材４への巻回時に波形板２ａが径方向内側に位置し、その内周頂部間の間隔が小さくなるように波形板２ａが変形し、その波形の密度が高くなって軸方向の圧縮強度が高められる。さらに、各段ボール２を補強材４に供給するときの傾角θはそれぞれ同一角度とされ、また、これら各段ボール２はそれぞれ、送りピッチよりも小さい寸法だけ軸方向にずらした位置で前記補強材４の外周に供給され、これにより、巻回された段ボール層３n が互いに一部重合するようになっている。
【００２９】
ここで、最内層側の段ボール層３1 ないし３層目の段ボール層３3 は、２つの分割層３ａ，３ｂからなり、これら分割層３ａ，３ｂを形成する片面段ボール２Ａが２つに分割されているため、これら２つ割り段ボール２Ａの内外に位置される各分割層３ａ，３ｂが互いに一部重合されるような所定の寸法だけ、軸方向にずらした状態で巻回されている。
【００３０】
例えば、図４に示すように、隣接する段ボール層３n 間のずらし寸法Ｄを巻きピッチの１／２よりも若干小さく設定しておくことにより、最内層側の段ボール層３1 を形成する左右２つの分割層３ａ，３ｂに、２層目の段ボール層３2 を形成する右側の分割層３ｂがオーバーラップ状に重合し、かつ、前記最内層側段ボール層３1 の左側分割層３ａの左側一部に、２層目の段ボール層３2 の左側の分割層３ａが一部重合されるようにする。４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール３6 までについても同様にずらし寸法を設定する。これにより、後述するように、前記各段ボール２の側縁２ｅ同士を、前記内側補強材４への巻回時に互いに接触させて、強度に優れた円筒形状にできる。
【００３１】
また、前記各段ボール２とともに外側の補強材５が、前記最外層の段ボール層３6 の外周面に同一傾角θで供給される。なお、外側の補強材５の送りピッチは、前記各段ボール２と同一又は互いに異ならせるようにしてもよい。各段ボール２は、補強材４の外周に供給される前に、その下面、つまり波形板２ａの表面に、図示しない接着剤塗布装置によって接着剤が塗布され、径方向の内外に隣接する段ボール層３n 間、および最内層の段ボール層３1 と内側の補強材４との間が接着される。同様に、外側の補強材５も、その内面に接着剤が塗布されて、最外層の段ボール層３6 の外周面に接着される。
【００３２】
さらに、前記各段ボール２の側縁２ｅ同士は、前記内側補強材４への巻回時に互いに接触させる。つまり、ここで、各片面段ボール層３n のライナ２ｂの巻回される直径をφn 、段ボール幅をＰn とすると、各段ボール層３n における側縁２ｅ同士を互いに接触させるためには、下記の(1) 式が成り立つ。
πφn ・sin θ＝Ｐn …(1)
【００３３】
また、前記各片面段ボール層３n の直径φn は、外側へ行くほど大きくなるので、段ボール幅Ｐn も外側へ行くほど徐々に大きくする。例えば、前記各片面段ボール層３n のうち、最内層側の段ボール層３1 となる分割層３ａ，３ｂの幅を４０．２，４０．１ｍｍ（合計８０．３ｍｍ）、２層目の段ボール層３2 となる分割層３ａ，３ｂの幅を４０．５，４０．５ｍｍ（合計８１．０ｍｍ）、３層目の段ボール層３3 となる分割層３ａ，３ｂの幅を４１．２，４１．３ｍｍ（合計８２．５ｍｍ）ａとする。また、分割されない４層目の段ボール層３4 となる片面段ボール２の幅を８３．５ｍｍ、５層目の段ボール層３5 となる片面段ボール２の幅を８４．０ａｍ、最外層の段ボール層３6 となる片面段ボール２の幅を８４．５ｍｍとする。つまり、各段ボール層３n の幅Ｐn は、外層へ行くほど若干大きくなるが、大まかにはほぼ同一である。
【００３４】
以上の幅とすることにより、各片面段ボール２の側縁２ｅ同士を互いに接触させ、かつ、波形板２ａの型崩れを招くことなく、複数の段ボール層３n を同時に巻回できる。なお、外側の補強板５は、前記最外層段ボール層３6 の幅より広幅の例えば８５ｍｍとする。
【００３５】
そして、以上の各片面段ボール２と外側の補強材５とを、前記固定軸７上を螺旋送りされる内側の補強材４上に供給することにより、段ボール紙管１Ａが連続製造される。そして、この紙管を適当な長さに切断することにより、図２に示す荷重受部材１Ａが得られる。
【００３６】
以上の荷重受部材１Ａでは、径方向に積層された６層の片面段ボール層３n のうち、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までが、２つの分割層３ａ，３ｂで形成されているため、前記固定軸７上を螺旋送りされる内側の補強材４に螺旋状に巻回したとき、各分割層３ａ，３ｂに皺が発生しにくい。したがって、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までの波形板２ａの型崩れを防止できる。また、４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール層３6 は、径方向外方に位置しているため、直径、つまり曲率半径が大きいので、元来、これらの波形板２ａの型崩れは起こり難い。したがって、こうして得られた荷重受部材１Ａは、その軸方向および径方向の圧縮強度や曲げ剛性が高いから、特に強度が要求されるたとえばテーブルなどの荷重受部材として好適な使用ができる。
【００３７】
しかも、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までを形成する２つの分割層３ａ，３ｂは、２つ一組として同時に巻回できる。つまり、分割層３ａ，３ｂからなる各片面段ボール層３1 ないし３3 を、広幅の一枚ものと同様に巻回できる。また、４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール層３6 までの分割されないものも広幅にできるので、結局、前記各片面段ボール２の内側補強材４に対する巻回ピッチ（補強材４による各段ボール２の送りピッチ）を大として、段ボール紙管１Ａの効率的な製造が可能となる。特に、上述した前記各段ボール２では、従来の５０ｍｍ幅に対し８０ｍｍ以上の広幅とされているため、巻回ピッチを大として前記段ボール紙管１Ａの生産性が高められる。
【００３８】
なお、前記分割層３ａ，３ｂは、２つに限らず３つ以上に分割することができ、外層の段ボール層３4 〜３6 も必要に応じて分割される。また、内層側のものを多く分割し、外層側のものを少なく分割するようにしてもよい。さらに、前記各補強材４，５は各片面段ボール２の巻回とは別工程で螺旋状に巻き付けてもよい。また、前記各補強材４，５は、螺旋状に巻き付けるのではなく、荷重受部材１Ａの軸方向長さに等しい幅の紙材を渦巻状に巻き付けて形成してもよい。
【００３９】
図５は、この発明の第２実施例を示す段ボールの展開した斜視図であり、図５（Ａ）に示すように、下層である第１層ないし第３層３1 〜３3 を、幅方向に分割しないで、その波形板２ａをその稜線２ｄと直交する方向に切欠することにより、波形板２ａの稜線２ｄに沿って適宜間隔で溝幅１〜２ｍｍの溝からなる切欠部３１が形成されている。この切欠部３１は、図５（Ｂ）に示すように、波形板２ａの高さ方向Ｈの全体にわたって形成され、波形板２ａを横断する方向に延びており、ライナ２ａには形成されない。これにより、段ボール２の曲がりに主として抵抗する部材である波形板２ａが曲がり易くなり、その結果、波形板２ａの稜線２ｄに斜交する方向の曲がりＭに追従して、段ボール層３1 〜３3 を二点鎖線で示すように、皺なしに柔軟に曲げることができる。図５（Ａ）に示す切欠部３１の間隔Ｌｎは、曲げ直径φの１／４〜１／１程度が好ましく、下層ほどこの間隔Ｌｎを小さくして曲がり易くしてもよい。
【００４０】
また、前記段ボール紙管１Ａを製造するにあたっては、以上のように、前記各片面段ボール２を、前記固定軸７上を螺旋送りされる内側補強材４上に同時に巻回して製造するのではなく、先ず、この内側補強材４上に最内層側の片面段ボール２を供給して巻回させた後、その外周囲に２層目の片面段ボール２を巻回し、このように内層側のものに外層側の片面段ボール２を順次巻回することにより製造するようにしてもよい。
【００４１】
前記荷重受部材１Ａは、例えば、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、円筒形の軸線方向の両端部１ｅ，１ｆがテーブル６の上板６ａおよび下板６ｂに接着されて、テーブル６の桁材として利用される。前記テーブル６の上板６ａおよび下板６ｂは、例えば、図６（Ｃ）に示す複両面段ボール２Ａまたは図６（Ｄ）に示す両面段ボール２Ｂで構成されている。従って、上板６ａ、下板６ｂおよび荷重受部材１Ａを含むテーブル６の全体が軽い段ボールで形成されているので、テーブル全体が極めて軽量になる。ただし、上板６ａまたは下板６ｂは、木製としてもよい。このテーブル板６の下面に脚（図示せず）を付けてテーブルが構成される。
【００４２】
さらに、前記荷重受部材１Ａは、片面段ボール２が複数層に積層されたものであるから、径方向の厚みが大きくなり、従って、その端面の面積も大きくなる。しかも、荷重受部材１Ａの両端面は、波形板２ａによって、ハニカム構造のように孔２ｇ（図１（Ｃ）参照）が多数あいているから、図６（Ｅ）に示すように、これらの孔２ｇに接着剤４６の一部が入り込んで、波形板２ａの側面２ｈに粘着する。従って、その分だけ接着面積が大きくなるから、接着強度が向上する。
なお、上記テーブル６の上板６ａおよび下板６ｂや、荷重受部材１Ａの外表面には、必要に応じて耐水紙を巻いたりして、防水処理を施す。
【００４３】
前記テーブル６における荷重受部材１Ａは、図示しない荷物の荷重を軸線方向Ｓに受ける。荷重受部材１Ａは、長尺の片面段ボール２を螺旋状に巻回するとともに、円筒形の片面段ボール層３n を互いに固着して積層しているので、この荷重受部材１Ａは、円筒形の軸線方向Ｓにおける圧縮強度および断面２次モーメントや曲げ剛性が従来よりも格段に大きくなっている。このように、片面段ボールの機械的性質を有効に利用しているので、前記テーブル６における荷重受部材１Ａは、軽量で且つ強度の大きなものになっている。
【００４４】
つまり、紙材は、一般的特性として、曲げることにより強度が大きくなる。段ボールは、その波形板が波形状に曲がっているために、波形板の稜線に沿った方向の圧縮荷重に対しては、元来、相当高い強度を持っている。しかし、ライナは曲がっていないために強度が低い。これに対し、本発明では、図２に示したように、片面段ボール２を複数積層し、かつ、曲げて互いに固着して円筒形とすることにより、ライナ２ｂも曲がるので、波形板２ａの圧縮強度を損うことなく、ライナ２ｂの圧縮強度が増大する。従って、極めて圧縮強度の高い荷重受部材１Ａが得られる。この紙材からなる荷重受部材１Ａは、片面段ボール２の持つ潜在的な強度を最大限に利用したものであり、従来のいかなる紙製品よりも格段に高い圧縮強度をもっており、この点で画期的な部材である。
【００４５】
さらに、この実施例では、片面段ボール２がその波形板２ａを径方向の内側に位置させるように曲げて巻回されているので、波形板２ａの内側の頂部２ｆの周方向に沿った間隔が小さくなるように波形板２ａが変形するので、波形の密度が高くなる結果、荷重受部材１Ａの圧縮強度が一層向上する。
【００４６】
また、特に、前記荷重受部材１Ａは、各片面段ボール層３n における側縁２ｅ同士が互いに接触しているので、一般の紙よりも厚い片面段ボール２であっても、各片面段ボール層３n を正確な円筒形にすることができるから、荷重受部材１Ａの強度がより一層大きくなっている。
【００４７】
さらに、片面段ボール２は水のような溶剤に容易に溶けて、再び段ボールの原料となるから、リサイクル性が高い。つまり、段ボール紙管を溶剤に浸漬して溶かす際に、溶剤が段ボールの波形板で形成された孔２ｇの中に入り込む。従って、片面段ボール２の素材と溶剤との接触面積が大きくなるので、荷重受部材１Ａつまり段ボール紙管が溶け易い。
【００４８】
また、最内層の片面段ボール層３1 の内側表面および最外層の片面段ボール層３6 の外側表面に補強材４，５を固着させているので、荷重受部材１Ａの剛性が更に向上して、強度が一層大きくなっている。この補強材４，５は内側または外側の一方のみとしても、それ相当の補強効果がある。
【００４９】
さらに、前記荷重受部材１Ａは、軸線方向Ｓに対して、波形板２ａの稜線２ｄが傾斜しているので、図１に示すように、径方向からの荷重Ｆが加わった場合に、稜線２ｄ（図３）に直交する方向の第１の応力σ１と、稜線方向の第２の応力σ２とで荷重Ｆに対抗する。従って、第１の応力σ１が小さくなり得るので、径方向からの外力、つまり図１において説明した横荷重に対する剛性が向上し、より一層強度が増大する。
【００５０】
また、前記荷重受部材１Ａは、片面段ボール２を素材としているから、波形板２ａの両面にライナ２ｂを取り付けた両面段ボール２Ｂ（図４（Ｄ）参照）に比較して、素材が柔軟であるので、図３に示した波形板２ａの稜線２ｄに直交する方向Ｒに沿って容易に曲げて巻回することができ、加工性が良い。
【００５１】
図３の片面段ボール原反２０は、ロール状に巻取りしたものを必要なだけ順次継ぎ足すことにより、Ｒ方向に所望の長さのものが得られるので、前記荷重受部材１Ａを軸線方向に所望の長さに形成することができる。
【００５２】
このように段ボール紙管を軸心方向に所望の長さに形成して、図７に示すように、フィルム９などを巻き付けるための芯管１Ｂとして用いることもできる。このとき、芯管１Ｂは径方向（横方向）からの荷重に対する強度も高いので、フィルム９の巻締め圧力によっても変形しない。
【００５３】
また、図８に示すように、長く形成した段ボール紙管１Ｃをその軸線を含む分割面において、例えば２つに分割して、横断面が円弧状の分割体１Ｃｈとして用いることもできる。この場合、２つに分割された分割体１Ｃｈ，１Ｃｈからなる段ボール紙管１Ｃは、例えば、金属製のシャフト１４を外部から覆って保護する保護管に用いることができる。
【００５４】
さらに、図９に示すように、段ボール紙管１Ｄをフィルタとして使用することもできる。この場合、波形板２ａとライナ２ｂとで形成されるハニカム構造のような多数の孔２ｇの内面に活性炭を添着させておき、このフィルタ１Ｄの孔３ｇ内に気体または液体からなる浄化対象流体４１を流す。こうすると、流体４１が螺旋状の孔３ｇの内部を旋回しながら流れるので、攪拌が充分行われて、流体４１中の不純物が活性炭に効果的に吸着され、充分浄化された浄化済み流体４２が得られる。
【００５５】
なお、前記荷重受部材１Ａは、波形板２ａを内側にし、ライナ２ｂを外側にして長尺の片面段ボール２を巻いたが、波形板２ａを外側にし、ライナ２ｂを内側にして長尺の片面段ボール２を巻回してもよい。この場合、最も外周の片面段ボール層の波形板２ｂが露出するので、その表面に外側の厚い補強材５を接着するのが好ましいが、内側の補強材４は省略することも可能である。
【００５６】
また、上記実施例では、片面段ボール層３n を６層としたが、７層以上設けてもよいし、２層ないし５層であってもよい。
【００５７】
また、上記実施例の荷重受部材１Ａを用いて構成した図６（Ａ）および図６（Ｂ）のテーブル６を廃棄するとき、テーブル６を形成する上板６ａ、下板６ｂおよび荷重受部材１Ａ、１Ｂをハンマーで殴打することにより、三者を容易に分離することができる。従って、廃棄物が嵩張らない。
【００５８】
なお、上記実施例の荷重受部材１Ａは、テーブル以外のもの、例えば、簡易的な椅子や収納箱脚などにも使用できる。その場合、荷重受部材１Ａは、その円筒形の軸線方向に圧縮荷重を受けるように用いる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、軽量で、かつ、波形板の型崩れを招くことなく、軸方向の圧縮荷重に対する強度や曲げ剛性に優れ、しかも生産性が高く、リサイクル性にも優れた段ボール紙管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例に係る段ボール紙管を示す側面図、（Ｂ）は同段ボール紙管を示す平面図、（Ｃ）は同段ボール紙管の素材である片面段ボールを示す断面図である。
【図２】同段ボール紙管を一部破断して示す斜視図である。
【図３】同段ボール紙管に使用する片面段ボールの素材を一部破断して示す平面図である。
【図４】同段ボール紙管の製造例を示す平面図である。
【図５】（Ａ）はこの発明の第２実施例に係る段ボール紙管の段ボール層を展開して示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の要部を示す拡大した斜視図である。
【図６】（Ａ）は段ボール紙管の第１の使用例を示すテーブルの側面図、（Ｂ）は上板が除去された同テーブルを示す平面図、（Ｃ）は同テーブルの上板および下板の素材の一例である両面段ボールを示す断面図、（Ｄ）は同テーブルの上板および下板の素材の一例である両面段ボールを示す断面図、（Ｅ）は同テーブルの接着部を示す縦断面図である。
【図７】この発明の段ボール紙管の第２の使用例を示す斜視図である。
【図８】同段ボール紙管の第３の使用例を示す斜視図である。
【図９】同段ボール紙管の第４の使用例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…段ボール紙管、２…片面段ボール、２ａ…波形板、２ｂ…ライナ、２ｄ…稜線、３n …片面段ボール層、３ａ，３ｂ…分割層。
【産業上の利用分野】
この発明は、片面段ボールを素材としてー少なくとも一部に利用した段ボール紙管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
段ボールは、軽量である割には強度が大きく、また、衝撃力を吸収する特長を備えている。そのため、従来より、段ボールは、箱の他に、荷物が載置されるパレットの荷重受部材（桁材）や、その全部を構成する素材として用いられている（例えば、米国特許第２，７２８，５４５号、同第３，６８３，８２２号、同第４，８３１，９３８号、同第４，７９２，３２５号、同第４，８６７，０７４号明細書参照）。また、段ボールは、厚紙などと異なり、再生が極めて容易であり、リサイクル性が優れているという利点を有する。
【０００３】
以上のパレットなどに使用する段ボール紙管として、本件出願人は先に、波形板の片面にライナを固着した長尺の片面段ボールを螺旋状に巻回して、円筒形の片面段ボール層を形成し、この段ボール層を径方向に複数積層したものを提案した（特願平６−１４３８３３号）。
【０００４】
この段ボール紙管は、片面段ボールを芯材の外周囲に螺旋状に複数層巻回して連続的に製造される。このとき、片面段ボールとしては、できるだけ広幅のものを用いることが好ましい。このような広幅の片面段ボールを用いることにより、片面段ボールの芯材への巻回ピッチを大として、段ボール紙管を効率的に製造できて生産性を高められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、広幅の片面段ボールを用いる場合、この片面段ボールを芯材に螺旋状に巻回したとき、その外周面に片面段ボールが沿い難くなって波形板の形状が崩れる。つまり、一般にシート状物を螺旋状に巻くとシート状物はねじれるので、その表面に皺（しわ）が発生する。この皺は、シート状物の幅が広くなると強くなる。さらに、シート状物が厚みの大きい前記片面段ボールであると、厚紙を巻いた通常の紙管に比べて、径方向の厚さが大きいので、外径が同一の通常の紙管よりも、下層部の直径が小さくなるから、皺が一層強くなり、皺の部分が芯材に対し浮上がり状となる。この状態でその外周に上層部を巻回すると、その巻回時の圧力が浮き上がった皺の部分に付与されることにより、下層部の波形板に型崩れが起こる。
【０００６】
前記波形板に型崩れが発生すると、段ボール紙管としたとき、その軸方向および径方向の圧縮強度や曲げ剛性が低下し、特に強度が要求されるたとえばパレットの荷重受部材などとしては使用できなくなる。従って、前記波形板の型崩れを防止するためには、芯材の径φに対し片面段ボールの幅Ｐを、Ｐ≦１．５φ程度とする必要がある。そこで、通常では、前記片面段ボールとして５０ｍｍ幅程度のものが使用されているが、段ボール紙管の生産性を高めるためには、より広幅のものを用いることが望ましい。
【０００７】
この発明は、片面段ボールを使用して軽量化を実現しながら、波形板の型崩れを招くことなく、圧縮強度や曲げ剛性に優れ、かつ、生産性の高い段ボール紙管を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明の段ボール紙管は、波形板の片面にライナを固着してなる片面段ボールを、波形板の稜線に直交する方向に長尺に形成した片面段ボール層が、軸方向にずれた状態で径方向に重合されて、前記波形板の稜線に斜交する方向に沿って曲がりながら螺旋状に巻回されて円筒形の段ボール積層体が形成され、前記段ボール積層体の径方向に重合された各片面段ボール層はほぼ同一幅を有し、少くとも下層の片面段ボール層は軸方向に並んだ複数の分割層からなり、前記分割層の合計幅が前記同一幅に等しい。
【０００９】
上記構成によれば、径方向に積層された複数の片面段ボール層のうち、下層側のものが軸方向に複数に分割されているから、これら各分割層の幅は分割されていない上層よりも小さくなる。したがって、下層を芯材に螺旋状に巻回したとき、皺が発生しにくくなるので、下層側片面段ボール層の波形板の型崩れが防止される。その結果、段ボール紙管としたとき、その軸方向および径方向の圧縮強度や曲げ剛性が大となる。しかも、下層側の片面段ボール層は、その複数の分割層を軸方向に並べて同時に芯材に巻回でき、さらに上層は上記分割層の幅の合計にほぼ等しい広幅の１枚物を使用できるから、下層から上層までの各片面段ボール層を実質的に広幅にできる。その結果、片面段ボールの巻回ピッチを大として、段ボール紙管の効率的な製造が可能になる。
【００１０】
また、上記構成では、長尺の片面段ボールを波形板の稜線に斜交する方向に沿って曲げながら、螺旋状に巻回して円筒形に形成するとともに、径方向の複数の片面段ボール層または片面段ボールの重合面を互いに接合して段ボール紙管が形成されるため、円筒形の軸線方向に荷物の荷重を受ける荷重受部材として用いることにより、荷重受部材としての圧縮強度や曲げ剛性が格段に大きくなる。従って、軽量で且つ強度の大きな荷重受部材を得ることができる。
【００１１】
つまり、紙材は、一般的特性として、曲げることにより強度が大きくなり、特に、段ボールは、その波形板が波形状に曲がっているために、波形板の稜線に沿った方向の圧縮荷重に対しては、元来、相当高い強度を持っている。しかし、ライナは曲がっていない平板状であるために強度が低い。本発明の構成によれば、段ボールを複数積層し、かつ曲げて互いに固着して円筒形とすることにより、ライナも曲がるので、極めて圧縮強度の高い荷重受部材が得られる。この紙材からなる荷重受部材は、段ボールの持つ潜在的な強度を最大限に利用したものであり、従来のいかなる紙製品よりも格段に高い圧縮強度をもっており、この点で画期的な部材である。
【００１２】
また、前記荷重受部材として用いることができる段ボール紙管は、片面段ボールの波形板の頂部に接着剤を塗布しながら片面段ボールを円筒形に巻回していくことで製作できるので、極めて加工性が良く、生産性が高くなる。
【００１３】
さらに、紙管が段ボールで形成されているので、リサイクル性に優れている。つまり、段ボール紙管を溶剤に浸漬して溶かして、段ボールの原料として再利用する場合、溶剤が段ボールの波形板で形成された孔の中に入り込む。従って、段ボールの素材と溶剤との接触面積が大きくなって、段ボール紙管が溶け易い。
【００１６】
本発明の好ましい実施態様によれば、長尺の片面段ボールを螺旋状に巻回した段ボール紙管において、各段ボール層における長尺の片面段ボールの長手方向に沿った側縁が互いに重ならず、かつ、互いに離れていないほぼ接した状態になっている。この構成によれば、厚い片面段ボールを螺旋状に巻回するに際して、各片面段ボール層における長尺の片面段ボールの長手方向に沿った端縁がほぼ接した状態で巻回することにより、各片面段ボール層を、重なった部分による径方向外方への大きな膨らみのない、正確な円筒形に設定することができる。そのため、より一層強度が大きくなる。また、片面段ボールは、一方の面にのみライナを有し、他方の面にライナがないから、波形板の稜線に直行する方向に沿って曲げ易いので、加工性が良い。
【００１７】
また、片面段ボールを、その波形板が径方向の内側になるように巻回すると、波形板の内側に位置される頂部の周方向間隔が小さくなるように波形板が変形して、その波形の密度が高くなるため、軸方向の圧縮強度が一層高くなる。
【００１８】
【実施例】
この発明の一実施例に係る段ボール紙管１Ａは荷重受部材として使用されるもので、図１に示すように、長尺の片面段ボール２が螺旋状に巻回されて全体が円筒形になっている。円筒形に形成された段ボール層３ｎ は、例えば、図１（Ｂ）に示すように、６層形成され、この６層の片面段ボール層３ｎ （ｎ＝１〜６）が径方向に互いに固着されて積層され、段ボール積層体を形成している。その一番内側の片面段ボール層３１ の内側表面と、一番外側の片面段ボール層３６ の外側表面に補強材４，５が固着されている。この補強材４，５は紙材を複数回巻き付けて形成したものである。
【００１９】
前記各長尺の段ボール２は、図１（Ｃ）に示すように、波形板２ａの片面にライナ（平坦な紙材）２ｂが接着剤で固着された一般的な片面段ボールであり、図３の片面段ボール原反２０から、二点鎖線で示す切断線２ｃに沿って切り取られたものである。この長尺の片面段ボール２は、波形板２ａの稜線２ｄに直交する方向Ｒに長手方向が設定されており、図２のように、前記稜線２ｄに斜交する方向Ｒ１、つまり、段ボール紙管１Ａの周方向Ｒ１に沿って、波形板２ａが径方向の内側に、ライナ２ｂが径方向の外側にそれぞれ位置するように、曲がりながら螺旋状に巻回されている。
【００２０】
前記片面段ボール２は、その稜線２ｄに直交する断面が波形であるから、断面２次モーメントが大きく、稜線２ｄの方向に沿って曲げるのは困難であるが、稜線２ｄに沿った断面の２次モーメントは小さいので、稜線２ｄに直交する方向Ｒに沿って曲げるのは容易である。特に、この片面段ボール２は、両面段ボールと比べて曲げ易い利点がある。
【００２１】
また、前記片面段ボール２における長手方向Ｒに沿った側縁２ｅは、図２に示すように、互いに接触している。つまり、各片面段ボール層３n における片面段ボール２の側縁２ｅは、互いに重ならず、かつ、互いに離れていないほぼ接した状態になっている。これにより、各片面段ボール層３n が正確な円筒形に形成されている。内側の補強材４は、紙材からなるシートを複数回巻いたもので、片面段ボール２の場合と同様に、その側縁４ｅ同士がほぼ接した状態になっている。これに対して、外側の補強材５は、やはり紙材からなるシートを複数回巻いたものであり、その側部５ａ同士が若干重なり合っている。なお、この補強材５も、内側の補強材４と同様に、その側縁５ｅ同士をほぼ接した状態で巻き付けてもよい。
【００２２】
一方、前記片面段ボール２の前記側縁２ｅは、径方向に隣接する片面段ボール層３n および３n ＋1 （ｎ＝１〜５）において、互いに重ならないよう巻回されており、隣接する片面段ボール層３n および３n ＋1 のライナ２ｂと波形板２ａの波形の頂部２ｆとが、互いに接着剤で固着されている。それによって、各片面段ボール層３n ，３n ＋1 が円筒形の形状を保形している。例えば、最外周の長尺の片面段ボール２の側縁２ｅと、その内側の長尺の片面段ボール２の破線で示す側縁２ｅとは、互いに重ならない位置に設定されており、最外周の片面段ボール層３6 の波形板２ａの頂部２ｆと、その内側の片面段ボール層３5 のライナ２ｂとが互いに接着剤で固着されていることにより、両段ボール層３5,３6 が円筒形の形状を保形している。
【００２３】
さらに、前記段ボール紙管１Ａの片面段ボール層３n は、図４に示すように、その各層がほぼ同一幅とされ、これら各層のうち下層側のものが軸方向に並んだ２つの分割層３ａ，３ｂから形成されている。例えば、前記６層の片面段ボール層３n のうち、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までは、２つの分割層３ａ，３ｂで形成され、また、４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール層３6 までは、分割されない１枚の片面段ボール２により形成されている。
【００２４】
次に、前記段ボール紙管１Ａの製造手段の一例を図４によって説明する。同図では、芯材として固定軸７と、その軸方向一側（図４の右側）で径方向外方側に設けられた内側補強材（例えば紙材）４の収容ロール４１と、このロール４１から前記固定軸７に供給されて螺旋状に巻回された前記補強材４を固定軸７の軸方向他側に強制送りするための搬送装置８を備えている。
【００２５】
前記搬送装置８は、前記固定軸７の両側方に配設されて、固定軸７と直交する軸心を有する駆動ローラ８１および従動ローラ８２と、これらローラ８１，８２間に掛け渡されたベルト８３とからなり、このベルト８３における引張側８３ａを芯材（固定軸）７に巻かれた前記補強材４に螺旋状に掛回し、緩み側８３ｂを前記補強材４に巻回しないで、直接両ローラ８１，８２間に張設している。こうしてベルト８３の走行により、補強材４を固定軸７に巻き付けながら図４の矢印Ａ方向に強制送りするようになっている。なお、同図では、前記内側補強材４を収容するロール４１を１つだけ示しているが、実際には、複数個が設けられており、複数枚の補強材４を、その側縁部が一部重合された状態で前記固定軸７に供給して、内側の補強材４を形成するようになっている。
【００２６】
また、前記搬送装置８における固定軸７の軸方向他側（図４の左側）で径方向外方側には、前記６層の片面段ボール層３n を形成するための片面段ボール２が収容された６個の第１〜第６ロール２１〜２６を設けている。これら各ロールのうち、第１〜第３ロール２１〜２３には、最内層側（１層目）ないし３層目の段ボール層３1 〜３3 を２つの分割層３ａ，３ｂで形成するために、２つに分割された片面段ボール２Ａが収容されている。また、第４〜第６ロール２４〜２６には、４層目ないし最外層（６層目）の段ボール層３4 〜３6 を形成するために、分割されない１枚の片面段ボール２が収容されている。さらに、前記固定軸７の軸方向外方側には、外側の補強材（例えば紙材）５が収容されたロール５１を設けている。
【００２７】
そして、先ず、前記固定軸７の外周面に油のような滑材を塗布して、この固定軸７上に内側の補強材４を手で螺旋状に所定長さだけ巻付け、その後前記ベルト８３を補強材４上に掛回して、前記駆動ローラ８１を回転させることによりベルト８３を回行させる。すると、前記固定軸７とこれに手巻きされた補強材４の間には滑材が塗布されているため、この補強材４が固定軸７上を滑ってＡ方向に強制送りされ、以後前記ベルト８３により後続の補強材４が自動的に固定軸７上に螺旋状に巻回される。
【００２８】
続いて、前記各ロール２１〜２６に収容された各片面段ボール２を、その波形板２ａが下向きでライナ２ｂが上向きとなるように、強制送りされる補強材４の外周囲に互いに平行状に供給する。このように、各片面段ボール２の波形板２ａを下向きに供給すると、前記補強材４への巻回時に波形板２ａが径方向内側に位置し、その内周頂部間の間隔が小さくなるように波形板２ａが変形し、その波形の密度が高くなって軸方向の圧縮強度が高められる。さらに、各段ボール２を補強材４に供給するときの傾角θはそれぞれ同一角度とされ、また、これら各段ボール２はそれぞれ、送りピッチよりも小さい寸法だけ軸方向にずらした位置で前記補強材４の外周に供給され、これにより、巻回された段ボール層３n が互いに一部重合するようになっている。
【００２９】
ここで、最内層側の段ボール層３1 ないし３層目の段ボール層３3 は、２つの分割層３ａ，３ｂからなり、これら分割層３ａ，３ｂを形成する片面段ボール２Ａが２つに分割されているため、これら２つ割り段ボール２Ａの内外に位置される各分割層３ａ，３ｂが互いに一部重合されるような所定の寸法だけ、軸方向にずらした状態で巻回されている。
【００３０】
例えば、図４に示すように、隣接する段ボール層３n 間のずらし寸法Ｄを巻きピッチの１／２よりも若干小さく設定しておくことにより、最内層側の段ボール層３1 を形成する左右２つの分割層３ａ，３ｂに、２層目の段ボール層３2 を形成する右側の分割層３ｂがオーバーラップ状に重合し、かつ、前記最内層側段ボール層３1 の左側分割層３ａの左側一部に、２層目の段ボール層３2 の左側の分割層３ａが一部重合されるようにする。４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール３6 までについても同様にずらし寸法を設定する。これにより、後述するように、前記各段ボール２の側縁２ｅ同士を、前記内側補強材４への巻回時に互いに接触させて、強度に優れた円筒形状にできる。
【００３１】
また、前記各段ボール２とともに外側の補強材５が、前記最外層の段ボール層３6 の外周面に同一傾角θで供給される。なお、外側の補強材５の送りピッチは、前記各段ボール２と同一又は互いに異ならせるようにしてもよい。各段ボール２は、補強材４の外周に供給される前に、その下面、つまり波形板２ａの表面に、図示しない接着剤塗布装置によって接着剤が塗布され、径方向の内外に隣接する段ボール層３n 間、および最内層の段ボール層３1 と内側の補強材４との間が接着される。同様に、外側の補強材５も、その内面に接着剤が塗布されて、最外層の段ボール層３6 の外周面に接着される。
【００３２】
さらに、前記各段ボール２の側縁２ｅ同士は、前記内側補強材４への巻回時に互いに接触させる。つまり、ここで、各片面段ボール層３n のライナ２ｂの巻回される直径をφn 、段ボール幅をＰn とすると、各段ボール層３n における側縁２ｅ同士を互いに接触させるためには、下記の(1) 式が成り立つ。
πφn ・sin θ＝Ｐn …(1)
【００３３】
また、前記各片面段ボール層３n の直径φn は、外側へ行くほど大きくなるので、段ボール幅Ｐn も外側へ行くほど徐々に大きくする。例えば、前記各片面段ボール層３n のうち、最内層側の段ボール層３1 となる分割層３ａ，３ｂの幅を４０．２，４０．１ｍｍ（合計８０．３ｍｍ）、２層目の段ボール層３2 となる分割層３ａ，３ｂの幅を４０．５，４０．５ｍｍ（合計８１．０ｍｍ）、３層目の段ボール層３3 となる分割層３ａ，３ｂの幅を４１．２，４１．３ｍｍ（合計８２．５ｍｍ）ａとする。また、分割されない４層目の段ボール層３4 となる片面段ボール２の幅を８３．５ｍｍ、５層目の段ボール層３5 となる片面段ボール２の幅を８４．０ａｍ、最外層の段ボール層３6 となる片面段ボール２の幅を８４．５ｍｍとする。つまり、各段ボール層３n の幅Ｐn は、外層へ行くほど若干大きくなるが、大まかにはほぼ同一である。
【００３４】
以上の幅とすることにより、各片面段ボール２の側縁２ｅ同士を互いに接触させ、かつ、波形板２ａの型崩れを招くことなく、複数の段ボール層３n を同時に巻回できる。なお、外側の補強板５は、前記最外層段ボール層３6 の幅より広幅の例えば８５ｍｍとする。
【００３５】
そして、以上の各片面段ボール２と外側の補強材５とを、前記固定軸７上を螺旋送りされる内側の補強材４上に供給することにより、段ボール紙管１Ａが連続製造される。そして、この紙管を適当な長さに切断することにより、図２に示す荷重受部材１Ａが得られる。
【００３６】
以上の荷重受部材１Ａでは、径方向に積層された６層の片面段ボール層３n のうち、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までが、２つの分割層３ａ，３ｂで形成されているため、前記固定軸７上を螺旋送りされる内側の補強材４に螺旋状に巻回したとき、各分割層３ａ，３ｂに皺が発生しにくい。したがって、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までの波形板２ａの型崩れを防止できる。また、４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール層３6 は、径方向外方に位置しているため、直径、つまり曲率半径が大きいので、元来、これらの波形板２ａの型崩れは起こり難い。したがって、こうして得られた荷重受部材１Ａは、その軸方向および径方向の圧縮強度や曲げ剛性が高いから、特に強度が要求されるたとえばテーブルなどの荷重受部材として好適な使用ができる。
【００３７】
しかも、最内層側の段ボール層３1 から３層目の段ボール層３3 までを形成する２つの分割層３ａ，３ｂは、２つ一組として同時に巻回できる。つまり、分割層３ａ，３ｂからなる各片面段ボール層３1 ないし３3 を、広幅の一枚ものと同様に巻回できる。また、４層目の段ボール層３4 から最外層の段ボール層３6 までの分割されないものも広幅にできるので、結局、前記各片面段ボール２の内側補強材４に対する巻回ピッチ（補強材４による各段ボール２の送りピッチ）を大として、段ボール紙管１Ａの効率的な製造が可能となる。特に、上述した前記各段ボール２では、従来の５０ｍｍ幅に対し８０ｍｍ以上の広幅とされているため、巻回ピッチを大として前記段ボール紙管１Ａの生産性が高められる。
【００３８】
なお、前記分割層３ａ，３ｂは、２つに限らず３つ以上に分割することができ、外層の段ボール層３4 〜３6 も必要に応じて分割される。また、内層側のものを多く分割し、外層側のものを少なく分割するようにしてもよい。さらに、前記各補強材４，５は各片面段ボール２の巻回とは別工程で螺旋状に巻き付けてもよい。また、前記各補強材４，５は、螺旋状に巻き付けるのではなく、荷重受部材１Ａの軸方向長さに等しい幅の紙材を渦巻状に巻き付けて形成してもよい。
【００３９】
図５は、この発明の第２実施例を示す段ボールの展開した斜視図であり、図５（Ａ）に示すように、下層である第１層ないし第３層３1 〜３3 を、幅方向に分割しないで、その波形板２ａをその稜線２ｄと直交する方向に切欠することにより、波形板２ａの稜線２ｄに沿って適宜間隔で溝幅１〜２ｍｍの溝からなる切欠部３１が形成されている。この切欠部３１は、図５（Ｂ）に示すように、波形板２ａの高さ方向Ｈの全体にわたって形成され、波形板２ａを横断する方向に延びており、ライナ２ａには形成されない。これにより、段ボール２の曲がりに主として抵抗する部材である波形板２ａが曲がり易くなり、その結果、波形板２ａの稜線２ｄに斜交する方向の曲がりＭに追従して、段ボール層３1 〜３3 を二点鎖線で示すように、皺なしに柔軟に曲げることができる。図５（Ａ）に示す切欠部３１の間隔Ｌｎは、曲げ直径φの１／４〜１／１程度が好ましく、下層ほどこの間隔Ｌｎを小さくして曲がり易くしてもよい。
【００４０】
また、前記段ボール紙管１Ａを製造するにあたっては、以上のように、前記各片面段ボール２を、前記固定軸７上を螺旋送りされる内側補強材４上に同時に巻回して製造するのではなく、先ず、この内側補強材４上に最内層側の片面段ボール２を供給して巻回させた後、その外周囲に２層目の片面段ボール２を巻回し、このように内層側のものに外層側の片面段ボール２を順次巻回することにより製造するようにしてもよい。
【００４１】
前記荷重受部材１Ａは、例えば、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、円筒形の軸線方向の両端部１ｅ，１ｆがテーブル６の上板６ａおよび下板６ｂに接着されて、テーブル６の桁材として利用される。前記テーブル６の上板６ａおよび下板６ｂは、例えば、図６（Ｃ）に示す複両面段ボール２Ａまたは図６（Ｄ）に示す両面段ボール２Ｂで構成されている。従って、上板６ａ、下板６ｂおよび荷重受部材１Ａを含むテーブル６の全体が軽い段ボールで形成されているので、テーブル全体が極めて軽量になる。ただし、上板６ａまたは下板６ｂは、木製としてもよい。このテーブル板６の下面に脚（図示せず）を付けてテーブルが構成される。
【００４２】
さらに、前記荷重受部材１Ａは、片面段ボール２が複数層に積層されたものであるから、径方向の厚みが大きくなり、従って、その端面の面積も大きくなる。しかも、荷重受部材１Ａの両端面は、波形板２ａによって、ハニカム構造のように孔２ｇ（図１（Ｃ）参照）が多数あいているから、図６（Ｅ）に示すように、これらの孔２ｇに接着剤４６の一部が入り込んで、波形板２ａの側面２ｈに粘着する。従って、その分だけ接着面積が大きくなるから、接着強度が向上する。
なお、上記テーブル６の上板６ａおよび下板６ｂや、荷重受部材１Ａの外表面には、必要に応じて耐水紙を巻いたりして、防水処理を施す。
【００４３】
前記テーブル６における荷重受部材１Ａは、図示しない荷物の荷重を軸線方向Ｓに受ける。荷重受部材１Ａは、長尺の片面段ボール２を螺旋状に巻回するとともに、円筒形の片面段ボール層３n を互いに固着して積層しているので、この荷重受部材１Ａは、円筒形の軸線方向Ｓにおける圧縮強度および断面２次モーメントや曲げ剛性が従来よりも格段に大きくなっている。このように、片面段ボールの機械的性質を有効に利用しているので、前記テーブル６における荷重受部材１Ａは、軽量で且つ強度の大きなものになっている。
【００４４】
つまり、紙材は、一般的特性として、曲げることにより強度が大きくなる。段ボールは、その波形板が波形状に曲がっているために、波形板の稜線に沿った方向の圧縮荷重に対しては、元来、相当高い強度を持っている。しかし、ライナは曲がっていないために強度が低い。これに対し、本発明では、図２に示したように、片面段ボール２を複数積層し、かつ、曲げて互いに固着して円筒形とすることにより、ライナ２ｂも曲がるので、波形板２ａの圧縮強度を損うことなく、ライナ２ｂの圧縮強度が増大する。従って、極めて圧縮強度の高い荷重受部材１Ａが得られる。この紙材からなる荷重受部材１Ａは、片面段ボール２の持つ潜在的な強度を最大限に利用したものであり、従来のいかなる紙製品よりも格段に高い圧縮強度をもっており、この点で画期的な部材である。
【００４５】
さらに、この実施例では、片面段ボール２がその波形板２ａを径方向の内側に位置させるように曲げて巻回されているので、波形板２ａの内側の頂部２ｆの周方向に沿った間隔が小さくなるように波形板２ａが変形するので、波形の密度が高くなる結果、荷重受部材１Ａの圧縮強度が一層向上する。
【００４６】
また、特に、前記荷重受部材１Ａは、各片面段ボール層３n における側縁２ｅ同士が互いに接触しているので、一般の紙よりも厚い片面段ボール２であっても、各片面段ボール層３n を正確な円筒形にすることができるから、荷重受部材１Ａの強度がより一層大きくなっている。
【００４７】
さらに、片面段ボール２は水のような溶剤に容易に溶けて、再び段ボールの原料となるから、リサイクル性が高い。つまり、段ボール紙管を溶剤に浸漬して溶かす際に、溶剤が段ボールの波形板で形成された孔２ｇの中に入り込む。従って、片面段ボール２の素材と溶剤との接触面積が大きくなるので、荷重受部材１Ａつまり段ボール紙管が溶け易い。
【００４８】
また、最内層の片面段ボール層３1 の内側表面および最外層の片面段ボール層３6 の外側表面に補強材４，５を固着させているので、荷重受部材１Ａの剛性が更に向上して、強度が一層大きくなっている。この補強材４，５は内側または外側の一方のみとしても、それ相当の補強効果がある。
【００４９】
さらに、前記荷重受部材１Ａは、軸線方向Ｓに対して、波形板２ａの稜線２ｄが傾斜しているので、図１に示すように、径方向からの荷重Ｆが加わった場合に、稜線２ｄ（図３）に直交する方向の第１の応力σ１と、稜線方向の第２の応力σ２とで荷重Ｆに対抗する。従って、第１の応力σ１が小さくなり得るので、径方向からの外力、つまり図１において説明した横荷重に対する剛性が向上し、より一層強度が増大する。
【００５０】
また、前記荷重受部材１Ａは、片面段ボール２を素材としているから、波形板２ａの両面にライナ２ｂを取り付けた両面段ボール２Ｂ（図４（Ｄ）参照）に比較して、素材が柔軟であるので、図３に示した波形板２ａの稜線２ｄに直交する方向Ｒに沿って容易に曲げて巻回することができ、加工性が良い。
【００５１】
図３の片面段ボール原反２０は、ロール状に巻取りしたものを必要なだけ順次継ぎ足すことにより、Ｒ方向に所望の長さのものが得られるので、前記荷重受部材１Ａを軸線方向に所望の長さに形成することができる。
【００５２】
このように段ボール紙管を軸心方向に所望の長さに形成して、図７に示すように、フィルム９などを巻き付けるための芯管１Ｂとして用いることもできる。このとき、芯管１Ｂは径方向（横方向）からの荷重に対する強度も高いので、フィルム９の巻締め圧力によっても変形しない。
【００５３】
また、図８に示すように、長く形成した段ボール紙管１Ｃをその軸線を含む分割面において、例えば２つに分割して、横断面が円弧状の分割体１Ｃｈとして用いることもできる。この場合、２つに分割された分割体１Ｃｈ，１Ｃｈからなる段ボール紙管１Ｃは、例えば、金属製のシャフト１４を外部から覆って保護する保護管に用いることができる。
【００５４】
さらに、図９に示すように、段ボール紙管１Ｄをフィルタとして使用することもできる。この場合、波形板２ａとライナ２ｂとで形成されるハニカム構造のような多数の孔２ｇの内面に活性炭を添着させておき、このフィルタ１Ｄの孔３ｇ内に気体または液体からなる浄化対象流体４１を流す。こうすると、流体４１が螺旋状の孔３ｇの内部を旋回しながら流れるので、攪拌が充分行われて、流体４１中の不純物が活性炭に効果的に吸着され、充分浄化された浄化済み流体４２が得られる。
【００５５】
なお、前記荷重受部材１Ａは、波形板２ａを内側にし、ライナ２ｂを外側にして長尺の片面段ボール２を巻いたが、波形板２ａを外側にし、ライナ２ｂを内側にして長尺の片面段ボール２を巻回してもよい。この場合、最も外周の片面段ボール層の波形板２ｂが露出するので、その表面に外側の厚い補強材５を接着するのが好ましいが、内側の補強材４は省略することも可能である。
【００５６】
また、上記実施例では、片面段ボール層３n を６層としたが、７層以上設けてもよいし、２層ないし５層であってもよい。
【００５７】
また、上記実施例の荷重受部材１Ａを用いて構成した図６（Ａ）および図６（Ｂ）のテーブル６を廃棄するとき、テーブル６を形成する上板６ａ、下板６ｂおよび荷重受部材１Ａ、１Ｂをハンマーで殴打することにより、三者を容易に分離することができる。従って、廃棄物が嵩張らない。
【００５８】
なお、上記実施例の荷重受部材１Ａは、テーブル以外のもの、例えば、簡易的な椅子や収納箱脚などにも使用できる。その場合、荷重受部材１Ａは、その円筒形の軸線方向に圧縮荷重を受けるように用いる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、軽量で、かつ、波形板の型崩れを招くことなく、軸方向の圧縮荷重に対する強度や曲げ剛性に優れ、しかも生産性が高く、リサイクル性にも優れた段ボール紙管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例に係る段ボール紙管を示す側面図、（Ｂ）は同段ボール紙管を示す平面図、（Ｃ）は同段ボール紙管の素材である片面段ボールを示す断面図である。
【図２】同段ボール紙管を一部破断して示す斜視図である。
【図３】同段ボール紙管に使用する片面段ボールの素材を一部破断して示す平面図である。
【図４】同段ボール紙管の製造例を示す平面図である。
【図５】（Ａ）はこの発明の第２実施例に係る段ボール紙管の段ボール層を展開して示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の要部を示す拡大した斜視図である。
【図６】（Ａ）は段ボール紙管の第１の使用例を示すテーブルの側面図、（Ｂ）は上板が除去された同テーブルを示す平面図、（Ｃ）は同テーブルの上板および下板の素材の一例である両面段ボールを示す断面図、（Ｄ）は同テーブルの上板および下板の素材の一例である両面段ボールを示す断面図、（Ｅ）は同テーブルの接着部を示す縦断面図である。
【図７】この発明の段ボール紙管の第２の使用例を示す斜視図である。
【図８】同段ボール紙管の第３の使用例を示す斜視図である。
【図９】同段ボール紙管の第４の使用例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…段ボール紙管、２…片面段ボール、２ａ…波形板、２ｂ…ライナ、２ｄ…稜線、３n …片面段ボール層、３ａ，３ｂ…分割層。
Claims (3)
- 波形板の片面にライナを固着してなる片面段ボールを、波形板の稜線に直交する方向に長尺に形成した片面段ボール層が、軸方向にずれた状態で径方向に重合されて、前記波形板の稜線に斜交する方向に沿って曲がりながら螺旋状に巻回されて円筒形の段ボール積層体が形成され、
前記段ボール積層体の径方向に重合された各片面段ボール層はほぼ同一幅を有し、少くとも下層の片面段ボール層は軸方向に並んだ複数の分割層からなり、前記分割層の合計幅が前記同一幅に等しい段ボール紙管。 - 請求項１において、各片面段ボール層における長尺の片面段ボールの長手方向に沿った側縁は、互いに重ならず、かつ、互いに離れていないほぼ接した状態になっている段ボール紙管。
- 請求項１または２において、前記長尺の片面段ボールは、波形板が径方向の内側に、ライナが径方向の外側にそれぞれ位置するように巻回されている段ボール紙管。
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