JP5325737B2 - コルゲート中芯とエンボス中芯とを有する段ボール紙、その製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙に関する。本発明はまた、この新規な段ボール紙を製造する方法および装置にも関する。本発明の段ボール紙は、在来のコルゲート中芯を有する段ボールの特性と、発明者らが提案したエンボス中芯を有する段ボールの特性とをあわせもつものであって、たとえば、強度および折り曲げ加工容易性に関する方向性が、比較的低いものからかなり高いものまで、ある範囲内で所望に従って調節された製品が選択できることなどがその特徴である。

常用の段ボール紙は、コルゲート加工を施した中芯の表裏にライナ紙を貼合わせた構造であるが、ライナが１枚だけの「片面段ボール紙」とよばれる製品もあり、それとの対比では、常用のものは「両面段ボール紙」と呼ばれる。別に、片面段ボール紙を２枚、コルゲートの側を向かい合わせ、中間にライナを挟んで一体化した「複両面段ボール紙」、さらには３枚重ねた「複々面段ボール紙」または「三層段ボール紙」と呼ばれる製品もあって、それぞれの用途に向けられている。コルゲートの寸法も数種あって、Ａフルート、Ｂフルートなどの規格があることも、よく知られている。

従来の段ボール紙に共通の特性は、中芯に対向する方向の座屈強度が高いことであるが、一方で折り曲げに対する強度は、折り曲げ線がコルゲートと平行な方向には弱く、交差する方向には強いという方向性が明確である。これは同時に、加工性に関しても同様な方向性があることを意味する。

発明者らは、中空で、ある程度の厚さがある割には軽量であり、強度が高いという段ボール紙の特性を保持した上で、折り曲げに対する強度および加工性に関して方向性を持たないものが実現できないかと考えて研究の結果、段ボール紙を構成する中芯用紙やライナ用紙が、水に濡れると容易に変形させることができ、いわゆるエンボス加工が可能であること、そしてエンボス形状が中芯用紙を乾燥することによって維持されることを確認するとともに、得られたエンボス成形体が、面方向の力に対して、かなりな圧縮強度を発揮することを見出した。そこで発明者等は、この知見を利用し、エンボス中芯を有する段ボール紙を発明し、これを「ダンボス」と名付けるとともに、その製造方法および製造装置を含めて、すでに開示した（特許文献１）。
特願２００９−０４９９８０

さらに研究を進めた発明者らは、上記のエンボス中芯が、コルゲート中芯を有する片面段ボール紙のフルートの頂きに対しても、エンボス平面（エンボスによる突出部をキャップとみれば、そのツバないし底面に相当する面）を対向させるならば、常用のデンプン液を加熱して糊化させる接着剤によっても貼合わせ可能であることを見出し、エンボス中芯とコルゲート中芯とをあわせ有する段ボール紙を完成した。この新規な段ボール紙は、コルゲート中芯の存在に起因して、折り曲げ強度および折り曲げ加工容易性に関して、エンボス中芯単独の段ボール紙よりも高い方向性を有するが、そのような機械的特性に関してコルゲート中芯とエンボス中芯のどちらを優位に立たせるかによって、方向性がある範囲内で調整可能である。

本発明の目的は、発明者らによる上記の経験に基づき、折り曲げ強度および折り曲げ加工容易性に関して、在来のコルゲート中芯を有する段ボール紙よりは方向性が低いが、エンボス中芯単独の段ボール紙よりは方向性が高く、かつ、その方向性を、ある範囲内で調整可能であるような段ボール紙を提供することにある。そのような新規な段ボール紙を製造する方法および装置を提供することもまた、本発明の目的に含まれる。

本発明のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙の基本的な態様は、図１に一部を切り欠いて内部を示し、図２にその拡大した断面を示すように、コルゲート中芯（２）の一方の側に表ライナ（１）を有する片面段ボール紙のコルゲートの頂（２２）に、ライナ用紙または中芯用紙をエンボス中芯原紙として使用し、これにエンボス加工を施してなり、紙面に対し垂直な一方の方向に一定の高さで突出したエンボスを多数有するエンボス中芯（４）の、エンボスの底面に相当する面を貼合わせてなる段ボール紙（１０Ａ）である。

本発明のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙の変更態様は、図
３に一部を切り欠いて内部を示し、図４にその拡大した断面を示すように、上記の段ボール紙（１０Ａ）のエンボスの頂に、裏ライナ（５）を貼合わせてなる段ボール紙（１０Ｂ）である。

上記した、コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する基本的態様の段ボール紙（１０Ａ）を製造する本発明の方法は、図５に装置の主要部を示したような、下記の諸工程からなる：
［片面段ボール繰出し工程］
コルゲートの一方の側に表ライナ（１）を有する片面段ボール紙（３）を、長尺のコイル（図示してない）から巻戻して、片面段ボール紙予熱ロール（Ａ１）により所定の温度に加熱し、糊付け機（Ｂ）においてデンプンを水に分散してなるデンプン液（６）をコルゲートの頂（２２）に塗布したのち、塗布されたデンプン液をスチーマー（Ｃ）からの過熱水蒸気で過熱して糊液にしたものを、貼合わせ工程に送り込むことからなる片面段ボール紙繰出し工程、
［エンボス中芯製造工程］
エンボス中芯原紙（４ａ）を、長尺のコイル（図示してない）から巻戻して、エンボス中芯原紙予熱ロール（Ａ２）により所定の温度に加熱し、加湿器（Ｄ）において加湿して変形可能にしたのち、彫刻ロール（Ｅ１）とゴムロール（Ｅ２）の対からなるエンボス成形ロールに挟んでエンボス加工し、片面段ボールと貼合わせる側と反対の側に突出したエンボスを有するエンボス中芯（４）を製造し、これを貼合わせ工程に送り込むことからなるエンボス中芯製造工程、
［貼合わせ工程］
コルゲートの頂（２２）に糊液が塗布されている片面段ボール紙（３）およびエンボス中芯（４）を重ね、熱盤（Ｈ）上を走らせて加熱することにより接着を完了させ、一体化した段ボール紙（１０Ａ）とする貼合わせ工程、ならびに
［引取り・裁断工程］
形成された段ボール紙（１０Ａ）を引取り、一定の寸法に裁断する引取り・裁断工程。

コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する、基本的態様の段ボール紙（１０Ａ）を製造する本発明の装置は、図５に全体の構成を示すように、下記の構成部分からなる：
［片面段ボール繰出し装置］
コルゲートの一方の側に表ライナ（１）を有する片面段ボール紙（３）を長尺のコイルから巻戻す手段（図示してない）、巻戻した片面段ボール紙（３）を所定の温度に加熱するための片面段ボール紙予熱ロール（Ａ１）、デンプンを水に分散してなるデンプン液（６）を予熱された片面段ボールのコルゲートの頂（２２）に塗布するための糊付け機（Ｂ）、および塗布されたデンプン液を加熱して糊液とするための過熱水蒸気を吹き出すスチーマー（Ｃ）からなる片面段ボール繰出し装置、
［エンボス中芯製造装置］
エンボス中芯原紙（４ａ）を長尺のコイルから巻き戻す手段（図示してない）、巻戻したエンボス中芯原紙を所定の温度に加熱するためのエンボス中芯原紙予熱ロール（Ａ２）、予熱されたエンボス中芯原紙に水分を与えるための加湿器（Ｄ）、および、加湿されたエンボス中芯原紙にエンボス加工を施すための、彫刻ロール（Ｅ１）とゴムロール（Ｅ２）との対からなるエンボス成形ロール、およびロールを駆動するモータを備えたエンボス中芯製造装置、
［貼合わせ装置］
コルゲートの頂（２２）に糊液が塗布されている片面段ボール紙（３）とエンボス中芯（４）とを重ね合わせるためのガイドロール（Ｇ）、重ね合わせたものを加熱して糊を乾燥させるための熱盤（Ｈ）の列からなる貼合わせ装置、ならびに
［引取り・裁断装置］
形成された段ボール紙（１０Ａ）を引取り、一定の寸法に裁断する引取り・裁断装置（図示してない）。

図５において、符号（Ｆ）は、繰り出された片面段ボールと製造されたエンボス中芯の貼合わせに当たり、前者の動きに後者の動きを同調させるはたらきをする、ダンサロールの組を示す。

本発明のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙は、折曲げに抵抗する強度および加工容易性に関して、在来のコルゲート中芯を有する段ボール紙とも、発明者らがさきに提案したエンボス中芯を有する段ボール紙とも異なって、両者の性質を合わせたものとなる。すなわち、在来のコルゲート中芯を有する段ボール紙は明瞭な方向性を示すのに対して、エンボス中芯を有する段ボール紙は、そのエンボスの形状および分布によって、まったく方向性のないものから、ある程度の方向性をもったものまで若干の幅をもつことができる。したがって本発明の段ボール紙は、両者の重ね合わせを、方向性を打ち消し合うように行なうか、助長し合うように行なうかによって、また、どちらの物性を優越させるかによって、その方向性がきわめて強いものから弱いもの、場合によってはほとんどないものまで、所望に応じて製造することができる。

方向性のいかんにかかわらず、本発明のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙は、エンボス中芯を有する段ボール紙の性質を受け継いで、面方向の圧縮に対してはかなりな抵抗を示すので、軽量で強度が高いという段ボール紙に共通の利益は、常に備えている。

段ボール紙は、いうまでもないが、一般に箱に加工して使用することが多い。その場合、本発明の段ボール紙は、エンボス中芯のエンボスが突出している面が箱の内側に位置するように配置すべきである。これは、段ボール箱は多くの場合に表面に何らかの印刷を施したり、シールを貼ったりして使用するから、ライナのある平滑な面が表に出ていることが必要となるという意味では、当然かもしれない。しかし、箱の内面にエンボスが突出していることは、箱の中にさらに段ボール紙の箱を充填した場合に、内部の箱を取り出すのが容易であるという利点をもつ。従来の段ボール紙で内外の大小の箱を製造して充填した場合、ライナ面どうしが接していると案外滑りにくくて、内部の箱が取り出しにくいことが経験されているが、本発明の段ボール紙であれば、その問題が解消する。

本発明のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙のエンボスは、さまざまな形状のものから選択することができ、代表的な形状は半球形であるが、突起の下部が裾を引くようにした形状も好ましいといったことは、さきに提案したエンボス中芯を有する段ボール紙に関して、すでに説明したとおりである。エンボスの形状、寸法および分布によってエンボス中芯のもつ方向性や物理的性質が決定されることも、すでに記述したとおりである。そのほか、エンボスの寸法の選択など、エンボス中芯の製造に関しては、前掲の特許文献１に開示の技術によることができよう。

エンボス中芯とライナとの接着には、任意の接着剤が使用できるが、在来の段ボール紙の製造において一般に使用されているデンプン糊の使用が、コスト面で有利であるから、最も推奨される。この技術もまた、段ボール紙の製造に関してすでに確立されているから、それに従えばよい。ただし、とくに注意すべき点は、エンボス中芯は、エンボス加工に先だって、大きな変形が容易に実現するよう、十分に水で濡れている必要があり、そのような水の存在を考えると、エンボスの頂きに適用したデンプンスラリを糊化するには、十分な過熱水蒸気の吹き当てが必要であり、片面段ボール紙のコルゲートの頂に塗布したデンプン液を加熱して糊化させるためのスチーマ（Ｃ）の能力を、十分高いものにする必要がある。

接着工程においては、コルゲート中芯を有する片面段ボール紙（３）にエンボス中芯（４）を重ね合わせたものを加熱乾燥する作業が、エンボスの突出した面から熱盤（Ｈ）により加熱することになり、熱の伝えられる面が、従来のライナを通じて全面的に熱が加えられる態様にくらべて、不利であることは容易に理解されるとおりである。したがって、この加熱接着の工程においては、十分な加熱が可能なように、設備を設計すべきである。

図１および図２に示した本発明の段ボール紙は、コルゲート中芯を有する片面段ボールの１枚と、エンボス中芯１枚とを重ね合わせた態様であるが、場合によっては、コルゲート中芯を有する片面段ボールを２枚重ね合わせ、その上にエンボス中芯を重ねた態様も、もちろん可能である。その場合、２枚のコルゲート中芯は、同じもの（たとえば、ＡフルートどうしまたはＢフルートどうし）であってもよいし、異なるもの（たとえばＡフルート＋Ｂフルート）であってもよい。

このような、２枚のコルゲート中芯を有する片面段ボール紙を重ねた上にエンボス中芯を重ねた段ボール紙を製造するためには、それぞれの片面段ボールを繰り出して、コルゲートの頂きにデンプン液を塗布し、それを糊化する設備を、平行して２セット設ければよいことはいうまでもない。その場合、前記の片面段ボール紙予熱ロール（Ａ１）は２本必要であり、エンボス中芯用紙予熱ロール（Ａ２）と合わせて、予熱ロール３本が並ぶことになる。

本発明のコルゲート中芯とエンボス中芯とを合わせ有する段ボール紙の変更態様を製造する方法は、前記した［片面段ボール紙繰出し工程］および［エンボス中芯製造工程］に平行し、かつ［貼合わせ工程］に先だって、下記のエンボス中芯糊付け工程と、裏ライナ繰出し工程とを付加して実施することを包含するとともに、貼合わせ工程が変化する。
［エンボス中芯糊付け工程］
糊付け機において、デンプンを水に分散してなるデンプン液を、エンボス中芯のエンボスの頭に塗布したのち、塗布されたデンプン液をスチーマーからの過熱水蒸気で過熱して糊液にしたものを、貼合わせ工程に送り込むことからなるエンボス中芯糊付け工程、
［裏ライナ繰出し工程］
裏ライナ（５）となる裏ライナ原紙を、長尺のコイルから巻戻して、裏ライナ予熱ロールにより所定の温度に加熱したのち、貼合わせ工程に送り込むことからなる裏ライナ繰出し工程、
［貼合わせ工程］
コルゲートの頂きに糊液が塗布されている片面段ボール紙（３）、およびエンボスの頭に糊液が塗布されているエンボス中芯（４）および裏ライナ（５）原紙を重ね、熱盤（Ｈ）上を走らせて加熱することにより接着を完了させ、一体化した段ボール紙（１０Ａ）とする貼合わせ工程。

上記した、本発明の段ボール紙の変更態様を製造する本発明の製造装置においては、前記した［片面段ボール繰出し装置］、［エンボス中芯製造装置］、［貼合わせ装置］および［引取り・裁断装置］に加えて、下記の裏ライナ繰出し装置を設けるとともに、［エンボス中芯製造装置］が下記のように変更される。
［裏ライナ繰出し装置］
裏ライナ（５）となる裏ライナ原紙を長尺のコイルから巻戻して、裏ライナ予熱ロールにより所定の温度に加熱したのち、貼合わせ工程に送り込むための裏ライナ繰出し装置、
［エンボス中芯製造装置］
エンボス中芯原紙（４ａ）を長尺のコイルから巻き戻す手段（図示してない）、巻戻したエンボス中芯原紙を所定の温度に加熱するためのエンボス中芯原紙予熱ロール（Ａ２）、予熱されたエンボス中芯原紙に水分を与えるための加湿器（Ｄ）、および、加湿されたエンボス中芯原紙にエンボス加工を施すための、彫刻ロール（Ｅ１）とゴムロール（Ｅ２）との対からなるエンボス成形ロールおよびロールを駆動するモータ、ならびに、デンプンを水に分散してなるデンプン液を、エンボス中芯のエンボスの頭に塗布するための糊付け機、および塗布されたデンプン液を加熱して糊液とするための過熱水蒸気を吹き出すスチーマーを備えたエンボス中芯製造装置。

本発明の段ボール紙を製造する方法の別の態様においては、コルゲート中芯を有する片面段ボールを、長尺の巻取から巻き戻すのではなく、エンボス中芯の製造と同時に製造することも可能である。その場合の工程は、コルゲート用原紙の繰り出しと繰り出した用紙をギア型ロールに噛み込むことによるコルゲートの形成、および形成されたコルゲートに対して、デンプン液を塗布した上で加熱して糊化することに加えて、表ライナ原紙を繰り出して貼合わせ、加熱乾燥することが含まれる。ただし、装置もそれに伴って、長大なものとなることは免れない。

直径３０ｃｍの鋼製円筒の表面に、ピッチが縦１０ｍｍ、横１０ｍｍの千鳥配置で、径が６ｍｍの穴を開けた。一方、直径６ｍｍの鋼棒を切削加工して、上記の穴に適合する脚を備えた杵状の部品を多数用意し、上記の円筒の穴に脚を打ち込んで固定した。固定されたそれぞれの部品を、回転する切削工具で削って頭を丸くすることにより、基部の径が６ｍｍで、高さが３ｍｍの半球形の突起を有する彫刻ロールとした。別に、この彫刻ロールを受ける、直径６０ｃｍで厚さ２０ｍｍのゴム層を有するゴムロールを用意した。

この彫刻ロールとゴムロールの組みを、駆動用のモータを備えたスタンドに設置し、図５に示す構成の装置を建設した。その装置を使用し、ＡフルートまたはＢフルートのコルゲート中芯を有する片面段ボールに、製造したエンボス中芯を重ねて貼合わせ、加熱乾燥して、本発明のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙を製造した。

図５の装置において、エンボス中芯を形成するための彫刻ロール（Ｅ１）とゴムロール（Ｅ２）とからなる部分の詳細は、図６に示すとおりである。この部分はまた、図７に示したような、別の態様もあり得る。

本発明に従う、コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙の基本的な態様について、ライナの一部を切り欠いて内部の構造を示した平面図。 図１に示した段ボール紙の、Ｉ−Ｉ方向の拡大断面図。 本発明に従う、コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙の変更態様について、ライナの一部を切り欠いて内部の構造を示した、図１に対応する平面図。 図３に示した段ボール紙の、ＩＩ−ＩＩ方向の拡大断面図。 本発明の段ボール紙の基本的な態様のものを製造する方法および装置について、その構成を示す、概念的な説明図。 図５に示した段ボール紙の製造装置において、彫刻ロールとゴムロールの組によりエンボス加工が行なう部分を示す詳細図。 彫刻ロールとゴムロールの組によりエンボス加工が行なう部分の別の態様を示す、図６に対応する詳細図。

１ 表ライナ
２ コルゲート中芯
２２ コルゲートの頂
３ 片面段ボール紙
４ エンボス中芯
４ａ エンボス中芯原紙 ４２ エンボスの頭
５ 裏ライナ
６ デンプン液
１０Ａ エンボス中芯を有する段ボール紙（裏ライナを有しないもの）
１０Ｂ エンボス中芯を有する段ボール紙（裏ライナを有するもの）
Ａ１ 片面段ボール紙予熱ロール
Ａ２ エンボス中芯原紙予熱ロール
Ｂ 糊付け機
Ｃ スチーマー
Ｄ 加湿器
Ｅ１ エンボス形成用彫刻ロール
Ｅ２ ゴムロール
Ｆ ダンサロール
Ｇ ガイドロール
Ｈ 加熱手段（熱盤）

Claims (5)

1. コルゲートの一方の側に表ライナ（１）を有する片面段ボール紙（３）のコルゲートの頂（２２）に、エンボス中芯原紙にエンボス加工を施してなり、紙面に対し垂直な一方の方向に一定の高さで突出したエンボスを多数有するエンボス中芯（４）の、エンボスの底面に相当する面を貼合わせてなる、コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙（１０Ａ）。
2. コルゲートの一方の側に表ライナ（１）を有する片面段ボール紙（３）を２枚重ねた上に、エンボス中芯（４）を貼合わせてなる、請求項１のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙。
3. エンボス中芯（４）のエンボスの頭に裏ライナ（５）を貼合わせてなる、請求項１のコルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙（１０Ｂ）。
4. 請求項１に記載した、コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙（１０Ａ）を製造する方法であって、下記の諸工程からなる製造方法：
   ［片面段ボール繰出し工程］
   コルゲートの一方の側に表ライナ（１）を有する片面段ボール紙（３）を、長尺のコイルから巻戻して、片面段ボール紙予熱ロール（Ａ１）により所定の温度に加熱し、糊付け機（Ｂ）においてデンプンを水に分散してなるデンプン液（６）をコルゲートの頂（２２）に塗布したのち、塗布されたデンプン液をスチーマー（Ｃ）からの過熱水蒸気で過熱して糊液にしたものを、貼合わせ工程に送り込むことからなる片面段ボール紙繰出し工程、
   ［エンボス中芯製造工程］
   エンボス中芯原紙（４ａ）を、長尺のコイルから巻戻して、エンボス中芯原紙予熱ロール（Ａ２）により所定の温度に加熱し、加湿器（Ｄ）において加湿して変形可能にしたのち、彫刻ロール（Ｅ１）とゴムロール（Ｅ２）の対に挟んでエンボス加工し、片面段ボールと貼合わせる側と反対の側に突出したエンボスを有するエンボス中芯（４）を製造し、これを貼合わせ工程に送り込むことからなるエンボス中芯製造工程、
   ［貼合わせ工程］
   コルゲートの頂に糊液が塗布されている片面段ボール紙（３）、およびエンボス中芯（４）を、ガイドロール（Ｇ）により重ね合わせ、熱盤（Ｈ）上を走らせて加熱することにより接着させ、一体化した段ボール紙（１０Ａ）を形成する貼合わせ工程、ならびに
   ［引取り・裁断工程］
   形成された段ボール紙（１０Ａ）を引取り、一定の寸法に裁断する引取り・裁断工程。
5. 請求項１に記載した、コルゲート中芯とエンボス中芯とをあわせ有する段ボール紙（１０Ａ）を製造する装置であって、下記の構成部分からなる製造装置：
   ［片面段ボール繰出し装置］
   コルゲートの一方の側に表ライナ（１）を有する片面段ボール紙（３）を長尺のコイルから巻戻す手段、巻戻した片面段ボール紙（３）を所定の温度に加熱するための片面段ボール紙予熱ロール（Ａ１）、デンプンを水に分散してなるデンプン液（６）を予熱された片面段ボール紙のコルゲートの頂（２２）に塗布するための糊付け機（Ｂ）、および塗布されたデンプン液を加熱して糊液とするための過熱水蒸気を吹き出すスチーマー（Ｃ）からなる片面段ボール繰出し装置、
   ［エンボス中芯製造装置］
   エンボス中芯原紙（４ａ）を長尺のコイルから巻き戻す手段、巻戻したエンボス中芯原紙を所定の温度に加熱するためのエンボス中芯原紙予熱ロール（Ａ２）、予熱されたエンボス中芯原紙に水分を与えるための加湿器（Ｄ）、および、加湿されたエンボス中芯原紙にエンボス加工を施すための、彫刻ロール（Ｅ１）とゴムロール（Ｅ２）との対からなり、ロールを駆動するモータを備えたエンボス中芯製造装置、
   ［貼合わせ装置］
   コルゲートの頂（２２）に糊液が塗布されている片面段ボール紙（３）とエンボス中芯（４）とを重ね合わせるためのガイドロール（Ｇ）、重ね合わせたものを加熱して糊を乾燥させ接着を完成させるための、熱盤（Ｈ）の列からなる貼合わせ装置、ならびに
   ［引取り・裁断装置］
   形成された段ボール紙（１０Ａ）を引取り、一定の寸法に裁断する引取り・裁断装置。

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