段ボール原紙には多くの段ボール古紙が使用されるので、製紙工場には原料である古紙の塊が山積みにされています(図2)。それをコンベヤで工場内に運び込み、最初の工程である離解を行います。, 離解工程では、パルパと呼ばれる巨大なミキサーのような装置(図3)を使い、古紙とともに水を入れて回転させることで繊維をバラバラにほぐし、かゆ状にします(図4)。プラスチックフィルムなど浮遊する大きな異物は、パルパにつり下げたラガーと呼ばれるワイヤに巻き付きます。いったん巻き付いた異物は別の異物と絡み合うので、これを徐々に引き出せば、次々と浮遊異物が除去されていきます。また、比重の大きい金属片や小石などの異物は、パルパの底に沈めて分離します。, パルパで除去しきれなかった細かい異物(砂、金属片、プラスチック片、粘着剤など)を除去する工程を除塵といいます。除塵には、比重差で分離する方法と、細かい隙間を通して分離する方法があり、これらをいくつも組み合わせて異物を除去します。, 比重差を利用して除塵を行う装置を、クリーナといいます(図5)。コーン型のサイクロンに、水で希釈した原料を圧入すると、中で渦が生じます。このとき、水に分散した紙の繊維よりも比重の大きなものは、その回転によって速く沈みます。このように、比重差によって細かい異物を除去します。, 強制的に細孔やスリットを通過させて異物を除去する装置を、スクリーンといいます(図6)。直径約2mmの丸孔や1mm以下のスリットなどが開いたバスケット(図7)に、水に希釈した原料を注入し通過させて、細かい異物を除去します。, 叩解とは、繊維を扁平にして毛羽立たせる(フィブリル化する)操作のことです。原料調成で最も重要な工程であり、紙の特性はこの工程でほぼ決まります。この叩解により、繊維どうしの絡み合いや水素結合が助長され、紙に強度を与えます。叩解装置の主流は、ダブルディスクリファイナです(図8)。刃と溝を付けた2つのディスクの間に、水で分散した紙の繊維を通すことでフィブリル化する装置です(図9)。図10に叩解前後の繊維の状態を、図11にフィブリルが生じた繊維の状態を示します。叩解しないで抄(す)いた紙の表面は、凹凸が激しく繊維間の密着も悪いので、強度が出ません。叩解を行うことで、繊維が扁平になり繊維間の密着性も良く、紙の強度が増します。叩解なしと叩解ありの紙表面の状態を、図12に示します。, 抄紙工程では、原料調成工程を経た紙の繊維の分散液(スラリー)を網(ワイヤ)に流し、水を搾り(搾水)加熱乾燥して、紙にしていきます。この工程では、抄紙機という巨大な装置を使います。抄紙機はウェットパートとドライヤパートに分けられます。さらに、ウェットパートは、ワイヤパートとプレスパートに分けられます(図13)。, ワイヤパートでは、ヘッドボックスと呼ばれる吐出口から紙の原料スラリーをワイヤ上に流し、水をろ過しながら紙層を形成します。そして、次工程であるプレスパートで水を搾ります。図14にワイヤパート側から見た抄紙機を示します。, 抄紙機は、ワイヤパートのタイプで区別されます。大別して、長網式抄紙機(図15)、円網式抄紙機(図16)、短網式抄紙機(図17)があります。多くの場合、ライナは短網や円網で、中芯は長網で抄造されます。, 中芯は単層抄きが多く、ライナは3~5層の多層抄きが一般的です。ライナの層数は抄紙機によって異なります。ライナを製造する多層抄き抄紙機には、短網式を並べたもの(図18)や、複数のスラリー噴き出し口を組み合わせた複合式(図19)があります。, プレスパートでは、ワイヤパートから出てきた湿紙の水を、ローラで搾ります。この処理を、搾水といいます。このとき、80%以上あった湿紙の水分が、約50%まで減少します。搾水後、湿紙はドライヤパート(加熱乾燥工程)に送られます(図20)。, 加熱乾燥工程であるドライヤパートで、搾水された紙の水分を蒸発、乾燥させます。内部に高温蒸気を通し、110~120℃に加熱したシリンダ表面に、紙を接触させます。複数ある加熱シリンダに接触させることで、紙の水分を5~10%まで乾燥させます。, 次に、仕上げ工程です。ライナにおいては、ドライヤパートを出た後、表面を平滑にするためシリンダで加圧します。これを、カレンダ処理といいます(図21)。中芯では、カレンダ処理を行いません。その後、ポープリール(図22)で原紙をいったん巻き取ります。そして、所定の幅と長さの原紙にするため、巻き取った巨大な原紙を巻き出しながら所定の幅で連続的に切り、リワインダ(抄紙ラインでいったん巻き取った紙を、仕上げ加工や2次加工の処理をした後に再び巻き取る装置)によって必要な長さまで巻き直します。, JISには、ライナ、中芯ともに坪量と圧縮強さが定められており、さらに、ライナには破裂強さ、中芯には引張強さが規定されています。規定を満たしていないと、規格外の原紙となりますので、これらの物性は段ボール原紙において特に重要です。そして、さまざまな試験方法によって、この物性を評価します。, 板紙の、1平方メートル当たりの質量を坪量といい、測定方法はJIS P 8124に記載されています。通常、標準状態である23℃、50%RHで試験片を調湿し、1m2当たりの質量(単位g/m2)を求めます。, ライナと中芯の圧縮強さが、JIS P 3902とJIS P 3904にそれぞれ規定されています(単位kN/m)。試験方法はJIS P 8126に記載されており、板紙を垂直に固定台に立て、上から荷重を加えてつぶしたときの最大荷重を測定します(図23)。この方法は、リング状にした試験片を使って試験を行うことから、リングクラッシュ法と呼ばれます。, ライナの破裂強さはJIS P 3902で規定されており、試験方法はJIS P 8131に記載されています。ゴム膜を介して圧力を加えると、板紙が破裂するように破れます(図24)。板紙をゴム膜が押し破るときの圧力(単位kPa)を破裂強さといい、操作が簡単なためライナの強さを示す代表値となっています。なお、この破裂試験方法は、ライナ以外に完成した段ボールにも適用されます。, 試験片を紙の縦方向(抄造時の紙の流れ方向)に引っ張って、破断するときの力(引張強さ)や伸び率などを測定します(図25)。JIS P 3904で中芯の引張強さが規定されています。, 表2にはJIS P 3902、表3にはJIS P 3904のライナと中芯のJIS規格値をそれぞれ示します。, いかがでしたか? 今回は、段ボールの原紙について、その分類や製造工程、さまざまな試験方法を解説しました。次回は、この原紙から作られる段ボールおよび段ボール箱について解説します。お楽しみに!, 前回は、段ボール原紙について、分類や製造工程、試験方法などを解説しました。今回は、その段ボール原紙を使って製造される、実際の段ボール製品について解説します。, 段ボールはJIS Z 0104にその定義があり、「波形に成形した中芯の片面または両面にライナを貼ったもの。種類によって片面段ボール、両面段ボール、複両面段ボール、複々両面段ボールがある。また、用途によって外装用、内装用、個装用段ボールに分類する」と示されています(図1)。, 中芯の段のことを、フルートと呼びます。日本ではA、B、Cフルートにおける各段の数が、JIS Z 1516で規定されています。段の種類を、表1に示します。段繰率とは、ライナの長さと、それに対して中芯に必要とされる長さとの比のことです。また、段高とは、中芯の段の高さのことで、段ボールの厚さに対応します。Aフルートは約5mm、Cフルートは約4mm、Bフルートは約3mmとなります。厚さの順にA、B、Cとなっていないのは、開発された順にアルファベットを割り当てたためです。, また、複両面段ボールの場合は、ABフルート、BCフルートといった呼び方をし、それぞれBAF、BCFと記号表記します。さらに、複々両面段ボールの場合はAAA、BAAのように表記します。この他に、段高が1mm以下で、マイクロフルートとも呼ばれるFフルートやGフルートがあり、主に紙器の代替として使用されています。, 段ボール箱の形式はJIS Z 1507で規定されており、表2のように分類されます。形式は、4桁のコード番号で示され、上2桁は基本形式、下2桁は個別形式を表しています。01形と08形はありません。, 最も基本的な形式は、0201形です。0201形の展開図と各部の名称を図2に、また、02形から09形までの代表的な形式を表3~9に示します。, 04形は、ワンピースで、継ぎしろなしで組み立てられるタイプです。特に0406と0407は、ラップアラウンド形式と呼ばれます。, 06形は、3つの部材からなり、接合して組み立てられます。0602形のみであり、ブリスボックスとも呼ばれます。, 07形は、ワンピースで簡単に組み立てられるタイプです。特に0712形は、底フラップの一部が接着されており、折りたたまれた状態の箱を開くと、自然に底面ができるようになっています。こうした形式を、ワンタッチケースと呼んでいます。, 前回は、段ボール製品のさまざまな種類について解説しました。今回は、実際に段ボール製品を製造していくための印刷や加工の工程を紹介します。, 段ボールの製造工程には、ライナと段成形した中芯を貼り合わせて段ボールシートを製造する貼合工程と、段ボール箱を製造する製箱工程があります。図1に、製造工程全体のフローを示します。, 貼合工程では、コルゲータが使用されます。コルゲータとは、貼合工程で使用されるさまざまな装置が連なった、機械全体の総称です。コルゲータ前半部分では、ライナと段成形した中芯を貼り合わせ、コルゲータ後半部分では、段ボールシートを必要な寸法に切断します。, コルゲータの前半部分は、ミルロールスタンド、スプライサ、シングルフェーサ、グルーマシン、ダブルフェーサから構成されています。図2にコルゲータ前半部分の外観を、図3に各装置の標準的な配列を示します。, ミルロールスタンドは、ライナや中芯の巻き取り原紙を巻き出す装置です。紙幅、坪量、生産速度に応じて、紙の張力を一定に保つよう制御します。そして、巻き出された中芯は加熱され、シングルフェーサという装置に送られます。, スプライサは、自動的に原紙をつなぎ替える装置で、ミルロールスタンドのすぐ近くに設置されています。原紙を使い切ったときや、異なる種類の原紙に切り替えるときに、コルゲータの速度を下げることなく、新しい原紙に切り替えることができます。, シングルフェーサは、ライナと中芯から片面段ボールを作る装置であり、コルゲータの中で最も重要な部分です。約180℃に加熱された2本の段ロールが歯車のように組み合わされており、その間に中芯を通して段成形し、段頂に澱粉糊(でんぷんのり)を塗布して裏ライナを貼り合わせます(図4)。段ロールの種類を入れ替えることで、さまざまなフルート(中芯の段)を作り分けることができます。澱粉糊の原料として、日本では主にコーンスターチが使用されます。最近では、加熱すると糊化しやすいタピオカ澱粉なども使われています。, グルーマシンは、片面段ボールの段頂に澱粉糊を塗布し、表ライナを貼り合わせる装置です。シングルフェーサから出てきた片面段ボールに、表ライナを貼り合わせることで、両面段ボールを作ります。複両面段ボールを作るときは、シングルフェーサを2台使用し、各片面段ボールの段頂に澱粉糊を塗布して重ね合わせながら、表ライナを貼り合わせます。グルーマシンの澱粉糊の着量は、生産速度に応じて自動調整されます。貼り合わせた直後の段ボールシートは、ダブルフェーサと呼ばれる次の装置に送り込まれます。, ダブルフェーサによって、段ボールシートの接着を確実なものにします(図5)。ダブルフェーサは、ヒーティングパートとクーリングパートの2つのユニットで構成されます。前半のヒーティングパートには、熱盤と呼ばれる約180℃に加熱されたプレートが、何枚も設置されています。貼り合わせ直後の段ボールシートの接着は十分ではないので、綿ベルトとその上にあるローラによって熱盤の上に押し当てながら、段ボールシートを滑らせます。その間に、中芯とライナが熱でしっかりと接着されていきます。後半のクーリングパートでは、上下の綿ベルトで段ボールを搬送しながら放冷します。, 前回は、貼り合わせや印刷、加工など、段ボール製品の製造工程について説明しました。今回は、梱包した内容品の保護などに、大切な役割を果たす段ボールの包装設計を解説します。, 段ボール包装は、多くの場合、輸送包装として使用されます。輸送、保管、荷役中のさまざまな障害から内容品を保護するため、包装設計の際には適切な寸法、形式、材料を決める必要があります。また同時に、包装や開封の作業性、荷扱いのしやすさ、販売促進効果、コストなども考え合わせる必要があります。段ボール箱の設計は、まず内容品と箱の形式に応じた内寸法を決め、次に物流条件などを考慮して材質を選定します。さらに、必要な場合には、包装貨物試験や実輸送試験を行って、包装としての適正を確認します。その中で最初に行う作業が寸法設計です。, 段ボール包装設計は、一般に図1に示す手順で行います。緩衝材、固定材、仕切り、胴枠などを検討した上で、内寸法を決めます。必要なのが荷扱いの衝撃に耐える強度か、保管時の荷重に耐える強度か、内容品によって重視する点が異なるので、求められる要件を考慮しながら設計を進めます。, 段ボール箱の内寸法は、長さ×幅×深さの順にmm単位で表記します。内寸法を決める際、内容品の寸法だけでなく、出し入れのしやすさや箱の形式なども考慮する必要があります。代表的な形式である0201形の内寸法を決める際の、一般的な注意点を以下に示します。, 1:個装箱を入れる場合、出し入れの作業性を考慮して、個装箱の寸法に2~5mmの余裕寸法を加算した内寸法の検討が必要です。, 2:荷重を支えることができる缶詰やビン製品などを入れる場合、深さ寸法における余裕寸法は不要とします。, 3:スペーサや緩衝材などを使用する場合、それらが容易にずれたり外れたりしない内寸法の検討が必要です。, 4:製品などを入れた袋が外気圧の低下で膨らむ場合は、それを考慮して内寸法を決めます。, 段ボール箱は、一般に内容品の寸法よりも余裕を持たせた内寸法で設計します。もし、内寸法と同じ間隔で罫線を入れると、罫線を折ったときに段ボールの厚さの一部が箱の内側に入り込むため、内容品が入らなくなります。そのため、罫線は内寸法よりも少し伸ばした位置に設定します。例えば、コの字形に折る際の罫線の間隔は、段ボールの厚さ相当分の寸法を、内寸法に加算する必要があります。内寸法に加算する寸法のことを伸ばし寸法といい、伸ばし寸法を加算した寸法を罫間寸法、設計寸法、あるいは展開寸法といいます(図2)。, 多くの段ボール箱にはフラップがあるため、箱を組むとL字形とコの字形の部分ができます(図3)。L字部分とコの字部分では伸ばし寸法が異なり、フルートによってもそれぞれ違います。例えば、Cフルート段ボールをコの字に折る場合、内寸法が300mmだとすると罫間寸法は305mm必要となります。また、打ち抜き加工においては、箱の形をよくするため罫線を段違いにすることがあります。例えば、0201形のように、内フラップと外フラップが重なることによる箱のゆがみをなくしたい場合は、段違い罫線を検討します。段違い寸法もフルートによって異なります。L字形、コの字形、段違い罫線の基本伸ばし寸法を、表1に示します。, 前回は、段ボールの包装設計を説明しました。段ボールに対する含水率、荷重が加わる期間、積み方は、段ボール箱の特性、とりわけ圧縮強さに大きく影響を及ぼします。今回は、これらの段ボール箱の特性に関する影響について解説します。, 段ボール箱の含水率は、環境条件によって異なります。例えば、高湿度状態で段積み保管していると、吸湿して相対湿度が上昇し、含水率は高くなります。相対湿度ごとの温度と含水率の関係を、図1に示します。温度上昇に伴って、含水率はやや右下がりのグラフとなります。同じ温度の場合、例えば50%RHに対し、80%RH、90%RHのときでは、それぞれ約4%、約7%の含水率差があります。一方、同じ相対湿度の場合、10℃と40℃のときの含水率差は約1%です。このように、段ボールの含水率はほぼ相対湿度によって決まり、温度に比べて相対湿度の影響を受けやすいといえます。, JIS P 8111に紙、板紙、パルプにおける標準状態が記載されており、これに合わせて、段ボールの標準状態も23℃±1℃、(50±2%)RHとしています。なお、標準状態において、段ボールの含水率は約7%です。, 乾燥器による含水率の測定方法がJIS P 8203に記載されており、一般的に段ボールもこの方法で含水率を求めます。その場合、105℃±2℃で加熱乾燥したときの質量減少分を水分と見なし、乾燥前の段ボールの質量に対するその比率を含水率(%)としています。105℃±2℃で恒量(乾燥による変化がなくなった時の質量)が得られるまでの乾燥処理を「絶乾」、絶乾して求めた含水率を「絶乾率」、また、絶乾して含水率を求める方法を「絶乾法」と呼んでいます。絶乾法では、段ボール箱そのもの、あるいは段ボール箱から切り出した試験片を絶乾する必要があります(図2)。この他に、含水率で電気抵抗値が変わることを利用した、水分計による測定方法があります(図3)。この方法で把握できるのは、段ボール表面の含水率に限られます。しかし、試験片を切り取る必要もなくすぐに測定値が得られるため、簡易的な測定方法として便利に活用されています。, 含水率が高くなると、段ボール箱の圧縮強さが低下します。段ボール箱の含水率と圧縮強さの関係の例を、図4に示します。, グラフから、含水率が1%上昇すると、圧縮強さが約10%低下することが分かります。例えば、23℃、50%RH(含水率7%)における圧縮強さ5,000Nに対し、30℃、80%RH(含水率11%)においては約3,300Nとなるので、圧縮強さがおよそ1/3に低下することが分かります。元の圧縮強さは違ってもこの関係は同様であり、含水率と圧縮強さは式1で示されることが知られています(参照:五十嵐清一、段ボール包装技術入門、日報出版、1985年、P.108)。, P:含水率x%のときの圧縮強さ(N)  X:圧縮強さPXのときの含水率(%), 含水率7%のときの段ボール箱の圧縮強さがP7%=3,000Nだとして、含水率が11%に上昇したときの圧縮強さの低下率(%)を求めるとします。式2より、P11%=3,000×0.9(11-7)=3,000×0.656≒1,970(N)、ゆえに、低下率は、(3,000-1,970)/3,000=0.343→34.3(%)となります。, 前回は、段ボール箱の特性を説明しました。段ボールの包装設計は、形式、材質、寸法を決めて終わりではありません。輸送包装として問題がないことを、包装貨物試験などによって検証する必要があります。本連載の最終回は、段ボール包装においてよく行われる包装貨物試験について、JISの方法を中心に解説します。, 段ボール箱の圧縮試験は、一般に、JIS Z 0212 包装貨物および容器-圧縮試験方法に準じて行います。圧縮試験には、圧縮試験機を用いた方法と、所定時間、静的な積み重ね荷重を加える方法があります。, 試験機、段ボール箱の圧縮試験の様子、段ボール箱が座屈した状態を、図1、2、3に示します。また、JIS Z 0212では、方法A、方法Bの2つの試験方法を規定しています(表1)。いずれも圧縮速度は10±3mmで、供試品の数は、方法Aでは3個以上、方法Bでは5個以上が望ましいとされています。, 方法Aでは、圧縮試験機で所定荷重を加えた後、直ちに包装貨物を取り外して、内容品の破損などを調べます。方法Bでは、最大圧縮荷重(N)や圧縮量(mm)を測定します。段ボール箱では、特に空箱の圧縮強さを知ることが重要なので、方法Bを行うことが多くなります。また、静的な荷重を所定時間加える積み重ね荷重試験(後述)を行って、内容品や段ボール箱の状態も調べます。, 圧縮試験では、圧縮量の起点(初期荷重)を定めておくことが必要です。圧縮量とは、圧縮荷重-変位曲線における初期荷重からピークトップ(最大圧縮荷重)までの変位を意味します(図4)。初期荷重は、方法Aでは、適用荷重の範囲によってそれぞれ決められており(表2)、方法Bでは、両面段ボール箱と複両面段ボール箱でそれぞれ決められています(表3)。その他については、当事者間で決めるとされています。, 方法Aでは、所定の圧縮荷重が必要です。JIS Z 0200 包装貨物-性能試験方法一般通則の圧縮試験のページには、圧縮荷重を求めるために必要な負荷係数が記載されています(表4)。なお、この負荷係数は、保管期間や湿度などによって圧縮強さが変化する段ボールなど紙製包装を対象としています。圧縮荷重は、式1で求めます。, F:圧縮荷重(N) 自由研究、小学生4,5,6年生にピッタリの工作テーマは?簡単に出来るテーマからまとめ方まで!その1 はじめに、ダンボールでシルクハットの腰(頭を覆う部分の側面部分)を作ります。ダンボールの波々が写真のムキになるように長方形にカットし、短辺を好みのシルクハットの高さに、長辺はできるだけ長くします。, ダンボールの波々に合わせて、定規をつかって細かく折り目をつけ、キレイに丸めて円筒を作ります。円筒は頭が入る大きさにして、糊付けする位置をマークし、ダンボールの長辺の余分な部分は糊しろ数センチを残してカットして下さい。, 糊しろにあたる部分を、外側の紙だけ残して剥いで、ダンボールを接着します。こうすることで、余計な厚みをつくることなくキレイな円筒を作ることができます。形を真円にするか、楕円にするかはお好みで。, 腰部分のフェルトを用意します。長方形のダンボールに合わせ、糊しろを余分にとってフェルトをカットします。長辺の糊しろは片方だけで良いです。, 天辺とつばを作ります。先程作った円柱をダンボールに載せ、輪郭を描きます。さらに、その周りにお好みのつばの広さだけ広げた円を描きます。, 輪郭に沿ってカットします。中身は天辺として、外側のドーナツ状のパーツはつばとして使います。, カットしたドーナツ状のダンボールに合わせて、フェルトを2つカットします。片方は糊しろの分大きく、もう片方はダンボールの輪郭に合わせてカットします。糊しろには切れ目が入れてあります。, 天辺用のフェルトも用意します。ダンボールで作った天辺パーツの輪郭の通りにカットします。, ダンボールを組み立てます。木工用ボンドで腰に天辺とつばを固定します。天辺は乾くまでマスキングテープで固定しました。, フェルトを貼ります。まずはつばの表側に木工用ボンドをたっぷりつけて、外側に糊しろをつけたフェルトのドーナツを貼ります。内側の糊しろは腰に、外側の糊しろは折り返してつばの裏側に貼り付けます。, つばの裏側にフェルトを貼り付けます。ハットの内部は見られるようなところではないので、特にフェルトを貼っていません。, 腰部分にフェルトを貼り付けます。フェルトの下端と腰の下端を合わせます。上端の糊しろは切れ目を入れて天辺に貼り付けます。, このまま天辺のフェルトを貼り付けると、天辺がガタガタしてしまうため、段差をなくすように糊しろで囲われた部分にフェルトを貼ります。フリーハンドで微調整しながらカットして段差埋め用のフェルトを作りました。, 腰フェルトの糊しろと、段差埋めフェルトを覆うように、天辺のフェルトを貼ります。以上でフェルトのシルクハットの完成です。. ©Copyright 2020 Cuty All Rights Reserved. ダンボールの波々に合わせて、定規をつかって細かく折り目をつけ、キレイに丸めて円筒を作ります。. 段ボール迷路の工作方法を探しているあなた。ここでは段ボール迷路(ビー玉コロコロゲーム)の簡単な作り方を紹介していますよ。段ボール迷路は段ボールや空き箱があれば子供でも1日で簡単に作れちゃいます。小学生低学年の夏休みの工作としておすすめですよ♪ 円筒は頭が入る大きさにして、糊付けする位置をマークし、ダンボールの長辺の余分な部分は糊しろ数センチを残してカットして下さい。. 円筒は円と長方形の紙を丸めてできたものです。ここでは円筒の作り方を紹介しましょう。こちらの記事もオススメです: 折り紙や厚紙で正方形の箱を作る方法