(57)【要約】【課題】従来のＡＢ段と代替することができ、かつ、ＡＢ段に比べて軽量化、省資源化、及び低コスト化が可能な段ボールシートを実現できる波形中芯、及び、該波形中芯を備えた段ボールシートを提供する。【解決手段】波形中芯１０は、円弧で形成された山部１１及び谷部１２と、山部１１及び谷部１２の双方に対して接線となる直線部１３とを有し、高さＨが７．９ｍｍ〜８．１ｍｍであり、段の数が長さ３０ｃｍ当たり２２±１であり、山部１１の頂点Ｔを結ぶ直線に対する直線部１３の傾斜角度θが６０°〜７０°とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
段ボール用中芯原紙が波形に形成された波形中芯であって、
円弧で形成された山部及び谷部と、
前記山部及び前記谷部の双方に対して接線となる直線部とを有し、
高さが７．９ｍｍ〜８．１ｍｍであり、
段の数が長さ３０ｃｍ当たり２２±１であり、
前記山部の頂点を結ぶ直線に対する前記直線部の傾斜角度が６０°〜７０°である
ことを特徴とする波形中芯。
【請求項２】
請求項１記載の波形中芯の片側にライナが貼着された片面段ボールシートを具備することを特徴とする段ボールシート。
【請求項３】
単一の請求項１記載の波形中芯の両側にそれぞれ単一のライナが貼着された両面段ボールシートのみから構成されていることを特徴とする請求項２に記載の段ボールシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段ボール用中芯原紙が波形に形成された波形中芯、及び、該波形中芯を備える段ボールシートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
段ボールの段の種類は、ＪＩＳ  Ｚ１５１６により、Ａ段、Ｂ段、及びＣ段の三種類が規定されている。Ａ段は３０ｃｍ当たりの段の数が３４±２で、段高は通常約４．８〜５．０ｍｍであり、緩衝性に優れることから、比較的重量が軽く壊れ易い物品の包装に適している。Ｂ段は３０ｃｍ当たりの段の数が５０±２で、段高は約２．５〜２．８ｍｍであり、平面圧縮強度が高く、缶飲料や缶食品等の潰れ難い物品の外装箱として適している。Ｃ段は段の数及び段高がＡ段とＢ段の間であり、欧米ではよく用いられている規格であるが、我が国での使用は少ない。その他、Ｅ段、Ｆ段など、Ｂ段より更に段数が多く段高が低いＪＩＳ規定外の段も、贈答箱や美粧印刷箱用等として用いられている。
【０００３】
我が国では、上記の段種のうち、Ａ段及びＢ段の両面段ボールが主流であるが、加えて、複層化によって緩衝性と箱強度が高められた「ＡＢ段」と称される複両面段ボールが、重量物の梱包や輸送用等として多用されている。この「ＡＢ段」は、Ａ段及びＢ段それぞれの片面段ボールが貼着された上で、更に外ライナが配された構成である。現在、段ボールの全製造量において、ＡＢ段はかなりの割合を占めている。また、製函業者も、ＡＢ段用の製函装置や設備を備えているのが一般的である。
【０００４】
上記の従来技術は、公然に実施されているものであり、出願人は、この従来技術が記載された文献を、本願出願時においては知見していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように多用されているＡＢ段には、以下のような問題があった。すなわち、複層化により段ボール自体が重くなり、運搬に困難さが伴うと共に、積重された状態で保管した場合に下層の段ボールが潰れ易いという問題があった。また、複両面段ボールの製造においては、両面段ボールの場合に比べて、ライナ原紙、中芯原紙、接着剤等を多く必要とするため、材料の消費量やコストが嵩むという問題があった。加えて、複両面段ボールを製造するためには、両面段ボールの製造工程に加えて、更に複両面化する工程が必要であり、製造ラインを稼動させる時間やエネルギー、ライン管理のための作業者を、より多く必要とするという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、従来のＡＢ段と代替することができ、かつ、ＡＢ段に比べて軽量化、省資源化、及び低コスト化が可能な段ボールシートを実現できる波形中芯、及び、該波形中芯を備えた段ボールシートの提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明にかかる波形中芯は、「段ボール用中芯原紙が波形に形成された波形中芯であって、円弧で形成された山部及び谷部と、前記山部及び前記谷部の双方に対して接線となる直線部とを有し、高さが７．９ｍｍ〜８．１ｍｍであり、段の数が長さ３０ｃｍ当たり２２±１であり、前記山部の頂点を結ぶ直線に対する前記直線部の傾斜角度が６０°〜７０°である」ものである。
【０００８】
段ボールの業界で「中芯」の語は、波形に成形される前の原紙を指して用いられることも、波形に成形された後のものを指して用いられることもある。本明細書及び特許請求の範囲では、波形に形成される前の中芯を「中芯原紙」と称し、波形に形成された後の中芯については「波形中芯」の語を用いて区別することとする。
【０００９】
波形の形状において、山及び谷は見る方向によって換わり得るが、本発明では便宜上、製造工程において最初にライナが貼着される側を「谷部」、他方の側に「山部」の語を用いることとする。
【００１０】
「高さ」は、山部の頂点を結ぶ直線及び谷部の底点を結ぶ直線の一方から、他方に向かって降ろした垂線の長さを指している。また、「段の数」の語は、ＪＩＳ  Ｚ１５１６による。
【００１１】
「前記山部の頂点を結ぶ直線に対する前記直線部の傾斜角度」は、谷部の底点を結ぶ直線に対する直線部の傾斜角度と同一であり、「フランク角」と称される角度である。
【００１２】
従来、一段でＡＢ段と同等の高さを有し、ＡＢ段に相当する強度を有する段ボールシートはなかった。本発明者は、波形中芯を上記構成の特殊な形状とし、この波形中芯を備えることにより、一段でＡＢ段と同等の高さとなると共に、単位面積当たりの重量がＡＢ段より少なくても、ＡＢ段と同等以上の強度を発揮する段ボールシートを実現できることを見出した。
【００１３】
従って、本発明の波形中芯を用いることにより、ＡＢ段と代替して用いることができる段ボールシートを、ＡＢ段より軽量化して提供することができる。また、原紙や接着剤の使用料が、ＡＢ段に比べて少なくて済むため、コストを抑えることができると共に、省資源対策に資するものとなる。更に、製造における工程数が、ＡＢ段の場合より少なくて済むため、製造ラインを稼動させる時間やエネルギー、ライン管理のための作業者数を抑えることができる。
【００１４】
加えて、本発明の波形中芯の高さ７．９ｍｍ〜８．１ｍｍは、従来のＡＢ段複両面ダンボールシートから二枚の外ライナを除いた高さ、すなわち、Ａ段波形中芯、中ライナ、及びＢ段波形中芯の高さの和と同等の高さである。これにより、本発明の波形中芯を用いた段ボールシートに対して、罫線入れ、溝切り、裁断等の加工を施す製函装置として、ＡＢ段用に従来から使用していた装置をそのまま使用することができ、製函業者等に新たな設備投資を強いることがない。また、罫線入れを行うためのクリーザーや、溝切り・裁断を行う刃部の間隔を調整する必要なく、従来のＡＢ段の製函ラインのままで、本発明の波形中芯を用いた段ボールシートに加工を施すことが可能となる。
【００１５】
次に、本発明にかかる段ボールシートは、「上記波形中芯の片側にライナが貼着された片面段ボールシートを」具備するものである。
【００１６】
段ボールシートの製造工程では、まず、中芯原紙が波形に形成され、その片側にライナが貼着されて片面段ボールシートが製造される。従って、本発明によれば、段ボールシートの製造単位となる片面段ボールシートを、上記の優れた波形中芯を用いて製造することができる。なお、片面段ボールシートを備える段ボールシートであれば、もう片側にライナが貼着された両面段ボールシートであっても良い。また、更に複層化された複両面段ボールシートや複々両面段ボールシート等とすることも可能である。例えば、両面段ボールシートに更にＡ段片面段ボールが配設された構成とすることにより、従来のＡＢ段にＡ段片面段ボールシートが配設された構成の複々両面段ボールシートと同等の高さを有し、これと代替し得る複両面段ボールシートとすることができる。
【００１７】
また、本発明にかかる段ボールシートは、「単一の上記波形中芯の両側にそれぞれ単一のライナが貼着された両面段ボールシートのみから構成されている」ものとすることができる。
【００１８】
上記構成は、両面段ボールとしてのみ使用される段ボールシート、いわゆる、シングルウォールの段ボールシートである。上記のように、本発明では、単位面積当たりの重量がＡＢ段より少なくても、ＡＢ段と同等以上の強度を発揮するため、複層化することなく一段のみで、重量物の梱包や輸送用等の用途に広く使用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明の効果として、従来のＡＢ段と代替することができ、かつ、ＡＢ段に比べて軽量化、省資源化、及び低コスト化が可能な段ボールシートを実現できる波形中芯、及び、該波形中芯を備えた段ボールシートを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最良の一実施形態である波形中芯、該波形中芯を備えた段ボールシートの構成について、図１乃至図３を用いて説明する。ここで、図１は本発明の一実施形態である波形中芯の構成図であり、図２（ａ）は図１の波形中芯を備えた片面段ボールシートの構成図であり、図２（ｂ）は図１の波形中芯を備えた両面段ボールシートの構成図であり、図３は波形中芯の成形について説明する説明図である。
【００２１】
本実施形態の波形中芯１０は、段ボール用中芯原紙が波形に形成された波形中芯であって、図１に示すように、円弧で形成された山部１１及び谷部１２と、山部１１及び谷部１２の双方に対して接線となる直線部１３とを有し、高さＨが７．９ｍｍ〜８．１ｍｍであり、段の数が長さ３０ｃｍ当たり２２±１であり、山部１１の頂点Ｔを結ぶ直線に対する直線部１３の傾斜角度θが６０°〜７０°とされているものである。なお、以下では、「山部１１の頂点Ｔを結ぶ直線に対する直線部１３の傾斜角度θ」を「フランク角θ」と称して説明する。
【００２２】
本実施形態の波形中芯１０では、段の数が長さ３０ｃｍ当たり２２±１であることから、隣接する山部１１の頂点Ｔ間の直線距離、または、隣接する谷部１２の底点Ｂ間の直線距離に相当する段ピッチＤ（図１参照）は、３０／（２２±１）ｃｍとなる。
【００２３】
また、本実施形態の段ボールシートは、図２（ａ）に示すように、波形中芯１０の片側にライナ２を貼着することにより、片面段ボールシート３として構成させることができる。或いは、図２（ｂ）に示すように、波形中芯１０の両側にライナ２を貼着することにより、両面段ボールシート４として構成させることができる。
【００２４】
波形中芯１０の構成についてより詳細に説明すると、本実施形態の波形中芯１０では、山部１１及び谷部１２の円弧は、略同一の半径Ｒを有している。また、本実施形態の波形中芯１０は、上記の構成に加えて、隣接する山部１１の頂点Ｔ間の直線距離に対する頂点Ｔ間の波形に沿った長さの比が１．５〜１．７に設定されている。ここで、「隣接する山部１１の頂点Ｔ間の直線距離に対する頂点Ｔ間の波形に沿った長さの比」は、中芯原紙１０にライナが貼着された場合の「段繰率」、すなわち、単位長さのライナに対する中芯原紙の使用長さの比率に相当する。以下では、便宜上、波形中芯について説明する場合も含めて「段繰率」の語を用いることとする。
【００２５】
ここで、段ピッチＤが大きいほどフランク角θは小さくなり、段ピッチＤが同一であれば、段繰率が小さいほどフランク角θは小さくなり、その結果として厚さ方向に働く圧縮力に対する強度が低下する。一方、段ピッチＤを小さくすればフランク角θは大きくなり、厚さ方向に働く圧縮力に対する強度は増すが、中芯原紙の使用量が増加してしまう。或いは、段繰率を高めることによってもフランク角θを大きくすることができるが、中芯原紙の使用量が増加してしまうと共に、段繰率が高すぎれば直線部１３が反対方向に傾斜してしまう。本実施形態では、段の数を長さ３０ｃｍ当たり２２±１、段繰率を１．５〜１．７とし、フランク角を６０〜７０°とすることにより、一段で従来のＡＢ段と同等以上の強度を発揮させると共に、中芯原紙の使用量を抑えることが可能となっている。なお、段の数は長さ３０ｃｍ当たり２２．５±０．５であれば、段繰率は１．６５±０．０５であれば、また、フランク角θは６５°±０．５°であれば、より望ましい。
【００２６】
次に、波形中芯１０の成形について説明する。図３に示すように、中芯原紙１は、一対の段ロール５０ａ，５０ｂによって波形に形成される。ここで、段ロール５０ａ，５０ｂは略円柱状であり、その外周面は、ロール山部５１、ロール谷部５２、及びロール直線部５３を備えた波形面となっている。
【００２７】
そして、中芯原紙１は相反する方向に回転する段ロール５０ａ，５０ｂ間に送られ、段ロール５０ａ，５０ｂの噛合によって、ロール山部５１、ロール直線部５３、及びロール谷部５２に沿った形状に成形される。このとき、ロール山部５１及びロール谷部５２間には、中芯原紙１を介在させるための間隙が必要であるため、ロール山部５１の半径とロール谷部５２の半径には適切な差が必要である。
【００２８】
なお、図３では、段ロール５０ａ，５０ｂによって成形された波形中芯１０に対して、グルーロール６１によって接着剤が塗布された後、プレスベルト６２による押圧によってライナ２が貼着されて片面段ボールシート３となる例（ベルトプレス式）を図示しているが、ライナ２と波形中芯１０との貼着方式はこれに限定されない。例えば、一つのロールによりライナを波形中芯に押圧するプレスロール式、或いは、二つのロール（ガイドロール及び巻き上げロール）によりライナを波形中芯に押圧するベルトレス方式であっても良い。
【００２９】
次に、本実施形態の具体例について、従来のＡＢ段と対比しつつ説明する。図４に、本実施形態の両面段ボールシート、及び、従来のＡＢ段複両面段ボールシートのそれぞれについて、使用した原紙の坪量（単位面積当たりの重量）の総和に対する垂直圧縮強度（コラム強度）をグラフ化して示す。なお、本実施形態の両面段ボールシートの総坪量は、二枚のライナと波形中芯に使用された中芯原紙の坪量の総和であり、ＡＢ段複両面段ボールシートの総坪量は、二枚の外ライナ、Ａ段波形中芯、中ライナ、Ｂ段波形中芯に使用された原紙の坪量の総和である。
【００３０】
図４に示されるように、本実施形態及びＡＢ段の垂直圧縮強度は、それぞれ総坪量の増加に伴ってほぼ線形に増加している。そして、同程度の垂直圧縮強度を発揮するために、本実施形態の場合はＡＢ段に比べて総坪量が少なくて済むことが分かる。
【００３１】
例えば、本実施形態の両面段ボールシートを、坪量２００ｇ／ｍ２のライナと坪量１８０の中芯原紙を用いて構成させた場合、総坪量は６９６ｇ／ｍ２であり、垂直圧縮強度は６．７ＫＮ／ｍであった。そして、図中鎖線ａを用いて示すように、従来のＡＢ段でこれと同程度の強度を得るためには約８５０ｇ／ｍ２、すなわち、本実施形態より２０％以上多い総坪量が必要であることが分かる。また、図中一点鎖線ｂを用いて示すように、約８５０ｇ／ｍ２という総坪量を使用するのであれば、本実施形態ではＡＢ段の約１．５倍の垂直圧縮強度を発揮することが分かる。
【００３２】
また、図５に、本実施形態の両面段ボールシートと従来のＡＢ段複両面段ボールシートを、それぞれ使用して作成した長さ３６０ｍｍ×幅３００ｍｍ×高さ２５０ｍｍの段ボール箱について、総坪量に対する箱圧縮強度をグラフ化して示す。図５より、箱圧縮強度についても、上記の垂直圧縮強度と同様の傾向があることが分かる。
【００３３】
以上のように、波形中芯１０を備えた本実施形態の両面段ボールシート４によれば、従来のＡＢ段複両面段ボールより少ない総坪量で、ＡＢ段と同程度の強度を発揮する。これにより、ＡＢ段複両面段ボールより軽量の両面段ボールシート４を、ＡＢ段複両面段ボールに代替して、その用途に用いることができる。また、両面段ボールシート４では、原紙や接着剤の使用料が、ＡＢ段複両面段ボールに比べて少なくて済むため、コストを抑えることができると共に、省資源対策に資するものとなる。更に、両面段ボールシート４の製造工程は、ＡＢ段複両面段ボールシートの製造工程より工程数が少なくて済むため、製造ラインを稼動させる時間やエネルギー等を抑えることができる。
【００３４】
加えて、本実施形態の両面段ボールシート４は、従来のＡＢ段複両面段ボールシートと同等の高さであるため、罫線入れ、溝切り、裁断等の加工を施す製函装置として、ＡＢ段用に従来から使用していた装置をそのまま使用することができる。また、罫線入れを行うためのクリーザーや、溝切り・裁断を行う刃部の間隔を調整する必要なく、従来のＡＢ段の製函ラインのままで、両面段ボールシート４に加工を施すことができる。
【００３５】
また、本実施形態の両面段ボールシート４は、総坪量がＡＢ段より少なくても、ＡＢ段より大きな垂直圧縮強度及び箱圧縮強度を発揮するため、複層化することなく一段のみで従来のＡＢ段に代替して、重量物の梱包や輸送用等の用途に広く使用することができる。
【００３６】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態である波形中芯の構成図である。
【図２】図１の波形中芯を備えた（ａ）片面段ボールシートの構成図、（ｂ）両面段ボールシートの構成図である。
【図３】波形中芯の成形について説明する説明図である。
【図４】図２（ｂ）の両面段ボールシートについて、総坪量に対する垂直圧縮強度を従来のＡＢ段複両面段ボールシートと対比して示すグラフである。
【図５】図２（ｂ）の両面段ボールシートを用いた段ボール箱について、総坪量に対する箱圧縮強度を、従来のＡＢ段複両面段ボールシートを用いた段ボール箱と対比して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１  中芯原紙
２  ライナ
３  片面段ボールシート（段ボールシート）
４  両面段ボールシート（段ボールシート）
１０  波形中芯
１１  山部
１２  谷部
１３  直線部
Ｈ  高さ
Ｔ  山部の頂点
θ  フランク角（山部の頂点を結ぶ直線に対する直線部の傾斜角度）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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