日本包装学会誌 Vol.22 No.2 （2013）

技術報告～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

段ボール静圧縮強度の統計的検討
松 本 諒 平*、斎 藤 勝 彦**、山 原 栄 司***Statistical Investigation on Static Compressive Strengthof Corrugated Fiberboard
Ryohei MATSUMOTO*, Katsuhiko SAITO**and Eiji YAMAHARA***
段ボール箱の静圧縮強度は、箱の安定的な保管のために、正確に見積られておく必要がある。本研究では、段ボール原紙、段ボールシート、段ボール箱の圧縮試験を多数回行い、得られた圧縮強度について、それぞれの製造工場、製造時期ごとに統計的な検討を行う。さらに、箱の静圧縮強度について、実験値とケリカット式による予測値との比較をする。

It is necessary to estimate the static compressive strength of a corrugated box correctly for safety boxstacking. In this research, we perform a compression test repeatedly by using linerboards, corrugatedsheets and boxes as the test materials. Statistical characteristics of the compressive strength are discussed
in every manufacturing facility and date. The experimental box strength is also compared with thepredicted value by the Kellicutt formula
キーワード：段ボール、包装、圧縮、ケリカット式

Keywords：Corrugated board, Packaging, Compression, Kellicutt formulaより推定される 1）ことがあるものの、ケリカッ１．はじめにト値が過大評価となる傾向にあることは経験的
段ボール箱の静圧縮強度は、箱の安定的な保に知られている。

管のために、正確に見積られておく必要がある。

本研究では、段ボール原紙、段ボールシート箱の強度は原紙又は段ボールシートの静圧縮強および段ボール箱の圧縮試験を多数回行い、得度から推定されるが、それらの実験値にはバラられた圧縮強度について統計的な検討を行う。

ツキがある。また段ボール箱の強度を、原紙のさらにケリカット式によって算出された箱圧縮

リングクラッシュ試験の値からケリカット式に強度の推定値を実験値と比較することにより、*研究当時、神戸大学大学院海事科学研究科博士前期課程**連絡者(Corresponding author)，神戸大学輸送包装研究室（〒658-0022 神戸市東灘区深江南町 5-1-1）
Fukaeminami,Higashi-nada,Kobe 658-0022,Japan
TEL:078-431-6341,Email:ksaito@maritime.kobe-u.ac.jp***レンゴー（株）－ 169 －

段ボール静圧縮強度の統計的検討

段ボール箱静圧縮強度の保証値について検討する。

2.3 段ボール箱の静圧縮試験 5)
試験は JIS Z 0212「包装貨物及び容器‐圧縮試験方法」に従って実施している。なお、試験には、

２．圧縮試験

リングクラッシュ試験で用いた製造工場・時期が同一の原紙（A-Ⅳ）による段ボールシートを 0201 形

段ボールシート及び原紙は、公称坪量、フルーに成形した段ボール箱を用いていている。ここに、トが同じでも製造される工場や時期によって、全く箱の内寸法は 409×270×254(mm)であり、内フラ同一の板紙（原紙）、段ボール（シート）ではなく、ップを治具により固定した状態(Fig.1)とフリーの状それぞれの圧縮強度にバラツキがあると言われて態(Fig.2)で行っており、試験回数は、それぞれ 100いる。そこで同一の公称坪量・フルートについて、回である。

2 つの工場（A、B）、異なる月（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）に製造された 4 種類の段ボールシート及び原紙をそれぞれの圧縮試験に用いる。なお、試験片の原紙は、表裏ライナ LB 級 210g/m2、中しん MC 級 120g/m2 であり、シートはそれらから成形された C フルートである。また、以下すべての試験は 23℃、Attachment50％R.H.の条件で実施している。

Fig.1 The Inner Flap Fixed Type Box

2.1 段ボール原紙の圧縮試験 2),3)
ショートスパン圧縮試験は JIS Z 8156「紙及び板紙‐圧縮強さ試験方法‐ショートスパン法」に従って実施し、リングクラッシュ試験は JIS P 8126「紙及び板紙-圧縮強さ試験方法-リングクラッシュ法」に従って実施している。なお、同一条件での試験回数は 100 回である。

2.2 段ボールシートのエンドクラッシュ試験 4)
Fig.2 The Inner Flap Free Type Box

段ボールシートのエンドクラッシュ試験は JIS Z0403‐2「段ボール‐第 2 部：垂直圧縮強さ試験方法」に従って実施している。同一条件での試験回
数は A で製造された段ボールシートは 100 回、Bで製造された段ボールシートは 50 回である。

３．段ボール原紙、シートの圧縮強さFig.3 はエンドクラッシュ試験の圧縮強度と、段ボールシートを成形する各原紙のショートスパン圧－ 170 －

日本包装学会誌 Vol.22 No.2 （2013）

縮強度の平均値、平均値±標準偏差の領域（棒グラフ上のＩ印）を示す。ここで原紙のショートスパン圧縮試験については、段ボールシートが表ライS

C.O.V .

F

A-Ⅰ 6.53 (kN/m)
A-Ⅱ 6.64 (kN/m)
B-Ⅲ 6.64 (kN/m)

K
2.95
2.55
2.14

0.03 0.19
0.04 0.07
0.08 -0.77

P.D.F .

1ナ、裏ライナ、中しん原紙で構成されていることを考慮し、棒積状で表している。試験には、２つの工場（A、B）、異なる月（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）に製造された３種類の段ボールシート及び原紙を用いているため、0.1

各試験ともに 3 本の棒グラフで表している。図より
段ボールシート及び原紙ともに製造工場、製造時期によって強度にわずかな差が認められる。また、シート、原紙の測定値の確率密度分布を Fig.4～-3-20.01-101234X−X
S .D.

Fig.7 に示す。ここで横軸は標準偏差の値であり、０-4が平均値、±１が平均値±標準偏差に相当する。

Fig.4 Probability Density Function of End Crash

一方、縦軸は圧縮強度の確率密度を示している。

Test

図より原紙、シートの測定値ともに、ほぼ平均値まわりに左右対称に正規分布に近い形状で分布し、A-Ⅰ
A-Ⅱ
B-Ⅲ

平均値±5%の範囲に 6 割程度が全ての実験結果に収まっていることを示している 6)。ここに F は平

C.O.V .

F

3.54(kN/m)
3.65(kN/m)
3.31(kN/m)

S

0.07 0.32
0.08 -0.69
0.09 -1.54

K4.75
4.098.04

P.D.F .

均値、 C.O.V . は変動係数(標準偏差/平均値)、

1

S は歪度、 K は尖度 7)、 P.D.F . は確率密度関数、 S .D. は標準偏差、 X は実験結果の平均値、
X は実験値である。

0.1

Compressive Strength (kN/m)Outer Facing
16.0

Medium Paper

14.0

Inner Facing

12.0

Corrugated Sheet

10.0
8.0

-4-3-20.01-101234X−X
S .D.

Fig.5 Probability Density Function of Outer Facing

6.0

Short Span Test

4.0
2.0
0.0
Ａ-Ⅰ Ａ-Ⅱ Ｂ-Ⅲ.

C-Flute.

End Crash Test.

Ａ-Ⅰ Ａ-Ⅱ Ｂ-Ⅲ

Short Span Test

Fig.3 Compressive Strength－ 171 －段ボール静圧縮強度の統計的検討

A-Ⅰ
A-Ⅱ
B-Ⅲ

C.O.V .

F

1.50(kN/m)
1.86(kN/m)
1.85(kN/m)

S

0.08 -0.16
0.07 -0.38
0.06 0.22の状態で圧縮荷重をかけると内フラップの先端は、

K
3.45
3.56
3.73

より内部へ垂れ下り、箱の側面を内部から支え、箱の側面が内側に湾曲して潰れる場合には、圧縮

P.D.F .

1強さが見かけ上大きくなる。
Fig.8 はケリカット値と段ボール箱圧縮強度の確率密度関数を示す。ただし、ケリカット値とは原紙0.1の総リングクラッシュ値〔（表ライナ+段繰率×中しん+裏ライナ）のリングクラッシュ強さ〕よりケリカット-4-3-20.01-101234X−X
S .D.

式 1)により算定した値であり、ここでは各原紙のリングクラッシュ試験を 100 回ずつ行っているのでFig.6 Probability Density Function of Medium Paper

1003 個の算定結果を得ている。各条件の平均値

Short Span Test

より、ケリカット値が試験値に対して過大評価（フラA-ⅠA-Ⅱ
B-Ⅲ

C.O.V .

F

3.64(kN/m)
3.67(kN/m)
3.74(kN/m)

S

0.07 -0.30
0.08 -0.71
0.07 -0.03

ップフリーで約 1 割プラス、固定で約 4 割プラス）

K
3.54
4.89
3.39

され、内フラップを固定することで約 2 割箱強度が小さくなることも確認できる。また変動係数より、各P.D.F .

1

条件による結果のバラツキの程度は異なっている。
さらに、平均値に対する出現分布は、歪度により、フラップ固定ではほぼ対称であるのに対して、フラ0.1

ップフリー条件とケリカット値では平均値よりも小さい値の場合が多いことを示している。また、実験値-4-3-20.01-101234X−X
S .D.のバラツキはフラップ固定・フリーの両条件ともにほぼ正規分布であるのに対して、ケリカット値ではFig.7 Probability Density Function of Inner Facing

正規分布と比べて鋭いピークと長い裾を持った分

Short Span Test

布を持ち、結果的にそれぞれの平均値±平均値の 10％の範囲内に、フラップフリー：72%、フラップ４．段ボール箱の静圧縮強さ固定：92%、ケリカット値：97%の値が含まれる。

一般の段ボール箱製造工程で加工される 0201
形箱は空箱として組み立てて封緘すると内フラップは外フラップによって上部から押さえつけられるため、やや内部へ垂れ下り気味の状態になる。こ－ 172 －

日本包装学会誌 Vol.22 No.2 （2013）

C.O.V . S
2818 (N) 0.09 -0.44
2226 (N) 0.06 0.07
3059 (N) 0.04 -0.74P.D.F .
F

Flap Free
Flap FixedKellicutt

K側で行うことができるものの、その程度は明確では2.58
2.974.53ない。そこでケリカット予測値から箱圧縮強度を低い値に見積もったときの箱圧縮強度保証確率を算1出する。
Fig.9 の横軸は1003 個のケリカット算定値の平均0.1を 100％としており、縦軸は箱の静圧縮試験から得られる箱圧縮強度が安全側になる確率を示している。

0.01-6-40.001-20X−XS .D.

246

図より内フラップフリーの状態では、ケリカット平均値で箱圧縮強度を見積ると安全側の強度になる確率は 20％しかなく、ケリカット平均値の 80％を箱圧縮強度として見積もることで、90％の安全がFig.8 Kellicutｔ Value and Corrugated Box保証できることを示している。

５． 段ボール箱ケリカット圧縮予測値の検討
６． おわりに
箱設計の現場では経験的にケリカット値よりも低
本研究では、段ボール原紙、段ボールシート、い値を箱強度として運用している。ケリカット値よりGuarantee Ratio of Compression Strength(%)
0.01
110 20 50
909999.9

低い値で見積るほど、段ボール箱の運用は安全段ボール箱の圧縮試験を多数回行い、得られた

The Inner Flap Free Type Box

11010090807060
Estimated Compression Strength Corresponding Value to “Kellicutt Value” (%)

Fig.9 Guarantee Ratio of Compressive Strength－ 173 －段ボール静圧縮強度の統計的検討

圧縮強度について統計的な検討を行った。その結果、段ボール原紙、段ボールシート、段ボール箱の静圧縮強度のバラツキの程度が異なり、製造工場、製造時期によっても強度にわずかな差があることがわかった。
段ボール設計の現場では経験的に箱圧縮強度をケリカット値より低い値で運用されているが、ケリカット値よりどの程度低い値を見積ればいいのか、その目安を提示することができた。

＜引用文献＞
1) 五十嵐清一、改訂版段ボール包装技術実務編、日報出版、p.250(2012)
2) JIS Z 8156：2012 紙及び板紙‐圧縮強さ試験方法‐ショートスパン法
3) JIS P 8126：2005 紙及び板紙-圧縮強さ試験方法-リングクラッシュ法
4) JIS Z 0403-2：1999 段ボール‐第 2 部：垂直圧
縮強さ試験方法
5) JIS Z 0212：1998 包装貨物及び容器‐圧縮試験方法
6) 大村平、今日から使える統計解析、講談社、
p.p.45-52(2005)
7) 松原望、入門統計解析、東京図書、p.116(2007)（原稿受付 2012 年 12 月 20 日）（審査受理 2013 年 2 月 13 日）－ 174 －

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