日本包装学会誌 Vol.23 No.4（2014）

技術報告～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

段ボールの擦れ損進行
高 橋

明 成＊、斎 藤勝 彦＊＊、東 山哲＊＊＊

Abrasion Damage Spread of Corrugated Board
Akinari TAKAHASHI*, Katsuhiko SAITO** and Akira HIGASHIYAMA***
包装の主要な目的は、輸送中のハザード（振動、衝撃、積圧）から内容品を保護することであるが、包装品には、商品情報や企業イメージ等を伝達する媒体としての機能も求められている。そのため内容品に問題がなくても、段ボール箱に擦れ損が生じただけで商品価値を失い、返品される場合もある。一方、段ボール擦れ損の程度は現場担当者の主観的判断のみで決定されており、定量的な評価手法の確立が望まれている。本研究では、摩擦による段ボール表面の紙むけ損について、画像解析により擦れ損面積と擦れ損部の輝度変化を指標にした定量的な擦れ損評価指標を提案している。
さらに摩擦とともに段ボールシートの擦れ（紙むけ）損がどのように進行していくかを精査している。

Most importantly, proper packaging protects goods from external forces such as vibration, shock andcompression. However, products are increasingly being shipped in aesthetically pleasing boxes thatadvertise the product through images and product information which will be displayed in shops.
Appearance plays a greater role than ever before, and when a corrugated box is even slightly abrasion
damaged as a result of vibration during transportation, unspoiled goods may be returned as damaged.
Because abrasion damage is visually evaluated by humans, its definition and degree are subjective anddiffer among the evaluators. This study proposes an objective and a quantitative evaluation method andcompares the results with those determined through visual evaluation. We reproduce abrasion damage byusing a friction tester. The abrasion area is filmed as an image of abrasion damage. When analysing thisimage, we establish a new standard for evaluating the degree of abrasion damage. As a result, if theKRAFT is used on the liner layer, picking strength is better but the abrasion area is striking.
キーワード：段ボール、擦れ、摩擦試験、包装

Keywords : Corrugated board, abrasion, friction test, packaging

１． はじめにだけでなく、商品情報や企業イメージ等を伝段ボール包装には内容品を損傷させずに最達する媒体としての機能が求められるように終需要者まで届けられることが求められていなった。そのため内容品に問題がなくても、る。しかし、近年は内容品に対する保護機能段ボール箱に擦れ損が生じただけで商品価値*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 大 学 院 輸 送 包 装 研 究 室 (〒 658-0022 神 戸 市 東 灘 区 深 江 南 町 5-1-1)
5-1-1 Fukaeminami, Higashinada, Kobe 658-0022, Japan, TEL:078-431-6341 Email:ksaito@maritime.kobe-u.ac.jp***
レンゴー㈱包装技術部**－ 287 －段ボールの擦れ損進行を失うこともある１）。
一方、段ボール擦れ損の程度は現場担当者の主観的判断のみで決定されており、定量的な評価手法の確立が望まれていた。そこでまず、李ら２）は段ボール印刷面の色移りについて画像解析を適用している。次に松浦ら３）は、摩擦による段ボール表面の紙むけ損について、画像解析により擦れ損面積と擦れ損部の輝度
Fig.1 Strain Gauges on Friction Tester

変化を指標にした定量的な擦れ損評価指標を提案している。さらに安藤ら

４）は、実際の輸送において段ボール箱がロッキング運動する

また、ここで使用する試験片は、表裏ライ特定の振動成分のみを抽出し、規則波簡易振ナ LC 級 160g/m2 と中しん MC 級 120g/m2 から動試験で発生する擦れ損が実際の輸送で発生成形された A フルート段ボールシートと、表した擦れ損と同程度となることを示し、ラン裏ライナ LB 級 210g/m2 と中しん MC 級

ダム振動試験を代替する簡便な振動試験とし120g/m2 から成形された A フルート段ボールて期待されることを提示している。しかしなシートの 2 種類である。なお、各試験片は同がらこれらの先行研究では、いずれも擦れ損一ロット（同工場、同製造時期）を用いていの程度が摩擦表面に加えられる仕事量と密接る。に関係していることが前提となっているもの

試験では、表ライナどうしを摩擦させるが、の、摩擦と擦れ損の程度を詳細に検討するに摩擦長手方向が CD 方向となるようにしていは至っていない。

る。なお、すべての試験は温湿度標準状態

このような背景から本研究では、摩擦とと（23℃,50%R.H.）で実施している。

もに段ボールシートの擦れ（紙むけ）損がど３． 擦れ損に対する消費者の感じ方のように進行していくかを精査している。

消費者が段ボール包装品を手にしたとき、

２． 摩擦試験

表面に擦れ損があった場合にどの程度の擦れ

本研究ではサザランド型摩擦試験機（JIS K損であれば、問題なしと判断されるかは全く5701）を使用する。摩擦試験において、しゅわかっていない。そこで、段ボール擦れ損のう動アームに作用する曲げの力は試験片に加度合いと消費者の感じ方の関係についてアンえられる動摩擦力によるものである。そこでケート調査を行った。

Fig.1 に示すように、アルミ部材のしゅう動

アンケートでは Fig.2 に示す、擦れ傷が付いたアームにひずみゲージを貼り付け、出力され7 つのサンプル（摩擦試験で再現した錘底面側段たひずみから力に変換したものを摩擦面に加ボールシート：無傷の①の状態から順に擦れ損がえられている時々刻々の動摩擦力とした。

進み、⑦が最も擦れている）を用意し、「もし、あなたが買おうとする商品の外装（段ボール箱）－ 288 －

日本包装学会誌 Vol.23 No.4（2014）にそれぞれの擦れ傷がある場合、買いますか。」

４． 結果と考察
摩擦試験では、しゅう動子の質量を 0.551kg、を問うものである。ただし、ここでの商品とは、1.105kg、1.659kg、2.213kg の 4 種類とし、摩ノートパソコン、掃除機、缶ビールである。

擦回数を徐々に増やしていく。ただし、評価する試験片は錘底面側の段ボールシートであり、試験ごとに新しい試験片と取り換え、擦れ損面積率が 2.5%を超えた時点で、それぞれのしゅう動子質量での試験を打ち切りにしている。
Fig.2 Sample Used in the Questionnaire
4.1 耐摩擦性
Fig.3 は、回答結果をまとめたものであり、2 つの試験片で表ライナ表面が剥がれだし有効回答数は 170 である。図の横軸は擦れ損たと視認できる（ここでは擦れ損面積率面積率３）であり、画像解析によって 7 つの擦0.25%に相当）までに要した摩擦回数の比較れ損サンプルの擦れ損の程度を示している。

を Fig.4 に示す。ここに、横軸がしゅう動子

また、図の縦軸は、それぞれのサンプルで示の質量、縦軸が摩擦回数を表している。これ

された擦れ損が購入しようとする商品の段ボより、LC160/MC120/LC160 の方が、紙むけしール箱にあった場合にも「買う」と回答したやすいことが明らかであり、これはライナの割合を表している。

トップ層が短繊維の古紙であることに起因しこれより、擦れ損面積率が 2.5%程度であれている。
number of frictions

ば、ノートパソコンでは約 3 割、掃除機と缶ビールでは約 1 割の消費者が「買わない」と判断していることが分かる。従って、擦れ損評価として重要な範囲として、ここでは擦れacceptability(%)

損面積率 2.5%を上限値とする。

1200
1000
800
600
400
200
00.551

1.105

1.659

2.213weight(kg)1009080706050403020100LC160/MC120/LC160 AF

LB210/MC120/LB210 AF

Fig.4 Abrasion Resistance against Friction
0123456789104.2 擦れ損部の輝度変化

abrasion damage ratio(%)
notebook computercleaner

2 つの試験片の、摩擦に伴う輝度の変化を

canned beer

それぞれ Fig.5、Fig.6 に示す。ここに、図のFig.3 Acceptability against Abrasion Damage Ratio

横軸mnは、しゅう動子の質量に摩擦回数を乗じた値（仮に摩擦係数が摩擦回数によらず－ 289 －段ボールの擦れ損進行していくことがわかる。また、図中の近似線

15LC160/MC120/LC160 AF

13y⊿B

110.00477x

3.01の傾きが LB210/MC120/LB210 の方が大きい

0.551kg

ことも明らかであり、ライナのトップ層がクR=0.572

1.105kg97ラフトパルプの場合、いったん紙むけしてしまうと擦れていない部分との色のコントラス

1.659kg

5トが強調され目立ちやすいことがわかる。

32.213kg

10200

400600800 1000

approximate
linearization

4.3 仕事量と擦れ損の関係
2 つの試験片の擦れ損面積率 と仕事量のmn(kg)関係をそれぞれ、Fig.7、Fig.8 に示す。ここFig.5 Brightness Change of
LC160/MC120/LC160⊿B

15に、仕事量は、計測された動摩擦力に摩擦試験装置の上からトラッキング撮影することで得たしゅう動子の移動距離を乗じ、積分した

LB210/MC120/LB210 AF

13y

11R=0.748

0.0132x0.551kg

0.267

1.105kg97

1.659kg

5値 で あ る 。 ま た 、 2 つ の 試 験 片 の CADI（Comprehensive Abrasion Damage Index：擦れ損部の面積と輝度を複合的に評価できる定量指標）３）と仕事量の関係をそれぞれ、Fig.9、32.213kg

10200

400600800 1000

approximate
linearizationmn(kg)Fig.10 に示す。
これらの図より、実験結果は大きくばらついており、段ボール表面に加えられる仕事量だけでは一義的に擦れ損の程度が定量的に評Fig.6 Brightness Change of
LB210/MC120/LB210

価できないことがわかる。

量の大きさに比例する量）、縦軸⊿B は、擦れ（LC160/MC120/LC160：135、LB210/MC120LB210：140）の差（⊿B が大きyければ表ライナ表面と擦れ損部の輝度差が大きいので、よりコントラストが明瞭になる）である。ここに、しきい値は、しきい値で抽出した擦れ損画像と視認する擦れ損が同等と0.00553 x

125.1140.551kg

R=0.3754Sa (%)

損部の平均輝度と擦れ損輝度しきい値

LC160/MC120/LC160 AF

5一定であるならば、摩擦面に与えられる仕事

31.105kg

21.659kg

12.213kg

00200

400

600800workload(N・ m)

なる値３）として決めている。これらの図より、摩擦にともなって擦れ損部が拡がりつつ白変－ 290 －

Fig.7
vs workload of
LC160/MC120/LC160

approximate
linearization

日本包装学会誌 Vol.23 No.4（2014）

LB210/MC120/LB210 AF
y50.00586 x

4.4 しゅう動子質量の影響

228.948

R=0.134

Sa (%)

2 つの試験片で表ライナ表面が剥がれるの0.551kg

4に要した、しゅう動子質量×摩擦回数mnと仕31.105kg

21.659kg

1事量を、しゅう動子の質量毎に表わしたものを、それぞれ Fig.11 と Fig.12 に示す。これ
らの結果より、摩擦ハザードとして定義した2.213kg

それぞれの物理量（しゅう動子質量×摩擦回

00200

400600800

approximate
linearization

workload(N・ m)

数mnと仕事量）では、表ライナ表面が剥されるのに要する評価指標としては十分ではないとがわかる。すなわち、擦れ損の程度を説明

Fig.8 S vs workload of
LB210/MC120/LB210するための物理量について、より詳細な検討が今後の課題となる。

LC160/MC120/LC160 AF
y0.0131 x

125.1140.551kg

R=0.238

10mn(kg)

CADI(×10-3)

15

1.105kg
1.659kg

52.213kg

600
500
400
300
200
100
00.55100200

400600800

LC160/MC120/LC160 AF

Fig.9 CADI vs workload of
LC160/MC120/LC160150.00586 xworkload(N・ m)

CADI(×10-3)y0.551kg

228.9481.105kg

R=0.134101.659kg

5400

600

800

400300
200
100
1.105

1.659

2.213

weight(kg)approximate
linearization

workload(N・ m)
Fig.10 CADI vs workload of
LB210/MC120/LB210

500

0.551

0200

LB210/MC120/LB210 AF

02.213kg

02.213

Fig.11 Abrasion Resistance against Sliding
Number and Weight25
LB210/MC120/LB210 AF

1.659

weight(kg)approximate
linearization

workload(N・ m)

20

1.105

LC160/MC120/LC160 AF

LB210/MC120/LB210 AF

Fig.12 Abrasion Resistance against FrictionalWorkload－ 291 －段ボールの擦れ損進行

５． おわりに本研究では、摩擦とともに段ボールシートの擦れ（紙むけ）損がどのように進行していくかを精査した。その結果、ライナのトップ層にクラフトパルプが使われている場合は耐摩擦性にはれているものの、いったん紙むけしてしまうと擦れていない部分との色のコントラストが強調され目立ちやすいことが明らかになった。
また、擦れ損の程度を擦れ損部の輝度変化、擦れ損面積率および CADI で評価したが、それらの実験結果は大きくばらつく。さらに、これまでの研究２）３）４）で用いられてきた、摩擦ハザードとして定義したそれぞれの物理量（しゅう動子質量×摩擦回数mnと仕事量）だけでは、擦れ損の程度を説明するには十分ではなく、より詳細な検討が必要である。

＜引用文献＞
1) 東山哲、古田拓、日本包装学会、第 22 回
年次大会研究発表会予稿集、144(2013)2) 李江、斎藤勝彦、日本包装学会誌、17(3)、185(2008)3) 松浦和司、斎藤勝彦、東山哲、日本包装学
会誌、19(4)、289(2010)4) 安藤文明、斎藤勝彦、東山哲、日本包装学
会誌、21(3)、213(2012)（原稿受付2014 年 4 月 4 日）

（審査受理 2014 年 6 月 10 日）－ 292 －