日本包鍵学会厳VbL5jVbb2a99a）

一般論文

食品外装段ボール箱積付強さ劣化に及ぼすトップクリアランスの影響

村尾千秋＊
EffectofCIearancebetweenTopPanelofContainersandContentsonCompressionStrengthLossofCorrugatedContainersforFoodProductsduringWarehousing
ChiakiMURAO．

Mathematicalmodelwasstudiedontｈｅｃｏｍｐ”ssionst1℃ngthchamctelisticsofcolTugatedcontaine庵withcontentsmtheplwlouspapersTｈａｔｗａｓＣ＝Ｂ＋αＤ…(1),Ｃ＝βＡ…(2)．
Coefficientβmvolvedaboveequation(2)meantthecompensationfactorfOrtｈｅｃｏｍｐ”sslon
stI℃ngthlossofconFugatedcontaine応duringwa1℃housing・Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒβchamcteristics
studyofcolrugatedcontaine竃ｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｃａｒｔｏｎｂｏｘｅｓｌｓｍａｄｅｏｎｔheeffectofcleamnce
betweenthetoppanelofconPugatedcontamelsandcartonboxesbyusing2-tiermodeL

Studyismadeoncomp”ssloncr℃epfailuI℃testsconditionedat20℃.,６５％ＲH／40℃.,９０％

RHResultsmdicatetheoptimummngeｏｆｔｏｐｃｌｅａｍｎｃｅｆｂｒｍｉｎｉｍｉｚｍｇｃｏｍｐＴesslonstr℃ngth
lossofco1Tugatedcontaine応fiUedwithcartonboxes・Continuedontheplwiouspaper
significant1℃ｕｔｅｔｏｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎｆＯｒｔｈｅｃｏｍp1℃ssionst妃ngthofcolTugatedcontainFe庵】sprovidedbyusingthisnewmesults．
Keywords：ＣＯｴTugatedcontainer,CaItonbox,Topcleamnce,Optimummnge,ComplCssuon
strengthloss,Ｃ定epfailure,２－tiermodel,Hightemperature／highhumidity
conditions,Mathematicalmodel,Optimumdesign

先に、中身入り外装段ボール箱の圧縮強さを表現する数式モデルとして、Ｃ＝Ｂ＋αＤ…(1)、Ｃ＝βＡ…(2)を提案した。（２）式の係数βは、積付強さ劣化補償係数である。本報では引き続き、カートン個箱入り外装段ボール箱を対象に、トップクリアランスとβの関係を､２段積みモデルを使用して検討した。検討は、２０℃65％ＲＨ及び40℃90％ＲH前処理条件で、圧縮クリープ強さ試験を行った。その結果、カートン個箱入り外装段ボール箱の積付劣化を最小化するトップクリアランスの最適範囲を明らかにすることができた。これは前報に引き続き、外装段ボール箱圧縮強さ最適設計への重要な足掛かりとなる新知見である。

キーワード：外装段ボール箱、カートン個箱、トップクリアランス、最適範囲、積付劣化、クリープ潰れ、２段積みモデル、高温多湿条件、数式モデル、最適設計．（株）ライフテクノ（〒110東京都台東区北上野1-10-14）LIFETECHNOCORP.,10-14,Kitaueno-LTaitoh-ku
Tokyo，１１０．

－９９－段ボール糟3rけ劣化と天面クリアランス

1.緒言に、天面のクリアランスが積付強さ劣化にどのように影響するかを考察する。最初に、既筆者は既報で、中身を含む食品段ボール箱

報3)でも採用した外装段ボール箱２段積みモ

圧縮強さの最適設計手法の確立を目的に、基デルにより、積付強さ劣化補償係数βを次の軸となるマクロ数式モデルを提案、代表包装ように定義する。

形態であるカートン個箱入り外装段ボール箱

β（６０）＝Ｃ／C(2)………………………..（１）につき、数式モデルを使用してその圧縮強さ特性を逐一明らかにしてきた')~4)。

Ｃ：個箱入り外装段ボール箱単体均一荷重

本報は前報に引き続き、圧縮強さ設計の内圧縮強さ部重要因子であるカートン個箱入り外装段Ｃ(2)：個箱入り外装段ボール箱2段積みモデ

ボール箱内の天面パネルと個箱の間のトップル圧縮強さクリアランスが、積付強さ劣化に及ぼす影響６０:無負荷状態における外装段ボール箱天を、マクロ数式モデルの第（２）式Ｃ＝βＡの面パネルと個箱集合体上面間のクリア係数βの特性値として整理することを意図しランス

さらに、第１報で設定した圧縮強さに影響ている。

中身が積付強さ劣化に及ぼす影響についてを及ぼす代表外部要因の変動モデル条件を使の報文は、Kellicuttが常温常温環境下で、穀用して、６．の変化に対応する係数βの特性を類を直接入れた外装段ボール箱につき、空箱明らかにすることを考える。の場合との比較で、３段積みでの積付強さ劣化を測定した例があるだけである。それによ

その場合の（１）式は次のように表現できる。

ると、棒積みでは穀類を入れた方が強さ劣化

ＣＯＳ（pos，ＯＩＣ氏．)＝が10～20％改善され､風車積みでは両者の劣β0s（６｡）ＣＯＳ(2)（pbs，ＯｌＣ１Ｌ｡).….……(2)化に変化はみられなかったと報告している。

ＣＯ胸（p､，ＯＩＣ腿｡)＝

単に現象としての事実のみで、それ以上の系

βoｈ（６｡）Coh(2)（pch,ＯｌＣｌ,.｡)…･…･…(3)

統的説明はなされていない5)`)。

Ｃ１ｓ（pIs，ｔｌＣＩＬ｡)＝

本報は、流通における実際の問題発生状況

β1ｓ（６｡）ＣＩＳ(2)（p1s，ｔｌＱＬ｡)…－－－(4)に則して、温湿度環境、圧縮クリープ時間のＣＩｈ（plh，ｔｌＱＬ｡)＝重要外乱要因をモデル化していること及びトβ,ｈ（６｡）C1h②（p1h,ｔｌＣＨｐ）．….－－（５）ップクリアランスの影響を数式モデルで定量

ＣＯＳ：２０℃65％ＲＨ前処理個箱入り外装段的かつ系統的に把握している点で新しいアプ

ボール箱単体の初期瞬間均一荷重圧ローチである。

縮強さ

ＣＯＧ(2)：２０℃65％RＨ前処理個箱入り外装段

2.理論

ボール箱２段積みモデルの初期瞬間
圧縮強さ

カートン個箱入り外装段ボール箱をモデル－１００－

Coh：４０℃90％ＲＨ前処理個箱入り外装段

日本包鍵学会魅ＶｂＬ５Ⅳb､２α”のボール箱単体の初期瞬間均一荷重圧

3.実験

縮強さ

Ｃｕ，(2)：４０℃90％RＨ前処理個箱入り外装段
ボール箱２段積みモデルの初期瞬間

3.1測定対象

ｐｍ：ステージＯの温湿度条件40℃90％ＲＨ

前報と同様に、中型､小型の2種類の個箱の立詰め方式を選定し､Ａ－１形外装段ボール箱のトップクリアランスをＢ段段ボール紙の埋板により、それぞれ４段階に変化させるモデ

ｐＵｓ：ステージ１の温湿度条件20℃65％RHルケースを設定した。

plh：ステージ１の温湿度条件40℃90％ＲＨ
ｔ：ステージ１のクリープ時間

Ｆｉｇ．１に外装段ボール箱への個箱の詰め合わせ状態を、ＴａｂＩｅｌに各モデルケースのＣＩＳ：COSがステージ１で20℃65％RＨ環境構成仕様を示す。

圧縮強さ
pos：ステージＯの温湿度案件20℃65％ＲＨ

下、クリープ時間tの均一荷重圧縮クリープ強さ

Ｃ１s(2)：ＣＯＳ(2)がステージ１で20℃65％ＲＨ環
境下、クリープ時間tの圧縮クリープ
強さ

Clh：Cohがステージ１で40℃90％ＲＨ環境

下、クリープ時間tの均一荷重圧縮ク
リープ強さ

Ｃｌh(2)：Cbh(2)がステージ１で40℃90％ＲＨ環
境下、クリープ時間tの圧縮クリープ
強さ

Ｔｙｐｅｌ

Ｔｙｐｅ２

Fig.１FilIingpatternofthecartonboxesin
corrugatedcontaine｢ｓβＩ（６｡)：無負荷初期トップクリアランス
６０のステージiにおけるβTablelSpecificationoftestsampIes
ｃａｓｅＩ

FilUngpattem
ofcartonboxes

ＴｙｐｅｌSpec，ｏｆｃａｒｔｏｎ
boxes

Spec､ofcoITugatedcontainers

110ｘ８６ｘ１７６ｍｍ

447ｘ２２７ｘ１９０ｍｍ

Coatedpaper
4509／､？

KNN220／SCP180／KNN220g／､？
Ａ／ＦRegularslottedtype

ⅡＴｙｐｅ２

l１７ｘ３０ｘ１４１ｍｍ

302ｘ２４５ｘ３１５ｍｍ

Coated paper

KNN180／SCP160／KNN180g／m３

3109／、。

Ａ／Ｆ

Regularslottedtype－１０１－

段ボールｊ蹄射ｉｆ劣化と天面クリアランス

潟温度環境とトップクリアランスをパラメー

3.2測定条件

タに、クリープ時間とβの関係を整理して示①前処理40～80ｈ
レベル１：20℃65％RＨ（標準状態）

す。Fig.６．９は、カートン個箱を抜いた外装

レベル２：40℃90％RＨ（高温多湿状態）

段ボール空箱の測定結果であり、トップクリアランスが無限大になった場合に対応する。

②測定単位
外装段ボール空箱単体、外装段ボール空Fig.１０～１５は、塩湿度環境とクリープ時間

箱２段積みモデル、個箱入り外装段ボーをパラメータに、トップクリアランスとβのル箱単体、個箱入り外装段ボール箱２段関係を整理した結果である。

積みモデル

4.2考察

③サンプル数

１モデルケース1前処理レベル当たり、外（１）モデルケースＩ

装段ボール箱単位でＮ＝６０①Fig.２～６は、総合的にはβのクリープ時間に対する定数安定傾向が期待できる3.3測定法と判定基準ことを示している。Fig.４の高温多湿環①圧縮強さ測定法

境下のみが、例外的にクリープ時間増大

TENSLON／CTM-1-5000にて､nｓに伴い、βは暫減し最終的には1.0に落包装貨物試験法及び圧縮クリープ試験法

ち着く。β＝1.0は、積付劣化がない理により測定想状態であるから、定数安定性は崩れても、物理的には安定状態に収れんしてい②判定基準

外装段ボール空箱については座屈強度る訳で、設計上は極めてよい傾向であを、個箱入り外装段ボール箱についてる。設計上の観点からは、むしろFig.２．

は、一定荷重でt時間の圧縮クリープを３，５．６の高温多湿環境下で、クリープ時かけた後、荷重を除去し、個箱の損傷状間増大に伴い、βが微増ながら発散傾向

況を目視検査する。そこで、個箱が１個にあることに留意が必要である。

でも商品性を損なうと判断される限界の②Fig.２～６は、温湿度環境変化によりβ塑性変形を起こす直前の荷重をもって、値がかい雛することを示している。Ｆｉｇ．

個箱入り外装段ボール箱のt時間圧縮ク

４，５を除いては、高温多湿環境下でβのリープ強さと判定

絶対値が大きく、トップクリアランスがある領域を外れると、積付強さ劣化が著

4.結果及び考察しいことを示している。

③Fig.１０～１２は、標準状態では６｡＝１５ｍｍまではβ＝１．５の定数安定性が保た

4.1測定結果

Ｃ､Ｃ(2)の標準状態及び高温多湿状態におけれ、さらに６．が増大するに従い、βは安る圧縮クリープ強さ測定データを使用して、定に単調増大することを示している。他(1)式によりβを算出した。Ｆｉｇ．２～９に、方高温多湿状態では、６０に対するβは、－１０２－日本包装学会雄ＶｂＬ５ｊＶｂ､２α996）

3． ０81ｈ個［ﾛ沢一口5ほ2．

ロ2． ０１ｔβih(βｏｈａｔｔ＝O）
qＱ．ｌＢｌｐｎ■。

勺－Ｏ－－Ｃ

1．
qユ

2． ０

３０６０

Creeptime,ｍｍ
●

1ム｡_。

Fig.５ReIationshipbBtweenBandc｢Ｂｅｐｔｉｍｅ
ｆｏｒｃａｓｅＬ６ｏ＝１５ｍｍ

β1゜(βｏＤａｔｔ＝0）

３０６０
Creeptimanmn

3．
3,hm（β０

FIgZHeIatIonshIpｂｅｔｗｅｅｎＵａｎｄｃｒｅｅｐｔｏｍｅ
ｆｏｒｃａｓｅ１，５０＝６ｍｍ
3．

２oｈqＱ

可一β,,,（β、2．

｡｡2．

３，曰(β、。

2．

1．

、や－｡

β,｡(β０．

３０６０D-O---o型｡､"･＠Creeptime,mm

Fig6ReIationshipbetweenBandcｒｃｅｐｔｉｍｅ

３０６０
Creeptime，min

ｆｏｒｃａｓｅＬｅｍｐｔｙｃｏｒ『ugatedcontainersFig3RGIationshipbetweenpan。ｃ｢ｅｅｐｔｉｍｅ
ｆｏｒｃａｓｅＬ５ｏ＝９ｍｍ

1.2
口１．０２

怪･奄一鵜芸芸二１－。
３０６０
Creeptime,mm

８，．(β､巴b-b-o---c

Rg7ReIationshipbetwGenBandc｢ｅｅｐｔｉｍｅ
ｆｏ「ｃａｓｅⅡ’５ｏ＝５，８，１１ｍｍ￣1

司一β1ｈ(βＣ

1．
3,。（β､〃ロロ

1．

１．

IPE芹０－℃

３，ｈ(β［３０６０３０６０

Creeptime，mm

Creeptimebmm

Fig,４ReIationshipbetweenβａｎｄｃ｢ｅｅｐｔｉｍｅ
ｆｏｒｃａｓｅＬ６ｏ＝１２ｍｍ－１０３－

Fig8RelationshipbetweenBandc｢ｅｅｐｔｉｍｅ
ｆｏ「ｃａｓｅⅡ，６０＝１４ｍｍ

段ポ ル箱欝ﾉｳi劣化と天面ク リアランス

０ａ５可】

qＱ

3.0

同ロ、３（しロ凹伺L」い）、可）２6１

Ｃｒｅｅｐｔｉｍａｍｍ

2.5

Fig.９ Ｒｅ伯tionshipbetweenBandcreBptime

q１

forcasememptycorrugatedcontainers
○口

2.0

2.0

○⑥ロヨー

1.5

1.5

iFrii-i丙ｂ

ＬＯＬ－－－－－－

６９１２１５２０６０，mm

６０，ｍｍ

FiglOReIationshipbetweenBsanｄ５ｏ

Figl2SuperpositionofFiglOandl１

ｆｏｒｃａｓｅｌ

６０＝１２ｍｍでβ＝１０～2.0の最小値を3．

とる凹形関数であることを示している。

特に空箱では、β＝3.6の最大値に達し、クリープ時間に対する発散傾向から、最3．

終的には４程度まで増大するものと推定される。

(2)モデルケースⅡ

2．
二①Fig.７，８は、６゜の実用的な広い範囲で、

口2．

βは温湿度環境、クリープ時間の両条件。ＩＣの変化に対し、極めて高い定数安定性を示している。しかもその値は、積付劣化●■■■凸が発生しない理想的な最小値１に近い。

②Fig.９の空箱において、βの絶対値は上昇するが、クリープ時間の変化に対する定数安定性は維持されている。温湿度環境変化に対しては、かい離幅が若干拡大

６０，ｍｍするものの準安定状態にある。

FigllRelationshipbetweenBhand5ｏｆ。「ｃａｓｅｌ－１０４－日本包鍵学会鯵VOlL5jVbb2Q995）③Fig.１３～１５は、６０のＯから実用的な広２０範囲で、βは理想的な最小値1を保持し、６｡＝１４ｍｍを超えてからは安定単調増加関数となり、最終的にはβ＝２．０に収ｇＵ

ＱＱ1.5れんすることを示している。

5.結語

1.0

含_｡－｡三！

５８１１１４２０６０，ｍｍ

個箱入り外装段ボール箱積付強さ劣化に及Fig.１３ReIationshipbetweenBsand6ofo「ｃａｓｅⅡ

ぼすトップクリアランスの影響を明らかにす２０るため、中型及び小型個箱立詰めの２種類のモデルを選定し、既に提案済みのマクロ数式モデルの第(2)式の係数βの測定モデルを設二ｍ1.5定し、その特性を通じて解析を行った。その結果、次の事項が明らかになった。

①小型個箱立詰めモデルでは、温湿度環境及びクリープ時間の変化に対し、実用的な広い範囲のトップクリアランスで、β1.0

一日一己一巴５８１１１４２０６０，ｍｍ

Fig.１４RelationshipbetweBnphand5ofo「ｃａｓｅⅡは積付強さ劣化が発生しない理想状態を示す理論最小値1の定数安定性を示した。

゜2.0

その後、さらにトップクリアランスが拡大しても、βは単調増大､2.0に収れんす

ロ1.5る。

②中型個箱立詰めモデルでは、標準状態において、実用的な広い範囲のトップクリアランスで、クリープ時間の変化に対しβは1.5に近い定数安定性を示した。個1.0=－－－ｓ一色二Ｉ

５８１１１４２０６０，ｍｍ

Fig.１５SuperpositionofFigl3andl4

箱サイズが小型から中型になると、βの安定定数値が1.0から1.5に上昇し、積付③中型個箱立詰めモデルの高温多湿状態で強さ劣化が発生し始める。その後さらには、状況が変化する。即ち、実用的な範トップクリアランスが拡大しても、βは囲ではトップクリアランス12ｍｍでβは単調に増大はするが、最終的にはそれほ1.0～2.0の最小値をとる凹形の関数となど大きくない2.0に収れんする。即ち、った。トップクリアランス12～15ｍｍを小型個箱の場合と定性的な傾向は同一で離れると、βの絶対値は増大に転ずるとある。

共に、積付強さ劣化の不安定性も増大傾－１０５－

段ボール力輔『/V劣YZrと天面クリアランス向になる。トップクリアランスの最適範

た。

囲はかなり限定される。

④外装段ボール空箱内寸の幅／長さ比は、謝辞

中型個箱で0.51、小型個箱で0.81である。内寸の幅／長さ比は1.0に近いほど、本研究につきご指導頂いた横浜国立大学矢段ボール空箱のβ値は、絶対値が小さく野俊正教授、及び発表の機会を与えて頂いたかつ安定性も高くなると推定される。上味の素（株）舘川常務、並びに測定にご協力

述の中型個箱立詰めモデルの高温多湿環頂いたレンゴー（株）に感謝する。

境で見られる不安定性は、空箱の寸法比に由来する不安定性に引きずられた可能<引用文献＞性が高い。しかし、空箱のβが不安定でＤ村尾千秋、日本包装学会誌､４(4),２８７(1995）

も、中身の個箱が挿入されることによ２）村尾千秋、日本包装学会誌､４(4),２９５（1995）

り、βの絶対値が引き下げられ、１２ｍｍ

３）村尾千秋、日本包装学会誌、５(1),３２（1996）の最適トップクリアランスでは、空箱の

４）村尾千秋、日本包装学会誌、５(1),４３（1996）

β＝2.8～3.6から、β＝2.0～1.0と下限

５）Kemcutt,ＫＱ.,Tappi,４６(1),151Ａ(1963）

は理想値に近い所まで、積付強さ劣化が６）Kellicutt,Ｋ､Ｑ､，｡PerfOmlanceandEvaluaF

改善されたことは注目に値する。

tionofShippingContainelざ（Editedby

本研究により、数式モデルを基に積付強さ劣化を最小にするトップクリアランスの最適

MaltenfOrt,ＧＧ.),JelmarPUblishmgCo.，
Inc.,ｐ､141（1989）

範囲の存在が明確になり、外装段ボール箱圧（原稿受付1995年４月５日）

縮強さの最適設計への重要な新知見が得られ（審査受理1995年12月20日）▽訂正▽

本誌第５巻第１号に掲載された論文の図と図面がクロスして入れ替っておりますので以下のように訂正して下さい。
４９頁右欄Fig.１３とＦｉｇ．１４の図のみを差し替えてください。

－１０６－