研究論文

輸送中の紙粉発生条件と防止に関する研究
佐藤幹彦 ＊１ 、中川幸臣 ＊１ 、水野金儀 ＊２

Reduction of the Paper Dust under Transportation
Ｍ ikihiko SATO,Yukiomi NAKAGAWA and Kaneyoshi MIZUNO
Industrial Technology Division,AITEC ＊ 1 ＊ 2
包装材料の種類、摩擦条件、振動条件、前処置条件を取り上げ、実験により紙粉発生を測定した。その結果、各条件と摩耗量との関係および紙粉防止効果のある包装材料が明らかになった。紙粉防止効果が期待できる包装材料は防湿紙であり、湿度に対する影響が少ない長所がある。また、段ボールシートではＡフルートよりＢフルートに紙粉を抑止する効果があった。Ｂフルートはフラットクラッシュが大きく強度の強い材料であることが要因と考えられる。しかし、摩擦によってライナ表面に破れが発生すると紙粉が極端に増加することが分かり、使用にあたっては破れ防止対策が必要である。

１．はじめに中芯が坪量 180g／m2のセミケミカルパルプである。

環境面の配慮から段ボールやパルプモウルドなど紙系前処置条件は、温度 23℃／湿度 50％R.H.、温度 40℃

包装材の利用が増加してきているが、紙素材特有の課題／湿度 90％R.H.の２条件とした。

が生じている。紙粉問題はその課題の一つであり、主に2.2 静摩擦係数の測定

コルゲータや打抜き機の裁断などで多く取り上げられ、摩擦条件の評価法として、包装材料の静摩擦係数を取対策が行われてきた １）。しかし、製品と包装材の接触にり上げ、JIS P 8147 に準拠した傾斜法による試験装置をよる輸送中の紙粉発生については、データも少なく対策作製し、各包装材料の静摩擦係数を測定した。図１に試が不十分で、製品に悪影響を及ぼすために大きな問題と験装置を示す。試験片は、傾斜板用とおもり用の２枚採なっている。そのため、今後、紙系包装材を定着させて取し、それぞれ測定面を外側にして密着させた。紙の繊いくためには、輸送中の紙粉発生の基礎データを収集し、維方向で区別して組合せを決め、おもりが滑り始めたとそれに基づいた対策が強く求められている。

きの傾斜角を読み取った。繊維方向の組合せは、縦−縦本研究では、包装材料の種類、摩擦条件、振動条件、前処置条件を取り上げ、実験により摩耗量を測定した。

方向、縦−横方向、横−横方向の３種類とした。傾斜板は、速度 0.3〜0.4°/sec で傾けた。

その結果から各条件と摩耗量との関係および紙粉防止効果のある包装材料を検討した。

２．実験方法2.1 包装材料
静摩擦係数の測定に用いた包装材料は段ボール原紙および機能紙である。段ボール原紙にはライナ用、中芯用があり、現在使用頻度の高い材料からライナ用６種類、中芯用６種類を選択した。機能紙は、防湿紙およびはっ図１

水紙の２種類とした。
摩耗量の測定に用いた包装材料は、ライナ用段ボール2

静摩擦係数試験装置

2.3 摩耗量の測定原紙（坪量 220g／m のクラフトパルプ）、防湿紙、はっ電磁式振動試験機上に試作した摩耗試験装置を設置し水紙を選択した。さらに、実際の使用時を想定してＡフて実験を行った。図２に横から見た試験装置の写真を示

ルートおよびＢフルートの段ボールシートを実験対象とす。摩耗量は、プレスで切断した金属切断面を包装材料2した。材質はライナが坪量 210g／m のクラフトパルプ、＊

1 工業技術部

応用技術室＊

２工業技術部

加工技術室と摩擦させ、試験前後の包装材料の質量を電子はかりで測定した。図３に摩擦させた金属のプレス切断面の写真

ル原紙の静摩擦係数は、ライナ用、中芯用で大きな違いを示す。切断面の片側にバリが生じている。表面の粗いはなく、23℃／50％R.H.の前処置条件で 0.40 前後、40℃部分の平均表面粗さを測定したところ 12.3μm であった。

／90％R.H.の前処置条件で 0.55 前後の値を示した。坪量

振動条件は、振動数 5〜50Hz、荷重 15〜113N、振動加速による違いもほとんど認められなかった。例外として、

度 0.5〜1.0Ｇの範囲で変化させ、振動時間は 10min とし美粧用によく使われる符号⑥の白コートボール紙は紙のた。段ボール原紙および機能紙は紙の繊維方向で区別し、繊維方向による影響があり、他の段ボール原紙より少し段ボールシートは段の流れる方向に摩擦させた場合数値が高かった。また、縦−縦方向、縦−横方向、横−（M.D.）、段と交差する方向に摩擦させた場合（C.D.）で横方向の順に静摩擦係数は大きくなり、繊維方向による測定した。

影響が少し認められた。しかし、前処置による湿度の影
響はそれ以上に大きく、23℃／50％R.H.と 40℃／90％
R.H.の条件での静摩擦係数の差は 0.13〜0.21 であった。
機能紙の静摩擦係数は、段ボール原紙と違う傾向を示した。符号②のライナ用クラフトパルプ、機能紙である
符号⑬の防湿紙、符号⑭のはっ水紙の静摩擦係数を比較したグラフを図４に示す。防湿紙はいずれの前処置条件でもほぼ同じ値であり、はっ水紙は 23℃／50％R.H.の前処置条件では静摩擦係数が小さく、40℃／90％R.H.の静加振方向

摩擦係数は他の包装材料と同程度である。前処置条件に
図２

摩耗試験装置よる変化の割合は、防湿紙が最も小さく、次いで段ボール原紙、はっ水紙の順で大きい結果となった。以上から、
左：23℃/50%R.H.
右：40℃/90%R.H

0.70.6

図３静摩擦係数0.5

プレス切断面0.4
縦-縦縦-横横ｰ横0.3
0.20.1３．実験結果および考察

0.03.1 静摩擦係数2312②ｸﾗﾌﾄﾊﾟﾙﾌﾟ220g/m

各包装材料の静摩擦係数の結果を表１に示す。段ボー表１

図４45⑬防湿紙

678⑭はっ水紙

静摩擦係数の比較

静摩擦係数

前処置：23℃／50％R.H.
縦-縦
縦-横横-横

前処置：40℃／90％R.H.
縦-縦縦-横横-横符号

紙の種類坪量(g/m2)①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫

ｸﾗﾌﾄﾊﾟﾙﾌﾟ(ﾗｲﾅ）
ｸﾗﾌﾄﾊﾟﾙﾌﾟ(ﾗｲﾅ）
ｸﾗﾌﾄﾊﾟﾙﾌﾟ(ﾗｲﾅ）
ｸﾗﾌﾄﾊﾟﾙﾌﾟ(ﾗｲﾅ）
ｼﾞｭｰﾄﾊﾟﾙﾌﾟ（ﾗｲﾅ）
白ｺｰﾄﾎﾞｰﾙ（ﾗｲﾅ）
ｾﾐｹﾐｶﾙﾊﾟﾙﾌﾟ（中芯）ｾﾐｹﾐｶﾙﾊﾟﾙﾌﾟ（中芯）ｾﾐｹﾐｶﾙﾊﾟﾙﾌﾟ（中芯）
パルプ（中芯）パルプ（中芯）パルプ（中芯）

280
220
210
170
160
180
180
160
120
200
180
160

0.40
0.41
0.37
0.39
0.38
0.39
0.41
0.37
0.38
0.35
0.36
0.38

0.42
0.43
0.40
0.40
0.39
0.45
0.42
0.39
0.39
0.36
0.37
0.38

0.45
0.47
0.43
0.45
0.40
0.51
0.44
0.40
0.42
0.39
0.38
0.40

0.54
0.54
0.53
0.55
0.53
0.55
0.59
0.58
0.59
0.52
0.530.560.580.57
0.55
0.57
0.53
0.62
0.59
0.59
0.59
0.54
0.54
0.56

0.61
0.61
0.59
0.61
0.55
0.68
0.61
0.60
0.60
0.55
0.57
0.59

⑬

防湿紙（ﾗｲﾅ）

180

0.53

0.53

0.52

0.56

0.56

0.59

⑭

はっ水紙（ﾗｲﾅ）

220

0.31

0.36

0.38

0.52

0.580.61

湿度の影響を受けやすい紙系材料の中で、静摩擦係数にが極めて多くなる傾向を示す。そのため、20Hz 以下の低対する湿度の影響が小さい防湿紙は、包装材料として適振動数で製品質量が重く包装材に荷重が強くかかる場合すると言える。

において、紙粉に対する評価および対策が重要になる。

3.2 摩耗量

3.2.2 荷重と摩耗量

3.2.1 振動数と摩耗量

図７に荷重と摩耗量の関係を示す。包装材料は段ボー

図５、６に振動数と摩耗量の関係を示す。包装材料は

ル原紙（ライナ）のクラフトパルプ（坪量 220g/m2）、防段ボール原紙である符号②のクラフトパルプ（坪量湿紙、はっ水紙である。段ボール原紙とはっ水紙は荷重2220g/m ）であり、紙の繊維方向ごとに測定した。図５はが増えると摩耗量が顕著に増加する傾向を示したのに対荷重 44N、図６は荷重 83Nの結果で、グラフに示した移動して、防湿紙は荷重を増加させても紙粉発生はほとんど

距離は振動試験機振動台が移動した総距離である。振動なかった。また、防湿紙は温度 40℃/湿度 90％R.H.の前数範囲はトラック輸送を想定した。トラック輸送の振動処置条件でも摩耗量の増加は認められなかった。この結ストレスの周波数成分は 100Hz以下が主体であり

２）、包装貨物における振動試験（JIS Z 0232）では 5〜50Hzが果から、防湿紙には紙粉防止効果が期待でき、多湿状態でも有効であると言える。

採用されている。

9040縦横移動距離2570806050401550

振動数5Hz振動加速度0.75G
振動時間10min

4030302010205

縦（ｸﾗﾌﾄﾊﾟﾙﾌﾟ）
横（ｸﾗﾌﾄﾊﾟﾙﾌﾟ）
縦（防湿紙）
横（防湿紙）縦（はっ水紙）横（はっ水紙）6070

振動加速度0.75Ｇ
振動時間10min2090

摩耗量(mg)

10100000102030

40050

2040

振動数(Hz)

図５100

4030605040140
縦横
移動距離

50

30

100020304050

摩耗量(mg)40205荷重と各包装材料の摩耗量

601010120100

振動時間 10min
荷重 83N
クラフトパルプ

3080
60

2040

振動数(Hz)図６120

測定した。振動数 5Hz、7.5Hz、10Hz における振動加速度70150100振動加速度 0.5Ｇ，0.75Ｇ、1.0Ｇと変更して摩耗量を80振動加速度0.75Ｇ
振動時間10min

2080

3.2.3 振動加速度と摩耗量

90

縦横移動距離移動距離（m)35

摩耗量(mg)

図７

荷重 44N における振動数と摩耗量

2560
荷重（N)

荷重 83N における振動数と摩耗量

10200

いずれの荷重でも 5〜20Hz の振動数範囲で紙粉が発生

00.50.75

101.25振動加速度（G)し、低い振動数になるほど紙粉発生が顕著であることが分かった。また、荷重が大きいと低い振動数で紙粉発生

0.25

図８

振動数 5Hz における振動数と摩耗量

移動距離（m)

摩耗量(mg)3080

移動距離（m)35

100

縦横移動距離40

ろ、Ａフルートが 87kPa、Ｂフルートが 190kPa であり、
100

振動時間 10min
荷重 83N
クラフトパルプ

30

段成形の強度を示すフラットクラッシュを測定したとこ

1208060

Ｂフルートの段ボールシートの方が強度の強い材料であ移動距離(m)50

摩耗量(mg)

ルートより紙粉発生が少ない結果となった。平面方向の14060ることが紙粉抑止の原因と考えられる。
9020000.25

0.50.75

1802070

振動加速度（G)

振動数 7.5Hz における振動数と摩耗量

60
縦横移動距離50

摩耗量(mg)40304014020120

100100振動時間 10min
荷重 83N
クラフトパルプ

8060

振動数 5Hz
振動加速度 0.75G
振動時間 10min

50300移動距離(m)

図９Aﾌﾙｰﾄ M.D.
Aﾌﾙｰﾄ C.D.
Bﾌﾙｰﾄ M.D.
Bﾌﾙｰﾄ C.D.

60

01.25

摩耗量(mg)

1040

204020406080

1 00

荷重(N）

図 11

荷重と段ボールシートの摩耗量

４.結び
最近の段ボール原紙は、古紙比率が大きくなっており、1020000.25

0.50.75

101.25振動加速度（G)図 10

振動数 10Hz における振動数と摩耗量

古紙の再利用回数の増加による品質の劣化が目立っている。特に、原紙を構成するパルプの短繊維化に起因する強度低下が顕著である。さらに、紙の薄物化指向に伴い段ボールライナの耐摩耗性が低下して、紙粉発生を余儀なくされている ３）。今後、包装コストの低減が進むにつれ、輸送中の紙粉対策が不可欠となることが考えられる。と摩耗量の関係を図８〜10 に示す。包装材料はクラフト
2

本研究では、そのような輸送中の紙粉発生を想定して、パルプ（坪量 220g/m ）であり、荷重 83Nの場合である。

実験により摩擦条件、振動条件、前処置条件と摩耗量といずれの振動数でも振動加速度が増えると摩耗量が増加の関係および紙粉防止効果のある包装材料を明らかにしし、摩耗量の多い 5Hzの場合には振動加速度と摩耗量にた。表面に防湿処理を施した防湿紙に紙粉防止効果を確ほぼ比例関係が成り立つのを確認した。この結果から、認し、多湿状態でも同様の効果が期待できる。今後の研振動が増幅される共振時では振動加速度が大きくなるた

究の取り組みとして、防湿紙を段ボールライナに使用しめ、共振による紙粉発生についても評価および対策が必た包装材料で実験を行い評価する予定である。また、剛要である。包装貨物の共振振動数はできる限り 20Hz以上性の高いＢフルートの段ボールシートで紙粉発生が抑止の高い振動数になるように包装設計することが望ましいされたため、最近利用が高まっている中芯を強化し剛性と言える。

を向上させたＡフルートの段ボールについても評価を実3.2.4 段ボールシートの摩耗量施する。さらに、包装材料だけでなく、固定技法および段ボールシートについて荷重による摩耗量の変化を調緩衝技法の面からも紙粉防止効果を検討する予定である。

べた。図 11 に結果を示す。Ａフルート、Ｂフルートは文献

それぞれ荷重 50N 程度をこえると摩耗量が著しく増加す１）渡辺芳則ほか：カートン・ボックス，215，116(2000)

る現象が認められた。その原因は摩擦によりライナに破２）水口眞一ほか：輸送・工業包装の技術，P573(2002) ，れが発生するためであり、紙粉を軽減するには摩擦による破れを防止する必要がある。また、ＢフルートはＡフフジ・テクノシステム
３）池原匡禮ほか：カートン・ボックス，275，74(2005)

＊

1 工業技術部

応用技術室＊

２工業技術部

加工技術室