JP2007106054A - 段ボール紙製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
段ボール紙の製造を実施する装置における、プラント全体が長大になるという問題を軽減し、コンパクトで使い勝手のよい装置を提供する。
【解決手段】
片面段ボール紙を形成するための構成部分（イ）を一階フロアに配置し、未完成の段ボール紙とするための構成部分（ロ）を二階デッキ上に配置し、完成した段ボール紙を得るための構成部分（ハ）を、二階デッキから一階フロアに向って連続的かつ直線的に緩やかに下降する面上に配置し、かつ、製品段ボール紙を引き取り、次工程に向けるための構成部分（ニ）を一階フロアに配置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、段ボール紙を製造する装置の改良に関する。本発明の改良点は、段ボール紙製造装置の構成部分の合理的な配置により、プラント全体がコンパクトにまとまり、しかも製品段ボール紙を次工程に回す作業が容易になることである。

現在行なわれている段ボール紙の製造方法を、「シングルウオール」と呼ばれる、３枚のシートからなる製品についてみれば、下記の諸工程からなる。
Ａ）中芯用シートを繰り出して連続的に成形し、コルゲート状に加工する中芯製造工程、
Ｂ）中芯のコルゲートの段頂に生デンプン液を塗布し、塗布された第一の糊剤を加熱してその一部をゲル化させる、第一の糊剤塗布および糊化工程、
Ｃ）裏ライナ用シートと中芯とを連続的に貼り合わせるとともに、第一の糊剤を加熱してゲル化を促進し、接着を完全にして片面段ボールとする片面段ボール紙製造工程、
Ｄ）片面段ボール紙のコルゲートの段頂に生デンプン液を塗布し、塗布された第二の糊剤を、加熱ロールからなるプレヒーターで加熱して、その一部をゲル化させる、第二の糊剤塗布および糊化工程、
Ｅ）表ライナシートと片面段ボールとを連続的に貼り合わせる段ボール紙形成工程、
Ｆ）段ボール紙の表ライナの側を連続的に熱盤に接触させ、第二の糊剤を加熱することにより、ゲル化を促進して接着を完全にする段ボール紙完成工程、および
Ｇ）完成した段ボール紙を冷却しつつ引き取り、必要な切断、積み重ねなどの処理をする加工準備工程。

「ダブルウオール」と呼ばれる、５枚のシートから構成される段ボール紙は、上記の片面段ボール紙２枚と、表ライナ用シート１枚とを重ねて貼り合わせることによって製造される。この場合、ダブルウオール段ボール紙に要求される機械的特性を満たすため、第一の片面段ボールにはコルゲートの波が比較的大きい「Ａフルート」と呼ばれるものを使用し、第二の片面段ボールにはコルゲートの波が比較的小さい「Ｂフルート」と呼ばれるものを使用することが一般的である。

上記のようにして製造された段ボール紙は、シングルウオールにせよダブルウオールにせよ、連続的に引き取られ、通常は適宜の長さに切断し、積み重ねて出荷するが、場合によってはインラインでさらに印刷、打ち抜きおよび製箱などの加工を受ける。

段ボール紙の製造に関する技術的課題において重要なものは、やはり生産効率の向上であって、より高いラインスピードの実現が求められており、この要求は際限がない。今日では、もっとも多量に製造されるＡフルートのシングルウオール製品は、最高４００ｍ／分という高速で、生産が行なわれている。それに次ぐ課題は製品の品質面の要求であり、反りの少ないことや、表面が美麗であることが求められる。

発明者は、多年にわたって段ボール紙の製造技術の改良に携わり、その間、ラインスピードの促進と製品段ボール紙の品質向上に関し、いくつかの技術を開発した。その主要なものは、中芯の段頂の部分に塗布したデンプンの水分散液（以下「生デンプン液」という）をゲル化して糊剤とするにあたり、熱源として、低圧のスチームを再加熱して高温の乾燥蒸気としたものを利用する技術（特許文献１、特許文献２）であり、いまひとつは、生デンプン液の塗布に先立って中芯にスチームを吹き付けて加湿および加熱する技術（特許文献３）である。ライナ用紙に対する加湿および加熱を行なう技術（特許文献４）も開示した。

これらの技術において、加湿を行なう装置は「モイスナー」と、また加熱（および若干の加湿）を行なう装置は「スチーマー」と呼ばれている。モイスナーは、製造過程にある段ボール紙の材料に常圧の、あまり高温でない水蒸気を作用させ、主として湿り気を与えることにより、中芯原紙をコルゲート状に加工することを容易にしたり、適用する糊剤の水分が急速かつ多量に中芯に吸収されることを防いだりする、という機能を有する。一方、スチーマーは、加熱された若干高温の水蒸気を作用させ、塗布した糊剤を加熱してゲル化させることを主たる目的とするものである。

発明者が最近行なった提案は、これまで慣用的に使用されてきた熱盤による加熱を廃止した段ボール製造技術である。その意義は、ひとつは美粧段ボールの製造において、熱盤との摩擦に伴う表面スリキズの発生が原理的に避けられることにあり、熱盤の廃止は、素材シートの予熱とモイスナーおよびスチーマーのフル活用によって可能になった（特許文献５）。いまひとつは、熱盤による加熱に代えて、まず糊材の浸透をはかるキュアリングと、浸透した糊材を過熱水蒸気で加熱して、そのゲル化をはかるヒーティングとを採用したものである（特許文献６）。
特公昭５９−０１５０６６ 特公平０３−０６５３６５ 特公平０４−０７４１８１ 特公平０６−０１１５２１ 特願２００５−０３６９８３ 特願２００５−２１１９８１

一方、段ボール製造装置をプラントの面から見ると、高いラインスピードを可能にするために、上記の段ボール紙完成工程（Ｆ）および加工準備工程（Ｇ）を行なう装置部分は、きわめて長大なものになる。代表的なプラントを例にとれば、前記した熱盤の列は、長さが１０ｍに及び、それに続く冷却キャンバスの長さも、５ｍは必要である。これらに、前掲の片面段ボール紙の製造に必要な構成部分を加えると、プラントの全長は優に９０ｍを超えるものとなる。狭い土地を有効に利用するという観点からも、建設できる工場建屋の大きさにはおのずから限界がある、という現実問題からも、段ボール製造装置は、もっとコンパクトなものであって欲しい。

プラントが長大になるという問題は、とくに、発明者が提案した、熱盤の使用を廃止した段ボール紙製造技術（前掲の特許文献５）において深刻である。熱盤に代えて過熱水蒸気によるヒーティングを行なう態様（前掲の特許文献６）においては、未完成の段ボールを貼り合わせ状態で保持すべき時間は、幾分短くて済み、したがってその保持のための装置は、それほど長大にならない。とはいえ、プラント全体は、なんらかの対策が欲しい程度には、十分長い。

完成した段ボール紙は、場合によっては、インラインで後続の加工工程に入ることもあるが、段ボール紙製造とその後の加工とは切り離した方が、工程の実施が容易であるから、通常は所定の定尺に切断し、定尺ものを適宜の枚数だけ積み重ね、ローラーコンベアにのせて製函工程などに向ける、という取扱いをする。このとき、製品段ボールが工場のフロアに近い位置にないと、操作に不便である。そこで、片面段ボールと表ライナ原紙との貼り合わせ以降の工程は、プラントのフロア上で行なうのが通常であり、その場合の装置の配置は、図１に示すようになる。

本発明の目的は、上述のように、片面段ボール紙の製造に始まってその表ライナ原紙との貼り合わせによる段ボール紙の製造を実施する装置における、プラント全体が長大になるという問題を軽減するとともに、製品段ボール紙の取り下ろしの工程を不要にし、コンパクトで使い勝手のよい装置を提供することにある。

本発明の段ボール紙を製造する装置は、図２にその概要を示し、図３ないし図４に詳細を示すように、一階フロア（Ｇ）とその上に据えた二階デッキ（Ｕ）、および下記の構成部分からなり：
（イ）中芯原紙をコルゲート状の中芯に成形し、中芯と裏ライナ原紙とを糊材を用いて連続的に貼り合わせ、片面段ボール紙とするための構成部分、
（ロ）片面段ボール紙と表ライナ原紙とを糊材を用いて連続的に貼り合わせて、未完成の段ボール紙とするための構成部分、
（ハ）未完成の段ボール紙に熱を与えて糊材による接着を完全にし、完成した段ボール紙を得るための構成部分、および
（ニ）完成した段ボール紙を切断し、積み重ね、次工程に向けるための構成部分、
上記構成部分（イ）および（ニ）を一階フロアに配置し、構成部分（ロ）を二階デッキ上に配置し、かつ、構成部分（ハ）を、二階デッキから一階フロアに向って連続的かつ直線的に下降する面上に配置したことを特徴とする装置である。

本発明に従う段ボール紙の製造装置は、一階フロア（Ｇ）と、その上に据えた二階デッキ（Ｕ）とに、装置の構成部分を上下に分けて、または上下にわたって配置することによって、すべての構成部分を一平面上に直列に配置するよりも、著しくスペースを節約することができる。比較的重量があり嵩張る用紙ロールの交換などを伴う作業は一階で行ない、未完成段ボール紙の形成作業は二階で行なうが、この未完成品を完成品にする作業は二階から一階に向かって連続的かつ直線的に高さが低くなる状態で行なわれ、最終的な製品段ボールの切断、積み重ねおよび加工工程への移送は、一階フロアにおいて実施されるという配置を選んだから、すべての構成部分を一平面上に直列に配置した場合と変わりなく、作業を容易に行なうことができる。

本発明の段ボール紙製造装置をより具体的に示せば、各構成部分は、それぞれ下記の要素からなる。まず、中芯原紙をコルゲート状の中芯に成形し、中芯と裏ライナ原紙とを糊材を用いて連続的に貼り合わせ、片面段ボール紙とするための構成部分（イ）は、図３に示すように、
・中芯原紙（２）を繰り出す手段（Ａ２）、
・繰り出された中芯原紙を予熱するための中芯原紙予熱ロール（Ｂ２）、
・予熱された中芯原紙を連続的に成形してコルゲート状の中芯を製造するための、一対の歯形ロール（Ｃ）、
・中芯のコルゲートの段頂に糊となる生デンプン液を塗布するための、第一の糊剤供給手段（Ｄ１）、
・裏ライナ原紙（３）を繰り出す手段（Ａ３）、
・繰り出された裏ライナ原紙を予熱するための裏ライナ原紙予熱ロール（Ｂ３）、および
・予熱された裏ライナ原紙と第一の糊剤を塗布された中芯とを連続的に貼り合わせて、片面段ボール紙（４）とするための圧着ロール（Ｅ）、
からなるものが好適である。

つぎに、片面段ボール紙と表ライナ原紙とを糊材を用いて連続的に貼り合わせて、未完成の段ボール紙とするための構成部分（ロ）は、同じく図３に示したように、
一階フロアに配置した、
・表ライナ原紙（１）を繰り出す手段（Ａ１）、ならびに、
二階デッキ上に配置した、
・片面段ボール紙（４）のコルゲートの段頂に生デンプン液を塗布するための第二の糊剤供給手段（Ｄ２）、
・片面段ボールの段頂に塗布された第二の糊剤に過熱水蒸気を吹き当てて加熱し、半ばゲル化させるためのスチーマー（Ｌ）、
・繰り出された表ライナ原紙を予熱するための表ライナ原紙予熱ロール（Ｂ１）、および
・片面段ボールと表ライナ原紙とを連続的に貼り合わせて未完成の段ボール紙とする、一対の圧着ロール（Ｅ）、
からなるものが好適である。

未完成の段ボール紙に熱を与えて糊材による接着を完全にし、完成した段ボール紙を得るための構成部分（ハ）は、図４に示すように、
・未完成の段ボール紙（５）を貼り合わせ状態に保持したまま走行させ、走行の間に、半ばゲル化した第二の糊材を中芯および表ライナに浸透させるための領域であって、多数のロールの組と、その間にあって対向して走る２枚のキャンバス（Ｋ）とを有するキュアリングゾーン（Ｘ）、
・未完成の段ボール紙（５）の表ライナの側に過熱水蒸気を吹き当て、その熱で浸透した第二の糊材を十分にゲル化させて完全な接着をはかるための領域であって、走行する未完成の段ボール紙の下方に設けた、多数の過熱水蒸気噴出ノズル（Ｐ）をそなえたヒーティングゾーン（Ｙ）、および・完成した段ボール紙（５Ｃ）を冷却して引き取るための領域であって、多数のロールの組と、その間にあって対向して走る２枚のキャンバス（Ｋ）とを有するクーリングゾーン（Ｚ）、
からなるものである。ヒーティングゾーン（Ｙ）に設けた過熱水蒸気噴出ノズル（Ｐ）とその関連装置に関しては、前掲の特許文献６に詳細が開示されている。

完成した段ボール紙を切断し、積み重ね、次工程に向けるための構成部分（ニ）は、やはり図４に示すように、
・完成した両面段ボール紙（５Ｃ）を定尺に切断するカッター（Ｒ）、および
・切断された両面段ボール紙を積み重ねるスタッカー（Ｓ）
からなるものである。さらに、通常は、積み重ねた段ボール紙を次の加工工程に向けて輸送する、ローラーコンベアを設ける。

ただし、同一の段ボール箱を大量に製造するような場合は、カッターおよびスタッカーの組に代えて、製造された両面段ボール紙をインラインで、さらに所定の寸法・形状のブランクに打ち抜く設備を設けてもよい。本発明の構成部分（ニ）は、このような変更態様を包含する。

本発明の段ボール製造装置は、熱盤の使用を排除したから、いわゆる美粧段ボール紙の製造に好適に使用することもできる。その場合は、フレキソ印刷装置、グラビア印刷装置、エンボス装置（いずれも図示してない）などから選んだ、表ライナ原紙に美粧加工を施すための装置を１種または２種以上、必要に応じて設置する。これらの装置は、通常、一階フロアの表ライナ原紙繰り出し手段に隣接して設置することができる。

従来の段ボール紙製造装置の全体の構成を、材料の流れについて示す概略の図。 本発明に従う段ボール紙製造装置の全体の構成を、やはり材料の流れについて示す概略の図。 図２の装置の一部であって、材料の流れの前半部分について具体的な構成要素を示す側面図。 図２の装置の一部であって、図３の装置に続く、材料の流れの後半部分について具体的な構成要素を示す側面図。

符号の説明

１ 表ライナ原紙
２ 中芯原紙
３ 裏ライナ原紙
４ 片面段ボール紙
５ 未完成の段ボール紙
５Ｃ 完成した段ボール紙
Ｇ 一階フロア
Ｕ 二階デッキ
Ａ１ 表ライナ原紙繰出し手段
Ａ２ 中芯原紙繰出し手段
Ａ３ 裏ライナ原紙繰出し手段
Ｂ１ 表ライナ原紙予熱ロール
Ｂ２ 中芯原紙予熱ロール
Ｂ３ 裏ライナ原紙予熱ロール
Ｃ 歯形ロールの対
Ｄ１ 第一の糊剤供給手段
Ｄ２ 第二の糊剤供給手段
Ｅ 圧着ロール
Ｋ キャンバス
Ｌ スチーマー
Ｐ 過熱水蒸気噴出ノズル
Ｒ カッター
Ｓ スタッカー
Ｘ キュアリングゾーン
Ｙ ヒーティングゾーン
Ｚ クーリングゾーン

Claims (5)

1. 段ボール紙を製造する装置であって、一階フロア（Ｇ）とその上に据えた二階デッキ（Ｕ）、および下記の構成部分からなり：
   （イ）中芯原紙をコルゲート状の中芯に成形し、中芯と裏ライナ原紙とを糊材を用いて連続的に貼り合わせ、片面段ボール紙とするための構成部分、
   （ロ）片面段ボール紙と表ライナ原紙とを糊材を用いて連続的に貼り合わせて、未完成の段ボール紙とするための構成部分、
   （ハ）未完成の段ボール紙に熱を与えて糊材による接着を完全にし、完成した段ボール紙を得るための構成部分、および
   （ニ）完成した段ボール紙を切断し、積み重ね、次工程に向けるための構成部分、
   上記構成部分（イ）および（ニ）を一階フロアに配置し、構成部分（ロ）を二階デッキ上に配置し、かつ、構成部分（ハ）を、二階デッキから一階フロアに向って連続的かつ直線的に緩やかに下降する面上に配置したことを特徴とする装置。
2. 中芯原紙（２）をコルゲート状の中芯に成形し、中芯と裏ライナ原紙（３）とを糊材を用いて連続的に貼り合わせ、片面段ボール紙とするための構成部分（イ）が、
   ・中芯原紙（２）を繰り出す手段（Ａ２）、
   ・繰り出された中芯原紙を予熱するための中芯原紙予熱ロール（Ｂ２）、
   ・予熱された中芯原紙を連続的に成形してコルゲート状の中芯を製造するための、一対の歯形ロール（Ｃ）、
   ・中芯のコルゲートの段頂に糊となる生デンプン液を塗布するための、第一の糊剤供給手段（Ｄ１）、
   ・裏ライナ原紙（３）を繰り出す手段（Ａ３）、
   ・繰り出された裏ライナ原紙を予熱するための裏ライナ原紙予熱ロール（Ｂ３）、および
   ・予熱された裏ライナ原紙と第一の糊剤を塗布された中芯とを連続的に貼り合わせて、片面段ボール紙（４）とするための圧着ロール（Ｅ）、
   からなる請求項１の装置。
3. 片面段ボール紙と表ライナ原紙（１）とを糊材を用いて連続的に貼り合わせて、未完成の段ボール紙とするための構成部分（ロ）が、
   一階フロア（Ｇ）に配置した、
   ・表ライナ原紙（１）を繰り出す手段（Ａ１）、ならびに、
   二階デッキ（Ｕ）上に配置した、
   ・片面段ボール紙（４）のコルゲートの段頂に生デンプン液を塗布するための第二の糊剤供給手段（Ｄ２）、
   ・片面段ボールの段頂に塗布された第二の糊剤に過熱水蒸気を吹き当てて加熱し、半ばゲル化させるためのスチーマー（Ｌ）、
   ・繰り出された表ライナ原紙を予熱するための表ライナ原紙予熱ロール（Ｂ１）、および
   ・片面段ボールと表ライナ原紙とを連続的に貼り合わせて未完成の段ボール紙とする、一対の圧着ロール（Ｅ）、
   とからなる請求項１の装置。
4. 未完成の段ボール紙に熱を与えて糊材による接着を完全にし、完成した段ボール紙を得るための構成部分（ハ）が、
   ・未完成の段ボール紙（５）を貼り合わせ状態に保持したまま走行させ、走行の間に、半ばゲル化した第二の糊材を中芯および表ライナに浸透させるための領域であって、多数のロールの組と、その間にあって対向して走る２枚のキャンバス（Ｋ）を有するキュアリングゾーン（Ｘ）、
   ・未完成の段ボール紙（５）の表ライナの側に過熱水蒸気を吹き当て、その熱で浸透した第二の糊材を十分にゲル化させて完全な接着をはかるための領域であって、走行する未完成の段ボール紙の下方に設けた、多数の過熱水蒸気ノズルを有するヒーティングゾーン（Ｙ）、および
   ・完成した段ボール紙（５Ｃ）を冷却して引き取るための領域であって、多数のロールの組と、その間にあって対向して走る２枚のキャンバス（Ｋ）を有するクーリングゾーン（Ｚ）、
   からなる請求項１の装置。
5. 完成した段ボール紙を切断し、積み重ね、次工程に向けるための構成部分（ニ）が、
   ・完成した両面段ボール紙を定尺に切断するカッター（Ｒ）、および
   ・切断された両面段ボール紙を積み重ねるスタッカー（Ｓ）
   からなる請求項１の装置。
   
   

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