温度管理：段ボールの高品質を確保する

2025-03-30

導入

段ボールの製造工程において、温度は段ボールの品質に大きな影響を与えます。温度を制御することで、段ボール原紙の含水率を調整し、糊の硬化時間を制御できるため、段ボールの接着速度と強度を制御することが可能になります。したがって、温度制御は段ボール製造工程において非常に重要な工程であり、決して軽視してはなりません。

段ボール製造において温度管理が重要な理由とは？

段ボールの製造において、温度管理は非常に重要です。温度管理によって段ボール原紙の含水率を調整し、糊の硬化時間を制御できるため、段ボールの接着速度と強度を制御することが可能になります。したがって、温度管理は段ボール製造工程において非常に重要な部分です。温度を効果的に制御するために、段ボール製造ラインの多くの場所にヒーターと乾燥板が設置されています。これらの部分は、状況に応じて随時調整することで、製造のスムーズな進行を確保する必要があります。

段ボール製造における温度管理の課題

原紙の含水率が高すぎる場合は、紙ガイドローラーを調整して原紙の予熱巻き付け角度を大きくし、予熱面積を増やす必要があります。含水率が低すぎる場合は、予熱面積を小さくし、片面印刷機の場合はスプレー装置で原紙にスプレーして含水率を上げる必要があるかもしれません。

片面段ボールは高架上に長期間保管されるため、段ボールの水分含有量が低下します。したがって、高架コンベアベルト上に片面段ボールが蓄積するのを減らす必要があります。

両面印刷機の温度は、段ボールの接着・成形性および含水率に直接影響します。高品質の段ボールを製造するためには、加熱プレートに流入する蒸気圧を調整することで加熱プレートの温度を変化させる必要があります。また、冷却部の長さも段ボールの含水率に影響します。冷却部が短すぎると、水分が適時に蒸発しないため、局所的な送風量を増やす必要があります。

排水装置は段ボール製造ラインの温度に重要な影響を与えます。吸引パイプの損傷や設置位置の誤りなど、排水装置に問題が発生すると、予熱器の加熱効果に影響するため、速やかに修理する必要があります。

製造速度は紙の温度にも影響を与える。つまり、水分含有量が高すぎる場合は速度を落とし、水分含有量が低すぎる場合は速度を上げる必要がある。

片面製紙機の糊付けローラーとリミットローラー間の隙間、段ボールローラーと糊付けローラー間の隙間、両面製紙機の加圧ローラー（タッチ加圧ロッド）と糊付けローラー間の隙間はすべて、均一な糊付けを確保するために精密に制御する必要があり、これは板紙の接着品質と生産効率に影響を与えます。

段ボール製造における温度管理のベストプラクティス

シングルフェーサーユニットの温度制御

段ボール成形工程における張力解析によると、シングルフェーサーに投入される原紙の含水率は、段ボール成形時に9%～12%が最適である。この原理に基づき、シングルフェーサー上の予熱ローラー、およびシングルフェーサー前後の予熱機と噴霧装置を最大限に活用して、原紙の含水率を調整する必要がある。

原紙の含水率が高すぎる場合は、予熱ローラーの温度が要求値に達した後、予熱ローラーの可動式紙ガイドローラーを適切に調整し、原紙の予熱巻き付け角度を大きくして予熱面積を拡大することで、原紙の含水率をある程度低減できます。予熱ローラーの予熱面積を最大に調整しても原紙の含水率が高すぎる場合は、速度を落とす方法で解決する必要があります。

原紙の含水率が高すぎると、事前に調整した予熱ローラーの温度が低下し、予熱要件を満たせなくなる場合があります。このような場合は、条件が許す限り、ボイラーの蒸気供給圧力を適切に上昇させ、予熱ローラーの温度上昇を図る必要があります。

原紙の含水率が低すぎる場合は、可動式用紙ガイドローラーを調整して予熱面積を縮小する必要があります。同時に、予熱ローラーと片面印刷機に搭載された噴霧装置を用いて原紙に噴霧し、含水率を基準値まで高める必要があります。また、搬送速度を適切に上げて、原紙と予熱ローラーの接触時間を短縮することで、含水率の低さの問題をある程度解決することもできます。

基材紙の水分含有量と温度は、水分計、温度計、または圧力計を用いて常に測定し、測定結果に基づいて調整する必要がある。

乾燥機の温度制御

乾燥機の温度は、最終的な段ボールの水分含有量に直接影響します。乾燥機の加熱プレートは一般的に3つのグループに分かれており、各グループは4枚、5枚、または6枚の加熱プレートで構成されています。蒸気加熱式乾燥機の各加熱プレートグループには、加熱プレートに入る蒸気圧を調整するための圧力調整弁が備えられており、それによって加熱プレートの温度が変化し、高品質の段ボールの生産が保証されます。その中でも、以下の詳細に注意する必要があります。

乾燥機に入る前に、片面段ボールの含水率は、オーバーパス上での保管時間の違いによって変化します。さらに、片面段ボール製造機の糊液の含水率も一定期間の使用後に変化し、その結果、片面段ボールの含水率も変化します。したがって、最終混練の前に、片面段ボールは2回予熱する必要があります。

乾燥の目的は、まず糊液の固化を確実にし、同時に段ボールの含水率を調整することです。この2つはどちらも無視できません。そのため、片面段ボールの含水率に応じて減圧弁を常に調整し、乾燥機が適切な温度に達するようにする必要があります。これにより、糊液の固化を確実にするだけでなく、最終的な段ボールの含水率を適度に保つことができます。また、乾燥機の冷却部の長さも段ボールの含水率に一定の影響を与えます。冷却部が短すぎると、水分が時間内に蒸発しません。この場合、乾燥の目的を達成するために、局所的な空気供給を増やす必要があります。

従来の温度調整で理想的な状態が得られない場合は、車両の速度を変更して調整を試みることができます。つまり、水分含有量が高すぎる場合は速度を落とし、水分含有量が低すぎる場合は速度を上げるということです。

乾燥機が稼働中は、絶対に必要な場合を除き停止できません。前方の片面乾燥機が紙ロールの交換を必要とする場合、ロール交換前に車両を加速させて、高架上に片面段ボールをより多く蓄積することができます。紙交換通知を受け取った後、乾燥機の速度を落とすことができます。乾燥機が停止すると、乾燥機上の段ボールの水分が完全に蒸発し、すべての段ボールが廃棄処分されます。

温度制御が包装性能に及ぼす影響

段ボールの物理的特性や平坦性に影響を与える

段ボールの含水率は、段ボール箱の物理的特性や段ボールの平坦性に直接影響を与え、段ボールのひび割れ、曲がり、接着不良を引き起こす最大の原因の一つです。

紙の水分含有量に影響を与える

段ボールの製造工程において、紙の温度を制御することは、紙の含水率を制御することを意味します。相対湿度が紙の含水率に及ぼす影響は、一般的に相対湿度が上昇すると紙の含水率も上昇し、逆に相対湿度が低下すると紙の含水率も低下します。一方、温度変化が紙の含水率に及ぼす影響は異なります。一般的には、温度が上昇すると紙の含水率は低下します。

印刷の適合性および位置合わせの適合性に影響を与える

用紙の水分含有量は、印刷性能に直接影響します。例えば、用紙の水分含有量の変化は、用紙の膨張や収縮（局所的な変形を含む）を引き起こします。用紙の寸法安定性は、印刷の適合性や見当精度に大きく関わってきます。特に多色重ね刷りの製品では、用紙サイズの変化によって重ね刷りの精度が低下し、不良品や廃棄品が発生する可能性があります。

インクの乾燥速度に影響を与える

周囲温度が上昇するとインクの粘度は低下し、周囲温度が低下するとインクの粘度は上昇します。温度が低すぎたり、インクの粘度が高すぎたりすると、紙表面の部分的な剥離や、ゴムブランケットや印刷版への付着など、印刷不良が発生します。したがって、印刷作業場の温度と相対湿度を制御することで、インクの乾燥速度を制御し、印刷不良を防ぐことができます。