原紙ロールの供給とコルゲーター前半(シングルフェーサー)の仕組み
段ボール工場の一貫ラインは、製紙工場から運ばれてきた巨大な「段ボール原紙(げんし)ロール」を倉庫から取り出すところからスタートします。
このページでは、重さ1〜2トンを超える原紙ロールの種類や、機械を1秒も止めずに新しいロールへ紙をつなぎ替える「ミルロールスタンド&スプライサー」、そして平らな紙にギザギザの波形をつけて最初の貼り合わせを行う心臓部「シングルフェーサー」の働きを図解で詳しく見ていきます。
このページでわかること(目次)
1. 重さ2トン・長さ8km!巨大な「段ボール原紙ロール」の秘密
段ボール工場の原紙倉庫に入ると、大人の背丈ほどもある巨大な茶色い紙の塊(ロール)が何百本も縦に積み上げられています。これが段ボールの材料となる「段ボール原紙ロール」です。
原紙ロール1本あたりのスケールは、家庭用のキッチンペーパーやトイレットペーパーとは桁違いの大きさです。
- 直径:約1.0メートル〜1.5メートル
- 紙幅(横幅):約1.4メートル〜2.5メートル(作る箱のサイズに合わせて様々な幅のロールが用意されます)
- 重さ:1本あたり約1トン〜2.5トン(普通乗用車1〜2台分の重さ)
- 巻かれている紙の長さ:1本を最後まで伸ばすと約6,000メートル〜10,000メートル(6〜10km)にもなります。
これほど重くて丸いロールは通常のフォークリフトの爪(ツメ)では運べないため、工場内では大きな円弧状のアームでロールを横からギュッと抱え込む「ロールクランプ・フォークリフト」という専用車両が活躍しています。
2. 表・裏の紙「ライナー」と波になる紙「中芯」の種類の違い
一見するとどれも同じ茶色い紙ロールに見えますが、実は段ボールのどの部分に使われるかによって、紙の配合や強さが厳密に分けられています。
| 原紙の分類 | 役割と特徴 | 代表的な種類(記号) |
|---|---|---|
| ライナー (表ライナー・裏ライナー) |
段ボールの表面と裏面になる平らな紙です。外からの衝撃や突き刺し、水濡れに耐え、文字を綺麗に印刷できるよう表面がなめらかに仕上げられています。 |
・Kライナー:木材から作ったバージンパルプ(クラフトパルプ)を配合した、特に強度が高い紙。 ・Cライナー:段ボール古紙を主原料として再生された、環境に優しく最も多く使われる紙。 ・白ライナー:表面だけを白い紙で仕上げた、贈答品やイラスト印刷向きの紙。 |
| 中芯(なかしん) | 表と裏のライナーに挟まれ、ギザギザの波形に成形される紙です。熱と蒸気で波形にクセがつきやすく、かつ波が潰れない「硬さ(剛度)」を持つように作られています。 |
・普通中芯:ほぼ100%リサイクル古紙から作られる標準的な中芯原紙。 ・強化中芯:特殊でんぷんや薬品を加えて、重い荷物でも潰れないよう圧縮強度を高めた中芯原紙。 |
3. 機械を止めずに紙をつなぐ「ミルロールスタンド」と「スプライサー」
段ボールシートを貼り合わせる巨大機械「コルゲーターマシン(Corrugator)」は、全長が100メートル〜150メートルもあり、最高で分速300メートル〜400メートル(時速に換算すると約18〜24km、自転車で全力疾走するくらいの速さ)で紙を流し続けます。
これだけのスピードで動いているため、約20〜30分ほどで長さ8kmの原紙ロール1本が使い切られてしまいます。もしロールが空になるたびに機械を止めて最初から紙を通し直していたら、機械の中の紙が熱で焦げたり、大きな時間のロスが発生したりしてしまいます。
ノンストップ運転を支える2つの装置
- ミルロールスタンド(原紙架台):両腕のような2本のアームを持ち、片方のアームで「現在使用中のロール」を繰り出しながら、もう片方のアームに「次に使う満巻の待機ロール」を同時にセットできる回転式のスタンドです。
- オートスプライサー(自動紙つなぎ装置):使用中のロールが残りわずかになると、待機ロールの先端に貼られた両面テープを瞬時に圧着して古い紙をカッターで切断し、コルゲーターを1秒も止めることなく新しいロールへ自動で紙をつなぎ替える装置です。
4. コルゲーターの心臓部「シングルフェーサー」で波形を作る4段階
ミルロールスタンドから送り出された「中芯(波になる紙)」と「裏ライナー(内側の紙)」は、いよいよコルゲーターマシンの最初の重要装置である「シングルフェーサー(Single Facer:片面機)」へと入ります。
シングルフェーサーの内部では、次の4つの工程が一瞬のうちに行われます。
① 蒸気と熱で紙を柔らかくする(プレコンディショナー/プレヒーター)
乾いた硬い紙をいきなりギザギザの型に押し込むと、紙が破れたり折れ曲がったりしてしまいます。そこで、家庭でワイシャツにスチームアイロンをかけてシワや折り目をつけるのと同じように、高温の蒸気(スチーム)と熱ローラー(予熱ドラム)に紙を当てて、適度な水分と熱を与えて繊維をしなやかに柔らかくします。
② ギザギザの歯車「段ロール」で波形にプレスする
柔らかくなった中芯原紙は、「上段ロール」と「下段ロール」という、表面が精密な波形の歯車(ギア)のようになった2本の金属製ローラーの間を通過します。段ロールの内部には高温の高圧蒸気が通っており、表面温度は約170℃〜180℃に達しています。この熱と強い圧力で噛み合わされることで、平らだった紙が一瞬にして美しい波形の「フルート(段)」へと生まれ変わります。
③ 波の山の先端だけに「でんぷん糊」を塗る
下段ロールの溝に吸い付いたまま回転してくる波形の紙に対し、すぐ隣にある「糊ロール(アプリケーターロール)」が接触し、波の山の頂点(先端部分)だけに0.1ミリ単位の均一な厚みで糊を塗布します。
④ 裏ライナーを重ねて「片面段ボール」にする
糊がついた波形の紙に、別ルートから予熱されてきた平らな「裏ライナー」を重ね合わせ、「プレスロール(または加圧ベルト)」でギュッと押し付けます。すると、裏ライナーと波形の紙がピタッとくっついた「片面段ボール(シングルフェイス)」が完成します。
豆知識:この時点の「片面段ボール」はまだ柔らかい!
シングルフェーサーから出てきたばかりの「片面段ボール」は、まだ片側(裏ライナー側)しか平らな紙が貼られていません。そのため、波の向きに沿ってクルクルと丸められるほど柔らかく、壊れ物の梱包材としてホームセンターなどで売られている「巻き段ボール」と同じ状態です。この片面段ボールは、上空の「ブリッジ(架橋コンベヤ)」へと吸い上げられ、次の工程(ダブルフェーサー)へと向かいます。
5. なぜ「トウモロコシのでんぷん糊」を使うのか?
段ボールの貼り合わせに使われる接着剤は、石油から作られる合成ボンドではなく、トウモロコシ(コーンスターチ)や小麦などから作られる天然の「でんぷん糊」が主原料です。これには3つの大きな理由があります。
- 熱を加えると一瞬で固まる(糊化・こか):でんぷんを溶かした水は、最初はサラサラの液体ですが、約60℃〜70℃以上の熱が加わると急激に粘り気を出してゼリー状に固まる性質(糊化現象)があります。これを利用することで、170℃の熱ロールや熱盤に触れた瞬間に超高速で接着できます。
- 食品や農産物を入れても安全・無害:天然の植物由来成分なので、野菜や果物、お米、お菓子などを直接入れる段ボール箱でも安心です。
- 古紙リサイクルの時に水で簡単に剥がれる:使い終わった段ボールを製紙工場で溶かしてリサイクルする際、でんぷん糊は水に溶けて簡単に繊維から離れるため、リサイクルの邪魔になりません。