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段ボール、またはコルゲートは、波状の段ボールシートと 1 枚または 2 枚の平らなライナーボードで構成される紙製の包装材料の一種です。段ボール箱の製造に使用されます。段ボール (プリーツとも呼ばれる) 紙は1856 年にイギリスで特許を取得しましたが、輸送用材料として使用される段ボールは1871 年まで特許を取得していませんでした。段ボールには、含水率や破裂強度など、いくつかの特性と特徴を測定できます。段ボールは、コルゲーターと呼ばれる大型の高精度機械ラインで製造されます。包装エンジニアは、輸送される製品の特定のニーズを満たすように段ボール箱を設計します。使用済み段ボール容器 (OCC) は、リサイクル用の繊維の優れた供給源です。
段ボールは、波状の段ボールシートと1枚または2枚の平らなライナーボードで構成される包装材料の一種です。 [ 1 ]フルートラミネート機または段ボール製造機で製造され、段ボール箱の製造に使用されます。波状の中芯シートとライナーボードは、通常0.25ミリメートル（0.01インチ）以上の厚さのクラフトコンテナボードと呼ばれる板紙材料で作られています。
段ボール紙（プリーツ紙とも呼ばれる）は1856年にイギリスで特許を取得し、背の高い帽子の裏地として使用されましたが、輸送用資材として使用される段ボール箱は1871年12月20日まで特許を取得していませんでした。特許はニューヨーク市のアルバート・ジョーンズに片面（片面）段ボールに対して付与されました。[ 2 ]ジョーンズは段ボールをボトルやガラス製のランタンの煙突の包装に使用しました。大量の段ボールを製造する最初の機械は1874年にG.スミスによって作られ、同年、オリバー・ロングは両面にライナーシートが付いた段ボールを発明することでジョーンズの設計を改良し、[ 3 ]それによって現代で知られる段ボールが発明されました。
スコットランド生まれのロバート・ゲアは、 1890年にプレカット紙 箱を発明した。これは、大量に製造された平らな紙片を折り曲げて箱にするものである。ゲアの発明は偶然から生まれた。彼は1870年代にブルックリンで印刷業者兼紙袋製造業者をしていた。種袋を印刷していたとき、袋に折り目をつけるために使用していた金属製の定規がずれて袋を切ってしまった。ゲアは、切断と折り目を一度の作業でつけることで、プレハブ式の紙箱を作れることを発見した。このアイデアを段ボール箱に適用することは、20世紀初頭に段ボールが入手可能になったときに、容易な発展であった。[ 4 ] [ 5 ]
段ボール箱は当初、ガラス製品や陶器の容器の包装に用いられていました。1950年代半ばには、段ボール製の箱のおかげで、果物や農産物を農場から小売店まで傷つけることなく輸送できるようになり、生産者の収益向上と輸出市場の開拓につながりました。
段ボールには、いくつかの特性や性質を測定することができます。その例としては、以下のようなものがあります。
段ボールは異方性材料であり、その特性の多くは方向性が非常に高い。例えば、エッジの圧縮強度、曲げ剛性、引張強度、表面特性などは、フルートの向きや製造時の機械方向によって異なる。
段ボールは、コルゲーターと呼ばれる大型の高精度機械ラインで製造され、通常は毎分約500フィート（150メートル）以上の速度で稼働します。これらの機械は、反りや波打ちといった段ボール製造における一般的な問題を回避することを目的として、時を経て非常に複雑化してきました。
段ボール製造における主要な原材料は紙であり、段ボール箱を構成する各層ごとに異なるグレードの紙が使用されます。サプライチェーンや規模の制約から、紙は製紙工場と呼ばれる別々の工場で生産されます。ほとんどの段ボール工場は、紙のロールを在庫として保有しています。
従来の段ボール製造機では、紙は高圧蒸気で軟化されます。段ボールが成形された後、いわゆる乾燥工程で乾燥されます。ここでは、新しく成形された段ボールは、下から加熱プレートによって加熱されます。上面では、ベルトに荷重システムによって様々な圧力が加えられます。
段ボールの中材は、米国では坪量0.026ポンド/平方フィート（130グラム/平方メートル）であることが多い。英国では、坪量90グラム/平方メートル（0.018ポンド/平方フィート）のフルーティング紙が一般的である。シングルフェーサーでは、加熱、湿潤、歯車によるフルーティングパターンへの成形が行われる。これをデンプン系接着剤で平らなライナーボードに接着して、シングルフェイスボードを形成する。ダブルバッカーでは、2枚目の平らなライナーボードがフルーティングされた中材の反対側に接着され、シングルウォール段ボールが形成される。ライナーボードは、テストライナー（再生紙）またはクラフト紙（各種グレード）である。ライナーは、漂白白、斑入り白、着色、または印刷済みの場合がある。
一般的なフルートサイズは「A」、「B」、「C」、「E」、「F」またはマイクロフルートです。文字による表記は、フルートが発明された順番を表しており、相対的なサイズを表しているわけではありません。フルートサイズは、1フィートあたりのフルート数を指しますが、段ボール製造メーカーによって実際のフルート寸法は若干異なる場合があります。1フィートあたりのフルート数を測定する方が、製造条件によって変動する可能性のある板厚を測定するよりも、フルートサイズを特定する信頼性の高い方法です。段ボール箱で最も一般的なフルートサイズは「C」フルートです。
段ボールは、構造（シングルフェイス、シングルウォール、ダブルウォールなど）、フルートサイズ、破裂強度、エッジ圧縮強度、平面圧縮強度、構成部品の坪量（1,000平方フィートあたりのポンド、1平方メートルあたりのグラムなど）、表面処理およびコーティングなどによって規定されます。 これらの試験方法は、 TAPPIおよびASTMによって標準化されています。
段ボール原紙、フルートサイズ、接着剤、ライナーボードなどの選択肢を変えることで、多様な用途に合わせた特定の特性を持つ段ボールを設計できます。また、高い積載強度と耐穿刺性を実現するために、二重壁および三重壁の段ボールも製造されています。
ほとんどの段ボール製造機は2ナイフ式であり、これはつまり、2種類の異なる長さのシートを並べて製造できることを意味します。これは、切断ストック問題として知られる最適化問題につながります。
包装技術者は 、輸送される製品の特定のニーズ、輸送環境における危険性（衝撃、振動、圧縮、湿気など）、そして小売業者や消費者のマーケティングニーズを満たすように段ボール箱を設計します。
最も一般的な箱の形状は、レギュラー・スロット・コンテナ（RSC）です。すべてのフラップは、折り目から端まで同じ長さです。通常、長い方の主要フラップは中央で合わさり、短い方のフラップは合わさりません。しかし、Eコマースの台頭と競争の激しい小売環境に伴い、箱のデザインはよりダイナミックで機能的になり、従来の配送箱のデザインから逸脱しつつあります。
製造元での接合部は、多くの場合接着剤で接合されますが、テープや縫い合わせの場合もあります。箱は平らに折りたたまれた状態で梱包業者に送られ、梱包業者が箱を組み立て、中身を詰め、梱包して出荷準備を整えます。箱の閉じ方は、テープ、接着剤、ホッチキス、結束バンドなど様々です。
箱のサイズは、内寸（製品の収まり具合）または外寸（搬送機械やパレット積載時の寸法）のいずれかで測定できます。通常、箱は内寸に基づいて指定され、発注されます。
箱製造業者証明書（「箱証明書」または「製造業者の箱証明書」とも呼ばれる）は、箱の強度に関する情報を含む、箱の外側表面（通常は底面）に印刷されたシールです。証明書は必須ではありませんが、使用された場合、証明書に関連する規制への準拠を意味します。[ 8 ] 重要な情報には以下が含まれます。 [ 9 ] [ 10 ]
段ボール箱は、段ボール製造機と同じ工場で製造することも可能です。このような工場は「統合工場」と呼ばれます。筋入れと切断の一部は、段ボール製造機上でインラインで行われます。あるいは、段ボールシートを別の製造施設に送って箱を製造してもらうこともできます。このような施設は「シート工場」または「コンバーター」と呼ばれることもあります。
段ボールは、制御された曲げを実現するために折り目や筋が付けられます。多くの場合、箱にフラップを作るためにスロットがカットされます。筋付けとスロット加工は、ダイカットによっても行うことができます。これらの工場では、箱に印刷も行われます。これらの加工は、加工内容に応じて、「フレキソフォルダーグルアー（FFG）」、「ロータリーダイカッター（RDC）」、「プリンタースロッター」、または「印刷機」など、さまざまな機械で行われます。
一般的な段ボール素材の限界の一つは、情報提供やマーケティング目的での精緻なグラフィック印刷が難しい点にある。その理由は、既製の段ボールシートは、板紙などの固体繊維紙の薄くて圧縮されにくい性質に比べて、比較的厚く、弾力性があるためである。こうした特性から、段ボールの印刷には主にフレキソ印刷が用いられてきたが、フレキソ印刷は本質的に粗い印刷であり、位置合わせ精度も低いという欠点がある。
近年普及している製品として、段ボールの構造的な利点と、従来は板紙製折りたたみカートンに限定されていたリソグラフィーによる高精細印刷を組み合わせたハイブリッド製品があります。この製品は一般的に「シングルフェイスラミネート」（SFL）と呼ばれ、従来の波型中芯材を一枚のライナーボード（シングルフェイス）に接着する工程から始まりますが、2枚目の長繊維ライナーの代わりに、SBS（ソリッドブリーチドサルフェート）などの印刷済み板紙シートを外側にラミネートします。その後、このシートは他の段ボール製造と同じ工程で、任意の形状に加工できます。
SFLの材料製造には特殊な設備が必要となるため、これらの製品には割高な価格が設定されている場合があります。しかし、このコストは、別途紙製のスリーブを使用する場合や、完成したパッケージを組み立てるのに必要な労力を削減できるため、多くの場合相殺されます。
使用済み段ボール（OCC）は、リサイクルに適した優れた繊維源です。圧縮して梱包することで、輸送コストを削減できます。梱包された段ボールは、洗浄と処理のための温水タンクであるハイドロパルパーに入れられます。そこで得られたパルプスラリーは、新しい紙や繊維製品の製造に使用されます。
製紙工場や段ボール製造工場で発生する端材、いわゆる「廃紙」は、リサイクルにとって最もクリーンな原料です。使用済み紙のリサイクル率が高いのは、リサイクル工場が搬入された原料を効率的に洗浄・処理していることを示しています。再生紙の選別、ふるい分け、ろ過、化学処理には、様々な技術が利用可能です。
多くの異物は容易に除去できます。紐や結束バンドなどは、「ラッガー」によってハイドロパルパーから除去されます。金属製のストラップやステープルは、ふるい分けたり、磁石で除去したりできます。フィルム裏打ちの感圧テープはそのまま残ります。PSA接着剤と裏紙は一緒に除去されます。[ 11 ]
除去がより困難な材料には、段ボール箱のワックスコーティングや、製紙機を詰まらせ再生紙を汚染する可能性のある柔らかいゴム状の粒子である「スティッキー」などがあります。スティッキーは、本の製本、ホットメルト接着剤、紙ラベルの感圧接着剤、強化ガムテープのラミネート接着剤などから発生する可能性があります。[ 12 ] [ 13 ]
使用済み段ボールを特殊な破砕処理によって梱包材や緩衝材に加工する段ボール破砕機が現在市販されている。
以下の基準は、とりわけ実施されている基準である。