段ボール用ライナーの製造技術と軽量化のポイント

段ボール用ライナーとは

段ボール用ライナーは、段ボールシートの表面と裏面を構成する板紙のことを指します。
フルートと呼ばれる波形中芯を上下から挟み込み、積層構造を形成することで強度と保護性能を確保します。
外装箱として使用されるため、耐圧縮強度、耐衝撃性、印刷適性が求められ、製造現場ではこれらの性能をバランスよく実現することが重要です。

ライナーの原材料とパルプ配合

ライナーには古紙を主体とする再生パルプとバージンパルプが使用されます。
再生パルプはコスト面と環境面で有利ですが、強度低下や色調ばらつきが課題です。
一方、バージンパルプは高い繊維長を持ち、強度向上に寄与しますがコストが高くなります。
一般的には、表層にバージンパルプを高配合し、芯層に古紙パルプを使用する三層抄きで性能とコストの折り合いをつけます。
さらに、漂白クラフトパルプや未晒クラフトパルプ、さらには竹や麦わらなどの非木材パルプも混合し、軽量化や特殊物性付与を図るケースも増えています。

製造プロセスの概要

パルパー工程

回収古紙やバージンパルプを水とともにパルパーへ投入し、繊維をほぐしてスラリー化します。
フレーク残渣やステープルなどの異物を除去するため、スクリーンやクリーナーで段階的に濾別を行います。
この前処理工程でインク除去を同時に行うディーインキングシステムを導入することで、白色度と強度を確保しつつ軽量化に有利な繊維配合が可能になります。

抄紙工程

抄紙機のワイヤーパートで繊維スラリーを均一に流し、脱水しながらウェブを形成します。
多層抄きでは、ヘッドボックスを複数設けることで層ごとに独立した配合を設定できます。
上層に強度と印刷適性を確保する長繊維リッチなスラリーを、下層に古紙比率の高い軽量配合スラリーを用いることで、総合的な軽量化が可能です。

乾燥工程

プレスパートで機械的に水分を抜いた後、乾燥シリンダーで加熱乾燥します。
乾燥エネルギーの削減は軽量化と密接に関連し、乾燥初期段階でウェブ強度を確保できれば、シリンダー温度を下げて蒸気消費量を削減できます。
高レジンサイズプレスやIR乾燥の部分導入などのハイブリッド化が進んでいます。

表面処理と仕上げ

最終的にサイズプレスで糊剤や強度増進剤を塗布し、カレンダーで平滑性を付与します。
近年はオフラインコーティングでバリア性能を向上させる技術が注目されており、軽量ライナーでも耐水・耐油性を確保できるようになっています。

軽量化の必要性

物流の効率化とCO₂排出削減が世界的に求められる中、包装材の軽量化は避けて通れないテーマです。
段ボールライナーを薄く、軽くすることで輸送重量を削減でき、同時に原材料消費も抑制できます。
また、EC市場の拡大により小ロット多品種の梱包が増え、箱の総量は増加傾向です。
一箱あたりの紙量を減らすことは、コストだけでなく資源循環の観点からも重要になります。

軽量化を実現する技術的アプローチ

高バースト強度パルプの活用

長繊維である北欧産未晒クラフトパルプや、機械パルプを適度に混ぜたハイブリッド配合により、バースト強度を維持しながら坪量を下げることができます。
繊維間結合性を高めるカチオン性糊剤やペーパーストレングスエージェントを併用すると、さらに効果的です。

ナノファイバーの添加

セルロースナノファイバー（CNF）は低添加量でも顕著に剛性と曲げ強度を向上させます。
CNFをサイズプレスで表層に塗布する方法と、抄紙段階でバルクに分散させる方法があり、目的に応じて選択します。
CNFは水分保持量が多いため、乾燥工程のエネルギー増加に注意し、脱水促進助剤との併用が推奨されます。

スキンコア構造の最適化

段ボールライナーは層構造で設計することで、曲げ荷重に対して外層が応力を負担し、芯層が軽量化されても強度を維持できます。
表層に高弾性率の繊維、芯層に低密度繊維を配置し、サンドイッチ効果を活用することがポイントです。
ウェットプレス時に芯層の嵩高性を維持できれば、坪量あたりの厚みを増やして見掛け強度を底上げできます。

内添薬品の最適設計

乾燥フェルトとの摩擦や機械的応力によるウェブ破断を抑えるため、湿潤紙強度補強剤を適切に添加します。
乾燥後の剛性を高めるために、架橋型デンプンや反応型PVAを使用し、薄物でも高い平面圧縮強度を確保します。
また、親水性をコントロールすることで中芯との接着性を向上させ、軽量ライナーでも段ボール貼合工程を安定化できます。

軽量ライナーの品質管理と評価方法

軽量化によって紙厚や坪量が低下すると製造時の破損リスクが上がるため、オンラインセンサーで湿潤強度や基礎重量を常時モニタリングします。
バースト強度、リングクラッシュテスト（RCT）、平面圧縮強度（ECT）のデータを統合し、AI解析で異常検知と適正配合のフィードバックを行うシステムが普及しています。
さらに、箱形状に組み立てて落下試験や振動試験を行い、実使用環境での性能を検証することが求められます。

SDGsと循環型社会への貢献

段ボールライナーの軽量化は、資材使用量の削減と輸送効率の向上によりCO₂排出を抑制し、SDG12「つくる責任 つかう責任」に直結します。
古紙利用率を高めることで森林資源への圧力を軽減し、SDG15「陸の豊かさも守ろう」にも貢献します。
製造工程でのエネルギー効率改善や再生可能エネルギー導入を進めれば、企業のカーボンニュートラル達成にも寄与します。

まとめ

段ボール用ライナーの軽量化は、原材料配合、抄紙技術、薬品設計、品質管理の多面的な最適化により実現できます。
高バースト強度パルプやセルロースナノファイバーの活用、スキンコア構造の設計など、技術革新は着実に進んでいます。
軽量ライナーはコスト削減だけでなく、環境負荷の低減にも直結するため、今後ますます需要が高まるでしょう。
製紙メーカーと段ボール加工メーカー、さらには物流・リテール各社が連携し、軽量化のメリットをサプライチェーン全体で共有することが成功の鍵となります。