日本包装学会誌 Vol.22 No.1 （2013）

一般論文～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

段ボール原紙の赤外線放射率が段ボール箱内の内容物への伝熱に及ぼす影響
志 水

基 修*

Influence of Fiberboard Infrared Emissivity on the Heat Transfer
to the Contents of a Corrugated Fiberboard Box
Motonobu SHIMIZU *赤外線放射率が９％～90％の段ボール原紙および段ボールシートを温度変化評価装置に設置し、装置内部の水の温度上昇の程度から伝熱に及ぼす影響を調査した。その結果、段ボール原紙の状態では放射率が低いほど水の温度上昇が抑制された。また、段ボールシートの状態では放射率を制御した面を段ボールシートの表面に露出した場合には相関があったが、制御面を段ボールシートの中しん原紙側に向け、段ボールシート表面に露出させなかった場合には水温は一般の段ボールシートと同等に上昇し、段ボールシート表面の放射率のみが水温上昇に影響した。
一方、放射率が９％と最も低い段ボール原紙はアルミニウム箔をラミネートしたものであり、リサイクルが困難なた
め、その代替品を検討した。段ボール箱の状態では、放射率が 46％の段ボール原紙であってもＡＢフルートの段ボール箱に使用して熱コンダクタンスを低減すれば、アルミニウム箔をラミネートしたＡフルートの段ボール箱と同程度に伝熱が抑制され、リサイクルが可能な保冷段ボールとして推奨される。

Several types of fiberboard and corrugated fiberboard were investigated about the effect of their surface
infrared emissivity ranging from 9 to 90% on the heat transfer through the materials. A
temperature-change evaluating instrument was used to measure the rise in temperature of water located in
the instrument. Regarding fiberboard, the lower its infrared emissivity was, the better it inhibited thetemperature rise. In the form of corrugated fiberboard, those with controlled infrared emissivity surfaces
facing external side of the board showed a correlation between their infrared emissivity and an inhibitory
effect on the temperature rise. In contrast, when the controlled infrared emissivity surfaces faced theadhered corrugating medium, the temperature-keeping effect was as low as ordinary corrugatedfiberboard. Meanwhile, fiberboard with the lowest infrared emissivity, 9%, is manufactured by laminatingwith aluminum foil, thus hard to recycle. As a substitute, recyclable fiberboard with slightly higher
infrared emissivity, 46%, was developed and examined. When this fiberboard is used in an AB-flute
corrugated box to reduce the heat conductance, it can inhibit the heat transfer as well as an A-flute
corrugated box using aluminum-laminated fiberboard. Therefore, it could be recommended as arecyclable cool-keeping corrugated box.
キーワード： 段ボール原紙、段ボール箱、包装、赤外線放射率、伝熱、温度、保冷
Keywords : Fiberboard, Corrugated Fiberboard Box, Packaging, Infrared Emissivity, Heat Transfer, Temperature,

Cool-keeping*

レンゴー株式会社中央研究所 〒553-0007 大阪市福島区大開 4-1-186 TEL:06-6465-5067
Rengo Co.,Ltd. Central Laboratory, 4-1-186, Ohiraki, Fukusima-ku, Osaka 553-0007, Japan－ 39 －

段ボール原紙の赤外線放射率が段ボール箱内の内容物への伝熱に及ぼす影響

１． 緒言が外部雰囲気の温度よりも低い場合には、包装
容器内面に赤外線の吸収率が高い、すなわち放包装資材に用いられているプラスチックや紙射率が高い材料が使用されていると包装容器かおよび加工紙、また印刷インキなどの材料を同ら内容物に向かって多くの赤外線が放射される。

定する際に、その材料の赤外線の吸収スペクト

このため、包装容器内面の放射率の高低が内容

ルを測定する方法がある。これは、それぞれの物の温度上昇に影響する可能性がある。
さらに、材料を構成している分子の結合部が固有の振動

包装容器から内容物への伝熱については、内容をしており、その振動と同じ波長の赤外線が吸物が包装容器内部の壁面に密着している場合に収され、分子構造に応じたスペクトルが得られは主に熱伝導によって伝熱されるが、密着してることを利用したものである。プラスチックやいない場合には放射によって伝熱される割合が紙および加工紙、印刷インキなどの材料には有高くなる。

機化合物が多く、赤外線を吸収する分子結合部

そこで本報では、段ボール箱において内容物が多いために赤外線吸収スペクトルを測定するが箱内部の壁面に密着していない場合を想定し、方法が利用しやすい。

材料となる段ボール原紙の表面の放射率が箱内

一方、物体に吸収された赤外線は構成している分子の振動を活発にし、その物体の温度を上の内容物への伝熱に及ぼす影響を調査したので報告する。

昇させる。このため、熱伝導率などの条件が同

また、リサイクルが可能な材料で作製した放一であれば吸収率が高い方が温度の上昇が速い。

射率を制御した段ボール原紙の実用性も確認しまた、熱放射に関連する電磁波全般がそうでたので、その結果も報告する。

あるが、その一種である赤外線も物体に吸収される以外に反射および透過されるために、赤外

２． 実験方法

線が吸収される割合には、反射率＋吸収率＋透2.1 段ボール原紙表面の放射率の測定方法

１）

過率＝100％の関係があり、不透明な物体で株式会社島津製作所製のフーリエ変換赤外

赤外線を透過しない場合には吸収率＋反射率＝

分光光度計「IR Prestige－21」に拡散反射用ア

100％となる。

タッチメント DRS－8000 を取り付け（以下、本さらに、物体が熱的に平衡状態にあるときに測定器）、
その試料設置部に段ボール原紙の表面は、赤外線の吸収率は放射率とイコールになり、を光源に向けて設置し、測定可能波長範囲であ放射率＋反射率＝100％となる。
これは物体が周る2.5µm～25µmにおいて0.0121µmの間隔で反囲の環境温度よりも高温になった場合には低温

射率を測定した。さらに放射率は波長によって側に向けて赤外線を吸収するのと同じ比率で赤異なるため、各波長において 100％－反射率に外線を放射することを示している。

より吸収率を算出し、これらの値をキルヒホッ

したがって、包装容器において内容物の温度

フの法則を適用して分光放射率と見なした２）。

－ 40 －

日本包装学会誌 Vol.22 No.1 （2013）

Fig.1 に段ボール原紙や段ボール箱の物性を-3

spectral radiance （×10 W・sr ・m ）調査する際の標準状態とされる 23℃と夏期を

1.2

23℃
Range which can be measured-1

想定した 35℃において、黒体（放射率が 100％35℃

1

輝度、および本測定器の測定可能波長範囲を示した。23℃および 35℃の黒体が発する赤外線の波長範囲は約３µm～90µm であるが、本測定器で測定可能な波長範囲は 2.5µm～25µm であり、25µm～90µm の波長範囲の放射率は測定できな

0.87の物体）が発する赤外線の波長範囲と分光放射

0.6
0.4
0.2

い。しかしながら、黒体の分光放射輝度のピー
0ク波長は 23℃では 9.8µm、35℃では 9.4µm で010

短波長側に偏っており、本測定器の測定可能波
長範囲であっても 23℃および 35℃の黒体の分光放射輝度の総量の 84％および 86％に相当す

20

30

40

50

60

70

80

90

Wave Length（µm）

Fig.1 Spectral radiance curves of a blackbody
at 23℃ and 35℃る波長範囲の測定が可能である。
このことから、
position of corrugated fiberboard sheet

position of fiberboard

測定値を段ボール原紙が通常使用される温度域での放射率として扱うことに大きな問題はない

expanded polystyreneと考えられる。

plastic beakerthermocouple
expanded polystyrene
ice 500g

2.2 段ボール原紙および段ボールシートの放射率と内容物の温度変化の関連の評価方法

RecorderFig.2 に段ボール原紙および段ボールシート
water 100ml
water temperature of a start ：about 2℃の放射率と内容物の温度変化の関連を評価する装置（以下、温度変化評価装置）の断面図を示した。容器は発泡スチロール製で、内のり寸法

Fig.2 Sectional view of the measuring instrument接続した。

が長さ 217mm、幅 150mm、高さ 174mm（開口部かまた、試験前の温度変化評価装置は、23℃、ら下に 32mm の部分までは長さ 233mm、幅 164mm）

50％RH の恒温恒湿室内に 24 時間以上保管し、で、厚さが 20mm である。その底部中央に 50mm

装置内の温湿度を 23℃、50％RH とした。この操角の発泡スチロール製の台座を設け、その上に作は以降のすべての試験について行った。

100ml 容のプラスチックビーカーを固定し、こ一方、試験時には温度変化評価装置内の底部のプラスチックビーカー内に熱電対を設置してに 500g の氷とプラスチックビーカー内に約

グラフテック株式会社製の記録計「DQ-1000」に２℃に冷却した 100ml の水を入れ、段ボール原－ 41 －

段ボール原紙の赤外線放射率が段ボール箱内の内容物への伝熱に及ぼす影響

紙の放射率を測定した面を温度変化評価装置内

均放射率 42％の段ボール原紙と透湿度３g/㎡･部に向けて容器開口部のフランジ部に段ボール

24h、平均放射率９％の段ボール原紙について

原紙の端部を両面テープで固定し、密閉した。

2.2 の方法で水温の上昇の程度を比較した。ままた、段ボール原紙を貼り合わせて作製した

た、透湿度 3900g/㎡･24h、平均放射率 90％、お段ボールシートを評価した際には、容器開口部

よび透湿度 2800 g/㎡･24h、平均放射率 60％、の凹部に段ボールシートをはめ込んで固定した。

ならびに透湿度2800 g/㎡･24h、
平均放射率46％

段ボール原紙あるいは段ボールシートを固定の段ボール原紙についても同様に比較した。

した温度変化評価装置は 23℃、50％RH、気流 0～0.01m/sec の恒温恒湿室内に保管し、プラス

2.5 段ボールシートにおける放射率を制御した段

チックビーカー内の水温を経時的に測定した。

ボール原紙の貼り合わせ位置の影響
Fig.3 に示したように厚さが 5.1mm のＡフルー

2.3 段ボール原紙表面の放射率と温度変化評価

トの両面段ボールシートを温度変化評価装置に設置した際、段ボール原紙の平均放射率が 90％、装置内の水の温度上昇との関連
2.1 の方法により算出した分光放射率を平均

46％、９％の面が Table1 の試験条件１～９ にした値が 90％の段ボール原紙(一般の段ボールなるように設置した。これらの各試験条件につ

原紙、
LB 級、
坪量 210g/㎡)と、
76％、
60％、
46％、

いて 2.2 の方法で温度変化評価装置内の水温を33％の段ボール原紙（アルミニウム粉とバイン

経時的に測定し、段ボール原紙の貼り合わせ位

ダー樹脂の混合物をコーティングした段ボール

置の影響を調査した。

原紙）、ならびに９％の段ボール原紙（アルミニ

試験条件１～５では、平均放射率が 90％、ウム箔をラミネートした段ボール原紙）の６種

46％、９％の面を段ボールシートの表面に向けの段ボール原紙について、2.2 の方法で温度変て露出させて貼り合わせ、試験条件６～９では化評価装置内の水温の上昇の程度を比較した。

中しん原紙側に向け、段ボールシートの表面には露出させなかった。

2.4 段ボール原紙の透湿度と温度変化評価装置
内の水の温度上昇との関連

out sidesurface①
surface②

段ボール箱の外部雰囲気からの空気の流入や、段ボール箱内に透過した水蒸気が結露する際に発する凝縮熱が、内容物の温度変化に影響

insideする可能性が考えられる。そこで、段ボール原
紙の透湿度と分光放射率の影響を調査した。
JIS
Z 0208「防湿包装材料の透湿度試験方法（カッsurface③
surface④

Fig.3 Geometry of a corrugated fiberboard sheet
sample examinedプ法）」の条件Ｂでの透湿度が４g/㎡･24h で平－ 42 －

日本包装学会誌 Vol.22 No.1 （2013）

Table1 Configurations of fiberboard with various
infrared emissivity in a geometry of corrugatedfiberboard sheet

50％RH の恒温恒湿室内に 24 時間以上保管し、箱内の温湿度を 23℃、50％RH とした。また、段ボール箱の封緘は、段ボール箱の角部からの空

emissivity of corrugated fiberboard sheet
experimental
condition

surface①

surface②

surface③

surface④

気の流入を防止するためポリプロピレンを基材

1

90%

92%

92%

90%

とした粘着テープを外フラップ（蓋）部にＨ字

2

46%

92%

92%

90%

3

90%

92%

92%

46%

状に貼りつけて行った。

4

9%

92%

92%

90%

5

90%

92%

92%

9%

３． 結果および考察

6

92%

46%

92%

90%

3.1 段ボール原紙表面の放射率と温度変化評価

7

90%

92%

46%

92%

8

92%

9%

92%

90%

9

90%

92%

9%

92%

装置内の水の温度上昇との関連
温度変化評価装置に表面の平均放射率が 90～９％の６種の段ボール原紙を設置した場合の2.6 放射率を制御した段ボール原紙を段ボール箱

水温の経時変化を Fig.4 に示した。段ボール原紙に使用した場合の内容物の温度上昇に及ぼ表面の平均放射率が低いほど温度変化評価装置

す影響

内の水温の上昇は抑制され、例えば低温と考え段ボール箱の内面の平均放射率が 90％、46％、９％のＡフルートの両面段ボール箱（厚さられる 15℃以下を保持した時間を比較すると、平均放射率 90％の場合では 13 時間 50 分、76％

5.1mm）を作製した。また、段ボール箱の内面の20

平均放射率が 46％のＡＢフルートの複両面段18

ボール箱（厚さ 7.9mm）と、段ボール箱の外面

16

トの両面段ボール箱（厚さ 5.1mm）を作製した。
段ボール箱の形式は JIS Z 1507「段ボール箱の形式」の 0201 形、内のり寸法は長さ 217mm、幅150mm、高さ 174mm とした。

15℃
Water temperature （℃）と内面の両方の平均放射率が 46％のＡフルー

14
12
10
8

これら５種の段ボール箱内に 2.2 と同様に

4

50mm 角の発泡スチロール製の台座とプラスチ

2

ックビーカー、熱電対を設置し、試験時は段ボ

00ール箱の底部に氷 500ｇとプラスチックビーカ

的に測定した。
尚、試験前の段ボール箱は、
23℃、

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

time（hour）

ー内に約２℃に冷却した水 100ml を入れ、23℃、50％RH の恒温恒湿室内に保管して水温を経時

average emissivity 90%
average emissivity 76%
average emissivity 60%
average emissivity 46%
average emissivity 33%
average emissivity 9%

6

Fig.4 Changes of the water temperature in themeasuring instrument for six types of fiberboard
with different average infrared emissivity－ 43 －

段ボール原紙の赤外線放射率が段ボール箱内の内容物への伝熱に及ぼす影響の場合では 14 時間 20 分、60％の場合では 15

18

時間、46％の場合では 15 時間 30 分、33％の場
17

なり、平均放射率９％の場合では 90％の場合よりも３時間延長された。
また、試験６時間後から 12 時間後にかけて温度変化評価装置内の氷が解ける間に水温の上昇が緩やかだった時間帯があったが、この際にはRetention time （hour）

合では 16 時間、９％の場合では 16 時間 50 分と16
R² = 0.9987
15
14

段ボール原紙表面の平均放射率が低いほど水温13が低かった。
例えば試験開始から 10 時間後の水温を比較すると、平均放射率 90％の場合では

1213.2℃、76％の場合では 12.9℃、60％の場合で0は 12.6℃、46％の場合では 12.2℃、33％の場合

20

40

60

80

100

average emissivity of fiberboard（%）

では 12℃、９％の場合では 11.6℃であり、平均Fig.5 Effect of average infrared emissivity offiberboard on the retention time which watertemperature is kept below 15℃

放射率９％の場合では 90％の場合よりも 1.6℃低かった。
さらに、Fig.5 に段ボール原紙表面の平均放射1以下を保持した時間をプロットした。段ボール
原紙表面の平均放射率が高くなるにつれて水温が 15℃以下を保持した時間は直線的に短くなっており、段ボール原紙の放射率に応じて温度変化評価装置内に放射された赤外線の量が一定の割合で変化したためと考えられた。
また、Fig.6 に 23℃の黒体が発する分光放射輝度とこれに平均放射率が 90％、46％、９％の各

spectral radiance （×107 W・sr-1・m-3）率に対して温度変化評価装置内の水温が 15℃

spectral radiance of
black body at 23℃

0.8

fiberboard with IRemissivity 90%
fiberboard with IRemissivity 46%

0.6

fiberboard with IRemissivity 9%

0.4

0.2

段ボール原紙の 2.5µm～25µm の波長範囲での分光放射率を乗じて算出した各段ボール原紙の理論上の分光放射輝度を示した。2.5µm～25µmの波長範囲での分光放射輝度の積算値を算出す
ると、
平均放射率 90％の段ボール原紙では 10.0
×107Ｗ･sr-1･ｍ-3 であったが、46％の段ボール－ 44 －

0
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Wave Length（µm）

Fig.6 Spectral radiance curves of a blackbody andfiberboard with different average infraredemissivity (23℃)

日本包装学会誌 Vol.22 No.1 （2013）

原紙では 4.7×107Ｗ･sr-1･ｍ-3、９％の段ボール

射率 42％の場合の水温の上昇の程度が、透湿度原紙では 1.4×107Ｗ･sr-1･ｍ-3 であり、放射率が2800 g/㎡･24h、平均放射率 60％の場合と同等

低い段ボール原紙では赤外線量が大きく減少しであった。その原因は、透湿度４g/㎡･24h、平た可能性が考えられた。

均放射率 42％の段ボール原紙の分光放射率が

尚、試験終了時に段ボール原紙表面を観察し23℃の物体の分光放射輝度のピーク波長である

たところ、水の付着やしみこみ跡はなかったこ

9.8µm を挟んだ 6.7µm～13.4µm の領域で高く、とから、結露水の付着による段ボール原紙表面

この波長領域で平均放射率を算出すると 60％の放射率の変化はなかったと考えられた。

（データー省略）になるためと考えられた。
また、この透湿度４g/㎡･24h、平均放射率3.2 段ボール原紙の透湿度と温度変化評価装置

42％の段ボール原紙は、アルミニウム箔をラミネートした上層に耐摩擦性を向上するために樹内の水の温度上昇との関連
温度変化評価装置に透湿度あるいは放射率が脂のオーバーコートニスをコーティングしたも異なる５種の段ボール原紙を設置した場合の水のであるが、外観上はアルミニウム箔のみをラ

温の経時変化を Fig.7 に示した。

ミネートした段ボール原紙と同様で区別が困難

水温が 15℃以下を保持した時間を比較するである。しかしながら、放射率は高く、内容物と、透湿度４g/㎡･24h、平均放射率 42％の場合への伝熱が大きいため、実用上で段ボール原紙
20

均放射率９％の場合では16時間50分であった。

18

また、透湿度 3900g/㎡･24h、平均放射率 90％の16

場合では 13 時間 50 分であったが、透湿度 2800
g/㎡･24h、
平均放射率 60％の場合では 15 時間、
透湿度 2800 g/㎡･24h、平均放射率 46％の場合
では 15 時間 30 分であった。
以上のように、水温が 15℃以下を保持した時
間は透湿度が同レベルであっても平均放射率がWater temperature （℃）

では 15 時間であったが、透湿度３g/㎡･24h、平低いほど延長された。また、放射率が同程度で

15℃
14
12
10
8

2

大差はなかった。したがって、内容物への伝熱

0

いか、あっても放射率の影響の方が非常に大きいと考えられた。
一方、本試験では透湿度４g/㎡･24h、平均放－ 45 －

3g/㎡、9%4あれば、透湿度が大きく異なっても保持時間にには段ボール原紙の透湿度の影響はほとんどな

4g/㎡、42％63900g/㎡、90%2800g/㎡、60％
2800g/㎡、46％

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

time（hour）

Fig.7 Changes of the water temperature in themeasuring instrument for five types of fiberboard
with different vapor permeability and average
infrared emissivity

段ボール原紙の赤外線放射率が段ボール箱内の内容物への伝熱に及ぼす影響

20

20

18

18
16
15℃

15℃

14

Water temperature （℃）

Water temperature （℃）

16

12
10
8
experimental condition 1

6experimental condition 2
experimental condition 3

4

14
12
10
8
experimental condition 1

6experimental condition 6
experimental condition 7

4experimental condition 4

2
0
0

2

4

6

8

experimental condition 82experimental condition 5

experimental condition 90

10 12 14 16 18 20

0time（hour）

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

time（hour）

Fig.8 Changes of the water temperature in themeasuring instrument for five types ofcorrugated fiberboard sheets with different
infrared emissivity

Fig.9 Changes of the water temperature in
the measuring instrument for five types ofcorrugated fiberboard sheets with different
infrared emissivityなった。さらに、平均放射率９％の面を外部側を選定する際には注意が必要である。
尚、本試験でも終了時に段ボール原紙表面にに向けた試験条件４では 17 時間、内部側に向けた試験条件５では 18 時間 10 分となり、試験条

水の付着やしみこみ跡はなかった。

件５では試験条件１よりも３時間延長された。
3.3 段ボールシートにおける放射率を制御した

段ボールシートの状態でも段ボール原紙の状

段ボール原紙の貼り合わせ位置の影響

態と同様に放射率が低い方が温度上昇が抑制さ

温度変化評価装置に Table1 の試験条件１～

れ、特に放射率を制御した面を温度変化評価装５で段ボールシートを設置した場合の水温の経置の内部側に向けた場合に試験後半の水温の上時変化を Fig.8 に示した。水温が 15℃以下を保昇が抑制された。これは放射率の制御のために持した時間を比較すると、平均放射率 90％の段

平均放射率９％の段ボール原紙ではアルミニウ

ボール原紙を貼り合わせた一般の段ボールシー

ム箔をラミネートし、
平均放射率 46％の段ボートである試験条件１では 15 時間 10 分であった

ル原紙ではアルミニウム粉とバインダー樹脂のが、平均放射率 46％の面を温度変化評価装置の混合物をコーティングしているが、これらの面

外部側に向けた試験条件２では 16 時間 10 分、を温度変化評価装置の外部側に向けて設置した内部側に向けた試験条件３では 16 時間 50 分と場合では外部からの赤外線が反射される一方で、－ 46 －

日本包装学会誌 Vol.22 No.1 （2013）

段ボール箱の内面の平均放射率が 90％、46％、

これらの材料であるアルミニウムの熱伝導率が273W/mK （ 27 ℃ 環 境 下 ） と 紙 の 熱 伝 導 率 の
３）0.06W/mK（20℃環境下） よりも著しく高いこ９％である段ボール箱に設置した水の温度変化
を Fig.10 に示した。

とから、一般の段ボール原紙を外部側へ向けた

水温が 15℃以下を保持した時間は、Ａフルー

場合よりも外部雰囲気からの熱伝導が多かった

ト（厚さ 5.1mm）の両面段ボール箱については、ことが一因と考えられる。

箱内面の平均放射率が 90％の場合では８時間

次に、試験条件６～９である段ボール原紙の10 分、46％の場合では 11 時間、９％の場合で平均放射率が 46％、あるいは９％の面を中しんは 13 時間となり、平均放射率９％の場合では原紙側に向けて貼り合わせ、段ボールシートの90％の場合よりも４時間 50 分延長された。
また、試験５時間後から 10 時間後にかけて水表面に露出しなかった場合の結果を Fig.9 に示した。水温が 15℃以下を保持した時間は、平均22

放射率 46％の段ボール原紙を温度変化評価装20

置の外部側に用いた試験条件６では 15 時間 1018分、内部側に用いた試験条件７では 15 時間 20

紙を温度変化評価装置の外部側に用いた試験条
件８と内部側に用いた試験条件９ではともに
15 時間 20 分となった。
いずれも 15℃以下を保持した時間は一般の

16Water temperature （℃）

分となった。また平均放射率９％の段ボール原

12
10
8
6

段ボールシートを用いた試験条件１の 15 時間

4

10 分と同等であり、平均放射率が低い段ボール

2

原紙を貼り合わせた段ボールシートであっても、

0

段ボールシートの表面に放射率や反射率を制御した面が露出していなければ影響はほぼなかった。
尚、本試験でも終了時に温度変化評価装置内部側の段ボール原紙表面に水の付着やしみこみ跡はなかった。

3.4 放射率を制御した段ボール原紙を段ボール箱に使用した場合の内容品の温度上昇に及ぼす影響－ 47 －

15℃

14

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

time（hour）
AF single wall corrugated fiberboard box withinternal surface IR emissivity 90%
AF single wall corrugated fiberboard box withinternal surface IR emissivity 46%
AF single wall corrugated fiberboard box with
IR emissivity 46% at both surfaces
ABF double wall corrugated fiberboard box withinternal surface IR emissivity 46%
AF single wall corrugated fiberboard box withinternal surface IR emissivity 9%

Fig.10 Changes of the water temperature in five
types of corrugated fiberboard boxes

段ボール原紙の赤外線放射率が段ボール箱内の内容物への伝熱に及ぼす影響

温の上昇が緩やかだった時間帯があったが、こ両面に平均放射率 46％の段ボール原紙を使用の際には段ボール箱内面の平均放射率が低いほした場合では、外部からの赤外線を反射する性

ど水温が低かった。例えば試験開始から８時間

能が付加されることにより、内部への放射のみ後の水温を比較すると、平均放射率 90％の場合を抑制した場合よりも伝熱抑制性能が向上した。

では 14.9℃、46％の場合では 13.6℃、９％の場

尚、本試験でも終了時に段ボール箱内面に水合では 11.6℃であり、平均放射率９％の場合での付着やしみこみ跡はなかった。

は 90％の場合よりも 3.3℃低かった。
このように段ボール箱の状態でも、前記の段

４． 結論

ボール原紙や段ボールシートと同様に段ボール
箱内面の平均放射率が低いほど水温の上昇が抑段ボール箱において内容物が段ボール箱内面

制され、平均放射率と段ボール箱内の内容物へに密着していない条件を想定した場合では、段の伝熱には相関があった。

ボール原紙表面の赤外線放射率と内容物への伝一方、平均放射率 46％の段ボール原紙を段ボ熱には高い相関があった。また、放射率の伝熱

ール箱内面に使用したＡＢフルート（厚さへの影響は、容器内部に放射率が制御された面

7.9mm）の複両面段ボール箱や、平均放射率 46％を露出した場合に大きかったことから、放射率の段ボール原紙を段ボール箱の内外両面に使用を制御した段ボール原紙は段ボール箱内面に使したＡフルート（厚さ 5.1mm）の両面段ボール用する必要があった。

箱では、水温が 15℃以下を保持した時間はそれ

一方、本報では平均放射率が９％と最も低か

ぞれ 12 時間 40 分と 12 時間 30 分となり、平均

ったアルミニウム箔をラミネートした段ボール

放射率９％の段ボール原紙を使用したＡフルー

原紙を使用した場合に最も伝熱が抑制され、まトの両面段ボール箱の 13 時間と同レベルとなた、実用場面でもアルミニウム箔をラミネートった。

した段ボール箱が保冷段ボール箱として製造、打田らは、熱コンダクタンスは熱伝導率が同販売されている。

じであれば厚いものが低い値を示し、一般段ボ

しかしながら、日本製紙連合会が、「再生するール箱の場合、厚さ 5.0mm のＡフルートの両面際に障害となるため除外する紙類」に指定して段ボール箱の熱コンダクタンスは 12.70Ｗ/㎡ Kいる「金、銀などが箔押しされた紙」5）に準じであるが、厚さ 7.3mm のＡＢフルートの複両面るものであり、リサイクルが困難であるという段ボール箱では 7.70Ｗ/㎡ K に低下する 4）とし問題がある。

ている。このことから、段ボール箱の厚さを増これに対し、本報では水中で分散するためリ加することで伝熱抑制性能が向上したと考えら

サイクルが可能な材料で作製した段ボール原紙れる。

であっても平均放射率が 76％～33％の範囲に

また、Ａフルートの両面段ボール箱の内外の低減されたものがあった。アルミニウム箔をラ－ 48 －

日本包装学会誌 Vol.22 No.1 （2013）

ミネートした段ボール原紙と比較すると段ボー
ル原紙単体の伝熱抑制性能は若干劣ったが、段ボール箱においては平均放射率 46％の段ボー
ル原紙であっても、ＡＢフルートの複両面段ボール箱の内面に用いた場合や、Ａフルートの両
面段ボール箱の内外両面に用いた場合であれば、アルミニウム箔をラミネートした段ボール原紙を使用したＡフルートの両面段ボール箱の伝熱抑制性能と大差はなくなった。
以上から、リサイクルが可能な材料で放射率を低減した段ボール箱でも実用性があると考えられ、リサイクル率向上の観点より、リサイク
ルが可能な材料で放射率を低減し、段ボール箱の厚さ等も考慮した保冷段ボール箱の利用が推奨される。

＜参考文献＞
１）北山直方、“図解電熱工学の学び方”、株式会社オーム社、P.187-188（1982）２）笹森宣文、東京都立産業技術研究所研究報
告、第 2 号、46（1999）
３）福迫尚一郎、“伝熱工学”、森北出版株式会
社、P.240、P.243（1988）
４）打田宏、中村洋、東城清秀、太田英明、日本包装学会誌、４（１）、36、（1995）
５）日本製紙連合会、紙のリサイクルに関する
考え方、分別回収について
http://www.jpa.gr.jp/env/recycle/segregation/index.html（2011 年９月 15 日）（原稿受付 2012 年 6 月 27 日）（審査受理 2012 年 10 月 17 日）－ 49 －

段ボール原紙の赤外線放射率が段ボール箱内の内容物への伝熱に及ぼす影響－ 50 －