”本包装学会誌ＷＬｌＯノVＤ６（2001ノ/Ｈ２論文

気泡緩衝材の性能に及ぼすリサイクルの影響
赤澤正久＊・大竹望*＊・工藤邦男＊

EffectofRecycIingonthePerformanceofAirCellularCushioningMaterials
ＴａｄａｈｉｓａＡＫＡＳＡＷＡ.,ＮｏｚｏｎｌｕＯＴＡＫＥｏ，ａｎｄＫｕｎｉｏＫＵＤＯＵ。

Thispaperdealswiththecf[ectolrecvclingofpolyethyleneonthecushioningperlornlanceof
aircellularcushionmgnlaterials・Ｔｌ１ｅｅｌｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｎｕｎｌｂｅｒｏｆｔｉnlesofrccyclingandtheblend
ratiooftherecyclcdpolyethylenefromusedproductssuchasbagstovirginpolyethylenewereev・
aluatedAccordingtothestatictestresults、thequalityoftherecyclednlate1-ialswasnearlyequal
tothatofvirginnlaterialwhenthenun】ｂｅｒｏｆｔｉｎｌｅｓｏｆｒｅｃｖｃｌｉｎｇｉｓｕｐｔｏ３・Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｔｅｓｔｓ
ｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｅｒmanentdeibrnlationincreasedasｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｉｍｅｓｏｆｒｅｃｙｃｌｉｎｇｉｎｃreased･ぴ

Ｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｔin1eaftermanufacturinghadnoef[ectonthecushionfactor，Furtherstudiesare

requiredtoclarifytheeffectolthemixingratioonthequality.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Rccycling1Polyethylene，Aircellularcushioningmaterial､Cushioninge[ficiencv

ポリエチレン製の気泡緩衝材を、リサイクル使用すると、その緩衝性能の劣化が懸念きれるため、リサイクル材とバージン材の性能を比較検討した．ポリエチレン製気泡緩衝材だけを原料としてリサイクルする場合のリサイクル回数の影響、および、バージン原料と市中から回収したポリエチレン製品からの再生原料の混合比が緩衝材の性能に及ぼす影響を評価した結果、リサイクル材の緩衝性能は、リサイクル回数３回まではバージン材と同等またはバージン材より若干優れること、また製造年月の差は緩衝'性能に影響しないことが明らかとなった。ただし、回収原料の混合比が緩衝材の性能に及ぼす影響については、さらに詳細に検討する必要がある。
キーワード：リサイクル、ポリエチレン、気泡緩衝材、緩衝性能

1．緒言

その緩衝性能の劣化が懸念される。
本研究では、リサイクルされた気泡緩衝材

ポリエチレン製の気泡緩衝材の多くは使用の性能がバージン材と比べ、どのように違う後廃棄される消費資材である。最近、環境負かについて比較検討した。ここでは、ポリエ荷低減のために、これを回収し再利用するこチレン製気泡緩衝材だけを原料としてリサイとが行われようとしているが、そのリサイククルする場合のリサイクル回数の影響と、市ル率と緩衝特性の関係を明らかにした報告例

中から回収した一般ポリエチレン製品を再生はない。回収一再利用の工程を経た材料では、原料として用い、バージン原料と混合した場

事神奈111大学工学部機械工学科（〒221-8686横浜市神奈川区六角橋3-27-1）：KanagawaUniversity,FacuItyofEn・
gineering､DepartnlenLofMechanicalEngineering3-27-1Rokkakubashi､Kanagawa､kUYokohama221-8686Japan－２８９－

気泡緩衝材の性能に及ぼすリサイクルの影響

合に、その混合比が気泡緩衝材の性能に及ぼと、市中から回収されたプラスチックバッグす影響を評価した。なお、気泡緩衝材の使用などの一般ポリエチレン製品を原料とした回状況を考慮すると、ＪＩＳによる適正荷重下だ収原料（Ｍ）を混合して調製したものである。

けでの評価は実用的とはいえず、広い範囲のＣからＦまでの供試材は、Ｂをリサイクルし試験条件で評価した。

た原料と回収原料Ｍの混合比を変えた試料である。リサイクル回数を評価するための供試
材は、Ｂ、Ｇ、Ｈ、Ｉであり、リサイクル回数

2．実験方法はＢが１回、Ｇが２回、Ｈが３回、Ｉが４回である。ＡとＢの２種類は1998年９月と2.1試料

供試材は、すべてポリエチレン製の気泡緩

2000年１月に製造され、ＣからＩまでの９種衝材で、一枚の厚さが約４ｍｍのものを、一類は1998年９月に製造された供試材であり、辺１５０ｍｍの正方形に切り出した。１，２当りボール箱に入れ常温無負荷で保管した。の質量は0080kgである。この供試材の気泡面を下向きにして数枚重ね、厚さ２５ないし2.2厚さの測定29ｍｍとなったものを静的圧縮試験の試験片

試験片の厚さは、定盤の上に置いた試験片とし、５０ないし５４ｍｍとなったものを衝撃の上部にプラスチックの平板（厚さ４１ｍｍ）荷重試験の試験片とした。

を当て、約０．２ｋＰａの圧力を加え３０秒後にＴａｂｌｅｌに各供試材の配合を示す。Ａはバージン材であり、流通の主流である。Ａ以外圧力を加えた状態で試験片の四隅をハイトゲージで測定し，その平均値で求めた。の材料は混合材である。すなわち、Ａの製造工程で発生する余材を再利用した原料（R）

2.3静的圧縮試験方法

供試材の`性能試験は、ＪＩＳ ＺＯ２３５１９９７にTablelSourceofcuShiOmingmaterialS準拠して行った。Ｆｉｇ．１に、 自作した試験Source

装置の概略を示す。ポール盤 (吉田鉄工所製、

Sａｍｐｌｅｎａｍｅ
Ａ(J2000*＆S1998**）

Polyethylene(Virgin）

BO2000＆S1998）

Ｒ**＊８０％＋Ｍ***＊２０％

Ｃ(S1998）

Recycle。Ｂ２０％＋Ｍ８０％

Ｄ(SI998）

Recycle。Ｂ４０％＋Ｍ６０％

Ｅ(Sl998）

Recycle。Ｂ６０％＋Ｍ４０％

Ｆ(S1998）

Recycle。Ｂ８０％＋Ｍ２0％

Ｇ(S1998）

RecycledBlOO％

Ｈ(S1998）

RecycledGlOO％

Ｉ(Sl998）

ＲｅｃｙｄｅｄＨ】００％*:ProducedinJanuary2000**:ProducedmSeptember1998***:PoIyethylenerecycledfommanu色cturingprocess
Fig.１Set-upoTstatictestapparatus****:PoIyethyIene,recycledfiPommaTket－２９０－日本包装学会誌ｙｂＬＩＯハノ､､６（2001ノ

YUD540）の送り機構を利用して試験片に負sP1）を算出し、最大加速度-静的応力線図、荷をかけ、ロードセル(共和電業製､LC2TN）

衝撃永久ひずみ‐静的応力線図を作成した。

により圧縮荷重とひずみを測定した。試験片

ここで、静的応力とは、おもりの全質量に重厚さの測定は、試験前と負荷を除いて３分経力加速度を乗じた荷重を、試験片の試験前の過したときに、前項の方法で測定した。圧縮面積で除した値であり、単位面積当たりの荷試験は同一条件で３回ずつ行なった。これに重で示す。

より圧縮応力Ｃｌ)、エネルギＢ２）（圧縮荷重-ひずみ線図の曲線下の面積)、緩衝係数ｃ２）

3．実験結果と考察を算出し、応力-ひずみ線図と緩衝係数-応力線図を作成した。

3.1リサイクル回数の影響
3.1.1静的荷重試験の結果

2.4衝撃荷重試験方法Ｆｉｇ．３に示す応力一ひずみ線図を用いてＪＩＳＺＯ２３５１９９７に準拠して試験を行った。

リサイクル回数の影響を解析した。この図のFig.２に自作した試験装置の概略を示す。

試験片は、バージン材100％の材料Ａ、Ｍを試験片の上方600ｍｍの高さから、おもりを混合したＢ、Ｂを繰り返しリサイクルしたＧ、１分間隔で５回自由落下させた。おもりの質

H、Ｉである。すなわち、図は、Ａを繰り返量は、４，８，１０，１２，１４，１６，２０、２２ｋｇでしリサイクルしたときの繰り返し回数の影響ある。おもりが落下し、衝撃時に生じる加速を比較したものとなっている。この図から、度の最大値、すなわち、最大加速度Ｇを各バージン材Ａの応力推移曲線よりもリサイ回毎に測定した。そして、５回の測定値から、クル材の曲線の方が上方に移動していること１１回1目を除く残りの４回の平均値を最大加速がわかる。このことは、単位体積当たりの吸度とした。試験は同一条件で３１ｺずつおこな

収エネルギは、リサイクル材の方が大きいこい、前項と同様に試験片の厚さを測定した。とを示している。しかし、リサイクル材は、測定値から静的応力瓜/)と衝撃永久ひずみ

ひずみが約７０％以下であれば、バージン材との差はほとんどない。ひずみが70％をこ600

ＤＢＤ■・一一（」

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中■困■

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匡口ゴ．

００００００００００（ロム】）、、の出包め

５４３２ｌ０主；0２０４０６０８０１００

ｓtrain（％）
Fig.２Set-■pofimpacttestapparatus

Fig.３Stressandstraincuwesinstaticte5ｔ－２９１－気泡緩衝ｲｻ･の性能に及ぼすリサイクルの影瀞

える応力下では、緩衝材の機能を越え、緩衝ほとんど見られないといえる。リサイクル回していない状態に近くなる。したがって、こ数４回目のＩでは、緩衝係数の最小値をとるの様な状況では被包装品に大きな応力が加わ応力値が著しく低くなっている。このことかわることになり、緩衝材の意義が失われた状

ら、リサイクル回数が或る値以上になるとバ態となる2)。

ージン材と同等の．性能は得られなくなるもの

Ｆｉｇ．４には、Ａ、Ｂ、Ｇ、Ｈ、Ｉの緩衝係数と思われる。緩衝係数の値は、リサイクル回と応力の関係を示す。これらの図から、リサ数がｌないし３回の材料では、全般にバージイクル材は、バージン材よりも曲線が右方向

ン材Ａより高い応力側になるが、適当な条に移動しており、値の推移が高応力寄りにな件下で使用して最適な負荷がかかる範囲2）っていることがわかる。また、リサイクル材

では大きな差はない。また、バージン材Ａは、緩衝係数が最小値をとったあとの値の増より高い応力側になることは、緩衝材の適用加率がバージン材より小さい。Ｔａｂｌｅ２に緩範囲が広がることを意味している。

衝係数の最小値とその時の応力の値を示す。

3.1.2衝撃荷重試験の結果

これからＢとＧは他よりも緩衝`性能がわず

衝撃荷重試験の結果から、緩衝材の性能をかに優れていることがわかるが、その程度は評価するとき、最大加速度-静的応力線図が試料1枚程度である。１回から３回までのリ用いられる。一般に、緩衝材にとって最適なサイクル回数であれば、その緩衝`性能に差は

負荷状態は、すり鉢状の最大加速度-応力線図で、最大加速度が最小値をとる近傍である

2５Ａことが知られている3)。

Ｂ』ｓ・巴臣Ｃ三⑭。。

０５・０５２１１Ｇ

今回の試験で得られた最大加速度-静的応Ｈ

力線図（Fig.５）では、曲線はすり鉢状にはならず、最大加速度の最小値を特定できなかった。図では、リサイクル回数の増加にともない、最大加速度値を示す曲線は上方に移動■：ｒ■△－－－－－－Ⅱ■

０110１００l000
ｇn

官１４００，－プＥ１２００･Table2ReUEotionshipbetweepminimum

層1000

fushmninctorandstrCSS

SampIenameMinimumcusMcnfnctor
ＡＢＧＮＩ

AvemgeofaIlthe
samplesinTabIel：８００･

S唾sｓ (kPa〕

５．６２

55.5

５．２７

70.6

5.16

63.4

5.48

73.5

5.56

38.7

５．４１6４；３６００

ＡＢＧＨ’

へ１６００ｍ

一 一 十 一 一Stress（kPa）

Fig.４CushionfnctorasafUnctionofstress

圭氷三雲溌
朱貝４ＯＯ

Ｅ２ｏＯ
再三０

Staticstress（kPa）５

Ｆｉｇ sCuwesofmmimumacceIeration
VerSuSStatiCStreSS

2921０日本包装学会誌Ｗﾉ.１０Ａ/ｕ６（2001ノしている。特に、Ｂは低応力側の広い範囲でその緩衝材に生じる衝撃永久ひずみが大きくバージン材より小さな最大加速度値を示してなることを意味する。

いる。このことは、被包装品にかかる最大加速度が小さいこと示し、緩衝性能が優れてい3.2回収原料の混合比の影響ることを意味する。

バージン材を製造工程から回収して原料とＦｉｇ．６に、衝撃永久ひずみ、すなわち試したＲと、市中から回収した一般ポリエチ

験片厚さ減少率と静的応力の関係を示した。

レン製品を原料とした回収原料Ｍの混合比

ここで、試験片厚さ減少率とは、衝撃荷重試を変えて気泡緩衝材を製造し、ＲとＭの混験後規定の時間を経過したときの試験片厚さ合比の影響を検討した。の減少量を，試験前の厚さで除してパーセン3.2.1静的圧縮試験の結果トで表した値であり、JISではこの衝撃荷重Ｆｉｇ．７の応カーひずみ線図に示すように、試験における値を衝撃永久ひずみと定義して、とＥの吸収エネルギはバージン材に比べいる。この図に示すように、リサイクル回数非常に大きくなった。その他のリサイクル材が増えると，衝撃永久ひずみの値も増加した。

はバージン材とほとんど差を認めなかった。

このことは，リサイクルの回数が増えると，Fig.８の緩衝係数-応力線図では、この、と０２Ｅはバージン材よりも緩衝係数の最小値をとＧはこの応力値が小さいものの、緩衝係数の５１値がＡよりも小さくなっていた。Ｃとバー
０１

ジン材との間には、緩衝係数の最小値とそのときの応力値において、有意差を認めなかっ５□た。特に、ＥとＧは、Ａと比べ差が顕著でｐロあった。これらのことから、回収原料Ｍを０（ま）ぬ８一三○一二』宮ＥＣ｝］。：⑭】

る近傍の応力値が大きくなった。一方、Ｆと

0２４６８

10

StaticstIcss（kPa）

40％用いたＥは、Ａよりも高い応力での使Fig.６CuwesofreductioninthiclmeSs用に適し、また、Ｍが20％のＧは、Ａと同

verSuSStatiCStreSS

2５600500。Ｃ圓三｣L菱三三2０１５１０５』○一○巴目一二ｍゴロ

００００００００４３２１〈甸垈】）ぬ、⑪揖の

０00２０

４０６０

8０－０－Ａ100

strain（％）

ｌｌＯＩＯＯｌＯＯＯ

Ｓｔｒｅｓｓ（kPa）
Fig.８Cushionfkuctorasafhmctionofstress

Fig7Stress- Straincuwes

293

気泡緩衝材の性能に及ぼすリサイクルの影響条件で使用するのであれば、厚さが薄くて済Ｍ製造時の触媒の影響に起因する可能性がむので経済的である4）といえる。

ある。

回収原料Ｍの混合比が緩衝性能に及ぼす

3.2.2衝撃荷重試験の結果

Ｆｉｇ．９の最大加速度一静的応力線図から、影響については、さらに広範囲な条件で製造した試験材について調べる必要がある。

回収原料Ｍの混合比が40％以下のＥ、Ｆ、Ｇは、バージン材に比べ広範囲で最大加速度の3.3保存期間による違い値が小さくなっていることがわかる。また、

Fig.１０の衝撃永久ひずみ（試験片厚さ減少

製造後の経過年月が長いSl998材は、気率)－静的応力線図から、Ｅはバージン材に泡の空気が抜けてJ2000材よりも緩衝性能が比べ厚さの減少率が小さくなっており、バー劣るのではないかと予想していた。しかし、ジン材より復元力があるといえる。しかし、Fig.１１から、適正な負荷のかかる範囲では、衝撃によってつぶれた気泡数は、Ｅ材がバー製造後の経過年月による差はほとんどないこ

ジン材にくらべて多かったので、総合的にはとがわかった。また、リサイクル材とバージＥ材の品質が優れているとはいえない。気泡ン材のそれぞれの特性も、製造後の経過年月の破損は、混合材料の不均一分布や回収原料の差の影響を認めることはできなかった。

、－〆

巨】200
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帯８００＋．

旨1000。□

１国－１州－則－－

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ＡＣＤＥＦＧ
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一一 ◎□一十一

へ１６００ｆ■･；３６００

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三三三三LjLLi1Il蕊

4．結論
緩衝材の性能に及ぼすリサイクル回数の影

響を、静的圧縮試験と衝撃荷重試験の結果で評価した。その結果、次の結論が得られた。

宇守⑤_-℃■▲■-ﾛ■⑤■守ＰＣ－■●■■■●■｡●●●●Ｃご●■のﾛ◆｡●ｃｃ■■●■●●●●ＣＣＣ⑪｡■■￣■￣■■●●中二●●辛●●●￣■￣□￣■●■■●■■の■｡●●●

息200ｌ）リサイクル材の緩衝性能は、リサイクル⑤■心---ｺ■●●■--I■Ｃ■－■－－－－■●■▲●●■●■●｡●｡ご￣⑰▲■￣■●●■●■●●■●●●●●■■■●｡￣口■■Ｃ￣￣●■￣●￣ＰＣｐＣ■▲｡●■●■●■の■■■●■

呵三０

回数３回まではバージン材と同等またはバー

Staticstress（kPa）５’O

1

ジン材より若干優れていた。

Ｆｉｇ．９ Cuwesofmaximumaccelerationversus

staticstressfWlong-storedvirginPE２）回収原料の混合比が40％の材料は、他０２ＡＣＤＥＦＯ

10５０５０Staticstress（kPa）

１ｌｓ0２４６８2０』○一○逗巨Ｃ一二ｍ二○０１■窪皐寺一手一 一５１（ま）閉⑨星。一二Ｅ一戸。｛一○目①塵2５0Ｉ

ｌＯｌＯＯｌ０００

Ｓｔ泥sｓ（kPa）

Fig.１０Cuwesofreductioninthickness
verSusstaticstreSS

Ｆｉｇ294

I1Cushiomf［lctorasafUnctionofstress日本包装学会誌Ｗｌ.Ｉ０Ａｋｌ６（2001）の混合比の材料に比べて、静的および動的試＜引用文献＞

験の結果は優れていたが、混合比が緩衝材のｌ）包装用緩衝材料の評価試験方法、JISZ

性能に及ぼす影響については、混合材料の均一性や原料製造時の触媒の影響などについて

O235-l997２）“新包装技術便覧，､(日本包装技術協会編)、さらに詳細に検討する必要がある。

日本生産`性本部、ｐ・'264（1971）３）製造年月の差が緩衝`性能に及ぼす影響は、"パッケージ大百科,,
３）“パッケージ大百科,,（越山了一監訳)、朝倉書店、ｐ､127（1994）
朝倉書店、ｐ､127（１１

認めることはできなかった。

４）名田祐久、“パッケージの実務"、日刊工
名田祐久、“パッケー5．謝辞

業新聞社、ｐ､7８（19（、ｐ7８（1968）(原稿受付2001年８月 ２７日）

川上産業株式会社から試験材料を提供していただいた。ここに記して、謝意を表する。

－２９５－(審査受理2001年１１月 ５日）