平成２３年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

EPS 代替を目的とした青果物用 MA 段ボールの開発
朝來壯一*・松尾秀規***食品産業担当・**山村産業株式会社

Development of EPS Alternative MA Cardboard for Vegetables
Shoichi ASAKI*･Hideki MATSUO***Food Industry Group･** Yamamura Sangyo Co., Ltd.

要旨
青果用発泡スチロール容器を代替する容器開発を目的として，鮮度保持性能を高めるために必要な段ボールの機能について検討した．その結果，断熱性能では両者に顕著な差は認められなかったが，段ボールは青果物鮮度保持に関係する酸素及び炭酸ガス透過性特性が著しく劣ることが判った．また，ガス透過特性の異なる段ボール原紙に対し，コーナー通気性を抑制する改良を行い，H 字封かんして鮮度保持試験を行った．その結果，コーナーの改良とガス透過性の低い原紙を選択して気密性を高めることで青果物鮮度保持機能を高められた．

1.

Table 1 熱伝導に関する特性

はじめに材料卸売市場など大型包装の利用頻度が高い現場では，発ビーズ法ポリスチレン
アルミ箔入り空気層段ボール〃杉板ガラス泡スチロール（以下 EPS と記す）と段ボール（以下 DB と記す）が主体となっている． EPS は使用後の廃棄に課題があるが，DB は処理システムが整備されている上，断熱密度等

25kg/m3以上
140g/m 2120g/m 2330kg/m 3
2600kg/m 3

熱伝導率 W/m.k

0.037
0.03
0.062
0.065
0.093
0.68

素材の分離回収が容易であり，リサイクルで有利である．
さらに DB は折りたたみ可能で在庫・保管スペースを大幅DB と EPS は，Table 1 に示すように，熱伝導特性におに削減でき，使用後容器の減容化に有利である．青果物

いて他の素材と較べても格段に性能が優れている．

鮮度保持機能が確保されれば，DB を使うことへの市場で青果市場等で使用される 4.8mm を基準とすれば，EPSの抵抗感やロジスティクス上の問題はない．

が DB に勝るものの，同一の厚さであれば断熱性能の差はまた，リサイクル可能な素材の採用で，環境への配慮ほとんどなく，今回対象としたコネギの鮮度を左右するによる企業イメージアップが図れる．流通現場では，段要素は他に求めるのが妥当と考えられた．

ボールの①低コスト性，②省スペース性，③形状対応の一般に青果物の鮮度保持は，低温流通を前提として柔軟性などの評価は高いが，断熱性・保冷性で EPS よりCA(Controlled Atmosphere Storage)貯蔵や MA(Modifiedも劣るという評価傾向である．

Atmosphere)包装のように環境ガス制御によって青果物

これまで地場メーカーから県内 JA に EPS に替わる機自体の呼吸を抑制してエネルギー消費抑える．すなわち能性 DB の提案が行われている．しかし，メーカー側に青高炭酸ガス＋低酸素を利用して老化ホルモンであるエチ

果物鮮度保持に関する技術情報が乏しく，保存試験等でレンを抑制する方法が採られる．

期待するような性能を発揮させるに至らなかった．そこ

そこで本研究では，青果物の鮮度保持に影響する要素で，地場企業と県による本企業ニーズ共同研究を実施しとして輸送中の青果物の環境ガス制御に有利な段ボールたものである．の高気密化について検討した．1)2)3)
62

平成２３年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

2.

実験方法

ス透過性測定用に試作した簡易型ガスチャンバー測定器

2.1 温度特性を用い，炭酸ガス分圧の変化でガス透過性の検証を行っ

青果物流通の現場では，EPS の特性を断熱保温性能がた．この方法で用いるチャンバー測定器は，Fig.2 に示

DB に較べて格段に優れているという声を聞くため，まずすように，上下 2 室になったアクリル製で，上下 2 室の外部の温度変化に対する応答性を含む温度特性を調査し中間に 100mm 直径の正円開口部を設けている．そこに試た．実際に流通で使用されているほぼ同サイズ（60mm☓

料から 98mm 直径の円形ディスクを切り出し，周囲をシリ23mm☓19mm）で 4.8mm 厚と 15mm 厚の EPS を供試した．可コンシール成形しシリコングリースを塗布してセットし能な限り熱貫通の影響を避けるため，両者テープ貼りでた．上部チャンバーは 20〜22％で炭酸ガス分圧を高めてDB については角をシリコンコーキングし H 字貼りとした．

充填し，上下チャンバーに圧力差が生じるようにし，ガ

函内部の温度変化は空間中央部で測定することとし，ボスが試料ディスクを透過移動して上下チャンバー内ガスタン型温湿度データロガーをフィルムテープで宙吊り固度が平衡状態に達するまでの変化パターンを経時的に比定して測定した．温度プログラムはプログラムインキュ較した．ガス濃度測定にはジルコニア式ガスセンサー

ベータ（タバイ）で 7℃→60min→30℃→60min→15℃→off（DANSENSOR 社）(30℃）のプログラムで函内温湿度変化を測定した．
分取ニードル
分析装置へ

2.2 通気抑制と評価

チャンバー（アクリル製）

2.2.1 供試 DB 原紙
塗 膜

フィルムライナー
フルートライナー

固定クリップ
シリコンリング

Fig.1 塗装原紙の構造一般に段ボールの気体透過性は塗料の性質や原紙への浸透度によって異なるが，塗装によって透気度が抑制される．そこで DB の容器としての気密性向上を目的として，

Fig.2 ガス透過性測定器

原紙被覆の効果を検討した．材料は，企業の取扱い塗装
DB から①リサイクール（レンゴー），②ダンプルーフ（レを用い 1 時間毎に内部のガス濃度を測定した．

ンゴー），③発泡ライナー（大王製紙），対照として④普函構造の開口部の改良はコスト面を考慮し改良は最小

通段ボールを供試した．

限にとどめ，手掛穴などを設けない無孔 DB のフラップ

さらに供試材料原紙の表面の状態を比較するため，マイクロファイバースコープ（C&G システムズ製）を用いSlot 6.4mmて撮影した．

2.2.2 供試原紙のガス透過性
ガス透過性については，JIS 規格のガーレー法によるSlit

透気度で示すが，これは原紙一枚でのガス透過性であり，Ⅰ型

Ⅱ型

フルートを含む成形後の DB 自体のガス透過性を示すも標準のではない．このため，本研究では著者がフィルムのガFig.3 スロット先端のスリット形状
63Ⅲ型

平成２３年度 研究報告 大分県産業科学技術センターの切り込みであるスロット改良を行った．
72.0

DB のフラップ部分は最大の通気ポイントであり，通常EPS温度(℃)

62.090°で重なるが，スロットの元の部分に四角形空間が生DB温度(℃)

52.0

EPS湿度(%RH)

じる．そこで隙間ができないようスロット先端部を加工
32.0

90°までの範囲でⅠ型，Ⅱ型，Ⅲ型とした．通気遮断の22.0

効果は，製函して実際の保存試験に供して評価すること12.0とした．また，DB は構造上テープ貼りで封かんすること2.0になるが，I 字貼りが主流である．しかし，ここでは気密性を高めるため H 字貼り封かんを選択した．
H字貼

DB湿度(%RH)

42.0

した 1)．形状はフラップ同士の最大重なり角度 30°〜

115294357718599113127141155169183197

Fig.5 コネギ用 DB と EPS の昇温冷却特性比較

Ｉ字貼ーンを示した．但し，DB は吸湿性があるため函内の湿度変化に差があり，吸湿性の小さい EPS の方が冷却と同時に急激に湿度が上昇するなど温度の変化に対する湿度の変化が早かった．これらのことからガス環境さえ考慮すれば鮮度保持上の条件は同等と考えられた．
DB の通気性と鮮度保持上の条件については現場ではあFig.4 封かん方式

まり考慮されておらず，低温管理下の温度応答性や作業性を重視するあまり，手掛穴や四角の穴など多くの通気2.3 保存試験可能な隙間が開けられている．これらによって温度応答青果物用の鮮度保持容器としての評価であるため，性は高まるが，逆に呼吸抑制は不可能となり，低温の途4.8mm 厚の各種原紙で，スロットパターンと組み合わせ切れにより一気に青果物の品質低下が起きる．一般に低て製函した DB 容器と，同サイズの現行 EPS 容器（厚さ温の途切れは常在化しており，高温に晒される危険性は15mm 密閉式）を加えて 5 種類の容器で保存試験を行った．

高く温度応答性を重視する意味は薄い．青果物の鮮度保保存試験は，コネギが変質しやすい 25℃を選択した．保持にとっては，低温管理に加えて呼吸を抑制すること，存温度に設定したプログラムインキュベータ（タバイ製）

容器の気密性を高めることが重要である．６）にコネギ 10 袋を 1 区とし 2 連性で保存した．供試したコ
ネギは前日に収穫後穴あきフィルム包装で市場出荷され，3.2 通気の抑制

冷蔵保存されたものを卸売市場から直接入手し 5℃保存3.2.1 コーナー通気性の抑制

後，翌日室温に馴化した後保存試験に供した．

通常の DB ではフラップの折り込みを容易にするためフィルムは有孔包装であり MA 包装ではない．保存試験に，折り代を見込んで切り込みスロットが入っている．の間の環境変化は函内ガス随時ジルコニア式ガスセンサ

このスロットの先端形状を改良し，折り重なり面積を増ー（DANSENSOR 製）で分析した．保存開始後 3 日目の品やすことによって通気を抑制することを試みた．フラッ

質を１：腐敗〜５：収穫時の品質とし 5 段階評価した．

プの重なり角度が 30°〜90°の 3 種類の異なるスロットを比較した．切り込み角を大きく 3 つに分けてⅠ型，3.

結果と考察

Ⅱ型，Ⅲ型（写真.1，写真.2，写真.3）とした．フラッ3.1 容器としての温度特性

プを折り曲げたときのスリットの重なり角度はⅠ型がFig.5 に示すよう 7℃→60min→30℃→60min→15℃→off90°で最大である．写真.4 にⅠ型の函内側の収まりを示(30 ℃）の間の温度変化は DB と EPS でほぼ同一パタしたが，気密性を考慮すれば，角度の小さい方がフラッ64平成２３年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

プの重なり面積が増えて通気の抑制に機能し，高気密化②ダンプルーフ（レンゴー），③発泡ライナー（大王製紙），に有利と考えられる．これらを実際に製函し，鮮度保持④普通段ボールの炭酸ガスの透過性を比較した．普通段試験で鮮度保持への影響を検討した．

ボールは Fig.6 に示すように CO2 の透過が速い．原紙表面(写真.6)からも判るように紙の繊維が重層したフィルター構造をとっており，気密性に乏しい．発泡ライナー(Fig.7)は原紙表面に発泡性コーティングを施したもの
だが，紙繊維の隙間を充填がガスの通気を妨げるまでには至っておらず，通気性は原紙と同程度であった．
ダンプルーフは紙繊維の隙間が充填されており通気が抑制されている.平衡状態に達するまで 5〜6 時間程度を写真.1 Ⅰ型

写真.2 Ⅱ型

要した (Fig.8) ．
また，リサイクールのガス透過性はさらに低下しており平衡状態に達するのに 10 時間以上を要した．リサイクールは EPS のガス透過性に近づいてきているが（Fig.9），EPS はさらに 12 時間経過後も完全平衡には達せず，気密性の高さが認められた（Fig.10）．
これらのことから，塗装の性質にもよるが，紙繊維の隙間を埋める性質の強い塗料を選択すれば，十分に発泡

写真.3 Ⅲ型

写真.4 Ⅰ型の内部
25

CO2上CO2下20

3.2.2 改良型原紙の利用
15

各種原紙を供して製函し，スロットの改良と組み合わせてその効果を検討した．EPS は写真.5 に示すように予10

備発泡後のポリスチレンビーズが重なり合い圧縮された5多層構造を形成している．ビーズ間は密着しており通気01しにくい構造である．

23456Fig.6 普通段ボールの CO2 移動

25

CO2上CO2下2015

写真.5 EPS（×25）

写真.6 DB 原紙（×175）105

一方 DB は写真.6 のように紙繊維が重なりあった構造となっているが，目の荒いペーパーフィルターと同様に01気体透過性は大きいと推定される．そこで塗装や断熱コーティングを施した各種素材①リサイクール（レンゴー），

2345Fig.7 発泡ライナーの CO2 移動
656平成２３年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

動速度が遅くなる傾向が認められた．塗料の塗布によっ25て原紙表面の通気性の隙間が少なくなる結果ガス透過抑CO2上20CO2下制効果が高まるものと考えられた．中でもリサイクール

15がガス移動では発泡スチロール並のパターンを示した．

10

塗装は，原紙に浸透するタイプと表面を被覆するタイ5プがあるが，コストに関係する塗料及びその量を含めてさらに検討する必要がある．

0123456Fig.8 ダンプルーフの CO2 移動

3.3 保存試験
実際の流通場面では夏場の流通温度に相当する 25℃での実証試験を行った．味一ねぎを区分で封かんし，直ち

25

CO2
上CO2下20に 25℃のインキュベータに保管した．その後 24 時間毎に外装容器内の酸素濃度及び炭酸ガス濃度を測定したが，15

傷みの著しい保存 3 日目の包装内ガス濃度等の結果を10Table 2 に示した．保存した試料の外観を写真.7，8，95に示したが一様に先端部から黄化が認められたものの，炭酸ガス濃度が高い傾向にある区が外観上黄化程度が若01234567干軽い等の差も認められた．

Fig.9 リサイクールの CO2 移動

ガスバリア性が高く，気密性が高い区は，コネギの呼吸に伴って酸素濃度が低下する．一般に１％以下の無気25

呼吸至らない低酸素は，コネギの呼吸抑制に働く．

CO2上試験区内では，EPS が高炭酸ガス，低酸素傾向であり，CO2下20鮮度保持に一定の効果が認められたが，他の区ではリサ15

イクールのⅠ型を除いて顕著な効果は認められなかった．

10

これらのことから次のことが推定された．
１）EPS は断熱性に加えて，容器の構造及び EPS 容器自5体の気密性により鮮度保持効果を発現．

0123456２）断熱特性は DB 単独では EPS と大差ないが，鮮度保持Fig.10 EPS の CO2 移動（5mm 厚）

性はガス透過性は抑制で改良することが可能．
３）リサイクールなどの表面塗装は DB のガス透過抑制にスチロールの気密性に近づけることが可能と考えられた．

一定の効果が認められ，Table 2 に示すようにスロッ無塗装と塗装の差は著しく，塗装によって炭酸ガスの移

Table 2No①②③④⑤⑥⑦

容器

密封 OPP

対照：普通段ボール
FS味一ネギ用
普通段ボール＋スラットⅠ型
普通段ボール＋スラットⅡ型
リサイクール＋スラットⅠ型
リサイクール＋スラットⅡ型
リサイクール＋スラットⅢ型

25℃保存試験結果

開孔OPP

束数

保存温度

開孔 OPP
開孔 OPP
開孔 OPP
開孔 OPP
開孔 OPP
開孔 OPP
開孔 OPP

1010101010552525252525252566

9月7日
O2CO 220.9
020.9
020.9
020.9
020.9
020.9
020.90ガス環境
9月8日
O2CO220.9
013.7
6.3
20.9
0.2
20.9
0.1
20.7
0.4
20.7
0.2
20.7
0.2

9月9日
O2
CO220.90118.2
20.9
0.3
20.9
0.1
19220.2
120.3
1

評
価
1221211

備考

H字貼り平成２３年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

鮮度保持効果は主にその気密性によると考えられた．
また，今後安全性を含めて低コスト塗装を検討する必要があるが，塗装によって段ボールの気密性向上が可能であることが推察された．
５）封かん方法は，気密性の点から H 字貼りが有利であるが，流通の現場では作業性・コスト面から H 字貼りを選択することは困難である．このためＩ字貼りでの気密性向上を検討する必要がある．

3.4 今後の課題
写真.7 函内の 25℃3 日目のコネギ（FS も黄化）本試験で DB のコーナー処理による気密性向上が予見できたので，今後改良をする上では，コーナー処理＋I字貼りを前提とした検討が必要である．
近年異物混入対策等の理由からバリア性を付与した段ボール開発の事例が報告されているが，いくつか問題点も指摘されている．PE 被覆は効果が高いが，①工程数が増え，製造コストの上昇，②アルミ系バリアでは金属探知機が使用できない，③石油由来では環境負荷が高い（LCA の問題），また④印刷現場では一般に印刷適性を水性塗装でコントロールしていることから，水性塗装技術で紙に酸素バリア性を付与できるとの報告もある．この場合シーラント層の積層も合わせて行うことも可能であ

写真.8 函内の小ねぎ（全てに黄化が発現）

る．

参考文献
(1)中部大王製紙：第 49 回全日本包装技術研究大会予稿集,P34(2011)(2)打田宏：日本包装学会誌 P33，Vol4,No.1(1995)(3)志水基修：フレッシュフードシステム,P28, Vol. 35,No.2(2006)(4)五十嵐清一：段ボール包装技術入門,日報出版,
P208~217(2008)(5)仲川勤：包装材料のバリア性の科学,日本包装学会,
P68~72,P115~P134（2003）

写真.9 包装内のコネギ（2：③，4:⑤，FS:②に相当）(6)大久保増太郎：野菜の鮮度保持,養賢堂,P25~32,
P103~107(1982)

トⅠ型の効果が高かった．コーナー改良と塗装原紙の利用は，気密性向上に相乗効果が期待できる．
４）EPS は MA 容器としては不充分だが，比較的早く高炭酸ガス，低酸素条件になる．このため，EPS の青果物
67