キャリアの耐湿性：氷や湿気の環境下ではどうなるか

レオ・チャン著  | BonitoPak ライター | 成形パルプ製包装分野で20年以上の経験

公開日：2026年8月24日 | 最終更新日：2026年8月24日

繊維は、水分によって繊維同士を結びつけている水素結合が切断されるため、濡れると強度が低下します。この問題に対処するために、2つの異なる化学的アプローチが用いられます。すなわち、サイジング処理は水の浸入を遅らせ、湿潤強度剤は濡れても維持される結合を形成します。ほとんどの仕様書では、このうち一方についてのみ規定されています。.

「キャリアの湿潤強度」は、繊維製キャリアについて誰もが真っ先に挙げる懸念事項であり、単なる安心させる言葉ではなく、技術的な回答が求められる問題です。缶が冷蔵室から取り出されると、暖かく湿った空気に触れ、結露が生じますが、その間もパックは数キログラムの重量を支え続けなければなりません。.

この記事では、繊維が濡れると強度が低下する理由、その対策として取られている2つの異なる方法、公表されている数値が実際に何を示しているのか、そしてサプライヤーに何を尋ねるべきかについて解説します。.

紙製の缶ホルダーは水浸しになるのか？その仕組み

この仕組みは特異なものであり、理解する価値があります。なぜなら、これによって、なぜある修正策は効果があり、別の修正策は効果がないのかが説明できるからです。.

乾燥した紙においては、繊維間の水素結合が主な接着力となっており、その作用範囲はごく短い距離に限られます。成形部品を一体化させているのは、まさにこれらの結合です。また、これらの結合は水に敏感です。.

水が繊維ネットワークに到達すると、水分子はセルロース上のヒドロキシル基と水素結合を形成します。この競合によって繊維間の結合が切断され、構造は急速に強度を失います。繊維そのものはほとんど損傷を受けていません。破損するのは、繊維間の結合なのです。.

膨潤が事態をさらに悪化させます。繊維が水分を吸収すると膨張し、シート内部の細孔容積が大幅に増加することで、より多くの水が流れ込むための通路が広がってしまいます。この過程は、それ自体で加速していきます。.

混同されがちな2つの異なる修正方法

この区別こそが最も重要であり、買い手はしばしば、一方について尋ねているつもりで、実際にはもう一方のことを指していることがよくあります。.

湿潤強度剤は、2つの作用機序によって効果を発揮します。「保護」とは、繊維の周囲に強固な架橋ネットワークを形成し、繊維の膨潤を防ぐことを意味します。「補強」とは、水素結合が切断された際にも保持力を維持する、水の影響を受けない新しい共有結合を形成することを意味します。.

また、一時的な結合と恒久的な結合には違いがあります。一時的な化学結合は、再湿潤すると再び切断されますが、恒久的な結合は共有結合を形成するため、再湿潤しても切断されません。単一の曝露ではなく、繰り返される凝縮サイクルにさらされる担体にとっては、この違いこそがまさに核心となる問題です。.

「湿潤強度」という数値が実際に何を意味するのか

業界での定義は、その言葉が示唆するほど大げさなものではありません。.

一般的に、湿潤時の引張強度が乾燥時の引張強度の0.1倍を超える場合、その材料は湿潤強度を有するとみなされます。つまり、湿潤状態でも乾燥時の強度の10％以上を維持していれば、その条件を満たすことになります。これは比較的低い基準であり、サプライヤーが具体的な数値を示さずに部品に「湿潤強度がある」と説明している場合には、この点を把握しておく価値があります。.

重要なのは、キャリアに湿潤強度が備わっているかどうかではなく、それがどの程度残っているか、どのように測定されるか、そしてどのくらいの期間経過後に測定されるかという点である。.

成形繊維の耐水性：サイズ別数値

再生繊維の内部寸法に関する公表済みの研究では、形容詞ではなく具体的な数値が示されている。.

未処理時の約7分の1まで吸水率が低下し、接触角が濡れ状態から強い撥水状態へと変化するのは、約1％の添加によって生じる大きな効果である。接触角が90度を超えるのは、水が広がるのではなく玉状になる点である。.

有用な副次的な知見として、サイジング処理が乾燥強度を損なわなかったことが挙げられる。比較研究によると、アルキルケテン二量体を用いたサイジング処理は乾燥強度に有意な影響を与えなかったが、これは実際の製紙経験とも一致している。一方、同じ試験条件下でのロジンによるサイジング処理では、乾燥強度が低下した。サイジング剤の化学的組成の選択は、決して中立的な問題ではない。.

成形パルプに関する具体的な数値

漂白バガスから作られたパルプ成形品に関する研究。掲載誌： ACS Omega, は、ハンズシート試験よりもキャリアに近い。その結果、湿潤端でポリアミド・エピクロロヒドリンを約0.2％添加すると、湿潤強度が1メートルあたり約3 kNまで急激に上昇し、その後ほぼ横ばいとなった。撥水剤を添加した場合、接触角は114度に達した。.

この頭打ち現象は、商業的な観点から重要です。適度な投与量を超えると、薬剤をさらに追加しても実質的な効果の向上は見込めません。したがって、過度な処理を提案するサプライヤーは、それに見合う利益がないにもかかわらず、コストと下流工程での問題を増大させていることになります。.

両方を併用すると、キャリアの湿潤強度は向上するのでしょうか

キャリアの設計において最も有用な知見は、サイズ処理と湿潤強度の化学的処理を組み合わせた方が、それぞれを単独で行うよりも効果的であるという点だ。ある研究では、 VTTが『BioResources』誌に論文を掲載 内部サイズ処理により、すでに湿潤強化処理が施された紙の湿潤強度が向上し、その効果は最大1か月にわたる浸漬後も持続することが判明した。.

注目すべきはその比率である。低濃度および中濃度の湿潤強度剤を少量添加し、さらにサイジングを組み合わせた場合、湿潤強度は、最高濃度の湿潤強度剤を単独で使用した場合よりも高くなった。この組み合わせは、より高濃度の単一処理よりも優れた性能を示した。この結果は、ハンドシートのみではなく、パイロットスケールの機械でも確認された。.

実用的な観点から言えば、適度な湿潤強度を付与する化学処理を施し、適切なサイジング処理を施したキャリアは、湿潤強度剤のみを配合したキャリアよりも優れた性能を発揮し、かつ使用量もコストも抑えられるはずである。.

正直なデメリット

成形繊維の耐水性には、それなりの代償が伴うものであり、その点を指摘しないサプライヤーは、情報を十分に伝えていないことになる。.

• 湿潤強度剤の含有量が高いと、再パルプ化が困難になり、使用済み時のリサイクル性に影響を及ぼします。.
• 堆積物は、生産中の機械の性能を低下させる恐れがあります。.
• これらの樹脂の製造および過剰使用により、プロセス排水中に吸着可能な有機ハロゲン化合物が生成され、一部の副生成物はEUにおいて規制対象として分類されています。.
• 食品接触用途については、これらの残留物に関して独自の評価要件が定められています。.

そのリストこそが、単にコストが安いという理由だけでなく、適度な投与量とサイズ選定を組み合わせた方法が、より優れた工学的解決策である理由の大部分を占めています。低～中程度の処理レベルでの研究では、重要な指標である再パルプ化率の低下を示す明確な兆候は見られませんでした。.

これらにはいずれもフッ素系化学物質は含まれていません。PFASは、耐水性ではなく耐油性・耐グリース性を高めるために繊維製の包装材に使用されていましたが、密閉された缶には油分が含まれていません。添加剤に関する詳細は、当サイトの以下の記事で解説しています。 運送業者はどのような素材でできているのでしょうか, 、および当社のガイドに記載されている認証に関する影響については 堆肥化可能かつリサイクル可能な缶用キャリア.

ファイバー・キャン・キャリアの結露試験と浸漬試験の比較

仕様上のよくある間違いの一つは、間違った露光条件でテストを行うことです。.

浸漬試験では、部品を液中に沈め、どの部分が耐えられるかを測定します。これは過酷な試験であり、比較試験としても有用ですが、実際に液中に沈められるキャリアはほとんどありません。.

ほとんどの梱包材にとって、真のリスクとなるのは、冷たい缶が温かく湿った空気と接触することで繰り返し結露が発生すること、および冷蔵保管庫内の高湿度が持続することです。これは、一度に高い湿度負荷がかかるのではなく、低い湿度負荷が何度も繰り返される状態であり、部品はそれぞれの状況下で異なる挙動を示す可能性があります。.

実際の使用環境に合わせて指定してください。缶が氷の中に置かれる場合は、浸漬耐性が重要になります。冷蔵倉庫と常温の小売店舗の間を移動する場合は、周期的な結露に対する性能がより重要となり、負荷がかかっている状態での持続時間が確認すべき変数となります。.

自社の生産ラインで目にする光景

当社は東莞市茶山鎮で成形繊維包装材を製造していますが、この点が、輸送プロジェクトを進めるかどうかの判断を左右する最も重要な要素となっています。.

壁の断面形状と化学組成は、一つの決定事項である

キャリアは、積載重量をリムから張力で支えており、これは私たちの考え方に近い構造的な役割を果たしています。 工業用および保護用パルプ包装 食品トレイよりも。壁厚は概ね0.8～3mmと規定しています。断面が十分な湿潤部は、断面が不十分な乾燥部よりも優れた性能を発揮することがあるため、耐水性と構造を別々の項目として扱うと、誤った結論に至ってしまいます。.

このプロセスによって、水分の移動の仕方が変わる

私たちの 湿式プレスライン 表面が滑らかで、厚さがおよそ0.7～1.2mmのより緻密な壁を形成する一方で、 ドライプレス これにより、断面が2.5～3.0mmとより厚くなります。断面が厚いほど、湿気を帯びた状態での保水時間が長くなります。これは、乾燥した棚に置かれるパッケージよりも、コールドチェーンを経由するパッケージにおいてより重要な要素となります。.

ご依頼いただくことをお勧めするテストデータ

キャリアの仕様については、サプライヤーに対し、所定の浸漬または湿度暴露期間後に測定した、乾燥状態に対する湿潤状態の引張保持率（パーセント）に加え、乾燥状態およびコンディショニング状態の両方における荷重落下試験の性能データを提示できることが求められます。測定方法、期間、荷重が明記されていない数値は、サプライヤー間で比較することができません。.

この記事に関する注記。上記の図は、当研究室の独自データではなく、公表済みの研究結果に基づいています。また、BonitoPakのキャリア形式に関する具体的な試験結果は現在集計中であり、入手でき次第、ここに追加する予定です。方法の詳細が明記されていない内部データを公開するよりも、参照可能な査読済みデータを引用することを優先しています。.

これらの決定に関連する素材や色の選択肢については、当社の カスタム成形パルプ包装 ページによると、試作金型は約7日間で、量産金型は形状承認後約8日間で完成し、最低発注数量は1,000個からです。.

キャリアの耐久性：サプライヤーに尋ねるべきこと

• 耐水性は、サイジングによるものか、湿潤強度の化学処理によるものか、それともその両方か？具体的な手法について尋ねてください。.
• 「湿潤状態から乾燥状態への引張強度の保持率」とは何ですか？また、それはどの程度の暴露時間の後に測定されるものですか？
• パッケージは繰り返し使用されることを考慮すると、湿潤強度の化学的処理は一時的なものですか、それとも恒久的なものですか？
• どの程度の投与量であれば、そしてそれが製品寿命終了時の再パルプ化性にどのような影響を与えるのでしょうか？
• 性能試験は、浸漬試験、湿度条件試験、あるいはその両方で実施されましたか？
• フッ素分析報告書を用いて、意図的に添加されたフッ素化合物が含まれていないことを確認してください。.

これを実践に活かす

キャン・キャリアの湿潤強度については、1つの問題ではなく2つの問題として扱うべきである。撥水性のみを規定した仕様では、問題の進行を遅らせることはできても、最終的に湿気が侵入した際の状況を変えることはできず、一方、湿潤強度のみを規定した仕様では、水分が妨げられることなく繊維に到達してしまうため、必要以上に負荷がかかってしまっている。.

次に、実際の暴露条件と、その継続時間を具体的に明記してください。冷蔵倉庫内で数日にわたって湿度が持続する状況と、移送中の短時間の結露とは要件が異なります。また、供給業者は、誰も説明していない条件に対して設計を行うことはできません。.

で ボニートパック 繊維の配合、壁の断面、耐水性の化学組成は、湿気に関する問題と構造上の問題が別々のものではなく、同じ答えになるため、まとめて設定しています。見積段階では、梱包が通過するコールドチェーンについて説明することが最も有用です。.

著者について

レオ・チャン氏はBonitoPakの創業者であり、成形パルプ包装分野で20年以上の経験を有し、500以上のブランドと協力して、プラスチックや発泡材から繊維系素材への移行を推進してきました。 BonitoPakは、広東省東莞市茶山鎮にある自社工場で成形パルプ包装材を製造しており、6つのパルプシステムにわたり湿式プレスおよび乾式プレスの両ラインを稼働させ、金型の設計から製作まで自社で行っています。 ここに記載されている技術データは、前述の紙および成形パルプの湿潤強度に関する査読済み研究に加え、当該生産ラインでの実務経験に基づいています。BonitoPak独自のキャリアテストの結果については、集計が完了次第追加される予定です。.

よくある質問

Q：紙製の缶ケースは、加工を施しても湿っぽくなってしまいますか？

A: 処理された繊維は吸水量がはるかに少なく、湿った状態でも形状を保ちますが、サイズ剤と湿潤強度剤はそれぞれ異なる役割を果たしています。一方は水の浸入を遅らせ、もう一方は水が浸入した後も繊維間の結合を保ちます。.

Q：湿った繊維は、実際にはどの程度の強度を保っているのでしょうか？

A: Untreated fiber loses most of it quickly. The industry threshold for calling something a wet strength agent is retaining more than ten percent of dry tensile strength when wet.

Q: Does adding water resistance make a carrier less recyclable?

A: At low to moderate treatment levels, research found no clear sign of worsened repulpability. High dosages are a different matter, which is one reason moderate treatment plus sizing is preferable.

Q: Does can carrier durability mean surviving submersion?

A: Submersion and condensation are different tests. Most carriers face humidity and surface moisture rather than immersion, so specify against the exposure you actually have.

Q: Can a carrier be water resistant and PFAS free?

A: Yes. Fluorochemicals were used for grease resistance rather than water resistance, and a sealed can presents no oil. Water resistance comes from sizing and wet strength chemistry instead.