水分はパルプ成形のアキレス腱です。成型パルプは優れた保護性、持続可能性、コスト面での利点を備えていますが、そのセルロース繊維構造は本質的に親水性であるため、水を容易に吸収し、濡れると強度が低下し、柔らかくなり、カビが生えてしまう可能性もあります。この湿気の影響を受けやすいため、歴史的に、高湿度環境、液体やグリースを含む食品用途、長期の遠洋航海でのパルプ成形品の使用は制限されてきました。-しかし、現代の材料科学はこれを変えました。現在、湿潤強力樹脂、水性バリアコーティング、PLA コーティング、ナノセルロース、最適化された繊維ブレンド - などのさまざまな防湿および防水技術 - により、成形パルプは湿気に強く、困難な環境でも強度を維持できます。この記事では、防湿および防水成型パルプ トレイに関する包括的なガイドを提供します。つまり、水分が重要な理由、セルロースの吸水の科学、あらゆる範囲の防湿技術（内部添加剤から外部コーティングまで）、材料の選択、試験方法、高湿度環境と食品用途のベスト プラクティス-について説明します。あなたが湿潤環境用のパルプ成型品を指定する包装エンジニアであっても、持続可能な液体包装を探している食品製造業者であっても、オプションを評価する調達専門家であっても、このガイドは情報に基づいた意思決定を行うための知識を提供します。
なぜ水分が重要なのか: 水とセルロースの科学
防湿性を理解するには、まずパルプ成型品がなぜ水を吸収するのか、また吸収すると何が起こるのかを理解する必要があります。{0}
セルロースは親水性です。成型パルプは、植物細胞壁の主な構造成分であるセルロース繊維 - から作られています。セルロースは、鎖に沿って多数のヒドロキシル (-OH) 基を持つ多糖類 (グルコース分子の長い鎖) です。これらのヒドロキシル基は極性 - であり、水素結合を通じて水分子を引き付けます。成形パルプが水 (液体または蒸気) と接触すると、水分子がヒドロキシル基に引き寄せられ、繊維構造に吸収されます。これが、成形パルプが本質的に親水性（水を好む）である理由です-。これは製造上の欠陥ではなく、材料の基本的な特性です。
成型したパルプが濡れるとどうなりますか?成形パルプが水を吸収すると、次のようなことが起こります。
1. 強度の低下:水の分子がセルロース繊維の間に浸透し、繊維を結合している水素結合を破壊します。これにより、繊維マットが柔らかくなり、強度が低下します。- 湿式成型パルプは、繊維の種類、密度、水分レベルに応じて、乾燥強度の 50 ～ 80% を失う可能性があります。乾燥時に10kgを支えることができるトレイは、濡れると2kg未満で崩壊する可能性があります。
2. 変形：繊維が水を吸収すると膨張し、- トレイが反ったり、曲がったり、形が崩れたりします。これは、正確な寸法または積み重ね機能を備えたトレイの場合に特に問題になります。
3. 表面劣化:水分により、成形パルプの表面が粗くなったり、毛羽立ったり、毛玉が生じたり、外観や印刷品質に影響を与える可能性があります。-。
4. カビや細菌の増殖:成型パルプが長期間湿ったままになると (特に暖かい条件で)、表面でカビや細菌が増殖し、変色、臭気、潜在的な食品安全上の問題を引き起こす可能性があります -。
5. 製品の損傷:トレイに製品が置かれている場合、吸収された水分が製品 - に移り、水による損傷、腐食 (金属製品の場合)、または汚染 (食品の場合) を引き起こす可能性があります。
成型パルプはどれくらいの水分を吸収しますか?吸収される水分の量は、いくつかの要因によって決まります。
- 相対湿度 (RH):50% RH (典型的な室内環境) では、成形パルプの平衡含水率は通常 6 ～ 8% です。 80% RH (湿気の多い熱帯環境) では、これは 12 ～ 15% に増加します。 90% 以上の相対湿度では、18 ～ 25% に達することがあります。
- ファイバーの種類:バガス (サトウキビの繊維) は、繊維構造が短く密度が高いため、再生紙よりも水分の吸収がわずかに低くなります。漂白した繊維は、未漂白の繊維よりもわずかに多くの量を吸収します。
- 密度：密度の高い製品（熱成形、300-500 kg/m3）は、水が浸透する空隙が少ないため、密度の低い製品（トランスファー成形、150～300 kg/m3）よりもゆっくりと湿気を吸収します。
- コーティングと添加剤:湿潤強力樹脂とバリアコーティングは、吸湿率 - を 80% RH で 12 ～ 15% (コーティングなし) から 2 ～ 5% (効果的なコーティングあり) に大幅に減少させることができます。
- 液体接触:液体との直接接触（湿った製品、こぼれた液体、結露など）は、湿気だけよりもはるかに速く、より広範な吸湿を引き起こします - コーティングされていない成型パルプは、液体と直接接触してから数分以内にその重量を水に吸収します。
湿気が問題になるのはどのような場合ですか?湿気は、いくつかの一般的なシナリオで懸念されます。
- 高湿度環境:-熱帯または亜熱帯気候 (相対湿度 80% 以上) での成形パルプの輸送または保管、または湿気の多い地域の空調されていない倉庫での輸送または保管。
- 長い海洋航海:遠洋航海の輸送コンテナは高湿度 (相対湿度 80 ～ 95%) と温度変動にさらされることがあり、結露 (「コンテナ雨」) が発生し、モールドパルプ包装を濡らす可能性があります。
- 食品用途:食品自体が水分源となる、湿った、湿った、または脂っこい食品 (肉、農産物、ソース、スープ、結露のある冷凍食品) の包装。
- 冷蔵・冷凍保管：冷蔵庫や冷凍庫は湿度が高く、温度変化により包装表面に結露が発生することがあります。
- 屋外露出:屋外で保管または使用される製品（園芸用品、屋外イベント、建築資材など）は、雨、露、または高湿度にさらされる場合があります。
- ウェット製品:それ自体が濡れている製品の包装 (生鮮食品、魚介類、植物、濡れた工業部品など)。
内部添加剤: 湿潤紙力増強樹脂およびサイズ剤
湿気に対する防御の第一線は、成形前にパルプスラリーに添加される内部添加剤 - 化学物質です。これは繊維の特性を変化させて吸水率を低下させ、濡れたときの強度を維持します。 2 つの主なタイプは、湿潤紙力増強樹脂とサイジング剤です。
湿潤強力樹脂
湿潤強力樹脂は、セルロース繊維間に永久的な架橋結合を作成する化学薬品です。-水によって切断されない結合-。これにより、成形パルプは湿った状態でも未処理パルプのように 50 ～ 80% の強度を失うのではなく、かなりの部分の強度を維持することができます。
仕組み:湿潤紙力増強樹脂は、パルプスラリーに添加される水溶性ポリマーです。-これらは（イオン結合または水素結合によって）セルロース繊維に付着し、その後、乾燥段階で相互に、およびセルロース繊維と架橋します-。水が存在する場合でも繊維を保持する三次元ネットワークを形成します。-。架橋-は共有結合-で、セルロース繊維間の水素結合-よりもはるかに強力で、水によっては壊れません。
一般的な湿潤強力樹脂の種類:
1. ポリアミド-エピクロロヒドリン（PAE）:食品グレードの成形パルプ用の最も一般的な湿潤強力樹脂。{0}} PAE は中性からアルカリ性の pH (6.5-8.5) で効果があり、良好な湿潤強度 (湿潤時に乾燥強度の 30-50% が保持される) を提供し、食品との接触に関して FDA の承認を受けています (21 CFR 176.170)。 PAE は通常、繊維の 0.5 ～ 2 重量％で添加されます。これは、食品グレードの成型パルプ (卵パック、農産物トレイ、肉トレイ、食品サービス製品) の標準的な選択肢です。
2. メラミン-ホルムアルデヒド (MF):高い湿潤強度（乾燥強度の 40-60%）を提供する伝統的な湿潤強度樹脂。 MF は酸性 pH (4.5-6.0) で効果があり、PAE よりも安価です。ただし、MF にはホルムアルデヒド (潜在的な健康上の懸念) が含まれているため、食品グレードの用途での使用は制限されています。 MF は主に、高い湿潤強度が必要で食品の安全性が懸念されない非食品工業用成型パルプに使用されます。
3. 尿素-ホルムアルデヒド（UF）:もう 1 つの従来の湿潤強力樹脂で、MF に似ていますが、コストが低く、性能も劣ります。 UF もホルムアルデヒドをベースにしており、主に非食品用途に使用されます。-
4. ポリエチレンイミン (PEI):優れた湿潤強度を備え、ホルムアルデヒドを含まない新しい湿潤強度樹脂です。{0}} PEI は中性 pH で効果があり、食品グレードの用途に使用できます（ただし、PAE ほど一般的ではありません）。{2}} PEI は PAE より高価ですが、特定の用途 (非常に高い湿潤強度要件、ESD{6}} 安全な配合など) では利点があります。
5. バイオ-ベースの湿潤強力樹脂:再生可能資源（変性デンプン、キトサン、大豆タンパク質、リグニン-ベースのポリマーなど）から作られる湿潤強力樹脂の新興カテゴリー。これらはまだ開発中ですが、完全にバイオベースで堆肥化可能な湿潤強度ソリューションの可能性をもたらします。-現在の性能は合成樹脂に比べて劣りますが、研究は続けられています。
パフォーマンス：PAE 湿潤強力樹脂（最も一般的な食品-グレードのオプション）を使用すると、成形パルプは通常、完全に飽和した状態で乾燥強度の 30-50% を保持します -。これに対し、未処理パルプの場合は 20-50% です（未処理パルプの範囲が広いのは、繊維の種類と密度に依存し、未処理パルプは湿るとすぐに強度が低下するためです）。さらに重要なのは、湿潤強力樹脂-処理パルプは濡れてもその形状と構造的完全性を維持します-未処理パルプのように柔らかくなったり、崩壊したりしません。ほとんどの食品や高湿度の用途では、PAE 湿潤強度樹脂で十分です。-通常の使用時に構造の完全性を維持するのに十分な湿潤強度があり、食品に安全でコスト効率も優れています。
考慮事項:
- 食品の安全性:PAE は食品との接触に関して FDA に承認されていますが、パッケージから食品に移行する PAE の量は規制されています。{0}食品グレードの用途では、PAE を最小有効量（通常 0.5 ～ 1.5%）で使用し、地域の食品との接触に関する規制（FDA、EFSA、GB）を確実に遵守してください。{2}}
- 堆肥化可能性: PAE is generally considered compostable - it breaks down during composting without leaving toxic residues. However, very high PAE dosages (>2%) は堆肥化をわずかに遅らせる可能性があります。堆肥化可能認定 (BPI、OK Compost) の場合は、PAE の投与量が認定の制限内であることを確認してください。
- リサイクル可能性:PAE-処理された成型パルプは、標準的な紙リサイクルの流れで完全にリサイクル可能です-。PAEはパルプ化プロセスを妨げず、リサイクルプロセス（高pH、高温、機械的作用を伴う）中に架橋-が分解します。
- 料金：PAE は、投与量に応じて、成形パルプの材料費に約 5-15% 追加されます。ほとんどのアプリケーションにとって、これは価値のある投資であり、パフォーマンスの向上に比べればコストはそれほど高くありません。
サイズ剤
サイズ剤は、繊維表面への液体の水の吸収を減らす化学物質です - 表面の疎水性 (撥水性) を高めます。-。湿潤強力樹脂（濡れても強度を維持する）とは異なり、サイジング剤は少なくとも一定期間は水の吸収を最初から防ぎます -。
一般的なサイズ剤の種類:
1. アルキルケテンダイマー (AKD):紙およびパルプ成形用の最も一般的な内添サイズ剤。 AKD はワックス状の物質であり、パルプスラリーに添加され、乾燥中に繊維表面に移動して疎水性の層を形成します。{1} AKD は中性からアルカリ性の pH で効果があり、優れた耐水性 (水は吸収されずに表面で玉状になります) を提供し、食品との接触について FDA の承認を受けています。- AKD は通常、繊維の 0.1 ～ 0.5 重量％で添加されます。
2. アルケニルコハク酸無水物 (ASA):もう 1 つの一般的な内部サイジング剤。AKD に似ていますが、より速く作用し、高温でより効果的です。{0} ASA は AKD よりも高価であり、パルプ成形ではあまり一般的ではありません (製紙ではより一般的です)。
3. ロジン-ベースのサイジング:ロジン（松の樹脂）から作られた伝統的なサイジング剤です。ロジンサイジングは酸性 pH で効果があり、AKD よりも安価ですが、耐水性が低く、現代の成形パルプ (通常は中性 pH で製造される) ではあまり一般的ではありません。
4. バイオ-ベースのサイジング剤:再生可能資源（加工デンプン、大豆タンパク質、植物由来のワックスなど）から作られた新興サイジング剤。これらはまだ開発中ですが、完全に生物ベースのサイジング ソリューションの可能性をもたらします。-
パフォーマンス：サイジング剤は一時的な耐水性を提供します - 一定期間（サイジング剤の種類と投与量、および水の量によって異なりますが、数分から数時間）液体の水が表面に吸収されるのを防ぎます。サイズ剤は、少量の水の吸収（例、結露、短時間の流出、湿った製品）の防止には効果的ですが、長時間の液体接触や浸漬には効果がありません。長期間の耐水性が必要な用途では、サイジング剤を湿潤強力樹脂 (水が浸透した場合でも強度を維持するため) および/または外部バリア コーティング (より堅牢なバリアを提供するため) と組み合わせる必要があります。
湿潤紙力増強樹脂とサイジング剤: 違いは何ですか?
- 湿潤強力樹脂：濡れてもトレイの強度を維持します - トレイが濡れても崩れません。水の吸収を妨げるものではありません。水を吸収してもトレイの強度が保たれるだけです。
- サイズ剤：水が表面に吸収されるのを防ぎます - 水は浸透するのではなく、玉になって転がり落ちます。水が浸透すると（傷や端などから）強度が維持されません。
- ベストプラクティス:ほとんどの湿気に敏感な用途では、- サイズ剤を使用して吸水を防ぎ、湿潤強力樹脂を使用して水が浸透した場合の強度を維持します。この組み合わせにより、全体的に最高の湿潤性能が得られます。
外部コーティング: 湿気保護を強化するバリアコーティング
内部添加剤で提供できるよりも強力な湿気保護が必要な用途では、成形および乾燥後に成形パルプトレイの表面に外部バリアコーティングが適用されます。コーティングは表面に物理的バリアを形成し、水（場合によってはグリース、酸素、その他の物質）が繊維に浸透するのを防ぎます。バリアコーティングにはいくつかの種類があり、それぞれに異なる性能特性、コスト、環境プロファイルがあります。
水-ベースのバリア コーティング
水性バリア コーティングは、パルプ成型用の最も一般的で環境に優しいタイプのバリア コーティングです。{0}}これらは水-ベースのポリマー（アクリル、スチレン-アクリル、ポリウレタン、ポリビニルアルコールなど）から作られており、液体として塗布され、乾燥/硬化して表面に連続的なバリアフィルムを形成します。
仕組み:水性コーティングは、スプレー、浸漬、ローラー コーティング、またはカーテン コーティングによって成形パルプ表面に塗布されます。{0}}乾燥中に水が蒸発し、表面に薄い (5 ～ 30 ミクロン) ポリマー膜が残ります。このフィルムは表面の細孔を埋め、水（場合によってはグリース）が繊維に浸透するのを防ぐ連続的なバリアを形成します。
一般的なタイプ:
1. アクリルコーティング:最も一般的な水性バリア コーティング。-アクリルコーティングは、良好な耐水性、適度な耐グリース性、良好な透明性、および成形パルプへの良好な接着性を提供します。コスト効率が高く、食品に安全であり（FDA- 承認済み）、完全にリサイクル/堆肥化可能です（アクリル ポリマーはリサイクル/堆肥化中に分解します）。-アクリルコーティングは通常 5 ～ 15 g/m² で塗布され、数時間の液体接触に対する耐水性を提供します。
2. スチレン-アクリル コーティング:アクリルの一種で、耐水性と耐油性（スチレン成分による）が向上しています。スチレン-アクリル コーティングは純粋なアクリルよりも若干高価ですが、より優れたバリア性能を発揮します。これらは、耐油性が重要な食品サービス用途 (クラムシェル、ボウル、プレート) によく使用されます。
3. ポリウレタン (PU) コーティング:PU コーティングは、優れた耐水性、耐油性、そして柔らかく高級感のある感触 (ベルベット/ソフトタッチ仕上げ) を提供します。- PU コーティングはアクリルよりも高価で、通常、外観と感触が重要な高級用途 (化粧品、エレクトロニクス、高級品) に使用されます。食品グレードの PU コーティングも入手可能ですが、アクリルほど一般的ではありません。
4. ポリビニルアルコール (PVOH) コーティング:PVOH コーティングは、優れた酸素バリア（他のほとんどのコーティングよりも優れています）と優れた耐油性/耐グリース性を備えていますが、水溶性（耐水性ではありません）-（耐水性ではありません）-、水に溶けます。 PVOH は通常、独立した防湿層としてではなく、多層コーティング (耐水性最上層と組み合わせたもの) の酸素バリア層として使用されます。-
5. バイオ-水-ベースのコーティング:再生可能資源（加工デンプン、大豆タンパク質、キトサン、シェラック、植物ベースのワックスなど）から作られたコーティングの新興カテゴリー。-。これらはまだ開発中ですが、完全にバイオベースで堆肥化可能なバリア コーティングの可能性をもたらします。-現在の性能は合成コーティングよりも劣りますが（特に耐水性に関して）、研究は進行中です。
パフォーマンス：水-ベースのバリア コーティングは、コーティングされていない成型パルプ - と比較して、80% RH で 12-15%（コーティングされていない）から 2-5%（効果的なコーティングあり）まで、吸湿率を 70{2}}90% 削減できます。液体接触の場合、水性コーティングは、コーティングの種類、厚さ、液体の量/種類に応じて、数時間（アクリル）から24+時間（高性能PUまたはスチレンアクリル）まで吸収を防ぐことができます。-水性コーティングは、中程度の耐グリース性 (アクリル) から優れた耐グリース性 (スチレン-アクリル、PU) も提供します。
申請方法：
- スプレー:コーティングは、スプレーガンまたは自動スプレーシステムを使用して表面にスプレーされます。スプレーは柔軟です (複雑な形状の内側と外側をコーティングできます) が、転写効率が低くなる可能性があります (一部のコーティングはオーバースプレーとして無駄になります)。
- 浸漬：トレイをコーティング浴に浸漬し、その後水切りします。浸漬は完全にカバーします (すべての表面 (手の届きにくい領域を含む)) ですが、コーティングが厚くなり、乾燥時間が長くなる可能性があります。--
- ローラーコーティング:コーティングはローラーを使用して塗布されます。ローラー コーティングは効率的 (高い転写効率、均一な厚さ) ですが、コーティングできるのは平らな表面または緩やかな曲面のみです -。複雑な 3D 形状はできません。
- カーテンコーティング:コーティングは、トレイ上を流れる液体の連続的な「カーテン」として塗布されます。カーテンコーティングは均一な被覆率と高い転写効率を提供しますが、比較的平坦な製品に限定されます。
複雑な 3D 成型パルプ トレイ (キャビティ、リブ、その他の機能を備えたもの) の場合は、通常、スプレーまたは浸漬が使用されます。- 平らな製品 (プレート、蓋、シート) には、ローラー コーティングとカーテン コーティングがより適しています。
考慮事項:
- 食品の安全性:ほとんどの水性バリア コーティング（アクリル、スチレン-アクリル、食品-）は、食品との接触に関して FDA- の承認を受けています。特定のコーティングが特定の食品用途 (脂肪食品、酸性食品、高温食品など) に対して承認されており、現地の規制 (FDA、EFSA、GB) に準拠していることを常に確認してください。-
- 堆肥化可能性:ほとんどの水性バリア コーティングは堆肥化可能です。-ポリマーは工業用堆肥化（多くの場合、家庭用堆肥化）中に分解します。ただし、一部の高性能コーティング (例: 特定の PU コーティング) は堆肥化に時間がかかる場合があります。-堆肥化可能認定 (BPI、OK Compost) については、コーティングが承認されていることを確認してください。
- リサイクル可能性:ほとんどの水性バリア コーティングは、紙のリサイクルに適合します。-コーティングはパルプ化プロセス（高 pH、高温、機械的作用）中に分解され、リサイクル繊維を汚染しません。ただし、非常に厚いコーティングや耐久性の高いコーティングはリサイクルを妨げる可能性があります。- 必ずコーティングの供給業者にリサイクル可能性を確認してください。
- 料金：水ベースのバリア コーティングは、コーティングの種類、厚さ、塗布方法に応じて、成型パルプのコストに約 10- 追加されます。ほとんどの食品および高湿度のアプリケーションにとって、これは価値のある投資です。
- コーティング範囲:完全に湿気から保護するには、コーティングは、キャビティの内側、エッジ、切断またはトリミングされた表面を含む、湿気にさらされるすべての表面を覆う必要があります-。エッジと切断面は特に傷つきやすいです（コーティングが切断エッジを覆わず、繊維が露出する可能性があります）。重要な用途の場合は、浸漬 (エッジを含むすべての表面をカバーする) またはトリミング前にコーティングを適用する (トリミングされたエッジがコーティングされる) ことを検討してください。
PLA (ポリ乳酸) コーティング
PLA は、再生可能な資源 (通常はコーンスターチやサトウキビ) から作られる生分解性で堆肥化可能なバイオプラスチックです。 PLA コーティングは優れた耐水性と耐グリース性を備え、工業用堆肥化施設で完全に堆肥化可能です。
仕組み:PLA は、押出コーティング、ラミネート、または浸漬によって、成形パルプ表面に薄膜 (10 ～ 50 ミクロン) として塗布されます。 PLA は表面に連続的な不浸透性のバリアを形成し、水、グリース、酸素が繊維に浸透するのを防ぎます。
パフォーマンス：PLA コーティングは、優れた耐水性（数日または数週間液体と接触すると吸収を防ぐことができます）、優れた耐油性（ほとんどの水ベースのコーティングよりも優れています）、優れた酸素バリアを備えています。- PLA はヒートシール可能-（それ自体または他の PLA- コーティング表面にヒートシール可能）-で、蓋付き容器や雰囲気調整包装（MAP）に適しています。
考慮事項:
- 堆肥化可能性:PLA は工業的に堆肥化可能です (摂氏 58 ～ 70 度の工業用堆肥化施設で 3-6 か月で分解します)。しかし、PLA は家庭での堆肥化では容易に堆肥化できず (産業用堆肥化のような高温が必要)、標準的な紙リサイクルの流れではリサイクルできません (プラスチックであり、紙のリサイクルを汚染する可能性があります)。このため、PLA でコーティングされた成型パルプには「工業的に堆肥化可能」と明確に表示する必要があり、紙のリサイクル箱に入れないでください。
- 食品の安全性:PLA は食品との接触に関して FDA の承認を受けており、食品包装（カップ、クラムシェル、蓋）に広く使用されています。{0}
- 料金：PLA コーティングは水ベースのコーティングより高価です-。そのため、パルプ成型品のコストが約 20～50% 増加します。このコストは、PLA の材料コストが高いことと、より複雑な塗布プロセス (押出コーティングまたはラミネート加工) によって決まります。
- 耐熱性：PLA は耐熱性が比較的低く (摂氏 50-60 度で柔らかくなり、摂氏 150-160 度で溶けます) です。(高温での使用向けに特別に配合されていない限り) 電子レンジやオーブンでの使用には適していません。
- 以下に最適:PLA コーティングは、優れた耐水性/耐油性と産業用堆肥化性を必要とする用途に最適です。- たとえば、高級食品包装材 (サラダ ボウル、サンドイッチ クラムシェル、冷凍食品トレイ)、飲料カップ、および寿命が管理される製品 (例: 商業用堆肥化プログラム、堆肥化収集イベントなど)--。
ワックスコーティング (およびその代替品)
ワックスコーティング (通常はパラフィンワックスまたは蜜蝋) は、紙や成型パルプに耐水性を与えるために伝統的に使用されてきました。しかし、ワックス コーティングには環境上の重大な欠点があります。- パラフィン ワックスは石油ベースであり、リサイクルできず (紙のリサイクルを汚染します)、堆肥化できません (堆肥で分解されません)。{2}}これらの理由により、ワックス コーティングは段階的に廃止され、より持続可能な代替手段 (水-ベースのコーティング、PLA、バイオ-) ベースのワックスが採用されています。
ワックスの代替品:
1. カルナバワックス:カルナバヤシの葉から採取した植物ベースのワックス。{0}カルナバワックスは再生可能で堆肥化可能で、優れた耐水性と光沢のある仕上がりを実現します。パラフィンより高価ですが、より持続可能です。カルナバワックスは、性能を向上させるために他のワックスやポリマーとブレンドして使用されることがよくあります。
2. ソイワックス：大豆油から作られた植物由来のワックス。-大豆ワックスは再生可能で堆肥化可能で、優れた耐水性を備えています。カルナバより安価ですが、耐熱性が劣ります。
3. 米ぬかワックス：米ぬか油製造の副産物。米ぬかワックスは再生可能で堆肥化可能で、優れた耐水性とマットな仕上がりを実現します。特定の用途におけるパラフィンの持続可能な代替品です。
4. 水-ベースのワックス エマルション:ワックス エマルション（水に分散したワックス粒子）は、水ベースのコーティングのように塗布でき、固体ワックスの環境上の欠点を伴わずに耐水性を提供できます。{0}}ワックスエマルションは堆肥化可能でリサイクル可能（ワックスはリサイクル/堆肥化中に分解します）であり、パラフィンワックスの持続可能な代替品として使用されることが増えています。
考慮事項:植物ベースのワックスとワックス エマルジョンは優れた耐水性を備え、パラフィン ワックスよりも持続可能ですが、一般に水ベースのポリマー コーティングや PLA よりも性能が低くなります（特に長時間の液体接触や耐グリース性に関して）。{0}}適度な耐水性と自然なマット仕上げを必要とする用途 (青果トレイ、ベーカリーの包装、ドライフードの包装など) に最適です。-。
多層コーティング-
複数のバリア特性（水、グリース、酸素、ヒートシール性）を必要とする要求の厳しい用途では、さまざまなタイプのコーティングを組み合わせて多層コーティングを使用できます-。-、目的の性能を達成できます。例えば：
- PVOH + アクリル:生鮮食品の調整雰囲気包装 (MAP) に使用される、アクリル層 (耐水性) で覆われた PVOH 層 (酸素バリア) -。
- アクリル + PLA:PLA 層（耐水性/耐油性およびヒートシール性のため）で覆われたアクリル系プライマー（接着用）-。高級食品の包装に使用されます。
- ワックスエマルジョン+アクリル：ワックス エマルジョン層 (耐水性とマット仕上げ用) をアクリル層 (耐久性と耐油性用) で覆ったもの -。天然/オーガニック食品の包装に使用されます。
多層コーティングは最高のバリア性能を提供しますが、施工がより複雑で高価になります。これらは通常、単層コーティングでは不十分な高価値または要求の厳しい用途に使用されます。-
素材の選択: 繊維の種類と水分性能
添加剤やコーティングに加えて、繊維材料の選択も成形パルプの耐湿性能に大きく影響します。さまざまなファイバーの種類を比較すると次のようになります。
1. 再生紙（ポスト-消費者/ポスト-）。最も一般的で低コストの繊維源。{0}再生紙は強度に優れていますが、(繊維の種類が混合されており、充填剤や汚染物質が含まれているため) 湿気を吸収しやすくなります。再生紙は、内部添加剤 (湿潤強力樹脂、サイジング) および/または外部コーティングを備えたほとんどの標準的な用途に適しています。高湿度の用途では、再生紙にはバガスやバージン繊維よりも堅牢なコーティングが必要になる場合があります。-
2. バガス（サトウキビ繊維）。バガスはサトウキビを加工したときに出る繊維状の残留物です。バガス繊維は再生紙繊維よりも短く、細く、均一であるため、より緻密で滑らかな、より小さな孔を持つ製品が得られます。構造が緻密であるため、水の浸透が遅くなります。- バガスが吸収する水分は、同じ密度と湿度の再生紙よりも 10 ～ 20% 少なくなります。また、バガスは自然なクリーム色/白色（漂白の必要なし）をしており、農業副産物（再生可能、廃棄物転用）から作られています。バガスは、食品サービス製品 (皿、ボウル、クラムシェル) や、湿気性能と外観が重要な高級用途に好まれる繊維です。バガスは再生紙よりも若干高価ですが、耐湿性能と外観が優れています。
3. 漂白再生紙。インクと色を除去するために漂白された再生紙で、白またはライトグレーの製品になります。{0}}漂白すると外観と印刷適性が向上しますが、吸湿性がわずかに増加する可能性があります（漂白により、繊維の天然の耐水性成分の一部が除去される可能性があります）。-漂白再生紙は、白色/淡色が必要な用途 (高級食品トレイ、電子機器インサートなど) に適しています。- 湿潤強力樹脂および/または耐湿性能のためのコーティングと併用します。
4.バージンクラフト紙。バージン（リサイクルされていない）クラフト繊維は長く、強く、均一です。-バージン クラフトは、丈夫で安定した、滑らかな表面を備えた明るい茶色の製品を生成します。-バージンクラフトは、再生紙よりも耐湿性能がわずかに優れていますが（繊維がより長く、均一であり、汚染物質がないため）、高価であり、環境への影響（伐採、パルプ化化学物質）が高くなります。バージン クラフトは、強度と一貫性が重要な高性能-または食品グレードの用途-に使用されます。
5. 竹、麦わら、その他の農業用繊維。代替繊維源の成長カテゴリー。竹の繊維は長くて丈夫で（バージン クラフトに似ています）、成長が早い再生可能な資源です。-小麦わらは、繊維が短い（バガスに似た）農業副産物（廃棄物転用）です。これらの繊維は、さまざまな耐湿性能特性を備えています - 竹はバージン クラフトに似ており、麦わらはバガスに似ています。これらは再生紙やバガスに比べて入手範囲が狭く、高価ですが、持続可能性の利点があり、ニッチまたはプレミアム用途に適しています。
6. 繊維ブレンド。ほとんどのパルプ成形製品は、単一の種類の繊維ではなく繊維の混合物から作られています-。ブレンドにより、メーカーは性能を最適化できます。たとえば、70% 再生紙 + 30% バガス (バガス 100% よりも低コストで優れた湿気性能と外観を実現)、または 80% 再生紙 + 20% バージン クラフト (100% バージンよりも低コストで高強度を実現) などです。特定のブレンドは、製品の要件と製造業者の繊維調達によって決定されます。
耐湿性能のベストプラクティス:高湿{0}}用途の場合は、バガス-を豊富に含むブレンド（バガス 50% 以上）と PAE 湿潤強力樹脂、AKD サイジング、および水性バリア コーティング（アクリルまたはスチレン-アクリル）-を使用します。この組み合わせにより、食品の安全性、リサイクル可能性、堆肥化可能性を維持しながら、優れた耐湿性能 - が得られ、吸湿量を 80-90% 削減し、湿った状態では乾燥強度の 40-60% を維持します。
試験方法: 耐湿性能を検証する方法
成型パルプトレイが耐湿性能要件を満たしていることを確認するには、標準化された方法を使用してテストすることが重要です。主要なテストは次のとおりです。
1. 水分含有量の測定。基本的な水分テスト - は、パルプ成形品中の水分量を測定します。標準的な方法はオーブン乾燥法です-（ASTM D4442 または TAPPI T 411）。サンプルの重量を量り、重量が一定になるまで摂氏 105 度のオーブンで乾燥させます。その後、再度重量を量り、乾燥重量のパーセンテージとして水分含有量を計算します。-完成した成型パルプの目標含水率は 6-10% (乾燥しすぎ=脆くなり、湿りすぎ=強度が低く、カビのリスク) です。水分含有量は、ピンタイプまたはピンレス水分計を使用して測定することもできます (高速ですが精度は低くなります)。
2. 吸水試験（コブテスト）。コブ テスト (TAPPI T 441 または ISO 535) は、指定された時間内に材料の表面に吸収される水の量を測定します。測定した量の水を設定時間 (通常は 30 秒、1 分、または 5 分) 表面上に置き、その後水を除去してサンプルの重量を再計量します。-コブ値は、単位面積あたりに吸収される水の重さ (g/m²) です。コブ値が低いほど、耐水性が優れていることを示します。コーティングされていない成型パルプのコブ値は通常 50-150 g/m² (30 秒) ですが、コーティングされた成型パルプのコブ値は 5 ～ 30 g/m² (30 秒) で、70 ～ 90% の減少になります。
3. 湿潤強度試験。湿潤強度試験では、濡れたときの材料の強度を測定します。標準的な方法は、サンプルを指定時間（通常は 1 時間または 24 時間）水に浸し、湿ったサンプルの引張強度（ASTM D828 または TAPPI T 494）または破裂強度（ASTM D774 または TAPPI T 810）を測定することです。湿潤強度は乾燥強度のパーセンテージとして表されます。未処理の成型パルプは、通常、1 時間の浸漬後でも乾燥強度の 20-50% を保持します (ただし、数分以内に非常に急速に強度が失われます)。一方、PAE 処理された成型パルプは、1 時間の浸漬後でも乾燥強度の 30 ～ 50% を保持します (そしてこのレベルを長期間維持します)。トレイの場合は、引張強度や破裂強度よりも圧縮試験 (濡れたときにトレイがサポートできる荷重を測定する) の方が重要な場合があります。
4. 調湿試験。この試験では、高湿度にさらされたときの成形パルプの吸湿性と寸法変化を測定します。サンプルは、指定された温度および湿度（たとえば、ASTM D685 または TAPPI T 402 に従って、摂氏 38 度、相対湿度 90%）の湿度チャンバー内で指定された時間（24 時間、72 時間、7 日間）調整され、その後、含水量、寸法、および強度が測定されます。このテストは、高湿度の保管または輸送（熱帯気候、遠洋航海など）の条件をシミュレートします。{11}}適切に設計された-防湿トレイ-は、その寸法（反り）を維持する必要があります。<2%) and strength (retaining >乾燥強度の 50%）90% RH で 72 時間後。
5. 液体接触テスト。このテストでは、液体と直接接触したときの成形パルプの性能を測定します (湿った製品、流出、または結露をシミュレート)。トレイに水（またはソース、油、ジュースなどの特定の液体-）を指定した時間（1時間、4時間、24時間）満たし、トレイの漏れ、変形、軟化、表面劣化を検査します。食品用途の場合、この試験では、包装から液体への物質の移行 (食品との接触の安全性) も測定できます。防湿トレイは漏れてはならず、その形状を維持し、指定された液体接触時間後に柔らかくなったり、崩壊したりしてはなりません。
6. 耐グリース試験（食品用途）。油っぽい食品（揚げ物、肉、ソースなど）を含む食品用途では、耐油性は耐水性と同じくらい重要です。標準テストはキットテスト (TAPPI T 559 または ASTM F119) です。- グリースの浸透力を高めた一連のヒマシ油/ヘプタン/トルエン混合物を表面に塗布します。-浸透しなかった最大番号の混合物が「キット評価」です。-キットの評価が高いほど、耐グリース性が優れていることを示します。コーティングされていない成型パルプのキット評価は通常 0-1 (耐グリース性なし) ですが、コーティングされた成型パルプ (スチレンアクリルまたは PLA) のキット評価は 5 ～ 12 (耐グリース性が良好から優れたもの) になります。
7. 堆肥化性とリサイクル性のテスト。堆肥化可能またはリサイクル可能を主張する製品の場合、防湿添加剤やコーティングが堆肥化やリサイクルを妨げないことを確認することが重要です。{0}堆肥化可能性は、ASTM D6400 または EN 13432 (工業用堆肥化条件における崩壊と生分解の測定) に従ってテストされます。リサイクル可能性は、標準的な紙リサイクル プロトコルに従ってテストされます（材料を再パルプ化し、許容可能な再生紙を製造する能力を測定します）。-ほとんどの食品-グレードの防湿システム（PAE + AKD + 水-ベースのアクリルコーティング）では、堆肥化可能性とリサイクル可能性が維持されています-が、常にコーティング供給業者に確認し、必要に応じて第三者認証（BPI、OK Compost）を取得してください。-。
高湿度および食品用途のベスト プラクティス-
ここで説明した技術と試験方法に基づいて、高湿度や食品用途で湿気性能を確保するためのベスト プラクティスを示します。{0}
1. 適切な繊維ブレンドから始めます。高湿度の用途にはバガス-の豊富なブレンド（バガス 50% 以上）を使用してください-。- バガスの高密度で細かい繊維構造により、再生紙よりも優れた自然耐湿性が得られます。プレミアムまたは高性能のアプリケーションの場合は、バージン クラフトや竹（強度を高めるため）、または特定の要件に合わせて最適化されたカスタム ブレンドを検討してください。
2. 内部添加剤を下地として使用します。パルプ配合物には常に PAE 湿潤強力樹脂 (食品グレードの 0.5-1.5%-) と AKD サイズ剤 (0.1-0.5%) を含めてください。これらの内部添加剤は、ベースラインの耐湿性能を提供します。水が浸透しても強度を維持し、少量の水の表面吸収を防ぎます。内部添加剤は費用対効果が高く、堆肥化性やリサイクル性に影響を与えません。
3. 要求の厳しい用途向けに外部コーティングを追加します。長時間の液体接触、高湿度、または耐グリース性が必要な用途の場合は、スプレーまたは浸漬によって水ベースのバリア コーティング（アクリルまたはスチレン アクリル）を追加します。{0}{0}コーティングは、内部添加剤では不可能な強固なバリアを提供し、-吸湿率を 70-90% 低減し、数時間から数日にわたって液体の浸透を防ぎます。最も要求の厳しい用途 (冷凍食品、調整雰囲気包装など) の場合は、PLA コーティングまたは多層コーティングを検討してください。
4. コーティングが完全に被覆されていることを確認します。コーティングの失敗の最も一般的な原因は、特にエッジ、切断面、複雑な 3D フィーチャーにおける不完全な被覆 - です。 (a) コーティングがすべての表面を覆う方法 (複雑な形状の場合はスプレーまたは浸漬) で適用されていることを確認します。 (b) エッジと切断面がコーティングされています（トリミング後にコーティングを適用するか、エッジを覆う浸漬を使用します）。 (c) コーティングの厚さが適切である (コーティングの種類と性能要件に応じて、5 ～ 30 ミクロン)。 (d) コーティングが適切に硬化/乾燥されている (温度と時間についてはコーティング供給者の推奨に従ってください)。
5. 耐湿性能を考慮した設計。トレイ自体の設計は、耐湿性能に影響します。 (a) 非常に薄い壁を避けてください (<1mm) in moisture-exposed areas (thinner walls lose strength faster when wet); (b) include adequate ribbing and structural features (these provide additional strength when wet); (c) design for drainage (if the tray may be exposed to liquid, include drainage holes or sloped surfaces to allow water to drain rather than pool); (d) avoid sharp corners and deep, narrow cavities (these are harder to coat uniformly and may trap moisture).
6. 製造時の水分を管理します。製造プロセスで一貫した含水率 (6-10%) のトレイが生産されるようにします。(a) 乾燥温度と時間を制御します (乾燥不足 -=湿気が高い=カビのリスクがあり、強度が低い; 乾燥しすぎ -=脆い=亀裂)。 (b) 水分含有量を定期的に監視します（製造中は 1-} 時間ごと）。 (c) 完成したトレイは、出荷前に吸湿を防ぐため、乾燥した気候管理された環境 (相対湿度 40～60%) で保管してください。- (d) 湿気の多い環境で保管または輸送されるトレイには、防湿包装（ビニール袋やシュリンクラップなど）を使用してください。
7. テストして検証します。必ず最終製品をテストして、耐湿性性能を検証してください。(a) 含水率 (目標 6 ～ 10%)。 (b) コブテスト（目標<30 g/m² for coated products); (c) wet strength (target >1 時間浸漬後の乾燥強度は 30%)。 (d)調湿（目標）<2% warping and >90% RH で 72 時間後の強度保持率は 50%)。 (e) 液体接触試験（必要な接触時間後の漏れ、変形、軟化がないことが目標）。 (f) 食品との接触の安全性（該当する場合、- 移行コンプライアンスを確認する）。 (g) 堆肥化可能性/リサイクル可能性 (これらを主張する場合は、-第三者認証で確認してください。-)。生産の開始時、生産中に定期的に、また材料、プロセス、またはデザインに変更があった場合には必ずテストしてください。
8. ライフサイクル全体を考慮します。防湿技術を選択するときは、-防湿性能だけでなく、パッケージのライフサイクル全体を考慮してください-。考慮すべき要素は次のとおりです。(a) 食品の安全性 (すべての添加剤とコーティングが特定の用途に対して食品に安全であることを確認してください)。- (b) 堆肥化可能性 (製品を堆肥化する場合は、すべての材料が堆肥化可能であることを確認してください。- 家庭で堆肥化が必要な場合は PLA を避け、パラフィン ワックスを避けてください)。 (c) リサイクル可能性 (製品をリサイクルする場合は、すべての材料が紙のリサイクルに適合していることを確認してください。- PLA とパラフィン ワックスは避けてください)。 (d) コスト（パフォーマンスとコストのバランスをとる-、それを必要としないアプリケーションに対して過剰なエンジニアリングを行わないでください）。- (e) 環境への影響 (パフォーマンス要件を満たす最も持続可能なオプションを選択してください。-水ベースのコーティング-は、一般に PLA やワックスよりも持続可能です)。
結論
水分はパルプ成型品 - にとって最大の課題ですが、材料、添加剤、コーティング、設計、テストを適切に組み合わせることで効果的に対処できる課題です。最新の防湿技術--、湿潤強力樹脂（PAE）、サイズ剤（AKD）、水-バリア コーティング（アクリル、スチレン-アクリル）、PLA コーティング、および最適化された繊維ブレンド（バガス-豊富）- により、成形パルプは湿気に耐え、困難な環境（高湿度、液体接触、食品用途、海洋）でも強度を維持できます。航海）。
防湿成形パルプの主な原理は次のとおりです。-
1. 内部添加剤が基本- PAE 湿潤強力樹脂は濡れた状態でも強度を維持し、AKD サイジングは表面の吸収を防ぎます。湿気に敏感な用途では、常に両方を含めてください。-
2. 外部コーティングにより堅牢な保護を実現-水-ベースのアクリルまたはスチレン-アクリル コーティングは吸湿性を 70-90% 低減し、食品に安全で、リサイクル可能で堆肥化可能です。要求の厳しいアプリケーションに使用してください。
3. 繊維の選択が重要-バガス-を豊富に配合したブレンドにより、再生紙よりも優れた自然耐湿性が得られます。バガスは水分の多い用途や食品用途に使用してください。-
4. 完全にカバーすることが重要です- エッジや複雑な形状を含むすべての表面をコーティングで確実にカバーします。複雑な 3D 形状にはスプレーまたは浸漬を使用します。
5. 湿気に配慮した設計- 非常に薄い壁を避け、リブを入れ、排水性を考慮した設計にし、コーティングが難しい部分を避けてください。--
6. テストと検証- は標準化されたテスト（水分含有量、コブ、湿潤強度、湿度調整、液体接触）を使用して性能を検証します。
7. ライフサイクル全体を考慮する- 水分性能と食品の安全性、堆肥化可能性、リサイクル可能性、コスト、環境への影響のバランスをとります。
適切な防湿アプローチを使用すれば、-成形パルプは、かつてはプラスチックとフォームの独占分野であった-食品サービス（貝殻、ボウル、プレート）、冷凍食品トレイ、飲料カップ、肉および青果トレイ、高湿度の輸送などの用途で使用できます。-また、プラスチックやフォームとは異なり、-防湿成型パルプは完全にリサイクル可能で堆肥化が可能で、リサイクルまたは再生可能な材料から作られており、二酸化炭素排出量が劇的に低いため、-湿気に敏感な包装には持続可能な選択肢となります。-
Hesheng では、防湿成形パルプ製造において豊富な経験を持っています。-当社は、あらゆる種類の防湿技術-（PAE 湿潤強力樹脂、AKD サイジング、水-）（アクリル、スチレン-アクリル、PU）、PLA コーティング、バガス-を豊富に含む繊維ブレンド、カスタム配合物 -）を提供しており、特定の用途に適した組み合わせの選択をお手伝いします。当社の食品-グレードの防湿製品-は、FDA、EFSA、GB の食品接触規制に準拠しており、コーティングは堆肥化可能 (BPI、OK 堆肥) でリサイクル可能です。また、お客様の製品が湿気性能要件を満たしていることを確認するため、包括的な試験サービス - 水分含有量、コブ、湿潤強度、湿度調整、液体接触、耐グリース耐性、食品接触移行 - も提供しています。
高湿度または食品用途向けにパルプ成形パッケージを開発していて、防湿が必要な場合-、Hesheng チームに連絡する- お客様の要件を喜んで評価し、適切な防湿アプローチを推奨し、サンプルとテストデータを提供し、開発プロセスのあらゆる段階をご案内いたします。-湿気が持続可能な包装の障壁になる必要はありません - 適切な技術と専門知識があれば、パルプ成形品は最も困難な環境でも機能します。それを実現するお手伝いをさせてください。
