小学校の給食で必ず出てくる牛乳。近年、その容器がビンから紙パックに代わり、さらにはストローレス化が進んでいることをご存じでしょうか？この記事では、荷重測定を使って、牛乳パックを開けるために必要なチカラを調査した結果を紹介します。
測定方法と測定条件
測定はJIS S 0021-2(2018)を参考に、下記条件にておこないました*1。
[屋根の強度測定]
- 牛乳パックの屋根部分(あけくち側)にΦ4mmの穴を開ける。
- 開けた穴に留め具付き専用治具の紐を通して、もう片側を荷重測定器(フォースゲージ)と接続。*2
- 手動で水平に引っ張り、屋根が左右に開くまでに要したチカラ(最大荷重値)を測定。
[注ぎ口の強度測定]
- 屋根を反対側に付くまで開いた後、注ぎ口にΦ2mmの穴を開ける。
- 開けた穴に専用治具のフックを引っ掛けて、もう片側を荷重測定器(フォースゲージ)と接続。
- 手動で水平に引っ張り、注ぎ口が開くまでに要したチカラ(最大荷重値)を測定。
*1 Force Channel独自の条件で測定しています。JIS S 0021-2(2018)に準拠する方法ではありません。イマダの製品・サービスサイトでは、JIS S 0021-2(2018)に一部準拠した測定事例動画も公開しています。
*2 荷重測定器(フォースゲージ)とは、チカラの大きさを測るための測定器です。測定結果はチカラの単位Nで表示されます。
測定結果
今回は500mlの牛乳パック3個の測定を行い、最大荷重値の平均値を計算しました。測定の結果は、下の表のとおりです。
 屋根を横に開くチカラ |  注ぎ口を開くチカラ |
| 30.2N | 9.8N |
屋根を左右に開くためのチカラは約30N、注ぎ口を開くためのチカラは約10Nと、屋根を左右に開く際に大きなチカラが求められるようです。屋根を開いた後に注ぎ口をつくるのが難しいと感じていたため、少し意外な結果となりました。なお、30Nというと、輪ゴム(#18)を10本束ねて20cm伸ばすのと同程度のチカラなので、それなりに大きなチカラが必要であるということがわかります。
ちなみに、今回の測定では、「屋根をしっかりと開いた後に、注ぎ口を引っ張り出す」という条件で測定をおこないましたが、皆さんは牛乳パックを開ける際に、しっかりと屋根を開いていますか？適当に開いた状態で注ぎ口を開こうとしてしまう人も多いのではないでしょうか？そこで、屋根を真横にまでしか開かなかった場合、注ぎ口の開封性にどのような影響が出るのかの測定もおこなってみました。
 屋根をしっかりと反対側まで開く |  屋根の開きは180度まででストップ |
| 注ぎ口を開くための引張力：9.8N | 注ぎ口を開くための引張力：8.9N |
測定結果を見る限りでは、屋根の開き具合は、注ぎ口を開くための必要なチカラに、あまり大きな影響を与えないようです。ただし、屋根を一度大きく開いた方が、注ぎ口が手前に突き出るカタチになるため、開封方向に力が加わりやすく、より簡単に注ぎ口をつくることができるのかもしれません。
あけくちの効果
屋根の開き具合による開封性比較とは別に、あけくち側と反対側での開封性の違いについても測定をおこないましたので、測定結果を紹介します。
| あけくち側 | 反対側 | |
|---|---|---|
| 屋根を横に開くために必要なチカラ | 30.2N | 36.5N |
| 注ぎ口を開くために必要なチカラ | 9.8N | 25.9N |
測定結果からは、あけくち側と反対側で、注ぎ口を開くために必要なチカラが大きく異なることが見てとれます。やはり牛乳パックの開封時には、パッケージの指示に従い、あけくち側から注ぎ口を開いた方が良さそうです。
まとめ ― 開封性と密封性
今回、牛乳パックの開封性を測定した結果、以下のことがわかりました。
● 注ぎ口を開くためのチカラと比較して、屋根を左右に開くには、より大きな必要なチカラが必要。
● あけくち側と反対側では開封性に大きな差が出る（特に注ぎ口を開くために必要なチカラ）。
記事内で紹介した数値は、あくまで今回測定したサンプルに限った結果ではありますが、ひとつの参考値としてご活用いただければと思います。ちなみに、今回は開封に必要なチカラという観点から荷重測定をおこないました。しかし、飲料包装では、開けやすさに加えて、密封性の確保という課題も存在します。実際の牛乳パックでは、開封に必要なチカラはそのままに、よりチカラを入れやすいように形状に工夫を加えるなど、密封性を保ちながら、開封性を高める工夫が施されているそうです。
なお、イマダのHPでは、牛乳パックの開封性測定も含めて、包装に関する測定事例動画を多数公開しています。また、Force Channelでも包装に関する記事を公開していますので、関連記事欄からチェックしてみてくださいね。
