新しいタイプの食品-グレードのプラスチック製ランチ To Go 容器-に使用されている素材は何ですか?

1. はじめに

新しいタイプの食品グレードのプラスチック製弁当箱素材とは、特に 2021 年以降に食品包装分野で出現または大きな技術的進歩を遂げた素材を指します。従来の石油ベースのプラスチックと比較して、生分解性、安全性、機能性の点で大きな利点があります。-中国標準化局が発行した「完全に生分解性の物流およびエクスプレス包装に関する一般技術要件」（GB/T41010-2021）によると、生分解性ランチの持ち帰り容器-堆肥化条件下で 180 日以内に 90% 以上の生分解率を達成する必要があり、分解生成物が土壌、水域、生態系に二次汚染を引き起こしてはなりません。

新しい種類の食品グレードのプラスチック製弁当箱素材は、材料源に基づいて主に 3 つのカテゴリに分類されます。1 つは、ポリ乳酸 (PLA)、ポリヒドロキシアルカン酸 (PHA)、デンプン{2}} ベースの完全なバイオ-ベースの生分解性素材です。第二に、ポリブチレンアジペートテレフタレート（PBAT）やポリブチレンサクシネート（PBS）などの石油-ベースの生分解性材料。 3 番目は、PLA/PBAT ブレンドなどの生分解性複合材料です。すべての材料は食品グレードの認証に合格し、中国の GB 4806 シリーズ規格、米国 FDA 規格、または EU 10/2011 規制に準拠する必要があります。-

2. 新しい食品-グレードのプラスチック製ランチ To Go 容器素材の分類と特性分析-

2.1 バイオ-ベースの生分解性材料

2.1.1 ポリ乳酸 (PLA) およびその変性材料

ポリ乳酸 (PLA) は、現在最も市販されている生分解性材料です。主にトウモロコシやサトウキビなどの植物のでんぷんを発酵させて乳酸を生成させ、その後重合させて製造されます。 2023 年には、生分解性食品に使用される原材料の約 42% が PLA でした。ランチの持ち帰り容器-中国産で透明性、剛性、加工性に優れています。

純粋な PLA の主な欠点は、耐熱性が不十分であることです。熱変形温度は通常 60 度未満で、ガラス転移温度は約 60-65 度です。ただし、その性能は改良技術によって大幅に改善できます。CPLA (改良 PLA) テクノロジーを使用すると、耐熱性を 80 ～ 150 度に高めることができ、熱い飲料カップの蓋 (80 度) や一部の短期間の熱い食品の包装の要件を満たします。反応性相溶化剤 (Joncryl ADR など) とナノコンポジット技術の導入後、材料の衝撃強度は純粋な PLA の 2 ～ 3 kJ/m² から 15 ～ 20 kJ/m² に増加します。核剤とアニーリングプロセスの助けにより、熱変形温度は 90 度を超えることがあります。

分解性能に関しては、PLAは工業用堆肥化条件（58～70度、湿度60％、好気性）下では90日以内に90％以上の分解率を達成できますが、自然環境下では分解速度が著しく遅くなり、冷水ではほとんど分解されません。コストの点では、PLA原材料の価格は約17,500〜23,000元/トンで、PLA樹脂の価格は2024年に18,000元/トンに下落し、2020年のピークと比較して38.7％下落しました。

2.1.2 ポリヒドロキシアルカノエート (PHA)

ポリヒドロキシアルカノエート（PHA）は、糖または脂質の微生物発酵によって合成され、完全にバイオベースの材料に属します。-これらは優れた生体適合性と完全な環境分解性を備えており、海水や土壌中でも効果的に分解でき、分解サイクルは約 3{3}}6 か月で、まさに「ゆりかごからゆりかごまで」のサイクルを実現します。

ただし、PHA の商業利用はコストによって大きく制限されます。中国科学院寧波材料技術工程研究所の2025年1月の報告書によると、2023年の中国の生分解性包装材料市場におけるPHAの普及率はわずか約5%で、主な原因は高い生産コスト（PLAの約2{6}3倍）と不十分な大規模生産能力である-。 2024 年時点でも、PHA の生産コストは依然として 40,000-60,000 元/トンと高く、PLA の 22,000～28,000 元/トンよりも大幅に高かった。性能面では、PHA は生体適合性と分解性に優れていますが、熱安定性と加工性能を改善する必要があります。現在、恒新生命は四者協力モデルを通じてPHA水性エマルジョンオンラインコーティング技術の導入を推進している。この技術は、高い PHA コストの問題を軽減するだけでなく、95% 以上のパルプ回収率により加工企業に付加価値をもたらします。

2.1.3 デンプン-ベースの複合材料

デンプン-ベースの複合材料は、コーンスターチやキャッサバデンプンなどの天然デンプンを主成分として使用します。 PLAやPBATなどの生分解性ポリエステルを配合・変性することでコストダウンと生分解性の向上が図れます。 2023 年には、生分解性物質の割合はランチの持ち帰り容器-原料コストはわずか 8,000 ～ 12,000 元/トンであり、人民解放軍よりもはるかに低かった。

この材料の利点は、原料の再生可能性が高く、価格が低いことにありますが、機械的特性と耐水性が劣るため、通常は他のバイオベース材料とブレンドして改質する必要があります。{0}国家発展改革委員会資源保全環境保護局の 2024 年のデータによると、でんぷんベースの材料は低コストですが、加工性能を向上させるために必要な可塑剤、相溶化剤、その他の機能性添加剤は大部分が輸入されており、その価格は国際化学市場の変動に大きく影響されます。{3}

2.2 石油-ベースの生分解性材料

2.2.1 ポリブチレンアジピン酸テレフタレート (PBAT)

ポリブチレンアジペートテレフタレート (PBAT) は、アジピン酸、テレフタル酸、ブタンジオールの重縮合によって合成される半結晶性エラストマーで、結晶化度は約 10～20% です。{0}優れた柔軟性と延性を備え、破断伸びは 500 ～ 700% であり、現在入手可能な生分解性プラスチックの中で最も丈夫な素材の 1 つです。

PBATは融点が約110-130度、熱変形温度が約30～40度で加工性能が良く、射出成形、押出成形、フィルムインフレーションなどの様々な加工に適応します。分解性能の点では、PBAT は土壌中で 6 ～ 12 か月以内に完全に分解でき、分解生成物は無毒です。また、さまざまな環境下では比較的早く劣化します。 PLAの脆さを改善できるため、PBATはPLAとブレンドしてよく使用され、2024年には生分解性弁当の原材料に占めるPBATの割合は32％に達した。コストの点では、PBATの価格は約17,000〜19,000人民元/トンで、原材料が製造コストの65〜70％を占めます。主原料である 1,4-ブタンジオール (BDO) の価格は 7,800 元/トンで安定しており、原料コストの 65% 以上を占めています。

2.2.2 ポリブチレンサクシネート (PBS)

ポリブチレンサクシネート（PBS）は結晶性の高いポリエステルで、オフホワイトの固体で、無臭、無味で、生体適合性と生分解性に優れており、二酸化炭素と水に自然に分解されます。{0}優れた耐熱性が特長で、熱変形温度は100度近く、加工後は100度を超えることもあり、日用品の耐熱性要件を満たします。

PBS の機械的強度は、PP や PE などの汎用プラスチックの機械的強度と同様であり、射出成形、押出成形、フィルムブロー、ラミネートなどの製造プロセスに適応できます。{0}コストを削減するために、炭酸カルシウムやデンプンなどの充填剤とブレンドすることもできます。分解性能の点では、PBSは堆肥化、土壌、水、活性汚泥環境において微生物や酵素によって効率よく分解され、またその分解にはPLAで必要とされる高温高湿条件が不要であり、より自然分解に近いものとなっています。価格は国産 PBS が約 19,000 元/トン、輸入 PBS が約 23,500 元/トンである。コストは高くなりますが、耐熱食品容器や医療材料などのハイエンド用途分野では独自の利点があります。{9}{10}

2.3 高性能改質材料-

2.3.1 ナノコンポジット改質材料

ナノ複合材料改質技術は、近年の新しい食品グレードのプラスチック食品容器材料の開発における重要な方向性です。{0}モンモリロナイトのナノ粒子を PLA マトリックスに添加すると、材料の酸素バリア性能が 3 倍向上し、耐熱温度が 120 度に上昇するため、熱いジュースの包装に直接使用できるようになります。-高品質の強化剤であるナノセルロースは、5～20 ナノメートルの超微細繊維構造を持っています。これにより、PLA マトリックス内に高密度の水素結合ネットワークが形成され、材料の酸素透過性が 0.5 cc/m²・day・atm に低下します。これは、純粋な PLA と比較して 80% 以上の改善です。

ナノクレイ複合バイオ-プラスチック技術の応用により、従来のバイオ-材料の高温変形の問題が解決されます。-超音波処理（1200 rpmで20分間撹拌）、その後の真空濾過（100 μmフィルター）およびホットプレス（80度硬化）によってナノ粒子の均一な分散を促進することによって調製された複合材料は、生分解性を維持しながら機械的特性とバリア特性が大幅に向上しました。

2.3.2 多層共押出および表面コーティング技術-

多層共押出技術は、ハイエンドで環境に優しい食品容器の主流のプロセスです。{0}{1}複数の押出機を使用して、耐熱層 (変性 PLA など)、バリア層 (ナノフィラーを含む PBAT または EVOH など)、および表面層 (純粋な PLA など) を同時に押し出すことによって、「サンドイッチ」構造が形成されます。これにより、材料の全体的な性能が向上するだけでなく、コストも効果的に削減されます。

表面コーティング改質技術は、内壁に極薄の高バリア コー​​ティングを適用することで、PLA/PBAT 食品容器のバリア性と耐水性を大幅に向上させます。{0}{1}{0}中でも、PHA水性エマルジョンを用いたオンラインコーティング技術は、産業上の大きな可能性を秘めています。 PHA コストが高いという問題を解決するだけでなく、リサイクル率 95% 以上で加工会社に付加価値をもたらします。

2.4 材料特性の包括的な比較分析

上の表からわかるように、さまざまな素材の性能とコストの間には明らかなトレードオフがあります。PLA は優れた透明性と剛性を備えていますが、耐熱性が不十分です。{0} PBATは柔軟性に優れていますが、強度や耐熱性に劣ります。 PBSは耐熱性に優れていますが、コストが高くなります。 PHA は環境に最も優れていますが、コストのせいで大規模な適用が制限されます。-デンプン-ベースの材料はコストが最も低いですが、性能は比較的劣ります。

3. 技術開発とイノベーションの動向

3.1 2021 ～ 2026 年の技術的ブレークスルー

2021 年から 2026 年にかけて、新しい食品グレードのプラスチック食品容器材料技術においていくつかの重要な進歩が達成されました。{2} PLA 技術システムでは、製品の性能を確保するためにラクチドの合成と精製に 99.5% 以上の純度が必要であり、その結果、プロセスが複雑になり、エネルギー消費が高くなります。しかし、反応性相溶化剤とナノコンポジット技術の導入により、材料の衝撃強度は 2 ～ 3 kJ/m² から 15 ～ 20 kJ/m² に増加しました。核剤とアニーリングプロセスを組み合わせると、熱変形温度は90度を超えました。

バイオ-ベースの材料合成技術の分野では、Anhui Fengyuan Group が国内大手食品配送プラットフォームと協力して「生分解性包装共同イノベーション センター」を設立し、湿気の多い高温の環境における PLA と紙ベースの複合材料のバリア特性の最適化に重点を置いています。- 95度の熱湯に60分間浸漬し続けても変形しない新型食品容器素材の開発に成功し、2024年第2四半期の量産を達成した。

触媒技術でも重要な成果が得られました。室温触媒技術により、PVC と PPE の混合廃プラスチックの 95% を高オクタン価ガソリンに変換できます。これにより、エネルギー消費量が 70% 削減され、処理が困難な混合プラスチックを貴重な資源に変えることができます。--ノボザイムズの新しいクチナーゼは、PLA/PBAT 複合材料の分解効率 96% と 72% を達成し、分解サイクルを 45 日に短縮しました。

3.2 新しい触媒と製造プロセスの革新

新しい触媒技術により、材料の性能と生産効率が大幅に向上しました。たとえば、米国のノボマー社が開発したカーボネートポリオール技術により、従来のポリエチレンと比較して 60% 向上する 98 kN/m の引き裂き強度を持つ材料が得られました。

製造プロセスに関しては、超臨界二酸化炭素 (CO₂) が物理発泡剤として使用され、金型内で材料が瞬間的に減圧されてミクロンサイズの独立気泡構造が形成されます。これにより、材料の性能が向上し、製造コストが削減されます。{0}{0}{1}生物酵素分解技術でも画期的な進歩が達成されています。{3}ノボザイムズの新しいクチナーゼは、PLA/PBAT 複合材料の分解効率を大幅に向上させ、分解サイクルを 45 日に短縮し、生分解性材料のリサイクルと処理に新しいソリューションを提供します。

3.3 表面処理・機能化技術

表面処理技術は、材料の機能性を高める上で重要な役割を果たします。表面コーティングを改質することにより、材料本来の特性を維持しながら、材料に特別な機能を付与することができます。たとえば、PLA/PBAT 食品容器の内面に高バリア コー​​ティングを施すと、酸素バリア特性と耐水性を大幅に向上させることができます。-

写真-生分解技術も重要な開発方向です。国家プラスチック製品品質監督検査センターの試験報告書によると、国産の光生分解性ポリプロピレン食品容器の分解サイクルは 90 ～ 180 日で、分解率は 92% を超え、国家標準要件の 80% をはるかに上回っています。さらに、耐熱性の向上により耐熱温度120度以上を実現し、加熱時間を18.3％短縮し、使用時の消費電力を削減しました。

4. 包括的な費用対効果の評価-

4.1 原材料コスト分析

新しい食品グレードのプラスチック製食品容器素材のコスト構造では、原材料費が 65.2% に達し最大の割合を占め、次いで人件費が 18.3%、製造費が 12.1%、その他の経費が 4.4% となっています。 2026 年には、主要な生分解性原材料の価格が 2025 年と比較して 15 ～ 25% 上昇すると予想されており、企業の収益性に大きな圧力をかけることになります。

材料ごとにコスト構造は大きく異なります。PBAT の製造コストでは、原材料が 65-70%、エネルギーと減価償却費が 15-20%、人件費とその他のコストが約 10% を占めます。一方、PHAのコスト構成は、原料（主に炭素源）が40～50％を占めますが、工程が複雑でエネルギーを大量に消費する特性を反映し、発酵・後加工段階のエネルギー消費費、設備減価償却費、廃水処理費が合わせて40％を超えます。

4.2 従来材との製造コスト比較

現在、生分解性食品包装の平均単価は、従来の PP/PS 製品の 2.3 ～ 2.8 倍です。 PLAの単価ランチの持ち帰り容器-従来の PP ランチの持ち帰り用容器は 1 個あたりわずか 0.35-0.45 人民元ですが、1 個あたり約 0.8-1.2 人民元です。原材料コストの観点から見ると、PLA、PHA、PBS などの主流の生分解性材料の生産単価は、従来の石油ベースのプラスチックよりも依然として大幅に高くなっています。 2024 年時点で、PLA の平均工場外価格は約 28,000 人民元/トンであるのに対し、従来のポリプロピレン (PP) はわずか約 9,000 人民元/トンです。

ただし、生産規模の拡大と技術の進歩により、コストの差は徐々に縮まりつつあります。{0}業界の推計によれば、PLAの単価は2024年の約22,000人民元/トンから2030年には15,000人民元/トンに低下すると予想され、PBATのコストも現在の18,000人民元/トンから13,000人民元/トンの範囲に収束すると予想されている。

4.3 リサイクルおよび廃棄コストの評価

生分解性ランチの持ち帰り用容器のリサイクルと廃棄のコストは、素材の種類と処理方法によって異なります。{0}工業用堆肥化では、PLA などの材料には特定の高温および高湿度の条件が必要となるため、処理施設への多額の投資が必要になります。{2}}リサイクルに関しては、PETなどの材料はケミカルリサイクル技術によりリサイクル可能ですが、技術コストが高くつきます。

環境コンプライアンスにかかるコストも無視できません。 2021 年の「第 14 次プラスチック汚染防止 5 か年計画」の実施後、企業は排ガス処理、廃水の再利用、固形廃棄物の分類に投資する必要があります。中小規模の弁当製造業者は、平均年間約 50 万～100 万人民元の環境保護支出を行っています。ただし、長期的にはコンプライアンスのメリットは大きくなります。中国循環経済協会の計算によると、準拠企業の製品単位当たりの平均総合コストは、主に規模の経済、税制上の優遇措置、廃棄物処理費用の削減により、2020年と比較して18%減少したことが示されています。

4.4 さまざまなアプリケーション シナリオにおける費用対効果の分析-

新しい材料の費用対効果は、さまざまな用途シナリオによって異なります。{0}高級ケータリングやテイクアウトのシナリオでは、消費者は価格にはそれほど敏感ではなく、環境特性やユーザー エクスペリエンスを重視します。-学校の食堂や企業のグループ給食などの大規模な調達シナリオでは、コスト管理がより重要になり、パフォーマンスと価格のバランスが求められます。-

パッケージング設計を最適化すると、効率も大幅に向上します。 PP ランチの持ち帰り用コンテナを例にとると、軽量構造設計を使用することで、強度を維持しながら重量を 28 グラムから 24 グラムに減らすことができます。-年間生産量 10 億個に基づくと、これにより年間 3,200 万人民元以上の原材料コストが節約されます。この戦略は、新しい生分解性材料にも適用できます。構造の最適化によって材料の使用量を削減すると、効果的にコストを削減できます。

5. 地域市場の差異分析

5.1 ポリシーと規制の違い

政策と規制は世界の主要市場によって大きく異なり、材料適用のペースに直接影響を与えます。 EU は 2021 年に使い捨てプラスチック指令を施行し、一般的な 10 種類の使い捨てプラスチック製品を禁止し、2030 年までにすべてのプラスチック包装をリサイクル可能または生分解性にすることを義務付けました。その (EU) No 10/2011 規制には、ビスフェノール A 移行に関する厳しい要件があります (1 ug/kg 以下、哺乳瓶では禁止)。中国は 2020 年に「プラスチック禁止」を強化し、2025 年までに県レベル以上の都市のケータリングおよび持ち帰り部門における非分解性プラスチック袋の使用率を 5% 未満に削減する必要があると明示しました。{12} GB 4806 シリーズの規格を中心とした食品接触材料の安全システムを構築しており、2024 年 9 月に GB 4806.7-2023「食品接触用プラスチック材料および製品」が施行され、樹脂と製品の規格が統合され、デンプンベースのプラスチックのカテゴリが追加されました。

米国の連邦レベルでは、現在統一された法律はありませんが、カリフォルニア州やニューヨーク州などの州では「ビニール袋税」や生分解性包装の義務化法が可決され、「ボトムアップ」の推進力が生まれています。- FDA は 21 CFR Part 177 を通じてプラスチック材料を規制しており、水ベースの食品の総移行量が 10 mg/dm² を超えないよう、油性食品の総移行量が 50 mg/kg を超えないよう求めています。{4}}

5.2 消費者の習慣と市場需要の違い

厳しい環境規制と成熟した消費習慣に支えられた欧州市場は、生分解性食器の普及率が最も高く、2023年には75％に達します。ドイツやスウェーデンなどの国は、持ち帰り分野で完全な普及を達成しています。ドイツ、フランス、イタリア、英国はヨーロッパの需要の 72% を占めており、環境に優しい RPET および PLA コンテナを年間 210 万トン使用しています。

アジア太平洋市場は成長の原動力であり、中国、日本、韓国が地域市場シェアの 85% を占めています。{0}中国の市場規模は 2023 年に前年比 85% 増加しましたが、普及率はわずか 28% であり、今後 5 年間で大きな可能性があることがわかります。中国は世界最大の生産国であり消費国でもあり、世界の生分解性食品容器の生産能力の60％以上を占めています。環境政策の推進により、従来の PS 材料の割合は 35% に減少し、PLA や PBAT などの生分解性材料の割合は 28% を超えています。

北米市場は、FDA による新素材の認証プロセスが遅いため、2023 年から 2025 年までの年間平均成長率はわずか 3.2% です。世界的に使い捨て食器の主要な消費国である米国には、ファストフード文化が普及し、持ち帰りビジネスが発展しており、その結果、食品容器の利便性に対する消費者の需要が高くなります。{4}}

5.3 サプライチェーンの成熟度の比較

中国は完全な産業チェーンを形成しており、生産能力の 80% 以上が中国東部と南部に集中しています。 PLA や PBAT などの主流の材料では国際的に先進的なレベルに達していますが、PHA などのハイエンド材料ではまだギャップがあります。-リサイクルと処理のインフラはまだ建設中です。ヨーロッパは、材料リサイクルに焦点を当てた技術開発により、包括的な産業用堆肥化およびリサイクルシステムを確立しました。しかし、生産能力の限界により、アジアからの生分解性製品の輸入への依存度が 50% に上昇しており、頻繁な反ダンピング調査により、一部の企業は海外に工場を設立するようになりました。-

北米のサプライチェーンは従来のプラスチック生産に重点を置いており、新しい生分解性素材の生産能力が不十分です。原材料や完成品は輸入に依存しており、素材の機能を最適化する技術開発に注力している。リサイクル システムは主にメカニカル リサイクルに基づいており、ケミカル リサイクル技術はまだ試験段階にあります。

6. 概要と推奨事項

6.1 主な研究結果

材料技術レベル:バイオ-ベースの生分解性材料が主流になりつつあり、PLA と PBAT がそれぞれ 42% と 32% の市場シェアを獲得して市場を支配しています。ナノコンポジットや表面改質などの技術により、改質 PLA の耐熱温度は 90 ～ 120 度まで上昇し、基本的には熱い食品の包装のニーズを満たします。
費用対効果のレベル:-新しい生分解性材料のコストは依然として従来の PP 材料の 2 ～ 3 倍ですが、その差は縮まり続けています。 PLA のコストは、2024 年の 22,000 元/トンから 2030 年には 15,000 元/トンに、32% 減少すると予想されます。
市場アプリケーションレベル:政策による影響は重大です。{0}中国における生分解性食品容器の市場普及率は、2021 年の 7% 未満から 2025 年には約 18% に増加しました。消費者の受け入れは増加しており、消費者の 76.3% が、環境に優しいパッケージに対して 5% ～ 10% の割増料金を支払うことに同意しています。
地域の違い:ヨーロッパの普及率が最も高く (75%)、中国が最も急速に成長しており (年間 85%)、北米は成長が遅い (3.2%)。政策と規制、消費者の習慣、サプライチェーンの成熟度が主要な影響要因となります。

6.2 今後の研究の方向性

• 材料性能の最適化: Focus on developing high-temperature resistant (>120 度）、耐油性-、高バリア性の生分解性素材-により、アプリケーション シナリオを拡大します。
• コスト削減技術:生物学的発酵および化学合成技術の革新を通じて PHA などのハイエンド材料のコストを削減し、大規模な応用を促進します。-
• リサイクルおよび処理技術:中国の国情に適した生分解性材料リサイクル技術を開発し、完全な循環経済システムを構築する。
• スマートパッケージングテクノロジー:センシング、トレーサビリティ、環境対応機能を統合して、インテリジェントな生分解性包装材料を開発します。
• ライフサイクル評価:材料の環境効果を総合的に評価する科学的な環境影響評価システムを確立します。
• 政策とメカニズムの研究:生分解性材料の市場応用を促進するために、さまざまな地域に適応した政策インセンティブメカニズムを探ります。

• 

新しい食品グレードのプラスチック食品容器素材は、プラスチック汚染に対処するための重要な手段です。{0}技術革新、政策支援、市場促進の相乗効果により、これらの素材は2030年までに食品包装分野で重要な地位を占めることが期待され、持続可能な包装産業システムの構築を支援します。