バイオプラスチック2019-01-03T15:16:48+01:00

バイオプラスチックのための混練システム

バイオプラスチックは古くから知られています。工業生産は1869年に始まり、当初はセルロースをベースに、その後20世紀初めにカゼインをベースにした人工角が大規模に生産されました。その後まもなく石油系プラスチックに技術革新が起き、生産コストがぐっと低下するとバイオプラスチックは生産されなくなっていきます。数十年後、1980年代に入り、原油価格が上昇して、徐々に変わりゆくエコロジーへの関心から、斬新で興味深いバイオプラスチック分野で開発が行われるようになってきました。

バイオプラスチックあるいはバイオポリマーという用語は一貫して使用されているわけではありませんが、次の2つの基準のうち少なくとも1つを満たす無数のプラスチックのほとんどが含まれます。

  • バイオプラスチックは、少なくとも一部が再生可能(植物性)原料から成る。ほとんどすべてのバイオプラスチックは、生体ベースです。
  • バイオプラスチックは、生分解性、すなわち自然界にいる微生物によって分解され水、CO2、少量のバイオマスになる。化石原料からできるバイオプラスチックもまた生分解性です。

バイオプラスチックはこれら2つの特性の両方または一方で定義されます。つまりバイオプラスチックは、生体を原料とするか、生分解性であるか、あるいはこれら両方の性質を備えています。従来のプラスチックはこの条件のいずれにも適合しません。したがって、生物活動の結果として生じる原材料、もしくはプロテイン等自然界にある生物学上の高分子、そして天然繊維を充填または強化した材料(天然繊維複合材のページもご参照ください)はこれに含まれません。

典型的なアプリケーション

バイオプラスチックの主な用途には、包装、消費耐久財、輸送や建設産業の工業部品があります。

バイオプラスチックの混練要件

必要な特性を付与するため、バイオプラスチックの混練には、適度なせん断速度と低い製品温度での優れた分散分配混合が必要です。

繊維、充填剤、添加剤を慎重に添加するには、たいてい複数の乾燥材料を計量することが必要で、おそらくは所定の位置に液体添加剤を注入することも求められます。

こうした用途に圧倒的に適するのがブッス・ニーダー独自の混練技術です。その動作原理により、適度かつ調整可能なせん断速度で無数の混合サイクルが行われ、短い加工距離の間に、短い滞留時間で、最高の混合効率が得られます。ブッス・ニーダーは2段階システムを採用し、混練段階と昇圧段階を設計上分けているため、各段階を独立に最適化することができます。ブッス・ニーダーの分割式バレルと押出機のスライド式バレルで、迅速かつ容易に内部にアクセスでき、システム稼働率が高まります。

モジュラー化によって混練ラインを柔軟に配置可能にするブッス・ニーダーは、ブッスが保有する広範囲の加工知識も相まって、工業用バイオプラスチックの製造装置として第一選択肢となっています。

バイオプレスチック製オレンジジュース用ボトル/混練システム

バイオプラスチックの混練のための典型的な工場内レイアウト

バイオプラスチック混練機のための典型的な工場内レイアウト

ブッスの混練システムには、以下のような優位点があります。

  • 均一で適度なせん断速度
    均一で適度なせん断速度により、作業として必要なせん断のみを行い、低温での混合材料の混練の制御を可能にします。他のシステムと比較してせん断速度の分布が小さいため、全ての分子のせん断履歴を均一にすることができ、より小さな投入エネルギーにより高品質な混合材料を得ることができます。
  • 揮発性物質の除去
    揮発性物質は通常、バレルの終端部か押出ユニットに追加された真空脱ガス装置により除去されます。ブッス・ニーダーが実現した、多数の混練サイクルや亀裂、曲げにより、常に混合材料の表面が再生され、空気や揮発性物質閉じ込めを極めて効率的に抑制しています。
  • 正確な温度制御
    ブッス・ニーダーは、入力エネルギーのコントロールおよび均一で適度なせん断速度に加え、熱電対を内蔵した混練ピンをバレルに沿ってあらゆるところに設置することで、まさに混練中のポリマーの中の温度を高精度にモニターすることにより、より正確な温度制御を実現しています。
  • より多量のフィラー投入
    ブッスの混練技術では、2または3か所に供給口を分けたり、サイドフィードスクリューなどの供給方法の採用、フィラーの重量による独立供給、バックベントによる混入した空気の除去、優れた搬送効率などにより、最大90%のフィラー投入が可能です。適度なせん断速度により、このような高投入量でも極めて高い粘性の材料を扱うことができます。
  • 低いプロセス温度
    ブッス・ニーダーでは混練ユニットと押出ユニットでの加圧が分離されているので、混練を低圧、低温で行うことができます。各プロセスセクションの温度プロファイルの要件は、ユニークなスクリュー設計により最適化されています。

さらに

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  • COMPEOカタログ(日本語)
  • Buss Kneader technology
  • Laboratory Kneader MX 30