PBT/PETコンパウンドのための混練技術

PETとPBTポリマーはポリエステル族に属します。PETは、非結晶成形コンパウンド(PET-A)の形態と半結晶材料(PET-C)の形態があります。PBTは部分的に結晶構造であるとされます。PETとPBTはどちらも、熱可塑性樹脂で、重縮合によって生成されます。いずれも工業用プラスチックに属し、しばしばエンジニアリングプラスチック(エンプラ)と称されます。その理由は、その重要な長所と利用分野にあります。厳しい機械的、熱的、電気的要件を満たし、耐薬品性を有する工業部品、エンジニアリング部品として利用されています。

PETとPBTは、1940年代に英国で初めて大量生産されました。当初の用途範囲は布地や織物でしたが、まもなく射出成形や押出を含む成形製品へと広がっていきました。結晶化度が高いため、PBTは主に射出成形の用途に使用されます。PBTコンパウンドは、硬さと強度、良好な靭性と耐熱性を理想的に併せ持ち、過酷な環境でも寸法安定性に優れます。こうした特性から、電子電気分野、とりわけ自動車や航空宇宙産業で特に重要な材料であり、年間5~7%の成長が見込まれています。

典型的なアプリケーション

PETの主な用途は、繊維(65%)、包装(約29%)、フィルム(4%)、高付加価値製品(2%)です。高付加価値製品においては、調合プロセスが特に重要な役割を果たします。

個別の特性は、強化剤、充填剤、難燃剤、その他添加剤、さらにエラストマー改質剤によって付与されます。とりわけPBTにおいては、温度とせん断に対する感度に配慮しなければなりません。PETとPBTは、オーダーメイドのコンパウンドにおいてブレンド用ポリマーとしても使用されます。

ポリカーボネート・コンパウンドの混練要件

こうしたポリマーの混練は、非常に難易度が高くなります。ポリマー成分、あるいはブレンド成分は、優しく、せん断ピークを作らず均一に溶融しなければなりません。充填剤と難燃剤成分は、完全に分配させる必要があります。繊維強化剤は最高の機械的性質が得られるよう添加し、同時加工プロセス部の滞留時間を長く維持しなければなりません。

部分的には相反するこれら要求事項も、精巧な技術で満足させることができます。ブッス・ニーダーは、こうした非常に要求度の高い材料の調合に関して高い能力を持つことを長期にわたり実証してきました。せん断速度が均一かつ適度で、また必要に応じて調整することもでき、そのため正確な温度制御ができるブッス・ニーダーはここでも重要な役割を果たしています。そして必要なだけの十分なエネルギーが溶融部に分散し、ポリマー成分への過剰なストレスを避けることができるのです。速い練り速度で混練するため、充填剤や難燃剤は可能な限り短い加工プロセスサイズで理想的に分配されます。繊維強化剤は、最大繊維長が維持されるよう、必要に応じて下流で追加し、分離せん断されます。これにより主要なマーケットプレーヤーは、ブッス・ニーダーが提供するこうした特性に大きく依存することになります。

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、各段階を独立して最適化することができます。モジュラー設計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プロセス知識も相まって、各種のPET・PBTコンパウンドの混練装置として最高の選択肢となっています。

PBT/PETから製造されるから電線と絶縁ねじ継手

PBT/PETのための典型的な混練工場内レイアウト

PBT/PET混練技術の典型的な工場内レイアウト

ブッスの混練技術には以下のような優位点があります。

  • 2つの独立したステップで最適化された混練および加圧
    ブッス・ニーダーでの混練と押出ユニットでの加圧を分けることで、両ステップの効率的な最適化を実現しています。この混練システムでは常に温度を一定に制御しながら、低圧、低温での混練に加え最適な条件でのペレット化を可能にしています。
  • 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、全ての粒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。
  • 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、バレルに沿って適切な場所にある混練中のポリマーに覆われたニーディングピン内に熱電対を設置して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。
  • 低比エネルギー入力での強力混練
    種々のスクリュー羽根の選択が可能な新型混練機COMPEOでは、必要に応じて各プロセスセクションでの混練サイクル数を増やすことで、従来より15~40%低いエネルギー投入での混練プロセスに改善しました。溶融や混練のエネルギーは、ほぼ全てが機械的に供給されており、せん断速度により供給速度を最適にコントロールしています。
  • ポリマーやカーボンブラックなどの高構造化材料への損傷を抑制
    ブッス・ニーダーの均一で適度なせん断速度が、制御されたせん断と低温のプロファイルを実現し、カーボンブラックなどの高構造化材料やファイバー構造への応力を他のシステムと比較して大きく低減しました。これにより機械的、電気的性質や流動特性が改善し、高価な配合成分の消費を抑えることができます。

さらに

ダウンロード

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