チューインガムのガムベースに使われるポリイソブチレン(PIB)混練技術

ポリイソブチレン(PIB)は、オレフィン系ポリマーの仲間です。1930年代から工業的に生産されるようになり、油のような粘性からゴムのような粘性のものまで多様な製品が作られています。その性質は、平均モル質量に大きく依存します。該当ページに記載した工業用途に加え、PIBはチューインガムの基本材料のうちの弾力成分、すなわちガムベースによく使用されています。もともと使用されていた天然ゴムとは対照的にPIBのバリエーションは幅広く、あまたの製品の中で個別の製品に付与したい特性や、ブランドやメーカー独自の特徴を、他の材料成分と合わせて非常によく作り出すことができます。

ガムベースが連続加工で生産できることが1980年代初期に初めて認識され、それ以来利用量は増大してきました。主な利点として、一貫して再現性のある一様な製品品質、短い滞留時間、敏感な材料成分の丁寧な取扱い、正確で完全自動の工程制御、人件費の削減、小さい比エネルギーとその結果としてのエネルギー削減、そして何と言っても確実かつ数学的にプロセスをスケールアップできる性能等が挙げられます。ブッスのガムベースに対する混練技術は、これらの要件を十分に満たしています。

ガムベースPIBの混練要件

ガムベースの調合では、材料成分を粘性部で最適に混合しなければなりません。ブッス・ニーダーの最初のプロセスでは、エラストマー(PIB)とゴム成分は液状で存在し、混練スクリュー各所に分散するせん断エネルギーによって溶融されるか粉砕されます。第2のプロセスで、充填剤と樹脂を追加し混合します。そのためこれらの効果を得るには、回転しつつ往復動するスクリューシャフトによって、分散と分配が同時に行われる混合が特に効率的です。ワックス、可塑剤、抗酸化剤は通常液状で、加工プロセス部のほぼどの位置にも設置できる中空の混練ピンから、加工バレル内に直接供給します。第3のプロセスでは、ガムベースがさらに均質化されるのに加え、調整材料も投入されます。加工プロセス域のサイズはほんの11 L/Dでありながら、穏やかな混練によって優れた製品品質が得られ、しかも高い生産性を誇ります。短い滞留時間と優れたセルフクリーニングにより、製品の切替えが即座に行え、稼働率が最大になり工程の経済性が強化されます。

できた調合物はインラインの装置でさらに加工できます。その場合、通常はポンプにより加熱した中間保管コンテナへ送ります。また後加工をオフラインで行うことも可能です。例えば、顆粒化(例えば熱切断)、造粒(例えば回転成形)、あるいは、ソーセージのように並べたガムベースの押出し物を従来手法で板状に成形する等です。

ガムベース混練技術のための典型的な工場内レイアウト

技術的に他を圧倒する機能、高効率な動作機構により、ブッス・ニーダーはガムベース調合におけるスタンダードとなりました。ブッス・ニーダーは、その比類のない性能をよく知る世界中の数多くのお客様から、数十年にわたって使い続けてられています。

ガムベース用のポリイソブチレン(PIB)のための典型的な混練工場内レイアウト

ガムベース混練技術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。

  • 低比エネルギー投入でも強力混練
    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。
  • 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。
  • 強力な分配混練
    ブッス・ニーダーは、スクリューの回転と軸方向の往復動により、伸長流や多数のせん断界面、クロスチャネルミキシングを生成して、強力な分配混練を実現しています。
  • プロセス内部のコンポーネントへの簡単なアクセス
    ブッスの混練技術では、スクリューエレメントやライナー、ピンは、ブッスニーダーのバレル部分を開けることで容易にアクセスでき、全てのスクリューやバレルを取り外さずに、混練エレメントの交換が可能です。
  • 液剤注入がどの場所でも可能
    液剤注入機能のある混練ピンはプロセスセクションのどの位置に設置することも可能なので、プロセスに最適な場所で溶融ポリマーへの液体添加物の直接注入ができます。バレルの壁を汚すことなく直ぐに混練を開始することができ、混練プロセス長がさらに短くなりました。

さらに

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  • COMPEOカタログ(日本語)
  • Buss Kneader Technology for the Food Industry