バイオプラスチックコンパウンド製のシリアル保存用ボックス
用途

バイオプラスチック向けコンパウンドシステム

環境意識の高まりが、バイオプラスチック分野における新たな開発を推進しています。

バイオプラスチックの歴史は非常に長いです。最初に工業生産されたプラスチックは、1869年から工業的に製造されたセルロースと、20世紀初頭に「人造角」として大量生産されたカゼインを原料としていました。しかし、20世紀初頭に石油を原料とするプラスチック製造法が発見されると、はるかに低コストでの生産が可能になったため、バイオプラスチックは急速に、そして数十年にわたって市場から姿を消しました。

1980年代に入り、石油価格の高騰と、環境に対する意識の高まりが、バイオプラスチック分野における新たな興味深い開発を促進しました。そして、その生産のための新しいコンパウンドシステムも登場しました。

典型的な用途

主な用途としては、包装材、日用品、そして輸送および建設業界向けの工業部品が挙げられます。

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、現在でも統一された定義で使用されているわけではありません。しかし、一般的には、以下の2つの基準のうち少なくとも1つを満たす、さまざまな種類のプラスチックの総称として用いられます。

  • バイオプラスチックは、その一部が再生可能な(植物由来の)原料で構成されています。ほとんどのバイオプラスチックはバイオベースです。
  • バイオプラスチックは生分解性です。つまり、自然界に存在する微生物によって水と二酸化炭素に分解され、その際に少量のバイオマスが生成されます。化石燃料由来のバイオプラスチックでも、生分解性を持つものがあります。

バイオプラスチックは、次の2つの特性(単独または両方)によって定義されます。バイオプラスチックとは、バイオベースであるか、生分解性であるか、またはその両方を満たすものです。従来のプラスチックは、これらの基準をいずれも満たしません。なお、バイオマス原料や、タンパク質などの天然由来の生体高分子、ならびに天然繊維充填・強化材料は、この定義には含まれません。

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メリット

BUSSコンパウンドシステムは、以下のような具体的なメリットを提供します。

均一なせん断速度により、コンパウンド装置内での混合を低温で制御しながら行うことが可能です。必要なせん断エネルギーだけが、その時々の処理工程に投入されます。他のシステムと比較して、せん断速度の分布が狭いため、個々の粒子に対して均一なせん断プロファイルが保証されます。これにより、より少ないエネルギー投入で、高品質な処理が実現します。

揮発性物質は、通常、プロセス部の末端または排出ユニットにて、真空脱気により除去されます。BUSSコ・ニーダー技術によるコンパウンドシステム内での多数の混合サイクル、せん断、および層の入れ替えにより、コンパウンド表面が絶えず更新されます。この仕組みにより、混入した空気や揮発性成分を極めて効率的に低減することが可能です。

BUSSコ・ニーダーは、制御されたエネルギー投入と均一で穏やかなせん断速度により、正確な温度管理を実現します。また、プロセス部に沿った適切な位置に設置された、ポリマーに囲まれた中空の混練ピンに組み込まれた熱電対により、温度を監視します。

BUSSコンパウンド装置の技術は、2~3箇所の供給位置への分割、サイドフィーダーなどの供給装置の活用、充填材の重量式供給、逆方向排気、そして優れた搬送効率により、高い充填材配合率を実現します。コ・ニーダーの穏やかなせん断速度は、高い充填率で生じる高粘度を容易に処理することを可能にします。

BUSSコ・ニーダーでのコンパウンド処理と排出ユニットでの昇圧を分離することで、低圧・低温での処理が可能になります。これにより、各プロセスゾーンに最適化されたスクリュー形状を構成することで、理想的な温度プロファイルを実現できます。

コンパウンドへの要件バイオプラスチック

バイオプラスチックのコンパウンド製造には、適度なせん断速度と低い製品温度のもとで、優れた分散・分配混練プロセスを実現することが不可欠です。これにより、分子量の低下を最小限に抑え、求める特性を確実に得ることができます。

繊維、充填材、添加剤を優しく練り込むには、投入流を複数に分割する必要が生じることが多く、場合によってはコンパウンド装置内の特定の位置で液体添加剤を注入することも求められます。

BUSS Ko-Kneter(コ・ニーダー)は、こうした用途においてその特長を最大限に発揮します。 その作用原理により、調整可能な適度なせん断速度で非常に多くの混練サイクルを実現。これにより、短い処理長と狭い滞留時間分布の中で、最高の混練効率を可能にします。BUSS Ko-Kneterの二段階システムにより、コンパウンド工程と昇圧工程は確実に分離されます。

典型的なプラントレイアウト

バイオプラスチックコンパウンドシステムの標準的なレイアウト

これにより、各工程を個別に最適化することが可能です。BUSSコ・ニーダーの開閉可能なハウジング、または排出押出機の取り外し可能なハウジングにより、迅速なアクセスとシステムの高い稼働率が確保されます。

コンパウンドシステム全体のモジュール式でカスタマイズ可能な構造と、幅広いBUSSのプロセス専門知識により、BUSSコ・ニーダーはバイオプラスチックのコンパウンド製造に最適な選択肢となります。

COMPEO コンパウンド装置:バイオプラスチックのコンパウンド製造に最適です。

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