ポリオレフィンのリサイクルが機械的限界で停滞する理由
ポリエチレン(PE)とポリプロピレン(PP)は、合わせて世界中で生産されるプラスチック全体の
半分以上を占めています。これらは軽量で、化学的に不活性であり、安価です。まさにその理由から、循環型経済においてこれらを循環ループ内に留めておくことが極めて重要となるのです
。 しかし
、使用済みポリオレフィンの機械的リサイクルは、その最初の使用期間中および再加工中にポリマー鎖に生じる変化
によって、根本的に制限されています。
押出成形、熱履歴、せん断力の作用のたびに、鎖
の切断や熱酸化による損傷が生じます。その結果、再生樹脂は、元のバージン素材に比べて分子量が低く
、分子量分布が広く、機械
的特性も劣るものとなります。 これを放置すれば
、使用済みリサイクル材(PCR)は低付加価値の用途へのダウンサイクルしかできず、
循環は決して真に完結することはありません。
鎖改質のための精密ツールとしての過酸化物
ここで、有機過酸化物が循環型プラスチックにおいてその存在意義を発揮します。過酸化物は、
本質的に制御されたフリーラジカルの発生源です。適切な化学構造、適切な半減期温度
、適切な投与量を選択することで、コンパウンダーは再加工中にポリマー主鎖に何が起こるかを意図的に制御
することができます。
制御された分解(ビスブレイキング)
多くのリサイクルラインでは、リサイクル材が目標プロセスには低すぎるメルトフローインデックス
(MFI)で搬入されます。例えば、薄肉射出成形では高いMFIが求められます
。 過酸化物を慎重に計量して添加することで、制御された鎖切断が引き起こされ、繰り返しの再押出による熱損傷を伴わずにMFIをプロセス適応範囲まで高める
ことができます。その
結果、既存金型でスムーズに成形できるリサイクル材が得られます。
混合ストリームの相溶化
実際のPCR(ポストコンシューマーリサイクル)材料が単一の純粋なポリマーであることは稀です。ポリエチレンとポリプロピレンは熱力学的に混和しない
ため、PE/PPの混合ストリームからは脆く、濁った製品が得られます。
過酸化物は、相を結合させる反応部位をその場で生成することができ、これにより界面の接着性が向上し
、互いに相容れないブレンドを実用可能なコンパウンドに変えることができます。
アップサイクリングのための架橋
同じラジカル化学反応は逆の方向にも作用します。より高い耐熱性や
クリープ特性の向上が求められる場合(パイプ、ケーブル、発泡体など)、過酸化物が架橋反応を誘
起し、再生材を元の仕様を上回るレベルへとグレードアップさせます。分解
と架橋は、制御可能な単一のメカニズムの表裏一体の関係にあります。
Do Senderグレードによる循環型システムの実現
Do Sender Chemicals社は、リサイクルの経済性に特化
して調整された有機過酸化物およびアゾ系開始剤グレードを開発しています。これらは、予測可能な分解プロファイル、低残留量、および
必要に応じて食品接触関連の適合性文書を備えています。 当社のレオロジー制御型過酸化
物を使用することで、リサイクル業者はバッチ間のMFIを安定化させ、混合ポリオレフィン原料の相溶性を高め、
性能目標を達成するために必要なバージン材料の量を削減することができます。
展望
真の循環性とは、単にプラスチックをより多く回収することではなく、すべてのサイクルを通じて価値を維持
することです。過酸化物を単なる汎用添加剤ではなく
、精密な配合ツールとして扱うことで、業界はポリオレフィンを複数のライフサイクルにわたって
最高品質に保つことができます。そうして初めて、直線的な「採取・製造・廃棄」の流れが、真の循環となるのです。