レオロジー、イノベーション、地域連携：バイオプラスチックと再生材料の未来を切り拓く

材料科学を通じて持続可能性の課題に取り組む

急速に変化する産業および規制環境において、高分子材料に対する深い理解は、イノベーションの重要な原動力となっています。各業界が、持続可能性、循環型経済、および性能に関する野心的な目標の達成に向けて努力する中、高度な材料特性評価はますます戦略的な役割を果たしています。

この目的を念頭に、バイオマテリアルやバイオプラスチック（バイオベースおよび／または生分解性）、さらには再生プラスチックを含む環境に配慮したソリューションの開発に注力するグリーンビジネス・コンサルティング企業、は、フランス・オーヴェルニュ＝ローヌ＝アルプ地域において、独自の技術的・科学的連携を開始しました。

この取り組みには4つのパートナーが参画しており、互いに補完し合う専門知識が強力なイノベーション・エコシステムを形成しています：

• バイオプラスチックおよびその開発を専門とし、エコデザインやLCA（ライフサイクルアセスメント）において高い専門知識を有する「Green Business and Consulting Company」
• プラスチック加工教育および技術訓練において卓越した実績を持つ、ジャン・ゼイ工業高等学校（ティエール市）
• 世界トップクラスの研究と産業へのイノベーション移転を融合させた、主要な工学系教育機関である「クレルモン・オーヴェルニュINP」；
• NETZSCH、高度なレオロジー試験技術における世界的なリーダー。

共通の専門知識によって結ばれる：レオロジー

この共同研究の中核をなすのは、材料の流動と変形を扱う科学であるレオロジーです。レオロジーは、学術研究と産業応用をつなぐ不可欠な架け橋として機能し、複雑な高分子系の挙動に関する重要な知見を提供しています。

この専門知識は、バイオプラスチックや再生ポリマーといった新興材料にとって特に重要です。これらの材料は、組成、微細構造、加工条件によって物理的・化学的特性が大きく変化する可能性があるからです。

高度な特性評価の重要性は、2026年8月に施行される欧州の「包装および包装廃棄物規制（PPWR）」の今後の要件によってさらに高まっています。この規制は、今後数年間において、包装におけるリサイクル材料および持続可能な材料の使用に関して、より厳格な義務を課すものです。

これらの課題に対処するため、パートナー各機関は、教育、研究、材料イノベーション、計測技術におけるそれぞれの強みを結集し、次世代の持続可能なポリマーの開発を加速させることのできる共同プラットフォームを構築しました。

高度な装置技術：知見とパフォーマンスの向上

NETZSCH Kinexus Prime Pro+ 回転式レオメーター

パスカル研究所（Institut Pascal）のGePEB研究グループの研究スタッフによって推進される回転式レオメーターに関する科学的専門知識は、ファブリス・オドネ（Fabrice Audonnet）が管理するポリテック・クレルモン（Clermont Auvergne INP）の技術移転プラットフォーム「Gen’Mat」を通じて活用されています。 工学教育を支援するためのAMI CMA「Académie des Mobilités」資金提供プログラムを通じて導入されたこれらの装置は、高度な材料特性評価に活用されており、CA INPの工学系学生の教育と学術研究の両方に役立てられています。

HTC Prime加熱炉を搭載したNETZSCH のKinexus Prime Pro+回転式レオメーターは、低せん断条件下における材料の構造や挙動に関する基本的な知見を提供します。このシステムにより、次のような重要な物性を高精度に測定することができます。

• 動粘度；
• 粘弾性弾性率；
• 流動挙動や弾性を含む物理的転移。

レオロジー解析の定評あるツールとして、本システムは高度なポリマー配合の理解と開発を支援します（経時変化に伴う特性については図1を参照）。

NETZSCH Rosand RH7 キャピラリーレオメーター：技術面での大きな飛躍

フレデリック・フレイス氏の技術支援のもと、NETZSCH 社のRosand RH7キャピラリーレオメーター（図2参照）を導入したことは、押出成形や射出成形といった実際の工業的加工条件を再現する上で、大きな前進となりました。

本装置により、以下の主要な溶融状態の物性を評価することができます：

• 高圧条件下におけるせん断粘度および伸長粘度；
• 幅広いせん断速度範囲にわたる弾性挙動および流動プロファイル（図3参照）；
• 材料の圧縮性と熱膨張のモデリングに不可欠なpVT（圧力・体積・温度）特性。

これらの測定により、プロセスシミュレーション、金型設計、部品製造のための高精度なデータが得られ、最終的には製品の品質向上と開発期間の短縮につながります。

材料の包括的な理解を実現する相補的な技術

回転式レオメーターとキャピラリー式レオメーターを組み合わせることで、幅広く相互に補完し合う分析能力が得られます。

回転式レオメーターは、低変形速度下での材料の挙動を研究し、粘弾性特性を測定する上で特に有用です。

対照的に、キャピラリーレオメーターは、材料が高いせん断速度や高温にさらされる工業プロセスにおける過酷な条件下で、重要な情報を提供します。

これらの技術を組み合わせることで、粘度、弾性、固体－固体相転移などの基本的な材料特性を、圧力、温度、体積、流速などの主要なプロセスパラメータと関連付けることにより、包括的なレオロジー特性評価が可能になります。
特性が大きく変動する可能性のあるバイオポリマーや再生ブレンドなどの複雑な材料にとって、この統合的なアプローチは大きな科学的利点をもたらします。これにより、配合の最適化が促進され、プロセスの予測可能性が向上し、実験室での開発からlarge 規模の工業生産へのイノベーションの移行が成功裏に支援されます。

スキルの向上と知識の伝承の促進

このパートナーシップの基盤となるのは、専門知識の相互交流です。
NETZSCH では、パスカル研究所（Institut Pascal）およびクレルモン・オーヴェルニュINPの学術・研究スタッフ、ならびにGreen Business and Consulting Companyの技術チームを対象に、高度な実践的トレーニングを提供しています。 これらの能力を開発することは、Rosand RH7の分析能力を最大限に活用し、次世代の持続可能なポリマーの開発に向けた高品質なデータを生成するために不可欠です。

同時に、David Bonnet 氏の指導の下、ジャン・ゼイ工業高校も、特にEuroPlastics & Composites BTS プログラムの枠組みの中で、プラスチック加工プログラムや技術施設を通じて重要な貢献を果たしています。

同校は、ENGEL 社製の 60 トン電動射出成形機に搭載されるスパイラルフロー金型（図 4 参照）を設計・製造しました。この教育・科学用ツールにより、学生や研究者は、材料のレオロジーと工業的加工性能との直接的な関係を視覚的に把握することができるようになります。

実技実習への導入により、学術的な学習と産業の現場とのつながりが強化されると同時に、将来の技術者たちが持続可能な材料や技術革新に取り組む意欲が促進されることになる。

地域における卓越性のモデル

この連携は、高度な技術教育に支えられ、基礎研究から産業応用に至るまでのバリューチェーン全体を網羅する、包括的なイノベーションモデルを如実に示しています。

クレルモン・オーヴェルニュINPの研究能力、ジャン・ゼイ工業高校の教育ノウハウ、 NETZSCH、そしてグリーン・ビジネス・アンド・コンサルティング・カンパニーの市場主導型イノベーション戦略を統合することで、オーヴェルニュ＝ローヌ＝アルプ地域は、成功した地域連携のベンチマークとしての地位を確立しつつあります。

これらのパートナーは力を合わせ、プラスチック加工の未来——より循環型で、より技術的であり、より持続可能なもの——を形作る一助となっています。

今回の協力が成功裏に終わったことに感謝いたします

Green Business and Consulting Companyのローラン・マサクリエ氏 、 パスカル研究所のGePEB研究グループおよびGen’Matプラットフォーム（ポリテック・クレルモン、クレルモン・オーヴェルニュINP） のファブリス・オドネ氏 、 ジャン・ゼイ工業高校のデヴィッド・ボネ氏、ならびに本共同研究に関わってくださったすべての方々に、ご信頼、専門知識、そして献身的なご尽力に対し、 心より感謝申し上げます。

この強力な地域パートナーシップの一員となれたことを嬉しく思うとともに、レオロジー、材料開発、研究、教育における専門知識を結集することで、より持続可能なポリマーソリューションの開発に今後もどのように貢献していくのか、楽しみにしています。