02.04.2024 by Dr. Natalie Rudolph
プラスチックリサイクルにおけるレオロジーの重要性
素材劣化に対する戦略策定の手引き
プラスチックのリサイクルは、環境負荷の低減や天然資源の保護に貢献するだけでなく、新たなビジネスチャンスやイノベーションの原動力となるなど、プラスチック産業や世界経済においてますます重要な役割を果たしている。持続可能性と循環型経済がますます重視される世界において、プラスチックの効率的なリサイクルは、環境と経済の両方の課題に対処する方法です。
プラスチックのリサイクルでは、材料特性に対する劣化の影響を理解することが重要である。連鎖切断、重合、架橋などのメカニズムを通じて起こる関連変化は、粘度などのプラスチックの特性に影響を与える可能性がある[2]。このような変化は、リサイクル材料の品質を維持し、ダウンサイクルを防止する上で、業界にとって課題となる[1]。このような材料の変化は、熱分析法や赤外分光法では必ずしも目に見えるものではありません。このため、材料の特性評価にはさまざまな手法を組み合わせる必要性があります。
レオロジーは、このような課題に取り組む上で重要な役割を果たします。レオロジーを測定することで、繰り返される加工工程がポリマーに及ぼす影響を理解し、劣化の影響を低減するための戦略を開発することができます。例えば、バージン材料と繰り返し加工されたPEEK原材料のレオロジー研究（図1参照）を比較すると、粘度が大幅に上昇しており、材料の構造変化が浮き彫りになっています。
NETZSCH Kinexus Prime レオメータによる測定
測定は NETZSCH Kinexus Prime ultra+を用いて行った：
| 試験 | せん断粘度 |
| 形状 | プレート-プレート、直径：25 mm |
| 測定ギャップ | 1 mm |
| せん断速度範囲 | 10-2 s_1から 10 s-1 |
| 温度プログラム | 380°C (等温) |
レオロジーは、繰り返し加工される材料(リサイクル品)の特性評価、Identify 可能性のある加工欠陥の評価、および添加剤や配合の添加だけでなく、的を絞った加工 の最適化によって必要な加工特性を調整するための手法として利用できます。これは、幅広い用途に再利用できるように材料を調製すると同時に、持続可能性の目標を推進するというプラスチック業界の目標をサポートするものである。
出典
[1] ダウンサイクル（カスケード）とは、廃棄物のリサイクルのことで、リサイクルされた材料は元の材料よりも品質や機能性が低い。(ウィキペディア）
[2] Natalie Rudolph, Raphael Kiesel, Chuanchom Aumnate, Understanding Plastics Recycling (Second Edition), Carl Hanser Verlag, 2020, pages 15-46, ISBN 9781569908464
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