ポリスチレンは最も広く使用されているプラスチックの 1 つです。熱可塑性プラスチックである発泡ポリスチレンは、加熱すると溶け、冷却すると固体になります。優れた持続的な断熱性、独特のクッション性と耐衝撃性、老化防止、防水性を備えているため、建築、包装、電気・電子製品、船舶、車両、航空機の製造、装飾材、そして住宅建設。広く使われています。その50％以上が電子・電気衝撃吸収包装、魚箱や農産物などの鮮度保持包装であり、私たちの生活を大いに便利にしています。
EPS スチーム成形 – 業界の主流プロセス
通常、EPS 成形プロセスには、予備発泡 → 硬化 → 成形という主要なステップが含まれます。プリフラッシュとは、プリフラッシュ装置のバレルにEPSビーズを入れ、蒸気で加熱して軟化させることです。EPS ビーズに蓄えられた発泡剤 (通常 4 ～ 7% のペンタン) が沸騰し、蒸発し始めます。変換されたペンタンガスにより EPS ビーズ内の圧力が上昇し、ビーズの体積が膨張します。許容発泡速度の範囲内で、予発泡温度、蒸気圧力、フィード量等を調整することにより、必要な発泡倍率や粒子重量が得られます。
新たに形成された発泡粒子は、発泡剤の揮発と残留発泡剤の凝縮により柔らかく非弾性となり、内部は真空状態となり柔らかく非弾性となる。したがって、内圧と外圧のバランスを保つために、空気がフォーム粒子内の微細孔に入るのに十分な時間が必要です。同時に、付着した発泡粒子が湿気を放散し、発泡粒子の摩擦によって自然に蓄積される静電気を除去します。このプロセスは硬化と呼ばれ、通常は約 4 ～ 6 時間かかります。予備発泡・乾燥させたビーズを金型に移し、再度蒸気を加えてビーズの凝集を促し、冷却して脱型することで発泡製品が得られます。
以上のことから、EPS ビード発泡成形には蒸気が不可欠な熱エネルギー源であることが分かります。しかし、蒸気の加熱と給水塔の冷却は、生産プロセスにおける最も重要なエネルギー消費と二酸化炭素排出リンクでもあります。蒸気を使用せずに粒子発泡体を融合するための、よりエネルギー効率の高い代替プロセスはありますか?
電磁波高周波溶解、ドイツのKurt Esa Group（以下、Kurt）が答えを出しました。
この革新的な研究開発技術は、加熱に電波を使用する従来のスチームプロセスとは異なります。ラジオ波加熱は、物体が電波エネルギーを吸収して熱エネルギーに変換し、体全体が同時に温まる加熱方法です。その実現の基礎は誘電交番場です。被加熱体の内部で双極子分子が高周波往復運動することにより「内部摩擦熱」が発生し、被加熱物の温度が上昇します。熱伝導加工をすることなく、素材の内側と外側を加熱することができます。同時加熱と同時加熱により、加熱速度は速くて均一であり、従来の加熱方法の数分の1または数十分のエネルギー消費でのみ加熱目的を達成できます。したがって、この破壊的プロセスは、極性分子構造を有する発泡ビーズの処理に特に適しています。EPS ビーズなどの無極性材料の処理には、適切な添加剤を使用するだけで済みます。
一般に、ポリマーは極性ポリマーと非極性ポリマーに分類できますが、この分類方法は比較的一般的であり、定義するのは簡単ではありません。現在、主にポリオレフィン（ポリエチレン、ポリスチレンなど）を非極性ポリマーと呼び、側鎖に極性基を有するポリマーを極性ポリマーと呼んでいます。一般に、アミド基、ニトリル基、エステル基、ハロゲンなどを有するポリマーは極性ですが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンには極性基がありませんなど、ポリマー上の官能基の性質に応じて判断できます。等分子鎖上にあるため、ポリマーも極性がありません。
つまり、電磁波高周波溶解の成形プロセスには電気と空気だけが必要で、蒸気システムや水盤冷却塔装置を設置する必要がなく、簡単で便利で、エネルギーを節約し、環境を保護します。 。蒸気を使用した製造プロセスと比較して、90％のエネルギーを節約できます。Kurtz WAVE FOAMER を使用すると、蒸気と水を使用する必要がなくなるため、年間 400 万リットルの水を節約できます。これは、少なくとも 6,000 人の年間水消費量に相当します。
省エネと環境保護に加えて、電磁波高周波溶解は高品質の発泡製品を製造することもできます。この周波数範囲の電磁波を使用する場合のみ、フォーム粒子の最良の溶解と形成を保証できます。通常、従来の蒸気プロセスでは、蒸気バルブの安定性要件が非常に高くなります。そうでないと、冷却後に製品が収縮して所定のサイズより小さくなります。電磁波高周波溶融成形は、蒸気成形と異なり、製品の収縮率が大幅に低減され、寸法安定性が大幅に向上し、発泡粒子の蒸気吸収や結露による金型内の残留水分や発泡剤の除去が可能です。大幅に削減されます。動画で、一緒に体験しましょう！
また、高周波溶融技術により発泡粒子材料の回収率が大幅に向上しました。通常、発泡製品のリサイクルは機械的または化学的に行われます。このうちメカニカルリサイクル法は、プラスチックを直接切断・溶解して低品質の再生材料を作製する方法であり、材料特性が元のポリマーに比べて劣る場合が多い（図1）。得られた小分子は、新たな発泡粒子を調製するための原料として使用されます。機械的方法と比較して、新しい発泡粒子の安定性は向上しますが、このプロセスはエネルギー消費が高く、回収率が低くなります。
ポリエチレンプラスチックを例にとると、この材料の分解温度は600℃以上である必要があり、エチレンモノマーの回収率は10％未満です。従来の蒸気プロセスで製造された EPS は材料の最大 20% をリサイクルできますが、高周波融合技術で製造された EPS のリサイクル率は 70% であり、「持続可能な開発」の概念に完全に適合します。
現在、カート氏のプロジェクト「高周波融合技術による EPS 材料の化学薬品を使用しないリサイクル」が 2020 年のバイエルンエネルギー賞を受賞しています。バイエルン州は 2 年ごとにエネルギー分野で優れた業績を達成した人にこの賞を授与しており、バイエルン州エネルギー賞はエネルギー分野で最高の賞の 1 つとなっています。これに関して、クルツ・エルザのCEOであるライナー・クルツ氏は次のように述べています。「クルツは1971年の設立以来、発泡成形製造業界の発展をリードし続け、世界の持続可能な生産に貢献するために持続可能なプロセスの開発を続けてきました。 。貢献。これまでに、クルツは業界をリードするさまざまな特許技術を開発してきました。その中でも、Kurtz WAVE FOAMER – ラジオ波発泡成形プロセス技術は、省エネで環境に優しいだけでなく、高品質の発泡体を製造することができ、従来の発泡製品の生産を完全に変え、環境に優しい未来を創造します。持続可能な発泡加工を実現します。」
現在、カート社の電波発泡成形技術によりEPS発泡製品の量産が開始されています。将来的には、Kurt 氏はこの技術を分解性材料や EPP 材料に適用する予定です。持続可能な発展への道を、私たちはお客様とともにさらに前進していきます。
投稿日時: 2022 年 6 月 20 日