公開日:2024/05/31

最終更新日:2024/05/31

ブッス連続混練機を用いた天然繊維コンパウンド技術

二軸押出機を用いた溶融混練でお困りではないですか?
「ブッス・ニーダー」を用いれば、そのユニークな単軸往復動連続混練技術により、材料への熱ダメージが無く、高度な混練を与えることが可能となります。
サステナビリティの観点で近年注目されている天然繊維複合材、バイオプラスチックのコンパウンドにもお役に立ちます。

ブッス社について

スイスに本社をもつブッス社は、1946 年に画期的な単軸往復動連続混練機の原理を発明した、ドイツ人技師Heinz List 氏の参画により「ブッス・ニーダー」の開発製造を開始しました。
これまで 70 年以上にわたり、ブラスチック業界をはじめとする様々な産業における混練工程の生産性向上、製品品質向上に貢献しており、
その代表例としては、、、
① 塩ビの連続混練化
② ハロゲンフリー難燃ポリオレフィンコンパウンド
③ 医療用フィルム向け高品質 PVC ペレット
④ ガラス繊維や炭素繊維による強化プラスチックコンパウンド
⑤ 架橋ポリエチレンのペレット化
などがあります。
また、それに加えて近年では、その優しいせん断と緻密な温度コントロール性という特徴を活かし、バイオプラスチックや天然繊維の複合材の製造への適用が多く検討されています。

画像提供:(株)ブッス・ジャパン

「ブッス・ニーダー」の混練技術

「ブッス・ニーダー」は、二軸押出機などの他の連続混練機には無い非常にユニークな機構を有します。
スクリュが一回転する間に、軸方向にも一往復する動作を繰り返します。スクリュには混練フライト(羽根)が付いており、混練フライトに対応するようにバレル内面に混練ピンが固定されています。
スクリュの回転と往復動の組合せにより、混練フライトとピンとの間でせん断流動を起こし、高効率な分配混合が行うことが可能です。せん断勾配をフライトピッチ全体にわたり綿密に設計することで、局所発熱のない均一で「優しい」せん断を得ることができます。

また、混練ピンの先端内に温度センサーを内蔵したタイプも選択可能で、混練中の材料の内部温度を高精度にモニタリングが可能となり、より正確で緻密な温度制御が実現できます。
これもバッチ式、連続式問わず、様々な混練装置に対する優位点でもあります。

更に、スクリュ径に比例してせん断ギャップが設計されており、せん断勾配は常に機械のサイズに依らず、スクリュ回転数に直接比例します。
このため、様々なサイズの機械への工業的なスケールアップと混練条件の展開が容易にできます。
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画像提供:(株)ブッス・ジャパン

「ブッス・ニーダー」を用いた天然繊維複合材コンパウンド

古くから、天然繊維は生活において主要な素材として使用され続け、現代においては、優れた機械的特性を備え、かつ軽量である天然繊維複合材の開発へと発展しました。
天然繊維複合材は、再生可能な原材料をベースとし、製造時のCO2排出量の観点でも優れており、価格競争においても有利であることから、汎用製品のみならず、今後、自動車産業や航空機産業などへの応用が期待されています。

近年、セルロースファイバーの複合材が数多く検討されていますが、通常の二軸押出機などの連続混練装置では混練中の製品温度が200℃を超え、セルロースが焦げて複合体を着色してしまいます。
そのため二軸押出機では品質を担保するためには生産量を落とさざるを得ないため、量産化において大きな課題となっています。

これに対して、ブッス・ニーダーの最新機「COMPEO」によるコンパウンドでは、含有率51%以上のセルロースファイバーや竹粉を樹脂中に充填した場合においても、スクリュ構成および混練条件を最適化することで、原料そのものの色を保持した高品質な複合材ペレットを、高い生産効率で作ることが可能です。

画像提供:アルバファインテック(株)

今後の展開

2018年にブッスは、新型混練機「COMPEO」を発表しました。
装置構成やスクリュ構成を調整することで、本稿で紹介した天然繊維複合材コンパウンドだけでなく、熱硬化性樹脂、スーパーエンプラ、熱可塑性エラストマー、ゴム、セラミックスなどの様々な高機能材料の混練に適用することが可能となります。

ブッス社の日本法人であるブッス・ジャパンは、千葉県柏市にあるテストセンターにて、小型機での数十kg単位での少量試作に対応しています。
また、茨城県常総市のコンパウンダーであるアルバファインテック(株)には、中量試作機「COMPEO55」を備えており、様々な用途開発に向けた試験が実施されています。
今後も「ものづくり」をサポートする装置を提供し、サステナブル社会への貢献を目指します。
ご興味があれば、是非お気軽にご相談ください。
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お問い合わせ

profile

新村 卓郎

<所属>株式会社ブッス・ジャパン  
<専門分野>樹脂コンパウンド、樹脂物性

<紹介文>コンパウンドの技術相談、少量試作から対応しています。お気軽にご相談ください。
お問合わせ:https://busscorp.com/jp/contact/