押出成形の未来におけるバイオプラスチックの役割とは？

ジョン・リー
11月 13, 2024
午前2時30分

バイオプラスチックは、プラスチックを溶かしてパイプ、フィルム、シートのような連続的な形状に成形する製造工程である押出成形の未来を変える用意がある。植物などの再生可能なバイオマス資源に由来するバイオプラスチックは、従来の化石由来のプラスチックに代わる持続可能な代替品を提供し、環境に対する需要の高まりに対応します。このブログでは、バイオプラスチックの押出成形への統合、その用途、利点、課題、技術的な考察について説明し、進化するバイオプラスチックの役割について包括的に考察します。

押出成形におけるバイオプラスチックは、二酸化炭素排出量と化石燃料への依存を減らすことで持続可能な製造を約束し、パッケージング、建築、そしてそれ以外の分野にも応用される。

押出成形におけるバイオプラスチックの役割を理解することは、より環境に優しい方法の導入を目指す業界にとって不可欠である。以下では、バイオプラスチックの定義、用途、技術プロセス、将来の展望について、専門家向けの見識を交えながら一般向けに解説する。

バイオプラスチックは、押出成形工程が環境に与える影響を大幅に軽減する。真

再生可能な資源を使用し、場合によっては生分解性を提供することで、バイオプラスチックは化石由来のプラスチックに比べて温室効果ガスの排出量を削減する。

バイオプラスチックは今日、押出成形において普遍的に費用対効果が高い。偽

バイオプラスチックは環境的に有益な反面、製造コストが高くなることが多く、スケールメリットが改善されるまで普及が制限される。

目次隠す

1. バイオプラスチックとは何か、押出成形との関係は？
2. バイオプラスチックは押出成形にどう使われるか？
3. バイオプラスチックの押出成形工程とは？
4. バイオプラスチックの押出成形に影響を与える要因とは？
5. 押出成形におけるバイオプラスチックの利点と課題とは？
6. 押出成形におけるバイオプラスチックの実用ツール
7. 押出成形におけるバイオプラスチックの次は？
8. 結論

バイオプラスチックとは何か、押出成形との関係は？

バイオプラスチックは、トウモロコシ、サトウキビ、セルロースなどの再生可能な原料から作られるプラスチックで、石油由来の従来のプラスチックとは異なる。生分解性のもの（ポリ乳酸、PLAなど）や耐久性のあるもの（バイオポリエチレンなど）があり、押出成形（プラスチックを溶かしてダイに通し、連続した形状を作る工程）に多様性をもたらす。

スリットが入り、底面が平らな白いプラスチックのオブジェ。 — プラスチック押出製品

再生可能なバイオマスを原料とするバイオプラスチックは、溶融され、押出成形によってフィルムやパイプのような持続可能な製品に成形される。

バイオプラスチック・タイプ	ソース	キー・プロパティ	一般的な押出用途
PLA	トウモロコシ、サトウキビ	生分解性	食品包装用フィルム
TPS	スターチ	コンポスタブル	農業用フィルム
PHA	微生物発酵	生体適合性	医療用チューブ

ポリ乳酸（PLA）

植物の糖分を発酵させたPLAは生分解性があり、包装用フィルムや容器の押出成形に広く使われている。その低融点¹ は、既存の押出装置と互換性があるため、導入が容易である。

質感のある表面で三角形に成形されたプラスチック製建設資材。 — プラスチック押出製品

熱可塑性デンプン（TPS）

デンプンから作られるTPSは堆肥化可能で、強度を高めるために他のポリマーとブレンドされることが多い。袋やマルチ用のフィルムに押し出される。水分感受性² 慎重に扱う必要がある。

ポリヒドロキシアルカノエート（PHAs）

バクテリアによって生産されるPHAは生体適合性があり、パイプのような耐久性のある押出製品に適している。加工温度が高いことが課題となるが、押出成形の持続可能な用途を拡大する。

すべてのバイオプラスチックは生分解性である。偽

PLAのように自然に分解されるものもあれば、バイオポリエチレンのように耐久性があり、生分解性ではなく長持ちするように設計されているものもある。

バイオプラスチックは標準的な押出ラインで加工できる。真

PLAのような素材は、最小限の設備調整で済むため、既存のセットアップでも実用的だ。

バイオプラスチックは押出成形にどう使われるか？

バイオプラスチックは、持続可能性の目標や環境に優しい素材を求める消費者の需要に後押しされ、あらゆる産業で製品への押出成形が増加している。

三角形の輪郭と中空部分を持つ白いプラスチック・トリムのクローズアップ — プラスチック押出製品

押出成形におけるバイオプラスチックは、包装（例：食品包装材）、建築（例：パイプ）、農業（例：フィルム）などに応用され、環境への影響を抑えた再生可能な代替品を提供している。

パッケージング

PLAとTPSは、食品包装や袋用のフィルムに押し出され、埋め立てゴミを減らす堆肥化可能な選択肢を提供する。以下のような企業がある。ネイチャーワークス³ PLAベースのソリューションをリードする。

建設

PBS（ポリブチレンサクシネート）などのバイオベースプラスチックをパイプやプロファイルに押し出し、地域のバイオマスを活用して持続可能な建材を製造している。フラウンホーファーIAP⁴.

緑色のPPRパイプ、カラーストライプの黒色パイプ、内部が緑色の白色パイプ、コイル状の黒色コルゲートパイプなど、さまざまな種類のパイプのコラージュ。 — プラスチック押出製品

農業

TPSブレンドはマルチフィルムに押し出され、自然に分解されるため、作物の生育を支えながら環境への害を最小限に抑えることができる。

バイオプラスチックの押出成形は、包装に限られている。偽

包装にとどまらず、建設、農業、医療分野でも使用され、その多用途性を示している。

バイオプラスチックは、押出成形における化石燃料依存を低減する。真

再生可能なバイオマスを原料としているため、再生不可能な石油資源への依存を減らすことができる。

バイオプラスチックの押出成形工程とは？

バイオプラスチックの押出成形は、従来のプラスチックと同様のワークフローで行われるが、バイオプラスチック特有の特性に合わせて調整が加えられる。

押出、冷却、引き抜き、切断などの段階を含む押出工程を示す図 — プラスチック押出工程

バイオプラスチックの押出工程では、ペレットの供給、溶融、ダイスによる成形、冷却が行われ、PLAやTPSのような素材に合わせて持続可能な生産が行われる。

1.給餌

バイオプラスチックペレット（PLAなど）は押出機のホッパーに投入されるが、TPSのような湿気に敏感なタイプはあらかじめ乾燥されていることが多い。

2.溶融

ペレットはバレル内で加熱され（例えばPLAの場合160～180℃）、溶融して加工可能な塊になる。温度制御が劣化を防ぐ。

3.成形

溶融したバイオプラスチックは、スクリューの速度と圧力を重要な変数として、フィルムやチューブのような連続した形状を形成しながら、ダイを通して押し出される。

4.冷却

製品は空気または水を通して冷却され、形状を固め、使用するために構造を安定させる。

パラメータ	PLAの例	TPSの例
溶融温度	160-180°C	120-150°C
金型圧力	10-20 MPa	5-15 MPa
冷却方法	空気	水風呂

バイオプラスチックの押出成形には、まったく新しい装置が必要だ。偽

ほとんどのバイオプラスチックは、温度やスクリューの設定を少し調整するだけで、既存の押出機を使用することができる。

バイオプラスチックの加工は、従来のプラスチックよりも複雑だ。真

熱や湿気に敏感であるため、押出成形のパラメーターを正確に制御する必要がある。

バイオプラスチックの押出成形に影響を与える要因とは？

バイオプラスチックの押出成形の成功は、材料の選択、加工条件、装置の適合性にかかっている。

さまざまな位置に並べられた、高さの異なる青い波形プラスチックチューブのコレクション — 青色押出パイプ

バイオプラスチックの押出成形における重要な要素には、材料特性（融点など）、温度、圧力、添加剤の使用などがあり、最終製品の品質と持続可能性を形成する。

材料特性

PLAの低融点はフィルムに適しており、PHAの高粘性は耐久性のあるプロファイルに適している。TPSは柔軟性のために可塑剤を必要とする。

温度

バイオプラスチックの種類によって異なるが、正確な加熱（例えばTPSの場合120～150℃）により、焼き付きや流動不良を防ぐことができる。

圧力とスクリュー回転数

圧力が高いほど形状は洗練され、スクリュー速度は材料の流れや出力の一貫性に影響する。

どのバイオプラスチックも押出成形では同じ挙動を示す。偽

融点と粘度の違いにより、それぞれのタイプに合わせたプロセス調整が必要となる。

バイオプラスチックの押出成形には温度管理が重要である。真

適切な加熱は、材料の流動性を確保し、劣化を防ぎ、製品の品質に直接影響する。

押出成形におけるバイオプラスチックの利点と課題とは？

バイオプラスチックは環境面で利点があるが、押出成形では実用的なハードルがある。

押出成形におけるバイオプラスチックは、カーボンフットプリントと廃棄物を削減するが、高いコストと加工上の問題が採用の課題となっている。

メリット

カーボンフットプリントの削減： 再生可能な資源調達で排出量を削減地球の現状
生分解性： PLAとTPSは自然に分解されるため、廃棄物を減らすことができる。
汎用性がある： 用途は包装から建築まで多岐にわたる。

課題

コストだ： 製造コストは化石由来のプラスチックよりも高い。
処理： 脆さ（PLAなど）や水分の問題（TPSなど）は押出成形を複雑にする。
規模が大きい： 限られたサプライチェーンが大量導入の妨げとなっている。

バイオプラスチックは、押出成形におけるあらゆる課題を解決する。偽

持続可能である一方で、コストや材料の制限といった新たな問題が生じる。

バイオプラスチックは環境負荷を低減する。真

その再生可能な性質と潜在的な生分解性は、生態系への悪影響を軽減する。

押出成形におけるバイオプラスチックの実用ツール

デザイン・チェックリスト

素材の選択： バイオプラスチックを用途に合わせる（例えば、包装用PLA）。

断面形状の異なる複数のアルミニウム形材を一列に並べた状態の拡大図。 — 黒色押出プラスチックプロファイル

プロセスの限界： 熱感受性と添加物を考慮する。
終末期： コンポストやリサイクルを計画する。

デシジョンツリー

ゴールだ： 持続可能性？バイオプラスチックを選びましょう。
予算コスト高が障壁？ブレンドや補助金を検討
パフォーマンス 耐久性が必要ですか？PHAまたはバイオPEを選ぶ。

押出成形におけるバイオプラスチックの次は？

押出成形におけるバイオプラスチックの未来は明るい。

ゲームやワークステーションのセットアップに最適な、洗練されたモダンなデザイン。 — 押出パイプ

バイオプラスチックの生産とリサイクルの進歩は、押出成形におけるバイオプラスチックの役割を強化し、持続可能な製造をより現実的なものにするだろう。

上流： 発酵とバイオマス加工が供給を改善サイエンスダイレクト⁵.
下流： 耐久性のあるバイオプラスチックのリサイクルシステムと生分解性のあるバイオプラスチックの堆肥化が循環経済を支えるネイチャー・レビュー⁶.

結論

バイオプラスチックは、パッケージングや建築など、環境への影響を軽減する持続可能な代替品を提供することで、押出成形の形を変えつつある。コストや加工などの課題はあるものの、バイオプラスチックの役割は技術の進歩とともに大きくなり、環境面でのメリットと実用性のバランスが取られていくでしょう。この調査により、関係者は押出成形にバイオプラスチックを採用し、より環境に優しい未来を推進することができる。