混合プラスチックリサイクル向け相溶化材でマテリアルリサイクルは新次元へ

環境問題とプラスチック廃棄物の現状

プラスチックは、現代社会において欠かせない材料ですが、その利便性の裏には深刻な環境問題が潜んでいます。特に、プラスチック廃棄物の処理は、地球規模での環境問題の一因となっています。なかでも多層フィルムや複合材料といった異なる種類のプラスチックが組み合わさった製品は、リサイクルが非常に困難です。

例えば、多層フィルムは食品包装や医療用パッケージなどで広く使用されており、その機能性からポリエチレン、ポリアミド、EVOHなど多くのプラスチックが組み合わされています。これにより、多層フィルム包装材料は軽量で強度が高く、内容物の保護性能に優れています。食品用の包装材料は 一方で、多くの種類のプラスチックが組み合わされた場合、リサイクルが難しいという欠点があります。多層フィルムは異なるプラスチックが層状に重なっており、これらのプラスチックはそれぞれが混ざり合わないため、単一のプラスチックと同じ方法でリサイクルすることは困難です。その結果、これらのプラスチック廃棄物は、通常のリサイクルプロセスでは分別や処理ができず、最終的には焼却や埋立処分せざるを得ません。

サーキュラーエコノミーとプラスチックリサイクル

サーキュラーエコノミー（循環型経済）は、資源の使用を最小限に抑え、廃棄物をリサイクルや再利用することで持続可能な社会を実現することを目指す経済モデルです。このモデルは、線形経済（製品を使い捨てるモデル）からの転換を図り、資源の循環利用を政府も率先して促進しています。そのような状況下で、混合プラスチックのリサイクル化は、プラスチック廃棄物の資源循環化の課題のひとつに挙げられています。
このような状況を打破するためには、異種プラスチックの相溶性を向上させる技術が不可欠です。

バイオマス原料由来フィラー の使用による環境負荷低減と課題

バイオマス原料由来フィラーを使用することは、環境負荷の低減に直接つながるという大きな利点があります。バイオマス原料由来フィラーを配合することでプラスチックの使用量を減らすことが可能です。また、使用済み製品を焼却処分した際に、フィラーの分だけカーボンニュートラルに貢献することができます。これにより、プラスチック製品のライフサイクル全体の環境負荷を軽減することができます。

さらに、バイオマス原料由来フィラーの使用は、プラスチック廃棄物の処理にも貢献します。バイオマス原料由来フィラーは自然由来の材料であるため、適切に処理された場合、最終的には生分解性を持つことが多いです。 これにより、廃棄物処理の際に環境に与える負荷が低く、プラスチックのリサイクルプロセスにおいても有益です。バイオマス原料由来フィラーの使用は、プラスチックのリサイクルを支援し、持続可能な製品設計に寄与します。
しかしながら、バイオマス原料由来フィラーはポリエチレンなどへの分散性が悪く物性低下を引き起こすため、大量に添加することが困難です。環境負荷低減にはより多くのバイオマス原料由来フィラーを添加できることが望ましく、ポリエチレンなどのプラスチックへの分散性の向上が望まれます。

相溶化材による解決策

日本ポリエチレンが新たに開発した混合プラスチックのリサイクル向け相溶化材はポリエチレンとポリアミド、EVOHなどを相溶化させ透明性や引張破断伸度などの物性低下を抑制しマルチマテリアルのリサイクル性を向上させ、サーキュラーエコノミーに貢献します。また、フィラーの分散性を向上させ物性低下の低減や添加量の増加にも寄与します。

［製品特長］

• 異種材料の相溶性
  ポリエチレンと別の素材をブレンドする際に、相溶化材を添加することで相溶性を高めることができます。無水マレイン酸と反応性を持つ素材であればより効果的です。異種の材料同士をブレンドすると、透明性や耐衝撃性が低下する場合が多いですが、相溶化材を併用することで物性低下を抑えることができます。
• フィラー分散性の向上
  ポリエチレンにフィラーをブレンドする際に併用することで、分散性を高められます。

  無水マレイン酸の働きにより、ポリエチレンマトリックスからのフィラー脱落を防止し、フィラーの添加によって発生してしまう耐衝撃性などの物性低下を抑えられます。

  無水マレイン酸と相互作用を持つことができる有機フィラーや無機フィラーなど、様々な素材の分散材として使用できます。 

  • 相溶化材に特化した樹脂設計
    接着用途で使用されている無水マレイン酸変性ポリエチレンを相溶化材として使用する事例はありますが、あくまで接着向けであり相溶化の性能としては十分ではありませんでした。また、低分子量タイプの相溶化材は混合プラスチックを混練したリサイクル材の透明性向上には大きな効果を発揮しますが、その他の物性が低下する傾向にあります。
    日本ポリエチレンの相溶化材は相溶化の性能に特化させた独自の樹脂設計と無水マレイン酸による変性で、リサイクル材の透明性向上と物性低下の抑制を両立しています。無水マレイン酸で変性したグレードに加え、無水マレイン酸、メチルアクリレートを共重合したレクスパール™ ETも相溶化材として使用可能です。

    ［用途例］ポリエチレンとポリアミドの多層フィルム
    包装フィルムでよく使用されるポリエチレンとポリアミドの多層フィルムは、破砕し溶融混練しただけではポリエチレンとポリアミドが相溶せず、透明性や引張破断伸度などの物性が著しく低下したり、フィルム化が困難な場合もあります。日本ポリエチレンの相溶化材を添加することで、ポリアミドが微分散し物性低下が抑制され、フィルム化が可能となります。下図のように相溶化材未添加では透明性の低いポリエチレンとポリアミドの混合物も相溶化材を添加することで透明性が向上します。

    

図：相溶化材添加有無での混合プラスチックの透明性差異
（左：相溶化材未添加、右：相溶化材添加）

この効果は、相溶化材の添加量が多いほど大きくなります。多層フィルム生産時の端材を利用することで廃プラの削減による環境負荷低減に寄与するだけでなく、生産ロス削減、歩留向上といったコスト低減にも寄与します。

環境への貢献

私たちの相溶化材は、環境保護と資源管理環境負荷低減と省資源化において大きく貢献できる可能性を示しています。混合プラスチックの相溶性を向上させることで、リサイクルの効率が飛躍的に改善されます。これにより、廃棄物の量が減少し、焼却処理や埋立処分も低減させることができます 。その結果、埋立地の圧迫が軽減され、焼却による二酸化炭素や有害ガスの排出が削減されるため、地球温暖化の防止や大気汚染の緩和に寄与します。
相溶化材の技術は、リサイクル対象となるプラスチック製品の種類や複雑さに関わらず、より広範なリサイクル適用を実現します。これにより、プラスチックの資源循環廃棄物の処理が一層効率的になり、廃棄物削減の目標達成にサーキュラーエコノミー社会の実現に向けた重要なステップのひとつとなるでしょう。また、リサイクル材の品質向上も実現されるため、再生プラスチックの市場価値が高まることも期待されます。

未来への展望

プラスチックリサイクルの改善は、環境保護と資源管理の観点から非常に重要です。相溶化材の導入は、この問題に対する有力な解決策の一つであり、今後の技術進歩によってさらに効果的な方法が開発されることが期待されます。企業や研究機関が連携し、相溶化材の普及と技術の改良を進めることで、持続可能なプラスチック利用に貢献できるでしょう。
このように、相溶化材を用いた異種プラスチックのリサイクル技術は、環境問題の解決とサーキュラーエコノミーの推進において重要な役割を果たします。これからもこの技術が広く普及し、持続可能な社会の実現に寄与することを期待しています。

より詳しい内容やサンプル提供をご希望の方は、お気軽にお問い合わせください。WEB面談などで相溶化材の特長やご要望に応じた使用方法について詳しくご説明させていただき、適したグレードを推奨させていただきます。