再生プラスチックの品質管理法

プラスチックリサイクルには、製造ワークフロー全体で多くの課題があります。最大の課題は、原料の品質の不確かさを制御することです。品質のばらつきは、リサイクルプロセスにおけるさまざまなポリマータイプの混合から生じます。結果として、多くの製品メーカーは、バッチ間の品質のばらつきが最終製品の品質の維持に大きな影響を与える可能性があるため、再生プラスチックの使用をためらっています。

企業は迅速で費用対効果の高い解決方法を求めています。

したがって、再生プラスチックの品質管理は、多くの企業にとって生産プロセスの重要なステップとなっています。再生プラスチックの不純物を、高速で信頼性が高く、費用対効果の高い方法で検出および特定できる必要があります。

ステップ1：顆粒のポリマータイプを確認する

納入されたポリマー廃棄物は、異なる色の再顆粒の混合物を含んでいます。DSC 214 Polymaを使用してN2雰囲気で10 K/minの加熱速度で示差走査熱量測定を行い検証されました。

図1：リサイクルPP顆粒

Proteus®ソフトウェアの「Identify」機能は、測定結果を構築したデータベース内で比較します。データベースには、個々の測定曲線、文献データ、ポリマーおよびその他の材料の統計クラスが保存されます。

図2は、緑色のポリプロピレン（PP）サンプルの測定値と、ピンク色のデータベース結果を示しています。両方の曲線を比較すると、緑色のリサイクルPP顆粒が標準ポリプロピレンサンプルと99.45％の類似性があることがわかります。この場合、「Identify」機能では、ガラス転移温度、融解、再結晶効果など、サンプルの重要な測定ポイントを比較します。

図2：Proteus®ソフトウェアを使用して測定曲線を比較する

ステップ2：再生プラスチック材料の不純物を検出する

さらに、異なる色のリサイクルPP顆粒も分析しました。白と黒のリサイクルPP顆粒の測定曲線（図3を参照）は、別のポリマータイプの融解反応である新たなピークを示しています。したがって、配送されたリサイクルPP再顆粒には不純物が存在します。

図3：再生PPの3つの異なる顆粒の比較

ステップ3：再生プラスチック材料の不純物を特定する

下の図4に示すように、Proteus®ソフトウェアに統合された「Identify」データベースは、リサイクルPP顆粒の汚染源を識別します。曲線のユーザー定義セクション（この場合は最初のピーク）のみを評価することにより、Identifyはデータベース全体を検索し、測定されたピークに最も一致する保存済みの測定曲線を見つけます。図4では、黒いサンプルをさらに分析して不純物を特定しました。ソフトウェアは、リサイクルされた材料のサンプルが線状低密度ポリエチレン（PE-LLD）で汚染されていることを明らかにしました。

図4：サンプルの2番目のポリマータイプの識別

ステップ4：追加の洞察のために熱重量分析を行なう

1つの方法で異なるポリマータイプを区別できない場合は、2番目の方法を適用できます。 DSCの場合、相補熱重量分析（TGA）の使用はオプションです。この方法を使用すると、ソフトウェアの識別機能を使用して、TGA曲線またはTGAとDSCを組み合わせたデータベース検索を使用して、さまざまなポリマータイプを検出および識別することもできます。

図5：独自のAutoEvaluation機能によって実行されたTGA測定および評価と、Identifyを使用したコンポーネントの識別

示差走査熱量測定（DSC）は、再生プラスチック材料の品質を管理するための、迅速で信頼性の高い簡単な方法です。 Proteus®ソフトウェアのユニークな機能は、不純物を自動的に検出および識別することにより、コスト効率の高い品質管理プロセスをさらにサポートします。

https://ta-netzsch.com/how-to-control-the-quality-of-recycled-plastic-materials

この記事はNETZSCH Thermal Analysis Blogを翻訳・一部改変したものを掲載しています。