InnoREX - 超音波改良されたPLA押出成形

超音波混合、分散および乳化は、ポリ乳酸(PLA)の押出しを改善する。押出ラインに超音波処理を実装すると、製造されたPLAの収率と品質が向上します。

ポリラクチド合成

ポリ乳酸またはポリ乳酸(PLA)は、乳酸とラクチドモノマーから合成される熱可塑性脂肪族ポリエステルです。ラクチドは、発酵植物デンプン(コーンスターチ、サトウキビなど)に由来する環状ジエステルであり、プラスチックの植物ベースの代替品として使用されます。したがって、PLA合成はグリーンケミストリーの範囲に完全に適合します。PLAは、従来の石油化学ベースのプラスチックに代わるバイオベースの生分解性プラスチックであるため、急速に高い関心を集めました。
人民解放軍に関する事実:人民解放軍(C₃H₄O₂)nの密度は1210-1430 kg / mです³は水に不溶で、PTFEよりも硬く、150°Cから220°Cの温度で溶けます。

イノレックス – 革新的な重合プロセス

PLAの現在の製造プロセスでは、健康と環境に有害なラクトンの重合速度を改善するために金属含有触媒が必要です。触媒利用の問題性とバイオベースポリマーの需要の高まりに関して、InnoREXプロジェクトは、従来の金属含有触媒を有機触媒に置き換え、高出力超音波、マイクロ波、レーザーの代替エネルギー源によって支援する重合プロセスの開発に焦点を当てています。

有機触媒は、ラクチドの重合を効率的に制御することが示されていますが、工業基準を満たすためには、その活性を改善する必要があります。これは、の代替エネルギーの導入によって達成されます。 超音波、マイクロ波、レーザー光は、触媒活性を高め、反応混合物の小さな部分のみを応答時間なしで励起することにより、反応の正確な制御を可能にするためです。
したがって、このプロジェクトでは、代替エネルギー源を媒体に導入する新しい反応器システムと有機触媒を組み合わせて、反応性押出プロセスで金属を含まないPLAを取得します。(写真1参照)
したがって、InnoREXプロジェクトは、マイクロ波、超音波、レーザー光の高速応答時間を使用して、二軸スクリュー押出機で高分子量PLAの精密制御された効率的な連続重合を実現します。さらに、重合、コンパウンド、成形を1つの生産ステップに組み合わせることで、大幅なエネルギー節約が達成されます。

ハイパワー超音波

超音波、マイクロ波、レーザー照射の3つの代替エネルギー源を組み合わせて開環重合を誘導し、高分子量重合を実現します。リアクターチャンバー内の限られた滞留時間の間に、代替エネルギー源は、必要な反応駆動衝撃を高度にターゲットされたレベルでインラインフローセル(写真2を参照)に導入します。これにより、ラクトンの重合速度を許容可能な効率的なレベルまで上げるために必要とされる従来の押出プロセスで必要とされる、スズ(II)2-エチルヘキサン酸などの金属含有触媒を避けることができます。
InnoREXパイロットプラントシステムの場合、高出力超音波プロセッサ UIP1000HDのは、1kWの超音波電力を供給できるものが統合されています。高出力超音波は、ソノケミストリーの現象である化学反応に対するプラスの効果でよく知られています。高出力の超音波が液体媒体に導入されると、波は高圧(圧縮)と低圧(希薄化)のサイクルを生み出し、超音波を引き起こします キャビテーション.キャビテーションは、「液体中の気泡の形成、成長、および爆縮性崩壊」を表します。キャビテーション崩壊は、激しい局所加熱(~5000K)、高圧(~1000気圧)、および膨大な加熱および冷却速度(>109 K/sec)" ~400 km/h の液体ジェットで液体が流れ込むような (K.S. Suslick 1998)
超音波で生成されたキャビテーション力は、運動エネルギーを提供し、粒子を分散させ、化学重合反応を支えるラジカルを生成します。
重合反応中の超音波処理の一般的なプラスの効果は次のとおりです。

• 音響化学的に生成されたラジカルによる重合の開始(重合速度論)
• 重合速度の加速
• ポリマーの多分散性は狭いですが、分子量は高くなります
• 反応がより均一になり、したがって鎖長の分布が少なくなります

文献/参考文献

• KSサスリック(1998):化学技術のカークオスマー百科事典。第4版J.ワイリー & 息子:ニューヨーク、1998年、第26巻、517-541。