デンプンベースのプラスチック

澱粉ベースのプラスチックは化学反応を使用して澱粉を化学的に修飾し、澱粉のヒドロキシル基を減らし、その元の構造を変更し、それにより澱粉の対応する特性を変更し、元の澱粉を熱可塑性澱粉に変えます。

中国名でんぷんベースのプラスチック産業工業製造分野化学製造用途プラスチック製造

目次

1研究開発の背景

2プロセス原理

3開発状況

4製品の利点

5認証システム

6アプリケーションの見通し

R＆Dバックグラウンドエディター

デンプンは、世界でセルロースに次ぐ天然ポリマーです。 ソースが豊富で、再生可能で安価です。 それは、修正可塑化によりデンプンベースのプラスチックを製造するために使用できます。 バイオベース材料の重要なカテゴリーとして、澱粉ベースのプラスチックは工業生産と応用に成功しています。 でんぷんベースのプラスチックは、主な原料としてでんぷんから作られたプラスチック製品の一種であり、変性および可塑化された後、他のポリマーとブレンドされます。 それは一種のバイオプラスチックです。 デンプンベースのバイオプラスチックは、バイオベースのプラスチックと生分解性プラスチックに分類できます。

澱粉ベースの生分解性プラスチックは一般に、加工澱粉と生分解性ポリエステル（PLA / PBAT / PBS / PHA / PPCなど）とのブレンドであり、完全に生分解性で、堆肥化可能で、環境に優しく、廃棄物に適しています。 堆肥化、埋め立て、その他の処理方法。 澱粉ベースのバイオベースのプラスチックは一般に、変性澱粉とポリオレフィン（PP / PE / PSなど）の混合物です。 その環境的重要性は、石油化学資源の使用を削減し、二酸化炭素排出量を削減することであり、廃棄物は焼却に適しています。 両方の材料は、従来の石油ベースのプラスチックを置き換えることができ、プラスチック包装材料、耐衝撃性材料、プラスチックフィルムとビニール袋、使い捨て食器、食品容器、おもちゃなどで広く使用されています。

プロセス原理編集

デンプンは、分子内に大量のヒドロキシル基を含む天然高分子ポリマー（分子構造IIおよびIII）であるため、デンプン高分子間の相互作用が強いため、元のデンプンの溶融プロセスが難しくなり、他のポリマーと共有されます。 混合プロセスにおける他のポリマーとの適合性も低い。 しかし、これらのヒドロキシル基は

エステル化、エーテル化、グラフト、架橋などの化学反応で十分です。 これらの化学反応は、デンプンを化学修飾してデンプンのヒドロキシル基を減らし、その元の構造を変更することにより、対応するデンプンの特性を変更し、元のデンプンを熱可塑性デンプンに変えるために使用されます。

1.エステル化、エステル交換またはエーテル化

澱粉の親水性を疎水性に変えるために、澱粉分子のヒドロキシル基を脂肪酸、脂肪酸エステルなどでエステル化し、エステル交換して澱粉エステルを形成する。

2、架橋反応

澱粉材料の強度と耐熱性を高めるために、澱粉は2つ以上の官能基（多塩基酸など）を有する化合物で架橋され、澱粉の中程度の架橋を引き起こします。

3、共重合独立イノベーションをブレンドし、改革

ほとんどのデンプンプラスチックは、デンプンを他のポリマー材料とブレンドおよびブレンドすることによって調製されます。 結果として得られる製品は、互換性が低く、使用が制限されるため、互換性が制限されます。 澱粉ベースのプラスチックはまた、澱粉変性プロセス中に澱粉を共重合して、澱粉と他のポリマーのグラフト共重合体を得て、それにより澱粉と他のポリマー材料との適合性を改善します。 化学修飾により、デンプンの修飾が実現しました。親水性が疎水性に変わりました。 熱感度が温度抵抗に変更されました。 硬さと脆さは可塑性に変わりました。 この変更は、澱粉の変更という世界的な問題を解決し、その後の処理の優れた基盤となります。

開発状況エディター

澱粉ベースのバイオプラスチックには、30年にわたる研究開発の歴史があります。 それは、最も長い研究史、最も成熟した技術、最大の工業規模、そして最高の市場シェアを持つ生分解性プラスチックです。 1980年代前半、加工デンプンと完全に生分解性または可溶性のプラスチックの分解性プラスチック合金マスターバッチの研究開発、デンプンと生分解性樹脂のブレンドが評価されました。 中でも、最も成功しているのは、イタリアのノヴァモントの「MaterBi」です。これは、変性澱粉と変性ポリビニルアルコールで構成される相互貫入ネットワーク構造ポリマープラスチック合金です。 優れた加工特性、二次加工特性および機構を備えています。 パフォーマンスと優れた生分解性。 また、米国のAir Product＆Chemical Companyが開発した「Vinex」は、重合度の低いポリビニルアルコールをベースにした樹脂であり、水溶性、熱可塑性加工性、生分解性を有し、近年大きな注目を集めています。

近年、各国は一般に、デンプンの含有量を可能な限り増加させるプラスチックに研究の焦点を移し、優れた特性を備えた完全に分解可能な材料を開発し、合成ポリマーを含まない純粋なデンプン製品、すなわち熱可塑性デンプンさえも開発しました。 米国のワーナーランバートが生産する「ノボン」生分解性材料の澱粉含有量は90％以上です。 日本コーン社とミシガン州生産技術研究所は共同で、高い耐水性の利点を持つ高澱粉材料を開発しました。 さらに、日本の住友商事とイタリアのフェリッツも、澱粉含有量が90％の全澱粉プラスチックの研究に成功したことを発表しました。 生分解性プラスチック製造用の熱可塑性デンプンの製造では、ドイツのBatekke Institute、American Warner-Lambert Company、Swiss Universityなどの研究機関が大きな進歩を遂げています。 オーストラリア国立食品加工包装科学センターは、流動性、延性、離型性に優れた完全澱粉熱可塑性樹脂を導入しました。 製品は柔らかく、透明で、高強度で、分解率を制御できます。 農業用フィルムや食品の製造に使用できます。 包装フィルムおよびその他の製品。

でんぷんは化学的方法によって改質および可塑化され、改質でんぷんには3つの主要な特性があります。 澱粉は化学修飾後に完全に疎水性であり、その水分含有量は1％未満であり、他の合成ポリマー材料との良好な適合性があります。 2、温度耐性。 変性デンプンは、熱可塑性加工中に黄変または分解することなく230°Cの高温に耐えることができます。 3.熱可塑性。 加工デンプンは、プラスチック加工装置で熱可塑的に加工できます。 同社が生産するデンプンベースのプラスチックは、バイオベースとバイオ分解性の2つのシリーズに分かれています。 それらは、さまざまな加工技術に従って、インフレーションフィルム材料、射出プラスチック、シート材料、発泡材料に分けられます。 それらは、通常の石油化学プラスチックの代わりに、産業および製薬用途で使用できます。 食品、電化製品、その他の製品、台所用品、玩具、植栽の包装。 これにより、大量の石油資源が節約され、二酸化炭素排出量が削減され、ゴミが無害に処理され、農業開発と農民の収入が促進され、循環経済の発展が促進されます。

2018年7月12日に、Yu Longは世界で初めて全デンプン生分解性材料の開発と商品化に成功しました。 [1]

製品の利点の編集

従来のプラスチック製品と比較して、澱粉ベースの材料と製品の利点は次のとおりです。

（1）同様の性能：同じタイプの従来のプラスチック製品と同じおよび同様の性能を備えています。

（2）環境保護：デンプンベースのバイオベースのプラスチックおよび製品には、石油資源を節約し、二酸化炭素排出量を削減するという利点があります。 デンプンベースの生分解性プラスチックおよび製品には、完全な生分解性、堆肥化性、および無害な生ごみ処理の利点があります。

（3）安全性：澱粉ベースの材料および製品には、可塑剤、ビスフェノールA、重金属などの有毒で有害な物質は含まれていません。 食品グレードの材料は、国内外の食品グレードのプラスチックに関連する基準を満たしています。

（4）生産プロセス：生産プロセスには廃棄物の排出がなく、環境への新たな汚染を引き起こしません。

（5）コスト：デンプンベースのバイオベースのプラスチック材料および製品は、通常の石油プラスチック製品と同じです。 デンプンベースの生分解性材料および製品のコストは、通常の石油プラスチックの約2倍です。

認証システムの編集

近年、バイオベース製品の環境性能は国内外で徐々に認識され、バイオベース材料の応用分野は大いに拡大しました。 バイオベース材料のバイオカーボン含有量は、通常のプラスチックと区別する重要な特徴です。 バイオカーボン含有量は、製品中の有機炭素（バイオ炭と化石炭素を含む）中のバイオ炭の割合として定義されます。 バイオカーボンは新しい炭素であるため、環境を汚染しないため、環境に良い効果があります。 バイオカーボン含有量検出標準には、ASTM D6866-08：放射性炭素分析による固体、液体、および気体サンプルの生物学的含有量を決定するための試験方法、および中国GB / T29649-2013のバイオベース含有量決定のための液体フラッシュカウンター法が含まれますバイオベースの材料。 同時期の生物には同量の放射性炭素が含まれているため、ASTM D6866の原則は、生物のこの特性を利用して、あらゆる状態のサンプルのバイオベース含有量を測定することです。 この方法は、バイオベースの製品や生物を決定するために使用できます。 ベースブレンドに含まれるバイオベースまたは再生可能な材料の正確な割合。

2009年、ベルギーの権威ある認証機関Vincotteは、世界初のOKバイオベースのスター認証製品認証、バイオベース材料のバイオカーボン含有量の信頼できるレベルの認証を発行し、バイオベースの信頼できる製品品質も提供します材料市場。 第三者評価。 OK-Biobasedは、バイオベースの低炭素製品に関するベルギーの環境ラベルです。 バイオベースのプラスチックメーカーは、通常の石油化学製品と区別するために、製品パッケージまたは製品のラベルを認証できます。 バイオカーボン含有量に基づいてバイオベースの材料を定義し、バイオカーボン含有量と総カーボン含有量の割合として評価します。 標準はASTM D6866です。これは、材料間のスターベースの区別であり、EUの信頼できるバイオベースの材料認証マークです。 OK Biobasedロゴは、製品の環境評価を区別するためにアスタリスクを使用しています。 認定製品には、製品に20％から40％のバイオチャーが含まれていること、2つ星が40％から60％、3つ星が60％から80％、4つ星が80％を超えることを証明する1つ星マークが付いています。炭素含有量。 製品。 VincotteのOK Biobased認証は、企業または販売業者が再生可能製品の市場競争力を向上させ、消費者が環境に優しい製品をより適切に選択できるように支援することを目的としています。

バイオベースの材料と製品の開発を促進するために、米国農務省は生物学的優先プログラムを実施しています。 このプログラムには、政府調達優先計画と消費者のための自主的な識別プログラムの2つのプログラムがあります。 前者はバイオベース製品の開発を促進するために2002年に、後者は2008年にリリースされました。バイオ優先プログラムの目的は、米国でのバイオマス製品の消費を促進することです。 連邦政府機関とその請負業者は、バイオマス含有量が最も高い製品の購入を優先します。 製品が米国農務省のバイオベースの製品リストにあるバイオベースのコンテンツの最小基準を満たしている場合、どの工場または流通業者もプログラムに参加でき、代理店が発行した証明書ラベルを製品のパッケージに貼ることができます。

生分解性プラスチックの国際認証には、ベルギーのOKコンポスト認証、ドイツのコンポスト可能認証、および米国BPI認証が含まれます。

OK Compostは、生分解性材料EN13432またはASTM D6400のテスト標準に従ってテストした後、ベルギーの認証機関AIB-Vincotte Groupによって発行された「OK Compost」という名前の堆肥化可能な証明書です。 OK Compost認証は、企業または流通業者が完全に分解可能な製品の市場競争力を高め、消費者が環境に優しい製品をより適切に選択できるように支援することを目的としています。

堆肥化可能認証は、TUV Rheinland GroupとDeutsches Institut fr Normun（DIN）の共同認証機関であるDIN CERTCOによる生分解性製品の認証です。 認証IDは「シード」ロゴです。 堆肥化可能な認証は、品質、安全性、環境保護のために、バイヤーが幅広いサプライヤーとメーカーから製品を選択するのに役立ちます。 同時に、Compostableロゴの付いた製品は、信頼できるサードパーティ組織のテストと評価に合格したことを示しており、顧客の購買に対する信頼を高め、製品販売を効果的に促進するのに役立ちます。 また、所有者の関連情報は、DIN CERTCOの公式ウェブサイトで問い合わせて、ロゴの乱用または偽造を防ぐことができます。

BPIはBiodegradable ProductsInsituteの略です。 BPIは、革新的な堆肥化可能なラベリングプログラムを通じて、生産者、議員、消費者に分解性材料の科学的基準について教育します。 同時に、関連製品が分解性材料の規格の要件を満たしていることを確認するための一連の手順が用意されています。

アプリケーションのフォアグラウンド編集

プラスチック製品に対する消費者の選好の段階的な変化に伴い、再生可能な環境に優しい材料が市場で熱くなっています。 これの影響を受けて、バイオベースのプラスチック市場の需要が増加しています。 政府によるバイオプラスチックの強調により、世界のバイオプラスチック需要の合計額は2020年までに59億ドルに増加すると予想されており、これは平均年間成長率20％に相当します。

最近、フランス議会はエネルギー転換とグリーン成長に関する法律を可決しました。 フランスのエネルギーミックスにおける原子力エネルギーの割合を減らすことに加えて、新しい法律には、再生可能エネルギーとプラスチック包装に関する立法上の助言も含まれています。 たとえば、再生可能エネルギーは2030年までに40％増加し、二酸化炭素排出量は2030年までに40％増加します。 果物や野菜を包装するための軽量包装袋は、2017年1月1日からバイオベースの材料で作られます。 さらに、商業郵便用のプラスチック包装も同時に、同じ基準で実施されます。 フランス政府の最新の法律では、食器やフォークなどの使い捨て食器は、石油ベースの材料ではなく、バイオベースの材料で作成する必要があります。

RnR Market Researchのコンサルタント市場アナリストは、バイオベースプラスチックの世界的な需要は今後4年間で19％増加し、その市場需要は2017年に950,000トンに達すると予測しています。ヨーロッパはバイオベースの世界最大の消費市場ですプラスチック。 2012年、この地域でのバイオベースのプラスチックの使用は、世界全体の半分以上を占めました。 調査レポートによると、ヨーロッパの消費者は、従来のプラスチックよりも新しいバイオベースのプラスチック製品を選択する傾向があります。 したがって、この地域は引き続きバイオベースのプラスチック消費ランキングをリードすることが期待されています。 タイプに関しては、澱粉ベースのプラスチックとポリ乳酸は、今後数年間で最も要求の厳しいバイオベースのプラスチックであり、それらの市場消費は全体の60％以上を占めるでしょう。 RnR市場調査によると、近年、各国はプラスチックに制限を導入し、伝統的なプラスチックの使用の監督を強化し続けています。これは、バイオベース、特にデンプンベースのプラスチックの需要をさらに押し上げるのに役立ちます。

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