有機材料はプラスチック製造の未来ですか？

パートII：プラスチックハードウェアの有機フィラー

石油がなくなったとき、有機材料はプラスチック製造の未来になるでしょうか？ プラスチックは石油ベースですが、将来的にはプラスチックは利用できなくなりますか？これが私たちの社会に与える深刻な影響を想像してみてください。携帯電話やコンピューターのケーシング、さらには衣服、靴、家具をどのように製造しますか？

有機材料は、長い間プラスチック製造に使用されてきました。 最初の真の合成プラスチックは、1900年代初頭にニューヨークでベルギー生まれのアメリカ人によって開発されたベークランドでした。化学者レオベークランド。 その最初の商業的使用は、1916年のロールスロイスのギアシフトノブでした。今日、ベークライトは一般にフェノール樹脂と呼ばれています。有機化合物であるフェノールとアルデヒドを組み合わせて作られています。圧力と熱が加えられると、重合が起こります。さらに、ベークライトは樹皮粉を含み、優れた誘電特性を備えた熱硬化性フェノールホルムアルデヒド樹脂です。非導電性と耐熱性からプリント基板に使用されました。また、ビリヤードボール、鍋やフライパンのハンドル、電子機器や宝石のプラグなど、さまざまな消費者向け製品にも使用されていました。

有機材料は、プラスチック製造でベース樹脂の製造とフィラー材料の両方に使用されます。 有機フィラーには、ナッツ殻粉、木粉、籾殻粉、小麦もみ殻、亜麻皮、トウモロコシ穂軸粉、鶏羽、コルク粉、クラム殻粉などがあります。 添加剤有機フィラーまたはバイオフィラーは、ベース樹脂を拡張するためにポリマー複合材料で一般的に使用されます。 これらのポリマーには、ポリプロピレン、ポリエチレン、PVCが含まれます。有機フィラーには、低密度、低コスト、処理装置の使いやすさなど、いくつかの利点があります。ただし、天然繊維は高温で劣化する傾向があるため、これらのフィラーを含む複合材料は、溶融温度の低いプラスチックに限定されます。 熱可塑性複合材料の天然繊維も、衝撃強度を低下させる傾向があります。

米国では、有機材料は、建設資材用の木質プラスチック複合材（WTC）の添加剤フィラーとしてよく使用されます。たとえば、ケベックのComposite Technology Resourcesには、60％の籾殻と40％のリサイクル高密度ポリエチレンで作られたこの種の製品があります。米国とヨーロッパの両方で、バイオフィラーは、インテリアパネル、ダッシュボード、車の屋根などの自動車用途で使用されています。たとえば、アーカンソー州の農場の籾殻は、2014年のフォードF-150トラックの電気ハーネスに使用されているポリプロピレンのタルクベースのフィラーの代わりに使用されています。フォードFシリーズは、35年以上にわたってアメリカで最も売れているトラックです。 2015年のフォルクスワーゲンゴルフでは、ヘッドランプ、エンジン冷却システム、およびその他のドライバー支援システムをサポートするフロントエンドキャリアは、50％ポリプロピレンと50％亜麻繊維で作られています。

有機化合物を使用してベース樹脂を製造することもできます。ベークライト（フェノール類）を構成する有機材料については、すでに検討しました。 リグニンは生体高分子のもう1つの供給源です。リグニンは、植物や樹木の組織に見られる複雑な有機ポリマーです。

これは、茎、小枝、幹に形と形を持たせる物質です。セルロースに次ぐ、地球上で最も豊富な有機ポリマーの1つです。リグニンは、パルプ工場、バイオ燃料、植物材料からの化学製品や医薬品の製造など、多くの産業プロセスの副産物です。リグニンからプラスチックを作る科学はまだ完全には開発されておらず、有望な研究が世界中で進行中ですが、現在商業的に使用されているこれらのバイオプラスチックの例があります。カナダのPureLignin Biotechnology Ltd.は、ポリプロピレンとポリエチレンに添加できるリグニンバイオフィラーを販売しており、完成したポリマーの20％を占めています。同社によれば、得られたポリマーは、引張強度の向上と曲げ弾性率の増加を示します。アーカンソー大学のMBAプログラムの新興企業であるcycleWoodSolutions、LLCは、Xylomer ^{TMと呼ばれるリグニンベースの100％生分解性および堆肥化可能な熱可塑性プラスチックから作られた使い捨てビニール袋を販売しています。} 約180日で腐植土に分解するカップ、プレート、バッグにできます。

石油の埋蔵量が枯渇し、リサイクル可能なバイオプラスチックの需要が高まるにつれ、プラスチック製造業界では、フィラーとしてもベース樹脂としても、より多くの有機材料が見られる可能性があります。

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