持続可能性とコストを改善するためのフォームPP

PPフォームは、軽量化と持続可能性を高めるために自動車やパッケージに浸透しています。 （写真：Avient）

ポリプロピレンの発泡は、押出成形されたPP発泡体から始まり、射出成形およびブロー成形発泡体によってますます結合されるようになり、過去数年にわたって大きな牽引力を獲得してきました。主要な市場は自動車と包装であり、次に建築と建設、消費者製品と工業製品が続きます。コストパフォーマンスは大きなインセンティブであり、特に過去2年間、強い需要の中で供給の制約により国内のPP価格が世界の価格を上回っています。ただし、発泡PPの需要が高まる上でより重要な要素は、樹脂の使用量を減らし、「環境にやさしい」と見なされることもあるPSやEPSの代替品を提供することで、持続可能性のイニシアチブと義務を果たすことです。

自動車の軽量化は、業界が電気自動車（EV）に重点を置いていることでさらに勢いを増しており、発泡PPの成長に貢献することが期待されています。持続可能性イニシアチブによって推進されるパッケージングについても同様です。フォームの成長の見通しを可能にすることは、物理的および化学的発泡における最近の技術的進歩であり、時には両方の組み合わせです。たとえば、MuCell直接ガス射出プロセスを備えた物理的発泡成形のリーダーであるTrexelは、過去3年間で技術をさらに改善し、これまで不可能だったレベルの薄肉成形を可能にしました。

同様に、iD Additives、Avient、Trexelは、非常に小さなセルサイズ、均一な分布、優れた美観を備えたマイクロセルラーフォームを製造する配合を導入した化学発泡剤（CFA）サプライヤーの1つです。さらに、SABICや旭化成プラスチックなどのPP樹脂サプライヤーは、特に押出成形または成形PP発泡構造用に優れた溶融強度を備えたグレード、および発泡に特に適した特殊強化コンパウンドを導入しています。別の大手PP樹脂サプライヤーであるBorealisの情報筋によると、同社はDaploy（High Melt Strength）HMS-PP製品を通じて、PPフォームソリューションを提供することにより、押出フォーム市場のさらなる発展を支援することに取り組んでいます。同社は、特にPPフォーム市場の開拓を目的として、高融点PPを商業的に実現するパイオニアでした。

市場調査会社Markets＆Marketsによる2018年の調査では、世界の押出PPフォーム市場は2023年まで毎年約7％成長すると予測されています。SABICのグローバルフォーム＆ライトウェイト事業の情報筋によると、超溶融強度PPは押出をサポートするために開発されました。自動車、建設、包装のプロセスですが、軽量で持続可能性が不可欠な新しい射出成形およびブロー成形アプリケーションでの機会が見込まれます。

「パッケージングに関する新しい法律は、現在のソリューションをPPベースのフォームに置き換えるための重要な成長ドライバーでもあります」とある情報筋は述べています。 Avientの添加剤事業の製品マネージャーであるCraigSibolは、彼の会社ではフォームPPの成長が二桁台前半であると見ていますが、主に射出成形であると述べています。 「PP供給の問題は、建築や建設などの分野での発泡押出成形用途により大きな影響を及ぼしているため、そこでの成長は抑制されています。」

Todd Glogovsky、エグゼクティブv.p. Asahi Kasei Plastics North Americaの販売および技術部門は、次のように述べています。「コスト、重量、生産サイクルの効率を改善するために、発泡と薄肉が継続的に評価されています。お客様は、重量を減らすために常にすべてのオプションを評価します。軽量化オプションは常に相互に見直され、コスト削減とパフォーマンスのアップグレードに最大の影響を与えるオプションが選択されます。」

iDAdditivesの社長であるNickSotosは、次のように述べています。非常に多くの活動があったため、「Foam It or Fill It」と呼ばれるズームチャットを行って、樹脂コストの上昇を緩和する方法を人々に伝えることにしました。それは、私がiD Additivesを始めて、Ron Bishopを雇ったときのことです。彼は、コストを削減する方法は2つあると言っていました。

Trexelの社長であるBrianBechardは、PPの価格が上昇し、成形業者が発泡するという重要な証拠はまだ見られていないとコメントしています。 。 「固体で成形された部品は、発泡時に再認定する必要があります。多くの場合、これには、物理​​的特性を要件を満たすために部品設計を微調整する必要があります」とBechard氏は述べています。 「MuCellには、機器の調達や改造もあります。これらは、短期的な樹脂価格の変動に対する明らかな修正ではない傾向があります。現在、樹脂の価格が上昇しており、樹脂の価格が上昇し続けるという一般的なコンセンサスがあれば、発泡の経済性はより魅力的になり、当然、これにより多くの顧客が私たちに駆り立てられます。」

SPE Automotiveの受賞歴のあるインストルメントパネルキャリアは、SABICの長ガラスStamax PPと、重量を15％削減するコアバックテクノロジーを備えた発泡プロセスで作られました。

自動車のトレンド

SABICのグローバルな自動車ビジネスの情報筋によると、発泡PPコンパウンドは、発泡自体とより薄い部品の製造能力の両方から、部品の重量を減らすために20年近く自動車に使用されてきました。この分野で活躍するSABICは、2017年にSPE Automotive Innovation Awardを受賞しました。これは、SABICの長ガラスStamax PPコンパウンドと、コアバックテクノロジーを使用した発泡プロセスを使用した2017 Mini Countrymanのインストルメントパネル（IP）キャリアです。発泡していない部分と比較して、重量を約15％削減します。

しかし、ごく最近まで、SABICチームによると、発泡PPの用途は、表面品質が低いため、主に構造的で目に見えない用途に制限されていました。軽量で審美的な内装部品への需要に加えて、サイクルタイム、材料の使用量、およびコストの削減に対する強い関心が、より高品質の表面仕上げを備えた次世代PPフォーム材料の開発への取り組みを刺激しました。自動車のインテリア美的コンポーネントの軽量化は、燃料消費量と排出量を削減するためのメガトレンドの一部です。

SABIC Automotiveのある情報筋は、次のように述べています。「EVの重量は効率と航続距離に関係しているため、電気自動車の生産が急増していることがこの傾向に寄与しています。発泡PPコンパウンドは重要な貢献をすることができ、8％から10％軽い低密度のアプリケーションを実現するのに役立ちます。さらに、発泡PPの流量を増やすことで、部品を薄くし、設計の自由度を高めて、重量をさらに減らすことができます。」 SABICは、これらの要素を総合すると、発泡していない部品と比較して、部品の重量を20％から25％削減できる可能性があると推定しています。

近年、SABICは、優れた表面美観を実現しながら軽量化に貢献できる発泡性PPコンパウンドのポートフォリオの作成に注力してきました。重要な改善点の1つは、表面の縞や欠陥を最小限に抑えることです。もう1つは、薄肉部品であっても、シンクマークを回避できる可能性があることです。通常、内部部品は、構造や剛性の目的ではなく、最大3 mmの厚さの壁で設計されますが、壁が厚くなるとシンクの可能性が低くなります。発泡により、成形品内に十分な内圧が発生し、過度の収縮が相殺され、ヒケが減少します。 SABIC Automotiveチームによると、最適化された設計と処理は、最大の軽量化を含め、PPフォーム材料の価値を最大限に引き出すための鍵です。彼らの次のステップは、エクステリアアプリケーションで使用するためのテクノロジーの美学をさらに強化することです。

IP、ドアパネル、アンダーフードハウジング/カバーなどの自動車部品用の充填PPのMuCell発泡に関する業界での重要な経験を経て、Trexel’s Bechardは、発泡の活動が増加していると述べています。未充填 自動車および包装用のPP。インテリアに見える自動車部品は、TrexelのTecoCellCFAが化学発泡によって優れた表面仕上げを実現することで認められている市場の1つです。 「このCFAは、クラスAの表面仕上げを提供する能力において非常にユニークであるため、TecoCellを使用して間もなく商用化されるいくつかの目に見えるクラスAの自動車内装部品があります。」

発泡PPは、主に非クラスAの非構造領域、たとえばバッテリーベースやカバーなどのアンダーフードコンポーネントで使用されてきましたが、旭化成プラスチックは半構造用途への拡大を目指しているとグロゴフスキー氏は言います。その潜在的な将来の例はフロアコンソールである、と彼は指摘します。一部の既存のアプリケーションには、マップポケット、ヘッドライナー、および一部の下部インテリアトリムパーツが含まれます。」

Borealisの情報筋によると、Daploy HMS-PPの全範囲は、高い溶融強度と溶融相での拡張性を兼ね備えた長鎖分岐材料です。さらに、これらの材料は、標準的なPP押出グレードおよびその他のポリオレフィンベースの材料の全範囲とブレンドできます。このように、それらは、自動車、包装、建築および建設における最終用途の特定の要求を満たすために、発泡体の特性を広く調整する機会を提供します。

AvientのSibolは、軽量化に重点が置かれているため、PPフォームの自動車の可能性は引き続き強く、CAFE基準が現在の米国政権の議題になっていると述べています。自動車以外の輸送部門も順調に成長しています。 Avientが焦点を当てている発泡PPの用途のほとんどは、大型自動車部品や特定の包装用途などの射出成形です。それでも、そのCFAは、射出成形の軽量化剤としても、直接ガス注入による押出成形の核剤としても使用され、より微細なフォーム構造を作成します。

未充填PPのTrexelの2番目の成長分野は、薄肉包装アプリケーションです。MuCellは、材料が自由に流動し、同じサイズのプレスで成形された薄い部品を充填する能力を強化するためです。

パッケージングの成長

未記入のTrexelの2番目のターゲット成長領域 PPは、容器、カップ、ボウル、蓋、注ぎ口などの薄肉包装用途です。 Bechard氏は次のように述べています。「MuCellを使用すると、材料が自由に流れる能力が向上し、同じサイズの装置でより薄い部品を成形できるようになります。私たちは、このテクノロジーを使用して商用製品を市場に投入するために、いくつかのブランド所有者や大型包装成形業者と緊密に協力しています。」彼は、最新のチャイナプラスで、中国の射出成形機ビルダーYizumi（米国のYizumi HPMの親）がMuCellを使用して、5％の軽量化、15％の射出圧力の低下、および20％のクランプトン数の低減を達成したボウルを成形したと述べました。 。ソリッドモールディング。前回のKショーでは、バター容器でも同様の結果が得られました。

SABICのFoam＆Lightweight事業の情報筋によると、Eコマースのリターナブルボックスやパレット、食品包装、保護包装での発泡PPの需要が高まっています。 SABICは、2017年末にPP-UMS（超溶融強度）材料を発売しました。チームの情報筋は、次のように述べています。特に発泡産業では、かなり保守的になる可能性があります。それ以来成長は続いていますが、2020年には確実に成長し、2021年も引き続き成長を続けています。」

iD AdditivesのSotosは、彼の会社の大きな発泡PP市場は、ゲイロードやパレットなどの工業用パッケージングであると述べています。

旭化成のグロゴフスキーは、特に壁が厚いためダンネージのパッケージ市場への拡大の可能性を見出しており、サイクルタイムの改善の余地があります。 「断面が厚い部品の場合、熱を取り除くために必要な冷却時間が原因で、成形プロセスが非常に長くなります。発泡により、材料の質量が減少するため、冷却時間が短くなります。これにより、サイクルタイムを5％から35％節約できます。」

Borealisの情報筋は、DaployHMS-PP樹脂とそのブレンドは架橋されていないと述べています。これは、得られた押出PPフォームが完全にリサイクル可能であることを意味し、プラスチック業界のパッケージングおよびその他の業界セグメントでますます重要な要素になっています。

iDAdditivesのRonBishop（r。）と成形技術者が、新しいMicro Fine CellCFAで作られたフォームを調べます。

建築/建設およびその他のアプリケーション

ソトスは、プラスチック製の材木をPPフォームの明らかな候補と見なしていますが、彼の会社は、屋根やその他の関連アプリケーション（工具箱や建設用レベルなど）の部品についてもいくつかの作業を行っています。

構造用フォームと、住宅、パイプ、床下敷きの断熱材などのプレハブ建築コンポーネントは、SABICのFoam＆Lightweightチームが追求するアプリケーションです。旭化成のGlogovskyは、軽量化が送料に影響を与えることを除けば、この市場の重要な推進力とは考えていません。 「アプリケーションが建築および建設市場に拡大された場合、その理由は、材料の使用量とサイクルタイムの低下によるコスト削減である可能性が最も高いでしょう。」

一方、Glogovskyは、サイクルタイムの改善の可能性に応じて、ケースバイケースでフォームPPの可能性として消費者およびヘルスケアアプリケーションを考えています。 Bechardは、Trexelは、同社のTecoCell CFAを使用して、製品ライン全体のコストと樹脂消費量を削減することを検討している大手家庭用品会社と協力していると述べています。また、ID Additivesは、発泡PPプラスチックハンガーなどの消費財について多くの企業と協力してきました。また、靴などのニッチなアプリケーションは、SABICのFoam＆Lightweightチームによって引用されています。

旭化成のサーミレンショートガラス強化化学結合PPは、発泡サンルーフモジュールに使用され、発泡されていないロングガラス/ PPの代わりに使用されています。 （写真：SPEオートモーティブ）強化PP。

最新の進歩

SABICの自動車チームは、2022年初頭までに、美的自動車内装用途向けの発泡PPコンパウンドの新しいポートフォリオを発表します。3つの初期コンパウンドは、そのような部品の表面仕上げの改善を示すと言われています。

旭化成は、化粧品の改良と軽量化を実現する発泡材料を開発しました。これらの技術には、発泡サンルーフモジュールで使用されているサーミレン短ガラス強化化学結合PPが含まれます。これは、より高価な非発泡長ガラスPPに取って代わることができ、優れた化粧品を提供することで宣伝されています。

iD AdditivesのSotosによると、Micro Fine Cell CFAの発売は、より薄い壁のアプリケーションをターゲットにすることができたため、同社にとって大きな変革をもたらしました。

同様に、NPE2018で、Trexelは高速サイクルの薄壁パッケージングソリューション用に特別に設計されたMuCellPシリーズガスシステムを発売しました。 Bechard氏は、次のように述べています。「それ以来、ガスの導入と混合をより短い領域で管理するスクリューチップ投与を提供することで、MuCellの実装における柔軟性を大幅に向上させました。投与ガス。これは、出力が最優先されるパッケージングアプリケーションにとって特に重要です。この設計は、従来のスクリュー設計のように可塑化出力を制限しないためです。」

Trexelは最近、衛星ベースの投薬ユニットを低コストで強力な中央ガスブースターのラインで補完しました。これにより、MuCellを使用して複数のマシンを実行する成形業者に柔軟で低コストの実装オプションが提供されます。

Sibolによると、Avientの液体および固体CFAの拡張ポートフォリオとテストサポートは、特に技術部品の機械的特性を維持しながら、軽量化の限界を拡大しようとしている顧客を支援することができます。 「セルサイズを小さくし、表面の美観を操作する能力は重要ですが、表面の特性を操作することもできます。コロナやその他の表面処理なしでペイントやデカールステッカーを可能にする技術を開発しました。顧客調査によると、効率も改善できることがわかっています。たとえば、プレスで注入された液体CFAは、固体CFAを実装するために必要な運用と投資に基づいてより理にかなっている場合があります。」

SABICのFoam＆Lightweightチームは、PP-UMSを次世代の高融点発泡性PPとして宣伝しています。 65 cNを超える溶融強度により、特に高い膨張率が必要な場合に、良好な発泡性を生み出すことが示されています。自動車、包装（EPSの代替として食品容器を含む）、および建築/建設に商業的に適用されています。

SABICのPP-UMSは、EPSの代わりに使用できる発泡食品容器を製造できます。