世界で初めて廃ゴムタイヤからエアロゲルを作製

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(The world’s first aerogels made from scrap rubber tyres)

2020/3/18 シンガポール国立大学 (NUS)

・ NUS が、廃タイヤを優れた特性を有するゴム製エアロゲルにアップリサイクルする、コスト効果的で環境に優しいシンプルなプロセスを開発。・同エアロゲルは、超軽量、高吸収性、高耐久性で効率的な断熱・防音性能等の優れた特性を提供する。商業価値の高い製品に廃タイヤをアップリサイクルする同新技術(特許出願済み)は、廃タイヤの幅広い利用が促進し、廃棄ゴムの経済的なリサイクル方法を提供する。・ 世界では毎年約 10 億トンの廃タイヤが排出される。ゴムタイヤは高耐久性で非生分解性であり、低付加価値製品にリサイクルされるのはそのうちの僅か 40%。49%が焼却処理によるエネルギー生成に利用され、最低でも 11%が埋め立て処理される。埋め立て処理による土壌汚染や焼却処理で発生する有毒物質による健康や安全性が懸念される。・ 廃棄ゴムのリサイクルは高コストでエネルギー集約的であることに加え、金銭的なインセンティブに欠けることから、同大学は、安価で豊富な原材料源となるエアロゲルの作製に注目。高価値のエアロゲルにリサイクルすることで、インセンティブを向上させながら、廃棄量を低減する。・ 同アップリサイクル技術は極めてシンプル。廃タイヤの繊維とより細いゴム繊維の混合物を水と微量の架橋剤に浸した後、攪拌機で 20 分間で均一に分散させる。この均一に分散したゲルを-50℃で 12 時間フリーズドライ処理すると、ゴム製アエロゲルが出来上がる。・ 高スト効果的で環境に優しいこの全行程は、12~13 時間で完了し、厚さ 1cm の 1 ㎡サイズのエアロゲルシートが S$10 を下回るコストで作製できる。大量製造に向けたスケールアップも容易なため、商業的に魅力のある製品となると考える。・ 様々なアプリケーションが期待できる、同エアロゲルが提供する優れた特性は:超軽量性、市販の発泡体を上回る硬度、油分吸収に優れる(従来のポリプロピレンマットの 2 倍)多孔質性、同じ厚さの市販の発泡体に比べ 27%増の遮音効果、2.45cm の厚さで標準的な窓ガラス 25 枚分に相当する伝熱限界、圧縮後も元形状に復活する高耐久性、メトキシトリメチルシランのコーティングによる高撥水性等。・ 同研究開発活動の強化とリサイクルの啓蒙活動の促進に向け、環境持続可能性を重視する不動産デベロッパー、Mapletree Investments が同大学に S$155,000 を提供。・ Mapletree Investments と産業パートナーとの協働を通じた同新技術の商業化とスケールアップにより、同エアロゲルが提供する環境へのポジティブな影響を期待する。Mapletree の資金提供により、同エアロゲル性能のさらなる強化とアプリケーションの拡大、また他原料のエアロゲルへの転換を目指す。 URL: http://news.nus.edu.sg/research/worlds-first-aerogels-made-scrap-rubbertyres?utm_source=Corpsite&utm_medium=FeaturedBanner (関連情報) Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 掲載論文(アブストラクトのみ:全文は有料) Advanced fabrication and multi-properties of rubber aerogels from car tire waste URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927775719305497?via%3Dihub

<NEDO海外技術情報より>

Abstract

For the first time, recycled car tire fibers (RCTF) shredded from car tire waste are developed successfully into a novel material, a rubber aerogel, using polyvinyl alcohol (PVA) and glutaraldehyde (GA) as crosslinkers through a cost-effective freeze-drying method. Its structure and main physical properties are investigated comprehensively for high-value applications, such as heat and sound insulation of buildings and oil spill spilling clean up. The rubber aerogel has ultra-low density (ρa = 0.035 – 0.145 g/cm3) and high porosity (Φavg = 84.31–96.20 %). With a simple but effective coating method with methoxytrimethylsilane (MTMS), both the interior and exterior of the whole rubber aerogel surface can be well coated, and the coated aerogel exhibits a super-hydrophobicity with a water contact angle of up to 134.4°. The rubber aerogel exhibits excellent heat insulation properties (Kavg = 0.035 – 0.047 W/m.K), very good thermal stability up to 500 °C, and significantly-enhanced rigidity up to a Young modulus of Eavg = 458.12 kPa, much larger than that of commercial Styrofoam. The rubber aerogel shows very good durability as it springs back to its original shape after compression tests. The rubber aerogel has a noise reduction coefficient (NRC) of 0.41 and performs approximately 10% better than commercial sound foam absorber at 2000–3000 Hz. The maximum oil absorbtion capacity of the rubber aerogel in this work is 19.3 g/g, very competitive to commercial sorbents. The fabrication method can also be scaled up for several other industrial applications, not limited to sound, heat and sorbent applications.

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