動的結合が再加工可能なエラストマーを試験可能な道筋に乗せる

このエラストマー研究群で最も強い考えは、すべてのゴムが今すぐリサイクル可能になったというものではない。ネットワーク構造が変更され、永久熱硬化性樹脂が熱可塑性樹脂のように振る舞うふりをせずに材料を分解、再成形、または修復できるようにするという点だ。

その区別は生産ラインで重要になる。従来の架橋エラストマーは容易に動かない結合から耐久性を得る。再加工には逆が必要だ。制御された熱で交換する結合、主要ネットワークが荷重を支える間に犠牲にできるリンク、または脱重合して再構築できる主鎖。各経路は品質管理の問いを変える。加工者はサンプルが1回の試験に耐えるかどうかだけでなく、どの結合が最初に動くか、どのような残渣が残るか、強度や寸法安定性が仕様外になる前に何サイクル耐えられるかを知らなければならない。

交換可能なネットワーク

ACSの二重動的犠牲ネットワークに関する研究は、その制御問題に向けた最も明確な経路を取っている。この材料は1つの固定架橋集団ではなく2つの動的機能を使う。1つのネットワークが耐久性のある構造を提供し、もう1つが選択した刺激下で再配列または降伏できる。原理上、それは使用寿命と修復または再加工を分離する。ネットワークは再加工可能だからといって柔らかくなる必要がない。

それが有用な仕組みだ。材料エンジニアは荷重支持ネットワークに1つの仕事を与え、犠牲リンクに別の仕事を与えられる。主張にはまだ加工マップが必要だ。温度、滞留時間、雰囲気、応力履歴、成功した再成形サイクル数。これらのデータがなければ「耐久性」と「再加工性」は隣接する特性のまま製造シーケンスとして実証されない。

2つ目のACS研究は自己犠牲化学を通じて問題に取り組む。そのタイトルは目標をより狭く特定する。脱重合可能で再加工可能な自己犠牲ポリマー。永久ネットワーク内の結合交換だけに頼る代わりに、設計は材料を回収または再構築できるように鎖の分解を誘発することを意図している。これにより最終処理の分離が簡素化される可能性があるが、鋭い操作制約も生む。トリガーは保管中および使用中は不活性のままにし、回収時に予測可能に作動しなければならない。

加工者にとって欠けている資格は難しくない。トリガーが混練、圧縮成形、使用中の熱暴露、または水分および添加剤との接触中に作動しないことを示さなければならない。きれいな実験室での脱重合は有望だが、まだ安全な生産窓ではない。

軟質エラストマーと原料の問題

バイオベース原料由来のリサイクル可能な軟質エラストマーに関する研究は、ネットワーク化学から原料起源へ注意を移す。バイオベースモノマーは化石原料需要を減らせるが、完成したエラストマーを自動的にリサイクル可能にするわけではない。決定的な特徴は依然として結合設計と回収経路だ。

そこで広範な持続可能性の言葉が工場チームを誤解させる可能性がある。バイオベースエラストマーでも定義された溶融または溶液挙動、安定した混合、予測可能な硬化履歴、回収業者が達成できない純度を必要としない回収ストリームが必要だ。有用な結果はしたがって再生可能原料と可逆的または切断可能なポリマー構造の組み合わせであり、再生可能ラベル自体ではない。

シリコーンリサイクルに関する報告は同じ分離を指す。化学処理でシリコーン廃棄物を再利用可能な構成要素に変換できるが、そのプロセスは回収材料が次の製品に必要な分子量分布、官能性、清浄度を持つことを証明しなければならない。廃棄物から回収されたブロックは、次の配合が仕様を通過するまで認定シリコーン中間体と同等ではない。

熱可塑性加工がすでに解決していること

熱可塑性加硫物はすでにゴム様性能を再加工可能な加工形式に収めているため、実用的な基準のまま。その形態が重要だ。加硫エラストマー相が熱可塑性相に分散され、加熱時に化合物が流動し冷却後に弾性挙動を保持できる。

この構造は加工者に馴染みのシーケンス（供給、溶融、混合、成形、冷却）を与えるが、通常の限界を消すわけではない。繰り返される熱履歴は熱可塑性相、ゴム形態、またはそれらの界面を変える可能性がある。コンバーターは閉ループ使用を承認する前にトルクデータ、滞留時間限界、寸法制御、定義されたリグラインド割合を必要とする。

海洋廃棄物由来の熱可塑性エラストマーは同じ加工論理を拡張しつつ原料制約を加える。回収プラスチックは配合を支えるのに十分一貫していなければならない。塩、汚染、酸化、または混合ポリマー含有量がロットごとに変わる場合、エラストマー配合はその変動を受け継ぐ。材料主張はリサイクルと配合工程が一緒に指定されたときに最も強く、廃棄物投入が均一な樹脂として扱われたときに最も弱い。

資格の門

自動車および産業部品での用途は有望な配合と市販エラストマーの間のギャップを露呈する。Bosch向けに開発された新しいTPEは引張強度以上を満たさなければならない。制御された硬度、圧縮永久ひずみ、耐熱老化性、耐油または耐薬品性、寸法安定性、繰り返し可能な加工が必要だ。購入者の資格門は再加工性の本当の試験であり、回収または再成形された材料が同じ物体でまだ性能を発揮できるかを測る。

その基準は新しい動的ネットワークにも適用すべきだ。紙面規模のサイクルは十分ではない。次の試験は材料を定義された熱履歴の回数を通し、同じ試験片形状と試験方法でバージン材料と比較すべきだ。最初に失敗したものを報告すべきだ。モジュラス、伸び、引裂強度、圧縮永久ひずみ、色、臭気、または加工安定性。

現在の証拠は方向を支持するが、硬化ゴムの完成した代替を支持するものではない。動的共有結合ネットワークは制御された再配列への経路を提供する。自己犠牲ポリマーは化学回収への経路を提供する。バイオベースエラストマーは原料起源に対応する。熱可塑性加硫物とリサイクルプラスチックTPEはより近い加工基準を提供する。それらの機構のどれも単独では商業的閉ループを証明しない。

次の信頼できるマイルストーンは共有の加工および資格窓だ。命名された配合、定義された熱履歴、繰り返されたサイクル、回収材料の特性評価、満たされ続ける最終用途仕様。門が通過するまで、再加工可能なエラストマーはエンジニアリングされた候補として扱われるべきだ。結合構造が変わっているため有望だが、ライン、購入者、リサイクル業者が交わる場所ではまだ証明されていない。