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ポリウレタンフォーム (PU) はさまざまな目的で建設によく使用されますが、ゼロエミッションへの取り組みにより、環境に優しい材料への注目が高まっています。環境に優しいという評判を高めることが重要です。
ポリウレタンフォームは、有機モノマー単位がウレタンで結合したポリマーです。ポリウレタンは、空気含有量が高く、連続気泡構造を備えた軽量素材です。ポリウレタンは、ジイソシアネートまたはトリイソシアネートとポリオールの反応によって生成され、他の材料を含めることによって変性することができます。
ポリスチレンフォームは、さまざまな硬度のポリウレタンから作ることができ、その製造に他の材料を使用することもできます。熱硬化性ポリウレタンフォームが最も一般的なタイプですが、一部の熱可塑性ポリマーも存在します。熱硬化性フォームの主な利点は、耐火性、多用途性、耐久性です。
ポリウレタンフォームは、その耐火性、軽量構造および断熱特性により、建設業界で広く使用されています。これは、強力かつ軽量の建築要素を作成するために使用され、建物の美的特性を向上させることができます。
多用途性、費用対効果、耐久性により、多くの種類の家具やカーペットにポリウレタンが含まれています。EPA の規制では、初期反応を停止し、毒性の問題を回避するために、材料を完全に硬化させることが求められています。さらに、ポリウレタンフォームは寝具や家具の耐火性を向上させることができます。
スプレー ポリウレタン フォーム (SPF) は、建物のエネルギー効率と居住者の快適性を向上させる主要な断熱材です。これらの断熱材を使用すると、温室効果ガスの排出が削減され、室内の空気の質が改善されます。
PU ベースの接着剤は、MDF、OSB、チップボードなどの木製品の製造にも使用されます。PU の多用途性は、遮音性と耐摩耗性、極度の温度耐性、防カビ性、耐老化性などのさまざまな目的に使用できることを意味します。この材料は建設業界で多くの用途に使用されています。
ポリウレタンフォームは非常に有用であり、建築構造のさまざまな側面で使用されていますが、いくつかの問題もあります。近年、この材料の持続可能性とリサイクル可能性が大きく疑問視されており、これらの問題に対処する研究が文献でますます一般的になってきています。
この材料の環境への優しさとリサイクル性を制限する主な要因は、その製造プロセス中に高反応性で毒性の高いイソシアネートが使用されていることです。さまざまな特性を持つポリウレタンフォームを製造するために、さまざまな種類の触媒や界面活性剤も使用されます。
リサイクルされたポリウレタンフォーム全体の約 30% が最終的に埋立地に送られると推定されていますが、この材料は生分解しにくいため、建設業界にとって大きな環境問題となっています。ポリウレタンフォームの約 3 分の 1 がリサイクルされます。
これらの分野にはまだ改善すべき点が多く、この目的を達成するために、多くの研究がポリウレタンフォームやその他のポリウレタン材料をリサイクルおよび再利用するための新しい方法を模索してきました。付加価値のある用途のためにポリウレタンフォームを回収するには、物理的、化学的、生物学的リサイクル方法が一般的に使用されます。
しかし、現時点では、高品質で再利用可能で安定した最終製品を提供するリサイクルの選択肢はありません。ポリウレタンフォームのリサイクルが建設業界や家具業界にとって実行可能な選択肢になる前に、コスト、生産性の低さ、リサイクルインフラの深刻な不足などの障壁に対処する必要があります。
2022 年 11 月に発表されたこの論文は、この重要な建築材料の持続可能性とリサイクル可能性を向上させる方法を検討しています。この研究はベルギーのリエージュ大学の科学者らによって行われ、学術誌「Angewandte Chemie International Edition」に掲載された。
この革新的なアプローチには、毒性が高く反応性の高いイソシアネートの使用を、より環境に優しい材料に置き換えることが含まれます。もう一つの環境に有害な化学物質である二酸化炭素は、緑色のポリウレタンフォームを製造するこの新しい方法の原料として使用されます。
この環境に配慮した持続可能な製造プロセスでは、水を使用して発泡剤を作成し、従来のポリウレタンフォーム加工で使用される発泡技術を模倣し、環境に有害なイソシアネートの使用を回避することに成功しました。最終的に得られるのは、著者らが「NIPU」と呼ぶ緑色のポリウレタンフォームです。
このプロセスでは、水に加えて触媒を使用して、イソシアネートのより環境に優しい代替品である環状カーボネートを二酸化炭素に変換し、基材を精製します。同時に、フォームは材料中のアミンと反応して硬化します。
この論文で実証された新しいプロセスにより、規則的な細孔分布を持つ低密度固体ポリウレタン材料の製造が可能になります。廃棄二酸化炭素を化学変換することで、生産プロセスで環状カーボネートを簡単に入手できます。その結果、発泡剤の形成と PU マトリックスの形成という二重の作用が生じます。
研究チームは、シンプルで実装が簡単なモジュール技術を開発しました。この技術は、すぐに入手でき、安価で環境に優しい出発製品と組み合わせることで、建設業界向けの新世代のグリーンポリウレタンフォームを生み出します。したがって、これにより、ネットゼロ排出を達成するための業界の取り組みが強化されることになります。
建設業界の持続可能性を向上させるための万能のアプローチはありませんが、この重要な環境問題に対処するためのさまざまなアプローチの研究が続けられています。
リエージュ大学チームの新技術などの革新的なアプローチは、ポリウレタン フォームの環境への優しさとリサイクル性を大幅に向上させるのに役立ちます。リサイクルに使用される従来の非常に有毒な化学物質を置き換え、ポリウレタンフォームの生分解性を改善することが重要です。
建設業界が気候変動と自然界に対する人類の影響を削減するという国際目標に沿ってネットゼロ排出公約を達成しようとする場合、循環性を改善するアプローチが新たな研究の焦点となる必要があります。明らかに、「通常通りのビジネス」アプローチはもはや不可能です。
リエージュ大学 (2022) より持続可能でリサイクル可能なポリウレタン フォームの開発 [オンライン] phys.org。許容できる：
Building with Chemistry (Web サイト) 建設中のポリウレタン [オンライン] Buildingwithchemistry.org。許容できる：
Gadhav, RV 他 (2019) ポリウレタン廃棄物のリサイクルと処分方法: Open Journal of Polymer Chemistry のレビュー、9 pp. 39–51 [オンライン] scirp.org。許容できる：
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Reg Davey は、英国ノッティンガムに拠点を置くフリーランスのライター兼編集者です。ASoNetwork への執筆は、微生物学、生物医学、環境科学など、彼が長年にわたって興味を持ち、関わってきたさまざまな興味と分野の組み合わせを表しています。
デビッド、レジナルド（2023年5月23日）。ポリウレタンフォームはどの程度環境に優しいのでしょうか？AZoBuild。2023 年 11 月 22 日、https://www.azbuild.com/article.aspx?ArticleID=8610 より取得。
デビッド、レジナルド: 「ポリウレタンフォームはどれほど環境に優しいのでしょうか?」AZoBuild。2023 年 11 月 22 日
デビッド、レジナルド: 「ポリウレタンフォームはどれほど環境に優しいのでしょうか?」AZoBuild。https://www.azobuild.com/article.aspx?ArticleID=8610。(2023 年 11 月 22 日にアクセス)。
デビッド、レジナルド、2023 年。ポリウレタンフォームはどれくらい環境に優しいのでしょうか?ASoBuild、2023 年 11 月 22 日にアクセス、https://www.azobuild.com/article.aspx?ArticleID=8610。
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投稿日時: 2023 年 11 月 22 日
