廢橡膠材料的連續式解鏈再生與循環應用：材料世界網

吳志宏、吳耀祖、呂銘聰、魏翊庭／工研院材化所

機動車輛消耗產生之廢輪胎以及橡膠工廠於製程中產生之廢橡膠、不良品、廢邊料等廢橡膠材料，目前係作為輔助燃料燃燒或以堆置與掩埋方式處理，造成環境汙染與資源浪費等之「線性經濟」問題亟待解決。本文介紹低能耗與低碳足跡之連續式雙螺桿橡膠解鏈製程技術，提供橡膠產業相關業者廢橡膠材料循環應用之解決方案。

【內文精選】

前言

機動車輛消耗產生之廢輪胎以及橡膠工廠於製程中產生之廢橡膠、不良品、廢邊料等廢橡膠材料逐年增加，這些廢橡膠材料若當成廢棄物以焚燒、堆置或掩埋之方式處理將造成嚴重的環境汙染與人民健康危害之問題；加上廢棄物清運費用不斷上漲，也帶給業者相當大的生產成本負擔。有鑑於此，加速廢橡膠材料再生循環應用技術的開發，將廢橡膠材料轉製成可循環利用的新料源，對減少天然資源消耗、降低環境汙染以及改善人民生活環境品質，已成為我國橡膠產業相關業者必須積極因應的課題，也是工研院材料與化工研究所技術開發重點（圖四）。根據Zion Market Research市調報告，2016年全球再生膠市場價值為20.9億美元，預計2022年達到37.5億美元，2017年至2022年期間複合增長率為10.2%（圖五）。

圖四、廢橡膠材料再生循環應用技術說明

本文將介紹低能耗與低碳足跡之「連續式雙螺桿橡膠解鏈」製程技術，提供橡膠產業相關業者廢橡膠材料循環應用之解決方案，並思考如何將現行橡膠製程導入「循環經濟」創新思維，以高值化輪胎與橡膠製品，開創綠色商機與提升橡膠產業國際競爭力。

廢輪胎與橡膠製品循環技術之國內外發展現況

根據行政院環保署網站資料，搖籃到搖籃(Cradle to Cradle; C2C)設計理念是希望建立一個在工業循環上對人類、環境與生態均安全無害且具有高價值的可回收性與再生循環性的供應鏈設計，以期達到未來永續經營的經濟概念。近年來，荷蘭、丹麥、瑞典及美國等國家，為了鼓勵社會各界廣泛運用搖籃到搖籃原則，已建立眾多種類形式的搖籃到搖籃交流平台，成功地匯聚各界能量，進行搖籃到搖籃相關創新應用

連續式橡膠解鏈再生製程

連續式廢橡膠解鏈再生製程被視為廢橡膠材料去化管道最具潛力的方法（圖十一）。技術原理乃利用雙螺桿押出機進行橡膠動態解鏈再生，透過押出機製程的最適化，經由雙螺桿剪切力場控制技術，進行特定交鏈鍵結（S-S、S-C）斷鏈，以達到選擇性斷鏈的目的，亦即保留大部分橡膠的主鏈(-C-C-)結構以維持橡膠物性。連續式雙螺桿橡膠再生法相較於傳統批次式橡膠再生法，具有製程短、設備工藝簡化、省人力、省時、省能源之優勢。

工研院材化所高分子研究組已建置了橡膠資源再生循環加工平台（圖十三）。此平台之特色可分成三個部分：①可針對不同橡膠製品與橡膠種類，進行解鏈劑結構設計與合成，提升橡膠解鏈程度，使再生橡膠品質接近原生膠。