Wykorzystanie kompozytów na bazie odpadów pokonsumenckich w sektorze budowlanym
Celuloza, fot. Konsorcjum projektu Ceplafib
W ramach projektu B+R CEPLAFIB (LIFE17 ENV/SI/000119), finansowanego z Programu LIFE [12], wytworzono innowacyjne materiały kompozytowe, które mogą być stosowane w różnych gałęziach przemysłu, w tym w budownictwie. Opracowane materiały w 100% pochodzą z recyklingu polietylenowych (PE) i polipropylenowych (PP) odpadów pokonsumenckich oraz papieru gazetowego. Testowano formuły mieszanek, różniące się zawartością włókien, środków sprzęgających i modyfikatorów udarności. Wynikiem prowadzonych prac było opracowanie dwóch optymalnych materiałów dostosowanych do technologii formowania wtryskowego i termoformowania.
Kompozyty polimerowe zbrojone włóknami roślinnymi znajdują aktualnie szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, jak motoryzacyjny, lotniczy, okrętowy czy budowlany [ 1, 2 ]. We włóknach roślinnych docenia się biodegradowalność, odnawialność źródeł, niską gęstość przy jednocześnie wysokiej wytrzymałości i sprężystości, a także niski koszt [ 3 ].
W kompozytach jako zbrojenie stosowane są włókna pozyskiwane z różnych gatunków drzew, traw i roślin uprawnych, zarówno z surowca pierwotnego, jak i z odpadów powstałych w procesie jego przetwarzania.
Do najpopularniejszych matryc należą:
- polipropylen (PP),
- polietylen wysokiej gęstości (PEHD),
- polichlorek winylu (PVC),
- rzadziej polistyren (PS).
Wybór matrycy podyktowany jest planowanym zastosowaniem kompozytu. Polichlorek winylu cechuje wysoka wytrzymałość, ale jednocześnie stosunkowo niska udarność. Polietylen ma co prawda niższą wytrzymałość, ale istotnie wyższą plastyczność. Rozwiązaniem pośrednim może być polipropylen (PP) [ 4 ].
Z kompozytów stosowanych w sektorze budowlanym (najczęściej PVC lub PEHD) wytwarza się szeroką gamę profili, głównie desek przeznaczonych do wykonywania podłóg tarasowych, okładzin elewacyjnych czy elementów małej architektury.
Literatura
1. D. Dzianok, P. Podstawa, „Zastosowanie nowoczesnych materiałów kompozytowych w przemyśle”, „Przetwórstwo tworzyw” 5/2015, s. 389–398.
2. M.P.M. Dicker, P.F. Duckworth, A.B. Baker, G. Francois, M.K. Hazzard, P.M. Weaver, „Green composites: A review of material attributes and complementary applications”, „Composites Part A: Applied Science and Manufactoring” 2014, s. 56.
3. P. Wambua, J. Ivens, I. Verpoest, „Natural fibres: can they replace glass in fibre reinforced plastics?”, „Composites Science and Technology” 63/2003, s. 1259–1264, doi:10.1016/S0266-3538(03)00096-4.
4. T. Täisänen, O. Das, L. Tomppo, „A review on new bio-based constituents for natural fiber-polymer composites”, J. Clean. Prod. 149/2017, s. 582–596, doi:10.1016/J.JCLEPRO.2017.02.132.
5. M. Bengtsson, N.M. Stark, K. Oksman, „Durability and mechanical properties of silane cross-linked wood thermoplastic composites”, Composites Science and Technology” 67/2007, s. 2728–2738,
doi:10.1016/j.compscitech.2007.02.006.
6. N.M. Stark, „Effect of weathering cycle and manufacturing method on performance of wood flour and high-density polyethylene composites”, „Journal of Applied Polymer Science” 100/2006, s. 3131–3140, doi:10.1002/app.23035.
7. K.B. Adhikary, S. Pang, M.P. Staiger, „Effects of the accelerated freeze-thaw cycling on physical and mechanical properties of wood flour-recycled thermoplastic”, „Polymer Composites” 2009, NA-NA, doi:10.1002/pc.20782.
8. M.J. John, „Environmental degradation in biocomposites”, „Biocomposites High-Performance Appl.” 2017, s. 181–194, doi:10.1016/B978-0-08-100793-8.00007-7.
9. N.M. Stark, L.M. Matuana, „Ultraviolet weathering of photostabilized wood-flour-filled high-density polyethylene composites”, J. Appl. Polym. Sci. 90/2003, s. 2609–2617, doi:10.1002/app.12886.
10. S. Sethi, B.C. Ray, „Environmental effects on fibre reinforced polymeric composites: Evolving reasons and remarks on interfacial strength and stabilit”, „Advances in Colloid and Interface Science” 217/2015, s. 43–67,
doi:10.1016/J.CIS.2014.12.005.
11. D. Friedrich, A. Luible, „Investigations on ageing of wood-plastic composites for outdoor applications: A meta-analysis using empiric data derived from diverse weathering trials”, „Construction and Building Materials” 124/2016, s. 1142–1152, doi:10.1016/J.CONBUILDMAT.2016.08.123.
12. https://ceplafib.eu/wp-con-tent/uploads/2021/09/
/CEPLAFIB-LAYMANS-REPORT.pdf
13. EN 15534-1, „Composites made from cellulose-based materials and thermoplastics (usually called wood-polymer composites (WPC) or natural fibre composites (NFC)) – Part 1: Test methods for characterization of compounds and products”.
14. EN 15534-4, „Composites made from cellulose-based materials and thermoplastics (usually called wood-polymer composites (WPC) or natural fibre composites (NFC)) – Part 4: Specifications for decking profiles and tiles”.
15. EN 15534-5, „Composites made from cellulose-based materials and thermoplastics (usually called wood-polymer composites (WPC) or natural fibre composites (NFC)) – Part 5: Specifications for cladding profiles and tiles”.
16. EN ISO 306, „Plastics – Thermoplastic materials – Determination of Vicat softening temperature (VST)”.
17. EN ISO 178, „Plastics – Determination of flexural properties”.
18. EN ISO 179-1, „Plastics. Determination of Charpy impact properties – Part 1: Non-instrumented impact test”.
19. EN ISO 527-1, „Plastics – Determination of tensile properties – Part 1: General principles”.
20. EN ISO 527-2, „Plastics – Determination of tensile properties – Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics ”.
21. EN ISO 16474-3:2013, „Paints and varnishes. Methods of exposure to laboratory light sources. Part 3: Fluorescent UV lamps”.
22. N ISO 4892-3, „Plastics – Methods of exposure to laboratory light sources – Part 3: Fluorescent UV lamps”.
23. ISO 7724-2, „Paints and varnishes – Colorimetry – Part 2: Colour measurement”.
24. ISO 7724-2, „Paints and varnishes – Colorimetry – Part 3: Calculation of colour differences”.
25. I. Turku, A. Keskisaari, T. Kärki, A. Puurtinen, P. Marttila, „Characterization of wood plastic composites manufactured from recycled plastic blends”, „Composite Structures” 161/2017, s. 469–476,
doi:10.1016/j.compstruct.2016.11.073.
26. K. Lau, P. Hung, M.-H. Zhu, D. Hui, „Properties of natural fibre composites for structural engineering application”, „Composites Part B” 136/2018, s. 222–233, doi:10.1016/J.COMPOSITESB.2017.10.038.
27. N.M. Stark, L.M. Matuana, „Surface chemistry and mechanical property changes of wood-flour/high-density-polyethylene composites after accelerated weathering”, „Journal of Applied Polymer Science” 94/2004, s. 2263–2273, doi:10.1002/app.20996.
28. J.S. Fabiyi, A.G. McDonald, M.P. Wolcott, P.R. Griffiths, „Wood plastic composites weathering: Visual appearance and chemical”, „Polymer Degradation and Stability” 93/2008, s. 1405–1414, doi:10.1016/j.polymdegradstab.2008.05.024.
