WPŁYW WYPEŁNIACZA Z RECYKLATU POLIESTROWO-SZKLANEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE LAMINATÓW

Podobne dokumenty
WYKORZYSTANIE ODPADÓW KOMPOZYTOWYCH JAKO WYPEŁNIACZA OSNOWY POLIMEROWEJ W MATERIAŁACH KOMPOZYTOWYCH

OCENA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA RECYKLATU POLIESTROWO-SZKLANEGO W PRODUKCJI LAMINATÓW

Modyfikacja kleju na bazie żywicy poliestrowej rozdrobnionymi odpadami kompozytowymi

OCENA MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ODPADÓW KOMPOZYTOWYCH JAKO NAPEŁNIACZA KLEJÓW

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

ODPAD POLIESTROWO SZKLANY JAKO NAPEŁNIACZ KOMPOZYTÓW POLIESTROWYCH

PROBLEMATYKA GOSPODARKI ODPADAMI POLIESTROWO-SZKLANYMI

Określenie wybranych właściwości mechanicznych odpadowych materiałów kompozytowych

(54) Sposób wytwarzania materiału ciernego na okładziny hamulcowe i sprzęgłowe. (74) Pełnomocnik:

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

Porównanie zdolności pochłaniania energii kompozytów winyloestrowych z epoksydowymi

OCENA WYTRZYMAŁOŚCI RESZTKOWEJ ZSZYWANYCH LAMINATÓW ŻYWICA POLIESTROWA-WŁÓKNO SZKLANE

WPŁYW WIELKOŚCI I UDZIAŁU ZBROJENIA NA WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW AK12-WĘGIEL SZKLISTY

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

WPŁYW OSNOWY POLIMEROWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE LAMINATÓW WZMOCNIONYCH WŁÓKNEM SZKLANYM

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

Badania właściwości kompozytów poliestrowych napełnionych włóknami szklanymi i naturalnymi

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

WPŁYW OBCIĄŻEŃ ZMĘCZENIOWYCH NA WYSTĘPOWANIE ODMIAN POLIMORFICZNYCH PA6 Z WŁÓKNEM SZKLANYM

Kompozyty. Czym jest kompozyt

KOMPOZYTY O OSNOWIE METALOWEJ ZAWIERAJĄCE CZĄSTKI WĘGLA SZKLISTEGO WYKORZYSTANE DO PRACY W WARUNKACH TARCIA

KOMPOZYTY POLIMEROWE Z ODPADAMI WŁÓKIEN POLIAMIDOWYCH

METODY BADAŃ I KRYTERIA ZGODNOŚCI DLA WŁÓKIEN DO BETONU DOŚWIADCZENIA Z BADAŃ LABORATORYJNYCH

Dobór materiału osnowy na hybrydowe materiały kompozytowe

OPTYMALIZACJA KOMPUTEROWA KONSTRUKCJI WYKONANYCH Z KOMPOZYTU GFRP

RECYKLING MATERIAŁOWY ODPADÓW TETRA PAKU MATERIAL RECYCLING OF TETRA PAK WASTE

PL B1. Sposób wytwarzania kompozytów włóknistych z osnową polimerową, o podwyższonej odporności mechanicznej na zginanie

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

30/01/2018. Wykład VII: Kompozyty. Treść wykładu: Kompozyty - wprowadzenie. 1. Wprowadzenie. 2. Kompozyty ziarniste. 3. Kompozyty włókniste

Wykład VII: Kompozyty. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

CHOOSEN PROPERTIES OF MULTIPLE RECYCLED PP/PS BLEND

KOMPOZYTY RECYKLATOWE POLIETYLENOWE MODYFIKOWANE ODPADAMI LAMINATÓW TERMOPLASTYCZNYCH Z WŁÓKNEM WĘGLOWYM. WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI WYTRZYMAŁOŚCIOWE TAŚM KOMPOZYTOWYCH Z WŁÓKIEN WĘGLOWYCH

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

KOMPOZYT MIESZANINY PA/PP I WŁÓKNA SZKLANEGO

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ZSZYWANYCH LAMINATÓW ŻYWICA POLIESTROWA-WŁÓKNO SZKLANE

Numeryczno eksperymentalna walidacja próby ścinania międzywarstwowego laminatu szklano poliestrowego

WPŁYW BIODEGRADACJI NA WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE TERMOPLASTYCZNEJ SKROBI NAPEŁNIONEJ WŁÓKNAMI KENAFU LUB MĄCZKI DRZEWNEJ

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

CHARAKTERYSTYKA KOMPOZYTÓW Z UWZGLĘDNIENIEM M.IN. POZIOMU WSKAŹNIKÓW WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH, CENY.

WPŁYW WARUNKÓW UTWARDZANIA I GRUBOŚCI UTWARDZONEJ WARSTEWKI NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE ŻYWICY SYNTETYCZNEJ

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

BADANIE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI SiO 2

WPŁYW PRZETWÓRSTWA ORAZ WYGRZEWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI DYNAMICZNE KOMPOZYTU POLIAMIDU 6,6 Z WŁÓKNEM SZKLANYM

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

WPŁYW PARAMETRÓW GEOMETRYCZNYCH NAPEŁNIACZY METALICZNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI WYTRZYMAŁOŚCIOWE KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE ŻYWICY CHEMOUTWARDZALNEJ

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i Budowa Maszyn Studia pierwszego stopnia. Obieralny Kod przedmiotu: MBM 1 S _0 Rok:

ATLAS STRUKTUR. Ćwiczenie nr 25 Struktura i właściwości materiałów kompozytowych

PL B1. INSTYTUT CHEMII PRZEMYSŁOWEJ IM. PROF. IGNACEGO MOŚCICKIEGO, Warszawa, PL BUP 22/13

TKANINA WĘGLOWA 2. PLAIN 3K 200 g/m

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

BADANIE WYTRZYMAŁOŚCI NA ROZCIĄGANIE KOMPOZYTÓW WZMACNIANYCH WŁÓKNAMI WĘGLOWYMI KLASY T700

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

Czym jest kompozyt. Kompozyt jest to materiał utworzony z co najmniej dwóch komponentów mający właściwości nowe (lepsze) w stosunku do komponentów.

WPŁYW MODYFIKACJI ŻYWICY NA STATYCZNE I UDAROWE WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTU POLIESTROWO-SZKLANEGO

WPŁYW ABSORPCJI WODY NA WŁAŚCIWOŚCI LAMINATÓW WINYLOESTROWYCH WZMOCNIONYCH WŁÓKNEM ARAMIDOWYM I SZKLANYM

WSTĘPNE MODELOWANIE ODDZIAŁYWANIA FALI CIŚNIENIA NA PÓŁSFERYCZNY ELEMENT KOMPOZYTOWY O ZMIENNEJ GRUBOŚCI

Karta techniczna sphere.core SBC

BADANIE PRZEBIEGU ZNISZCZENIA ZSZYWANYCH KOMPOZYTÓW POLIMER-WŁÓKNO SZKLANE PRZY ZGINANIU ZA POMOCĄ REJESTRACJI SYGNAŁU EMISJI AKUSTYCZNEJ

WPŁYW SORPCJI I DESORPCJI NA WŁASNOŚCI CIEPLNE I MECHANICZNE LAMINATÓW

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

Nowoczesne materiały konstrukcyjne : wybrane zagadnienia / Wojciech Kucharczyk, Andrzej Mazurkiewicz, Wojciech śurowski. wyd. 3. Radom, cop.

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

Projektowanie MMA z destruktem asfaltowym

Recykling odpadów PVB z produkcji szyb samochodowych wzmocnionych włóknem metalowym

PET 1.WSTĘP. Józef STABIK, Małgorzata SZYMICZEK, Gabriel WRÓBEL, Maciej ROJEK, Politechnika Śląska

B A D A N I E W Y T R Z Y M A Ł O Ś C I K O M P O Z Y T Ó W W Ę G L O W Y C H

Porównanie energochłonności konstrukcji przekładkowych typu sandwicz z wypełnieniem oraz cienkościennych struktur falistych

WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNE KOMPOZYTÓW EPOKSYDOWYCH NAPEŁNIONYCH PROSZKIEM FERRYTU STRONTU

Raport z badań betonu zbrojonego włóknami pochodzącymi z recyklingu opon

WPŁYW DODATKU MATERIAŁU NIEPRZETWARZALNEGO NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE FOLII LDPE

MODYFIKACJA SILUMINU AK12. Ferdynand ROMANKIEWICZ Folitechnika Zielonogórska, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

Nowoczesne sposoby napraw i wzmocnień konstrukcji murowych

WPŁYW WŁÓKIEN ARAMIDOWYCH FORTA-FI NA WŁAŚCIWOŚCI MIESZANEK MINERALNO-ASFALTOWYCH

Damian DZIANOK, Przemysław POSTAWA

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ CRN W WARUNKACH TARCIA MIESZANEGO

MODYFIKACJA STOPU AK64

WYTRZYMAŁOŚĆ POŁĄCZEŃ KLEJOWYCH WYKONANYCH NA BAZIE KLEJÓW EPOKSYDOWYCH MODYFIKOWANYCH MONTMORYLONITEM

UDARNOŚC KOMPOZYTU AK11 CZĄSTKI SiC ODLEWANEGO CIŚNIENIOWO

Otrzymywanie wyrobów z kompozytów polimerowych metodą Vacuum Casting

Wykorzystanie metody Taguchi do oceny wpływu sposobu wytłaczania na wybrane właściwości kompozytów polimerowo-drzewnych

WYSOKONAPEŁNIONE KOMPOZYTY Z TWORZYW RECYKLATOWYCH DO ZASTOSOWAŃ NA WYROBY ELEKTROTECHNICZE

ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII REP-RAP DO WYTWARZANIA FUNKCJONALNYCH STRUKTUR Z PLA

WERYFIKACJA MODELI HOMOGENIZACJI OKREŚLAJĄCYCH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE LAMINATU PRZY CIĘCIU STRUMIENIEM WODY

OCENA MOśLIWOŚCI ZASTOSOWAŃ WULKANICZNEGO TUFU JAKO NAPEŁNIACZA POLIMERÓW TERMOPLASTYCZNYCH

OKREŚLENIE WARUNKÓW INFILTRACJI W INFUZYJNEJ METODZIE WYTWARZANIA LAMINATÓW POLIESTROWO-SZKLANYCH

OPTYMALIZACJA PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ SILUMINU ALSi17

W Ł A Ś CIWOŚ CI MATERIAŁ U POROWATEGO W ZALEŻ NOŚ CI OD ZAWARTOŚ CI CZYNNIKA MODYFIKUJĄ CEGO

Zastosowanie ekologicznych tworzyw kompozytowych. w aplikacjach wykonywanych metodą wtrysku dla przemysłu samochodowego

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

Własności mechaniczne kompozytów odlewanych na osnowie stopu Al-Si zbrojonych fazami międzymetalicznymi

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

MATERIAŁY POLIMEROWE Polymer Materials. forma studiów: studia stacjonarne Liczba godzin/tydzień: 2W, 1L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

WPŁYW STRUKTURY WZMOCNIENIA DYSTANSOWEGO 3-D NA WŁAŚCIWOŚCI KOMPOZYTÓW

TECHNOLOGICZNE ASPEKTY STREFY PRZEWILŻONEJ W IŁOWYCH MASACH FORMIERS KICH

Transkrypt:

KOMPOZYTY (COMPOSITES) 6(26)4 Monika Rutecka 1, Mateusz Kozioł 2, Jerzy Myalski 3 Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 4-19 Katowice WPŁYW WYPEŁNIACZA Z RECYKLATU POLIESTROWO-SZKLANEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE LAMINATÓW Celem badań była ocena możliwości wykorzystania recyklatu poliestrowo-szklanego jako wypełniacza osnowy polimerowej materiałów kompozytowych, będąca jednocześnie metodą utylizacji tych odpadów. Praca ta jest kontynuacją badań dotyczących wpływu wypełniacza z recyklatu na właściwości wytrzymałościowe materiałów kompozytowych z osnową epoksydową. Odpady kompozytów poliestrowo-szklanych rozdrobniono do wielkości cząstek poniżej,3 mm. Recyklat stanowił frakcję proszkową i był mieszaniną cząstek żywicy poliestrowej, drobnych włókien szklanych oraz aglomeratów cząstek kompozytu. Rozdrobnione odpady dodano do żywicy stanowiącej osnowę laminatów. Wykonano laminaty składające się z 1 warstw tkaniny szklanej, o gramaturze 38 g/m 2 i żywicy poliestrowej Estromal 14.LM-1, do których dodano 4, 1 lub 2% wag. rozdrobnionych odpadów (rys. rys. 1, 2). Dla porównania wykonano 1-warstwowy laminat bez dodatku recyklatu. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych wykonanych laminatów. Wyznaczono wartości wytrzymałości na zginanie, modułu zginania, udarności, wytrzymałości na ścinanie oraz wytrzymałości na rozciąganie (rys. rys. 3-6, 8). Przeprowadzone badania wykazały, że wykorzystanie recyklatu jako wypełniacza nie powoduje znacznych zmian badanych właściwości. Wykazano, że na wartości tych właściwości praktycznie nie ma wpływu zawartość recyklatu. Niekorzystny wpływ większej ilości recyklatu można stwierdzić jedynie w przypadku wytrzymałości na rozciąganie. Optymalne wyniki zarówno pod względem właściwości wytrzymałościowych, jak i ilości użytej żywicy osiągnął laminat z dodatkiem 4% recyklatu. Dodanie rozdrobnionych odpadów powyżej 4% wag. powoduje konieczność stosowania większej ilości mieszaniny żywicy poliestrowej i recyklatu do przesycenia kompozytu, co zwiększa koszt wyrobu. Praca ta, będąca kontynuacją prac związanych z recyklingiem laminatów poliestrowo-szklanych, pozwoliła na porównanie wyników badań dla dwóch typów zastosowanych osnów (tab. 1). Na podstawie badań można stwierdzić, iż korzystniejsze jest wykorzystywanie jako osnowy żywicy, która jest również jednym ze składników recyklatu, gdyż w tym przypadku wypełniacz praktycznie nie ma wpływu na zmianę właściwości mechanicznych. Wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że recyklat poliestrowo-szklany o małej granulacji można wykorzystać jako wypełniacz osnowy polimerowej do produkcji mniej odpowiedzialnych elementów kompozytowych. Słowa kluczowe: recykling materiałowy, kompozyty z osnową polimerową, recyklat poliestrowo-szklany INFLUENCE OF POLYESTER-GLASS FIBER RECYCLATE FILLER ON MECHANICAL PROPERTIES OF LAMINATES The purpose of this project was to estimate the possibility of using polyester-glass fiber recyclate as a filler of polymer matrix in composites. This work is a continuation of researches concerning influence of recyclate on mechanical properties on composites with epoxy as a matrix. Using the recyclate as a filler would be also one of the way of polymer composites utilization. The composites wastes were grinded to size below.3 mm. Recyclate obtained after grinding was a powder fraction and was a mixture of cured polyester resin particles, glass fibers and agglomerates of composites particles. The polyester- -glass fiber recyclate was added to the resin, which was used as a matrix in laminates. Ten layers laminates consisted of polyester resin Estromal 14.LM-1 and glass fabric, with addition of 4, 1 and 2%wt. of recyclate were made (Figs. 1, 2). A ten layers laminate with no addition of recyclate was made as a comparable material (standard sample). The results of the mechanical properties of the laminates with the recyclate have been presented (Figs. 3-6, 8). The values of bending strength, flexural modulus, impact strength, shear strength and tensile strength for the laminates were evaluated and compared with analogical properties appointed for standard sample. The results of investigation have shown that using of polymer composites wastes as a filler, do not lead to serious loss of the measured properties. It has been shown that content of the recyclate practically do not have influence on studied mechanical properties. Disadvantageous influence of greater volume of recyclate has been found only for tensile strength. The optimal properties were achieved for the laminate with addition of 4%wt. of recyclate. Addition of recyclate over 4%wt. require using more mixture of recylate and resin to impregnate the laminates, what significantly rise product s cost. This paper is a continuation of previous work concerning polyester-glass fiber laminates utilization, therefore it allows to compare mechanical properties of laminates with two different types of matrix (Table 1). It has been proved that it is much favourable using resin which is one of recyclate components, since in this case the filler do not practically have influence studied properties. In conclusion, the results of the investigations allow to affirm, that the polymer composites waste of small granulation can be used as a filler in production of new composites, being also one of the way of duroplasts utilization. Keywords: material recycling, polymer composites, polyester-glass fiber recyclate 1, 2 mgr inż., 3 dr inż.

42 M. Rutecka, M. Kozioł, J. Myalski WSTĘP Ostatnie czterdzieści lat na rynku materiałów to bardzo duży wzrost udziału kompozytów polimerowych. Ale ostatnie lata to nie tylko szybki rozwój kompozytów polimerowych, ale również czas wzrostu świadomości ekologicznej. Obecnie bardziej niż kiedykolwiek producenci muszą zwrócić swoją uwagę na powstające odpady i opracowywać strategie związane z ich utylizacją. Zgodnie z obowiązującym prawem, każdy producent jest odpowiedzialny za odpady, zarówno produkcyjne, jak i odpady powstające po eksploatacji wyrobu [1]. Dlatego problem recyklingu musi być uwzględniony już w fazie projektowania produktu. W tym przypadku należy kierować się podstawowymi zasadami zde- finiowanymi już w ubiegłym stuleciu, a więc design - - for - recycling, design - for - dismantling [2, 3]. Utylizacja odpadów kompozytów polimerowych jest wciąż problemem. Dotyczy to zwłaszcza kompozytów o osnowie duroplastycznej. Podstawową różnicą między recyklingiem termoplastów i kompozytów na osnowie duroplastycznej jest nietopliwość tych drugich oraz duża zawartość wypełniaczy mineralnych. Istnieje kilka sposobów utylizacji tego rodzaju materiałów. Najkorzystniejszy wydaje się być jednak recykling materiałowy. Odpowiednio dobrany sposób rozdrabniania materiału kompozytowego pozwala na odzyskanie włókien zbrojących oraz części rozdrobnionej żywicy, które mogą być dodane do nowych kompozycji termoplastycznych lub duroplastycznych, zastępując część napełniaczy włóknistych lub proszkowych [5]. Wykorzystanie rozdrobnionych odpadów kompozytowych jako materiału wypełniającego jest tematem wielu prac [4-6, 7-9, 11, 12]. Podstawowe problemy to dobór sposobu rozdrabniania, dzięki któremu możliwe jest oddzielenie włókien od żywicy, oraz wprowadzenie recyklatu do ży-wicy, tak aby nie wpływał on niekorzystnie na jej podstawowe właściwości. Dużo uwagi placówki badawcze poświęcają znalezieniu innych sposobów odzyskania włókna zbrojącego [4, 1, 13]. Niniejsza praca jest kontynuacją badań związanych z utylizacją włóknistych kompozytów polimerowych. We wcześniejszych badaniach zajmowano się laminatami żywica epoksydowa-włókno szklane z dodatkiem recyklatu poliestrowo-szklanego, uzyskując dobre właściwości mechaniczne. Jednak ze względu na specyfikę recyklatu, który składał się z cząstek żywicy poliestrowej, drobnych włókien szklanych oraz aglomeratów kompozytu żywica poliestrowa-włókno szklane, zdecydowano się na wykonanie laminatów o budowie przedstawionej w poprzedniej pracy, lecz jako osnowę kompozytu wykorzystano tym razem żywicę poliestrową. Badania miały na celu określenie wpływu recyklatu poliestrowoszklanego, o małej granulacji, wykorzystanego jako napełniacz polimerowej osnowy, na właściwości mechaniczne laminatów poliestrowo-szklanych. Równo- cześnie, będąc kontynuacją pracy z ubiegłego roku, pozwoliły na porównanie właściwości laminatów z dodatkiem recyklatu o dwóch różnych typach osnowy: żywicy epoksydowej i poliestrowej. MATERIAŁ DO BADAŃ Przygotowanie recyklatu Do badań zostały użyte materiały odpadowe powstałe w trakcie produkcji konstrukcji kompozytowych wytwarzanych przez firmę WENTECH w Imielinie. Wykorzystane odpady do badań to: odpady poprodukcyjne, wadliwe i uszkodzone wyroby, zużyte wyroby kompozytowe. Osnową w tych kompozytach była żywica poliestrowa Estromal 14.LM-1, a zbrojeniem - mata lub tkanina z włókna szklanego. Udział objętościowy zbrojenia wynosił ok. 3%. Pozyskanie odpadów bezpośrednio od producenta umożliwia pominięcie procedury związanej z identyfikacją materiałów, co znacznie ułatwia przetwarzanie. Do rozdrabniania użyto młynka krzyżowo-bijakowego SK 1 firmy Retch. Ważnym czynnikiem jest odpowiednia redukcja wielkości odpadów, aby w przypadku wykorzystania recyklatu jako wypełniacza łatwo było go wprowadzić do nowej osnowy. Recyklat poliestrowoszklany był materiałem niejednorodnym, stanowiącym mieszaninę cząstek żywicy poliestrowej, bardzo drobnych włókien szklanych lub też aglomeratów cząstek kompozytu. Analiza sitowa wykazała, że recyklat stanowił frakcję proszkową o wielkości cząstek poniżej,3 mm. Przygotowanie próbek do badań Wykonano laminaty składające się z 1 warstw tkaniny szklanej o gramaturze 38 g/m 2, w których osnową była żywica poliestrowa Estromal 14.LM-1. Do żywicy wprowadzono 4, 1 lub 2% wag. recyklatu. Jako ma- teriał porównawczy wykonano laminat składający się z 1 warstw tkaniny szklanej o gramaturze 38 g/m 2 prze- syconej żywicą poliestrową Estromal 14.LM-1 bez do-datku recyklatu. Pierwszym etapem wykonania próbek laminatów było wymieszanie żywicy poliestrowej z przyspieszaczem kobaltowym i inicjatorem (wodorotlenek metyloetyloketonu). Kolejnym krokiem było wprowadzenie do żywicy recyklatu, odpowiednio w ilości 4, 1 lub 2% wag. Składniki mieszano bardzo powoli, aby nie dopuścić do powstawania pęcherzy w mieszaninie, która była dalej wykorzystana jako osnowa w wykonanych laminatach. Proces wytwarzania laminatów polegał na przesycaniu, otrzymaną wcześniej mieszaniną recyklatu i żywicy, kolejnych warstw tkaniny szklanej metodą la-

Wpływ wypełniacza z recyklatu poliestrowo-szklanego na właściwości mechaniczne laminatów 43 zbrojenie: tkanina z włókna szklanego osnowa: mieszanina = żywica poliestrowa + recyklat poliestrowo-szklany minowania kontaktowego. Proces ten był prowadzony w sposób przedstawiony na rysunku 1. Rys. 1. Sposób wykonania laminatów z dodatkiem recyklatu jako wypełniacza osnowy Fig. 1. The way of production of laminates with addition of recyclate as a matrix filler Na warstwę tkaniny nanoszono żywicę z napełniaczem i rozprowadzano pędzlem do momentu uzyskania przesycenia tkaniny żywicą osnowy. W trakcie wykonywania laminatów można było zauważyć, że recyklat pozostawał na powierzchni tkaniny. Struktura laminatu z dodatkiem 2% wag. rozdrobnionych odpadów, przed- Warstwy tkaniny z włókna szklanego wykonano za pomocą młota wahadłowego (metoda Charpy ego) o energii uderzenia 15 J. Analizując wyniki otrzymane podczas przeprowadzonych prób wytrzymałościowych, widać, że dodanie recyklatu poliestrowo-szklanego nie powoduje znacznego spadku badanych właściwości podczas zginania statycznego i dynamicznego. Na uwagę zasługuje fakt, że zawartość recyklatu poliestrowo-szklanego praktycznie nie ma wpływu na badane właściwości. Spadek wytrzymałości na zginanie sięga zaledwie 3% (rys. 3). Większe różnice można zaobserwować w przypadku modułu zginania, a sięgają one 4,5% dla laminatów z dodatkiem 2% recyklatu (rys. 4). Rg, MPa 3 25 2 15 1 5 272,7 273,1 267,1 258,1 Rys. 3. Zależność wytrzymałości na zginanie laminatów od zawartości recyklatu Fig. 3. Effect of content of recyclate on bending strength of laminates 1, Warstwa żywicy poliestrowej z recyklatem poliestrowo-szklanym 8, 7,8 7,4 7,6 7,1 stawiona na rysunku 2, wykazuje obecność cząstek recyklatu w obszarach pomiędzy warstwami tkaniny zbrojącej. Eg, GPa 6, 4, 2, Rys. 2. Przekrój laminatu z dodatkiem 2% wag. recyklatu Fig. 2. Cross-section of laminate with addition of 2%wt. of recyclate Próbki były starzone w temperaturze otoczenia przez okres dwóch miesięcy, a następnie wykorzystane do badań właściwości mechanicznych, takich jak zginanie, udarność, ścinanie międzywarstwowe oraz rozciąganie. BADANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH W celu określenia wpływu recyklatu poliestrowo- -szklanego na właściwości mechaniczne laminatów prze- prowadzono badania wytrzymałości na zginanie, rozciąganie, ścinanie międzywarstwowe oraz udarności. Pró- bę wytrzymałości na ścinanie, zginanie oraz rozciąganie przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej typu INSTRON 4468, natomiast badanie udarności, Rys. 4. Zależność modułu zginania laminatów od zawartości recyklatu Fig. 4. Effect of content of recyclate on flexural modulus of laminates Próba udarności podobnie jak próba zginania statycznego wykazała, że dodanie wypełniacza w postaci recyklatu poliestrowo-szklanego nie powoduje obniżenia badanej wielkości (rys. 5). Wartość udarności utrzymuje się na podobnym poziomie dla wszystkich próbek.

44 M. Rutecka, M. Kozioł, J. Myalski 16 14 11,83 13,18 11,75 11,54 Udarność, J/cm 2 12 1 8 6 4 2 Rys. 5. Zależność udarności laminatów od zawartości recyklatu Fig. 5. Effect of content of recyclate on impact strength of laminates Wytrzymałość na ścinanie, MPa 12 1 8 6 4 2 9,4 9,1 9,1 9,9 Rys. 6. Zależność naprężenia ścinającego laminatów od zawartości recyklatu Fig. 6. Effect of content of recyclate on shear strength of laminates Zmienia się jednak mechanizm zniszczenia próbek (rys. 7). W przypadku małej zawartości recyklatu próbki nie uległy zniszczeniu rozłącznemu. Dopiero przy udziale 2% wag. nastąpiła całkowita dekohezja związana z dużym udziałem powierzchni rozdziału osnowa-recyklat oraz większej objętości pomiędzy warstwami tkaniny. a Rys. 7. Próbki laminatów po próbie udarności: a) bez dodatku recyklatu, b) z dodatkiem 1% wag. recyklatu, c) z dodatkiem 2% wag. recyklatu Fig. 7. Laminates specimens after impact test: a) without recyclate, b) with addition of 1%wt. of recyclate, c) with addition of 2%wt. of recyclate Obok prób zginania oraz udarności przeprowadzono badanie wytrzymałości na ścinanie międzywarstwowe przy rozciąganiu próbek z naciętymi karbami, która jest jedną z podstawowych prób do oceny właściwości laminatów. Jak widać na rysunku 6, wprowadzenie recyklatu praktycznie nie spowodowało większych różnic w wytrzymałości na ścinanie. Można zauważyć wzrost (o ok. 4,5%) wytrzymałości na ścinanie dla laminatów z dodatkiem 2% wag. recyklatu. Przyczyną wzrostu może być fakt, że wprowadzenie recyklatu w tak dużej ilości spowodowało zwiększenie grubości warstwy ulegającej ścinaniu, znajdującej się pomiędzy warstwami tkaniny (rys. 2). Recyklat może stanowić pewnego rodzaju zbrojenie, podwyższając wytrzymałość warstwy żywicy między tkaninami. W przypadku wytrzymałości na rozciąganie, w przeciwieństwie do pozostałych prób wytrzymałościowych, stwierdzono, że wraz ze wzrostem zawartości recyklatu następuje spadek wytrzymałości na rozciąganie o ok. 4, 13 i 19% odpowiednio dla 4, 1 i 2% wag. wypełniacza, w porównaniu do laminatu bez dodatku (rys. 8). 25 2 228,6 219,4 198,2 184,7 Rm, MPa 15 1 b 5 Rys. 8. Zależność wytrzymałości na rozciąganie laminatów od zawartości recyklatu Fig. 8. Effect of content of recyclate on tensile strength of laminates c Obniżenie wytrzymałości na rozciąganie może być związane ze zmniejszaniem się ilości żywicy, która służyła do przesycania tkanin szklanych. Osnową użytą do

Wpływ wypełniacza z recyklatu poliestrowo-szklanego na właściwości mechaniczne laminatów 45 wykonania laminatów była mieszanina recyklatu i żywicy. Już na etapie mieszania składników część żywicy posłużyła do przesycenia recyklatu. Zatem wraz ze wzrostem udziału rozdrobnionych odpadów w mieszaninie osnowy pozostawało mniej żywicy do nasycenia tkanin szklanych. Jest to jeden z minusów wykorzystania rozdrobnionych odpadów kompozytowych jako wypełniacza. Żywica, stanowiąca osnowę, służy nie tylko do przesycenia tkaniny szklanej będącej zbrojeniem laminatu, ale również do nasycenia wypełniacza, jakim jest recyklat. Należy zaznaczyć, że recyklat poliestrowoszklany chłonie więcej żywicy aniżeli tradycyjne zbrojenie, ponieważ materiał odpadów ma większą powierzchnię właściwą. Podczas przeprowadzenia badań określono, że do przesycenia 1 warstw tkaniny szklanej należało użyć o 2% więcej mieszaniny recyklatu i żywicy poliestrowej w przypadku zawartości recyklatu 1% wag. oraz o ok. 4% więcej dla 2% wag. zawartości rozdrobnionych odpadów w porównaniu do laminatów z dodatkiem 4% wag. Jednocześnie w przypadku laminatów z dodatkiem 4% wag. można było zaobserwować, że recyklat tworzył z żywicą jednorodną kompozycję. Przy tak małym udziale nie napotkano również trudności technologicznych związanych z przesycaniem tkaniny szklanej w przeciwieństwie do wyższych udziałów, gdzie pojawiły się problemy w dokładnym nasyceniu zbrojenia. PODSUMOWANIE Przeprowadzone badania były kontynuacją pracy z poprzedniego roku. Zasadniczą różnicą było użycie innego rodzaju polimeru jako osnowy w laminatach. W poprzednich badaniach jako osnowę wykorzystano żywicę epoksydową [12]. W niniejszej pracy zdecydowano się jednak na zastosowanie jako osnowy żywicy poliestrowej, która była również jednym ze składników recyklatu. Badania potwierdziły korzystniejszy wpływ żywicy poliestrowej na zmianę właściwości mechanicznych ze zwiększaniem udziału recyklatu. Zmiana właściwości związana z udziałem recyklatu była bardziej widoczna w przypadku laminatów o osnowie z żywicy epoksydowej. Może to wynikać z podobieństwa materiałów między osnową a recyklatem. W przypadku laminatów żywica epoksydowa-włókno szklane uzyskano wyniki zadowalające. Jednak można było zaobserwować wyraźny spadek właściwości wytrzymałościowych wraz ze wzro stem udziału recyklatu. Natomiast badania laminatów żywica poliestrowa-włókno szklane wykazały, że udział recyklatu poliestrowo-szklanego praktycznie nie ma wpływu na badane właściwości mechaniczne. Niekorzystny wpływ większej ilości wypełniacza można stwierdzić jedynie w przypadku wytrzymałości na rozciąganie. Można zatem wnioskować, że pomiędzy osnową a recyklatem można uzyskać lepsze połączenie, stosując żywicę, będącą również jednym ze składników recyklatu. Zatem w przypadku gdy znany jest skład osnowy recyklatu, można wykorzystać w konstrukcji nowych elementów zawierających recyklaty ten sam gatunek osnowy. Tabela 1 zawiera wyniki badanych właściwości mechanicznych dla obu typów laminatów oraz procentową zmianę właściwości w zależności od udziału recyklatu w stosunku do laminatów porównawczych (bez dodatku recyklatu). Porównując wyniki dla laminatów o osnowie z żywicy poliestrowej i epoksydowej, widać, że poziom uzyskanych wartości właściwości mechanicznych zależy od rodzaju zastosowanej osnowy. Laminaty z osnową z żywicy epoksydowej, będącej materiałem o wyższych charakterystykach wytrzymałościowych w porównaniu z żywicą poliestrową, uzyskały ogólnie wyższy poziom wytrzymałości. Analizując wyniki właściwości mechanicznych laminatów żywica poliestrowa-włókno szklane, widać, że wprowadzenie rozdrobnionych odpadów w małych ilościach może mieć korzystny wpływ. Optymalne wyniki TABELA 1. Wyniki badań właściwości mechanicznych laminatów o osnowie żywicy poliestrowej i epoksydowej z dodatkiem recyklatu poliestrowo-szklanego TABLE 1. Results of mechanical properties of polyester-glass fiber and epoxy-glass fiber laminates with addition of polyesterglass fiber recyclate Rodzaj próby Rodzaj materiału Laminaty żywica poliestrowa-włókno szklane Laminaty żywica epoksydowa-włókno szklane Udział recyklatu % wag. Wytrzymałość na zginanie, MPa 276 Moduł przy zginaniu, GPa 7,67 Udarność, kj/m 2 118 Wytrzymałość na ścinanie, MPa 9,4 279 (+1%) 7,65 (,3%) 132 (+11%) 9,1 ( 3,2%) 272 ( 1,4%) 7,74 (+,9%) 118 () 9,1 ( 3,2%) 267 ( 3,3%) 7,32 ( 4,5%) 115 ( 2,5%) 9,9 (+5,3%) 419 11,3 21 9,6 41 ( 4,3%) 1,8 ( 4,4%) 21 ( 4,3%) 9,9 (+3,1%) 393 ( 6,2%) 1,3 ( 8,8%) 198 ( 5,7%) 9,7 (+1%) 349 ( 16,7%) 9,6 ( 15%) 17 ( 19%) 9,8 (+2%)

46 M. Rutecka, M. Kozioł, J. Myalski zarówno pod względem właściwości wytrzymałościowych, jak i ilości użytej żywicy osiągnął laminat zawierający 4% recyklatu. Dodanie rozdrobnionych odpadów powyżej 4% wag. powoduje konieczność stosowania większej ilości mieszaniny żywicy poliestrowej i recyklatu do przesycenia kompozytu, co zwiększa koszt wyrobu. Wprowadzając różnego rodzaju wypełniacze do laminatów, takie jak: krzemionka koloidalna czy krótkie włókna szklane, można świadomie kształtować ich właściwości fizyczne i mechaniczne. Wykorzystywanie tanich wypełniaczy może również obniżyć koszty produkcji. Jednocześnie należy zawsze mieć na uwadze możliwości recyklingu końcowego wyrobu. Na podstawie powyższych zasad można stwierdzić, że wykorzystanie recyklatu poliestrowo-szklanego jako wypełniacza w laminatach jest dobrym rozwiązaniem. Nie tylko może obniżyć koszty produkcji, ale jest również propozycją sposobu utylizacji odpadów kompozytów polimerowych. Należy jednak pamiętać, że jest bardzo trudne lub prawie niemożliwe uzyskanie z odpadów materiału o równych lub korzystniejszych właściwościach użytkowych. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że laminaty poliestrowo-szklane, w których jako wypełniacz polimerowej osnowy wykorzystano recyklat składający się z tych samych komponentów co badany materiał, mogą być z powodzeniem zastosowane do wytwarzania mniej odpowiedzialnych elementów konstrukcyjnych, takich jak: obudowy, makiety, osłony itp. Badania sfinansowane z projektu badawczego KBN 3T8E3426. LITERATURA [1] Wladarz M., Gospodarka odpadami, Warszawa 23. [2] Bellman K., Khare A., Technovation 1999, 19, 721-734. [3] Błędzki A.K., Orth P., Tappe P., Rink M., Pawlaczyk K., Polimery 1999, 44, 4, 275-281. [4] Kowalska E., Wielgosz Z., Bartczak T., Polimery 22, 2, 11-116. [5] Błędzki A.K., Recykling materiałów polimerowych, WNT, Warszawa 1997. [6] Myalski J., Śleziona J., VII Seminarium Naukowe, Katowice 1999, 377-382. [7] Hyla I., Myalski J., Polimery 1998, 1, 63-636. [8] Nowaczek W., Polimery 1999, 11-12, 758-764. [9] Pełka J., Kowalska E., Polimery 21, 3, 21. [1] Pickering S.J., Kelly R.M., Kennerley J.R., Rudd C.D. Fenwick, N.J., Composites Science and Technology 2, 6, 59-523. [11] Buggy M., Farragher L., Madden W., Journal of Materials Processing Technology 1995, 55, 448-456. [12] Rutecka M., Kozioł M., Myalski J., Kompozyty (Composites) 25, 5, 2, 68-73. [13] Kennerley J.R., Pickering S.J., Kelly R.M., Rudd C.D., Fenwick N.J., Composites Part A 1998, 29A, 829-845. Recenzent Ludomir Ślusarski