WYKORZYSTANIE ODPADÓW KOMPOZYTOWYCH JAKO WYPEŁNIACZA OSNOWY POLIMEROWEJ W MATERIAŁACH KOMPOZYTOWYCH

Podobne dokumenty
WPŁYW WYPEŁNIACZA Z RECYKLATU POLIESTROWO-SZKLANEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE LAMINATÓW

OCENA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA RECYKLATU POLIESTROWO-SZKLANEGO W PRODUKCJI LAMINATÓW

OCENA MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ODPADÓW KOMPOZYTOWYCH JAKO NAPEŁNIACZA KLEJÓW

Modyfikacja kleju na bazie żywicy poliestrowej rozdrobnionymi odpadami kompozytowymi

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

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

PROBLEMATYKA GOSPODARKI ODPADAMI POLIESTROWO-SZKLANYMI

Określenie wybranych właściwości mechanicznych odpadowych materiałów kompozytowych

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE KOMPOZYTÓW AlSi13Cu2- WŁÓKNA WĘGLOWE WYTWARZANYCH METODĄ ODLEWANIA CIŚNIENIOWEGO

Badania właściwości kompozytów poliestrowych napełnionych włóknami szklanymi i naturalnymi

ODPAD POLIESTROWO SZKLANY JAKO NAPEŁNIACZ KOMPOZYTÓW POLIESTROWYCH

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

OCENA WYTRZYMAŁOŚCI RESZTKOWEJ ZSZYWANYCH LAMINATÓW ŻYWICA POLIESTROWA-WŁÓKNO SZKLANE

Kompozyty. Czym jest kompozyt

KOMPOZYTY POLIMEROWE Z ODPADAMI WŁÓKIEN POLIAMIDOWYCH

Porównanie zdolności pochłaniania energii kompozytów winyloestrowych z epoksydowymi

WPŁYW OBCIĄŻEŃ ZMĘCZENIOWYCH NA WYSTĘPOWANIE ODMIAN POLIMORFICZNYCH PA6 Z WŁÓKNEM SZKLANYM

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

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

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

RECYKLING MATERIAŁOWY ODPADÓW TETRA PAKU MATERIAL RECYCLING OF TETRA PAK WASTE

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

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

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

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

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

WYTRZYMAŁOŚĆ POŁĄCZEŃ KLEJOWYCH WYKONANYCH NA BAZIE KLEJÓW EPOKSYDOWYCH MODYFIKOWANYCH MONTMORYLONITEM

BADANIE WYTRZYMAŁOŚCI NA ROZCIĄGANIE KOMPOZYTÓW WZMACNIANYCH WŁÓKNAMI WĘGLOWYMI KLASY T700

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

WPŁYW OSNOWY POLIMEROWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE LAMINATÓW WZMOCNIONYCH WŁÓKNEM SZKLANYM

ATLAS STRUKTUR. Ćwiczenie nr 25 Struktura i właściwości materiałów kompozytowych

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

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

INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

Dobór materiału osnowy na hybrydowe materiały kompozytowe

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

ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE KOMPOZYTU NA OSNOWIE ZGARU STOPU AK132 UMACNIANEGO CZĄSTKAMI SiC

MODYFIKACJA STOPU AK64

WYBRANE WŁAŚCIWOŚCI WYTRZYMAŁOŚCIOWE TAŚM KOMPOZYTOWYCH Z WŁÓKIEN WĘGLOWYCH

CHOOSEN PROPERTIES OF MULTIPLE RECYCLED PP/PS BLEND

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

Numeryczno eksperymentalna walidacja próby ścinania międzywarstwowego laminatu szklano poliestrowego

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.


LEJNOŚĆ KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlMg10 Z CZĄSTKAMI SiC

Nowoczesne sposoby napraw i wzmocnień konstrukcji murowych

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

KOMPOZYT MIESZANINY PA/PP I WŁÓKNA SZKLANEGO

WPŁYW SORPCJI I DESORPCJI NA WŁASNOŚCI CIEPLNE I MECHANICZNE LAMINATÓW

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE ZSZYWANYCH LAMINATÓW ŻYWICA POLIESTROWA-WŁÓKNO SZKLANE

WYKORZYSTANIE GRANULATU GUMOWEGO W MIESZANKACH MINERALNO-ASFALTOWYCH

TKANINA WĘGLOWA 2. PLAIN 3K 200 g/m

OPTYMALIZACJA KOMPUTEROWA KONSTRUKCJI WYKONANYCH Z KOMPOZYTU GFRP

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

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

Otrzymywanie wyrobów z kompozytów polimerowych metodą Vacuum Casting

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

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

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

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7

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

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

WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNE KOMPOZYTÓW EPOKSYDOWYCH NAPEŁNIONYCH PROSZKIEM FERRYTU STRONTU

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

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTUR I MORFOLOGI PRZEŁOMÓW SILUMINU AK64

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

MODYFIKACJA SILUMINÓW AK7 i AK9. F. ROMANKIEWICZ 1 Uniwersytet Zielonogórski, ul. Podgórna 50, Zielona Góra

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

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

Kleje konstrukcyjne stosowane w obiektach inżynierii komunikacyjnej

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

ZB6: Materiały kompozytowe o zwiększonej wytrzymałości i odporności termicznej z wykorzystaniem żywic polimerowych do zastosowao w lotnictwie

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE II Composite Materials II. forma studiów: studia stacjonarne. Liczba godzin/tydzień: 2W, 2L PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

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

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

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

WYSOKOWYTRZYMAŁ Y SILUMIN CYNKOWO-MIEDZIOWY

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Zastosowanie strzępów gumowych jako lekkiego wypełnienia w nasypach drogowych.

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


Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

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

III Konferencja: Motoryzacja-Przemysł-Nauka ; Ministerstwo Gospodarki, dn. 23 czerwiec 2014

Badanie właściwości nanokompozytów żywicy epoksydowej zmodyfikowanej polimetakrylanem metylu

Karta techniczna sphere.core SBC

WPŁYW DODATKU MATERIAŁU NIEPRZETWARZALNEGO NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE FOLII LDPE

Wpływ przyspieszenia kątowego ściernic do przecinania na ich wytrzymałość na rozerwanie

WERYFIKACJA MODELI HOMOGENIZACJI OKREŚLAJĄCYCH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE LAMINATU PRZY CIĘCIU STRUMIENIEM WODY

Recykling odpadów PVB z produkcji szyb samochodowych wzmocnionych włóknem metalowym

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Nanokompozyty polimerowe. Grzegorz Nieradka Specjalista ds. procesu technologicznego Krosno,

BADANIE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH NA OSNOWIE ALUMINIUM ZBROJONYCH CZĄSTKAMI SiO 2

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

PL B1. ECOFUEL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Jelenia Góra, PL BUP 09/14

WPŁYW POWŁOKI NIKLOWEJ CZĄSTEK Al2O3 NA WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁU KOMPOZYTOWEGO O OSNOWIE ALUMINIOWEJ

Transkrypt:

KOMPOZYTY (COMPOSITES) 5(2005)2 Monika Rutecka 1, Mateusz Kozioł 2, Jerzy Myalski 3, Józef Śleziona 4 Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice WYKORZYSTANIE ODPADÓW KOMPOZYTOWYCH JAKO WYPEŁNIACZA OSNOWY POLIMEROWEJ W MATERIAŁACH KOMPOZYTOWYCH Przeprowadzone badania miały na celu ocenę możliwości wykorzystania recyklatu poliestrowo-szklanego jako wypełniacza osnowy polimerowej materiałów kompozytowych, będąc jednocześnie metodą utylizacji tych odpadów. Odpady kompozytów poliestrowo-szklanych rozdrobniono do wielkości cząstek poniżej 0,3 mm (rys. 1). 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 10 warstw tkaniny szklanej, o gramaturze 380 g/m 2, i żywicy epoksydowej EPIDIAN 51, do których dodano 4, 10 lub 20% wag. rozdrobnionych odpadów (rys. 2). Jako materiał porównawczy wykonano 10-warstwowy laminat bez dodatku recyklatu. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych wytworzonych laminatów. Wyznaczono wartości wytrzymałości na zginanie, modułu zginania, udarności oraz wytrzymałości na ścinanie (rys. 3). Przeprowadzone badania wykazały, że użycie recyklatu jako wypełniacza prowadzi do obniżenia właściwości mierzonych podczas zginania (wytrzymałość na zginanie oraz moduł przy zginaniu) oraz udarności (rys. rys. 4-6). Wykazano, że na wartości tych właściwości znaczny wpływ ma zawartość recyklatu. Ponadto badania wykazały zależność między udziałem wypełniacza w osnowie a wartościami wytrzymałości na zginanie, modułu zginania oraz udarności. Im recyklatu więcej, tym mniejsze wartości badanych właściwości. W przeciwieństwie do wyników badań zginania i udarności wytrzymałość na ścinanie utrzymuje się na podobnym poziomie dla wszystkich próbek (rys. 7). Optymalne wyniki uzyskano dla laminatów z dodatkiem 4% recyklatu, dla którego spadek właściwości nie przekraczał 5%. Jednak należy zaznaczyć, że dodanie rozdrobnionych odpadów w ilości do 10% wag. powoduje spadek właściwości zbadanych przy obciążeniach statycznych i dynamicznych o ok. 10%, co również jest zadowalającym wynikiem. 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 UTILIZATION OF COMPOSITE WASTES AS A FILLER OF POLYMER MATRIX IN COMPOSITES The purpose of this project was to estimate the possibility of using polyester-glass fiber recyclate as a filler of polymer matrix in composites. 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 0.3 mm (Fig. 1). 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 (Fig. 2), consisted of epoxy resin EPIDIAN 51 and glass fabric, with addition of 4, 10 and 20 wt.% of recyclate were made. 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 4-6). The values of bending strength, flexural modulus, impact strength and shear 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, leads to decreasing of the measured properties in bending and impact tests. It has been shown that content of the recyclate has significant influence on studied mechanical properties. In addition, the tests have proved the dependence between content of the recyclate in laminates and values of bending strength, flexural modulus and impact strength, the more recyclate was added to the laminates the lower values of mechanical properties were achieved. It is noticeable that the shear strength has been at the same level for all specimens (Fig. 7). The optimal properties were achieved for the laminate with addition of 4 wt.% of recyclate, for which the decrease of mechanical properties do not exceed 5%. As can be observed the addition of composites wastes up to 10 wt.%, effects in decrease of mechanical properties during static and dynamic load only about 10%, which is an acceptable result. 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. Key words: material recycling, polymer composites, polyester-glass fiber recyclate WPROWADZENIE Kompozyty polimerowe znajdują bardzo duże zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, takich jak lotnictwo, motoryzacja, a jedną z przyczyn jest między innymi ich niska gęstość. Często czynnikiem ograniczającym zastosowanie kompozytów polimerowych jest wysoka cena polimerów. Problem ten można rozwiązać, stosując dostępne na rynku wypełniacze, których wykorzystanie zmniejsza koszt wyrobu kompozytowego. Rodzaj wypełniacza musi być tak dobrany, aby jego wpływ na podstawowe właściwości materiału kompozy- 1, 2 mgr inż., 3 dr inż., 4 prof. dr hab. inż.

Wykorzystanie odpadów kompozytowych jako wypełniacza osnowy polimerowej w materiałach kompozytowych 69 towego był jak najmniejszy. Na rynku dostępna jest cała gama wypełniaczy możliwych do wykorzystania w polimerach, ale tylko niektóre sprawdzają się w materiałach zawierających włókna [1]. W Polsce powstaje rocznie ok. 2000 ton odpadów poprodukcyjnych i ok. 20 000 ton odpadów poużytkowych przy produkcji wyrobów z kompozytów poliestrowych wzmacnianych włóknem szklanym [2]. Tego rodzaju odpady są wciąż poważnym problemem ekologicznym, dlatego ich recykling stanowi przedmiot zainteresowania coraz większej ilości placówek badawczych. Stosuje się m.in. recykling termiczny lub pirolizę [3]. Istnieją także różne metody odzyskiwania włókien szklanych z odpadów, które można następnie wykorzystać jako pełnowartościowe komponenty, zastępując część fazy wzmacniającej w nowych kompozytach [2, 4]. Ciągły postęp w zakresie recyklingu kompozytów o osnowie duroplastycznej, materiałów do niedawna uznanych za nienadające się do powtórnego użytku, powoduje znajdowanie coraz to nowych możliwości wykorzystania pozostających odpadów. Odpady takie mieli się i dodaje do nowych kompozycji termoplastycznych lub duroplastycznych, zastępując część napełniaczy proszkowych lub włóknistych [3]. Wykorzystanie rozdrobnionych odpadów kompozytowych jako materiału wypełniającego jest tematem wielu prac [2, 3, 5-9]. Jednym z podstawowych warunków stosowania recyklatów jest jego przygotowanie m.in. poprzez dobór najkorzystniejszego sposobu rozdrabniania [10, 11]. Możliwości praktycznego wykorzystania recyklatu warunkują: cena, niezmienne i dokładnie sprecyzowane właściwości, dostępność [12]. Autorzy niniejszej pracy, prowadząc badania, brali pod uwagę to, że wprowadzenie jako wypełniacza recyklatu poliestrowo-szklanego spowoduje obniżenie kosztów produkcji i jednocześnie przyczyni się do utylizacji i wykorzystania odpadów kompozytów polimerowych. MATERIAŁ DO BADAŃ Recyklat poliestrowo-szklany Do badań nad wpływem odpadów kompozytowych na właściwości laminatów użyte zostały 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-01, a zbrojeniem mata lub tkanina z włókna szklanego. Udział objętościowy zbrojenia wynosił ok. 30%. Użytym urządzeniem do rozdrabniania był młynek krzyżowo-bijakowy SK 100 firmy Retch. W celu określenia wielkości cząstek wykonana została analiza sitowa. Wykazała ona, że recyklat stanowił frakcję proszkową o wielkości cząstek poniżej 0,3 mm. Ponadto należy zaznaczyć, że recyklat poliestrowoszklany był materiałem niejednorodnym, stanowiącym mieszaninę płatków żywicy poliestrowej i bardzo drobnych włókien szklanych (rys. 1a) lub też aglomeratów cząstek kompozytu (rys. 1b). a) b) Rys. 1. Recyklat poliestrowo-szklany: a) mieszanina włókien i cząstek żywicy, b) aglomeraty włókien Fig. 1. Polyester-glass fiber recyclate: a) mixture of fibers and resin particles, b) agglomerates of fibers Laminaty Wykonano laminaty składające się z 10 warstw tkaniny szklanej o gramaturze 380 g/m 2 i apreturze silanowej, przesyconej żywicą epoksydową EPIDIAN 51, z dodatkiem 4, 10 lub 20% wag. recyklatu. Jako materiał porównawczy wykonano laminat składający się z 10 warstw tkaniny szklanej o gramaturze 380 g/m 2 przesyconej żywicą epoksydową bez dodatku recyklatu. Pierwszym etapem wykonania próbek laminatów było wymieszanie żywicy epoksydowej z utwardzaczem (utwardzacz aminowy Z1-Tecza). Następnym krokiem było dodanie do żywicy recyklatu, odpowiednio 4, 10 lub 20% wag. wypełniacza. 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 laminowania kontaktowego. Proces ten był prowadzony w ten sposób, że na warstwę tkaniny nanoszono żywicę z napełniaczem i tak długo przesączano pędzlem lub rolką, aż uzyskano przesączenie tkaniny żywicą osnowy. Natomiast recyklat pozostawał

70 M. Rutecka, M. Kozioł, J. Myalski, J. Śleziona na powierzchni tkaniny. Rysunek 2 przedstawia kolejność nakładania warstw laminatu. Próbki były starzone w temperaturze otoczenia przez okres dwóch miesięcy. Rys. 4. Zależność wytrzymałości na zginanie laminatów od zawartości recyklatu Fig. 4. Effect of content of recyclate on bending strength of laminates 12,0 ZBROJENIE: TKANINA Z WŁÓKNA SZKLANEGO OSNOWA: MIESZANINA = ŻYWICA EPOKSYDOWA + RECYKLAT POLIESTROWO- SZKLANY moduł zginania, GPa 11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 11,3 10,8 10,3 9,6 Rys. 2. Kolejność warstw w wykonanych laminatach Fig. 2. Order of the laminate s layers 9,0 zawartość recyklatu, % BADANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH W celu określenia wpływu recyklatu poliestrowo-szklanego na właściwości mechaniczne laminatów próbki zostały poddane obciążeniom statycznym (próba zginania) oraz dynamicznym (próba udarności). Przeprowadzono również badania wytrzymałości międzywarstwowej, mającej na celu ocenę wpływu wypełniacza na wytrzymałość połączenia (wytrzymałość na ścinanie) pomiędzy warstwami zbrojenia. Badania te przeprowadzono w próbie rozciągania próbek z naciętymi karbami (rys. 3). Rys. 5. Zależność modułu zginania laminatów od zawartości recyklatu Fig. 5. Effect of content of recyclate on flexural modulus of laminates 22 21,0 21 20,1 19,8 20 Udarność, J/cm 2 19 18 17,0 17 16 5mm 15 zaw artość recyklatu, % 8mm Rys. 6. Zależność udarności laminatów od zawartości recyklatu Fig. 6. Effect of content of recyclate on impact strength of laminates Rys. 3. Widok próbki do badania wytrzymałości międzywarstwowej Fig. 3. View of specimen used for interlaminar shear strength test wytrzymałość na zginanie, MPa 440 420 400 380 360 340 320 300 419 2,5mm 401 1 cm 393 349 zawartość recyklatu, % naprężenie ścinające, MPa 12 10 8 6 4 2 0 9,6 9,9 9,7 9,8 zawartość recyklatu, % Rys. 7. Zależność naprężenia ścinającego laminatów od zawartości recyklatu Fig. 7. Effect of content of recyclate on shear strength of laminates Wyniki właściwości badanych podczas próby zginania, a więc wytrzymałości na zginanie oraz moduł zginania laminatów z dodatkiem recyklatu w porównaniu z laminatem bez dodatku badanego wypełniacza, przed-

Wykorzystanie odpadów kompozytowych jako wypełniacza osnowy polimerowej w materiałach kompozytowych 71 stawiają odpowiednio rysunki 4 i 5. Wyniki udarności pokazano na rysunku 6, natomiast wytrzymałość na ścinanie (wytrzymałość międzywarstwową) na rysunku 7. ANALIZA WYNIKÓW a) b) Analizując wyniki otrzymane podczas przeprowadzonych prób wytrzymałościowych, widać wyraźnie spadek właściwości po dodaniu recyklatu poliestrowo- -szklanego. W przypadku próby zginania można było zaobserwo- wać obniżenie wytrzymałości na zginanie o 4,4, 6,6 i 16,6% odpowiednio dla laminatów z dodatkiem 4, 10 i 20% wag. recyklatu w porównaniu do laminatu bez dodatku wypełniacza. Natomiast moduł zginania uległ obniżeniu o 4,9% dla laminatów z dodatkiem 4% wag. recyklatu, 8,8% z dodatkiem 10 i 15% odpowiednio dla laminatów z dodatkiem 20% wag. recyklatu poliestrowo-szklanego. Próba udarności podobnie jak próba zginania statycznego wykazała, że dodanie wypełniacza w postaci recyklatu poliestrowo-szklanego prowadzi do jej obniżenia o 4,3, 5,9 i aż 19,4% odpowiednio dla laminatów z dodatkiem 4, 10 i 20% wag. recyklatu w porównaniu do laminatu bez dodatku wypełniacza. Analizując uzyskane wyniki, można zauważyć, że dodanie recyklatu w ilości nieprzekraczającej 10% wag. powoduje co prawda spadek właściwości wytrzymałościowych, przy czym spadek mierzonych wartości jest niewielki i nie przekracza 5 do 10%. Ponadto przeprowadzone badania wskazują na istnienie zależności pomiędzy udziałem recyklatu a uzyskanymi wynikami właściwości wytrzymałościowych. Analizując wykresy na rysunkach 4-6, widać, że wartości badanych właściwości są praktycznie proporcjonalne do udziału wypełniacza w osnowie polimerowej. W przeciwieństwie do wyników badań zginania i udarności wytrzymałość na ścinanie utrzymuje się na podobnym poziomie dla wszystkich próbek (rys. 7). Zatem laminaty z dodatkiem recyklatu jako wypełniacza są odporne na działanie sił stycznych, podobnie jak laminaty bez dodatku rozdrobnionych odpadów. Znajdujący się w osnowie recyklat nie miał dużego wpływu na naprężenie ścinające i wytrzymałość połączenia recyclate międzywarstwowego. Być może stało się tak, dlatego że różnica zawartości wypełniacza w osnowie mogła powodować zmianę ilości żywicy zużytej do przesycenia tkaniny szklanej, natomiast pomiędzy warstwami tkaniny ilość tej żywicy była podobna dla wszystkich udziałów recyklatu. Podstawowym warunkiem wysokiej wytrzymałości materiału kompozytowego jest jak najlepsze połączenie pomiędzy komponentami. Brak dobrego połączenia skutkuje spadkiem właściwości mechanicznych. W przypadku stosowania rozdrobnionych odpadów kompozytowych uzyskanie dobrego połączenia jest wciąż trudne do osiągnięcia [4, 13]. Stosuje się napromieniowanie wiązką elektronów, istnieją również próby wykorzystania obróbki chemicznej recyklatu. Jednak żadna z tych metod nie jest jeszcze dopracowana. Wydaje się, aby jednym z lepszych rozwiązań było usunięcie żywicy z recyklatu (pozostałości żywicy na włóknach), która to najprawdopodobniej jest przyczyną słabszego połączenia z nową żywicą [8]. W przypadku przeprowadzonych badań wykorzystane zostały rozdrobnione odpady kompozytowe, które nie były poddawane żadnej obróbce chemicznej czy termicznej. Wykorzystano zatem całość odpadów, rozdrobnioną żywicę i włókna. Mogło to być jedną z przyczyn spadku właściwości mechanicznych. Uzyskane wyniki badań wykazały wpływ zawartości dodanego recyklatu na właściwości mechaniczne. Większa ilość recyklatu powoduje obniżenie wartości badanych właściwości. Związane jest to z kolejnym problemem wykorzystania rozdrobnionych odpadów kompozytowych, jakim jest konieczność stosowania większej ilości żywicy do przesycenia recyklatu aniżeli w przypadku stosowania tradycyjnego zbrojenia. Dzieje się tak, gdyż materiał odpadów ma większą powierzchnię właściwą. Wymieszanie wypełniacza z osnową, a następnie przesycanie powstałą mieszanką tkaniny szklanej spowodowało, że cząstki recyklatu znajdowały się pomiędzy warstwami tkaniny, co przedstawia rysunek 8. Im więcej recyklatu, tym więcej potrzeba żywicy do przesycenia całego laminatu. Zatem tkanina szklana Warstwy tkaniny Mieszanina żywica + recyklat poliestrowo- -szklany Rys. 8. Przekrój laminatu: a) laminat z dodatkiem 4% wag. recyklatu, b) laminat z dodatkiem 20% wag. recyklatu Fig. 8. Cross-section of laminate: a) laminate with addition of 4% wt. of recyclate, b) laminate with addition of 20% wt. of

72 M. Rutecka, M. Kozioł, J. Myalski, J. Śleziona stanowiąca zbrojenie kompozytu mogła być słabej przesycona w porównaniu ze zbrojeniem w laminatach bez dodatku rozdrobnionych odpadów. Dodatkowo słabo przesycone żywicą cząstki recyklatu mogą stanowić pewnego rodzaju wewnętrzne niedoskonałości, wokół których mogły powstać pory w laminatach, co również przyczynia się do spadku badanych właściwości. W związku z tym większa ilość cząstek to również większe prawdopodobieństwo powstawania porów w próbkach. Pojawiły się zatem problemy technologiczne w wykonaniu kompozytu. Pory i pustki w przestrzeni pomiędzy warstwami tkaniny są najczęściej miejscami zarodkowania pęknięć. Na rysunku 9 widać puste przestrzenie w wypełnieniu oraz wyciągnięte włókna z osnowy, co sugeruje słabe zwilżenie zbrojenia. W trakcie próby udarności nastąpiły pęknięcia włókien zbrojących, co widoczne jest na rysunku 10. Można uniknąć tego problemu, stosując wyższy udział objętościowy osnowy lub wykorzystać do wykonania próbek inną metodę aniżeli laminowanie kontaktowe, np. prasowanie, co w dużym stopniu ograniczyłoby możliwość powstawania porów. Rys. 9. Przełom próbki po udarności (pow. 20x) Fig. 9. Fracture of the specimen after impact test Rys. 10. Widok laminatu po próbie udarności Fig. 10. View of the laminate after impact test PODSUMOWANIE Wykorzystany do badań recyklat poliestrowo-szklany był materiałem o zadowalającej jakości i stanowił frakcję proszkową, składającą się zarówno z drobnych cząstek żywicy, drobnych włókien szklanych, jak i aglomeratów cząstek kompozytu. Materiał ten nie był poddany żadnym dodatkowym zabiegom. Uzyskane wyniki badań wytrzymałości na zginanie, modułu zginania i udarności pozwalają na stwierdzenie, że zawartość recyklatu ma znaczący wpływ na właściwości mechaniczne laminatów. Korzystniejsze jest dodawanie małych ilości recyklatu, ponieważ wzrost udziału rozdrobnionych odpadów kompozytowych powoduje spadek badanych właściwości. Ponadto badania wykazały zależność między udziałem wypełniacza w osnowie a wartościami wytrzymałości na zginanie, modułu zginania oraz udarności. Można stwierdzić, że wartości te są proporcjonalne do zawartości recyklatu w osnowie. W przypadku przeprowadzonych badań optymalne wyniki osiągnął laminat z dodatkiem 4% wag. recyklatu, dla którego spadek właściwości nie przekraczał 5%. Jednak należy zaznaczyć, że dodanie rozdrobnionych odpadów w ilości do 10% wag. powoduje spadek właściwości zbadanych przy obciążeniach statycznych i dynamicznych o ok. 10%, co również jest wynikiem zadowalającym. Na uwagę zasługuje fakt, że laminat z dodatkiem recyklatu ma wytrzymałość na ścinanie międzywarstwowe na podobnym poziomie jak laminat bez wypełniacza. Stosowanie wypełniaczy jest bardzo korzystne zarówno ze względu na możliwość kształtowania za ich pomocą właściwości kompozytu, jak i ze względu na możliwość obniżenia kosztów produkcji. Należy jednak dobrać rodzaj wypełniacza tak, aby jak najmniej wpływał na właściwości finalnego wyrobu. Wykorzystanie recyklatu poliestrowo-szklanego jako wypełniacza w laminatach nie tylko może obniżyć koszty produkcji, ale jest również propozycją sposobu utylizacji odpadów kompozytów polimerowych. Należy pamiętać, że jest bardzo trudne lub prawie niemożliwe uzyskanie z odpadów materiału o równych lub korzystniejszych właściwościach użytkowych. Należy zatem ukierunkować badania w stronę produkcji materiałów o mniej odpowiedzialnym zastosowaniu. Jest to tzw. efekt kaskady [14]. Zgodnie z nim, odpady mogą być przetwarzane kilkakrotnie, każdorazowo spełniają jednak coraz mniej odpowiedzialną funkcję. Po wykorzystaniu ich możliwości technicznych do maksimum eliminuje się je poprzez spalenie. Zgodnie z tą zasadą, można stwierdzić, że materiał z dodatkiem recyklatu poliestrowo-szklanego o małej granulacji jako wypełniacza można wykorzystać do produkcji mniej odpowiedzialnych elementów kompozytowych. Na podstawie realizowanych badań można stwierdzić, że recyklat poliestrowo-szklany może być

Wykorzystanie odpadów kompozytowych jako wypełniacza osnowy polimerowej w materiałach kompozytowych 73 wykorzystywany jako wypełniacz również w kompozytach o osnowie duroplastycznej. LITERATURA [1] Gupta N., Brar B.R., Woldesenbet E., Bull. Mater. Sci. 2001, 2, April, 219-223. [2] Kowalska E., Wielgosz Z., Bartczak T., Polimery 2002, 2, 110-116. [3] Błędzki A.K., Recykling materiałów polimerowych, WNT, Warszawa 1997. [4] Pickering S.J., Kelly R.M., Kennerley J.R., Rudd C.D., Fenwick N.J., Composites Science and Technology 2000, 60, 509-523. [5] Hyla I., Myalski J., Polimery 1998, 10, 630-636. [6] Nowaczek W., Polimery 1999, 11-12, 758-764. [7] Pełka J., Kowalska E., Polimery 2001, 3, 201. [8] Rutecka M., Śleziona J., Myalski J., Kompozyty (Composites) 2004, 4, 9, 56-60. [9] Rutecka M., Myalski J., XXXII SIM, Kraków-Krynica 2004, 751-756. [10] Myalski J., Śleziona J., VII Seminarium Naukowe, Katowice 1999, 377-382. [11] Flizikowski J., Rozdrabnianie tworzyw sztucznych, Bydgoszcz 1998. [12] Błędzki A.K., Orth P., Tappe P., Rink M., Pawlaczyk K., Polimery 1999, 44, 4, 275-281. [13] Czvikovszky T., Hargitai H., Nucl. Inst. Meth. in Phys. Res. 1997, B131, 300-304. [14] Oprzędkiewicz J., Stolarski B., Technologia i systemy recyklingu samochodów, WNT, Warszawa 2003. Recenzent Danuta Żuchowska