Jak z tego samego zrobić, coś innego?

Tworzywa z odzysku
W poprzednim artykule przedstawiona została rodzina
tworzyw typu WPC, czyli termoplasty napełnione celulozą.
Materiały takie otrzymuje się mieszając podstawowe
składniki, czyli celulozę i termoplast w sposób właściwy
dla przetwórstwa tworzyw, czyli na wytłaczarce. Tak przygotowany materiał może być przetwarzane na maszynach typowych dla branży, czyli wytłaczarkach i wtryskarkach. Co jednak by się stało gdyby te same składniki zostały połączone ze sobą w całkiem inny sposób,
typowy dla przemysłu drzewnego?
 Jerzy Żelaziński
 Rys. 1. Płyta wiórowa sklejana
termoplastami z warstwą pianki
poliuretanowej
Wieści z pogranicza, czyli gdzie kończy się plastik, a zaczyna drewno  Cz. 4
Jak z tego samego zrobić,
coś innego?
Tworzywa w płytach
Tworzywa takie powstały w wyniku
prac przemysłu meblarskiego nad
poprawą jakości i redukcją kosztów wytwarzanych standartowo
płyt wiórowych. Do przygotowania
takiej płyty używa się zrębków drewnianych oraz kleju, najczęściej mocznikowego. Zamiast tego kleju zaproponowano zastosowanie rozdrobnionych odpadów z tworzyw termoplastycznych. Zamiast prasownia i suszenia mokrej masy wiórowej,
prasowanie na gorąco suchej mieszanki drewna i polimeru. Tworzywa
sztuczne używane do takich kompozycji to te, których temperatura uplastycznienia jest niższa niż temperatura degradacji drewna, czyli jakieś
230ºC. W praktyce większość popularnych termoplastów nadaje się do
tego celu (LDPE, HDPE, LLDPE,
PP, PS, ABS, PVC i inne). W prak22
PlastNews 4’2011
tyce do zaklejania płyt meblarskich
najczęściej stosuje się tworzywa
o najniższej temperaturze mięknienia, czyli polietylen (PE) i polistyren
(PS). Oprócz płyt wiórowych próby
z nowymi lepiszczami robione były
na płytach opartych o rozwłókniony
surowiec drzewny, czyli pilśniowych.
Tabela 1 przedstawia jak zmieniają
się parametry wytrzymałościowe
płyt przy zastosowaniu odpadowych
tworzyw termoplastycznych.
Płyta „klasyczna” a
z termoplastami
Jak możemy zaobserwować pod
względem mechanicznym płyty
z termoplastami nieznacznie ustę-
pują swoim odpowiednikom
wytworzonym z udziałem kleju
mocznikowego. Pod względem
odporności na wilgoć płyty z termoplastami są zdecydowanie niż
ich klasyczne odpowiedniki. Przy
czym polistyren jest zauważalnie
lepszy jako klej niż polietylen w obu
aspektach. Odporność na wodę
Tab. 1. Wpływ zastosowania odpadowych tworzyw termoplastycznych jako lepiszcza na
własności płyt
Typ płyty
Wielkość
Płyta wiórowa + PE
Płyta pilśniowa + PE
Płyta wiórowa + PS
Płyta pilśniowa + PS
Płyta wiórowa + Klej MF
Płyta pilśniowa + Klej MF
Wytrzymałość
na zginanie
Wytrzymałość
na rozciąganie
prostopadle do
płaszczyzny
[N/mm²]
17,6
23,8
20,2
27,8
19,5
29,1
[N/mm²]
0,30
0,29
0,32
0,32
0,38
0.31
Klej MF – żywica mocznikowo – formaldehydowa
Spęcznienie
[%/2h]
7,2
6,1
6,4
5,6
12,3
10,8
[%/24h]
10,2
9,3
9,5
8,8
21,3
18,6
Nasiąkliwość
[%/2h]
13,0
12,6
14,7
13,2
33,3
26,2
[%/24h]
15,2
16,1
16,8
15,6
62,0
53,7
Tworzywa z odzysku
jest decydująca w przypadku płyt
do zastosowań meblowych zwłaszcza w naszym klimacie. Modyfikowane płyty meblowe są zdecydowanie tańsze (odpadowe tworzywa
zamiast kleju) oraz posiadają lepsze
cechy użytkowe.
Płyty izolacyjnoakustyczne do
budownictwa
Innym przykładem zastosowania
odpadowych tworzyw wraz z wiórami czy pilśnią są płyty izolacyjno-akustyczne do budownictwa.
Oprócz dwóch znanych nam wcześniej składników, tj. włókien celulozowych i spajających je termoplastów w skład takich płyt wchodzą również odpady pianki poliuretanowej. Technologia produkcji jest analogiczna jak poprzednio. Płyta ma układ warstwowy:
najpierw warstwa wiórów spajanych polietylenem, następnie warstwa rozdrobnionej pianki poliuretanowej, a następnie druga warstwa
wiórów z PE. Całość jest prasowana
na gorąco, polietylen skleja wióry,
a pianka PUR pod wpływem ciepła
i ciśnienia skleja się sama ze sobą
oraz z wiórami. Tabela 2 przedstawia właściwości płyty wiórowej
spajanej PE z warstwą środkowa
z odpadowej pianki PUR w porównaniu z typowymi materiałami izolacyjnymi.
Dane zawarte w tabeli jednoznacznie wskazują, że innowacyjna
płyta z rdzeniem poliuretanowym
w porównaniu z klasycznymi materiałami izolacyjnymi jest, co prawda
cięższe, ale nie ustępuje im pod
względem przewodnictwa cieplnego, a jeśli chodzi o wytrzymałość
mechaniczną to bije te materiały na
głowę. Pokazane parametry wskazują, że płyta ta zachowując swoje
właściwości izolacyjne pełnić może
funkcje konstrukcyjne. Pomimo
że powstała z odpadów jest lepsza
niż pozostałe stosowane obecnie
materiały. Dodatkowo płyta taka
posiada doskonałe parametry akustyczne, czyli dobrze tłumi wszel-
Tab. 2. Właściwości płyty wiórowej spajanej PE z warstwą środkowa z odpadowej pianki PUR
w porównaniu z typowymi materiałami izolacyjnymi
Rodzaj materiału izolacyjnego
Gęstość materiału
[kg/m3]
Wytrzymałość na
zginanie statyczne
[N/mm²]
Współczynnik
przewodnictwa
cieplnego [W/m*K]
30
150
300
1,2
1,3
3,8
0,03
0,05
0,07
350
21,0
0,06
Styropian
Pianka poliuretanowa
Płyta pilśniowa porowata
Płyta wiórowa z dodatkiem pianki poliuretanowej
spajana polietylenem
Tab 3. Własności płyt typu OSB wykonanych z politereftalanu etylu (PET) i sklejanych
polistyrenem (PS)
Zawartość PS
Wytrzymałość
na zginanie
w kierunku
orientacji
Wytrzymałość
na zginanie
prostopadle
do kierunku
orientacji
Wytrzymałość
na rozciąganie
prostopadle do
powierzchni
Nasiąkliwość
Przewodnictwo
cieplne
[%]
50
60
70
OSB/4
[N/mm²]
32,0
38,5
35,2
28
[N/mm²]
18,9
21,3
19,7
15
[N/mm²]
0,63
0,68
0,65
0,45
[%]
3,1
1,8
0,8
-
[W/m*K]
0,14
0,15
1,15
-
OSB/4 – wartości wymagane przez PN-EN 300 w stosunku do płyt typu OSB/4
Tab. 4. Parametry wytrzymałościowe płyt
Tworzywo
Płyta izolacyjna
EPS
XPS
Gęstość
[kg/m3]
300
350
400
500
20-30
30-40
kie dźwięki, zarówno przenoszone
drogą powietrzna, jak i droga konstrukcyjną, co czyni je idealnym
materiałem wykorzystywanym
w budownictwie mieszkalnym.
Naprężenie ściskające wzdłuż
płaszczyzny płyty
[N/mm²]
Naprężenie ściskające prostopadle
do płaszczyzny płyty
[N/mm²]
0,15
0,26
0,36
0,40
0,19
0,29
0,46
0,54
0,08-0,15
0,15-0,50
 Rys. 2. Płyta
z płatków PET
powstała w
technologii
OSB
Płyty w technologii
OSB
Podobne do płyt wiórowych są
płyty wykonywane w technologii
OSB - Oriented Strand Bard, czyli
płyty z wiórów orientowanych kierunkowo. Technologia pozostała
bez zmian, ale zmieniono wszystkie
użyte tam materiały. Jako klej odpadowy polistyren, zamiast wióra
drewnianego odpowiednio cięte
płatki PET. Płatki tworzywa muszą
mieć kształt wydłużonego prostokąta. Tak, więc mamy tu dwa tworzywa termoplastyczne, z których
jeden jest lepiszczem drugiego.
Technologie produkcji takich płyt
opracowała jedna z warszawskich
uczelni. Brak jednak informacji na
temat wdrożenia do produkcji tej
technologii.
Tabela 3 pokazuje, że płyty
wykonane ta technologią parametrami przewyższają wymogi stawiane im przez normy budowlane,
a są w całości wykonane z odpadów,
czyli tanie i ekologiczne. Pozostaje
tylko mieć nadzieję, że już wkrótce
rozpocznie się produkcja takich
materiałów.
Płyty izolacyjne
Bardzo podobna jest technologia płyt izolacyjnych. Tutaj płatki
PlastNews 4’2011
23
Tworzywa z odzysku
z butelek PET są mniejsze i w kształcie zbliżonym do kwadratu. Jako
lepiszcza używa się żywic poliestrowych, a płatki nie są zorientowane poziomo w płaszczyźnie płyty
tylko dość chaotycznie we wszystkich kierunkach. Dzięki temu płyta
jest dość lekka i przepuszczalna dla
wody. Materiał ten wykazuje własności termoizolacyjne, co pozwala
na jego wykorzystanie w sposób
podobny jak ekspandowany polistyren, a przy wyjątkowej odporności na ściskanie, przewyższającej
ten ostatni, jest idealnym materiałem do ocieplania wylewek np. podłóg hal przemysłowych. Wodoodporność i przesiąkliwość takich płyt
daje wytrzymały materiał na ocieplenia fundamentów budynków
zapewniając jednoczesne odprowadzenie wód do drenażu. Materiał
ten jest odporny na korozję atmosferyczną, biologiczną oraz chemiczną.
Na postawione w tytule pytanie o naturę tworzyw otrzymywanych metodami opisanymi powyżej możemy jednoznacznie stwierdzić, że nie są to tworzywa plastyczne, pomimo że w części lub
całości zostały wykonane z termoplastów. Powinniśmy je raczej przypisać do grupy tworzyw budowlanych i meblowych.
Chyba na tym zakończymy tę
mini serię o tworzywach z pogranicza, choć ciągle na świecie powstają
nowe rodzaje takich materiałów.
Opisanie ich wszystkich to zadanie dla opasłego tomu publikacji
naukowej, a nie skromnego artykułu popularyzatorskiego.
24
PlastNews 4’2011