CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH TWORZYW SZTUCZNYCH Z PUNKTU TWORZYW SZTUCZNYCH Z PUNKTU

WIDZENIA RECYKLINGUWIDZENIA RECYKLINGU

KRZYSZTOF CZERNIEJEWSKIKRZYSZTOF CZERNIEJEWSKI

Polichlorek winylu (PVC) Polichlorek winylu (PVC) ( ang. polyvinyl chloride )( ang. polyvinyl chloride )

Podstawowymi surowcami Podstawowymi surowcami do produkcji PVC jest chlor do produkcji PVC jest chlor i etylen. Chlor jest łączony i etylen. Chlor jest łączony z etylenem. po to by z etylenem. po to by powstał chlorek etylenu. W powstał chlorek etylenu. W wyniku polimeryzacji wyniku polimeryzacji powstaje polichlorek winylupowstaje polichlorek winylu

Otrzymane w wyniku polimeryzacji Otrzymane w wyniku polimeryzacji PVC jest pozbawione wartości PVC jest pozbawione wartości użytkowych bez całej grupy użytkowych bez całej grupy domieszek: plastyfikatorów, domieszek: plastyfikatorów, utwardzaczy, substancji nadających utwardzaczy, substancji nadających kolor, przeciwutleniaczy itd.kolor, przeciwutleniaczy itd.

Największe obawy budzą dodawane Największe obawy budzą dodawane do PVC metale: kadm, ołów, do PVC metale: kadm, ołów, organiczne związki cyny oraz organiczne związki cyny oraz substancje zmiękczające- ftalany. substancje zmiękczające- ftalany. Wszystkie te chemikalia mogą być Wszystkie te chemikalia mogą być uwalniane z PVC do innych produktów uwalniane z PVC do innych produktów lub bezpośrednio do organizmu lub bezpośrednio do organizmu człowieka. Z kolei po zakończeniu człowieka. Z kolei po zakończeniu użytkowania wyrobów z PVC trafia użytkowania wyrobów z PVC trafia wraz z nimi na składowisko, do wraz z nimi na składowisko, do spalarni odpadów a w końcu do spalarni odpadów a w końcu do środowiskaśrodowiska..

Polichlorek winylu (PVC) Polichlorek winylu (PVC) ( ang. polyvinyl chloride )( ang. polyvinyl chloride )

Właściwości:Właściwości:- Gęstość 1.38 g/cm³- Górna temperatura pracy 80° C- Dolna temperatura pracy -20° C- Podczas spalania żółtozielony kolor, biały dym

o ostrym zapachu HCL, pozostałość sczerniała

Zastosowanie:- Zabawki dziecięce ( gryzaczki, smoczki)- Produkty medyczne( pojemniki na krew,

cewniki, systemy rurkowe ,rękawice)- Wykładziny podłogowe i tapety- Folie i opakowania żywności- Stolarka- Przewody wodociągowe

Polichlorek winylu (PVC)Polichlorek winylu (PVC) ( ang. polyvinyl chloride )( ang. polyvinyl chloride )

Tworzywo to zrobiło w ostatnich latach błyskawiczną karierę, Tworzywo to zrobiło w ostatnich latach błyskawiczną karierę, wypierając z rynku inne materiały. Stało się tak za sprawą wypierając z rynku inne materiały. Stało się tak za sprawą relatywnie niskiej ceny oraz agresywnej kampanii prowadzonej relatywnie niskiej ceny oraz agresywnej kampanii prowadzonej przez producentów chloru- często szermującym argumentami o przez producentów chloru- często szermującym argumentami o pozytywnym wpływie PVC na gospodarkę, zdrowie i środowisko. pozytywnym wpływie PVC na gospodarkę, zdrowie i środowisko. Jednak prowadzone od kilku lat dostarczają dowodów o Jednak prowadzone od kilku lat dostarczają dowodów o negatywnym oddziaływaniu PVC. Większość odpadów z PVC trafia negatywnym oddziaływaniu PVC. Większość odpadów z PVC trafia na składowiska lub do spalarni( 14,6 %. Tylko 3% podaje się na składowiska lub do spalarni( 14,6 %. Tylko 3% podaje się recyklingowi. recyklingowi. Dla 70-85% odpadowego PVC nie istnieje nawet Dla 70-85% odpadowego PVC nie istnieje nawet przyszłościowa koncepcja unieszkodliwienia. Sami przyszłościowa koncepcja unieszkodliwienia. Sami producenci przyznają że ponowne przetwarzanie znacznej producenci przyznają że ponowne przetwarzanie znacznej części odpadów PVC jest nieopłacalne. części odpadów PVC jest nieopłacalne. Z kolei wyroby po Z kolei wyroby po recyklingu mają gorsze właściwości niż pierwotne produkty.recyklingu mają gorsze właściwości niż pierwotne produkty.

Metody recyklingu:Metody recyklingu:- spalanie( wydziela chlorowodór i uwalniane są metale ciężkie oraz - spalanie( wydziela chlorowodór i uwalniane są metale ciężkie oraz

inne dodatki. Tworzą się dioksyny i furany. Po spaleniu 1 kg PVC inne dodatki. Tworzą się dioksyny i furany. Po spaleniu 1 kg PVC powstaję 0,4 do 1,4 stałych lub płynnych opadów powstaję 0,4 do 1,4 stałych lub płynnych opadów niebezpiecznych.niebezpiecznych.

- Rozdrabnianie -ponowne wykorzystanie do produkcji np. nowe Rozdrabnianie -ponowne wykorzystanie do produkcji np. nowe profile okienne w mieszance ze świeżym surowcem.profile okienne w mieszance ze świeżym surowcem.

Zastosowanie PVC –po recyklingu ( nieplastyfikowanego) do Zastosowanie PVC –po recyklingu ( nieplastyfikowanego) do drogowych słupków prowadzących pionowych( z dodatkiem ABS)drogowych słupków prowadzących pionowych( z dodatkiem ABS)

Poliamid–PAPoliamid–PA(ang. polyamide)(ang. polyamide)

Tworzywo to należy do grupy Tworzywo to należy do grupy

termoplastówtermoplastów. . Wśród poliamidów Wśród poliamidów

rozróżnia się wiele gatunków, z którychrozróżnia się wiele gatunków, z których

w skali przemysłowej najczęściej są w skali przemysłowej najczęściej są

wykorzystywane PA6, PA66. Różnice wewykorzystywane PA6, PA66. Różnice we

własnościach fizycznych wynikają własnościach fizycznych wynikają

głownie z różnych typów struktury głownie z różnych typów struktury

chemicznej oraz różnych typów chemicznej oraz różnych typów

budowy łańcuchów cząsteczkowychbudowy łańcuchów cząsteczkowych

Właściwości:Właściwości:-Gęstość: 1.1 g/cm-Gęstość: 1.1 g/cm³³-Temperatura użytkowania od --Temperatura użytkowania od -4040°°CCdo +100do +100°°CC-podczas palenia biały płomień -podczas palenia biały płomień z żółtym wierzchołkiem, topi się z żółtym wierzchołkiem, topi się w płomieniu i skapuje, zapach w płomieniu i skapuje, zapach palonych włosówpalonych włosów-duża sztywność, twardość, -duża sztywność, twardość, trwałośćtrwałość-dobre właściwości ślizgowe-dobre właściwości ślizgowe-rozpuszczalność w kwasie -rozpuszczalność w kwasie mrówkowymmrówkowym-niska rozszerzalność cieplna-niska rozszerzalność cieplna-dobra odporność na działanie -dobra odporność na działanie kwasów i zasadkwasów i zasad

Zastosowanie:Zastosowanie:Części maszyn: koła zębate, Części maszyn: koła zębate, łożyska ślizgowe, gniazda łożyska ślizgowe, gniazda przegubów, korpusy i obudowy przegubów, korpusy i obudowy w elektrotechnicew elektrotechnice

Poliamid –PAPoliamid –PA( ang.polyamide)( ang.polyamide)

Ze względu na właściwości i wielkość zużycia poliamidy były jednymi z pierwszych Ze względu na właściwości i wielkość zużycia poliamidy były jednymi z pierwszych polimerów zwracanych do powtórnego zużycia. W przypadku tej grupy możliwy jest polimerów zwracanych do powtórnego zużycia. W przypadku tej grupy możliwy jest recykling materiałowy, jak i surowcowy.recykling materiałowy, jak i surowcowy.Recykling materiałowy:Recykling materiałowy:Regranulacja włókien, folii metodą wtryskową lub wytłaczania. Stosując rozdrabianieRegranulacja włókien, folii metodą wtryskową lub wytłaczania. Stosując rozdrabianiew strumieniu gorącego powietrza i odprowadzając rozdrobniony bezpośrednio do leja w strumieniu gorącego powietrza i odprowadzając rozdrobniony bezpośrednio do leja wytłaczarki można zapobiec degradacji tego tworzywa. Tak otrzymany materiał możewytłaczarki można zapobiec degradacji tego tworzywa. Tak otrzymany materiał możebyć stosowany do wytwarzania folii cienkich. Badania wykazują że właściwości być stosowany do wytwarzania folii cienkich. Badania wykazują że właściwości regranulatu odpadów włókien z PA niewiele odbiegają od właściwości świeżego PA. regranulatu odpadów włókien z PA niewiele odbiegają od właściwości świeżego PA. Ten typ recyklingu najbardziej zainteresowany jest przemysł samochodowy, który z Ten typ recyklingu najbardziej zainteresowany jest przemysł samochodowy, który z powodzeniem wykorzystuje regranulowane odpady i zużyte wyroby.powodzeniem wykorzystuje regranulowane odpady i zużyte wyroby.

Recykling surowcowy:Recykling surowcowy:Prowadzi się metodą hydrolizy. W wyniku reakcji hydrolizy następuję depolimeryzacja Prowadzi się metodą hydrolizy. W wyniku reakcji hydrolizy następuję depolimeryzacja włókien i uzyskuje się kaprolaktam stanowiący materiał wyjściowy do syntezy tych włókien i uzyskuje się kaprolaktam stanowiący materiał wyjściowy do syntezy tych włókien. Dotychczas ten typ recyklingu nie stosuje się na skalę przemysłową. W tym włókien. Dotychczas ten typ recyklingu nie stosuje się na skalę przemysłową. W tym typie recyklingu nie ma pełnej analogii do odzyskiwania monomerów z poliestrów.typie recyklingu nie ma pełnej analogii do odzyskiwania monomerów z poliestrów.

Polipropylen-PPPolipropylen-PP(ang. poypropylene)(ang. poypropylene)

Polipropylen, podobnie jak polietylen,Polipropylen, podobnie jak polietylen,

jest termoplastem o strukturze jest termoplastem o strukturze

częściowo krystalicznej. Grupy CH3 wczęściowo krystalicznej. Grupy CH3 w

polipropylenie mogą być przestrzennie polipropylenie mogą być przestrzennie

różnie uporządkowane, co powoduje różnie uporządkowane, co powoduje

zróżnicowanie właściwości. Wyróżnia zróżnicowanie właściwości. Wyróżnia

się odmiany polipropylenu,się odmiany polipropylenu, takie jak takie jak

polipropylen izotaktyczny, taktyczny polipropylen izotaktyczny, taktyczny

syndiotaktyczny.syndiotaktyczny.

Właściwości:Właściwości:

-gęstość 0,90 g/cm-gęstość 0,90 g/cm³³

-Zakres temperatur od -20-Zakres temperatur od -20°°C do C do 110110°°CC

-Próbka włożona do płomienia topi -Próbka włożona do płomienia topi

się. Płomień u dołu żółty, wyżej się. Płomień u dołu żółty, wyżej

niebieski po zgaszeniu wyczuwa się niebieski po zgaszeniu wyczuwa się

zapach podobny do parafinyzapach podobny do parafiny

-dość twardy, nie ugina się pod -dość twardy, nie ugina się pod

wpływem paznokcia, pływa po wpływem paznokcia, pływa po

powierzchni wodypowierzchni wody

-nie rozpuszcza się tetrachlorku -nie rozpuszcza się tetrachlorku węglawęgla

ale rozpuszcza się w chlorobeznenie ale rozpuszcza się w chlorobeznenie nana

gorącogorąco

Zastosowanie:Zastosowanie:

-zderzaki samochodowe-zderzaki samochodowe

-obudowy akumulatorów-obudowy akumulatorów

-Sprzęt medyczny-Sprzęt medyczny

-zabawki, rury-zabawki, rury

Polipropylen –PPPolipropylen –PP

Recykling polipropylenu Recykling polipropylenu Czyste wyroby z PP można po rozdrobnieniu zwykłymi sposobami w młynachCzyste wyroby z PP można po rozdrobnieniu zwykłymi sposobami w młynachrozdrabniających dodawać do świeżego materiału. W przypadku dodatków wrozdrabniających dodawać do świeżego materiału. W przypadku dodatków wilości do 20% otrzymuje się wyroby o właściwościach tylko nieznacznieilości do 20% otrzymuje się wyroby o właściwościach tylko nieznacznieróżniących się od właściwości czystego świeżego materiału. Nieznacznemuróżniących się od właściwości czystego świeżego materiału. Nieznacznemupogorszeniu może ulegać jedynie wygląd powierzchni i może występowaćpogorszeniu może ulegać jedynie wygląd powierzchni i może występowaćmała zmiana zabarwienia. Zastosowanie 100% mielonego materiałumała zmiana zabarwienia. Zastosowanie 100% mielonego materiałupowoduje nieznaczne pogorszenie właściwości mechanicznych i optycznych.powoduje nieznaczne pogorszenie właściwości mechanicznych i optycznych.Dokładny przerób przez mieszanie i regranulowanie po dodaniu odpowiednichDokładny przerób przez mieszanie i regranulowanie po dodaniu odpowiednichdodatków i modyfikatorów umożliwia otrzymywanie recyklatów o właściwościachdodatków i modyfikatorów umożliwia otrzymywanie recyklatów o właściwościachtakich samych, jak świeży materiał. takich samych, jak świeży materiał. Recykling chemiczny polipropylenu ze zderzaków samochodowychRecykling chemiczny polipropylenu ze zderzaków samochodowychmetodą hydrolizy.( podobnie obudowy akumulatorów)metodą hydrolizy.( podobnie obudowy akumulatorów)Recykling prowadzony dwuetapowo. W pierwszym etapie zderzaki rozdrabnia Recykling prowadzony dwuetapowo. W pierwszym etapie zderzaki rozdrabnia się zgrubnie, usuwa metal. Następnie mieli się na kawałki o wielkości 1 cmsię zgrubnie, usuwa metal. Następnie mieli się na kawałki o wielkości 1 cm³³na mokro pod ciśnieniem 62 Mpa w ciągu 1h. Powoduje to hydrolizę głównegona mokro pod ciśnieniem 62 Mpa w ciągu 1h. Powoduje to hydrolizę głównegoskładnika powłoki zderzakowej tj. np. żywicy melaminowej. W ten sposób składnika powłoki zderzakowej tj. np. żywicy melaminowej. W ten sposób otrzymuję się wiórki polipropylenowe. W drugim etapie z wiórków metodąotrzymuję się wiórki polipropylenowe. W drugim etapie z wiórków metodąwtrysku wytwarza się np. kołpaki do kół samochodowych.wtrysku wytwarza się np. kołpaki do kół samochodowych.

Poliwęglan-PCPoliwęglan-PC

Poliwęglany stanowią poliestry kwasuPoliwęglany stanowią poliestry kwasu

węglowego i należą do ważniejszych węglowego i należą do ważniejszych

termoplastów technicznych. Światowe termoplastów technicznych. Światowe

zużycie PC wykazuję tendencję zużycie PC wykazuję tendencję

wzrostową. Przewiduję się dalszy wzrostową. Przewiduję się dalszy

rozwój produkcji różnych rodzajówrozwój produkcji różnych rodzajów

poliwęglanów szczególnie poliwęglanów szczególnie

aromatycznycharomatycznych

Właściwości:Właściwości:

-gęstość 1.20 g/cm-gęstość 1.20 g/cm³³

-zakres temperatur od -70-zakres temperatur od -70°°C do 130C do 130°°CC

-Podczas palenia topi się. Pęcznieje i -Podczas palenia topi się. Pęcznieje i

zwęgla się . Płomień żółty, kopcący zwęgla się . Płomień żółty, kopcący

zapach, zbliżony do fenolu zapach, zbliżony do fenolu

-Przezroczyste o dobrych właściwościach -Przezroczyste o dobrych właściwościach

fizycznych, chemicznych.fizycznych, chemicznych.

Recykling:Recykling:

Od wielu lat wiadomo, że poliwęglany to Od wielu lat wiadomo, że poliwęglany to

tworzywa dobrze znoszące wielokrotne tworzywa dobrze znoszące wielokrotne

przetwarzanie. Stąd stosowany jest przetwarzanie. Stąd stosowany jest przedeprzede

wszystkim recykling materiałowy.wszystkim recykling materiałowy.

Szczególnie poliwęglany aromatycze, Szczególnie poliwęglany aromatycze, którektóre

nie zmniejszają swych właściwości nie zmniejszają swych właściwości

mechanicznych w wyniku wielokrotnego mechanicznych w wyniku wielokrotnego

przetwarzania.przetwarzania.

zastosowanie PC w różnych dziedzinach gospodarki

50%

26%

4%

4%

16% urządz.elektryczne

arkusze

transport

opakowania

inne

Żywice poliestroweŻywice poliestroweŻywica poliestrowa należy do tworzywŻywica poliestrowa należy do tworzyw

termoutwardzalnych. Najważniejsze termoutwardzalnych. Najważniejsze

metody przetwórstwa to przetwarzanie metody przetwórstwa to przetwarzanie

w postaci tłoczyw BMC (Bould Mouldingw postaci tłoczyw BMC (Bould Moulding

Compound) i tłoczyw arkuszowych SMCCompound) i tłoczyw arkuszowych SMC

(Sheet Moulding Compound. Tłoczywa(Sheet Moulding Compound. Tłoczywa

te znajdują zastosowanie w budowie te znajdują zastosowanie w budowie

pojazdów (zderzaki samochodowe, pojazdów (zderzaki samochodowe,

części karoserii, wagony kolejowe) w części karoserii, wagony kolejowe) w

elektrotechnice ( szafki rozdzielcze, elektrotechnice ( szafki rozdzielcze,

budki telefoniczne)budki telefoniczne)

Wyroby produkowane z żywic poliestrowych i struktura ich zużycia

7%

14%

8%

21%13%

13%

16%

8%

elektotechnika

zbiorniki, rury

plyty faliste

wyrobyniewzmacnianeinne

budownictwo

transport

łodzie

Recykling historia:Jeszcze w drugiej połowie lat 80-tych tworzywa termoutwardzalne, uważano za nie dające się do recyklingu. Stwierdzenie to uzasadniano tym, że podczas utwardzania duroplastów w wyniku nieodwracalnej reakcji chemicznej wytwarza się struktura przestrzenie usieciowana, która nie podlega stopieniu w podwyższonej temperaturze. Jednak możliwość recyklingu (zwłaszcza materiałowego, dla tej grupy tworzyw stała się kwestią być albo nie być na rynku. Rozpoczęto więc intensywne prace nad ponownym użyciem tych tworzyw, co doprowadziło do opracowania wielu nowych metod ich powtórnego wykorzystania. Niektóre z tych metod są dopiero wdrażane.

Recykling żywica poliestrowaRecykling żywica poliestrowaPrzy recyklingu duroplastów obowiązują te same zasady co przy termoplastachPrzy recyklingu duroplastów obowiązują te same zasady co przy termoplastachale należy uwzględnić ich nietopliwość i zawartośś dużej liczby napełniaczy.ale należy uwzględnić ich nietopliwość i zawartośś dużej liczby napełniaczy.Metody recyklingu:Metody recyklingu:-aktywny- tj. ograniczenie ilości odpadów u ich źródeł, a głównie w procesie -aktywny- tj. ograniczenie ilości odpadów u ich źródeł, a głównie w procesie przetwarzania np. metoda zimnych kanałów, metoda RIC itd..przetwarzania np. metoda zimnych kanałów, metoda RIC itd..-składowanie na wysypisku- odpady te nie stanowią zagrożenia dla środowiska,-składowanie na wysypisku- odpady te nie stanowią zagrożenia dla środowiska,ponieważ podczas składowania nie wydzielają się ani nie są wymywane żadne ponieważ podczas składowania nie wydzielają się ani nie są wymywane żadne szkodliwe substancje.szkodliwe substancje.-termiczny-( w postaci płyt SMC) uzyskuję się wartość opałową ok. 10 MJ/kg: -termiczny-( w postaci płyt SMC) uzyskuję się wartość opałową ok. 10 MJ/kg: bez szkodliwych emisji. Spalanie umożliwia odzyskanie energii, ale ze względu bez szkodliwych emisji. Spalanie umożliwia odzyskanie energii, ale ze względu na dużą zawartość napełniaczy nie zawsze powoduję zmniejszenie objętości.na dużą zawartość napełniaczy nie zawsze powoduję zmniejszenie objętości.-surowcowy-poprzez pirolizę. Rzadko stosowane ze względu na cenę.-surowcowy-poprzez pirolizę. Rzadko stosowane ze względu na cenę.-materiałowy- dla tłoczyw BMC i SMC tzw. recykling cząstkowy. Polega on na -materiałowy- dla tłoczyw BMC i SMC tzw. recykling cząstkowy. Polega on na zastąpieniu części napełniaczy i włókien odpowiednio rozdrobnionym SMC/BMC.zastąpieniu części napełniaczy i włókien odpowiednio rozdrobnionym SMC/BMC.Zaletą tej metody, jest to że nie wymaga dokładnego sortowania odpadów i Zaletą tej metody, jest to że nie wymaga dokładnego sortowania odpadów i zużytych części, ponieważ czułość na zanieczyszczenia jest mniejsza niż w zużytych części, ponieważ czułość na zanieczyszczenia jest mniejsza niż w przypadku recyklingu tworzyw termoplastówprzypadku recyklingu tworzyw termoplastów

PodsumowaniePodsumowanie

Produkcja tworzyw sztucznych przekroczyła już próg 100 mln ton rocznie Produkcja tworzyw sztucznych przekroczyła już próg 100 mln ton rocznie i nadali nadal

wykazuję tendencję wzrostu. W konsekwencji wzrasta również masa wykazuję tendencję wzrostu. W konsekwencji wzrasta również masa odpadów, odpadów,

które nie ulegając korozji zaśmiecają środowisko. Przy tej skali produkcji które nie ulegając korozji zaśmiecają środowisko. Przy tej skali produkcji nowychnowych

celowe jest zagospodarowanie zużytych tworzyw jako surowca celowe jest zagospodarowanie zużytych tworzyw jako surowca chemicznegochemicznego

( recykling chemiczny); powtórne przetworzenie zużytych wyrobów z ( recykling chemiczny); powtórne przetworzenie zużytych wyrobów z tworzyw tworzyw

(recykling materiałowy) możliwe jest jedynie w ograniczonym zakresie. (recykling materiałowy) możliwe jest jedynie w ograniczonym zakresie. Spalanie Spalanie

odpadów stanowi wyłączenie ich z obiegu przemysłowego.odpadów stanowi wyłączenie ich z obiegu przemysłowego.

Zgazowanie jako alternatywna metoda recyklingu tworzyw Zgazowanie jako alternatywna metoda recyklingu tworzyw sztucznych.sztucznych.

polimerpolimer Wartość Wartość opałowa MJ/kgopałowa MJ/kg

Żywica poliestrowaŻywica poliestrowa 3434

polietylenpolietylen 4343

polipropylenpolipropylen 4444

Polichlorek winyluPolichlorek winylu 1818

drewnodrewno Ok. 18Ok. 18

węgielwęgiel 3232

Z porównania wartości opałowej polimerów z wartością opałową standardowego węgla, drewna wynika, że większość polimerów ma wysoką wartość opałową. Proces zgazowania nie stanowi zagrożenia dla środowiska. Dlatego metoda ta może być alternatywą dla tworzyw które nie dają się procesowi recyklingu ( chemiczny i materiałowy.)