KRZYSZTOF CZERNIEJEWSKI CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH TWORZYW SZTUCZNYCH Z PUNKTU WIDZENIA RECYKLINGU KRZYSZTOF CZERNIEJEWSKI

Polichlorek winylu (PVC) ( ang. polyvinyl chloride ) Otrzymane w wyniku polimeryzacji PVC jest pozbawione wartości użytkowych bez całej grupy domieszek: plastyfikatorów, utwardzaczy, substancji nadających kolor, przeciwutleniaczy itd. Największe obawy budzą dodawane do PVC metale: kadm, ołów, organiczne związki cyny oraz substancje zmiękczające- ftalany. Wszystkie te chemikalia mogą być uwalniane z PVC do innych produktów lub bezpośrednio do organizmu człowieka. Z kolei po zakończeniu użytkowania wyrobów z PVC trafia wraz z nimi na składowisko, do spalarni odpadów a w końcu do środowiska. Podstawowymi surowcami do produkcji PVC jest chlor i etylen. Chlor jest łączony z etylenem. po to by powstał chlorek etylenu. W wyniku polimeryzacji powstaje polichlorek winylu

Polichlorek winylu (PVC) ( ang. polyvinyl chloride ) 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) ( ang. polyvinyl chloride ) Tworzywo to zrobiło w ostatnich latach błyskawiczną karierę, wypierając z rynku inne materiały. Stało się tak za sprawą relatywnie niskiej ceny oraz agresywnej kampanii prowadzonej przez producentów chloru- często szermującym argumentami o pozytywnym wpływie PVC na gospodarkę, zdrowie i środowisko. Jednak prowadzone od kilku lat dostarczają dowodów o negatywnym oddziaływaniu PVC. Większość odpadów z PVC trafia na składowiska lub do spalarni( 14,6 %. Tylko 3% podaje się recyklingowi. Dla 70-85% odpadowego PVC nie istnieje nawet przyszłościowa koncepcja unieszkodliwienia. Sami producenci przyznają że ponowne przetwarzanie znacznej części odpadów PVC jest nieopłacalne. Z kolei wyroby po recyklingu mają gorsze właściwości niż pierwotne produkty. Metody recyklingu: - spalanie( wydziela chlorowodór i uwalniane są metale ciężkie oraz inne dodatki. Tworzą się dioksyny i furany. Po spaleniu 1 kg PVC powstaję 0,4 do 1,4 stałych lub płynnych opadów niebezpiecznych. Rozdrabnianie -ponowne wykorzystanie do produkcji np. nowe profile okienne w mieszance ze świeżym surowcem. Zastosowanie PVC –po recyklingu ( nieplastyfikowanego) do drogowych słupków prowadzących pionowych( z dodatkiem ABS)

Poliamid–PA (ang. polyamide) Właściwości: -Gęstość: 1.1 g/cm³ -Temperatura użytkowania od -40°C do +100°C -podczas palenia biały płomień z żółtym wierzchołkiem, topi się w płomieniu i skapuje, zapach palonych włosów -duża sztywność, twardość, trwałość -dobre właściwości ślizgowe -rozpuszczalność w kwasie mrówkowym -niska rozszerzalność cieplna -dobra odporność na działanie kwasów i zasad Zastosowanie: Części maszyn: koła zębate, łożyska ślizgowe, gniazda przegubów, korpusy i obudowy w elektrotechnice Tworzywo to należy do grupy termoplastów. Wśród poliamidów rozróżnia się wiele gatunków, z których w skali przemysłowej najczęściej są wykorzystywane PA6, PA66. Różnice we własnościach fizycznych wynikają głownie z różnych typów struktury chemicznej oraz różnych typów budowy łańcuchów cząsteczkowych

Poliamid –PA ( ang.polyamide) Ze względu na właściwości i wielkość zużycia poliamidy były jednymi z pierwszych polimerów zwracanych do powtórnego zużycia. W przypadku tej grupy możliwy jest recykling materiałowy, jak i surowcowy. Recykling materiałowy: Regranulacja włókien, folii metodą wtryskową lub wytłaczania. Stosując rozdrabianie w strumieniu gorącego powietrza i odprowadzając rozdrobniony bezpośrednio do leja wytłaczarki można zapobiec degradacji tego tworzywa. Tak otrzymany materiał może być stosowany do wytwarzania folii cienkich. Badania wykazują że właściwości regranulatu odpadów włókien z PA niewiele odbiegają od właściwości świeżego PA. Ten typ recyklingu najbardziej zainteresowany jest przemysł samochodowy, który z powodzeniem wykorzystuje regranulowane odpady i zużyte wyroby. Recykling surowcowy: Prowadzi się metodą hydrolizy. W wyniku reakcji hydrolizy następuję depolimeryzacja włókien i uzyskuje się kaprolaktam stanowiący materiał wyjściowy do syntezy tych włókien. Dotychczas ten typ recyklingu nie stosuje się na skalę przemysłową. W tym typie recyklingu nie ma pełnej analogii do odzyskiwania monomerów z poliestrów.

Polipropylen-PP (ang. poypropylene) Właściwości: -gęstość 0,90 g/cm³ -Zakres temperatur od -20°C do 110°C -Próbka włożona do płomienia topi się. Płomień u dołu żółty, wyżej niebieski po zgaszeniu wyczuwa się zapach podobny do parafiny -dość twardy, nie ugina się pod wpływem paznokcia, pływa po powierzchni wody -nie rozpuszcza się tetrachlorku węgla ale rozpuszcza się w chlorobeznenie na gorąco Zastosowanie: -zderzaki samochodowe -obudowy akumulatorów -Sprzęt medyczny -zabawki, rury Polipropylen, podobnie jak polietylen, jest termoplastem o strukturze częściowo krystalicznej. Grupy CH3 w polipropylenie mogą być przestrzennie różnie uporządkowane, co powoduje zróżnicowanie właściwości. Wyróżnia się odmiany polipropylenu, takie jak polipropylen izotaktyczny, taktyczny syndiotaktyczny.

Polipropylen –PP Recykling polipropylenu Czyste wyroby z PP można po rozdrobnieniu zwykłymi sposobami w młynach rozdrabniających dodawać do świeżego materiału. W przypadku dodatków w ilości do 20% otrzymuje się wyroby o właściwościach tylko nieznacznie różniących się od właściwości czystego świeżego materiału. Nieznacznemu pogorszeniu może ulegać jedynie wygląd powierzchni i może występować mała zmiana zabarwienia. Zastosowanie 100% mielonego materiału powoduje nieznaczne pogorszenie właściwości mechanicznych i optycznych. Dokładny przerób przez mieszanie i regranulowanie po dodaniu odpowiednich dodatków i modyfikatorów umożliwia otrzymywanie recyklatów o właściwościach takich samych, jak świeży materiał. Recykling chemiczny polipropylenu ze zderzaków samochodowych metodą hydrolizy.( podobnie obudowy akumulatorów) Recykling prowadzony dwuetapowo. W pierwszym etapie zderzaki rozdrabnia się zgrubnie, usuwa metal. Następnie mieli się na kawałki o wielkości 1 cm³ na mokro pod ciśnieniem 62 Mpa w ciągu 1h. Powoduje to hydrolizę głównego składnika powłoki zderzakowej tj. np. żywicy melaminowej. W ten sposób otrzymuję się wiórki polipropylenowe. W drugim etapie z wiórków metodą wtrysku wytwarza się np. kołpaki do kół samochodowych.

Poliwęglan-PC Właściwości: -gęstość 1.20 g/cm³ -zakres temperatur od -70°C do 130°C -Podczas palenia topi się. Pęcznieje i zwęgla się . Płomień żółty, kopcący zapach, zbliżony do fenolu -Przezroczyste o dobrych właściwościach fizycznych, chemicznych. Recykling: Od wielu lat wiadomo, że poliwęglany to tworzywa dobrze znoszące wielokrotne przetwarzanie. Stąd stosowany jest przede wszystkim recykling materiałowy. Szczególnie poliwęglany aromatycze, które nie zmniejszają swych właściwości mechanicznych w wyniku wielokrotnego przetwarzania. Poliwęglan-PC Poliwęglany stanowią poliestry kwasu węglowego i należą do ważniejszych termoplastów technicznych. Światowe zużycie PC wykazuję tendencję wzrostową. Przewiduję się dalszy rozwój produkcji różnych rodzajów poliwęglanów szczególnie aromatycznych

Żywice poliestrowe 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. Żywica poliestrowa należy do tworzyw termoutwardzalnych. Najważniejsze metody przetwórstwa to przetwarzanie w postaci tłoczyw BMC (Bould Moulding Compound) i tłoczyw arkuszowych SMC (Sheet Moulding Compound. Tłoczywa te znajdują zastosowanie w budowie pojazdów (zderzaki samochodowe, części karoserii, wagony kolejowe) w elektrotechnice ( szafki rozdzielcze, budki telefoniczne)

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

Podsumowanie Produkcja tworzyw sztucznych przekroczyła już próg 100 mln ton rocznie i nadal wykazuję tendencję wzrostu. W konsekwencji wzrasta również masa odpadów, które nie ulegając korozji zaśmiecają środowisko. Przy tej skali produkcji nowych celowe jest zagospodarowanie zużytych tworzyw jako surowca chemicznego ( recykling chemiczny); powtórne przetworzenie zużytych wyrobów z tworzyw (recykling materiałowy) możliwe jest jedynie w ograniczonym zakresie. Spalanie odpadów stanowi wyłączenie ich z obiegu przemysłowego. Zgazowanie jako alternatywna metoda recyklingu tworzyw sztucznych. polimer Wartość opałowa MJ/kg Żywica poliestrowa 34 polietylen 43 polipropylen 44 Polichlorek winylu 18 drewno Ok. 18 węgiel 32 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.)