Grupa Cannon zaprezentuje podczas targów Jec World 2026 w Paryżu projekt Possible, ukierunkowany na mechaniczny recykling sztywnych pianek poliuretanowych oraz kompozytów poliuretanowo-szklanych GFRP. Wypracowane rozwiązania mają umożliwić włączenie odpadów czystego PU i kompozytów PU/GFRP z powrotem do strumienia produkcyjnego, bez zasadniczej zmiany chemii układu i bez konieczności budowy całkowicie nowych linii technologicznych. Projekt realizowano we współpracy z przetwórcą poliuretanów MAP S.p.A. oraz Uniwersytetem w Bergamo, przy współfinansowaniu z włoskiego strategicznego planu wykorzystania środków unijnego funduszu odbudowy NextGenerationEU. W ramach prac wykazano możliwość wykorzystania zmielonej piany i zgranulowanych elementów jako wtórnych materiałów zbrojących w nowych formulacjach kompozytowych.
Tworzywa termoutwardzalne odpowiadają za około 12% globalnej produkcji tworzyw sztucznych, co przekłada się na ponad 40 mln t rocznie. Z tego same pianki poliuretanowe to około 17 mln t, czyli ponad 42%. Materiały te są cenione za odporność mechaniczną i termiczną, stabilność oraz możliwość wprowadzania włókien zbrojących, ale usieciowana struktura chemiczna w połączeniu z włóknami sprawia, że konwencjonalny recykling jest w praktyce niemal niewykonalny. Badania naukowe wskazują potencjalne ścieżki recyklingu chemicznego, jednak jak dotąd działają one głównie w skali laboratoryjnej i często są zbyt wolne, kosztowne lub niekompatybilne z istniejącymi procesami wytwarzania PU. Z tego względu Cannon skoncentrował się na bardziej bezpośrednim podejściu, polegającym na ponownym wykorzystaniu odpadów sztywnych pianek PU, zarówno czystych, jak i kompozytowych, metodami w pełni zgodnymi z wysokociśnieniowymi systemami firmy.
Cel projektu Possible i kontekst rynkowy
Według Maurizia Cortiego, dyrektora ds. badań i rozwoju w Grupie Cannon, w przemyśle tworzyw sztucznych zagadnienia zrównoważonego rozwoju i końca cyklu życia wyrobów wysuwają się na pierwszy plan, w szczególności w odniesieniu do termoutwardzalnych materiałów kompozytowych. Sztywne pianki poliuretanowe oraz kompozyty zbrojone włóknem szklanym GFRP pozostają jednak materiałami kluczowymi dla realizacji celów efektywności energetycznej w sektorze motoryzacyjnym, budownictwie czy w wyposażeniu technicznym, mimo że należą do grupy najtrudniejszych do recyklingu.
Przyczyną tej trudności jest właśnie usieciowana struktura, zapewniająca stabilność i trwałość, ale uniemożliwiająca ponowne stopienie i przetworzenie materiału. Obecnie dominującymi metodami postępowania z odpadami takich pianek i kompozytów są składowanie oraz spalanie, rozwiązania coraz mniej akceptowane zarówno z punktu widzenia regulacyjnego, jak i środowiskowego. W tym kontekście powstał projekt Possible, którego celem było opracowanie praktycznych metod recyklingu sztywnych pianek PU i kompozytów PU/GFRP w skali przemysłowej.
Dwie komplementarne ścieżki recyklingu mechanicznego
Jak wyjaśnia Dario Pigliafreddo, odpowiedzialny w Cannon za sprzedaż w segmencie mobilności i zastosowań specjalistycznych, projekt Possible stworzył ramy do ukierunkowanych badań nad recyklingiem pianek sztywnych i kompozytów PU/GFRP. Założeniem było, aby nie ingerować w chemię systemu, nie wprowadzać złożonych etapów procesu ani nie wymuszać budowy całkowicie nowych linii, lecz wykorzystać znaną i sprawdzoną aplikację impregnacji włókien szklanych, rozszerzając ją o możliwość podawania recyklatu w postaci granulatu i proszku. Modyfikacje wprowadzono na platformie wysokociśnieniowego spieniania, z której już obecnie korzysta część producentów poliuretanu.
W trakcie projektu przetestowano dwa uzupełniające się podejścia. Pierwsze polegało na przetworzeniu odpadów sztywnej pianki na proszek o cząstkach mikrometrycznych, który następnie dyspergowano w poliolu w postaci zawiesiny i dozowano jako ciekły komponent z wykorzystaniem głowicy mieszającej. Drugie zakładało użycie granulatu PU oraz granulatu kompozytu poliuretanowo-szklanego, wprowadzanego do układu jako napełniacz stały za pośrednictwem dedykowanych urządzeń dozujących, współpracujących z głowicą mieszającą FPL 36 IW dla technologii Interwet-LFI (Long Fiber Injection), objętej patentem Cannon.
Recyklat proszkowy w dyspersji poliolu
W pierwszej ścieżce odpady sztywnej pianki przekształcano w dwa rodzaje proszku. Pierwszy z nich, oznaczony jako PU-A, stanowił frakcję drobną, w której większość cząstek miała rozmiar poniżej 75 µm. Drugi, PU-B, był proszkiem gruboziarnistym, o frakcji w przedziale 300–500 µm. Proszki po wysuszeniu wprowadzano do reaktora z poliolem, tworząc zawiesinę o stężeniu do 20% masowych względem strumienia poliolu, co odpowiadało około 5% udziału w gotowej pianie.
Aby umożliwić przetwarzanie tak gęstych zawiesin, Cannon podzielił zarówno izocyjanian, jak i poliol na dwa równoległe strumienie, „czysty” i „załadowany” recyklatem. Takie rozwiązanie pozwala utrzymać wysoką energię mieszania i stabilną pracę układu, nawet przy lepkościach przekraczających 10 000 mPa·s. Zawiesina była dozowana za pomocą cylindra zgarniakowego. Uzyskane później panele charakteryzowały się jednorodną strukturą i dobrą dystrybucją proszku pochodzącego z recyklingu.
Analiza właściwości izolacyjnych wykazała, że przewodność cieplna w porównaniu do materiału referencyjnego wzrosła jedynie o około 4%. Oznacza to możliwość utrzymania wymaganej efektywności termoizolacyjnej nawet przy zawartości około 3% recyklatu w strukturze piany. W ocenie Cannon recykling proszkowy może być stosowany do zastosowań, w których szczególnie istotne są parametry cieplne i jednorodność struktury komórkowej.
Granulat PU i GFRP jako napełniacz stały w technologii Interwet-LFI
Druga ścieżka polegała na przetworzeniu odpadów PU, w tym odpadów kompozytowych poliuretanowo-szklanych, na granulat. Uzyskane w ten sposób cząstki dozowano jako napełniacz stały bezpośrednio do głowicy Interwet-LFI. Technologia ta jest od lat wykorzystywana do łączenia poliuretanu z ciętym włóknem szklanym i pozwala na zintegrowanie granulatu pochodzącego z recyklingu z przepływem mieszaniny reakcyjnej.
W celu określenia najefektywniejszego sposobu podawania granulatu przetestowano dwa typy systemów transportu: pneumatyczny transport w złożu fluidalnym oraz elastyczny podajnik ślimakowy. Transport pneumatyczny zapewniał dobre rezultaty przy granulacie o wysokiej gęstości i regularnym kształcie, lecz wykazywał niestabilność w przypadku materiałów lekkich lub o tendencji do pylenia. Elastyczny podajnik ślimakowy okazał się rozwiązaniem bardziej uniwersalnym, umożliwiającym realizację strumieni od kilku gramów do ponad 100 g/s, bez pulsacji i bez mostkowania materiału. Z tego względu został uznany za szczególnie przydatny do podawania granulatu GFRP otrzymanego z odpadów.
W tak skonfigurowanym układzie wyprodukowano panele zawierające do 40% masowych granulatu pochodzącego z recyklingu, przy zachowaniu równomiernego rozkładu cząstek w całej grubości wyrobu. Pozwala to traktować granulaty sztywnych pianek i kompozytów GFRP jako dodatkowy materiał wzmacniający w nowych kompozycjach, bez konieczności zasadniczej zmiany istniejącej infrastruktury wytwórczej.
Głowica wysokociśnieniowa Cannon FPL 36 IW dozuje poliuretan z granulatem sztywnej pianki PU na formę. (fot. Cannon Group)
Integracja recyklingu z liniami produkcyjnymi PU
Przeprowadzone przez Cannon testy potwierdziły, że recykling sztywnych poliuretanów i kompozytów GFRP może zostać włączony bezpośrednio w istniejące linie produkcyjne. Opracowane podejścia nie wymagają stosowania procesów inwazyjnych ani radykalnych zmian w formulacjach, a odpady przekształcane są w surowiec wtórny, który może być użyty ponownie w tym samym procesie. Z punktu widzenia producentów oznacza to potencjalne korzyści ekonomiczne wynikające z ograniczenia kosztów utylizacji oraz zakupu części surowców pierwotnych, a także korzyści środowiskowe związane z redukcją odpadów kierowanych na składowiska lub do spalarni.
Rozwiązania opracowane w projekcie Possible stanowią konkretny krok w kierunku zwiększenia cyrkularności materiałów termoutwardzalnych, które dotychczas były uważane za wyjątkowo problematyczne pod względem recyklingu. Na podstawie wyników badań Cannon pracuje obecnie nad komercyjnymi rozwiązaniami w obszarze recyklingu pianek PU i kompozytów GFRP, które mają trafić na rynek w najbliższych latach. Podczas targów Jec World 2026 firma będzie prezentować te technologie na stoisku 5M72.
