Recykling pianek poliuretanowych
Odpady pianek poliuretanowych to poważny problem z punktu widzenia zagospodarowania.
Poliuretany stanowią grupę tworzyw sztucznych o wyjątkowo wszechstronnych właściwościach oraz szerokim wachlarzu zastosowań przemysłowych i użytkowych. W zależności od stosowanych surowców i warunków przetwórstwa poliuretanów, otrzymuje się szeroką bazę produktów o bardzo zróżnicowanych własnościach. Poliuretany można wytwarzać jako tworzywa piankowe, kauczuki, lakiery, kleje, włókna i materiały skóropodobne.
Najpowszechniejsze zastosowanie w wyrobach mają pianki poliuretanowe. Ich odpady stanowią poważny problem z punktu widzenia zagospodarowania. Pianki poliuretanowe stosowane są w wielu wyrobach codziennego użytku, związanych z ludzką działalnością. Stanowią główny składnik mebli tapicerowanych, elementów izolacyjnych stosowanych w budownictwie i ciepłownictwie, w urządzeniach chłodniczych oraz powszechnie wykorzystywane są jako opakowania wyrobów podatnych na uszkodzenia. Znaczącym źródłem odpadów pianki są zużyte pojazdy samochodowe. Fotele samochodowe, zagłówki, podłokietniki i elementy głuszące wykonane są z pianki poliuretanowej. Rynek napędzany jest też rosnącym zapotrzebowaniem na poliuretan w przemyśle budowlanym. Wzrost ten wynika ze zwiększonego zapotrzebowania na sztywną piankę głównie do celów izolacyjnych. Sztywna pianka obniża koszty energii poprzez zmniejszenie wymagań w zakresie ogrzewania.
Szacuje się, że w kraju powstaje rocznie ponad 20 tys. ton odpadów pianki miękkiej i ponad 10 tys. ton odpadów pianki sztywnej. Zdecydowana większość tych odpadów przekazywana jest na składowiska lub wyrzucana na tzw. dzikie wysypiska. Składowanie odpadów pianek poliuretanowych jest szczególnie kłopotliwe, ponieważ - ze względu na małą gęstość - zajmują one dużą powierzchnię i nie ulegają biodegradacji, stąd czas ich składowania na wysypiskach może wynosić nawet kilkadziesiąt lat. Ograniczona powierzchnia składowisk, rosnące koszty składowania oraz wymagania prawne z zakresu ochrony środowiska sprawiają, że zarówno ze względów ekologicznych, jak i ekonomicznych, niezbędne jest opracowanie sposobów gospodarczego wykorzystania pianek.
Składowanie pianek pochodzących ze starych urządzeń chłodniczych jest zabronione, ze względu na obecność w porach pianki substancji z grupy freonów (chlorofluoropochodne metanu lub etanu). Freony mają małą gęstość i uwolnione z porów pianek przenikają aż do górnych warstw stratosfery, gdzie pod wpływem promieniowania UV następuje rozkład cząsteczek freonu z wydzieleniem chloru, który z kolei katalizuje rozkład ozonu. Jedna cząsteczka np. freonu R11 rozkłada 4 cząsteczki ozonu. A zatem freony są głównym antropogennym składnikiem atmosfery, odpowiedzialnym za ubytek ozonu w wyższych warstwach.
W krajach, w których realizuje się politykę maksymalnego zagospodarowania odpadów (Europa Zachodnia i USA), przetwarzanie odpadów pianek na wyroby użyteczne jest powszechnie stosowane. Stanowia one surowiec do produkcji nowych wyrobów lub być częściowym zamiennikiem surowca oryginalnego
Technologie recyklingu pianek poliuretanowych
Pierwszym etapem w recyklingu pianek poliuretanowych jest odzysk czystej pianki ze zużytych wyrobów, poprzez usunięcie elementów metalowych, materiałów tekstylnych, drewnianych i innych zanieczyszczeń. Odpadowe pianki poliuretanowe, zarówno miękkie jak i sztywne, mogą z dobrymi wynikami być powtórnie wykorzystywane w zastosowaniach podobnych do pierwotnych. Wykorzystanie odpadów może odbywać się w procesach recyklingu materiałowego, surowcowego oraz odzysku energii.
Na uwagę zasługują szczególnie metody recyklingu materiałowego, jako najprostsze w stosowaniu i efektywne ekonomicznie. Wśród znanych metod recyklingu materiałowego wyróżnić należy: regranulację i wprowadzanie odpadów do systemu piankowego, prasowanie z reaktywnym środkiem wiążącym oraz spiekanie reaktywne.
Regranulacja
W metodzie regranulacji odpady pianki rozdrabnia się na cząstki o wielkości odpowiedniej dla potencjalnego zastosowania. Rozdrobnione odpady o wielkości cząstek poniżej 0,1 mm mogą stanowić napełniacz w materiałach polimerowych, szczególnie tych o budowie polarnej, lub można je wprowadzać do poliolu - składnika systemu piankowego. Właściwości wyrobów otrzymanych z użyciem pianki odpadowej zależą od wprowadzonej ilości odpadów, aczkolwiek nieprzekraczającej zazwyczaj 30% wag. Regranulowane odpady o wielkości cząstek około 10-15 mm są doskonałym środkiem absorbującym substancje ropopochodne, stanowią wypełnienie opakowań wrażliwych na wstrząsy, a w budownictwie pełnią rolę amortyzujących wypełnień wykładzin podłogowych
Wprowadzanie odpadów do systemu piankowego
Prostym sposobem zagospodarowania odpadów pianki sztywnej jest umieszczenie kawałków odpadów w formie i zalanie całości świeżym systemem piankowym. Możliwe jest wprowadzenie ok. 70% odpadów, a właściwości mechaniczne i przewodności cieplnej są porównywalne z właściwościami płyt termoizolacyjnych, wykonanych z oryginalnego surowca.
Prasowanie z zastosowaniem reaktywnego środka wiążącego
W metodzie tej jako środek wiążący wykorzystuje się spoiwa lub kleje poliuretanowe typu prepolimerów izocyjanianowych lub poliizocyjanianów. Rozdrobnione odpady pianki - do wielkości kęsów 5-10 mm, natryskuje się ciekłym klejem poliuretanowym, a następnie mieszanina ta prasowana jest w formach, z zastosowaniem podwyższonej temperatury - ok. 30-50°C i niewielkiego ciśnienia. Proces utwardzania kleju można zaktywizować wprowadzając dodatkowo parę wodną. Czas utwardzania wynosi od 30-60 min i zależy od zastosowanego rodzaju spoiwa poliuretanowego. Ilość użytego spoiwa powinna wynosić 10-15% wag. Rozdrobnione odpady można mieszać również z włóknami wzmacniającymi lub tekstyliami. Gęstość wyrobu można regulować wielkością zastosowanego ciśnienia i w ten sposób otrzymywać wyroby o zróżnicowanych właściwościach wytrzymałościowych, odpowiadających końcowemu zastosowaniu. Najczęściej produkuje się tą metodą maty izolacyjne i dźwiękochłonne, materace rehabilitacyjne i maty gimnastyczne, sprężyste sufity podwieszane w halach sportowych lub maty do spania w kabinach samochodów ciężarowych.
Spiekanie reaktywne
W metodzie tej wykorzystuje się zjawisko płynięcia poliuretanu w warunkach odpowiednio wysokiej temperatury i ciśnienia. Przygotowanie odpadów do spiekania reaktywnego polega na ich rozdrobnieniu do odpowiedniej średnicy ziarna. Zmielone odpady wstępnie ogrzewa się w czasie kilkunastu minut, a następnie w wysokiej temperaturze - ok. 200oC i pod ciśnieniem ok. 350 bar prasuje w formie. Pod wpływem zastosowanego ciśnienia, cząsteczki zbliżają się do siebie i stykają na granicach ziaren. Otrzymuje się wyroby o bardzo dobrych właściwościach wytrzymałościowych i odporne na działanie wilgoci. Z odpadów pianek elastycznych otrzymuje się wyroby o właściwościach kauczukopodobnych, a z odpadów pianek sztywnych - o właściwościach konstrukcyjnych.
JL
Czytaj więcej:
