•1 RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ TERMOSETY RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •2 1 Úvod do předmětu, legislativa a názvosloví, anglická terminologie, literatura. 2 Sběr, identifikace třídění odpadu. Operace na suché cestě. 3 Recyklace – na mokré cestě 4 Zpracování v tavenině a příbuzné operace 5 Recyklace termosetů. 18. 10. EXKURZE I (PETKA CZ) – RECYKLACE PET > 25. 10. Recyklace PET –zopakování z exkurze a hodnocení recyklátu 1. 11. Recyklace vulkanizátů 8. 11. Chemická recyklace 15. 11. Metody termického rozkladu. Energetické využití. 22. 11. Recyklace versus biodegradace. Praktické příklady z literatury a praxe. 25. 11. EXKURZE I I (SPALOVNA BRNO) – ENERGETICKÉ VYUŽITÍ ODPADŮ > 19. 11. 2015 29. 11. Problémy a perspektivy recyklace a likvidace polymerního odpadu. 6. 12. Příprava na zkoušku nebo předtermín TAK TOMU MOC NEVĚŘÍM. Co vy? •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •3 img686.jpg Syllabus „Makromolekulární chemie“ •4 •Polymery připravované polykondenzací •Polyestery •Polyuretany •Epoxidy •Fenolformaldehydové pryskyřice •Močovinoformaldehydové pryskyřice •Melaminoformaldehydové pryskyřice •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Slovníček na úvod •5 Jazyk výraz Čeština Termosety Němčina Duroplaste Angličtina Thermosets •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 ČSN 64 0003 Plasty – Zhodnocení plastového odpadu – Názvosloví Česky anglicky Primární recyklace plastů, primární recyklování plastů Proces, při němž se z plastového odpadu získává materiál či výrobek z tohoto materiálu, který má stejné nebo podobné vlastnosti jako materiál či výrobek původní Primary recycling Sekundární recyklace plastů, sekundární recyklování plastů Proces, při němž se z plastového odpadu získává materiál či výrobek, jehož vlastnosti jsou značně odlišné od materiálu původního Secondary recycling •6 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 ČSN 64 0003 Plasty – Zhodnocení plastového odpadu – Názvosloví Česky anglicky Fyzikální recyklace plastů, fyzikální recyklování plastů Physical recycling Chemická recyklace plastů, chemické recyklování plastů, rekonstituce plastového odpadu Reconstitution of plastic waste, Chemical recycling – běžně se používá, ale není v této normě Surovinové zhodnocení plastů, přeměna plastového odpadu na suroviny surovinové využití plastového odpadu Transformation of plastic waste into raw materials Energetické zhodnocení plastů, přeměna plastového odpadu na energii, energetické využití plastového odpadu Transformation of plastic waste into energy •7 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Regenerát versus recyklát Česky anglicky Regenerát z vlastních zdrojů Materiál získaný z vlastního technologického odpadu, určený pro použití uvnitř podniku Reworked plastic Regenerát z vnějších zdrojů Materiál z technologického odpadu, zpracovávaný nebo přepracovávaný mimo podnik, v němž vznikl Reprocessed plastic Recyklovaný plast Materiál získaný recyklováním UŽIVATELSKÉHO plastového odpadu, tento materiál je většinou předmětem dalších zpracovatelských operací vedoucích k výrobku Recycled plastic •8 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Termosety •9 •Ne všechny polymery připravované polykondenzací jsou TERMOSETY!!! •PETP, PBTP •PA 6.6, PA 6.12 …… •PC (polykarbonáty •………….. •Polyadice X Polykondenzace!!! • • • • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Termosety •10 •Ne všechny polymery připravované polykondenzací jsou TERMOSETY!!! • termosety 1105.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Termosety •11 termosety 2106.jpg •Kde jsou TERMOSETY •Ještě používány pro krátkodobé aplikace? •Které termoplasty •by je mohly nahradit •v krátkodobých •i dlouhodobých •aplikacích? •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Termosety a recyklace? •12 •Až do nedávna byla považovány na NERECYKLOVATELNÉ > to snižovalo a snižuje jejich současné uplatnění na trhu •Snad jedině u polyuretanů (PUR) lze uvažovat o SOLVOLÝZE > čím? > CHEMICKÁ RECYKLACE •Další možnost pro PUR: REKONSTITUCE (jedna z úloh ve skriptech UTB Zlín) • • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Termosety a PROBLÉMY recyklace •13 RECYKLACE TERMOSETŮ_1112.jpg RECYKLACE TERMOSETŮ_3114.jpg •Jak se tedy recyklují? •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Alkoholýza PUR •14 PUR alkoholýza 2110.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •Toto je ale CHEMICKÁ RECYKLACE REKONSTITUCE PUR •15 •VORAMER (DOW, www.dow.com): •Průmyslové adhezivo – pojivo na bázi PUR složek •Použití pro PUR, ale i pro vulkanizáty •Pro lehčený PUR je objemový poměr cca. 80/1 = PUR/ VORAMER •VORAMER* Industrial Adhesives and Binders can be used as binder in a variety of recycling applications, bonding together different kinds of shredded materials such as rubber, flexible polyurethane foams, EVA, cork and gravel. VORAMER binders are based on Dow's prepolymer technology and expertise. These prepolymers can be MDI, MDI/TDI and TDI based. • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Termosety a recyklace? •16 •Pokud neobsahuje cenné plnivo: Pomlet a využít jako plnivo (tím se nebudeme zabývat) •Pokud obsahuje cenné plnivo: –Pomlet –Odtřídit matrici a využít jako plnivo •Odtřídit plnivo a znovu použít • – • • • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Odtřídit plnivo a znovu použít Česky Anglicky Vyztužený termosetický útvar určený k tvarování (používá se výraz PREPREG) Sheet moulding compound Obvykle ve tvaru plošného útvaru ZKRATKA: SMC •17 •Používá se u epoxidových nebo (častější) polyesterových odpadů vyztužených skleněnou tkaninou nebo netkanou rohoží. •Pochopitelně až potom, co jsou vytvrzeny! •Výtežnost vláken: 10 – 30 % •K drcení jsou používány KLADIVOVÉ MLÝNY nebo drtiče se zvláště odolnými noži •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Typické receptury SMC •18 RECYKLACE TERMOSETŮ_2113.jpg •SUPERLEVNÁ RECEPTURA (hodně CaCO3) •DRAHÁ RECEPTURA (BEZ CaCO3) RECYKLACE TERMOSETŮ_2113.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Úspora použitím recyklátu u receptury SMC •19 RECYKLACE TERMOSETŮ_4115.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Kladivový mlýn (wikipedia) •20 File:Hammer mill open angled full.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Kladivový mlýn (wikipedia) •21 File:Hammermühle.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Drtič velkých kusů, drtič na hrubo (Shredder) •22 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Znovu použít – ale kde? •Mletá matrice –Plnivo do stejného materiálu –Plnivo pro termoplasty •Odtříděné plnivo –Plnivo do stejného materiálu – •23 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •24 •Universities combine in thermoset recycling research project. •British Plastics & Rubber, July, 1995 •THE universities of Nottingham and Brunel are collaborating in a [pounds]600,000 project to develop recycling techniques for thermoset polymer composites •The RRECOM project -- the acronym stands for recycling and recovery from composites materials -- is funded under the LINK structural composites programme, with support from the DTI and the Engineering & Physical Sciences Research Council. Half the costs will be met by the 16 private sector companies that are participating in the scheme. •Nottingham will work on energy recovery processes and recycling of incombustible materials. Brunel will examine fragmentation techniques aimed at producing reinforcing fillers. •Further details from the project manager, Dr Steve Pickering at Nottingham University on 01159 513785. • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •25 •Thermoset scrap study. •British Plastics & Rubber, February, 1997 •Brunel University and the University of Nottingham are jointly working on a research programme to study ways of dealing with thermoset scrap. •The Brunel programme, led by Dr Peter Hornsby and Professor Mike Bevis, is concentrating on size reduction and the use of scrap as a functional filler in polymeric matrices. In commercial trials, Birkbys Plastics is now moulding an existing automotive component in a thermoplastic reinforced with scrap thermoset filler. •Birkbys sees the exercise as an important step towards vehicle recyclability. The work is part of the RRECOM - recycling and recovery from composite materials - project that is supported through the LINK structural composites programme, with funding from the DTI and others. Sixteen collaborating... • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •26 •Universities combine in thermoset recycling research project. •Publication: British Plastics & Rubber Date: Saturday, July 1 1995 THE universities of Nottingham and Brunel are collaborating in a [pounds]600,000 project to develop recycling techniques for thermoset polymer composites. •The RRECOM project -- the acronym stands for recycling and recovery from composites materials -- is funded under the LINK structural composites programme, with support from the DTI and the Engineering & Physical Sciences Research Council • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •27 •Thermoset recycling project.(ENVIRONMENTAL ISSUES) •Publication: High Performance Plastics Date: Monday, August 1 2005 A research project underway in the UK is looking at ways of recycling thermoset-based FRPs in the automotive industry. •Entitled Recycling Thermoset Composites (RECCOMP), it is a Department of Trade and Industry (DTI)-funded programme worth about 880 000 [pounds sterling] over three years. It is being led by SIMS Group UK Ltd. •The project is aimed at improving the UK's ability to respond to environmental legislation on recycling of waste from FRPs. Industry, in particular the automobile sector, is a significant consumer of non-recyclable thermoset FRPs, 85% o • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Která vlákna má smysl recyklovat? UHLÍKOVÁ! •28 •R.E. Allred, L. D. Busselle, J. M. Shoemaker •Catalytic Process for Reclamation of Carbon Fibres from Carbon/Epoxy Composites •SPE Annual Recycling Conference 1999 •http://www.plasticsresource.com/recycling/ARC99/Allred.htm •Čím to katalyzují ale neříkají! • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •29 RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN I 23102011726.jpg RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN II 23102011727.jpg RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN III 23102011728.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Snad je to pravda? •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •30 RECYKLACE UHLÍKOVÝCH VLÁKEN IV 23102011729.jpg Firma DELL – uhlíková vlákna •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •31 • http://greenchemicalsblog.com/2015/10/12/dell-partners-with-sabic-for-recycled-carbon-fibers/ •http://www.dell.com/learn/us/en/vn/press-releases/2015-09-28-dell-launches-industry Která vlákna má smysl recyklovat a která asi ne? •Má smysl •UHLÍKOVÁ •ČEDIČOVÁ •SKLENĚNÁ vyšší jakosti • •NEMÁ smysl •SKLENĚNÁ odpadní (směs různých jemností, povrchových úprav a druhů skla) • •32 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Přibližné cené vláken Vlákno Cena (EUR/kg) UHLÍKOVÁ 20 – 25 ČEDIČOVÁ 3,5 - 5,2 SKLENĚNÁ vyšší jakosti 1,3 – 1,6 •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •33 •Cena je závislá na odebraném množství a na povrchové úpravě Příklad separovaného skleněného vlákna po recyklaci SMC (patrně vyztuženo netkanou rohoží) •34 ERCOM 1166.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •35 ERCOM 3168.jpg ERCOM 2167.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Jak je možno usnadnit separaci vláken? •Nabobtnání organickým rozpouštědlem –Náklady na hygienu a regeneraci rozpouštědla •Povrchově aktivní látkou, která difunduje podél vláken a separuje je od matrice –Vodná báze, ale poměrně nová věc > ŠANCE PRO VÁS! •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •36 Má smysl zabývat se recyklací SMC? MÁ! •37 •Odhad Z ROKU 2007: •V DOPRAVNÍ TECHNICE je v Evropě použito cca. 145 000 t SMC ročně •Polovina tohoto množství připadá na osobní automobily –Cca. 120 kg plastů/jedno auto –20 % z toho jsou KOMPOZITY! • • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Co dnes dominuje u recyklace termosetů? Energetické využití! •38 PYROLÝZA ODPADŮ 1111.jpg •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 Je šancí PLASTBETON? •Co to je plastbeton? •Kde se používá? •Kdo ho v tuzemsku vyrábí? •Jaké má složky? •Jaký termosetický materiál by bylo možno takto recyklovat? • •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •39 TOTO SE MI ZDÁ ZAJÍMAVÉ. Co vám? •18. 10. 2016 •RECYKLACE TERMOPLASTŮ, TERMOSETŮ A PRYŽÍ MU PŘF 5 2016 •40 •Vědci na Fakultě chemické, Ústavu chemie potravin a biotechnologií – doc. Ing. Jiřina Omelková, CSc. a Ing. Miroslava Zichová, vyvinuli technologii sloužící k přípravě a využití drtě z bezbarvých PET lahví, na kterou lze imobilizovat biologicky aktivní látky. Imobilizace v biotechnologiích představuje „techniky používané pro fyzikální nebo chemickou fixaci buněk, organel, enzymů nebo jiných proteinů (např. monoklonálních protilátek) na pevný povrch nebo zadržených membránou“ (2). •Proces přípravy nosiče pro imobilizaci PET lahví spočívá v rozdrcení plastových obalů. Vzniklá drť se dále separuje na dílčí frakce, přičemž částice menší než 0,8 mm se použijí k imobilizaci. Aktivace nosiče pro imobilizaci enzymů proběhne třepáním drtě v kombinaci s acetonem, které trvá v rozmezí 5 až 10 hodin. Získaný nosič pro imobilizaci enzymů se následně vysuší. Enzym se poté aplikuje do reakční směsi