Автор: Арне Ширп
Автор перевода: В.А. Федоренко
Источник: Международная ассоциация по техническим вопросам по древесине e.V. (iVTH) Bienroder Weg
Арне Ширп – Переработка материалов древесно-полимерных композитов (ДПК, древесно-пластиковых композитов) на примере настила Описана повторная переработка древесно-полимерного композита, на примере переработки настила ДПК. В проекте использованы предварительно состаренные настилочные покрытия ДПК на основе полиэтилена, полипропилена и ПВХ. Они могут быть легко обработаны и повторно экструдированы в профили с использованием смесей свежего и использованного ДПК.
Древесно-полимерные композиты (ДПК) или Древесно-пластиковые материалы состоят из лигноцеллюлозосодержащих частиц и термопластичных пластмасс (DIN EN 15534-1, 2014). ДПК может быть снова измельчен и экструдирован благодаря термопластичному компоненту. Материальное каскадное использование ДПК является предметом этого проекта. Разделение, сортировка, переработка и утилизация ДПК до сих пор не изучены.
Используемые в проекте предварительно состаренные настилочные покрытия ДПК на основе полиэтилена, полипропилена и ПВХ могут быть легко обработаны и повторно экструдированы в профили с использованием смесей свежего и использованного ДПК. Во время повторной экструзии ДПК была проведена первая стадия рециркуляции, и профили подвергли испытательной серии. Профили со 100% использованным ДПК отвечали требованию водопоглощения после экструзии (максимум 7%), за исключением версии с полипропиленом в качестве матрицы. Здесь требование было немного превышено на 8,2%. Для всех ДПК на основе ПВХ было достигнуто водопоглощение менее 6%. В случае ДПК на основе полиэтилена наблюдалось уменьшение увеличения массы при уменьшении содержания свежей материала, причем требование выполнялось только в случае профилей с содержанием свежего материала 0%. Требования к изгибающим свойствам были выполнены после экструзии (первая стадия повторного использования) всех составов, за исключением профилей на основе ПП со 100% -ным содержанием ДПК.
После 1,5-летних погодных испытаний на открытом воздухе снова проводились на ДПК настилах. Было обнаружено, что все ДПК на основе ПВХ и ДПК на основе полипропилена со 100% и 95% имели поглощение воды менее 7%. Все ДПК на основе полиэтилена поглотили более 7% воды после воздействия окружающей среды. Требования к свойствам изгиба были снова соблюдены всеми требованиями, кроме профилей на основе ПП со 100% содержанием ДПК.
Требование устойчивости к удару ударными болтами было выполнено во всех вариантах как до, так и после атмосферных воздействий.
Требование об изменении цвета E (максимум 10 в соответствии с требованиями к качеству и испытаниям для контроля производства террасного настила из древесно-полимерных материалов) было достигнуто только с помощью ДПК на основе ПЭ, как до, так и после наружных погодных условий. В случае экструзии с использованием использованного ДПК никакие дополнительные добавки не добавлялись с УФ-защитными средствами, пигментами или термостабилизаторами, так что можно предположить, что лучшие результаты по стабильности цвета могут быть достигнуты после соответствующих добавок, в частности, для ДПК на основе ПП и поливинилхлорида.
Сравнение результатов для ДПК с различными матрицами (ПЭ, ПП, ПВХ) невозможно из-за различных условий во время предварительного старения, но в этом проекте могут быть показаны тенденции в серии, экструдирования с увеличивающимися пропорциями используемого ДПК. В целом можно констатировать, что используемые ДПК, по-видимому, в основном подходят для производства новых профилей ДПК. Дальнейшие испытания экструдированных профилей на основе переработанного материала в соответствии с требованиями DIN EN 15534–4 (например, поведение при ползучести, влагостойкость в циклических условиях) должны проводиться с целью запоминания свойств профнастила ДПК на основе использованного ДПК. Компания КС–Кунстстоффтехник в Бад-Мюнстерайфеле использовала гранулы ДПК из внутренних производственных отходов производителей ДПК, представленных в ПA, для производства строительных и инфраструктурных продуктов. Производители ДПК предоставили для каждого типа переработанного материала от 500 до 1000 кг материала. В случае ДПК на основе полипропилена содержалось около 60% древесных частиц, на основе полиэтилена – около 70% и на основе ПВХ – около 57%. Регрануляты ДПК использовались в качестве замены для обычно используемого материала из Dual System Germany. Регрануляты ДПК расплавляли в экструдере и заливали в формы без давления. При добавлении 1/3 ДПК к традиционно используемому материалу из «желтого мешка» были успешно изготовлены строительные ограждения, при этом были достигнуты лучшие результаты при снижении содержания ДПК на 15–20%.
С использованием плана экспериментов (МЭ) было исследовано, как добавление добавок для стабилизации рециклата ДПК влияет на свойства материалов и насколько хорошо смешиваемость рециклата ДПК на основе различных полимеров. Дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСИ) использовали для определения времени окислительной индукции (ВОИ) ДПК с переработанным материалом. Использование рециклата ДПК на основе ПЭ мало влияло на значения ВОИ. Однако в случае ДПК на основе полипропилена использование рециркуляции сократило ВОИ с 22 до 8 минут.
Спектральная визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне продемонстрировала классификацию ДПК из различных типов пластмасс, а также их автоматическую сортировку. Миниатюрный спектроскоп в перспективе пригоден для быстрого анализа образцов, при условии, что они имеют плоскую поверхность и имеются обучающие записи для всех классифицируемых образцов. С помощью системы сортировки, имеющейся в Фраунгоферском WKI, процессы сортировки уже могут быть продемонстрированы при благоприятных условиях, даже если спектральное и пространственное разрешение должно быть дополнительно улучшено.
Проект IGF 17411 N исследовательского объединения Internationaler Verein fur Technische Holzfragen e.V. (iVTH) был профинансирован AiF в рамках программы по продвижению исследований в промышленных кругах (IGF) Федеральным министерством экономики и энергетики на основе резолюции Бундестага Германии.