Recykling materiałów kompozytowych

• Autorzy: Palimąka Piotr , Pietrzyk Stanisław , Gębarowski Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.15199/148.2021.2.3

Warianty tytułu

EN

Recycling of composite materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obowiązujące przepisy w zakresie ochrony środowiska nakładają na producentów wszelkich materiałów inżynierskich obowiązek takiego ich projektowania i wytwarzania, aby mogły być poddane procesom recyklingu. Obecnie większość materiałów, takich jak metale, stopy metali, tworzywa sztuczne, szkło i in., spełnia te wymagania, dzięki czemu procesy odzysku i recyklingu pozwalają na ich powrót do obiegu. Szczególną grupę materiałów inżynierskich stanowią kompozyty, których recykling nie został wystarczająco opracowany. Wynika to głównie, z ich krótkiego czasu stosowania oraz skomplikowanej struktury, przez co procesy odzysku i recyklingu są mało poznane lub okazują się zbyt kosztowne w porównaniu do składowania odpadów kompozytowych. Należy się jednak spodziewać, iż w przyszłości składowanie tego typu materiałów będzie zabronione, a badania nad ich recyklingiem konieczne są już dziś. W niniejszej pracy dokonano przeglądu metod związanych z odzyskiem i recyklingiem najbardziej popularnych na rynku kompozytów termoutwardzalnych, metalicznych i wieloskładnikowych. Wskazano zalety i wady recyklingu mechanicznego, chemicznego i termicznego oraz dokonano oceny możliwości zastosowania wymienionych metod do wybranych rodzajów kompozytów.

EN

Existing environmental regulations place manufacturers of all engineering materials under obligation to design and produce materials in such a way allowing future recycling. At present, majority of materials, such as metals, alloys, plastics, glass, etc. fulfil this requirement hence recycling processes allow to return them to a circulation. Composite materials are group of materials for which recycling processes are not well developed. It is a result of the relatively short presence time of such materials on the market as well as their complicated structure. Therefore, recycling of composite materials is poorly known or too expensive comparing to the scrap disposal price. However, in future, the disposal of composite material scrap is expected to be forbidden thus researches related to this topic are necessary now. In the present work, the recovery and recycling processes of the most popular composite materials on the market such as thermosetting, metallic and multi-component are reviewed. Advantages and disadvantages of mechanical, chemical and thermal processes are indicated. Additionally, the application feasibility of the processes mentioned above for selected composite materials are evaluated.

Słowa kluczowe

PL

recykling kompozytów; kompozyty; recykling

EN

recycling of composite materials; composite materials; recycling

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
• Czasopismo: Przegląd Mechaniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 2
• Strony: 36--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Palimąka Piotr

• Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Nieżelaznych, Wydział Metali Nieżelaznych, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

autor

Pietrzyk Stanisław

• Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Nieżelaznych, Wydział Metali Nieżelaznych, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

autor

Gębarowski Wojciech

• Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Nieżelaznych, Wydział Metali Nieżelaznych, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Bibliografia

• [1] Directive 2002/96/EC on waste electrical and electronic equipment 27 January 2003. Official Journal of the European Union, L 37/24, 13.2.2003.
• [2] Pickering S. J. 2006. “Recycling technologies for thermoset composite materials – current status”. Composites: Part A (Applied Science and Manufacturing) 37: 1206–1215.
• [3] Torres A., I. de Marco, B. M. Caballero, M. F. Laresgoiti, J. A. Legarreta, M. A. Cabrero, A. Gonzalez, M. J. Chomon. 2000. “Recycling by pyrolysis of thermoset composites: characteristics of the liquid and gaseous fuels obtained”. Fuel 79: 897–902.
• [4] Scheirs J. 1998. Polymer recycling – science technology and applica­tions. London: Wiley.
• [5] Bledzki A. K., K. Kurek, Ch. Barth. 1992. “Development of a thermoset part with SMC reclaim”. ANTEC 92--Shaping the Future 1: 1558–1560.
• [6] Butler K. 1991. “Recycling of molded SMC and BMC materials”. In Proceedings of the 46th Annual Technical Conference, Reinforced Plastics/Composites Institute (pp. 1-8). The Society of the Plastics Industry Inc.
• [7] Jutte R. B., W. D. Graham. 1991. “Recycling SMC”. In Proceedings of the 46th Annual Technical Conference, Reinforced Plastics/Composites Institute (pp. 1-6). The Society of the Plastics Industry Inc.
• [8] Curcuras C. N., A. M. Flax, W. D. Graham, G. N. Hartt. 1991. “Recycling of thermoset automotive components”. SAE Technical Paper Series 910387: 16.
• [9] Bream C. E., R. P. Hornsby. 2002. “Comminuted thermoset recyclate as a reinforcing filler for thermoplastics. Part I. Characterisation of recyclate feedstocks”. Journal of Materials Science 36(12): 2965–2975.
• [10] Pickering S. J., M. Benson. 1991. The recycling of thermosetting plas­ tics. Plastics and rubber institute, Second international conference plastics recycling. 13–14 March 1991, London, pp. 23/1–10.
• [11] Nystrom B. 2002. Energy recovery from composite materials. Seminaron recycling of composite materials, IFP SICOMP, Molndal, Sweden; 14th–15th May 2002.
• [12] Fenwick N. J., S. J. Pickering. 1994. Using waste materials to reduce emissions combustion of glass reinforced plastic with coal in a flu­ idised bed. Conference on engineering profit from waste IV, International Mechanical Engineering. London. Conference C493, 9-11 November 1994 pp. 157–166.
• [13] Pickering S. J., R. M. Kelly, J. R. Kennerley, C. D. Rudd. 2000. “A fluidised bed process for the recovery of glass fibres from scrap thermoset composites”. Compos. Sci. Technol. 60: 509–523.
• [14] Yip H. L. H., S. J. Pickering, C. D. Rudd. 2002. “Characterisation of carbon fibres recycled from scrap composites using fluidized bed process”. Plast. Rubber Compos. 31: 278–282.
• [15] Soh S. K., D. K. Lee, Q. Cho, Q. Rag. 1994. Low temperature pyroly­sis of SMC scrap. Proceedings of 10th annual ASM/ESD advanced composites conference, Dearborn, Michigan, USA, 7-10 November pp. 47–52.
• [16] Cunliffe A. M., N. Jones, P. T. Williams. 2003. “Pyrolysis of composite plastic waste”. Environ. Technol. 24: 653–663.
• [17] Torres A., I. de Marco, B. M. Caballero, M. F. Laresgoiti, J. A. Legarreta, M. A. Cabrero et al. 2000. “Recycling by pyrolysis of thermoset composites: characteristics of the liquid and gaseous fuels obtained”. Fuel 79: 897–902.
• [18] Nishida Y., N. Izawa, Y. Kuramasu. 1999. “Recycling of Aluminum Matrix Composites”. Metalurgical and materials transactions A, 30A: 839–844.
• [19] Nagolska D., P. Szymański, Z. Pędzich. 2006. „Rola parametrów struktury kształtki zbrojącej w procesie recyklingu metalowych kompozytów z nasycanym zbrojeniem”. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji (26)1: 1–10.
• [20] Nagolska D. 2008. „Objętościowy udział metalu osnowy w kompozytach z nasycanym zbrojeniem a efektywność procesu recyklingu”. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji (28)1: 119–126.
• [21] Nagolska D., M. Szweycer. 2006. „Próby recyklingu kompozytów z nasycanym zbrojeniem grafitowym i osnową ze stopu OT7”. Kompozyty 6: 55–59.
• [22] http://atmia.put.poznan.pl/Woluminy/Fil/ATMiA_26_1_4.pdf
• [23] Nagolska D., M. Langiewicz. 2009. „Koncepcja linii do recyklingu metalowych materiałów kompozytowych z nasycanym zbrojeniem”. Kompozyty 9: 45–48.
• [24] Nagolska D., M. Szweycer. 2003. „Dobór ośrodka do recyklingu odlewów z metalowych kompozytów nasycanych”. Kompozyty 3: 101–105.
• [25] Jackowski J., D. Nagolska, M. Szweycer, P. Szymański. 2007. „Możliwości recyklingu metalowych odlewów kompozytowych”. Kompozyty 7: 37–40.
• [26] Kamavaram V., D. Mantha, R. G. Reddy. 2005. “Recycling of aluminum metal matrix composite using ionic liquids: Effect of process variables on current efficiency and deposit characteristics”. Electrochimica Acta 50: 3286–3295.
• [27] Mizumoto M., T. Ohgai, A. Kagawa. 2002. “Novel Separation Technique of Particle Reinforced Metal Matrix Composites by Fused Deposition Method”. Materials Transactions 10: 2629–2634.
• [28] Tempelman E. 1999. Sustainable transport and advanced materials. Ph.D. Thesis, Delft University of Technology, Netherlands.
• [29] Yongxiang Y., Z. Guoliang, X. Yanping. 2011. “Recycling of Fiber-Metal Laminates”. Advanced Materials Research 295–297: 2329–2332.
• [30] Zhu G. L., Y. P. Xiao, Y. X. Yang, J. Wang, B. D. Sun, R. 2012. Boom, Recycling of Aluminum from Fibre Metal Laminates, J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.), 17 pp. 263-267.
• [31] de Haan A. R. C. 2001. “Glare as part of sustainable and environmentally sound engineering”. [w]: Vlot A., Gunnink J. W. (Eds.), Fibre Metal Laminates, an Introduction. London: Kluwer Academic Publishers.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).