Naukowcy z Politechniki Lubelskiej zbudowali maszynę do przetwórstwa tworzyw i wytwarzania nowych wyrobów z odpadowych materiałów polimerowych pochodzących z recyklingu. Są one wytrzymalsze, elastyczniejsze i mogą mieć właściwości zbliżone do betonu lub gumy.
Urządzenie i technologia powstały w Katedrze Technologii i Przetwórstwa Tworzyw Polimerowych Wydziału Mechanicznego Politechniki Lubelskiej. Ich twórcami są prof. Tomasz Klepka, mgr inż. Filip Longwic i mgr inż. Łukasz Garbacz. Wynalazek umożliwia otrzymywanie nowych, oryginalnych kompozycji materiałowych, które są oparte na tworzywach sztucznych, ale zawierają dużą ilość składników pochodzących z odpadów poprodukcyjnych. Dzięki temu otrzymane produkty mają polepszoną wytrzymałość w odniesieniu do tradycyjnego tworzywa, a z uwagi na rodzaj dodatku – napełniacza (mineralnego lub rozdrobnionych części roślin) charakteryzują się ciekawymi cechami i oryginalnymi właściwościami, które mogą być zbliżone do materiałów typu beton, twarde drewno lub guma.
Jak podkreśla prof. Tomasz Klepka, kierownik Katedry Technologii i Przetwórstwa Tworzyw Polimerowych, ta technologia oraz konstrukcja układu uplastyczniająco-mieszającego wyprzedza konstrukcje dotychczasowych, typowych maszyn przetwórczych o kilka kroków.
– Aby nadać polimerom odpowiednie, pożądane cechy, podczas ich podgrzewania dodaje się do nich różnego rodzaju napełniacze. Nasz zespół opracował technologie wytwarzania nowych wyrobów z mieszanek pochodzących z różnych tworzyw polimerowych, które razem rozdrobnione i zmieszane nie są w zasadzie dotychczas zagospodarowane. Do tworzywa dodaje się odpadowe materiały mineralne, np. piasek kwarcowy, pył budowalny lub rozdrobnione i wysuszone części roślin, w ilości od 50 do 70%. Wszystko to prowadzi do otrzymania nowego materiału formowanego ostatecznie w narzędziu. Obecnie dostępne na rynku wytłaczarki umożliwiają dodanie tylko 15-20% takiego napełniacza. Wynika to głównie z tego, że istnieje duże ryzyko uszkodzenia układu uplastyczniającego, czyli cylindra lub obracającego się w nim ślimaka – tłumaczy naukowiec.
Prof. Klepka przekonuje, że nowa maszyna politechniczna poradzi sobie z takim problemem, ponieważ ma wymienny układ uplastyczniający i bardzo szybko można w niej zmienić ślimak i cylinder, aby wprowadzić nową mieszankę.
W jaki sposób przebiega proces wytłaczania, wyjaśnia mgr inż. Filip Longwic.
– Mieszankę, najczęściej w postaci rozdrobionych płatków lub granulatu, wprowadza się do zasobnika, skąd trafia do specjalnego podgrzewanego cylindra. Tam ulega uplastycznieniu. Następnie przechodzi przez głowicę. Otrzymane produkty mogą być w postaci pręta, kształtownika lub taśmy. W zależności od wyrobu do ostatecznego formowania produktu możemy zastosować prasę hydrauliczną lub ruchomy stół. Tak powstają np. kostka brukowa, spowalniacze uliczne, bariery energochłonne oraz galanteria ogrodowa, np. oparcia ławek – mówi mgr Longwic.
Jak zaznacza prof. Klepka, sztandarowym pomysłem zespołu jest sztuczny kamień. Można go barwić w całej masie, dodać porofor. Dzięki temu powstają otwory drenażowe, które pozwalają chłonąć wodę. Kiedy jest nadmiar wody jest ona wchłaniana, a kiedy panuje susza to woda jest oddawana.
Naukowcy zamierzają zainteresować urządzeniem przemysł i zachęcić do współpracy nad efektywniejszym zagospodarowaniem trudnych odpadów.
– Typowe maszyny produkcyjne, np. wytłaczarki, wymagają wprowadzenia do leja zasypowego dużego wsadu materiałowego o znacznej objętości i masie około 300 kg. Przedsiębiorcy nie są zainteresowani badaniami nad nowymi innowacyjnymi materiałami na tak dużą skalę. Minimalna ilość tworzywa, która obsługuje nasze urządzenie, to od 0,5 do 1 kg, co pozwala na elastyczne dostosowanie się do różnych potrzeb klientów i wykonywanie mieszanek z różnorodnymi dodatkami. Ponadto w naszym laboratorium jesteśmy w stanie wykonać dużą liczbę badań właściwości mechanicznych lub cech fizykochemicznych gotowych wyrobów. Dzięki temu nasza oferta jest atrakcyjną opcją dla wielu przedsiębiorców – przekonuje prof. Tomasz Klepka.
– Z uwagi na to, że potencjalne wyroby będą wytwarzane z polimerów z recyklingu, tego typu maszyny i proces technologiczny dają „drugie życie” materiałom, a poprzez to można uzyskać poprawę wskaźników ekologicznych – dodaje.
Podczas wystawy INOVA Croatia 2023 wynalazek otrzymał złoty medal oraz trzy nagrody specjalne: Fundacji Wyrobów Wysoce Innowacyjnych z Arabii Saudyjskiej, Forum Wynalazców Rumunii oraz od naukowców z Norton University Kambodża.
Budowa maszyny była sfinansowana z projektu Ministerstwa Edukacji i Nauki pt. „Nauka dla Społeczeństwa”.
Źródło: Politechnika Lubelska