Teknisten muovien kierrätys
Aaltonen, Laura-Kaisa (2014)
Aaltonen, Laura-Kaisa
2014
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-04-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201403211135
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201403211135
Tiivistelmä
Tämä diplomityö on tehty osana projektia ”Uusiomuovin vaikutukset valmistusprosessiin, tuotteiden ominaisuuksiin ja käyttöön”. Diplomityö keskittyy teknisten muovien mekaaniseen kierrätykseen ja menetelmiin, joilla voitaisiin modifioida mahdollisimman käyttökelpoista kierrätysmuovia.
Työn teoriaosuudessa käydään läpi yleisimmät tekniset muovilajikkeet, joista useimmat ovat myös osana kokeellista osuutta. Lisäksi tarkastellaan muovin kierrätettävyyteen vaikuttavia tekijöitä ja lainsäädännön asettamia vaatimuksia muovijätteen kierrätykselle. Teoriaosuuden pääpaino on mekaanisen kierrätyksen eri vaiheilla, joilla kierrätysmuovia voidaan modifioida. Mekaanisen kierrätyksen vaiheet voidaan jakaa mekaanisiin työvaiheisiin ja sulaprosessointiin. Mekaanisten työvaiheiden tarkoituksena on homogenisoida ja muokata materiaalia sulaprosessointia varten. Sulaprosessointiin kuuluvat granulointi, seostus neitseelliseen muoviin, uudelleenprosessointi ja lisäaineistus. Modifioinnin ja kierrätyksen vaikutusta kierrätysmuovin ominaisuuksiin käsitellään tehtyjen tutkimusten ja julkaisujen perusteella.
Työn kokeellisessa osuudessa tutkitaan taajuusmuuttajien muoviosien kierrätettävyyttä ja saatavan kierrätysmuovin ominaisuuksia sekä styreenipohjaisen termoelastin tuotantojäterouheen vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin sekoitettaessa sitä neitseelliseen granulaattiin eri sekoitussuhteilla. Taajuusmuuttajien muoviosat jaetaan kuuteen materiaaliryhmään, jotka ovat polyamidi (PA), musta polykarbonaatti (PC musta), kirkas polykarbonaatti (PC kirkas), polykarbonaatin ja akryylinitriilibutadieenistyreenin seos (PC/ABS), maalattu polystyreeni (PS+maali) ja polystyreeni (PS).
Verrattaessa taajuusmuuttajien muoviosista saadun kierrätysmuovin ominaisuuksia kirjallisuudesta otettuihin vertailuarvoihin, on kaikille materiaaleille yhteistä vetomodulin aleneminen ja sulaindeksin kasvaminen. Lähes kaikilla materiaaleille myös murtovenymä ja iskulujuus laskivat. Tulokset ovat kierrätysmateriaaleille tyypillisiä. Iskulujuuden ja murtovenymän lasku viittaa materiaalin haurastumiseen. Sulaindeksin kasvaminen taas viskositeetin laskemiseen, joka on luultavasti seurausta muun muassa käytön ja kierrätyksen aikana tapahtuneesta molekyyliketjujen katkeilemisesta
Termoelasteille tehdyissä mittauksissa hajonta eri sarjojen välillä on pientä, eikä huomata ominaisuuksien heikkenemistä tuotantojätteen määrän kasvaessa, vaan erot eri sarjojen välillä ovat satunnaisia.
Työn teoriaosuudessa käydään läpi yleisimmät tekniset muovilajikkeet, joista useimmat ovat myös osana kokeellista osuutta. Lisäksi tarkastellaan muovin kierrätettävyyteen vaikuttavia tekijöitä ja lainsäädännön asettamia vaatimuksia muovijätteen kierrätykselle. Teoriaosuuden pääpaino on mekaanisen kierrätyksen eri vaiheilla, joilla kierrätysmuovia voidaan modifioida. Mekaanisen kierrätyksen vaiheet voidaan jakaa mekaanisiin työvaiheisiin ja sulaprosessointiin. Mekaanisten työvaiheiden tarkoituksena on homogenisoida ja muokata materiaalia sulaprosessointia varten. Sulaprosessointiin kuuluvat granulointi, seostus neitseelliseen muoviin, uudelleenprosessointi ja lisäaineistus. Modifioinnin ja kierrätyksen vaikutusta kierrätysmuovin ominaisuuksiin käsitellään tehtyjen tutkimusten ja julkaisujen perusteella.
Työn kokeellisessa osuudessa tutkitaan taajuusmuuttajien muoviosien kierrätettävyyttä ja saatavan kierrätysmuovin ominaisuuksia sekä styreenipohjaisen termoelastin tuotantojäterouheen vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin sekoitettaessa sitä neitseelliseen granulaattiin eri sekoitussuhteilla. Taajuusmuuttajien muoviosat jaetaan kuuteen materiaaliryhmään, jotka ovat polyamidi (PA), musta polykarbonaatti (PC musta), kirkas polykarbonaatti (PC kirkas), polykarbonaatin ja akryylinitriilibutadieenistyreenin seos (PC/ABS), maalattu polystyreeni (PS+maali) ja polystyreeni (PS).
Verrattaessa taajuusmuuttajien muoviosista saadun kierrätysmuovin ominaisuuksia kirjallisuudesta otettuihin vertailuarvoihin, on kaikille materiaaleille yhteistä vetomodulin aleneminen ja sulaindeksin kasvaminen. Lähes kaikilla materiaaleille myös murtovenymä ja iskulujuus laskivat. Tulokset ovat kierrätysmateriaaleille tyypillisiä. Iskulujuuden ja murtovenymän lasku viittaa materiaalin haurastumiseen. Sulaindeksin kasvaminen taas viskositeetin laskemiseen, joka on luultavasti seurausta muun muassa käytön ja kierrätyksen aikana tapahtuneesta molekyyliketjujen katkeilemisesta
Termoelasteille tehdyissä mittauksissa hajonta eri sarjojen välillä on pientä, eikä huomata ominaisuuksien heikkenemistä tuotantojätteen määrän kasvaessa, vaan erot eri sarjojen välillä ovat satunnaisia.