Fra komposittmaterialer til produksjon av jomfruelig resin Huaitian

Fra komposittmaterialer til produksjon av jomfruelig resin Huaitian Bu, Kjell Olafsen SINTEF Materialer og kjemi Polymerdagene 2010 Teknologi for et bedre samfunn 1

Gjenkomp prosjektet • Mål: • Å utvikle et bærekraftig system for å materialgjenvinne komposittmaterial fra fritidsbåter og andre kompositt baserte produkter • • NFR støttet prosjekt Varighet 3 år Budsjett: 11 MNOK Deltagere • Veolia Miljø AS, Reichhold AS, • Norsk Komposittforbund, NORBOAT • SINTEF Materialer og kjemi Teknologi for et bedre samfunn 2

Verdikjeden • Komposittmateriale fra fritidsbåter nedstrøms oppstrøms Råstoff til bruk i nye produkter Innsamling Knusing Sortering Grov oppmaling Oppmaling Solvolyse Teknologi for et bedre samfunn 3

Nedstrøms: Kjemisk gjenvinning (solvolyse) • Glykolyseprodukter som kan brukes i syntese av jomfruelig umettet polyester • Mål • Virkningsgrad >70% • Lav temperatur <220°C • Kort tid < 6 timer Teknologi for et bedre samfunn 4

Prinsipp for glykolyse + katalysator Teknologi for et bedre samfunn 5

Eksperimentelt • Reaktor • 2 l/3 l reaksjonskolbe, mekanisk røring, Nitrogen • Fremgangsmåte • X g av UPR + Y g av glykol + Z g katalysator • Forskjellige UPR resin/oppmalt kompositt med ulike størrelsesfraksjoner • Forskjellig temperatur: 245 - 200 C • Reaksjonstid: 2 -6 timer Teknologi for et bedre samfunn 6

Eksperimentelt forts. • Etter endt reaksjon • Filtrerer glassfibre fra resin • Vasker glassfiber med vann ved romtemperatur • Tørking av glassfiber ved 70 C over natten • Utbytte • Gjenvinning av både resin og glassfiber Teknologi for et bedre samfunn 7

Glykolyse av ulike komposittmaterialer • Laminat med Polylite 440 -M 850 • Malt opp og siktet i tre størrelsesfraksjoner (>4, 75 mm, mellom 4, 75 -2, 38 mm og <2, 38 mm) • Kompositt med ukjent polyester resin (vrak fra produksjon) • Malt opp og siktet i tre størrelsesfraksjoner (som over) • Kompositt fra båter (Innsamlet av. Veolia) • Malt opp uten videre sikting Teknologi for et bedre samfunn 8

Resultater av glykolyse • Temperatur 245 C , 6 timer, Nitrogen Polylite 440 -M 850 GF innhold Utbytte Fin 26. 1% 91% medium 33. 4% 100% grov 40. 1% 81% Ukjent kompositt GF innhold Utbytte Fin 31. 1% 88% medium 44. 6% 67% grov 60. 7% 70% Teknologi for et bedre samfunn 9

Resultater av glykolyse forts. Båtdeler (fra tre forskjellige båter fra Veolia) GF innhold Utbytte No. 4 27. 3% 75% No. 10 25. 8% 94% No. 31 30. 8% 77% • Glykolyse med ulike komposittmaterialer • Utbytte ~ 70% eller over for alle forsøk • Kan også gjenvinne glassfiber, funger godt med komposittmaterialer med ukjent sammensetning Teknologi for et bedre samfunn 10

Forsøk med glykolyse av Polylite 440 -M 850 med forskjellige reaksjonsbetingelser, grov fraksjon Variabel Reaksjonsbetingelser Utbytte Kortere tid 4 timer 97% 2 timer 97% Lavere temperatur 200 C, 6 timer 89% Lavere temperatur/ Lavere mengde katalysator 200 C/ Halv mengde, 6 timer 83% (ufullstendig glykolyse) 200 C/ Ingen katalysator, 6 timer 82% (ufullstendig glykolyse) Teknologi for et bedre samfunn 11

Oppsummering av resultater • Kortere reaksjonstid gir ikke lavere utbytte • Lavere temperatur gir noe lavere utbytte men likevel over 70% • Lavere mengde katalysator og kortere tid gir lavere utbytte og ufullstendig glykolyse Teknologi for et bedre samfunn 12

Resultater fra forsøk hos Reichhold • Prøver uten glassfiber med Polylite 440 -000 (typisk resin brukt i eldre båter), oppmalt • Forskjellige katalysatorer/glykoler • Ulike mengde katalysator • Forhold Polylite 440 -000/glykol • Varierende reaksjonstid • Glykolyseprodukt er brukt for å syntetisere ny polyester resin • Lagd plater som er testet mekanisk Teknologi for et bedre samfunn 13

Resultater fra strekkprøving Teknologi for et bedre samfunn 14

Bøyestivhet/bøyemodul Teknologi for et bedre samfunn 15

Heat distortion temperature (HDT) Teknologi for et bedre samfunn 16

Konklusjon • Oppnådd målsetning for utbytte også for glykolyse av komposittmateriale med ukjent sammensetning • For kompositt med kjent sammensetning oppnådd målsetningene: • Virkningsgrad >70% • Lav temperatur <220°C • Kort tid < 6 timer • Forsøk hos Reichhold med glykolyse av kjent resin har vist mekaniske egenskaper som er like gode eller bedre enn jomfruelige materialer Teknologi for et bedre samfunn 17

Videre arbeid • Optimalisere glykolysemetoden for: • Forkorte reaksjonstid ytterligere • Lavere reaksjonstemperatur • Finne optimalt forhold temperatur /tid for å optimalisere utbytte • Utprøve andre katalysatorer/kombinasjoner av ulike katalysatorer Teknologi for et bedre samfunn 18