Mosty z kompozytów termoplastycznych powstałych z recyklingu tworzyw sztucznych

Początkowo stosowano kompozyt z OST z włóknami drzewnymi. Materiał ten nazywano „plastikową tarcicą” (RPL – recycled plastic lumber), gdyż jego pierwsze zastosowania miały miejsce w produktach drewnopodobnych, zastępujących tradycyjne deski z drewna [3]. Pierwsze zastosowania RPL miały miejsce w lekko obciążonych konstrukcjach zewnętrznych, takich jak tarasy, pokłady, promenady i doki, w meblach zewnętrznych, takich jak stoły piknikowe, ławki parkowe, w pojemnikach na śmieci itp. Pomimo ogromnego potencjału budowlanego RPL nie był jednak odpowiednim materiałem do obciążonych konstrukcji ze względu na niską sztywność elementów i tendencję materiału do pełzania pod własnym ciężarem. Ponadto materiał zawierający włókna drzewne był podatny na gnicie i destrukcyjny wpływ insektów. Dalsze badania prowadzone głównie w USA doprowadziły do powstania wzmocnionego termoplastycznego kompozytu drzewnego (RTCL – reinforced thermoplastic composite lumber) o wyższym module sprężystości i odporności na pełzanie uzyskanych poprzez dodanie do mieszanek polimerowych żywicy o wysokim module sprężystości oraz zbrojenia w postaci włóknień szklanych pokrytych polipropylenem [4].

Przełom nastąpił wraz z opatentowaniem pod koniec lat 90. XX w. przez Rutgers University, New Jersey, USA, nowego materiału na bazie OTS, nazwanego przez twórców początkowo „termoplastycznym drewnem” (RTT – recycled thermoplastic timber), a po kilku latach – wraz z poszerzającym się zakresem stosowania – termoplastycznym kompozytem konstrukcyjnym (RSPC – reinforced structural plastic composite). Jest to wzmocniony kompozyt termoplastyczny składający się w 65% z mieszanki polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) i polipropylenu (PP) wraz z 35-proc. dodatkiem z recyklowanych włókien szklanych w osłonach polistyrenowych lub polipropylenowych. Wszystkie składniki pochodzą oczywiście z OTS. Naukowcy z Rutgers University znaleźli optymalną ilość włókna szklanego z recyklingu, aby osiągnąć pożądaną sztywność, odpowiednią wytrzymałość oraz odporność na pełzanie końcowych produktów z RSPC. Istotne znaczenie ma proces produkcji elementów, tj. wytłaczanie (ekstruzja), który pozwala na specjalną orientację włókien szklanych. Końcowy produkt ma sztywność i wytrzymałość jak kompozyt z włóknem szklanym, a jednocześnie elastyczność HDPE [5].

W badaniach laboratoryjnych w Rutgers University wykazano, że kompozyt RSPC zachowuje swoje bardzo dobre właściwości mechaniczne także w środowisku wilgotnym i jest odporny na większość kwasów i soli. Ponadto nowy materiał ma wysoką odporność na korozję, gnicie i inwazję owadów, co czyni go doskonałym substytutem zniszczonego drewna. Opracowano także specjalne inhibitory zapewniające niepalność elementów z kompozytu RSPC, co wykazano w testach odporności ogniowej. Podstawowe wady kompozytu RSPC to niejednorodność materiałowa oraz trudne do wiarygodnego określenia właściwości mechaniczne, niezbędne do projektowania. Dlatego w celu wdrożenia RSPC American Society for Testing and Materials (ASTM) opracowało specjalne metody badawcze dla tego nowego materiału. To umożliwiło dalsze prace badawcze nad tworzeniem i stosowaniem nowego materiału, który można ogólnie nazwać recyklowanym kompozytem termoplastycznym (RTC – recycled thermoplastic composite).

Galeria

Zobacz więcej