Uudelleenprosessoinnin vaikutus lasikuitukomposiitin materiaaliominaisuuksiin
Torniainen, Julius (2023)
Kandidaatintyö
2023
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230901115117
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20230901115117
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä perehdyttiin lasikuitukomposiitin kierrätyksen nykytilanteeseen ja toteutettiin kokeellinen testi, missä lasikuitukomposiittikappale murskattiin mekaanisesti pieneksi jauheeksi ja sen jälkeen sitä lisättiin kierrätysmuoviin kahdella eri seossuhteella. Kokeellisen testin tavoitteena oli selvittää miten pelkän kierrätetystä polyeteenistä valmistetun kappaleen, ja lasikuitua sisältävän polyeteenikappaleen materiaaliominaisuudet vertautuvat keskenään.
Työn kirjallisesta osuudesta ilmenee, että lujitemuovien kierrätys on tulevaisuudessa iso haaste. Vuoteen 2030 mennessä pelkästään tuulivoimaloiden lavoista syntyvän lasi-, ja hiilikuitukomposiittijätteen vuosittaisen määrän on arvioitu rikkovan 50 000 tonnia. Tällä hetkellä suurin osa käytetystä lujitemuovijätteestä päätyy polttoon sementin raaka-aineeksi ja vain 2 % pystytään uusiokäyttämään.
Kokeellisen tutkimuksen päätuloksena saatiin, että lasikuitua sisältävät kappaleet olivat kierrätettyä polyeteenikappaletta jäykempiä, mutta iskulujuudessa pelkän polyeteenikappaleen arvo oli huomattavasti suurempi. Suurempi määrä lasikuitua sisältävä kappale oli kaikista jäykin, mutta sillä oli myös kaikista pienin iskulujuuden arvo. Murtolujuuden arvot olivat kaikilla lähes samat.
In this bachelor's thesis, the current state of recycling glass fiber composite was examined, and an experimental test was conducted where a glass fiber composite component was mechanically crushed into small powder and then added to recycled plastic in two different mixing ratios. The goal of the experimental test was to determine how the material properties of a solely recycled polyethylene piece compare with a polyethylene piece containing glass fiber.
The written part of the thesis reveals that the recycling of reinforced plastics poses a significant challenge in the future. By 2030, the annual amount of glass and carbon fiber composite waste generated solely from wind turbine blades is estimated to exceed 50,000 tons. Currently, the majority of used reinforced plastic waste ends up being incinerated to become raw material for cement, and only 2 % can be reused.
The main result of the experimental research was that the pieces containing glass fiber were stiffer than the recycled polyethylene pieces, but in terms of impact strength, the value of the solely recycled polyethylene piece was considerably higher. The piece with a higher amount of glass fiber was the stiffest of all but also had the lowest impact strength value. The values of fracture toughness were nearly the same for all samples.
Työn kirjallisesta osuudesta ilmenee, että lujitemuovien kierrätys on tulevaisuudessa iso haaste. Vuoteen 2030 mennessä pelkästään tuulivoimaloiden lavoista syntyvän lasi-, ja hiilikuitukomposiittijätteen vuosittaisen määrän on arvioitu rikkovan 50 000 tonnia. Tällä hetkellä suurin osa käytetystä lujitemuovijätteestä päätyy polttoon sementin raaka-aineeksi ja vain 2 % pystytään uusiokäyttämään.
Kokeellisen tutkimuksen päätuloksena saatiin, että lasikuitua sisältävät kappaleet olivat kierrätettyä polyeteenikappaletta jäykempiä, mutta iskulujuudessa pelkän polyeteenikappaleen arvo oli huomattavasti suurempi. Suurempi määrä lasikuitua sisältävä kappale oli kaikista jäykin, mutta sillä oli myös kaikista pienin iskulujuuden arvo. Murtolujuuden arvot olivat kaikilla lähes samat.
In this bachelor's thesis, the current state of recycling glass fiber composite was examined, and an experimental test was conducted where a glass fiber composite component was mechanically crushed into small powder and then added to recycled plastic in two different mixing ratios. The goal of the experimental test was to determine how the material properties of a solely recycled polyethylene piece compare with a polyethylene piece containing glass fiber.
The written part of the thesis reveals that the recycling of reinforced plastics poses a significant challenge in the future. By 2030, the annual amount of glass and carbon fiber composite waste generated solely from wind turbine blades is estimated to exceed 50,000 tons. Currently, the majority of used reinforced plastic waste ends up being incinerated to become raw material for cement, and only 2 % can be reused.
The main result of the experimental research was that the pieces containing glass fiber were stiffer than the recycled polyethylene pieces, but in terms of impact strength, the value of the solely recycled polyethylene piece was considerably higher. The piece with a higher amount of glass fiber was the stiffest of all but also had the lowest impact strength value. The values of fracture toughness were nearly the same for all samples.