A szigetelőanyag-hulladék újrahasznosításának műszaki validálása PU/PIR habokból

A szigetelőanyag-hulladék újrahasznosítása különösen nehéz feladat a merev poliuretán és poliizocianurát habok esetében. Ezeket az anyagokat széles körben használják hűtőkamrákban, ipari szigetelésekben, épületszerkezetekben és szendvicspanelekben, mert alacsony a hővezetési tényezőjük és jó a mérettartásuk.

A problémát az okozza, hogy a PU és PIR habok hőre keményedő, térhálós szerkezetű anyagok. Ez azt jelenti, hogy nem olvaszthatók újra úgy, mint sok hőre lágyuló műanyag. A gyártási maradékok, beépítési hulladékok és bontott szigetelőanyagok kezelése ezért műszakilag összetettebb kérdés.

Szakembereink tudományos publikációja azt vizsgálta, hogy a merev PU/PIR szigetelőhab-hulladékból mechanikai újrahasznosítással készíthető-e új, funkcionális szigetelőblokk.

Mechanikai újrahasznosítás és újrakötés

A vizsgált technológia alapja az aprítás és a reaktív újrakötés. A folyamat során a PU/PIR habot először kisebb részecskékre aprítják, majd a habrészecskéket kötőanyaggal vonják be. Ezután az anyagot zárt formában, hidegpréseléssel alakítják új szigetelőblokkokká.

A kutatásban alkalmazott kötőanyag-rendszer MDI prepolimerből, lignintartalmú reaktív komponensből és vízből állt. Egyes mintáknál kálium-szilikátot, vagyis vízüveget is használtak. A lignin ebben az esetben nem egyszerű töltőanyagként jelent meg, hanem a kötőanyag-rendszer aktív, reakcióképes részeként.

A vizsgálat egyik fontos eredménye, hogy a kötés külső hőbevitel nélkül is végbement. A folyamat a reakció során keletkező saját hőre épült, vagyis a blokkok hidegpréses körülmények között készültek.

Ipari léptékű vizsgálat

A kutatás során 0,5 × 1,2 × 2,0 méteres újrakötött szigetelőblokkokat állítottunk elő, így az eljárást nem csak laboratóriumi próbatesteken vizsgáltuk. Ez azért lényeges, mert a technológia gyakorlati alkalmazhatóságát nem lehet kizárólag kisméretű minták alapján megítélni.

A vizsgált alapanyagok között szerepelt PIR gyártási hulladék, valamint több mint 20 éve használatban lévő, bontott PU hűtőkamra-szigetelés is. A kutatás egyszeres és kétszeres újrahasznosítási ciklusokat is értékelt, így nemcsak az első feldolgozás, hanem az ismételt újrahasznosítás hatása is mérhetővé vált.

Milyen eredményeket mutattak a vizsgálatok?

Az újrahasznosított blokkok hővezetési tényezője az eredeti PIR anyaghoz képest romlott, ami várható eredmény. Az aprítás részben megsérti a zártcellás szerkezetet, a kötőanyag pedig növeli az anyag sűrűségét.

Ennek ellenére az újrahasznosított blokkok hővezetési értékei továbbra is a polimer szigetelőanyagokra jellemző tartományban maradtak. A kutatásban szereplő minták hővezetési tényezője körülbelül 0,033–0,041 W/mK között alakult.

A nyomószilárdsági vizsgálatok alapján az anyagok nem teherhordó szigetelési alkalmazásokhoz megfelelő mechanikai teljesítményt mutattak. PIR esetén az ismételt újrahasznosítás növelte a sűrűséget és csökkentette a mechanikai teljesítményt. PU esetén viszont az első újrahasznosítás javította a nyomási tulajdonságokat az öregedett referenciaanyaghoz képest. Ez arra utal, hogy a kötőanyag-mátrix képes volt összefogni az öregedett, töredezett PU habrészeket, és javítani a terheléselosztást.

Tűzvédelmi és páratechnikai tapasztalatok

A tanulmány éghetőségi és kónikus kaloriméteres vizsgálatokat is tartalmazott. Az eredmények alapján az újrahasznosítás nem okozott kritikus romlást a tűzviselkedésben. A kálium-szilikáttal módosított PIR minta kedvezőbb lángterjedési eredményt mutatott, mint a nem módosított, egyszeresen újrahasznosított PIR.

Fontos azonban, hogy ezek az eredmények nem jelentenek hivatalos tűzvédelmi besorolást. A teljes körű osztályozáshoz további, szabványos vizsgálatok szükségesek.

A vízpára-áteresztési vizsgálatok azt mutatták, hogy az újrahasznosított anyagok páraáteresztése nőtt a hagyományos zártcellás PU/PIR habokhoz képest. Ennek oka az aprítás és az újrakötés során részben megnyíló cellaszerkezet. Ez bizonyos szerkezetekben előnyös lehet, de épületfizikai szempontból minden alkalmazásnál külön vizsgálni kell a nedvességtechnikai kockázatokat.

Mit bizonyít a kutatás?

A kutatás alapján a szigetelőanyag-hulladék újrahasznosítása PU/PIR habok esetében nemcsak elméleti lehetőség. Az aprításon és reaktív újrakötésen alapuló technológia ipari méretű blokkok előállítására is alkalmas lehet.

A publikációnk legfontosabb üzenete, hogy merev PU/PIR hulladékból mérhető hőszigetelő és mechanikai teljesítménnyel rendelkező, újrakötött szigetelőblokkok készíthetők. Az eredmények különösen fontosak a gyártási hulladékok és az életciklus-végi szigetelőanyagok értéknövelt hasznosítása szempontjából.