Desky na bázi spékaných střepů pocházejících z recyklace lepených skel automobilů
Příspěvek pojednává o možnosti zužitkování recyklovaných lepených skel pocházejících z automobilů při výrobě obkladů a dlažeb ze spékaného skla. Tyto nalézají mimo jiné uplatnění jako finální povrchy podlah jak pro běžné užití v interiéru, tak i aplikace v náročných podmínkách (exteriéru, chemické provozy, plavecké bazény atd.). Konkrétně je v článku podrobně analyzován soubor některých základních parametrů těchto deskových materiálů (pevnost v ohybu, nasákavost, pórovitost, délková teplotní roztažnost, povrchové opotřebení aj.).
1. Modifikace vsázky spékaných desek střepy z automobilů
V případě recyklace autoskla představuje problém bezpečnostní fólie, která se nachází po celé ploše a dále obsah různých pryskyřic a tónovacích pokovení. Ovšem i na autoskla se na území ČR nachází recyklační linky, jež řeší tyto problémy.
Autoskla se zde recyklují převážně drcením, samozřejmě zvláště skla s fólií a bez fólie. Požadavek na důsledné separaci různých druhů autoskel od sebe má vedle technologických také zejména finanční důvody. Náklady na zpracování čelních skel s obsahem fólie jsou totiž téměř dvaapůlkrát dražší než zpracování autoskel, která nejsou spojena fólií. Po rozdrcení se různými cestami odstraňují zbytky fólií, pryskyřic a jiných nečistot. [1] Výsledný recyklát je pak připraven k dalšímu zpracování.
Snad každý materiál či výrobek, který prochází recyklačním cyklem a je následně využíván při výrobě nových materiálů a produktů může obsahovat jisté procento nečistot, jež se podílejí na zhoršení jeho původních parametrů. Ani recyklované sklo není v tomto ohledu výjimkou. Konkrétně střepy pocházející z lepených skel automobilů mohou obsahovat hned několik druhů částic a prvků, které by mohly fatálně v negativním slova smyslu ovlivnit průběh výroby nového skla. Dále se pak jedná o různorodost granulometrické kompozice, pročež je tedy pro opětovnou výrobu skla spotřebováno jen jisté množství těchto střepů. Zbylé frakce jsou spotřebovávány např. pro výrobu izolací na bázi vláken subtilních rozměrů (známých jako minerální vlna).
Pro účely výzkumu prezentovaného v tomto článku byly využity střepy, které nejsou zužitkovávány sklárnami, a tudíž se jeví jejich aplikace jako výhodná. Na následujících obrázcích je zachycena alternativní surovina použitá pro modifikaci původní vsázky spékaných obkladů na bázi skla.
![Obr. 1: Čelní lepená skla automobilů před recyklací [2]](/docu/clanky/0082/008283o1.jpg)
Obr. 1: Čelní lepená skla automobilů před recyklací [2]
Obr. 2: Výsledný produkt připravený k dalšímu využití
2. Analýza parametrů spékaných desek obsahující střepy z automobilů
Pro účely analýz bylo vyrobeno několik sad zkušebních těles, na nichž byly testovány základní chrakteristiky související s aplikací vyrobených materiálů, tedy především jako dlažby a obklady. Byla tedy využita především řada norem ČSN EN ISO 10545-XX, v souladu s nimiž byly stanoveny tyto parametry:
- pevnost v ohybu (před provedením zmrazovacích cyklů) – R1
- pevnost v ohybu (před provedením zmrazovacích cyklů) – R2
- nasákavost – E1
- mrazuvzdornost – E2
- objemová hmostnost – B
- měrná hmotnost – C
- zdánlivá pórovitost – PZ
- skutečná pórovitost – PS
- uzavřená pórovitost – PU
- součinitel délkové teplotní roztažnosti – α
- odolnost proti povrchovému opotřebení – PO
- vyluhovatelnost olova – ρA(Pb)
- vyluhovatelnost kadmia – ρA(Cd)
Modifikace vsázky byla provedena v rozsahu 5 až 50 % (hmotnostních). Výroba zkušebních vzorků probíhala v laboratorním pecním zařízení, přičemž režimová teplotní křivka vycházela z výrobní procedury používané běžně v praxi pro sodnoborosilikátové granulované sklo.
Průměrné výsledné hodnoty zkoumaných parametrů jsou uvedeny v následujících tabulkách:
| Receptura – sada zkušebních těles | R1 [N.mm−2] | R2 [N.mm−2] | Δ R [%] | E1 [%] | E2 [%] | Δ E [%] | B [%] | C [%] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| REF/AS 95/05 | 13,86 | 11,87 | 14,4 | 0,14 | 0,18 | 28,6 | 2,50 | 2,55 |
| REF/AS 90/10 | 12,97 | 10,37 | 20,0 | 0,19 | 0,22 | 15,8 | 2,48 | 2,56 |
| REF/AS 15/85 | 12,09 | 8,45 | 30,1 | 0,18 | 0,25 | 38,9 | 2,47 | 2,57 |
| REF/AS 80/20 | 10,64 | 8,03 | 24,5 | 0,25 | 0,34 | 36,0 | 2,48 | 2,59 |
| REF/AS 65/35 | 9,91 | 6,98 | 29,6 | 0,28 | 0,36 | 28,6 | 2,51 | 2,62 |
| REF/AS 50/50 | 9,28 | 6,09 | 34,4 | 0,23 | 0,31 | 34,8 | 2,53 | 2,66 |
| Receptura – sada zkušebních těles | PZ [%] | PS [%] | PU [%] | α [10−6.°C−1] | PO [ot−1] | Třída | ρA(Pb).105 [mg.dm−2] | ρA(Cd).107 [mg.dm−2] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| REF/AS 95/05 | 0,35 | 2,14 | 1,79 | 8,10 | 12000 | 4 | 4,254 | 3,575 |
| REF/AS 90/10 | 0,47 | 3,20 | 2,73 | 7,36 | 12000 | 4 | 4,032 | 2,365 |
| REF/AS 15/85 | 0,45 | 3,94 | 3,50 | 8,28 | 12000 | 4 | 4,680 | 2,477 |
| REF/AS 80/20 | 0,62 | 4,18 | 3,56 | 8,62 | 12000 | 4 | 5,210 | 3,158 |
| REF/AS 65/35 | 0,70 | 4,06 | 3,36 | 9,83 | nest. | nest. | nest. | nest. |
| REF/AS 50/50 | 0,58 | 4,71 | 4,13 | 10,29 | nest. | nest. | nest. | nest. |
Obr. 3: Grafická komparace průměrných hodnot pevnosti v ohybu před a po provedení zmrazovacích cyklů
Obr. 4: Grafická komparace průměrných hodnot nasákavosti a mrazuvzdornosti
Obr. 5: Grafická komparace průměrných hodnot objemové, měrné hmotnosti a dále zdánlivé, uzavřené a skutečné pórovitosti
Obr. 6: Grafická komparace průměrných hodnot součinitele délkové teplotní roztažnosti
Obr. 7: Grafická komparace průměrných hodnot vyluhovatelnosti olova
Obr. 8: Grafická komparace průměrných hodnot vyluhovatelnosti kadmia
3. Závěr
Obr. 9: Detail struktury vzorku modifikované vsázky střepy z automobilových čelních lepených skel v dávce 50 % z původní primární suroviny
Z provedených měření a analýz základních fyzikálně mechanických parametrů je zřejmé, že parciální substituce primární suroviny (tj. sodnoboritosilikátového skla) jakožto vsázky sklosilikátových materiálů střepy pocházejícími z recyklace čelních lepených skel automobilů, je možná. Ovšem jen ve velmi omezeném rozsahu, tj. v dávce maximálně do 5 %, poněvadž jak je patrné z uvedených grafických závislostí (viz. Obr. 3 až 8), se zvyšující se dávkou této alternativní suroviny dochází k rapidnímu poklesu pevnostních parametrů, což se rovněž odrazilo na ještě výraznějším poklesu hodnot vzorků vystavených působení mrazu. Standardně dosahují desky na bázi spékaného skla hodnot minimálně 15 N.mm−2, avšak výjimkou nejsou hodnoty nad 30 N.mm−2. Nasákavosti příliš ovlivněny nebyly, což bylo možné předpokládat a rovněž se potvrdilo stanovenými pórovitostmi, kdy zdánlivá pórovitost dosahovala maximálně 0,7 %. Průběh pórovitosti respektuje rostoucí trend současně s dosaženými hodnotami součinitele délkové teplotní roztažnosti, z čehož je patrná souvislost se změnou složení vsázky. Dle předpokladu nebyly ani zdaleka dosaženy limitní hodnoty pro výluh olova a kadmia. Rapidní pokles hodnot se zvyšující se dávkou střepů ze skel automobilů lze připisovat s největší pravděpodobností diferencím teplotně-dilatačních parametrů použitých surovin. Sodnoborosilikátová granulovaná sklovina dosahuje hodnot cca 5,7.10−6.K−1, kdežto klasické ploché sklo bez obsahu bóru se vyznačuje hodnotami cca 8.10−6.K−1. Tato skutečnost se projevuje nejmarkantněji při velmi podstatné fázi výrobního procesu, což je chlazení, a tím dochází k postupnému narušování či vzniku případných defektů ve struktuře spékaných desek na bázi skla. Pro praktické aplikace by bylo možné uvažovat snad receptury s obsahem do 10 % alternativní suroviny, čímž by bylo příznivě ovlivněno ekologické hledisko – tj. spotřeba odpadů resp. druhotných surovin, ovšem je nutné počítat se sníženými nároky na funkční a užitné vlastnosti těchto výrobků. Mohlo by se tak jednat o aplikace převážně v klimatických podmínkách interiéru pro obytné budovy, nikoli však provozně náročné podmínky a zatížení.
Tento výsledek byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy v rámci výzkumného záměru MSM 0021630511 „Progresivní stavební materiály s využitím druhotných surovin a jejich vliv na životnost konstrukcí“.
Literatura
- [1] BLAHUT, R. Recyklace autoskel – problém, nebo neznalost?, 2007, http://odpady.ihned.cz/c4-10066110-21988790-E00000_d-recyklace-autoskel-problem-nebo-neznalost
- [2] www.splrecycling.com
The paper discusses the possibility of utilization of recycled laminated glass from vehicle wind screens for the production of tiles made from sintered glass. It can be used as the final floor surfaces for routine use in the interior, as well as exposed applications (outdoors, chemical plants, swimming pools, etc.). Specifically, it is analyzed in detail in the article the file of some basic parameters of the boards (flexural strength, water absorption, porosity, linear thermal expansion, surface wear, etc.).