KunststofenRubber.nl

Groen licht voor industrieel hergebruik composiet

13 juli 2021 om 10:35 uur

De damplanken met een kern van EoL-composiet – hier in doorsnede – bleken in 2019 nog niets van hun mechanische eigenschappen te hebben verloren.

Het gedrag op de lange termijn is nog onderwerp van onderzoek, maar nu al lijkt niets het hergebruik van thermoharde composiet in de weg te staan. In 2019 bleken damplanken met End-of-Life-composiet na twee jaar gebruik niets aan mechanische sterkte te hebben ingeboet. Ook van uitloging blijkt nauwelijks sprake.


Zoals het er nu naar uitziet kan het gerecyclede materiaal zonder problemen in de weg- en waterbouw worden toegepast. En dat is maar goed ook. In 2017 berichtte Kunststof en Rubber al over het onderzoek van de Hogeschool Windesheim (Boten en rotors hergebruiken als oeverbeschoeiingsplank, Kunststof en Rubber #4, pag 12 t/m 15, 2017). Destijds werd door de onderzoekers van het lectoraat Kunststoftechnologie geschat dat de afvalstroom End-of-life (EoL)-composiet, vooral bestaand uit afgedankte polyester pleziervaartuigen, aangevuld met veevoersilo's, dakplaten en rotorbladen van windmolens, goed was voor ongeveer 4,5 kton aan materiaal. Vooral als het gaat om rotorbladen van windmolens, die een levensduur van rond de 20 jaar hebben, zal de hoeveelheid EoL-composiet in de toekomst alleen maar verder toenemen.

 

Traditioneel hergebruik lastig

De afvalstroom EoL-composiet laat zich lastig traditioneel hergebruiken omdat thermoharde composiet zich nu eenmaal niet laat scheiden in de samenstellende delen. Reden genoeg voor Windesheim in nauwe samenwerking met meer dan vijftig mkb-ers, overheidsinstanties en multinationals, zoals harsfabrikant AOC en afvalexpert SUEZ een andere methodiek te ontwikkelen. Bij deze vorm van hergebruik blijft de composietstructuur intact en  wordt de afgedankte composiet verwerkt tot strips of vlokken met een voldoende grote L/D-verhouding. Dankzij de langwerpige vorm kunnen deze fungeren als versterkende elementen in nieuwe producten en blijven de eigenschappen van het EoL-composiet - mechanische sterkte, stijfheid en waterbestendigheid - gehandhaafd en worden overgedragen op het nieuwe product.

 

krDe onderste twee rijen met wrijfgordingen in dit remmingswerk zijn gemaakt met inwendig EoL-composiet.

 

Full-scale demonstrators

De stroken en/of vlokken EoL-composiet recyclaat worden met extra virgin hars verwerkt tot nieuwe producten. Hierdoor wordt gewicht toegevoegd en het impliceert tegelijkertijd dat de nieuwe producten eenvoudig van vorm moeten zijn. Met die voorwaarden in het achterhoofd zijn 2017 verschillende full-scale demonstrators ontwikkeld en geïnstalleerd, waaronder dus die damplanken voor oeverbeschoeiing bij de Beatrixsluis in Almere: 80 profielen, elk met een lengte van 3,5 meter en een doorsnede van 40 x 250 mm en messing en groef.

 

De damplanken zijn handmatig vervaardigd behulp van met twee stalen mallen. In de mal werd een glasinjectiemat geplaatst met een laag UD-glaswapening en hierop zijn EoL-vlokken en -stroken aangebracht. Hierop is een tweede laag UD-wapening aangebracht met de glasinjectiemat hier omheen. Daarna is de vacuümfolie aangebracht. Voor de injectie is een polyesterhars gebruikt met een bruin pigment voor een houtachtig uiterlijk.

 

De profielen zijn mechanisch getest en hadden dezelfde buigsterkte als traditionele profielen van azobéhout. De profielen zijn in 2017 geïnstalleerd door ze in de grond te trillen zonder dat er schade is ontstaan. Inspecties en tests in 2019, twee jaar na de installatie, toonden geen tekenen van degradatie en ook verlies van sterkte is achterwege gebleven.

 

Wrijfgordingen

De EoL-composiet is ook gebruikt voor wrijfgordingen in remmingswerken, die bij bruggen of sluisdeuren worden geplaatst voor de schepen. De constructies bestaan uit een stalen frame met horizontale wrijf-gordingen. Ook wrijfgordingen zijn meestal gemaakt van tropisch hardhout, bijvoorbeeld azobé, en meten over het algemeen 200 x 200 x 4000 mm. De onderste rijen liggen rond waterniveau. Hier hebben de tropisch hardhouten balken het meest te lijden van aantasting door schimmels.

Bij vier remmingswerken die in 2019 in Delfzijl zijn geplaatst, zijn de onderste twee rijen wrijfgordingen gemaakt van hergebruikt thermoharde EoL-composiet. De andere rijen boven het waterniveau zijn van tropisch hardhout. Een enkele wrijfgording moet een kracht van 440 kN kunnen weerstaan bij een ondersteuningsafstand van 1800 mm. Hiervoor zijn extra lagen UD-glaswapening in de gordingen aangebracht. Na een succesvolle test met een prototype dat een belasting van 515 kN kon weerstaan, is 112 meter gording geproduceerd met behulp van een stalen mal en een Resin Transfer Moulding (RTM)-injectieproces.

 

krDoorsnede van de gordingen met vlokken EoL-composiet.

 

Kraanmatten

In samenwerking met Welex uit Lexmond zijn ook kraanmatten gemaakt van balken uit thermoharde EoL-composiet. Op een bouwterrein worden kraanmatten gebruikt om te zorgen voor een stabiel oppervlak voor zware kranen en andere machines. De matten bestaan over het algemeen uit balken van tropisch hardhout op basis van sterkte, slijtvastheid en gebruik onder alle weersomstandigheden. Een kraanmat van 1 x 5 m is bijvoorbeeld opgebouwd uit vijf azobé-balken van 200 x 200 x 5000 mm, bij elkaar gehouden door vijf stalen staven.

 

Met behulp van een RTM-infusieproces zijn balken uit EoL-composiet gemaakt. In de mal zijn eerst lagen quadraxiale glaswapening en UD-glaswapening aangebracht. Hierna is de kern opgebouwd uit vlokken EoL-composiet. De vijf gaten van 30 mm diameter voor de assemblage van de liggers tot een kraanmat zijn direct in de balk gevormd met buisvormige inserts. De kraanmat is vervolgens getest onder zware gebruiks-omstandigheden en heeft een goede weerstand tegen slijtage door de voertuigen laten zien en bleek gemakkelijk te reinigen.

 

Onderzoek naar uitloging

Maar voor een veilig gebruik in de weg- en waterbouw moet ook vast staan dat geen uitloging van chemicaliën en metaalionen uit de hergebruikte ingebedde EoL-strips en vlokken kan optreden. Daarom is een uitgebreid testprogramma opgezet en uitgevoerd door een onafhankelijk laboratorium, SGS Intron, om de effecten van uitloging in aanwezigheid van grondwater en of regenwater te onderzoeken.

Uit een sloperij zijn EoL-composieten uit scheepsrompen gehaald. Met opzet zijn ook stroken materiaal gekozen uit de machinekamer, met mogelijke verontreinigingen door diesel en olie, en in verschillende kleuren en met coatings met ‘oude' pigmenten en anti-foulings. Het materiaal is verwerkt tot stroken en vlokken en ingebed in een synthetische hars (Synolite 1967-G-9 van AOC). Hier zijn nieuwe composietpanelen mee vervaardigd. 

 

krEen kunstmatig beschadigd paneel uit EoL-composiet inclusief boringen dat in de uitlogingstests is gebruikt.

 

Uitkomsten veelbelovend

De resultaten zijn gepubliceerd in september vorig jaar en veelbelovend. Huub Creuwels van SGS Intron: 'Composieten zijn sterk en duurzaam, maar bij hergebruik van oude onderdelen moet je zeker zijn van de kwaliteit. Toen we de uitloging van de testpanelen evalueerden, waren we echter zeer verheugd dat alles ver onder de maximaal toelaatbare grenswaarden werd gemeten. We zijn zelfs nog een stap verder gegaan door de panelen te beschadigen en zo impact van schepen op wrijfgordingen te simuleren, zoals die in het echte kunnen gebeuren."

 

De testen tonen aan dat de methode van hergebruikt EoL-composiet veilig kan worden gebruikt voor het maken van civieltechnische constructies volgens het Nederlandse Besluit Bodemkwaliteit. Want aangezien de materialen de EN 16637-2/NEN7375-testen doorstaan, kunnen ze worden beschouwd als veilig voor gebruik gedurende 100 jaar.

 

Stap voorwaarts

Dr. Jaap van der Woude van de EuCIA (European Composites Industry Association): "Dit is een belangrijke stap voorwaarts voor de thermoharde composietenindustrie. Hergebruik van end-of-life-materialen is mogelijk gemaakt, met behoud van de intrinsieke eigenschappen, waardoor de kringloop effectief wordt gesloten. Thermoharde composieten maken buitengewone constructies mogelijk, zoals zeer grote wieken voor windmolens, maar kunnen nu ook de verantwoordelijkheid nemen voor End-of-Use-toepassingen."

 

"De composietindustrie moet End-of-Life-recycling integraal onderdeel maken van het productontwerp" zegt Albert ten Busschen, associate lector Kunststoftechnologie en projectleider. "Nu circulariteit een kwalificatie is geworden, moet de thermoharde industrie veranderen. Je kan niet langer alleen vertrouwen op uitstekende mechanische eigenschappen, als industrie moeten we onszelf transformeren en opnieuw nadenken en leren om deze materialen met een lange levensduur te hergebruiken."

 

Focus op ...

Agenda

7 september 2021, Rheda-Wiedenbrueck, Duitsland

KUTENO - Kunststofftechnik Nord

Experts from a wide range of industries meet at KUTENO to get comprehensive information on machines,...

15 september 2021, Brabanthallen, 's-Hertogenbosch

Materials+Eurofinish+Surface

15 september 2021, 's-Hertogenbosch

Kunststoffen 2021

Het Mikrocentrum organiseert de gratis toegankelijke, succesvolle Kunststoffenbeurs in de Brabanthallen...

Meer agendapunten »