Wykorzystanie wyników badań w zakresie modyfikacji i przetwórstwa PVC oraz kompozytów PVC do uruchomienia produkcji karbowanych rur osłonowych.

Ewaluowany podmiot: 
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy,
Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej
Dyscyplina naukowa: Inżynieria chemiczna
 

Wkład działalności naukowej

Zespół pracowników Zakładu Technologii Polimerów WTiICh UTP od czterdziestu lat prowadzi badania podstawowe i aplikacyjne związane z modyfikacją, przetwórstwem i zastosowaniem tworzyw polichlorowinylowych oraz ich recyklingiem. W latach 1997 – 2021 prowadzono badania kompozytów i nanokompozytów PVC [6.1]. Głównymi wykonawcami badań byli: dr hab. K. Piszczek prof. UTP, dr hab. inż. J. Tomaszewska prof. UTP, dr inż. K. Skórczewska i dr inż. K. Lewandowski. W zakresie badań podstawowych badano i precyzyjnie opisano zjawiska zachodzące podczas uplastyczniania twardych mieszanek PVC [6.2]. Otrzymane wyniki były podstawą do uzyskania stopnia doktora (technologia chemiczna) i doktora habilitowanego (inżyniera materiałowa). Prezentacja wyników badań na konferencjach naukowych i technicznych zaowocowała nawiązaniem licznych kontaktów z innymi ośrodkami naukowymi oraz zakładami przemysłowymi, w których wykorzystywane były lub są wyniki badań.
W omawianym okresie podjęto również obszerne prace związane z modyfikacją PVC, których celem było wytworzenie materiałów kompozytowych, szczególnie z wykorzystaniem napełniaczy pochodzenia roślinnego, przede wszystkim napełniaczami drewnopochodnymi [6.3]. Między innymi precyzyjnie opisano wpływ wielkości cząstek napełniaczy otrzymanych z różnych gatunków drewna na właściwości przetwórcze i wskaźniki użytkowe kompozytów. Opisano także cechy reologiczne kompozytów w szerokim zakresie prędkości ścinania. Wyniki tych badań stały się podstawą do uzyskania stopnia doktora (dwie osoby) oraz doktora habilitowanego (dwie osoby). Prowadzono badania efektów zastosowania hybrydowych napełniaczy organiczno-mineralnych [6.4], także pochodzących ze strumienia surowców ubocznych przemysłu meblarskiego [6.5], wzmocnionych włóknami szklanymi uzyskanymi z recyklingu wycofanych z użytkowania elektrowni wiatrowych.
W ramach współpracy z Przedsiębiorstwem Tworzyw Sztucznych Marmat w Jasiniu k/Swrzędza pojęto próbę wyjaśnienia przyczyn niewystarczającej wytrzymałości karbowanych rur osłonowych (peszle) do układania instalacji elektrycznych. W związku z tym, że w badaniach tych nie uzyskano zadowalających rezultatów, podjęto prace nad opracowaniem nowych kompozytowych materiałów do produkcji tych rur. Szczególnie obiecujące były kompozyty złożone z klasycznej mieszanki PVC z dodatkiem hybrydowych napełniaczy lignocelulozowo-mineralnych, wytwarzanych z trudnych do zagospodarowania surowców ubocznych przemysłu meblarskiego i wzmocnionych włóknem szklanym, uzyskanym z recyklingu wycofanych z użytkowania elektrowni wiatrowych. Projekt pt.: „Opracowanie innowacyjnego produktu – przewodów (rur karbowanych) z kompozytów PVC modyfikowanego napełniaczami hybrydowymi organiczno-mineralnymi wzmocnionymi włóknem szklanym” uzyskał wsparcie finansowe NCBiR (POIR-01.01.01.-00-0558/15) i był realizowany od 2015do 2017 roku. Pomyślne zakończenie prac w październiku 2017 roku umożliwiło uruchomienie produkcji. Jest ona kontynuowana do chwili obecnej i zapewniła zarówno utrzymanie sprzedaży na rynku krajowym, jak i rozwinięcie eksportu na rynki Unii Europejskiej, co ostatecznie pozwoliło na zwiększenie konkurencji na rynku międzynarodowym.

Referencje do publikacji

  • Broza G., Piszczek K., Schulte K., Sterzyński T.: Nanocomposities of poly(vinyl chloride) with carbon nanotubes (CNT). Sci. Techn. 2007, 67, 890 (cytowania WoS 87, Scopus 90).
  • Tomaszewska, T. Sterzyński, K. Piszczek: Rigid poly(vinyl chloride) (PVC) gelation in the brabender measuring mixer. I. Equilibrium state between sliding, breaking, and gelation of PVC. J. Appl. Polymer Sci., 2004, 93(2), 966. (cytowania WoS 27, Scopus 24).
  • Lewandowski, K. Piszczek, S. Zajchowski, J. Mirowski: Rheological properties of wood polymer composites at high shear rates. Polymer Testing 2016, 51, s. 58, (cytowania WoS 37, Scopus 38).
  • Ł. Klapiszewski, Tomaszewska, K. Skórczewska, T. Jesionowski: Preparation and characterization of eco-friendly Mg(OH)2/lignin hybrid material and its use as a functional filler for poly(vinyl chloride). Polymers 2017, 9(7), 258. (cytowania WoS 16, Scopus 18)
  • S. Borysiak, D. Paukszta, K. Piszczek, W. Urbaniak. Sposób otrzymywania kompozytów poprzez przetwarzanie suspensyjnego poli(chlorku winylu) z napełniaczami lignocelulozowo – mineralnymi. PL213753 B1, WUP 02.01.2012.

Charakterystyka wpływu społecznego

Wyniki prac badawczych prowadzonych w Zakładzie Technologii Polimerów WTiICh UTP, w miarę ich postępu, były prezentowane na wielu ogólnopolskich konferencjach naukowych i technicznych, a także na konferencjach zagranicznych. W konferencjach krajowych uczestniczyli nie tylko pracownicy jednostek badawczych, ale także pracownicy przedsiębiorstw produkcyjnych prowadzących działalność w obszarze polichlowinylowych tworzyw polimerowych. Towarzyszące konferencjom spotkania i konsultacje zaowocowały podtrzymywaniem dotychczasowej i nawiązaniem nowej współpracy z zakładami przemysłowymi. Do zakładów tych należą zakłady zlokalizowane w różnych regionach Polski. Są to między innym: Anwil S.A. Włocławek, Ergis S.A. Wąbrzeźno, Zakłady Azotowe Kędzierzyn S.A. – segment Oxoplast, Purinova Sp. z o.o.  Bydgoszcz, Tele-fonika Kable S.A. – Zakład w Bydgoszczy, Agaplast Sp. z. o. o Olsztynek, Esti Polymer Sp. j., PTS Marmat Sp. z o.o. Jasin k/Swarzędza. W tym samym okresie we współpracy z pracownikami Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu, Politechniki Poznańskiej i Akademii Rolniczej w Poznaniu prowadzono analizę możliwości wykorzystania włókien szklanych wydzielonych z laminatów konstrukcyjnych wycofanych z użytkowania elektrowni wiatrowych. Prace te były podjęte w perspektywie przewidzianych nieodległych już problemów związanych z ochroną środowiska. Innym problemem wiązanym z ochroną środowiska było wykorzystanie strumieni surowców ubocznych powstających w przemyśle meblarskim. Jest to tzw. masa łapana, która po częściowym usunięciu wody jest wywożona na składowisko. Efektem tej współpracy są wspólne publikacje i patenty [6.4, 6.5]. Zawartość włókien lignocelulozowych i składników mineralnych, głównie bieli tytanowej, stwarzała perspektywę wykorzystania masy łapanej jako modyfikatora do twardych mieszanek PVC. Dlatego wspólnie z kadrą techniczną PTS Marmat przygotowano projekt pt.: „Opracowanie innowacyjnego produktu – przewodów (rur karbowanych) – z kompozytów PVC modyfikowanego napełniaczami hybrydowymi organiczno-mineralnymi wzmocnionymi włóknem szklanym”. Uzyskał on wsparcie finansowe NCBiR (POIR-01.01.01.-00-0558/15) i był realizowany od 2015 do 2017 roku.
Już podczas trwania projektu na ogólnopolskiej konferencji prezentowano cząstkowe wyniki [8.1]. Szczególne zainteresowanie wśród uczestniczących w konferencji przedstawicieli zakładów przemysłowych wzbudzał zaproponowany sposób recyklingu wycofanych z eksploatacji śmigieł elektrowni wiatrowych. W wyniku wykonanych zadań w październiku 2017 roku zakończono realizację projektu osiągając wszystkie założone cele. Umożliwiło to uruchomienie produkcji [8.2]. W firmie wdrożono do produkcji asortyment o nowych cechach funkcjonalnych ze znaczącym udziałem surowców pochodzących z recyklingu. Produkcja ta jest kontynuowana do chwili obecnej, karbowane elastyczne rury elektroinstalacyjne są w stałej ofercie PTS Marmat [8.3]. Osiągnięte rezultaty zapewniły zarówno utrzymanie sprzedaży na rynku krajowym [8.5], jak i rozwinięcie eksportu na rynki Unii Europejskiej [8.4], co ostatecznie pozwoliło na zwiększenie konkurencji na rynku międzynarodowym, a firma PTS Marmat ugruntowała swoją pozycję w grupie producentów osprzętu elektroinstalacyjnego z tworzyw polichlorowinylowych.

Dowód wpływu społecznego

  • Piszczek K., Skórczewska K., Lewandowski K., Tomaszewska J., Manikowski M.: Modyfikacja nieplastyfikowanego PVC napełniaczem pochodzącym z pirolitycznego recyklingu łopat elektrowni wiatrowych. Konferencja „Kompozyty 2017. Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne”. 09-12 maj 2017,Gliwice-Istebna, (poster)
  • Zaświadczenie z PTS Marmat
  • Rury elektroinstalacyjne karbowane giętkie, oferta firmy PTS Marmat, http://www.marmat.com.pl/elektroinstalacja/……
  • Handlowy dokument identyfikacyjny nr 10/DW/E/2021 i Handlowy dokument identyfikacyjny nr 11/DW/E/2021
  • Handlowy dokument identyfikacyjny nr 8/DW/E/2021
 
 

Drukuj