| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Armeret epoxy- og polyesterplast - forbrug og affaldsmængder

1. Indledning

1.1 Kompositmaterialer

Begrebet kompositmateriale benyttes generelt om konstruktionsmaterialer, der er sammensat af to eller flere forskellige materialer.

I denne rapport vil begrebet anvendes mere specifikt om sammensatte konstruktionsmaterialer bestående af en grundmasse (matrix) af hærdeplast, hvori der er indlejret fibre eller småsten. Betegnelserne kompositmateriale og komposit bruges som synonymer.

Som matrix anvendes oftest umættet polyester, men epoxy og phenolplast anvendes også i en vis udstrækning. Hærdeplast er karakteristisk ved, at der ved forarbejdningen indgår kemiske processer, hvorved der sker en hærdning, dvs. at tilstandsformen ændres fra flydende til fast. Eksempelvis hærdes polyester ved, at en opløsning af umættet polyesterresin i en reaktiv monomer - oftest styren - tilsættes en initiator og accelerator, hvorved der igangsættes en polymeriseringsproces mellem polyesterresinen og monomeren, og materialet bliver stift. Processen er irreversibel og det er, modsat hvad der er tilfældet med termoplast, ikke muligt efterfølgende at forme materialet ved opvarmning. Polyester kan ligesom andet hærdeplast derfor ikke genanvendes ved at blive støbt om.

Polyester, epoxy og phenolplast er alle betegnelser for grupper af plastmaterialer. Hver af de tre materialegrupper er kendetegnet ved karakteristiske kemiske strukturer, men inden for gruppen kan der være flere typer af resiner med mindre forskelle i kemisk sammensætning og materialegenskaber. Man skelner eksempelvis mellem en lang række polyestertyper, hvoraf orthophthalsyre-polyestere, isophthalsyre-polyestere, bisphenol-polyestere og vinylestre er blandt de mest anvendte. Vinylestre omtales populært ofte som en særlig gruppe på linie med polyestre.

I denne matrix indlejres enten fibre eller småsten. De mest anvendte fibre er tynde glasfibre, men kulfibre og aramidfibre (fx Kevlar) anvendes i stigende omfang. Til særlige konstruktioner anvendes desuden fibre af metal, polyetylen, cellulose, siliciumcarbid, eller aluminiumoxid (Jensen et al. 2000).

Det er fibrene, der giver materialet dets styrke, mens matrixen holder fibrene sammen og overfører belastningerne mellem fibrene. Mængden af fibre, som indlejres i matrixen, varierer afhængig af de ønskede materialeegenskaber, men volumenandelen af fibre vil oftest være mellem 20 og 50%. Til enkelte anvendelser som kunstmarmor og polyesterbeton (se afsnit 2.6) anvendes der ikke fibre, men i stedet småsten.

Det skal bemærkes, at fiberforstærkning også anvendes i visse typer termoplast, som ikke vil omtales yderligere her.

For at give materialet en glat og slidbestandig overflade består overfladen ofte af en gelcoat (eller topcoat), som består af samme basispolymer som matrixen, hvortil der er tilsat farvepigmenter og fyldstoffer.

For at give et emne yderligere stivhed kombineres laminater af ovennævnte materialer ofte med et let kernemateriale som fx ekspanderet PVC/polyurea (i det følgende kun betegnet PVC), balsatræ eller polyurethanskum i en sandwichkonstruktion. I figur 1.1 er der vist en principskitse. I nogle konstruktioner kan der være flere lag matrix og kerne ovenpå hinanden, ligesom der også i mange tilfælde vil være gelcoat på begge sider.
  

Figur 1.1
Principskitse af sandwichkonstruktion.

1.2 Kortlægningen

Ved kortlægningen er produkterne opdelt i 7 produktgrupper:

1. Vindmøllesektoren
2. Den maritime sektor
3. Transportsektoren
4. Affalds- og spildevandsområdet
5. Kunstmarmor og polyesterbeton
6. Byggesektoren i øvrigt
7. Andre anvendelser.

Kortlægningen omfatter ikke kompositmaterialer, som anvendes i elektriske og elektroniske produkter (fx laminater i printkort) samt kompositmaterialer baseret på phenolresin. Årsagen til denne afgrænsning er dels at der findes særlige ordninger for affald af elektroniske og elektriske produkter, dels at kompositmaterialer antages at anvendes til mange smådele i disse produkter, men at de samlede mængder er relativt små.

Ved kortlægningen er der fokuseret på, hvor store mængder affald der aktuelt dannes, samt hvor store mængder der forventes at blive dannet de næste 20 år. Strømmen af kompositmaterialer gennem samfundet er illustreret i figur 1.2. Bortskaffelse af kompositaffald sker enten i form af bortskaffelse af produktionsaffald eller bortskaffelse af udtjente produkter.

Der er i samfundet to "puljer" af kompositmaterialer. Den ene pulje (pulje 1), som er relativt lille, består af materialer, som er akkumuleret i forbindelse med produktionen - enten i form af kompositmaterialer i produktionsapparatet (fx forme) eller i form af lagre af råvarer og producerede produkter. Fra denne pulje vil der løbende ske en strøm af kompositmaterialer i form af producerede produkter og produktionsaffald. Da puljen er relativt lille, vil fraførsel i form af produkter og affald inden for det år som betragtes stort set svare til tilførslen af råvarer.

For flere af produktgrupperne bliver hovedparten af produktionen eksporteret, mens der for andre foregår en betydelig import, og der vil derfor være en stor forskel mellem størrelsen af produktionen og det aktuelle salg af færdigvarer (forbrug) i Danmark.

Den anden pulje (pulje 2) består af produkter, der er i brug i samfundet. Fra denne pulje vil produkterne, når de er udtjente, blive bortskaffet i forbindelse med affaldsbortskaffelse. Da kompositprodukter typisk har en levetid på 20 år eller derover, vil de produkter, som bortskaffes i dag, være tilført puljen for mindst 20 år siden. For at kunne bestemme hvad der bortskaffes i dag, er det altså nødvendigt at kende aldersfordelingen af produkterne i brug og have kendskab til sammensætningen af de produkter, der blev taget i anvendelse for 20 år siden.
  

Figur 1.2
Diagram over strømmen af kompositmaterialer.

Der er ikke tidligere foretaget en opgørelse over brugen af kompositprodukter i Danmark, og der foreligger derfor ikke umiddelbart nogle samlede oplysninger om tidligere produktion og forbrug. Beskrivelsen af anvendelser vil derfor i det følgende tage udgangspunkt i en beskrivelse af de produkter, der produceres og tages i brug i dag. I det omfang der foreligger oplysninger om ældre produkter, som er i anvendelse i væsentlige mængder i samfundet, vil der blive angivet, i hvilket omfang disse produkter adskiller sig fra produkter, som bliver produceret i dag.

Oplysningerne vedrørende produktion og forbrug er indhentet via direkte henvendelser til råvareleverandører, producenter og importører af kompositprodukter eller produkter indeholdende kompositmaterialer. Disse oplysninger er - hvad angår affaldshåndtering - suppleret med statistisk materiale fra Plastindustrien i Danmark og oplysninger fra affaldsselskaber og potentielle aftagere af kompositaffald. Oplysninger om det historiske forbrug er baseret på oplysninger fra råvareleverandører og producenter, som har været i branchen i mange år. Oplysningerne er hovedsageligt baseret på disse personers hukommelse og optegnelser - i enkelte tilfælde suppleret med statistisk materiale.

Alle mængdeangivelser for 2000 repræsenteres ved de intervaller, inden for hvilke forfatterne skønner den rigtige værdi vil ligge med 90% sandsynlighed. Dette indebærer, at i 10% af tilfældene vil de rigtige værdier være uden for intervallet, og i få tilfælde vil de kunne være langt fra intervallet. I angivelserne af det historiske forbrug skal intervallerne fortolkes således, at de angiver usikkerheden over 10-års perioder, men at forbruget i enkeltår godt kan være uden for intervaller. Ved angivelserne af det aktuelle forbrug til produktion i Danmark er intervallerne i visse tilfælde lavet af kilderne til dataene (fx råvareleverandører) for at sløre den faktiske værdi, som betragtes som fortrolig. Den rigtige værdi vil i disse tilfælde med lige så stor sandsynlighed kunne ligge nær grænserne til intervallet som midt i intervallet.