BIOCOMPOZITE DIN RESURSE REGENERABILE

RAPORT ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC (RST 3)

FAZA DE EXECUŢIE NR. 3

Elaborare model experimental panou compozit (structura tip sandwich) cu proprietăţi termoizolante utilizat la placările exterioare ale clădirilor.

Activitatea 3.1. 

Elaborare variante experimentale de laborator pentru obţinerea materialelor compozite pentru feţele de lucru ale panourilor (partea 2)

Parteneri implicaţi:

Universitatea "Dunărea de Jos" din Galaţi - Coordonator

​Centrul de Cercetare CERTINCON S.R.L. - Partener 1

Activitatea 3.2.. 

Verificarea variantelor de prindere şi asamblar a miezului şi feţelor de lucru în structura compozită tip panou

Studiu privind tipurile de fibre şi răşini utilizate la obţinerea materialelor compozite pentru izolarea termică a clădirilor

Parteneri implicaţi:

Universitatea "Dunărea de Jos" din Galaţi - Coordonator

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi - Partener 1

Activitatea 3.3.

Elaborare variante experimentale de panouri tip sandwich: dimensiune panou: 300 x 300 mm (partea 1)    a miezului şi feţelor de lucru în structura compozită tip panou

Parteneri implicaţi

Universitatea "Dunărea de Jos" din Galaţi - Coordonator

Centrul de Cercetare CERTINCON S.R.L. - Partener 1

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi - Partener 2

Activitatea 3.4.

Testarea in situ: analiza comportării sistemului perete panou în diferite condiţii ale mediului şi la acţiuni mecanice, vânt – partea 2

Parteneri implicaţi

Universitatea "Dunărea de Jos" din Galaţi - Coordonator

Centrul de Cercetare CERTINCON S.R.L. - Partener 1

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iaşi - Partener 2

​

REZUMAT

​

      În cadrul etapei a treia a proiectului au fost realizate activităţi de cercetare industrială care au vizat îndeplinirea următoarelor obiective: realizarea unor probe de materiale compozite care să poată fi ataşate la structurile miez formate în etapele anterioare, cu proprietăţi de rezistenţă mecanică corespunzătoare şi rezistenţă la factorii de mediu (umiditate, temperaturi extreme etc.); verificarea variantelor de prindere si asamblarea miezului de fetele de lucru în structura compozită tip panou; elaborarea variantelor experimentale de panouri tip sandwich dimensiunea panoului 300x300 - partea 1; testarea in situ: analiza comportarii sistemului perete panou în diferite conditii ale mediului si la acţiuni mecanice, vânt; concluzii  obţinute pe parcursul implementării proiectului. 

      În scopul dezvoltării unei tehnologii flexibile de obţinere a unor panouri compozite (structură tip sandwich) cu performanţe bune în procesul de izolare termică a clădirilor, s-a stabilit ca structura materialului compozit să fie sub formă de panou tip sandwich (dimensiuni 30 x 30 x 10 cm), care implică un ansamblu de trei tipuri de elemente cu proprietăţi specifice, după cum urmează: obţinerea unor materiale compozite pentru fetele panourilor - fibre celulozice secundare - din hârtii şi cartoane reciclate din cutii de carton ondulat; agenţi de retenţie - Cartaretine (dimethylamino-hydroxypropyl - diethylenetriamine); agenţi de încleiere - Aquapel (alchil dimer cetenă); agenţi pentru creşterea rezistenţei în stare umedă - răşină poliamidaminepiclorhidrină – Kymene; răşini polimerice de tipul ureo şi melamin formaldehidice (Kronocol SU6C şi Kronocol SU66) pentru tratarea la suprafaţă a materialelor compozite.

      Cu privire la proprietăţile de izolare termică, mostrele obţinute au înregistrat valori ale coeficientului de conductivitate termică între 0,0734 W/(mK) şi 0,1353 W/(mK), comparabile cu ale materialelor care se utilizează în prezent la izolarea termică a clădirilor.

      Analizând rezultatele s-a ajuns la concluzia că structura sandwich formată prezintă proprietăţi foarte bune de rezistenţă la umiditate, pătrunderea apei în panoul compozit după 48 ore şi în condiţii de presiune de 2 atm., fiind zero

Cercetările la faza de laborator au urmărit realizarea de compozite pe baza de fibre celulozice reciclate, răşini melamino-formaldehidice şi aditivi din care sa se poată obţine si prin utilizarea microundelor miezul şi feţele structurilor tip ”sandwich”.

      Noutatea  tipurilor de compozite obţinute la faza de laborator este aceea ca în procesul de realizare a acestora se valorifică superior maculatura sau deşeurile de plante textile în biocompozite ce pot forma structuri de tip miez-manta utilizate în construcţii.

      Biocompozitele rezultate sunt ecologice, nu dăunează mediului înconjurător, la sfârşitul duratei de utilizare a reperelor fabricate din acestea, materialul fibros din compoziţia lor, se descompune, sub acţiunea bacteriilor din sol.

      Au fost făcute verificări privind modul de prindere şi asamblare a miezului şi feţelor de lucru în structura compozita tip panou.        Acestea au fost caracterizate prin următoarele analize fizico-mecanice:

• capacitatea de umflare a plăcilor menţinute în apă la 200C, timp de 2 ore;

• capacitatea de absorbţie a umezelii prin menţinerea plăcilor în atmosferă de vapori saturaţi timp de 24 ore la temperatura de 200C;

• rezistenta la şoc Charpy a epruvetelor obţinute din plăci conform SR EN ISO 179-1:2000;

• rezistenţa la încovoiere conform ASTM :D 790 – 03.

      Din analizele realizate s-a observat o scădere a conţinutului de umiditate proporţional cu timpul de termopresare. Aceasta este cuprinsă între 4.8-7.6%. S-a optat ca variantă optimă, proba 2 compusa din 12,5 g maculatura, 2,4 g răşină SM10 solidă, 5 g sol. 3,3 % NH4Cl, presare la rece la 100 atm, microunde 2 min MH, îndeplinind toate condiţiile impuse la un timp de presare scăzut. Pentru determinarea rezistenţei la încovoiere a plăcilor s-a realizat un compozit optimizat sub forma de epruvete cu grosimea de 2.5 mm. A fost nevoie să fie modificaţi parametrii de lucru în procesul de termopresare în funcţie de grosimea probei.

      Elaborarea variante experimentale de panouri tip sandwich: dimensiune panou 300x300mm - partea 1.

      Pentru obţinerea de noi variante s-au ales următoarele materiale: diatomit pulbere, perlit expandat, fibre vegetale din tulpini de paie tocate, şrot din floarea soarelui, rumeguş, acizi graşi din floarea soarelui, ulei de in si apa.

      S-au obţinut patru probe cu densităţi cuprinse între 0,272 -0,358  şi  coeficienţi de conductivitate termică  la temperatura de 100C între 0,0736-0,1680, iar la temperatura de 230C, 0,0776-0,1702. 

      Cele mai bune rezultate au fost obţinute la proba 3 compusă din şrot de floarea soarelui, rumeguş,  acizi graşi , ulei de in şi apă; anume, coeficientul de conductivitate termică la temperatura de 100C valoarea de 0,0736, iar la temperatura de 230C 0,0776.          Aceste probe au fost testate şi la impermeabilitate rezultatele fiind satisfăcătoare.

      Pentru o verificare mai amănunţită s-a apelat şi la analiza cu elemente finite folosită pentru abordarea numerică a problemei ALGOR v23. Această platformă de analiză cu elemente finite analizează o gamă extrem de variată de probleme, printre care şi problemele de transfer termic staţionar sau tranzitoriu. S-au realizat diagrame de flux termic şi temperaturi pe  perete suport placat cu panouri termoizolante.Peretele suport a fost ales unul de zidărie de cărămidă şi unul din beton.

      În urma analizei s-a ajuns la concluzia ca panoul aplicat pe peretele din zidărie se comporta bine, spre deosebire de cel de beton. Daca peretele din zidărie de cărămidă este protejat de îngheţ, la peretele din beton nu este suficient panoul de grosime 2,5 cm.

      Testarea in situ: analiza comportării sistemului perete panou în diferite condiţii ale mediului şi la acţiuni mecanice-partea 2          Pentru a face aceasta testare am aplicat pe un perete exterior din cărămidă doua panouri compuse din miez si fete. Prinderea panourilor a fost făcută cu dibluri, neînregistrându-se fisuri în panou, dar şi orificiile realizate nu au prezentat ştirbiri sau alte neconformităţi.

      Panourile au fost supuse la condiţiile atmosferice cu ploaie, ninsoare, fiind temperaturi intre -80C si 100C pe o perioada de 14 zile. În toată aceasta perioadă panourile nu au prezentat pete de umiditate şi nu s-au fisurat, păstrând proprietăţile fizice.

      Concluzia la care s-a ajuns este că, plăcile compozite se pot utiliza pentru placarea suprafeţelor plane ale elementelor de construcţie.

​