RESEARCH

- Publications -
Kekäläinen, Päivi, Rajala, Markku: Kierrätyslasituotteen valmistus sintraamalla. Loppuraportti, Keramiikka- ja lasitaiteen laitoksen tutkimusjulkaisuja no. 6. Helsinki 1995 


KIERRÄTYSLASITUOTTEEN VALMISTUS SINTRAAMALLA
 

    Loppuraportti muodostaa toisen osan Kierrätyslasituotteen valmistus sintraamalla -projektin dokumentoinnista. Tutkimustulosten ensimmäinen osa on esitelty aiemmin ilmestyneessä väliraportissa: Kierrätyslasituotteen valmistus sintraamalla - väliraportti, P. Kekäläinen & M. Rajala, Keramiikka- ja lasitaiteen laitoksen tutkimusjulkaisuja no. 4. Helsinki 1995.
    Projektin tavoitteena on ollut tutkia kierrätyslasin (keräyslasi) käyttömahdollisuutta prosessissa, jossa lasia ei tarvitse uudelleen sulattaa, vaan kappaleiden valmistus tapahtuu sintraamalla lasimurskaa. Sintraantuminen on aineen kiinteyttämistä sulamislämpötilaa alhaisemmissa lämpötiloissa. Korkean lämpötilan sulatusprosessista luopumisen tarkoituksena oli parantaa uudelleenkäytön taloudellisuutta ja ympäristöystävällisyyttä.
    Projektin aikana todettiin, että kehitettäväksi kierrätyslasituotteeksi valitut sintratut kierrätyslasilaatat täyttävät vertailutuotteelle eli klinkkerilaatoille asetetut vaatimukset. Todettiin myös että klinkkerilaattoja vastaavien tuotteiden valmistaminen kierrätyslasista on teknisesti mahdollista, ympäristön kannalta järkevää ja taloudellisesti kannattavaa.
Valmistusmenetelmä ja materiaalin ominaisuudet
 
    Laatan valmistusmenetelmänä käytetään kuivapuristusta. Tätä varten lasi tulee ensin murskata. Kokeet osoittivat, että avoimen piirin murskaus alle 1,5 mm raekokoon oli riittävä. Tällainen murskaustapa on edullinen, rakeen pienentäminen esim. alle 0,1 mm raekokoon kasvattaisi murskauskustannuksia kymmenkertaiseksi.
    Murskauksen jälkeen lasimurskan joukkoon sekoitetaan sideaine. Sideaineena päädyttiin käyttämään karboksyylimetyyliselluloosaa, Finnfix 2000 (valmistaja Metsä-Serla). Käyttämällä 4000 MPa puristuspainetta sideaine antoi puristetulle kappaleelle riittävän raakalujuuden. Lasimurskan käsiteltävyyden parantamiseksi tulisi käytettävä lasi-sideaineseos granuloida.
    Puristuksen jälkeen laatat poltetaan, jolloin lasimurskepuriste sintraantuu laataksi, jonka huokoisuus riippuu sintrauslämpötilasta ja -ajasta. Kokeet osoittivat, että jo 750°C sintrauslämpötilassa veden absorptio jää alle yhden prosentin, eli laattojen avoin huokoisuus on hyvin pieni. Tällä lämpötila-alueella myös kappaleen muoto säilyy hyvin.
    Laattojen perinteisissä kiinnityksessä ja kiinnipysymisessä on laatan tartuntapinnan sopiva huokoisuus tärkeää. Sintratun lasilaatan huokoisuus saattaa olla liian pieni. Polttoprosessin suunnittelulla voidaan kuitenkin päästä laattoihin, joiden toinen puoli on vähemmän sintraantunut. Laattoja kiinnitetään entistä enemmän myös liimaamalla, jolloin laattojen tiiviys ei tuota ongelmia.
Muotoilu, ympäristöystävällisyys ja menetelmän taloudellisuus
 
    Laattojen muotoilussa, joka on oleellinen osa tutkimusprosessia, on ensisijainen huomio laatan muodonannon sijaan laatan värin ja pinnan suunnittelussa. Sintrattu lasi on läpinäkymätöntä, ja lasihiukkaset muodostavat siihen täplikkään, kivimäisen tekstuurin. Sintratun aineen sävy vaihtelee lasin hiukkaskoon mukaisesti. Laatan muotoilun perusajatus on tässä sävyn vaihtelussa sekä eri väriaineiden lisäämisessä.
    Valmistusprosessin ympäristöystävällisyyden arvioinnissa käytettiin hyväksi Suvi Vertasen laatimaa pääkaupunkiseudun lasinkeräyksen elinkaarta. (Suvi Vertanen, Elinkaarianalyysi ja pakkaukset, Vesi- ja ympäristöhallituksen julkaisuja -sarja A, no 154, VYH, Helsinki, 1993). Mikäli kierrätyslasi poistuu nykyisestä käytöstä (lasipakkausten ja lasivillan valmistus), kasvaa pakkauslasin energiankulutus noin 0,3 MJ/kg sekä sähköenergian että fossiilisten polttoaineiden osalta. Tämä energiankulutuksen kasvu tulee saada laatanvalmistuksesta hyödyksi. Perinteinen klinkkereiden valmistus vaatii energiaa noin 0.9 MJ/kg enemmän kuin sintraus 700-800°C lämpötilassa. Tämä energiansäästö laatanvalmistuksessa ylittää lasinvalmistuksen energiatarpeen kasvun.
    Jatkoa ajatellen on erityisen mielenkiintoinen ajatus se, että kierrätyslasilaatan valmistus tapahtuisi kaatopaikka-alueen välittömässä läheisyydessä, jolloin lasin kuljetus kaatopaikalle voitaisiin järjestää mahdollisimman taloudellisesti ja käytettävä energia (joka pääasiassa kuluu sintrausprosessissa) voitaisiin saada kaatopaikoilta vapautuvasta metaanista. Edellä esitetyn mallin toteuttaminen vaatii, että laatan tuotanto on kannattavaa. Tutkimuksessa on esitetty karkea kannattavuuslaskelma lähtien siitä, että tuotannon vaatimat investoinnit toteutetaan 'tyhjästä lähtien', eli nojautumatta olemassa olevaan tuotantoon. Kannattavuuslaskelma osoittaa, että kierrätyslasiklinkkerin tuotanto olisi taloudellisesti kannattavaa, vaikka kierrätyslasista ja energiasta maksettaisiin täysi hinta. (kierrätyslasi 400 mk/tonni, energia 8 p/kWh). Tuotannon taloudellisuudelle kriittisiä tekijöitä ovat alhaiset alkuinvestoinnit rakennustöiden osalta, laattojen myyntimäärä, laatan ulosmyyntihinta ja työvoimakustannukset.

Info:

Päivi Kekäläinen, @
Markku Rajala, @

University of Art and Design Helsinki UIAH
Department of Ceramics and Glass
Hämeentie 135 C 
FIN-00560 Helsinki, Finland 
fax: +358 9 75630275