BIOCOMPOSIETEN
Stenden PRE Polymore Research & Education Daan van rooijen
door Daan van Rooijen www.stendenpre.com
COMPOSIETEN IN DE BOUW •
COMPOSIETEN IN DE BOUW
COMPOSIETEN IN DE BOUW • • • •
Isolerend in warmte en elektriciteit zeer maatvast, geen kruip Hoge warmte en vuurbestendigheid Excellente weers-, chemische en corrosiebestendigheid
COMPOSIET BRUGGEN EN SLUIZEN • Lage onderhoudskosten • Gewichtsreductie tot > 50% • 2 x sterker dan staal
COMPOSIETEN IN GELEIDERAILS •
HOUTEN GELEIDERAIL (2004) Opdrachtgever Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouw Aanleiding Actieprogramma’s overheid ‘20% meer hout in de bouw’ en ‘diffuse bronnen’ : reduceren uitloging van zware metalen Doelstelling De houten geleiderail moet geschikt zijn voor gebruik langs snelwegen en aan dezelfde eisen voldoen als een vergelijkbare stalen geleiderail en toepassing F.S.C. geproduceerd hout
HOUTEN GELEIDERAIL (2004) Resultaten ● Nieuw geleiderailontwerp: het 'Verend Scherm'. ● Uitgewerkt tot een testmodel en prototype. ● Proeven en een full-scale-test bij aanrijding door auto en bus
BIOCOMPOSIETEN Wat zijn biocomposieten ? Wat zijn nu mogelijkheden van biocomposieten in de bouw. Wat zijn de biocomposieten van morgen? Waarom in Noord Nederland?
Stenden PRE is part-financed by the European Union, European Regional Development Fund and the Northern Netherlands Provinces (SNN)
NATUURVEZEL VERSTERKTE THERMOPLASTISCHE KUNSTSTOFFEN IN AUTOMOTIVE Hennep en vlasmatten als versterking. Gewichtsbesparing en kostprijs belangrijkste ‘drivers’. Milieuimpact en LCA gaan meer spelen.
HOUTVEZEL VERSTERKTE THERMOPLASTISCHE KUNSTSTOFFEN (WPC’S) WPC’s in de EU: Composieten markt Kunststoffen markt Hout markt
215 Kton (2010), 10 – 20% omzet groei per jaar 1.015 Kton (2009) 65.000 Kton (2009), 160.000 Kton (2009)
Toepassingen: vlonderplanken, gevelbekleding en meubels. Succes factoren: weersbestendigheid, kleurstabiliteit en meterprijs.
WPC’S, BETER DAN HOUT? Niet volledig weersbestendig 5 Gpa buigstijfheid( hardhout = 19 Gpa), 50 Gpa buigsterkte, (hardhout = 150 Mpa) Geen structurele toepassingen zoals bruggen en dakspanten Niet vuurbestendig Prijs per kg hoger dan hout. Eco balans massief WPC niet beter dan hout, wel beter bij holle profielen.
VERGELIJK BIOCOMPOSIET EIGENSCHAPEN
VERGELIJK BIOCOMPOSIETEN: BALKEN EN KOKERS
BIOLICHT (1995 – 2000) Ontwikkeling lichtgewicht componenten voor de transportmiddelenindustrie. Budget 5,1 miljoen Partners Ceres BV, Focwa/Cintec, ECN, KIEM, TU Delft, Wageningen Universiteit en Wientjes Kunststoffen in Emmen Doelstelling Vervanging van glasvezel Vergroting laadvermogen Brandstof besparing.
BIOLICHT (1995 – 2000) Resultaten Gelijk tot 10 % minder materiaal mogelijk Reductie van 13 - 25% in gewicht
Reductie van 25 – 40% op materiaalkosten
RESULTATEN PROJECT NATHPRO (2009) WPC Greengran BV
FLAX/EP
Flax/ PF
Glass/EP
University Leuven
NATHPRO
PFT profiles BV
• Buigsterkte (MPa):
97
300
350
1050
• Buigstijfheid (Gpa):
7
28
40
30
• Soortelijk gewicht (kg/dm3)
1,13
1,30
1,40
1,95
BIOLICHT (1995 – 2000) Milieubelasting: Life Cycle Analyse van een spoiler vrachtwagen Vlasvezel: 60% betere milieuscore. Vlasvezel SMC : 25% betere milieuscore dan glasvezel SMC Afvalverbranding: glas SMC 20% en vlas SMC 40% energie terugwinning Gebruiksfase neemt 95% van de milieuscore voor haar rekening.
MARKTONTWIKKELINGEN IN VEZELS Houtvezels (meel, spaanders) - hout 0,30 – 1,90 € per kilo of 0,12 – 1,60 € per liter
Glasvezel filamenten : 1,20 – 2,00 € per kilo of 3,20 – 5,40 € per liter Natuurvezel sliver/garens : 1,00 – 2,50 € per kilo of 1,40 – 3,50 € per liter
MARKTONTWIKKELINGEN IN NATUURVEZELS Grondstofprijs olie en olie gebaseerde kunststoffen stijgen sinds 2003. Hennep en vlas stabiel. Vlas en Hennep prijzen vergelijkbaar met jute. Prijzen hoogwaardig natuurvezel textiel (Weefsels, unidirectionals, prepregs) zijn nog ruim hoger dan glasvezel textiel.
VIER ONTWIKKELINGSRICHTINGEN VOOR DE BOUWINDUSTRIE BIOVIM: Vacuum geinjecteerd natuurvezelversterkt vlascomposieten voor vervanging stalen en glasvezelcomposiet bruggen. BIOPUL: Vlas en jute pultrusie profielen voor vervanging hardhout constructies.
AGROPRO: extruderen van agrovezelversterkt thermoplastische kunststof profielen voor vervanging van zachthouten constructies en WPC’s. BIOLAMINATES: natuurvezelversterkt thermoplastische kunststof sheets voor vervanging voor glasvezelversterkte sheets en panelen en volkern (Trespa) platen.
BIOVIM : BIOCOMPOSIET BRUG IN NIEUWE DIERENPARK EMMEN
BRUGCONSTRUCTIE
THEMATISERING DEK: BAMBOO COMPOSIET
BIOPULTRUSIE IN DE BOUW Tot 75% van de sterkte dan staal Prijs concurrerend met staal en hout Excellente weers-, chemische en corrosiebestendigheid Isolerend in warmte en elektriciteit Zeer maatvast, vrijwel geen kruip Hoge warmte en vuurbestendigheid
De helft van de milieu impact van hout
BIOPULTRUSIE
GEVERFD VURENHOUT EN STAAL VERSUS BIOPUL Balk van 15 cm x 5 cm x 2 m met gelijke doorbuiging
F
● Hoogte ● Wanddikte ● Volume per m ● Gewicht per m ● Eco-impact per m ● GER per m ● Max. belasting
Vuren hout 150 mm 7.50 dm3 3,23 kg 5,1 Mpt 106 MJ 86 kg
Staal 50 mm 3,6 mm 0,72 dm3 5,62 kg 6,26 Mpt 98,0 MJ 276 kg
BIOPUL 100 mm 4,2 mm 1,26 dm3 2,39 kg 2,00 Mpt 43,6 MJ 482 kg
PROJECT IDEE: BIOPULTRUSIE STEIGERS EN BESCHOEIINGEN
AGROPRO Agrorest vezels, gerecyclede textiel en papier vezels als alternatief voor houtmeel Biopolymeren als matrixmateriaal Garen of tape versterking
GEVERFD VURENHOUT EN STAAL VERSUS AGROPRO Balk van 10 cm x 2 cm x 2 m met gelijke doorbuiging : 4 mm F
• • • • •
Dikte Weight per m Eco-impact per m GER per m Max. belasting
Soft wood 2,15 kg 5,90 Mpt 71 MJ 38 kg
Staal 0,6 mm 1,62 kg 10,51 Mpt 120 MJ 86 kg
AGROPRO 4,2 mm 1,27 kg 1,68 Mpt 36 MJ 227 kg
WPC 5,8 mm 2,60 kg 4,77 Mpt 69 MJ 158 kg
PROJECT IDEE: AGROPRO BESCHOEIINGEN EN BOUWWERKEN
BIOLAMINATES: 100% BIOBASED SHEETS
BIOLAMINATES: 100% BIOBASED PANEEL TRESPA is al tientallen jaren op de markt, geen vernieuwing meer. Milieu imago: fenolhars is ongezond en niet recyclebaar. Alleen verkrijgbaar in vlakke platen, vormen zijn duur. Niet geschikt voor duurzaam inkopen, ‘cradle to cradle’ Wat zijn de alternatieven ? Geïnjecteerde polyester/glasvezel platen Gelamineerde PP/glasweefsel of PP/PURE Acrylaat platen Aluminium / kunststof sandwich platen Wood Plastic Composites Probleem: Alternatieven zijn niet zo goed, niet goedkoper en groener dan Trespa
DESIGN FURNITURE KANTOOR MEUBILAIR 2013
DESIGN FURNITURE 2012 OFFICE FURNITURE
STAAL EN VOLKERN VERSUS BIOBLAD Sandwich 8 cm dikte van 1 x 2 m Gelijke doorbuiging F
● Wanddikte ● Volume per m ● Gewicht per m ● Eco-impact per m ● GER per m ● Max. belasting
Staal 2,8 mm 2,80 dm3 21,8 kg 141,5 Mpt 1.620 MJ 120 kg
Volkern 8 mm 8,00 dm3 11,4 kg 112,0 Mpt 318,7 MJ 218 kg
BIOBLAD 6,7 mm 6,70 dm3 8,93 kg 13,7 Mpt 246 MJ 139 kg
SPAANPLAAT EN STAAL VERSUS BIOPANEEL Sandwich 8 cm tdikte van 1 x 2 m Gelijke doorbuiging
F
● Wanddikte ● Volume per m ● Gewicht per m ● Eco-impact per m ● GER per m ● Max. belasting
Fibre board 8,0 mm 16,00 dm3 10,24 kg 7,68 Mpt 202,7 MJ 850 kg
Steel 0,7 mm 1,40 dm3 5,49 kg 70,7 Mpt 810,0 MJ 5.053 kg
BIOPANEEL 1,5 mm 3,00 dm3 2,97 kg 1,20 Mpt 21,4 MJ 3.213 kg
.
PROJECT IDEE: BIOPANEEL DAK WAND EN GEVELPANELEN
STALEN SANDWICHPANEEL
SPAANPLATEN SANDWICHPANEEL
PLATFORM BIOCOMPOSIETEN Vandaag Onvoldoende kennis en bewustzijn over milieu impact en grondstof schaarste. De ‘launching customers’ moeten nog geboren worden De keten van vezel naar kunststoffabricaat tot aan bouwproduct is jong. De kennis over biocomposieten en de verspreiding ervan is pas op gang. . Morgen Open innovatie projecten van de vezel-, kunststof- , composiet- en bouwindustrie Concentratie van Onderzoek, Ondernemers, Onderwijs en …. Overheid! Demonstratie projecten van nieuwe generatie biocomposiet bouwmaterialen. Een biocomposiet industrie !
Stenden PRE is part-financed by the European Union, European Regional Development Fund and the Northern Netherlands Provinces (SNN)
