Krzysztof Lewandowski - "Krok w przyszłość - stypendia dla doktorantów IV edycja"

Projekt "Krok w przyszłość - stypendia dla doktorantów IV edycja" współfinansowany jest ze środków
Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego"
 

Opis pracy doktorskiej i prowadzonych badań

Rosnące koszty związane z otrzymaniem wyrobów polimerowych sprawiają, iż przetwórcy poszukują sposobu na obniżenie kosztów produkcji. Ponad 70% kosztów to cena zakupu materiału, wiec najwięcej i najłatwiej można zaoszczędzić właśnie w tej pozycji powstawania kosztów. Napełniacze pochodzenia naturalnego mogą stanowić alternatywę dla tradycyjnych, znanych napełniaczy stosowanych do tworzyw polimerowych. Przed wprowadzeniem konkretnej kompozycji polimerowo-drzewnej (WPC) do produkcji w skali przemysłowej konieczne jest określenie jej zdolności do płynięcia. Niejednokrotnie jest to czynnik determinujący wdrożenie.

Celem prowadzonych badan nad reologia kompozytów polimerowych z napełniaczami naturalnymi (WPC) jest wyznaczenie pełnej charakterystyki reologicznej tych tworzyw ze szczególnym uwzględnieniem warunków, z jakimi spotyka się podczas przemysłowy procesów przetwórstwa tworzyw polimerowych metoda wytłaczania i wtryskiwania.

Zakres prac obejmuje pomiary reologiczne w warunkach laboratoryjnych przy użyciu reometru obciążnikowego, zmodyfikowanego reometru obciążnikowego umożliwiającego pomiar przy nacisku do 1000 N oraz reometru kapilarnego umożliwiającego pomiar przy nacisku do 15000 N jak również badania reologiczne in-line tzn. bezpośrednio w linii wytaczarskiej i formie wtryskowej. Warsztat badawczy rozbudowano o nowatorskie narzędzie przetwórcze do wyznaczania charakterystyki reologicznej tworzyw polimerowych przystosowane do współpracy z wtryskarka. Pozwala ono na określenie charakterystyki przetwórczej tworzyw polimerowych z uwzględnieniem wszystkich parametrów pracy wtryskarki w cyklu przetwórczym. Badane są kompozyty o osnowie poliolefin z napełniaczami pochodzenia roślinnego o zdefiniowanych cechach geometrycznych. Wyniki badan są konfrontowane z modelami matematycznymi opisującymi przepływ uplastycznionych kompozytów polimerowych.

Wykonane badania maja dostarczyć danych, które posłużą do przygotowania opisu matematycznego charakterystyki reologicznej WPC, który umożliwi prowadzenie symulacji zmierzających do określenia najkorzystniejszych warunków przetwórstwa WPC metodą wytłaczania i wtryskiwania, oraz umożliwi udoskonalenie konstrukcji głowic wytaczarskich i form wtryskowych. Pozwoli to na ułatwienie i upowszechnienie produkcji kompozytów WPC. Znajomość modeli reologicznych przetwarzanych tworzyw polimerowych gwarantuje poprawne zaprojektowanie składu składu WPC, technologii ich przetwórstwa oraz utrzymanie stabilności tych procesów.

 

Informacje o wydanych publikacjach

  1. Lewandowski K., Zajchowski S., Mirowski J., Kościuszko A.: „Ocena właściwości przetwórczych kompozytów polimerowo-drzewnych na osnowie poli(chlorku winylu)”, Chemik nauka-technika-rynek 2011, 65, 329-336
  2. Zajchowski S., Lewandowski K., Tomaszewska J., Mirowski J., Kuciel S.: „Ocena zmian stopnia zżelowania PVC w kompozytach polimerowo-drzewnych”, Czasopismo Techniczne, 2009, 1-M/2009, 409-413
  3. Lewandowski K., Zajchowski S., Tomaszewska J.:” Wpływ temperatury wytłaczania na właściwości kompozytów PVC/drewno”, Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2010, nr 5, 71-72
  4. Lewandowski K., Tomaszewska J., Zajchowski S.:” Plastografometryczna ocena właściwości przetwórczych kompozytów polietylenu z napełniaczem drzewnym”, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej – Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją 2010, nr 12, 211-216
  5. Tomaszewska J., Zajchowski S., Sterzyński T., Lewandowski K.:” Badania plastografometryczne PVC i recyklatu PVC napełnionego mączką drzewną”, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej – Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją 2010, nr 12, 349-355
  6. Zajchowski S., Tomaszewska J., Lewandowski K., Mirowski J., Kuciel S.:” Badania właściwości trójskładnikowych mieszanin polimerowych odpadów produkcyjnych”, Recykling i odzysk materiałów polimerowych materiały-technologie-utylizacja, praca zbiorowa pod red. Błędzkiego A. K., Tartakowskiego Z., Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, Szczecin 2010, 97-100
  7. Tomaszewska J., Ryszkowska J., Zajchowski S., Lewandowski K., Mirowski J.:” Badania kompozytów polimerowo-drzewnych na osnowie z nadziaren PVC”, Recykling i odzysk materiałów polimerowych materiały-technologie-utylizacja, praca zbiorowa pod red. Błędzkiego A. K., Tartakowskiego Z., Wydawnictwo Uczelniane Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, Szczecin 2010, 139-142
  8. Lewandowski K., Zajchowski S., Skórczewska K., Mirowski J., Majchrowicz B.: ”Reologiczne właściwości kompozytów polietylenu z napełniaczami naturalnymi”. Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne, praca zbiorowa pod red. Wróbla G., Gliwice 2011,284-290
  9. Skórczewska K., Tomaszewska J., Piszczek K., Sterzyński T., Lewandowski K.: „ Nanokompozyty o osnowie z plastyfikowanego PVC z udziałem MWCNT wprowadzonych w postaci dyspersji w plastyfikatorach”, Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne, praca zbiorowa pod red. Wróbla G., Gliwice 2011,443-450
  10. Marks D., Koclęga S., Zajchowski S., Lewandowski K.:” Wpływ rodzaju mączki drzewnej na właściwości kompozytów polimerowo-drzewnych”, I Ogólnopolska Konferencja Studenckich Kół Naukowych INFO-BIO-TECH, Bydgoszcz 2011, 45-47
  11. Lewandowski K., Marks D., Zajchowski S.:” Wpływ rodzaju mączki z drzew iglastych na właściwości mechaniczne i przetwórcze kompozytów polimerowo-drzewnych”, III Kongres Studenckich Kół Naukowych Uczelni Bydgoskich “Studenci Miastu i Regionowi”, praca zbiorowa pod red. Dombrowicz M., Macko M., Wydawnictwo Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz 2011
  12. Tomaszewska J., Sterzyński T., Zajchowski S., Lewandowski K.:” Processing and mechanical properties of PVC composites with wood filers and nanosilica”, Euro Filers, Drezno 2011
  13. Tomaszewska J., Sterzyński T., Zajchowski S., Lewandowski K.:”Processing and mechanical properties of PVC composites with nanosilica”, First Euro-Mediterranean Conference on Material and Renewable Energies  (EMCMRE-1), Marrakech – Marocco 2011
  14. Lewandowski K.: ”Reologia kompozytów polimerowo-drzewnych”, Seminarium Naukowo-Techniczne „Skala laboratoryjna a przemysłowa w przetwórstwie polimerów”, Bydgoszcz 2011, 94-98
  15. Michalska S, Rybczyńska A, Lewandowski K., Mirowski J., „Badania wybranych właściwości mechanicznych kompozytów polipropylenu z wysoką zawartością mączki drzewnej”, XVII Międzynarodowa Konferencja Studenckich Kół Naukowych i XXIX Sejmik SKN, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Wrocław 2012, 100
  16. Zajchowski S., Tomaszewska J, Lewandowski K.: „Właściwości mieszanin polimerowych z mączką drzewną”, praca zbiorowa pod red. Kuciel S., Rydarowski H., „Biokompozyty z surowców odnawialnych”, Kraków 2012,134-163
  17. Siekierka P., Lewandowski K., Tomaszewska M., Skórczewska K. Piszczek K.,  Possibilities of waste chalk application as a filler to plasticized poly (vinyl chloride) PVC. 3rd Green chemistry and Nanotechnologies in polymer Chemistry Workshop Kraków 2012 str 132-133

 

Informacje o otrzymanych nagrodach, zgłoszonych wnioskach patentowych

  1. Urbaniak W., Piszczek K., Marks D., Zajchowski S., Skórczewska K., Lewandowski K., Tomaszewska J.: "Płyta warstwowa, zwłaszcza elewacyjna oraz sposób jej wytwarzania" P.4000561, 2012
  2. Urbaniak W., Piszczek K., Marks D., Zajchowski S., Skórczewska K., Lewandowski K., Tomaszewska J: "Kompozyty poliolefinowe wzmocnione modyfikowanym włóknem  szklanym oraz sposób wytwarzania kompozytów poliolefinowych wzmocnionych modyfikowanym włóknem szklanym". P.400628, 2012
  3. Zajchowski S., Tomaszewska J., Lewandowski K., Mirowski J.: zgłoszenie patentowe na wzór użytkowy „Narzędzie przetwórcze do wyznaczania charakterystyki reologicznej tworzyw polimerowych”,  W.120708, 2012
  4. II nagroda w konkursie na najlepsza prace dyplomowa z obszaru chemii organizowanym przez SITPChem.

 

Korzyści dla Województwa Kujawsko-Pomorskiego

Badania prowadzone w ramach pracy doktorskiej wpisują się w RSI WKP w "Priorytety rozwoju":

1. Rozwój firm w kierunku gospodarki opartej na wiedzy.

2. Efektywny system współpracy gospodarki i nauki w regionie.

oraz ich konkretne "Cele operacyjne":

1.3. Wspieranie innowacyjności w ważnych gospodarczo obszarach produkcji.

2.1. Jednostki naukowo-badawcze realizatorem oczekiwań przedsiębiorstw oraz kreatorem nowych produktów.

2.2. Ścisła współpraca uczelni, sektora B+R z przedsiębiorstwami w obszarze kreowania celów rynkowych.

W myśl RSI WKP przetwórstwo tworzyw polimerowych stanowi bardzo ważną gałąź przemysłu Województwa Kujawsko-Pomorskiego, dlatego należny zadbać nie tylko o utrzymanie obecnego stanu lecz o dalszy jej rozwój oparty na rozwiązywaniu powstających problemów technologicznych oraz wprowadzeniu do produkcji nowatorskich produktów. Wprowadzenie takich wyrobów na szeroka skale produkcyjna wymaga opracowania i dokładnego przebadanie surowców niezbędnych do ich produkcji.

Badania prowadzone nad kompozytami polimerowymi z napełniaczami naturalnymi niewątpliwie mogą stanowić zaczątek rozwoju firm zajmujących się przetwórstwem tworzyw polimerowych.

RSI WKP wprowadza także pilotażowe projekty, które bardzo silnie powiązane są z tematyka przygotowywanej rozprawy doktorskiej:

  • CENTRUM PROJEKTOWANIA NARZEDZI I TECHNOLOGII PRZETWÓRSTWA TWORZYW SZTUCZNYCH (BRANŻOWE CENTRUM INNOWACJI)

W myśl tego projektu : "W dobie bardzo dynamicznego rozwoju krajów dalekowschodnich, tworzenia się nowych rynków o wysokiej kulturze technologicznej, niezbędnym dla konkurowania z takim zagrożeniem rynkowym jest posiadanie najnowszych myśli technicznych oraz ustawicznej innowacyjności rozwiązań."

  • CENTRUM BADAWCZO-EDUKACYJNE KOMPOZYTÓW POLIMEROWYCH,

Które przewiduje "(...)działalność naukowa, głównie w zakresie technologii wytwarzania i przetwarzania kompozytów i nanokompozytów polimerowych." Kurczące się zasoby i nieustanny wzrost cen ropy naftowej zmuszają do poszukiwania substytutów surowców wytwarzanych w przemyśle rafineryjnym, w tym także wielu tworzyw polimerowych.

Obecnie na świecie obserwuje się coraz większe zainteresowanie w stosowaniu wszelkiego rodzaju materiałów odnawialnych, w tym także jako napełniaczy tworzyw polimerowych. Otrzymane kompozyty tworzyw polimerowych z napełniaczami naturalnymi (WPC) pozwalają na zmniejszenie udziału tradycyjnych tworzyw polimerowych w końcowym produkcie (nawet o 70%).

Prowadzone badania w ramach przygotowywanej rozprawy doktorskiej skupiają się na właściwościach przetwórczych kompozytów polimerowych z napełniaczami naturalnymi. Dokładne rozpoznanie właściwości reologicznych wraz z niezbędnym opisem umożliwi projektowanie przez firmy z branży narzędziowej form wtryskowych i głowic wytaczarskich pozwalających na wytwarzanie przez przetwórców wyrobów z wysoko napełnionych WPC z zachowaniem wszystkich wymogów jakościowych.

Zastosowanie do produkcji napełniaczy naturalnych jak i tworzyw polimerowych pochodzących z recyklingu lub nawet odpadów technologicznych pozwoli na znaczne zmniejszenie kosztów produkcji i poprawne gospodarki materiałowo-odpadowej całego Województwa Kujawsko-Pomorskiego.

Należy oczekiwać, że rosnące w krajach zachodniej Europy i USA, w bardzo szybkim tempie, zainteresowanie konsumentów wyrobami z kompozytów z napełniaczami naturalnymi wymusi na przetwórcach tworzyw polimerowych z naszego regionu wprowadzenie technologii i procedur związanych z produkcja WPC.

Pomimo, iż zgodnie z zapisami RSI WKP Województwo Kujawsko-Pomorskie jest "zagłębiem firm branży narzędziowej i przetwórczej tworzyw sztucznych" wciąż na jego terenie nie ma firmy zajmującej się produkcja wyrobów z WPC.

Opracowanie i dobór odpowiednich materiałów pozwoli także na uruchomienie produkcji wyrobów z omawianych kompozytów z wykorzystaniem obecnego parku maszynowego bez konieczności ponoszenia dużych nakładów finansowych. Wyniki badan mogą zostać wykorzystane zarówno w dużych jak i małych firmach Województwa Kujawsko-Pomorskiego.

Wyniki prowadzonych badan i uzyskane juz rezultaty pozwolą optymistycznie patrzeć na zastosowanie napełniaczy naturalnych z róznych roslin włóknistych ( len, konopie, pokrzywy) i energetycznych (wierzba, miskant) co przy odpowiednim zaangażowaniu firm przetwórstwa tworzyw sztucznych pozwoliłoby na zwiększenie konkurencyjności rolnictwa w zakresie coraz popularniejszej produkcji roślin energetycznych i włóknistych.

 

Współpraca z biznesem

W ramach umowy o współpracę strony (Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej UTP i Hanplast Sp.z o.o.) zadeklarowały podjecie współpracy w zakresie badań tworzyw polimerowych i kompozytów polimerowych z napełniaczami naturalnymi celem poprawy gospodarki materiałowo-odpadowej w firmie oraz przygotowaniem do wdrożenia do produkcji kompozytów polimerowych z napełniaczami naturalnymi.

Część współpracy realizowana jest bezpośrednio w obszarze badan prowadzonych w ramach przygotowywanej rozprawy doktorskiej.

Zakres nawiązanej współpracy wpisuje się w zapisy RSI WKP w myśl, którego przetwórstwo tworzyw polimerowych stanowi bardzo ważna gałęzią przemysłu Województwa Kujawsko-Pomorskiego, dlatego należny zadbać nie tylko o utrzymanie obecnego stanu lecz o dalszy jej rozwój oparty na rozwiązywaniu powstających problemów technologicznych oraz wprowadzeniu do produkcji nowatorskich produktów, do których należny zaliczyć również kompozyty polimerowe z napełniaczami pochodzenia naturalnego.

Firma Hanplast Sp. z o.o. jest jedna z dominujących i prężnie rozwijających się (Certyfikat Dynamiczna Firma wydany przez HBI Polska) firm zajmujących się przetwórstwem tworzyw polimerowych metoda wtryskiwania.

 

TA STRONA UŻYWA COOKIE. Ta strona używa informacji zapisanych za pomocą plików cookies. Więcej informacji na stronie Polityce prywatności. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie plików cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.