Name: 목재-폴리머 복합 특성에 대한 건설 및 철거 폐기물 플라스틱 분획의 효과 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 6 s
Description: 배우세요 건설 및 철거 폐기물 플라스틱을 근적외선 분광법으로 식별하고 압출 성형하여 목재-폴리머 복합 소재를 제조하는 방법을. 이 프로토콜은 재활용 플라스틱의 기계적 특성 분석과 지속 가능한 자원 활용에 활용됩니다.

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저자는 LUT 대학과 폐기물에 대한 생활 IP에 의해 조정 된 LUT RESOURCE (자원 효율적인 생산 공정 및 가치 사슬) 연구 플랫폼의 지원을 인정 - 핀란드의 순환 경제를 향해 (LIFE-IP CIRCWASTE-핀란드) 프로젝트 (LIFE 15 IPE FI 004). 이 프로젝트에 대한 자금은 EU 라이프 통합 프로그램, 기업 및 도시에서 받았습니다.

1. 식별 및 사전 처리
<ol><li>1600-2400 nm의 스펙트럼 범위에서 휴대용 근적외선 (NIR) 분광법 도구로 플라스틱의 폴리머를 식별합니다. 분광법 도구를 사용하여 폴리머에 접촉하고 측정된 반사도에 의해 폴리머를 결정하십시오.<ol>
<li>분광법의 식별 곡선에 따르면 실험실의 화면에서 식별 결과를 분석합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>식별 결과에 따라 폴리머 사이에 재료를 정렬하고 각각의 가중치를 측정합니다. 참고: 측정된 식별 결과에 따라 재료가 정렬되고 가중치가 적용되었습니다. 추가 처리를 위해 선택된 중합체는 각각 27.1, 14.2 및 44.7 kg의 양을 가진 ABS, PE 및 PP이었다.</li>
	<li>분쇄기 장치로 실험실 조건에서 선택한 플라스틱 재료에 대한 크기 감소를 수행합니다. 해머 충격의 기계적 힘으로 재료를 분쇄하는 장치에 수집 및 식별 된 재료를 배치합니다.<ol>
<li>10~20mm 의 체 크기를 갖춘 분쇄기/분쇄기 장치가 장착된 단일 샤프트 파쇄 시스템을 사용하여 플라스틱 재료를 분쇄합니다.</li>
		<li>플라스틱 조각을 5mm 체로 장착한 저속 분쇄기로 피사체를 장착합니다. 재료가 균일한지 확인합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>복합재료의 재질량을 측정합니다. 레시피를 예로 제시하고 이러한 물질을 상대적인 양의 플라스틱, 목재, 커플링 제, 윤활유(각각 64, 30, 3 및 3wt%)로 제시한다. 참고: 이 연구에서 3개의 다른 복합재를 공부했습니다. CDW의 재활용 플라스틱 폴리머는 ABS, PP 및 PE였습니다. 복합재료의 필러는 건조된 가문비나무종(Picea abies)크기로 제조된 목재 밀가루로 분쇄 장비를 사용하여 크기를 줄이고 균일한 크기(20mm 메쉬)를 위해 체로 하였다. 커플링 제및 윤활제의 상업용 첨가제가 사용되었습니다. 준비된 재료의 조성및 이름은 표 1에표시됩니다.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>물자</td>
			<td>폴리머 / 금액</td>
			<td>나무</td>
			<td>Ca</td>
			<td>루브르 (주)</td>
		</tr>
<tr>
<td>CDW-ABS</td>
			<td>ABS / 30</td>
			<td>64</td>
			<td>3</td>
			<td>3</td>
		</tr>
<tr>
<td>CDW-PP</td>
			<td>PP / 30</td>
			<td>64</td>
			<td>3</td>
			<td>3</td>
		</tr>
<tr>
<td>CDW-PE</td>
			<td>PE / 30</td>
			<td>64</td>
			<td>3</td>
			<td>3</td>
		</tr>
</tbody></table>표 1: 연구된 물질의 구성. 시료의 이름은 포함 된 매트릭스 구성 요소, 재활용 아크릴로니톨 부타디엔 스티렌 (ABS), 폴리 프로필렌 (PP), 및 건설 및 철거 폐기물 (CDW)에서 폴리에틸렌 (PE)로 구성된다. 목재, 커플링 에이전트(CA) 및 윤활유(Lubr.)의 양은 모든 샘플에서 동일하였다.
2. 크기 감소 처리 후 압출 기술로 WPC 재료의 처리
<ol><li>식별되고 미리 처리된 물질을 다음(응집) 처리 단계로 더 가깝게 옮길 수 있습니다. 주의: ABS의 플라스틱 재료에는 스티렌 성분이 포함되어 있습니다. 암에 대 한 연구에 대 한 국제 기구는 스티렌은 "아마도 인간에 게 발암 성"이라고 간주합니다. 따라서 촬영에 응집 단계가 포함되지 않았지만 그 과정은 이 작품에 설명되어 있습니다. 또한, PP 또는 PE 중합체만이 촬영 중에 압출 생산에 사용되었다.</li>
	<li>재질의 응집을 수행합니다.<ol>
<li>상기 공정의 모든 구성요소(폴리머, 목재, 커플링제 및 윤활제)를 터보믹서와 쿨러로 구성된 장치에 혼합한다. 재료의 온도가 200 °C에 도달 할 때까지 터보 믹서의 재료를 응집합니다. 온도와 마찰의 결합된 효과로 인해 응집 처리 과정 후에 과립 물질이 형성되었습니다.</li>
		<li>터보믹서 처리 후 재료를 쿨러 장치에서 4-7분간 냉각시하십시오.</li>
	</ol>
</li>
	<li>공정에서 물질을 배출하고 응집된 물질을 수집합니다.</li>
	<li>응집-처리된 물질을 다음 공정 단계(압출)로 옮기다.<ol>
<li>압출 기의 제어판을 클릭하고 올바른 매개 변수를 확인합니다. 평균 배럴 및 공구 온도는 각각 167과 181°C, 및 183 및 207°C 사이를 변화시다. 용융 온도는 164에서 177 °C 사이이고 다이 압력은 3.7 과 5.9 MPa 사이였습니다. 재활용 재료가 이기종이기 때문에 매개 변수를 조정하고 공정은 전문적인 제어가 필요합니다.</li>
		<li>15kg/h 재료 출력으로 원적 카운터 회전 트윈 스크류 압출기로 부품을 화합물로 만듭니다. 재질의 매개 변수는 표 2에표시됩니다. 압출 공정 후, 복합재료의 프로파일 재료가 생성되었다.</li>
	</ol>
</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>물자</td>
			<td>배럴 T °C</td>
			<td>공구 T °C</td>
			<td>녹는 T °C</td>
			<td>녹아 압력(바)</td>
			<td>먹이 속도(kg/h)</td>
			<td>평균 나사 속도 (rpm)</td>
		</tr>
<tr>
<td>CDW-ABS</td>
			<td>181 ± 11.9</td>
			<td>189 ± 14.7</td>
			<td>177</td>
			<td>50</td>
			<td>15</td>
			<td>14</td>
		</tr>
<tr>
<td>CDW-PP</td>
			<td>170 ± 10.4</td>
			<td>207 ± 8.62</td>
			<td>164</td>
			<td>37</td>
			<td>15</td>
			<td>15</td>
		</tr>
<tr>
<td>CDW-PE</td>
			<td>167 ± 8.51</td>
			<td>183 ± 10.1</td>
			<td>164</td>
			<td>59</td>
			<td>15</td>
			<td>13</td>
		</tr>
</tbody></table>표 2: 복합 재료의 매개 변수 처리. ('±' 마크 이후의 값은 표준 편차를 나타냅니다. 평균 참조 = 평균)
3. 생산된 재료의 샘플링 및 특성 분석
<ol><li>실험실에서 기계적 특성 테스트를 위한 샘플을 준비합니다.<ol>
<li>기계(예: 슬라이딩 테이블 톱)로 압출된 프로파일에서 샘플을 잘라냅니다. 굴곡, 인장 및 충격 강도의 세 가지 크기 표본이 테스트에 필요합니다.</li>
		<li>EN 1553416의권고에 따라 해당 표준에 따라 테스트 샘플의 크기를 결정합니다. 표준에 따르면, 최소 5개의 시편을 테스트하지만 평균 값의 정밀도가 더 클 경우 측정 횟수가 5개 이상일 수 있다.</li>
	</ol></li>
	<li>표준 EN 31017에따르면 굴곡 특성 테스트를 위한 압출 된 재료로부터의 시험 샘플을 보았다.<ol>
<li>800mm x 50mm x 20mm(길이, 너비, 두께)의 슬라이딩 테이블 톱을 샘플에 대해 다음과 같은 치수를 사용합니다.</li>
		<li>굴곡 특성(강도 및 계수)의 분석을 위해 20개의 샘플을 제조합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>표준 EN ISO 527 218에따르면 인장 특성 시험을 위한 압출 된 재료로부터의 시험 샘플을 보았다. 150mm x 20mm x 4mm(길이, 너비, 두께)와 같은 크기로 재료를 잘라내기 위해 슬라이딩 테이블 톱을 사용합니다.<ol>
<li>컴퓨터 수치 제어(CNC)를 통해 멍청한 벨 모양을 가공하기 위한 재질 포근을 설정합니다. 좁은 부분에서 샘플의 폭은 10mm였고, 시료의 단면 표면적은 4mm x 10mm였으며, 여기서 인장 응력이 해결되었다. 좁은 부분의 길이는 60mm였고 반경이 60mm인 둥근 구석으로 끝납니다.</li>
		<li>인장 특성(강도 및 계수)을 분석하기 위해 20개의 샘플을 만듭니다.</li>
	</ol></li>
	<li>표준 EN ISO 179-119에따르면 충격 강도 테스트를 위한 압출 된 재료로부터의 시험 샘플을 보았다.<ol>
<li>80mm x 10mm x 4mm(길이, 너비, 두께)와 같은 치수로 샘플을 잘라내기 위해 슬라이딩 테이블 톱을 사용합니다. 충격 강도 특성 분석을 위해 20개의 샘플을 만듭니다.</li>
	</ol></li>
	<li>표준 EN ISO29120에 따라 시험 재료를 23°C 및 50% 상대 습도 조건 챔버로 이동하여 일정한 질량에 도달할 때까지 이동합니다. 재료 특성 테스트 전에 샘플이 조건부인지 확인합니다.</li>
	<li>테스트(플렉서블, 인장 및 충격)를 수행합니다. EN 31017 및 EN ISO 527-218 표준에 따라 테스트 기계로 굴곡 및 인장 강도 테스트를 통해 시편의 기계적 특징을 각각 결정합니다.<ol>
<li>시험 장치를 사용하여 20개의 샘플 각각에 대한 굴곡 강도 및 계수 테스트를 수행합니다. 2점의 지지에 굴곡 테스트 샘플을 설정하고 15N의 사전 하중과 10mm/min의 테스트 속도로 테스트 장치를 제어하는 컴퓨터 프로그램에서 테스트 시작을 클릭하여 시료 의 중심에 하중을 적용합니다. 결과를 기록한 후 테스트가 자동으로 중지됩니다. 지원 도구에서 테스트 샘플을 제거하고 도구에 새 샘플을 설정합니다.<ol>
<li>20개의 샘플이 테스트되고 프로그램의 결과가 등록될 때까지 반복 절차를 반복합니다. 컴퓨터 프로그램은 테스트의 평균 결과를 계산합니다. 참고: 테스트 장치에 대해 테스트 도구가 변경되는 동안 프로토콜은 여기에서 일시 중지할 수 있습니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>20 가공 (바보 종 모양) 샘플에 대한 인장 강도와 계수 테스트를 수행합니다. 테스트 도구 사이에 인장 테스트 샘플을 설정하고 시험 중에 샘플이 공구에 보관되는 공압 클램프를 부착합니다. 컴퓨터 제어판에서 테스트를 시작하여 10N의 사전 부하와 2mm/min의 테스트 속도를 높이고 테스트 시작 직후 확장 미터 도구를 부착합니다. 참고: 확장 미터 도구는 샘플의 인장 계수를 측정합니다. 결과가 기록된 후 각 테스트가 자동으로 중지되었습니다.<ol>
<li>각 테스트 후 도구에서 테스트 샘플을 제거하고 도구에 새 샘플을 설정합니다. 모든 샘플에 대한 절차를 반복합니다. 컴퓨터 프로그램은 평균 결과 값을 계산합니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>표준 EN ISO 179-119에따르면 충격 테스터를 사용하여 충격 강도 테스트를 수행하십시오. 지지대 사이에 10mm x 4mm 크기의 샘플(너비, 두께)을 설정하고, 힘을 재설정하고, 5kpcm의 충격 망치를 방출한다. 참고: 해머의 충격과 흡수에너지의 양으로 인한 충격 강도 테스트 샘플이 파열되어 테스터 표시기에서 볼 수 있습니다.<ol>
<li>결과를 기록하고 20개의 샘플에 대해 반복한 다음 충격 강도의 평균 값을 계산합니다. 기록된 결과는 "kpcm" 단위로, 이는 줄(J)으로 변경되었고, 그 결과는 평방 미터당 킬로줄로 제시되었다. 참고: 충격 강도 테스트에서 샘플 지지체(시료의 접촉 선 사이의 거리)의 범위는 62mm 또는 두께의 20배였습니다.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>도 1, 도2 및 그림 3에표시되는 기계적 테스트의 결과를 분석합니다.</li>
</ol>

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</ol>

Circwaste 프로젝트는 재료 의 생산을 위한 EU로부터 재정적 지원을 받습니다. 콘텐츠 에 반영된 견해는 전적으로 프로젝트 자체이며 EU 위원회는 해당 의견을 사용할 책임이 없습니다.

WPC의 기계적 특성은 다양한 응용 분야에서 이러한 제품의 적합성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. WPC는 플라스틱, 목재 및 첨가제의 세 가지 주요 성분으로 구성됩니다. 섬유 기반 복합재료의 기계적 특성은 사용된 섬유의 길이에 따라 달라지며, 여기서 "임계 섬유 길이"는 충분한보강(25)을나타내는 데 사용되는 용어이다. 재료의 특성 외에도 원료의 품질은 WPC의 성능에 중요한 요소입니다. 특히 재활용 원료가 사용되는 이 연구에서는 원료에 많은 관심을 기울였습니다. 이 연구는 건설 현장마다 다를 수 있는 CDW에서 공급되는 재료를 사용했으며, 이러한 변동성은 다른 연구의 비교에서 중요한 요소입니다. 따라서 균일한 제품 품질을 보장하는 표준화된 테스트에 따라 재료를 연구해야 합니다.
굴곡 테스트에서 WPC 재료는 하중 베어링 측의 압축 응력을 경험하고 반대쪽 끝에 인장 응력을 경험합니다. 시험 방법은 실제 사용시 압출 된 프로파일의 ...

글로벌 폐기물 발생량은 사상 전반적으로 크게 증가했으며, 조치가취해지지않는 한 향후 수십 퍼센트 증가할 것으로 예상됩니다. 특히 고소득 국가는 전 세계 인구 1의 16%에 불과하지만 전 세계 폐기물의 3분의1이상을 발생했습니다. 건설 부문은 급속한 도시화와 인구 증가로 인해 이 폐기물의 중요한 생산자입니다. 추정에 따르면, 전 세계 고형 폐기물의 약 1/3은 건설 및 철거 프로젝트에 의해 형성된다; 그러나 다른 영역의 정확한 값은2가없습니다. 유럽연합(EU)에서는 건설 및 철거 폐기물(CDW)의 양이 전체 폐기물발생량 의약 25%~30%이며 플라스틱과 같은 귀중하고 중요한 이차 원료를 포함합니다. 체계적인 수집 및 관리가 없으면 플라스틱이 생태계를 오염시키고 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 2016년에는 2억 4,200만 톤의 플라스틱 폐기물이 세계1에서발생했습니다. 유럽에서 재활용되는 플라스틱의 비중은 31.1%에 불과했다.4
자원 부족으로 인해 폐기물을 보조 자원의 원천으로 사용하고 재사용을 위해 폐기물을 회수하는 것이 목표인 순환 경제로 관행을 바꿀 필요가 있습니다. 유럽에서 인기있는 개념인 순환 경제에 의해 경제 성장과 환경 영향을 최소화할 수 있습니다. 유럽연합 집행위원회는 순환 경제에 대한 유럽 연합 (EU) 행동 계획을 채택하여 기여도 에 대한 목표와 지표를설정했습니다 5.
엄격한 환경 규제와 법률은 폐기물 관리 및 자재 재활용 문제에 더 많은 노력을 기울이는 건설 부문에 기여하고 있습니다. 예를 들어, 유럽 연합 (EU)은 물질 적 복구에 대한 목표를 설정했습니다. 2020년부터 는 비위험 CDW의 재료 회수율은 70%6이어야6합니다. CDW의 조성물은 지리적 위치에 따라 크게 다를 수 있지만, 예를 들어, 목재 폴리머 복합재에 대한 잠재력과 귀중한 원료인 플라스틱을 포함하여 몇 가지 일반적인 특성을 식별할 수 있다. 플라스틱의 재사용은 처녀 플라스틱 폴리머를 재활용 폴리머로 대체하는 순환 경제를 향한 구체적인 단계입니다.
복합 재료는 매트릭스 재료 및 보강 단계로 구성된 다상 시스템입니다. 목재 폴리머 복합체(WPC)는 전형적으로 교제로서 폴리머, 목재 재료를 보강으로, 및 결합제 및 윤활제와 같은 접착을 개선하기 위한 첨가제를 함유하고 있다. WPC는 원료가 폴리락산(PLA) 및 목재와 같은 재생 가능한 물질로부터 공급될 수 있기 때문에 환경 친화적인 물질로 알려져 있다. 최신 혁신7에따르면 WPC의 첨가제는 재생 가능한 소스를 기반으로 할 수 있습니다. 또한, 원료의 원천은 생태학적으로 기술적으로 우수한 대안8인재활용(비처녀) 물질을 재활용할 수 있다. 예를 들어, 연구자들은 CDW를 포함하는 압출 된 WPC를 연구했으며 CDW 기반 복합재료의 특성이 허용 가능한수준 9에있음을 발견했습니다. 재활용 원료를 WPC의 구성 요소로 활용하는 것도 여러 평가에서 입증된 바와 같이 환경 측면에서도 허용됩니다. 전반적으로, WPC 생산에서 CDW를 활용하면 CDW관리(10)의환경적 영향을 줄일 수 있다는 것이 입증되었다. 또한, WPC에서 재활용 폴리프로필렌(PP) 플라스틱을 사용하면 지구온난화(11)를줄일 수 있는 가능성이 있는 것으로 나타났다.
사용 가능한 재활용 폴리머의 양은 미래에 증가 할 것이다. 글로벌 플라스틱 생산량은 연평균 약 9% 증가했으며, 향후12일부터는 증가할 것으로 예상된다. 가장 일반적인 플라스틱 폴리머 유형은, 인터 알리아, 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)이다. PE와 PP에 대한 총 수요의 주식은 2017년 유럽에서 각각 29.8%,19.3%였다.4 글로벌 플라스틱 재활용 시장은 2018-2026 년13년 동안 연간 5.6 %의 성장률로 성장할 것으로 예상됩니다. 플라스틱이 사용되는 주요 응용 프로그램 중 하나는 건물 과 건설입니다. 예를 들어, 유럽 플라스틱에 대한 총 수요의 약 20%가 건축 및 건설 응용 프로그램4와관련이 있었다. 경제적 관점에서 볼 때 WPC 제조에서 재활용 폴리머를 사용하는 것은 흥미로운 대안으로, 저렴한 비용으로 재료의 생산으로 이어집니다. 이전 연구는 물리적 효과는 해당 처녀 재료에 비해 이차 플라스틱으로 만든 압출 재료에 강한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다, 하지만 속성은 플라스틱 소스에 따라 달라집니다14. 그러나, 재활용 플라스틱의 사용은 낮은호환성(15)으로인해 WPC의 강도를 감소시다. 플라스틱 폴리머의 구조 간의 변화는 재사용 및 재활용에 대한 우려를 야기하며, 이는 폴리머에 기초한 플라스틱 선별의 중요성에 기여합니다.
이 연구는 WPC의 원료로 CDW에서 플라스틱 재료의 활용을 평가할 계획이다. 연구에서 평가된 폴리머 분획은 아크릴로니톨 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE)이다. 이들은 CDW 내의 범용 플라스틱 분획이라고 합니다. 폴리머 분획은 응집 및 압출과 같은 일반적인 제조 공정으로 처리되며 범용 기계적 특성 테스트로 테스트됩니다. 이 연구의 주요 목적은 재활용 폴리머가 1차 처녀 폴리머 대신 매트릭스의 원료로 사용되는 경우 WPC의 특성이 어떻게 변하는지 발견하는 것입니다.
(현지) 폐기물 관리 센터(Etelä-Karjalan Jätehuolto Oy)를 기반으로 플라스틱이 풍부한 CDW가 어떻게 저장되는지 를 보여주었습니다. CDW 플라스틱 폴리머의 몇 가지 예가 표시되었다. 연구원은 ABS, PP 및 PE와 같은 추가 처리를 위해 가장 적합한 폴리머를 수집했습니다. 원하는 폴리머(PE, PP, ABS)는 휴대용 근적외선(NIR) 분광법을 사용하여 확인되었다. WPC 제품 예는 수집된 플라스틱 물질을 원료로 활용할 수 있는 곳을 제시했습니다. 복합체의 정의와 그 장점을 설명했습니다.

<table><tbody><tr><td>응집</td><td>Plasmec</td><td>TRL100 / FV / W</td><td>터보 믹서 장치</td></tr><tr><td>응집</td><td>Plasmec</td><td>RFV 200</td><td>냉각기</td></tr><tr><td>장치 CNC 라우터</td><td>Recontech</td><td>F2-1325 C</td><td>CNC 기계</td></tr><tr><td>상태 챔버</td><td>Memmert</td><td>HPP260</td><td>일정한 기후 챔버</td></tr><tr><td>커플 링 에이전트</td><td>DuPont</td><td>Fusabond E226</td><td>상업용 커플 링제 첨가제</td></tr><tr><td>크러셔 1 (크러셔 / 슈레더)</td><td></td> <td>Untha Untha LR 630</td><td>10-20 mm 체</td></tr><tr><td>크러셔 2 (저속 크러셔)</td><td>Shini</td><td>Shini SG-1635N-CE</td><td>5 mm 체, 과립 압</td></tr><tr><td>출기</td><td>Weber Weber</td><td>CE 7.2</td><td>원추형 역회전 트윈 스크류</td></tr><tr><td>윤활제</td><td>Struktol</td><td>TPW 113</td><td>상업용 윤활제 첨가제</td></tr><tr><td>NIR 분광법</td>, <td>Thermo Fisher Scientific</td><td>, Thermo Scientific microPHAZIR PC</td><td></td></tr><tr><td>재활용 재료: CDW</td><td></td><td></td><td></td>의 ABS</tr><tr><td>재활용 재료, CDW</td><td></td><td></td><td></td>의 PE</tr><tr><td>, 재활용 재료: CDW</td><td></td><td></td><td></td>의 PP</tr><tr><td>슬라이딩 테이블 톱</td>, <td>Altendorf</td><td>F-90</td><td>원형 톱/슬라이딩 테이블 톱</td></tr>: <tr><td>테스트 장치</td><td>Zwick</td><td>5102</td><td>충격 시험기</td></tr>, <tr><td>시험기</td>, <td>Zwick Roell</td>, <td>Z020</td>, <td>다용도 라인 재료 물성시험기</td></tr>, <tr><td>목분(가문비나무) 재료</td><td></td><td></td><td></td></tr>, <tr><td>WPC 예시 재료</td>, <td>UPM Profi</td><td></td><td>데크 보드</td></tr></tbody></table>

목재-폴리머 복합 특성에 대한 건설 및 철거 폐기물 플라스틱 분획의 효과

The Effect of Construction and Demolition Waste Plastic Fractions on Wood-Polymer Composite Properties

플라스틱과 같은 귀중한 자재를 포함한 건설 및 철거 폐기물(CDW)은 폐기물 부문에 큰 영향을 미칩니다. 플라스틱 물질을 다시 활용하려면 폴리머 조성에 따라 플라스틱 물질을 식별하고 분리해야 합니다. 이 연구에서는, 이러한 물질의 식별은 근적외선 분광법(NIR)을 사용하여 수행되었으며, 이는 물리적 화학적 특성에 따라 물질을 식별한 것입니다. NIR 방법의 장점은 특별한 시료 준비 없이 1600-2400 nm의 스펙트럼 범위에서 낮은 환경 영향 및 신속한 측정(몇 초 이내)입니다. 제한 사항에는 어두운 재료를 분석할 수 없습니다. 확인된 폴리머는 중합체 매트릭스, 저비용 필러 및 첨가제로 구성된 목재 폴리머 복합체(WPC)의 성분으로 활용되었다. 상기 성분은 먼저 응집 장치로 복합되었고, 그 다음에압출에 의해 생산되었다. 응집 과정에서 모든 물질을 복합하여 펠릿으로 균일하게 분포되고 과립된 물질을 생산하는 것이 목표였습니다. 응집 과정에서, 중합체(matrix)가 용융되고 필러 및 기타 첨가제가 용융 된 중합체로 혼합되어 압출 공정에 대비하였다. 압출 방법에서, 열 및 전단 힘은 원내 반회전 트윈 스크류 타입 압출기의 배럴 내의 재료에 적용되어 재료연소 의 위험을 줄이고 전단 혼합을 하급하였다. 가열 및 전산 혼합물은 제품을 원하는 모양을 제공하기 위해 다이를 통해 전달되었다. 전술한 프로토콜은 CDW 재사용 가능성을 입증했다. 기능적 특성은 재료에 대한 굴곡, 인장 및 충격 강도 테스트와 같은 표준화된 시험에 따라 검증되어야 합니다.

CDW 플라스틱 폴리머가 WPC의 기계적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해 매트릭스로서 3가지 상이한 폴리머 유형을 연구하였다. 표 1은 재료의 조성을 제시하고 표 2는 제조 공정을 보고합니다. CDW-PP의 재료는 공구에 대한 더 높은 처리 온도를 요구하지만, 그에 상응하여 용융 압력은 다른 재료 (CDW-ABS 및 CDW-PE)에 비해 낮았다.
도 1은 표준 편차를 오류 표시줄로 포함하여 재료의 굴곡 강도(20측정의 평균)를 막대 차트로 제시합니다. 가장 높은 굴곡 강도 값은 매트릭스에 재활용 ABS 폴리머를 함유한 재료로 달성되었다. 거의 합동 고강도 품질은 재활용 PE 폴리머가 매트릭스에 사용되는 재료에서 달성되었다. 가장 낮은 굴곡 강도는 매트릭스에 재활용 PP 폴리머를 함유한 재료로 달성되었다. 도 1은</strong...

이차 재료 스트림은 생산을위한 잠재적 인 원료를 포함하는 것으로 나타났습니다. 여기에 제시된 프로토콜은 CDW-플라스틱 폐기물을 원료로 식별하고 다양한 처리 단계(응집, 압출)가 뒤따릅니다. 그 결과, 복합재료가 생산되었고 기계적 성질을 분석했다.

Construction and demolition waste (CDW), including valuable materials such as plastics, have a remarkable influence on the waste sector. In order for ...

폐기물 축적이 크게 증가했습니다. 예를 들어, 건설 부문은 폐기물의 중요한 생산자입니다. 우리는이 귀중한 프로 재료 변형을 악용 할 수있는 실용적인 방법을 찾아야합니다.건설 및 철거 폐기물에는 목재 폴리머 복합재용 플라스틱, 귀중한 원료가 포함됩니다. 이 재활용 플라스틱은 제대로 식별및 가공할 수 있다면 목재 폴리머로 대체할 수 있습니다. 플라스틱에서 중합체를 식별하기 위해 1600~2400나노미터 스펙트럼 범위에서 휴대용 근적외선 분광법 도구로 관심 있는 중합체를 식별하고 측정된 반사도에 의해 폴리머의 유형을 결정한다.분광법 식별 곡선을 사용하여 실험실 결과를 분석하고 식별 결과에 따라 폴리머 사이의 재료를 정렬합니다. 선택된 플라스틱 재료에 대한 크기 감소를 수행하기 위해 크러셔 분쇄기 장치가 장착된 단일 샤프트 파쇄 시스템에 식별및 수집된 재료를 배치하고 플라스틱 재료를 저속 분쇄 및 5mm 흔들림으로 분쇄한다. 재료가 균일한 경우 복합재에 대한 재료 양을 측정하고 플라스틱, 목재, 커플링 제및 윤활유의 상대적 양으로 재료를 제시한다.압출 기술을 가진 목재 폴리머 복합 재료 처리의 경우, 크기 감소 처리 후 공정의 모든 구성 요소를 터보 믹서 및 쿨러 장치에서 혼합하고 재료의 온도가 섭씨 200도에 도달할 때까지 터보 믹서의 재료를 응집한다. 온도와 마찰 과립 재료의 결합 된 효과로 인해 처리가 끝날 때 형성될 것입니다. 처리의 끝에 프로세서에서 재료를 대피하고 응집된 물질을 수집하기 전에 냉각 기장치에서 4 ~ 7 분 동안 재료를 냉각.압출 기의 제어판에서 평균 배럴 온도를 167에서 181섭사이로 설정하고 평균 공구 온도는 섭씨 183도에서 207도 사이로 설정합니다. 용융 온도는 섭씨 164도에서 177도 사이로 설정되어야 합니다. 그리고 염료 압력은 3.7과 5.9 메가 파스칼 사이여야합니다.필요에 따라 매개 변수를 조정합니다. 재활용 된 재료는 이질적이고 공정은 전문적인 제어가 필요합니다. 그리고 원물 카운터 회전 트윈 나사 압출기를 사용하여 15 킬로그램의 재료 출력을 사용하여 구성 요소를 복합시합니다.압출 공정 후 복합재료의 프로파일 재질이 생성될 수 있다. 굴곡 특성 테스트를 위해 샘플을 준비하려면 슬라이딩 테이블 톱을 사용하여 압출 된 프로파일에서 800 % 50 % 20 밀리미터 샘플을 절단하십시오. 인장 속성 테스트의 경우 컴퓨터 수치 컨트롤을 사용하여 재료가 아령 모양으로 수행하도록 설정하고 압출 된 재료에서 150 에서 20 % 4 밀리미터 샘플을 잘라냅니다.충격 강도 테스트를 위해 압출 된 재료의 테스트 샘플을 보려면 슬라이딩 테이블 톱을 사용하여 샘플을 80 에서 10 4 밀리미터 조각으로 자른다. 그런 다음 시험 재료를 섭씨 23도및 50%의 상대 습도 조건 챔버에 놓고 일정한 질량에 도달할 때까지 배치합니다. 20개의 샘플 각각에 대한 굴곡 강도 및 계수 테스트를 수행하기 위해 2점의 지지에 시험 장치에 굴곡 테스트 샘플을 배치하고 클릭 테스트는 15 뉴턴의 전하와 샘플의 중심에 분당 10 밀리미터의 테스트 속도를 적용하기 시작한다.결과를 기록한 후 테스트가 자동으로 중지됩니다. 지원 도구에서 샘플을 제거하고 새 샘플을 도구에 배치합니다. 20개의 가공된 아령 모양 샘플에 대한 인장 강도 및 계수 테스트를 수행하기 위해 테스트 도구 사이에 인장 테스트 샘플을 설정하고 테스트 중에 공구에 샘플을 유지하기 위해 노에매틱 클램프를 부착합니다.컴퓨터 제어판에서 10뉴턴의 사전 로드와 분당 2밀리미터의 테스트 속도로 테스트를 시작하고 테스트 시작 직후 에 부착 및 확장 미터 도구를 연결합니다. 나머지 의 끝에 테스트 샘플을 제거하고 도구에 새 샘플을 설정합니다. 충격 강도 테스트를 수행하려면 충격 테스터의 지지대 사이에 10~4밀리미터 샘플을 배치하고 힘을 재설정한다.그런 다음 충격 망치를 5 킬라폰 센티미터의 충격력으로 놓습니다. 모든 테스트가 완료되면 테스트된 각 샘플 집합의 평균 값을 계산합니다. 목재 폴리머 복합체의 기계적 특성상 건설 및 철거 와스터 플라스틱 폴리머의 효과를 조사하기 위해 3개의 상이한 중합체 유형은 3개의 상이한 처리 파라미터를 사용하여 매트릭스로 연구하였다.가장 높은 굴곡 강도 값은 매트릭스에서 재활용 ABS 폴리머를 함유하는 재료로 달성되었다. 그리고 거의 합동 고강도 품질은 재활용 폴리에틸렌 폴리머가 매트릭스에 사용되는 재료에서 달성되었다. 가장 낮은 굴곡 강도는 매트릭스에서 재활용 폴리 프로필렌 폴리머를 포함하는 재료로 달성되었다.강도 특성과 동시에 측정된 재료의 굴곡 계수에도 유사한 결과가 관찰된다. 재활용 폴리에틸렌 재료로 재활용 ABS 폴리머의 가치에 비해 계달수 값이 현저히 낮습니다. 재활용 된 ABS와 폴리에틸렌을 사용한 재료는 거의 일치하는 인장 강도를 가지고 있습니다.가장 약한 인장 강도는 매트릭스에서 재활용 폴리 프로필렌 폴리머를 포함하는 재료로 달성되었다. 인장 계수 분석을 위해 유사한 결과를 관찰했다. 또한, 재활용 된 ABS 및 폴리 프로필렌 폴리머의 충격 강도는 거의 동일했다.그러나 이 연구에서 가장 큰 충격 강도 특성을 가진 재활용 폴리에틸렌 폴리머로 더 큰 충격 강도를 달성했습니다. 재료가 가공 전에 식별되고 정렬되었는지 확인하고 제조 단계 전에 모든 재료의 올바른 재료 비율을 모델링하는 것이 중요합니다. 이 프로토콜을 사용하여 사이클 처리 후 습기 저항 및 강도와 같은 여러 가지 다른 기능적 특성을 입증한 바와 같이 또한 조사될 수 있다.입증된 바와 같이, 폐기물은 원료로 재활용될 수 있다. 향후 연구에서는 새로운 원료 스트림을 평가해야 하며 해당 특성은 새로운 제품에서 테스트해야 합니다.

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Research

연구

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Environment

환경

라벨 플라스틱 필름은 "생분해 성"뿌리 덮개로 농업 사용을 위해 상업적으로 사용할 수 있습니다. 경작 매력적인 처리 방법을 나타냅니다 있지만, 현장 조건에서 분해가 제대로 이해된다. 본 연구의 목적은 현장 매장 한 후 플라스틱 뿌리 덮개 필름을 식민지 기본 토양 곰팡이와 박테리아를 분리하는 방법을 개발하는 것이 었습니다.

생분해 성 플라스틱 뿌리 덮개 필름을 부셔 가능성이있는 기본 토양 미생물의 분리가 농업에 사용

우리는 제지 공정을 사용하여 강성과 견고 짧은 천연 섬유 프리폼을 제조하는 신규 한 방법을 제시한다. 박테리아 셀룰로오스는 느슨한 섬유 바인더로 동시에 작용하고 섬유 프리폼에 강성을 제공합니다. 이러한 프리폼 진정한 녹색 계층 복합재를 생산하기 위해 수지를 주입 할 수있다.

바인더로 박테리아 셀룰로오스를 활용하여 강력한 천연 섬유 프리폼 제조

섬세한 밀도가 높은 목재는 천연 섬유 강화 또는 유리 섬유 강화 복합재를 부분적으로 대체할 수 있는 잠재력이 큰 새로운 유망한 경량, 고성능 및 바이오 기반 소재를 나타냅니다. 우리는 여기에 두 가지 다목적 제조 경로를 제시하고 복잡한 복합 부품을 만들 수있는 가능성을 보여줍니다.

목재 기반 고성능 복합재료의 제조 및 설계

원형 재료 경제에 대한 폐쇄 루프 접근 방식의 예는 여기에 설명되어 있습니다. 전체 지속 가능한 주기는 생물 기반 반 방향족 폴리 에스테르는 중합, 폴리머화에 의해 설계 된 다음 수확량 또는 최종 특성에 약간의 변화만으로 다시 중합화되는 곳을 제시합니다.

분자 재활용을 위해 설계: 리닌 유래 반 방향족 생물 기반 폴리머

리노셀룰로오스 바이오매스에 효율적인 열 메카노 화학 전처리를 제공하는 다목적 트윈 나사 압출 공정이 개발되어 평균 섬유 종횡비가 증가했습니다. 천연 바인더는 섬유 정제 후 지속적으로 첨가할 수 있으며, 압출 된 재료의 뜨거운 압착 후 기계적 특성이 개선된 생체 기반 섬유 판으로 이어질 수 있습니다.

재생 가능한 섬유판 을 생산하는 트윈 나사 압출 공정

우리는 기계적 밀링, 연삭 및 이미징 분석의 단계적 공정을 사용하여 마이크로 및 나노 플라스틱 (각각 MPs 및 NP)의 형성 및 치수 특성을 보여줍니다.

기초 연구 연구에 고용을위한 농업 플라스틱 필름에서 마이크로 및 나노 플라스틱 형성

이 논문은 습식 핸드 레이업/진공 백 방법을 사용하여 얻은 섬유 강화 폴리머 매트릭스 복합 라미네이트의 제조 공정을 설명합니다.

다양한 제조 공정에서 얻은 유리 섬유 강화 고분자 복합 라미네이트의 기계적 특성 측정

여기에서는 석유화학 제품 및 단열 응용 분야를 위한 오염 물질로부터 균사체 기반 복합재(MBC)를 생산하기 위한 최적화된 방법론을 제시합니다. 탄소 중립적이고 지속 가능해지기 위해서는 균사체 바이오 복합재와 같은 바이오 기반 및 퇴비화 가능한 재료가 해결책이 될 수 있습니다. 건설 기준을 충족하는지 확인하기 위해 몇 가지 실험이 수행되었습니다.

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본 연구는 탄소섬유 및 대나무 섬유 강화 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트) 폼의 제조를 위한 초임계 이산화탄소 발포 방법을 설명합니다.

초임계 이산화탄소 발포에 의한 탄소 섬유 및 대나무 섬유 강화 폴리(부틸렌 아디페이트-코-테레프탈레이트) 폼의 제조

전위차 조절기에 의해 제어되는 3전극 설정을 사용하여 유가식 반응기에서 양극 전기활성 미생물 생물막의 시간amperometric 성장이 입증되었습니다. 세포외 전자 전달은 전자 공여체가 있는 경우와 전자 공여체가 없는 경우 순환 전압전류법을 사용하여 특성화됩니다. 기본적인 데이터 분석이 입증됩니다.

폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화

배우세요 건설 및 철거 폐기물 플라스틱을 근적외선 분광법으로 식별하고 압출 성형하여 목재-폴리머 복합 소재를 제조하는 방법을. 이 프로토콜은 재활용 플라스틱의 기계적 특성 분석과 지속 가능한 자원 활용에 활용됩니다.

목재-폴리머 복합 특성에 대한 건설 및 철거 폐기물 플라스틱 분획의 효과

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