Name: the effect of construction and demolition waste plastic fractions on wood-polymer composite properties
Uploaded: 2020-06-07T13:00:00
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Die Autoren würdigen die Unterstützung der Forschungsplattform LUT RESOURCE (Resource efficient production processes and value chains), die von der LUT University koordiniert wird, und der Life IP on waste–Towards a circular economy in Finland (LIFE-IP CIRCWASTE-FINLAND) Project (LIFE 15 IPE FI 004). Die Finanzierung des Projekts wurde aus dem EU Life Integrated-Programm, Unternehmen und Städten erhalten.

1. Identifizierung und Vorbehandlung
<ol><li>Identifizieren Sie Polymere aus Kunststoff mit dem tragbaren Nahinfrarot-Spektroskopie-Tool (NIR) im Spektralbereich von 1600–2400 nm. Kontaktieren Sie das Polymer mit spektroskopie-Werkzeug und bestimmen Sie das Polymer durch die gemessene Reflexion.<ol>
<li>Nach der Identifikationskurve der Spektroskopie, analysieren Sie die Identifikationsergebnisse aus dem Bildschirm im Labor.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sortieren Sie auf Der Grundlage des Identifikationsergebnisses die Mat...

<ol>
	<li>The World Bank. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+a+Waste+2.0:+A+Global+Snapshot+of+Solid+Waste+Management+to+2050.">What a Waste 2.0: A Global Snapshot of Solid Waste Management to 2050.</a> International Bank for Reconstruction and Development/The World Bank. , (2018).</li><li>Llatas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+model+for+quantifying+construction+waste+in+projects+according+to+the+European+waste+list.">A model for quantifying construction waste in projects according to the European waste list.</a> Waste Management. 31, 1261-1276 (2011).</li><li>Waste streams, Construction and Demolition Waste (CDW). European Commission (EC) Available from: <a target="_blank" href="https://ec.europa.eu/environment/waste/construction_demolition.htm">https://ec.europa.eu/environment/waste/construction_demolition.htm</a> (2019)</li><li>Plastics - the Facts 2018. PlasticsEurope Available from: <a target="_blank" href="https://www.plasticseurope.org/application/files/6315/4510/9658/Plastics_the_facts_2018_AF_web.pdf">https://www.plasticseurope.org/application/files/6315/4510/9658/Plastics_the_facts_2018_AF_web.pdf</a> (2018)</li><li>European Commission (EC). <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Communication+from+the+Commission+to+the+European+Parliament,+the+Council+the+European+Economic+and+Social+Committee+and+the+committee+and+the+Committee+of+the+Regions,+COM.">Communication from the Commission to the European Parliament, the Council the European Economic and Social Committee and the committee and the Committee of the Regions, COM.</a> European Commission (EC). , (2015).</li><li>Directive 2008/98/EC. European Union (EU) Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32008L0098&amp;from=EN">https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:32008L0098&amp;from=EN</a> (2008)</li><li>Anugwom, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin+as+a+functional+additive+in+a+biocomposite:+Influence+on+mechanical+properties+of+polylactic+acid+composites.">Lignin as a functional additive in a biocomposite: Influence on mechanical properties of polylactic acid composites.</a> Industrial Crops &amp; Products. 140, 111704 (2019).</li><li>Sommerhuber, P. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+cycle+assessment+of+wood-plastic+composites:+Analysing+alternative+materials+and+identifying+an+environmental+sound+end-of-life+option.">Life cycle assessment of wood-plastic composites: Analysing alternative materials and identifying an environmental sound end-of-life option.</a> Resources, Conservation and Recycling. 117, 235-248 (2017).</li><li>Hyv&#228;rinen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+the+use+of+construction+and+demolition+waste+on+the+mechanical+and+moisture+properties+of+a+wood-plastic+composite.">The effect of the use of construction and demolition waste on the mechanical and moisture properties of a wood-plastic composite.</a> Composites Structures. 210, 321-326 (2019).</li><li>Liikanen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+and+demolition+waste+as+a+raw+material+for+wood+polymer+composites+-+Assessment+of+environmental+impacts.">Construction and demolition waste as a raw material for wood polymer composites - Assessment of environmental impacts.</a> Journal of Cleaner Production. 225, 716-727 (2019).</li><li>V&#228;ntsi, O., K&#228;rki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Environmental+assessment+of+recycled+mineral+wool+and+polypropylene+utilized+in+wood+polymer+composites.">Environmental assessment of recycled mineral wool and polypropylene utilized in wood polymer composites.</a> Resources, Conservation and Recycling. 104, 38-48 (2015).</li><li>Geyer, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production,+use+and+fate+of+all+plastics+ever+made.">Production, use and fate of all plastics ever made.</a> Science Advances. 3, 1-5 (2017).</li><li>Global Plastic Recycling Market: Snapshot. Transparency Market Research Available from: <a target="_blank" href="https://www.transparencymarketresearch.com/plastic-recycling-market.html">https://www.transparencymarketresearch.com/plastic-recycling-market.html</a> (2018)</li><li>Turku, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Durability+of+wood+plastic+composites+manufactured+from+recycled+plastic.">Durability of wood plastic composites manufactured from recycled plastic.</a> Heliyon. 4, (2018).</li><li>Turku, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+wood+plastic+composites+manufactured+from+recycled+plastic+blends.">Characterization of wood plastic composites manufactured from recycled plastic blends.</a> Composite Structures. 161, 469-476 (2017).</li><li>National Standards Authority of Ireland. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CEN+-+EN+15534-1:2014+++A1:2017,+Composites+made+from+cellulose-based+materials+and+thermoplastics+(usually+called+wood-polymer+composites+(WPC)+or+natural+fibre+composites+(NFC))+-+Part+1:+Test+methods+for+characterisation+of+compounds+and+products.">CEN - EN 15534-1:2014 + A1:2017, Composites made from cellulose-based materials and thermoplastics (usually called wood-polymer composites (WPC) or natural fibre composites (NFC)) - Part 1: Test methods for characterisation of compounds and products.</a> National Standards Authority of Ireland. , (2014).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EN+310:1993,+Wood-based+panels+-+Determination+of+modulus+of+elasticity+in+bending+and+of+bending+strength.">EN 310:1993, Wood-based panels - Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength.</a> International Organization for Standardization. , (1993).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EN+ISO+527+2,+Plastics+-+Determination+of+tensile+properties+-+Part+2:+Test+conditions+for+moulding+and+extrusion+plastics.">EN ISO 527 2, Plastics - Determination of tensile properties - Part 2: Test conditions for moulding and extrusion plastics.</a> International Organization for Standardization. , (2012).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EN+ISO+179-1,+Plastics+-+Determination+of+Charpy+impact+properties+-+Part+1:+Non-instrumented+impact+test.">EN ISO 179-1, Plastics - Determination of Charpy impact properties - Part 1: Non-instrumented impact test.</a> International Organization for Standardization. , (2010).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EN+ISO+291,+Plastics+-+Standard+atmospheres+for+conditioning+and+testing.">EN ISO 291, Plastics - Standard atmospheres for conditioning and testing.</a> International Organization for Standardization. , (2008).</li><li>Klyosov, A. A., Klyosov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition+of+Wood-Plastic+Composite+Deck+Boards:+Thermoplastic.">Composition of Wood-Plastic Composite Deck Boards: Thermoplastic.</a> Wood-plastic composites. , 50-74 (2007).</li><li>Martikka, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+durability+of+wood-mixed+waste+plastic+composites+with+compatibilizers.">Improving durability of wood-mixed waste plastic composites with compatibilizers.</a> IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 490, 1-9 (2019).</li><li>Martikka, O., K&#228;rki, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Promoting+recycling+of+mixed+waste+polymers+in+wood-polymer+composites+using+compatibilizers.">Promoting recycling of mixed waste polymers in wood-polymer composites using compatibilizers.</a> Recycling. 4, (2019).</li><li>Keener, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maleated+coupling+agents+for+natural+fibre+composites.">Maleated coupling agents for natural fibre composites.</a> Composites: Part A. 35, 357-362 (2004).</li><li>Sain, M., Pervaiz, M., Oksman Niska, K., Sain, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+of+wood-polymer+composites.">Mechanical properties of wood-polymer composites.</a> Wood-polymer composites. , 101-117 (2008).</li><li>Rocha, D. B., Rosa, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupling+effect+of+starch+coated+fibers+for+recycled+polymer/wood+composites.">Coupling effect of starch coated fibers for recycled polymer/wood composites.</a> Composites: Part B. 172, 1-8 (2019).</li><li>International Organization for Standardization. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EN+ISO+178:2010,+Plastics+-+Determination+of+flexural+properties.">EN ISO 178:2010, Plastics - Determination of flexural properties.</a> International Organization for Standardization. , (2010).</li><li>Klyosov, A. A., Klyosov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexural+Strength+(MOR)+and+Flexural+Modulus+(MOE)+of+Composite+Materials+and+Profiles.">Flexural Strength (MOR) and Flexural Modulus (MOE) of Composite Materials and Profiles.</a> Wood-plastic composites. , 225-318 (2007).</li></ol>

Die mechanischen Eigenschaften von WPC spielen eine wichtige Rolle bei der Entscheidung über die Eignung dieser Produkte in verschiedenen Anwendungen. WPC besteht aus drei Hauptbestandteilen: Kunststoff, Holz und Zusatzstoffe. Die mechanischen Eigenschaften von faserbasierten Verbundwerkstoffen hängen von der Länge der verwendeten Faser ab, wobei "kritische Faserlänge" der Begriff ist, der verwendet wird, um eine ausreichende Verstärkung25anzuzeigen. Neben den Eigenschaften der Inhaltsstoffe ...

Die weltweite Abfallerzeugung ist im Laufe der Geschichte erheblich angestiegen und wird in Zukunft voraussichtlich um zig Prozent steigen, wenn nicht gehandelt wird1. Insbesondere Länder mit hohem Einkommen haben mehr als ein Drittel der weltweiten Abfälle erzeugt, obwohl sie nur 16 % der Weltbevölkerung ausmachen1. Der Bausektor ist aufgrund der raschen Urbanisierung und des Bevölkerungswachstums ein bedeutender Produzent dieser Abfälle. Schätzungen zufolge wird etwa ein Drittel des weltweiten festen Abfalls durch Bau- und Abbruchprojekte gebildet; Genaue Werte aus verschiedenen Bereichen fehlen jedoch2. In der Europäischen Union (EU) beträgt die Menge an Bau- und Abbruchabfällen (CDW) etwa 25 % bis 30 % der gesamten Abfallerzeugung3und umfasst wertvolle und bedeutende Sekundärrohstoffe wie Kunststoff. Ohne organisierte Sammlung und Verwaltung kann Kunststoff Ökosysteme kontaminieren und beeinträchtigen. Im Jahr 2016 wurden weltweit 242 Millionen Tonnen Plastikmüll erzeugt1. Der Anteil der in Europa recycelten Kunststoffe betrug nur 31,1 %4.
Ressourcenknappheit hat dazu führen, dass die Praktiken in Richtung einer Kreislaufwirtschaft geändert werden müssen, in der das Ziel besteht, Abfälle als Quelle sekundärer Ressourcen zu nutzen und Abfälle zur Wiederverwendung zu verwerten. Wirtschaftswachstum und minimierte Umweltauswirkungen werden durch die Kreislaufwirtschaft entstehen, die in Europa ein beliebtes Konzept ist. Die Europäische Kommission hat einen Aktionsplan der Europäischen Union für eine Kreislaufwirtschaft angenommen, in dem Ziele und Indikatoren für Beiträge festgelegt werden5.
Strengere Umweltvorschriften und Gesetze tragen dazu bei, dass der Bausektor mehr Anstrengungen in Fragen der Abfallbewirtschaftung und des Materialrecyclings aufnimmt. So hat sich beispielsweise die Europäische Union (EU) Ziele für die materielle Verwertung gesetzt. Ab dem Jahr 2020 sollte die Materialrückgewinnungsrate von nicht-gefährlichem CDW 70%6betragen. Die Zusammensetzung von CDW kann je nach geographischen Standorten sehr unterschiedlich sein, aber es lassen sich einige gemeinsame Merkmale identifizieren, darunter beispielsweise Kunststoff, der ein potenzieller und wertvoller Rohstoff für Holz-Polymer-Verbundwerkstoffe ist. Die Wiederverwendung von Kunststoff ist ein konkreter Schritt in Richtung einer Kreislaufwirtschaft, in der native Kunststoffpolymere durch recyceltes Polymer ersetzt werden.
Verbundwerkstoffe sind ein mehrphasiges System, das aus einem Matrixmaterial und einer Verstärkungsphase besteht. Holz-Polymer-Verbundwerkstoff (WPC) enthält in der Regel Polymere als Matrix, Holzmaterialien als Verstärkung und Additive zur Verbesserung der Haftung, wie Z. B. Kupplungsmittel und Schmierstoffe. WPC kann als umweltfreundliches Material bezeichnet werden, da der Rohstoff aus nachwachsenden Rohstoffen wie Polymilchsäure (PLA) und Holz gewonnen werden kann. Nach der neuesten Innovation7können die Additive von WPC auf erneuerbaren Quellen basieren. Zusätzlich kann die Rohstoffquelle recycelt werden (nicht-native) Materialien, was eine ökologisch und technisch überlegene Alternativeist 8. Zum Beispiel haben Forscher extrudierte WPC untersucht, die CDW enthält, und festgestellt, dass die Eigenschaften von CDW-basierten Verbundwerkstoffen auf einer akzeptablen Stufe9waren. Die Verwendung von recycelten Rohstoffen als Komponente für WPC ist auch unter dem Aspekt der Umwelt akzeptabel, wie mehrere Bewertungen belegen. Insgesamt wurde gezeigt, dass die Verwendung von CDW in der WPC-Produktion die Umwelteinflüsse des CDW-Managements verringern kann10. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Verwendung von recyceltem Polypropylen (PP) Kunststoff in WPC das Potenzial hat, die globale Erwärmung zu reduzieren11.
Die Menge der verfügbaren recycelten Polymere wird in Zukunft zunehmen. Die weltweite Kunststoffproduktion ist im Durchschnitt um etwa 9 % pro Jahr gestiegen, und es wird erwartet, dass sich dieser Anstieg auch in Zukunft fortsetzen wird12. Die allgemeinsten Kunststoffpolymertypen sind unter anderem Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE). Die Anteile an der Gesamtnachfrage nach PE und PP betrugen 2017 in Europa429,8 % bzw. 19,3 %. Der weltweite Kunststoffrecyclingmarkt wird im Zeitraum 2018–2026 voraussichtlich um 5,6 % jährlich um 5,6 % wachsen13. Eine der Hauptanwendungen, bei denen Kunststoffe verwendet werden, ist der Bau und die Konstruktion. So entfielen beispielsweise fast 20 % der Gesamtnachfrage nach europäischem Kunststoff auf Bauanwendungen4. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Verwendung von recycelten Polymeren in der WPC-Herstellung eine interessante Alternative, die zur Herstellung von Materialien mit geringen Kosten führt. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass physikalische Wirkungen einen stärkeren Einfluss auf extrudierte Materialien aus Sekundärkunststoff im Vergleich zum entsprechenden Neumaterial haben, aber die Eigenschaften hängen von der Kunststoffquelleab 14. Die Verwendung von recyceltem Kunststoff verringert jedoch die Festigkeit von WPC aufgrund der geringeren Kompatibilität15. Die Variation zwischen den Strukturen von Kunststoffpolymeren bereitet bedenken die Wiederverwendung und das Recycling, die zur Bedeutung der Kunststoffsortierung auf Basis des Polymers beitragen.
In dieser Studie soll die Verwendung von Kunststoff aus CDW als Rohstoff für WPC bewertet werden. Die in der Studie bewerteten Polymerfraktionen sind Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE). Diese werden als universelle Kunststofffraktionen innerhalb von CDW bezeichnet. Die Polymerfraktionen werden mit allgemeinen Herstellungsverfahren wie Agglomeration und Extrusion behandelt und mit universellen mechanischen Eigenschaftstests getestet. Das primäre Ziel der Studie ist es herauszufinden, wie sich die Eigenschaften von WPC verändern würden, wenn recycelte Polymere als Rohstoff in Matrix anstelle von primären virginpolymeren verwendet würden.
Basierend auf dem (lokalen) Abfallwirtschaftszentrum (Etelä-Karjalan Jätehuolto Oy) wurde gezeigt, wie kunststoffreiche CDW gelagert werden. Es wurde gezeigt, dass eine große Menge an Kunststoffmaterial enthalten ist und einige Beispiele von CDW-Kunststoffpolymeren gezeigt wurden. Die Forscher sammelten die am besten geeigneten Polymere für die Weiterverarbeitung, wie ABS, PP und PE. Die gewünschten Polymere (PE, PP, ABS) wurden mittels portabler Nahinfrarotspektroskopie (NIR) identifiziert. Vorgestellt wurden WPC-Produktbeispiele, in denen gesammelte Kunststoffe als Rohstoff verwendet werden konnten. Die Definition des Verbunds und seine Vorteile wurden erläutert.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Agglomeration</td>
			<td>Plasmec</td>
			<td>TRL100/FV/W</td>
			<td>apparatus of turbomixer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agglomeration</td>
			<td>Plasmec</td>
			<td>RFV 200</td>
			<td>apparatus of cooler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CNC router</td>
			<td>Recontech</td>
			<td>F2 - 1325 C</td>
			<td>CNC machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condition chamber</td>
			<td>Memmert</td>
			<td>HPP260</td>
			<td>constant climate chamber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coupling agent</td>
			<td>DuPont</td>
			<td>Fusabond E226</td>
			<td>commercial coupling agent additive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crusher 1 (crusher/shredder )</td>
			<td>Untha</td>
			<td>Untha LR 630</td>
			<td>10-20 mm sieve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crusher 2 (low-speed crusher)</td>
			<td>Shini</td>
			<td>Shini SG-1635N-CE</td>
			<td>5 mm sieve, granulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extruder</td>
			<td>Weber</td>
			<td>Weber CE 7.2</td>
			<td>conical counter-rotating twin-screw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lubricant</td>
			<td>Struktol</td>
			<td>TPW 113</td>
			<td>commercial lubricant additive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NIR spectroscopy</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>Thermo Scientific microPHAZIR PC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recycled material ABS from CDW</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recycled material PE from CDW</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recycled material PP from CDW</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sliding table saw</td>
			<td>Altendorf</td>
			<td>F-90</td>
			<td>circular saw/sliding table saw</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing apparatus</td>
			<td>Zwick</td>
			<td>5102</td>
			<td>impact tester</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing machine</td>
			<td>Zwick Roell</td>
			<td>Z020</td>
			<td>allround-line materials testing machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wood flour (Spruce) material</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WPC example material</td>
			<td>UPM Profi</td>
			<td></td>
			<td>Decking board</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the effect of construction and demolition waste plastic fractions on wood-polymer composite properties

Bau- und Abbruchabfälle (CDW), einschließlich wertvoller Materialien wie Kunststoffe, haben einen bemerkenswerten Einfluss auf den Abfallsektor. Damit Kunststoffe wiederverwendet werden können, müssen sie entsprechend ihrer Polymerzusammensetzung identifiziert und getrennt werden. In dieser Studie wurde die Identifizierung dieser Materialien mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIR) durchgeführt, die Material anhand ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften identifizierte. Vorteile der NIR-Methode sind eine geringe Umweltbelastung und eine schnelle Messung (innerhalb weniger Sekunden) im Spektralbereich von 1600-2400 nm ohne spezielle Probenvorbereitung. Zu den Einschränkungen gehört die Unfähigkeit, dunkle Materialien zu analysieren. Die identifizierten Polymere wurden als Komponente für Holz-Polymer-Verbundwerkstoff (WPC) verwendet, die aus einer Polymermatrix, kostengünstigen Füllstoffen und Additiven besteht. Die Komponenten wurden zunächst mit einem Agglomerationsapparat zusammengesetzt, gefolgt von der Extrusion. Im Agglomerationsprozess bestand das Ziel darin, alle Materialien zu einer gleichmäßig verteilten und granulierten Materialsproduktion als Pellets zu verankern. Während des Agglomerationsprozesses wurde das Polymer (Matrix) geschmolzen und Füllstoffe und andere Additive in das geschmolzene Polymer gemischt, um für den Extrusionsprozess bereit zu sein. Bei der Extrusion wurden Wärme- und Scherkräfte auf ein Material innerhalb des Laufs eines konischen, gegenläufigen Doppelschneckenextruders aufgebracht, was das Risiko des Verbrennens der Materialien und der geringeren Schermischung reduziert. Die erhitzte und gescherte Mischung wurde dann durch eine Matrize transportiert, um dem Produkt die gewünschte Form zu geben. Das oben beschriebene Protokoll bewies das Potenzial für die Wiederverwendung von CDW-Materialien. Die Funktionseigenschaften müssen gemäß den standardisierten Tests überprüft werden, wie z. B. Biege-, Zug- und Schlagfestigkeitsprüfungen für das Material.

Um die Wirkung von CDW-Kunststoffpolymer auf die mechanischen Eigenschaften von WPC zu untersuchen, wurden drei verschiedene Polymertypen als Matrix untersucht. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung der Werkstoffe und Tabelle 2 zeigt die Herstellungsverfahren. Das Material von CDW-PP erfordert eine höhere Behandlungstemperatur für Werkzeuge, aber entsprechend war der Schmelzdruck im Vergleich zu den anderen Materialien (CDW-ABS und CDW-PE) geringer.
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The Effect of Construction and Demolition Waste Plastic Fractions on Wood-Polymer Composite Properties

Sekundäre Materialströme enthalten nachweislich potenzielle Rohstoffe für die Produktion. Hier wird ein Protokoll vorgestellt, in dem CDW-Kunststoffabfälle als Rohstoff identifiziert werden, gefolgt von verschiedenen Verarbeitungsschritten (Agglomeration, Extrusion). Als Ergebnis wurde ein Verbundwerkstoff hergestellt und mechanische Eigenschaften analysiert.

Die Auswirkungen von Bau- und Abbruchabfällen kunststofffraktioniert auf Holz-Polymer-Verbundeigenschaften

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

Die Anhäufung von Abfällen hat erheblich zugenommen. Beispielsweise ist der Bausektor ein bedeutender Abfallproduzent. Wir müssen einen praktischen Weg finden, um diese wertvolle pro materielle Belastung auszunutzen.Bau- und Abbruchabfälle umfassen Kunststoff, wertvolle Rohstoffe für Holz-Polymer-Verbundwerkstoffe. Dieser recycelte Kunststoff kann durch Holzpolymere ersetzt werden, wenn er richtig identifiziert und verarbeitet werden kann. Um Polymere in Kunststoff zu identifizieren, kontaktieren Sie das Polymer von Interesse mit einem tragbaren Nahinfrarot-Spektroskopie-Tool im Spektralbereich von 1600 bis 2400 Nanometern und bestimmen Sie den Polymertyp durch die gemessene Reflexion.Verwenden Sie die Spektroskopie-Identifikationskurve, um die Laborergebnisse zu analysieren und die Materialien zwischen den Polymeren basierend auf den Identifikationsergebnissen zu sortieren. Um die Größenreduzierung für die ausgewählten Kunststoffmaterialien durchzuführen, legen Sie das identifizierte und gesammelte Material in ein einzelnes Wellenzerkleinerungssystem, das mit einem Brecherzerkleinerteiler ausgestattet ist, und zerkleinern Sie die Kunststoffmaterialien bei niedriger Geschwindigkeit und mit einem fünf Millimeter schreddernden. Wenn das Material homogen ist, messen Sie die Materialmengen für die Verbundwerkstoffe und präsentieren Sie die Materialien in ihren relativen Mengen an Kunststoff, Holz, Kupplungsmittel und Schmiermittel.Für die Verarbeitung von Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen mit Extrusionstechnik mischen nach Derformatierung alle Prozesskomponenten in einem Turbomischer und Kühlerapparat und agglomerieren die Materialien im Turbomischer bis zur Temperatur der Materialien von 200 Grad Celsius. Durch die kombinierten Auswirkungen von Temperatur und Reibung bilden sich am Ende der Behandlung Granulatmaterialien. Am Ende der Behandlung kühlen Sie die Materialien für vier bis sieben Minuten in einem Kühlerapparat, bevor Sie das Material vom Prozessor evakuieren und das agglomerierte Material sammeln.Im Bedienfeld der Extrusionsmaschine wird die durchschnittliche Fasstemperatur auf 167 bis 181 Grad Celsius und die durchschnittlichen Werkzeugtemperaturen auf 183 bis 207 Grad Celsius eingestellt. Die Schmelztemperatur sollte zwischen 164 und 177 Grad Celsius eingestellt werden. Und der Färbedruck sollte zwischen 3,7 und 5,9 Megapascal liegen.Passen Sie die Parameter nach Bedarf an. Da recyceltes Material heterogen ist und der Prozess professionelle Kontrolle erfordert. Und verwenden Sie einen konischen, gegenläufigen Doppelschneckenextruder mit einer Materialleistung von 15 Kilogramm pro Stunde, um die Komponenten zu verdichten.Nach dem Extrusionsprozess kann das Profilmaterial des Verbundwerkstoffs erzeugt werden. Um Proben für einen Biegeeigenschaftentest vorzubereiten, verwenden Sie eine Schiebetischsäge, um 800 mal 50 mal 20 Millimeter Proben aus den extrudierten Profilen zu schneiden. Verwenden Sie für einen Zugeigenschaftentest die numerischen Steuerelemente des Computers, um die Leistung des Materials auf eine Hantelform einzustellen und 150 mal 20 mal vier Millimeter Proben aus den extrudierten Materialien zu schneiden.Um Proben aus den extrudierten Materialien für eine Schlagfestigkeitsprüfung zu sägen, verwenden Sie die Schiebetischsäge, um die Proben in 80 mal 10 mal vier Millimeter zu schneiden. Dann legen Sie das Prüfmaterial in eine 23 Grad Celsius und 50% relative Luftfeuchtigkeit Zustandskammer, bis eine konstante Masse erreicht ist. Um eine Biegefestigkeit und einen Modultest für jede der 20 Proben durchzuführen, legen Sie eine Biegeprobe mit Unterstützung von zwei Punkten in das Prüfgerät und klicken Sie auf Teststart, um eine Vorspannung von 15 Newton und eine Testgeschwindigkeit von 10 Millimetern pro Minute in die Mitte der Probe anzuwenden.Der Test wird nach der Aufzeichnung des Ergebnisses automatisch beendet. Entfernen Sie das Beispiel aus den Support-Tools, und legen Sie ein neues Beispiel auf die Werkzeuge. Um einen Zugfestigkeits- und Modultest für 20 bearbeitete Hantelproben durchzuführen, stellen Sie die Zugprobe zwischen den Prüfwerkzeugen ein und befestigen Sie noematische Klemmen, um die Probe während der Prüfung in den Werkzeugen zu halten.Starten Sie den Test vom Computer-Bedienfeld aus mit einer Vorspannung von 10 Newton und einer Testgeschwindigkeit von zwei Millimetern pro Minute und befestigen und Erweiterungsmesser sofort nach dem Teststart anbringen. Entfernen Sie am Ende des Rests die Testprobe, und legen Sie eine neue Probe auf die Werkzeuge fest. Um einen Aufprallfestigkeitstest durchzuführen, platzieren Sie eine 10 mal vier Millimeter große Probe zwischen den Stützen eines Schlagtesters und setzen Sie die Kraft zurück.Dann lassen Sie den Schlaghammer bei einer Schlagkraft von fünf Kilapond-Zentimetern. Wenn alle Tests abgeschlossen sind, berechnen Sie den Durchschnittswert für jeden Satz getesteter Stichproben. Um die Auswirkungen von Bau- und Abbruchverschwendungs-Kunststoffpolymeren auf die mechanischen Eigenschaften von Holzpolymerverbundwerkstoffen zu untersuchen, wurden drei verschiedene Polymertypen als Matrix mit drei verschiedenen Verarbeitungsparametern untersucht.Die höchsten Biegefestigkeitswerte wurden mit dem Material erreicht, das ein recyceltes ABS-Polymer in einer Matrix enthält. und fast kongruente hohe Festigkeitsqualität wurde in dem Material erreicht, in dem recyceltes Polyethylenpolymer in einer Matrix verwendet wurde. Die geringsten Biegefestigkeiten wurden mit dem Material erreicht, das ein recyceltes Polypropylenpolymer in einer Matrix enthält.Ähnliche Ergebnisse werden auch für den Biegemodul von Materialien beobachtet, der gleichzeitig mit der Festigkeitseigenschaft gemessen wurde. Da die recycelten Polyethylen-Materialien einen deutlich niedrigeren Modulwert im Vergleich zum Wert des recycelten ABS-Polymers aufweisen. Die Materialien, die recyceltes ABS und Polyethylen verwendet haben, haben eine nahezu kongruente Zugfestigkeit.Die schwächste Zugfestigkeit wurde mit dem Material erreicht, das ein recyceltes Polypropylenpolymer in einer Matrix enthält. Ähnliche Ergebnisse wurden für die Zugmodulanalyse beobachtet. Darüber hinaus waren die Schlagstärken der recycelten ABS- und Polypropylenpolymere nahezu gleich.Eine höhere Schlagzähigkeit wurde jedoch mit dem recycelten Polyethylenpolymer erreicht, das in dieser Studie die beste Schlagfestigkeitseigenschaft hatte. Es ist wichtig, dass materialien vor der Verarbeitung identifiziert und sortiert werden und das korrekte Materialverhältnis aller Materialien vor den Herstellungsschritten modellieren. Mit diesem Protokoll, wie gezeigt, können auch mehrere andere funktionelle Eigenschaften wie Feuchtigkeitsbeständigkeit und Festigkeit nach der Zyklusbehandlung untersucht werden.Wie gezeigt, können Abfallstoffe als Rohstoff wiederverwendet werden. In zukünftigen Studien sollten neue Rohstoffströme evaluiert und ihre Eigenschaften in neuartigen Produkten getestet werden.

Research

JoVE Journal

Environment

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Forschung

Umwelt

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