Name: the effect of construction and demolition waste plastic fractions on wood-polymer composite properties
Uploaded: 2020-06-07T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Effect of Construction and Demolition Waste Plastic Fractions on Wood-Polymer Composite Properties at JoVE.com

Författarna erkänner stödet från LUT RESOURCE (Resource effektiva produktionsprocesser och värdekedjor) forskningsplattform samordnas av LUT University och av Life IP om avfall-Mot en cirkulär ekonomi i Finland (Life-IP CIRCWASTE-FINLAND) projekt (LIFE 15 IPE FI 004). Finansiering för projektet mottogs från EU Life Integrated program, företag och städer.

1. Identifiering och förbehandling
<ol><li>Identifiera polymerer i plast med det portabla verktyget för närinfrarött (NIR) i spektralområdet 1600–2400 nm. Kontakta polymeren med spektroskopiverktyget och bestäm polymeren med den uppmätta reflektoransen.<ol>
<li>Enligt identifieringskurvan för spektroskopi, analysera identifieringsresultaten från skärmen i laboratoriet.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Baserat på identifieringsresultatet, sortera material mellan polymererna och mäta deras respektive vikter. OBS: ...

<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>

De mekaniska egenskaperna hos WPC spelar en viktig roll för att bestämma lämpligheten av dessa produkter i olika tillämpningar. WPC består av tre huvudingredienser: plast, trä, och tillsatser. De mekaniska egenskaperna hos fiberbaserade kompositer beror på längden på den använda fibern, där "kritisk fiberlängd" är den term som används för att indikera tillräcklig förstärkning25. Förutom ingrediensernas egenskaper är råvarornas kvalitet den viktiga faktorn för prestandan hos W...

Den globala avfallsgenereringen har vuxit betydligt genom historien och förutspås öka med tiotals procenttal i framtiden om inte åtgärder vidtas1. Framför allt har höginkomstländer genererat mer än en tredjedel av världens avfall, även om de endast står för 16 procent av världens befolkning1. Byggsektorn är en betydande producent av detta avfall på grund av snabb urbanisering och befolkningstillväxt. Enligt uppskattningar bildas ungefär en tredjedel av det globala fasta avfallet genom bygg- och rivningsprojekt; saknas dock exakta värden från olika områden2. I Europeiska unionen (EU) är mängden bygg- och rivningsavfall (CDW) cirka 25 %–30 % av den totalaavfallsgenereringen 3– och omfattar värdefulla och betydande sekundära råvaror, som plast. Utan organiserad insamling och hantering kan plast förorena och påverka ekosystemen negativt. Under 2016 genererades 242 miljoner ton plastavfall i världen1. Andelen plast som återvinns i Europa var bara 31,1 %4.
Resursbrist har skapat ett behov av att ändra praxis mot en cirkulär ekonomi, där syftena är att använda avfall som källa till sekundära resurser och återvinna avfall för återanvändning. Ekonomisk tillväxt och minimerad miljöpåverkan kommer att skapas av den cirkulära ekonomin, som är ett populärt koncept i Europa. Europeiska kommissionen antog en handlingsplan för Europeiska unionen för en cirkulär ekonomi, där mål och indikatorer för bidragen5fastställs .
Skärpta miljöbestämmelser och lagar bidrar till att byggsektorn lägger mer kraft på avfallshantering och materialåtervinningsfrågor. Europeiska unionen (EU) har till exempel satt upp mål för materiell återhämtning. Från och med år 2020 bör materialåtervinningsgraden för icke-farligt CDW vara 70 %6. Sammansättningen av CDW kan variera kraftigt mellan geografiska platser, men vissa gemensamma egenskaper kan identifieras, inklusive till exempel plast som är en potentiell och värdefull råvara för trä-polymer kompositer. Återutnyttjandet av plast är ett konkret steg mot en cirkulär ekonomi där jungfruliga plastpolymerer ersätts av återvunnen polymer.
Kompositmaterial är ett flerfassystem, bestående av ett matrismaterial och armeringsfas. Trä-polymer komposit (WPC) innehåller typiskt polymerer som matrisen, trämaterial som armering, och tillsatser för att förbättra vidhäftning, såsom kopplingsmedel och smörjmedel. WPC kan vara känt som ett miljövänligt material eftersom råvaran kan anskaffas från förnybara material, som polylactic acid (PLA) och trä. Enligt den senasteinnovationen 7kan tillsatserna i WPC baseras på förnybara källor. Dessutom kan källan till råvaran återvinnas (icke-jungfruliga) material, som är ett ekologiskt och tekniskt överlägsen alternativ8. Till exempel har forskare studerat extruderad WPC som innehåller CDW, och funnit att egenskaperna hos CDW–baserade kompositer låg på en acceptabel nivå9. Nyttjande av återvunna råvaror som komponent för WPC är också acceptabelt ur miljöaspekten, vilket bevisas av flera bedömningar. Sammantaget har det visats att utnyttja CDW i WPC produktion kan minska de miljömässiga influenser av CDW förvaltning10. Dessutom har det konstaterats att använda återvunnet polypropen (PP) plast i WPC har potential att minska den globala uppvärmningen11.
Mängden tillgängliga återvunna polymerer kommer att öka i framtiden. Den globala plastproduktionen har ökat cirka 9% per år, i genomsnitt, och det förväntas att denna ökning kommer att fortsätta i framtiden12. De mest allmänna plastpolymertyperna är bland annat polypropen (PP) och polyeten (PE). Andelarna av den totala efterfrågan på PE och PP var 29,8 % respektive 19,3 % i Europa 20174. Den globala marknaden för plaståtervinning förväntas växa med en årlig tillväxttakt på 5,6 % under perioden 2018–202613. En av de viktigaste tillämpningarna där plast används är byggnad och konstruktion. Till exempel var nästan 20% av den totala efterfrågan på europeisk plast förknippad med byggnads- och byggtillämpningar4. Ur ett ekonomiskt perspektiv är användningen av återvunna polymerer i WPC-tillverkning ett intressant alternativ, vilket leder till produktion av material med låg kostnad. Tidigare forskning har visat att fysiska effekter har ett starkare inflytande på extruderade material tillverkade av sekundär plast jämfört med motsvarande jungfruligt material, men egenskaperna beror på plastkällan14. Användningen av återvunnen plast minskar dock styrkan hos WPC på grund av lägre kompatibilitet15. Variation mellan plastpolymers strukturer orsakar oro för återanvändning och återvinning, vilket bidrar till vikten av plastsortering baserad på polymeren.
Denna studie avser att bedöma utnyttjandet av plastmaterial från CDW som råvara för WPC. Polymerfraktionerna som bedöms i studien är akrylnitril butadienstyren (ABS), polypropylen (PP), och polyeten (PE). Dessa är kända som universella plastfraktioner inom CDW. Polymerfraktionerna behandlas med allmänna tillverkningsprocesser, såsom tätbebyggelse och strängpressning, och testas med universella mekaniska egenskapstester. Det primära målet med studien är att upptäcka hur egenskaperna hos WPC skulle förändras om återvunna polymerer användes som råmaterial i matris i stället för primära jungfrupolymerer.
Baserat på (lokala) avfallshanteringscentralen (Etelä-Karjalan Jätehuolto Oy) visades det hur plastrikt CDW lagras. Det visades att en stor mängd plastmaterial ingår och några exempel på CDW plast polymerer visades. Forskarna samlade de mest lämpliga polymerer för vidare bearbetning, såsom ABS, PP och PE. De önskade polymerer (PE, PP, ABS) identifierades med hjälp av bärbara nära infraröd (NIR) spektroskopi. WPC-produktexempel presenterades där där insamlade plastmaterial kunde utnyttjas som råmaterial. Definitionen av kompositen och dess fördelar förklarades.

<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

Bygg- och rivningsavfall (CDW), inklusive värdefulla material som plast, har ett anmärkningsvärt inflytande på avfallssektorn. För att plastmaterial ska kunna utnyttjas på nytt måste de identifieras och separeras enligt sin polymersammansättning. I denna studie utfördes identifieringen av dessa material med hjälp av nära infraröd spektroskopi (NIR), som identifierade material baserat på deras fysikaliska-kemiska egenskaper. Fördelar med NIR-metoden är en låg miljöpåverkan och snabb mätning (inom några sekunder) i spektralområdet 1600-2400 nm utan speciell provberedning. Begränsningar inkluderar dess oförmåga att analysera mörka material. De identifierade polymererna utnyttjades som en komponent för trä-polymer komposit (WPC) som består av en polymer matris, låg kostnad fyllmedel och tillsatser. Komponenterna förvärrades först med en gytterapparat, följt av produktion genom extrudering. I tätortsprocessen var syftet att sammansatta alla material för att producera jämnt fördelade och granulerade material som pellets. Under tätbebyggelseprocessen smältes polymeren (matrisen) och fyllmedel och andra tillsatser blandades sedan in i den smälta polymeren, var redo för extruderingsprocessen. I extruderingsmetoden applicerades värme- och skjuvkrafter på ett material inom pipan av en konisk motroterande tvillingskruvstyp extruder, vilket minskar risken för att bränna materialen och lägre skjuvningsblandning. Den uppvärmda och skjuvade blandningen förmedlades sedan genom en dö för att ge produkten önskad form. Det ovan beskrivna protokollet bevisade potentialen för återutnyttjande av CDW-material. Funktionella egenskaper måste verifieras enligt de standardiserade testerna, såsom flexural, drag- och slaghållfasthetstester för materialet.

För att undersöka effekten av CDW plast polymer på mekaniska egenskaper WPC, tre olika polymertyper som en matris studerades. I tabell 1 presenteras sammansättningen av material och tabell 2 redovisas tillverkningsprocesserna. Materialet i CDW-PP kräver en högre behandlingstemperatur för verktyg men, motsvarande, var smälttrycket lägre jämfört med de andra materialen (CDW-ABS och CDW-PE).
Figur 1 presenterar materialets...

Watch this Scientific Journal Video about The Effect of Construction and Demolition Waste Plastic Fractions on Wood-Polymer Composite Properties at JoVE.com

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

Sekundära materialströmmar har visat sig inkludera potentiella råvaror för produktion. Presenteras här är ett protokoll där CDW-plastavfall som råvara identifieras, följt av olika bearbetningssteg (tätbebyggelse, strängsprutning). Som ett resultat, producerades ett kompositmaterial, och mekaniska egenskaper analyserades.

Effekten av konstruktion och rivningsavfall plastfraktioner på trä-Polymer komposit egenskaper

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

Avfallsansamlingen har ökat betydligt. Byggsektorn är till exempel en betydande avfallsproducent. Vi måste hitta ett praktiskt sätt att utnyttja denna värdefulla pro material stam.Bygg- och rivningsavfall omfattar plast, värdefull råvara för trä-polymer kompositer. Denna återvunna plast kan ersättas med träpolymerer om den kan identifieras och bearbetas på rätt sätt. Att identifiera polymerer i plast kontakt polymeren av intresse med en bärbar nära infraröd spektroskopi verktyg i 1600 till 2400 nanometer spektralområdet och bestämma vilken typ av polymer av den uppmätta reflektans.Använd spektroskopiidentifieringskurvan för att analysera laboratorieresultaten och sortera materialen mellan polymererna utifrån identifieringsresultaten. För att utföra storleksreducering för de valda plastmaterialen placera det identifierade och samlade materialet i ett system med enstaktsstyckning som är utrustat med en krossförstörarapparat och krossa plastmaterialen vid en låg hastighetskross och med en fem millimeters shiv. När materialet är homogent mäta materialmängderna för kompositerna och presentera materialen i deras relativa mängder av plast, trä, kopplingsmedel, och smörjmedel.För trä-polymer kompositmaterial bearbetning med extrudering teknik, efter storlek minskning behandling blanda alla av komponenterna i processen i en turbo mixer och kylare apparater och agglomerera materialen i turboblandaren tills temperaturen i materialen når 200 grader Celsius. På grund av de kombinerade effekterna av temperatur och friktionsgranulat material kommer att bildas i slutet av behandlingen. I slutet av behandlingen kyla materialen i fyra till sju minuter i en kylapparat innan evakuera materialet från processorn och samla det agglomererade materialet.I kontrollpanelen av extrudering maskin ställa den genomsnittliga fat temperaturen på mellan 167 och 181 Celsius och den genomsnittliga verktygstemperaturer till mellan 183 och 207 grader Celsius. Smälttemperaturen bör ställas in mellan 164 och 177 grader celsius. Och färgtrycket bör vara mellan 3,7 och 5,9 megapascal.Justera parametrarna vid behov. Som återvunnet material är heterogena och processen kräver professionell kontroll. Och använd en konisk motroterande tvillingskruv extruder med en 15 kg per timme materialutgång för att sammansatta komponenterna.Efter extruderingsprocessen kan kompositens profilmaterial genereras. För att förbereda prover för en flexural egenskap test använda en skjutbord såg för att skära 800 med 50 med 20 millimeter prover från strängsprutade profiler. För en dragfastighet test använda datorn numeriska kontroller för att ställa in materialet utför till en hantel form och skär 150 med 20 med fyra millimeter prover från strängsprutade material.För att såga prov från de strängpressade materialen för ett slaghållfasthetstest använd glidbordssågen för att skära proverna i 80 gånger 10 gånger fyra millimeters bitar. Placera sedan testmaterialet i en 23 grader celsius och 50% relativ luftfuktighet skick kammare tills en konstant massa nås. För att utföra en flexural styrka och modulus test för vart och ett av 20 prover placera ett flexuralt prov i testapparaten vid stöd av två punkter och klicka på teststart för att tillämpa en förspänning på 15 newton och en testhastighet på 10 millimeter per minut till mitten av provet.Testet kommer att sluta automatiskt efter att ha spelat in resultatet. Ta bort provet från stödverktygen och placera ett nytt prov på verktygen. Att utföra ett draghållfasthets- och modulustest för 20 maskinsatta hantelformade prover ställer in dragprovet mellan testverktygen och fäster noematiska klämmor för att hålla provet i verktygen under provningen.Starta testet från datorns kontrollpanel med en förladdning på 10 newton och en provhastighet på två millimeter per minut och fäst och förlängningsmätarverktyget omedelbart efter provstarten. I slutet av resten ta bort provprovet och ställ in ett nytt prov på verktygen. För att utföra en prov för slagstyrka placera ett 10 gånger fyra millimeters prov mellan stöden för en slagprovare och nollställa kraften.Släpp sedan nedslagshammaren vid en slagkraft på fem kilapondcentimeter. När alla av testerna har slutförts beräkna det genomsnittliga värdet för varje uppsättning av testade prover. För att undersöka effekterna av konstruktion och rivningstärka plast polymer på mekaniska egenskaper trä polymer kompositer tre olika polymertyper studerades som en matris med hjälp av tre olika bearbetning parametrar.De högsta flexurala hållfasthetsvärdena uppnåddes med materialet som innehåller en återvunnen ABS-polymer i en matris. och och och nästan kongruenta höghållfasthet kvalitet uppnåddes i det material i vilket återvunnet polyeten polymer användes i en matris. De lägsta flexural styrkorna uppnåddes med det material som innehåller en återvunnen polypropylen polymer i en matris.Liknande resultat observeras också för flexural modulus av material som mättes samtidigt med styrka egenskapen. Med de återvunna polyetenmaterialen uppvisar ett betydligt lägre modulusvärde jämfört med värdet av den återvunna ABS-polymeren. De material som används återvunnet ABS och polyeten har en nästan kongruent draghållfasthet.Medan den svagaste draghållfastheten uppnåddes med materialet som innehåller en återvunnen polypropylenpolymer i en matris. Liknande resultat observerades för den dragbara modulusanalysen. Dessutom var påverkansstheterna hos de återvunna ABS- och polypropenpolymererna nästan desamma.Men en större effekt styrka uppnåddes med återvunnen polyeten polymer som hade den bästa effekten styrka egendom i denna studie. Det är viktigt att se till att material identifieras och sorteras före bearbetningen och att modellera korrekt materialförhållande av alla material före tillverkningsstegen. Med hjälp av detta protokoll som visat flera andra funktionella egenskaper såsom fuktbeständighet och styrka efter cykel behandling kan också undersökas.Som visats kan avfallsmaterial återutnyttjas som råmaterial. I framtida studier bör ny råvaruström utvärderas och deras egenskaper bör testas i nya produkter.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Civil Engineering

Environment

Unit 1

Wood

SCIENTISTS IN ACTION

Waste Water Derived Electroactive Microbial Biofilms: Growth, Maintenance, and Basic Characterization

The growth of anodic electroactive microbial biofilms from waste water inocula in a fed-batch reactor is demonstrated using a three-electrode setup ...

Methods for Facilitating Microbial Growth on Pulp Mill Waste Streams and Characterization of the Biodegradation Potential of Cultured Microbes

Metoder för att underlätta mikrobiell tillväxt på Pulp Mill avfallsflödena och karakterisering av Bionedbrytning Potential för Odlade Mikrober

The kraft process is applied to wood chips for separation of lignin from the polysaccharides within lignocellulose for pulp that will produce a high ...

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

Design och konstruktion av en Urban Runoff Research Facility

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils

En Bending test för att bestämma den Atterberg Plastic Limit i jordar

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a ...

Evaluating the Effect of Environmental Chemicals on Honey Bee Development from the Individual to Colony Level

Utvärdera effekten av kemikalier i miljön på Honey Bee utveckling från individen till Colony nivå

The presence of pesticides in the beekeeping environment is one of the most serious problems that impacts the life of a honey bee. Pesticides can be ...

Extraction of Organochlorine Pesticides from Plastic Pellets and Plastic Type Analysis

Extraktion av organiska klorpesticider från plastpellets och plasttypsanalys

Plastic resin pellets, categorized as microplastics (&#8804;5 mm in diameter), are small granules that can be unintentionally released to the environment ...

The Effect of the Application of Thyme Essential Oil on Microbial Load During Meat Drying

Effekten av tillämpningen av Timjan eterisk olja på mikrobiell belastning under kött torkning

Meat is a high protein meal that is used in the preparation of jerky, a popular food snack, where preservation and safety are important. To assure food ...

Optimized Procedure for Determining the Adsorption of Phosphonates onto Granular Ferric Hydroxide using a Miniaturized Phosphorus Determination Method

Optimerad förfarandet för bestämning av Adsorption av fosfonater på granulat järnklorid hydroxid metoden en miniatyriserade fosfor bestämning

This paper introduces a procedure to investigate the adsorption of phosphonates onto iron-containing filter materials, particularly granular ferric ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Byggandet av en billig mobil inkubator för fält- och laboratoriebruk

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...

Measuring the Shape and Size of Activated Sludge Particles Immobilized in Agar with an Open Source Software Pipeline

Mätning av form och storlek av aktiverat slam partiklar orörlig i Agar med en Open Source programvara Pipeline

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and ...