Waste plastic extruder: literature review/zh
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内容
参见
聚合物性能表
| 密度（克/立方厘米） | 硬度 | 拉伸强度、屈服强度 (MPa) | 屈服伸长率 (%) | 弹性模量 (GPa) | 弯曲模量 (GPa) | 加工温度 (°C) | 中筒温度 (°C) | 模具温度 (°C) | 笔记 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HDPE，吹塑成型 | .935 – 1.01 | 57.0 – 73.0 肖氏 D 型 | 15.2 – 42.1 | 6.00 – 13.00 | .700 – 2.62 | .586 – 2.62 | 160 – 260 | 不适用 | 175 – 190 | |
| LLDPE，挤出级 | .916 -.944 | 51.0 – 58.0 肖氏 D 型 | 7.58 – 17.9 | 不适用 | 不适用 | .276 -.480 | 不适用 | 不适用 | 不适用 | |
| LDPE，挤出级 | .915 -.939 | 42.0 – 57.0 肖氏 D 型 | 7.60 – 12.0 | 不适用 | .152 -.290 | .0800 -.276 | 108 – 340 | 177 - 210 | 204 – 221 | |
| ABS，挤压 | 1.03 – 1.17 | 68.0 – 113 罗克韦尔 R | 13.0 – 65.0 | .620 – 30.0 | 1.00 – 2.65 | 1.20 – 5.50 | 180 – 274 | 190 – 250 | 210 -250 | |
| PP，挤出等级 | .886 – 1.84 | 57.0 -120 罗克韦尔 R | 不适用 | 1.60 – 30.0 | .680 – 2.60 | .620 – 2.55 | 120 – 330 | 190 -280 | 200 -310 | |
| 聚碳酸酯，挤压成型 | 1.20 – 1.26 | 120 – 126 罗克韦尔 R | 58.6 – 70.0 | 6.00 – 50.0 | 1.79 – 3.24 | 2.09 – 3.10 | 270 – 343 | 250 – 332 | 不适用 | |
| PET，未增强 | 1.25 – 1.91 | 80.0 – 95.0 | 53.0 – 265 | 3.5 – 30.0 | 1.83 – 5.20 | 1.90 – 15.2 | 120 – 295 | 不适用 | 不适用 |
所有数据均来自 Matweb 材料属性数据
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- 丹尼斯·J·拜尔德、奥布里·L·沃恩、罗伯特·B·奥克利、马修·J·费德勒、萨曼莎·L·斯纳贝斯和约书亚·M·皮尔斯。大面积废弃聚合物增材制造的绿色工厂实验室应用。积层制造27，（2019），第 515-525 页。https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.03.006 开放获取
- 大卫·肖纳德、艾米丽·蒂帕尔多、维基·汤普森、约书亚·皮尔斯、杰拉德·卡内巴、罗伯特·汉德勒。循环经济体中 PET 和烯烃聚合物的系统分析。第 26 届 CIRP 生命周期工程会议。Procedia CIRP 80，（2019），602-606。https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.01.072 开放获取
- 奥布里·L·沃恩、约瑟夫·R·麦卡斯林、亚当·M·普林格尔和约书亚·M·皮尔斯。 RepRapable Recyclebot：开源 3D 可打印挤出机，用于将塑胶转换为 3D 打印长丝。 HardwareX 4C (2018) e00026 doi：https ://doi.org/10.1016/j.ohx.2018.e00026 开放获取
- 奥布里·L·沃恩和约书亚·M·皮尔斯。用于基于熔融颗粒制造的积层制造的 3D 可打印聚合物造粒切碎机。发明2018, 3(4), 78; https://doi.org/10.3390/inventions3040078 开放获取
- 阿拉巴马州沃尔恩；拜尔德，DJ；奥克利，RB；费德勒，MJ；斯纳布斯，SL； Pearce, JM 熔融粒子制造 3D 打印：回收材料的最佳化和机械性能。资料 2018 , 11, 1413.doi: https://doi.org/10.3390/ma11081413 开放获取
- Adam M. Pringle、Mark Rudnicki 和 Joshua Pearce (2017) 基于木质家具废弃物的回收 3D 打印长丝。林产品杂志2018 年，卷。 68，第 1 期，第 86-95 页。https://doi.org/10.13073/FPJ-D-17-00042 开放获取
- Debbie L. King、Adegboyega Babasola、Joseph Rozario 和 Joshua M. Pearce，“用于离网社区分布式制造的移动开源太阳能 3D 打印机”，可持续发展挑战 2 (1), 18-27（2014 年）。开放获取
- 单忠和约书亚·M·皮尔斯。收紧循环经济循环：将分散式回收和制造与 recyclebot 和 RepRap 3-D 打印结合，资源、保护和回收128，（2018 年），第 48-58 页。 doi：10.1016/j.resconrec.2017.09.023开放获取
- MA Kreiger、ML Mulder、AG Glover、JM Pearce，3D 打印长丝消费后高密度聚乙烯分布式回收的生命周期分析，清洁生产杂志，70，第 90-96 页（2014 年）。 DOI：http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.02.009。开放获取
- 单忠，Pratiksha Rakhe 和 Joshua M. Pearce。太阳能光电驱动的废塑胶回收机器人系统的能源回收时间。回收2017, 2(2), 10; doi：10.3390/recycling2020010开放获取
- Feeley, SR、Wijnen, B. 与 Pearce, JM (2014)。道德 3D 打印长丝的潜在公平贸易标准评估。永续发展杂志，7（5），1-12。 DOI：10.5539/jsd.v7n5p1开放获取
- M. Kreiger、GC Anzalone、ML Mulder、A. Glover 与 J. M Pearce (2013)。农村地区消费后塑胶废弃物的分散式回收。 MRS 线上论文集图书馆，1492，mrsf12-1492-g04-06 doi:10.1557/opl.2013.258。开放获取
- Christian Baechler、Matthew DeVuono 和 Joshua M. Pearce，“将废弃聚合物分布式回收为 RepRap 原料” 《快速原型设计杂志》， 19 (2)，第 118-125 页 (2013)。开放获取
开源快速原型技术
RepRap - 复制快速原型机
Rhys Jones、Patrick Haufe、Edward Sells、Pejman Iravani、Vik Olliver、Chris Palmer 和 Adrian Bowyer，“RepRap - 复制快速原型机”，Robotica，29(1)，第 177 - 191 页 (2011)。
抽象的：
本文介绍了 RepRap 项目迄今为止的成果，该项目是一个正在进行的项目，已制作并免费分发了可复制的快速原型机。我们给出导致机器发明的背景推理、我们和其他人用于实现机器的流程的选择、机器关键部件的设计以及这些部件是如何从最初的概念和实验演变而来的，以及截至撰写本文时，对该机器在世界范围内的繁殖成功率的估计（两年半内大约有4500 台机器）。
笔记：
- 自我复制简史和相关术语的定义。
- 解释了 Bowyer 发明 RepRap 的概念和动机，以及开源的决定。
- RepRap 从第一个模型到 RepRap Mendel 的逐步演进。
- 包括设计过程和机器功能的详细描述。
- 跟进：研究 PLA 生产
RepRap 上的其他资源：
此处的RepRap wiki 提供了大量资讯。这个wiki有详细的建构说明，并包含许多来自开源社群的改进、附加元件等。该项目特别感兴趣的是以下两个项目，它们试图用回收塑胶生产原料：
Fab@Home - 个人桌面制造套件
E. Malone 和 H. Lipson，“Fab@Home：个人桌面制造套件”，快速原型制作杂志，第。 13，第 245-255 页，2007 年。
抽象的：
目的—实体自由成型制造 (SFF) 有潜力彻底改变制造业，甚至允许个人在自己的家中经济高效地发明、客制化和制造商品。商业自由成型制造系统虽然在工业环境中取得了成功，但成本高昂、专有，并且使用少量、昂贵的专有材料，限制了技术的发展和进步。开源 Fab@Home 计划旨在透过将 SFF 技术以简单、廉价且不受实验限制的形式交到爱好者、发明家和艺术家手中来推广 SFF 技术。本文旨在对此进行探讨。
设计/方法/途径－设计了一个简单、低成本、使用者可修改的自由形状制造系统，称为 Fab@Home Model 1，并且设计、文件、软件和源代码已发布在使用者可编辑的“ wiki ”网站在开源BSD 许可证下。已经建立了六个系统，其中三个赠送给有兴趣的用户，以换取对系统的回馈和对网站的贡献。
研究结果—Fab@Home Model 1 可以建造由多种材料组成的物体，具有亚毫米级特征，整体尺寸大于 20 公分。在运行的前六个月中，该项目已获得超过 1300 万次网站点击量以及多家国际新闻和技术杂志、网站和节目的媒体报道。 Model 1 正在大学工程课程中使用，Model 1 将出现在英国伦敦科学博物馆的塑胶历史展览中，现在可以在商业上购买套件。研究限制/影响 – Model 1 的建造和操作简易性尚未经过充分测试。建造材料成本（2,300 美元）阻碍了一些有兴趣的人建立自己的系统。
实际影响－公众对 Fab@Home 计划的正面回应证实了个人自由成型制造技术的广泛吸引力。公众表达的兴趣和期望应用的多样性表明，Fab@Home 专案所体现的加速 SFF 技术扩展的开源方法很可能会成功。
原创性/价值－Fab@Home 的独特之处在于其为了自身利益而普及和推进 SFF 技术的目标。英国的 RepRap 计划早于 Fab@Home，但目标是制造出可以自行制造大部分零件的机器。这两个项目在许多方面具有互补性，预计它们之间的想法和设计将进行富有成效的交流。
笔记：
- 与 RepRap 相比，它不太适合自我复制，但同样的目标是使快速原型制作广泛可用。
- 使用基于注射器的挤出与 RepRap 的长丝挤出
- 开源软件在发布时仅适用于 Windows 操作系统。
Fab@Home 上的其他资源：
查看 Fab@Home 维基[1]。此页面包含详细的建置指南，以及开源社群开发的改进、附加元件等。一些一般注意事项：
- 与 RepRap 和 RapMan 类似的专案。
- 由 Hod Lipson 和 Evan Malone 在康乃尔大学开发。
- 使用开源开发的硬件和软件。软件程式是专门为 Fab@Home 开发的，但是开源的。
- 挤出使用基于注射器/活塞的系统－可以处理多种材料。
快速原型制造系统
A.Tan, T. Nixon，“快速原型制造系统”，未发表的本科论文，阿德莱德大学，阿德莱德，澳大利亚，（2007）
笔记：
- 涵盖小规模快速原型技术的应用和优点。
- 现有小规模和商业技术的总结。工艺方法的全面审查。 (即 Fab@home 使用固体自由成型制造 (SFF)，而 RepRap 则使用熔融沉积方法 (FDM)）。
- 有关快速原型材料的信息，包括对热塑性塑料的良好评论。
- 使用快速原型机对材料进行一些测试（属性包括黏度、固化时间、分层时间、流速）。
- 为 Fab@Home 开发替代沉积系统。似乎是成功的颗粒挤出机。
- 有趣的想法 - 2 个加热部分，一个用于熔化，另一个透过喷嘴保持所需的温度。
- 结合加热料斗以预熔化材料
- 用于材料沉积的螺杆挤出机。
- 完成一些优化。
饶舌人
- RepRap Darwin 的商用专有版本。
- 套件零售价约为 1000 美元。
- 一些专有组件。
更多资讯：
创客机器人
- 另一款开源 3D 打印机，价格低于 1000 美元。
更多资讯：
塑胶回收
回收工业聚烯烃的机械、热和蠕变行为的研究
S. Haider Rizvi、SH Masood、Igor Sbarski。 “再生工业聚烯烃的机械、热和蠕变行为的研究”橡胶、塑胶和回收技术的进展。
笔记：
- 回收工业塑胶ex。塑胶桶和容器
- 聚烯烃 - PP、HDPE，最常见的是聚乙烯和聚丙烯的混合物
- 共混 - 2 种或多种聚合物的物理混合物，目标 = 获得所需的性能，透过稀释工程树脂来实现。低成本商品聚合物
- 随着 HDPE 中回收百分比的增加 --> 拉伸模量、弯曲模量降低，屈服点 pt 向较低应变方向移动，拉伸和弯曲强度没有变化，回收率超过 40% - 结晶度显著降低
- 随着 PP 中回收百分比的增加 --> 拉伸模量下降，弯曲模量略有增加，拉伸和弯曲强度没有变化，直到 60% 回收 PP - 结晶度线性下降，超过 60% 结晶度没有变化
- 蠕动
- 快速蠕变-->弹性变形
- 缓慢蠕变-->黏弹性变形（大部分蠕变过程），永久变形
- 取决于温度和压力
塑胶固体废弃物 (PSW) 的回收和回收路线：综述
“SM Al-Salem、J.Baeyens、P. Lettieri，“塑胶固体废弃物 (PSW) 的回收和回收路线：综述”废弃物管理，29(10), 2625-2643, 2009.doi:10.1016/j .wasman .2009.06.004""
抽象的：
无论社会的永续发展意识和技术进步如何，塑胶固体废弃物（PSW）都为社会带来了挑战和机会。本文综述了PSW回收的最新进展。我们特别重视聚烯烃产生的废物，它在我们日常的单一生命周期塑胶产品中占很大比例。详细讨论了 PSW 处理的四种途径，涵盖一级（再挤压）、二级（机械）、三级（化学）和四级（能量回收）方案和技术。 Primary recycling, which involves the re-introduction of clean scrap of single polymer to the extrusion cycle in order to produce products of the similar material, is commonly applied in the processing line itself but rarely applied among recyclers, as recycling materials rarely possess the required品质.由报废或生产（废料）废物组成的各种废物是二次技术的原料，因此通常将尺寸减小到更理想的形状和形式，例如颗粒、薄片或粉末，具体取决于来源、形状和可用性。近年来，三级处理方案对PSW的回收状况做出了巨大贡献。先进的热化学处理方法涵盖了广泛的技术，可生产燃料或石化原料。如今，由于原油桶的附加价值及其非常有价值的产品，非催化热裂解（热解）正在重新受到关注。但事实仍然是，PSW（即聚烯烃）的先进热化学回收仍然缺乏针对某些所需产品和/或化学品的适当设计和动力学背景。人们发现，能源回收是解决一般 PSW、尤其是城市固体废物 (MSW) 问题的可行解决方案。对该路线中应用的窑炉和反应器产生的能量进行了充分的研究，直至运行点，但没有与石化或转化工厂整合进行研究。尽管一级和二级回收方案已经完善并广泛应用，但得出的结论是，许多PSW三级和四级处理方案似乎都很稳健，值得进一步研究。
笔记：
- 再挤压（初级回收）-将废料/工业/单一聚合物塑胶重新引入挤压循环
- 废料必须是半干净的=不受欢迎的w。回收商
- 加工废料 - 不符合生产商标准的产品
- 英国加工废弃物 = 250,000 吨 --> 95% 初级回收
- 回收家庭垃圾面临的挑战
- 大量来源供应少量 PSW
- 资源流失、营运成本高
检验回收和利用再生聚乙烯和聚丙烯的可能性
Cemal Meran、Orkun Ozturk 和 Mehmet Yuksel，回收和利用再生聚乙烯和聚丙烯的可能性的检验，技术报告（Kinikli，代尼兹利，土耳其：棉花堡大学机械工程系，nd）。
- 以以下百分比制造：31% 聚乙烯 (PE)、17% 聚氯乙烯 (PVC)、15% 热固性材料、14% 聚丙烯 (PP) 和 9% 聚苯乙烯 (PS)
- 最适合回收的塑胶是 PE、PP、PVC 和聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PE)
- 回收塑胶不得用于医药和食品领域。然而，再生塑胶可用于 90% 的应用，例如制造收缩薄膜、某些管道、三明治结构层压板和一些工业用途容器
- 实验结果表明，回收的低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯的利用率均为100%
- 聚丙烯－即使是由高度回收的聚丙烯压制而成的棒材，其拉伸强度也比纯材料降低了 15%。
- HDPE 下降 24%
- LDPE 下降 36%
手机废料中聚合物的特性与回收
安吉拉·C·卡斯珀、安德烈·M·伯纳德斯和雨果·M·维特。 “手机废料中聚合物的特性与回收”
笔记：
- 用户将特定型号的手机保留 9 至 18 个月，然后更换为更新或更好的设备
- 据估计，目前全球此类废弃手机的数量已超过5亿部，并且还在持续成长
- 在中国和印度等发展中国家，废物在后院或小作坊中使用非常原始的方法（露天燃烧或用酸洗涤）进行“处理”，以仅回收任何具有经济利益的金属。通常，在这些手工过程中，聚合物会损失，大气污染是不可避免的。
- 合适的工业级机械加工成为合理的替代方案，可以将金属集中到一组，将聚合物和陶瓷集中到另一组
- 95% 的零件由 PC/ABS 混合物制成
- 回收材料的拉伸强度与原生材料相似，且所呈现的密度（1.08 g cm^3）更接近ABS的密度，显示共混物中ABS含量较高。回收材料表现出比原始材料更高的硬度值，这可能是由于混合物中存在无机元素。表4
