Projektovanje i performanse ručnog ekstrudera za kompozitne cigle za popločavanje od reciklirane plastike i ciglenog praha

  • Abdelkader Daikh Univerzitet „Mustafa Stambouli”, Tehnološki fakultet, Odeljenje za hidrauliku, Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0009-0006-4090-4516
  • Youcef Moulai Arbi Univerzitet „Mustafa Stambouli”, Laboratorija za kvantnu fiziku materije i matematičko modeliranje (LPQ3M), Maskara, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0000-0002-6534-8820
  • Mohammed Bentahar Univerzitet u Saidi „Dr Mulai Tahar”, Tehnološki fakultet, Departman za građevinarstvo i hidrauliku, Saida, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0000-0002-2166-678X
  • Noureddine Mahmoudi Univerzitet u Saidi „Dr Mulai Tahar”, Tehnološki fakultet, Departman za građevinarstvo i hidrauliku, Saida, Narodna Demokratska Republika Alžir https://orcid.org/0000-0002-9740-0857
DOI: https://doi.org/10.5937/vojtehg72-52422
Ključne reči: ručni ekstruder, polipropilen, cigleni prah, kompozit, cigle za popločavanje

Sažetak


Uvod/cilj: Cilj ove studije bio je razvoj isplativog ručnog ekstrudera plastičnih cigli za proizvodnju kompozitnih cigli od recikliranog polipropilena i ciglenog praha. Primena ovog materijala učinila  bi za izgradnju stanova u zemljama u razvoju ekonomičnijom, uz istovremeni doprinos održivom upravljanju otpadom.

Metode: Izrađen je jednopužni ekstruder s matricom od 60 mm, ručkom za manuelno okretanje, sistemom za grejanje i grlom za uvlačenje. Proizvedeni su uzorci kompozita sa različitim odnosima polipropilena (30–80 težinskih procenata) i ciglenog praha (20–70 težinskih procenata). Izvršena su mehanička ispitivanja čvrstoće na pritisak, čvrstoće na savijanje, otpornosti na udar i obavljano merenjegustine.

Rezultati: Smeša polipropilena i ciglenog praha u odnosu 40:60 pokazala je optimalnu čvrstoću na pritisak u rasponu od 23,76 do24,90 MPa. Čvrstoća na savijanje dostigla je najveću vrednost pri odnosu 50:50 (11,86–12,5 MRa). Otpornost na udar se smanjivala s povećanjem sadržaja ciglenog praha. Gustina se linearno povećavala sa sadržajem ciglenog praha u rasponu od 1,48 do1,77 g/cm³. Ekstruder je uspešno proizveo uniformne kompozitne uzorke svih smeša.

Zaključak: Studija je pokazala da je izvodljivo proizvesti kompozitne cigle koristeći jeftin ručni ekstruder. Identifikovana su dva optimalna sastava smeša: polipropilen i cigleni prah u odnosu 40 prema 60 za maksimalnu čvrstoću na pritisak i 50:50 za optimalnu čvrstoću na savijanje. Ovaj pristup nudi rešenje za ekonomičnu stambenu izgradnju, uz doprinos upravljanju plastičnim otpadom u zemljama u razvoju. Buduća istraživanja bi trebalo da se fokusiraju na optimizaciju procesa ekstruzije, istraživanja dodatnih otpadnih materijala i na sprovođenje studija dugoročne izdržljivosti kompozitnih cigala. 

Reference

Abeykoon, C., Kelly, A.L., Brown, E.C. & Coates, P.D. 2016. The effect of materials, process settings and screw geometry on energy consumption and melt temperature in single screw extrusion. Applied Energy, 180, pp.880-894. Available at: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.07.014.

Ali, D.C., Jassim, A.K. & Al-Sabur, R. 2023. Recycling of Polyethylene and Polypropylene Waste to Produce Plastic Bricks. Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, 11(4), art.number: 1110462. Available at: https://doi.org/10.13044/j.sdewes.d11.0462.

-ASTM. 2018. ASTM D6110-18: Standard Test Method for Determining the Charpy Impact Resistance of Notched Specimens of Plastics. ASTM.org, 09 May. Available at: https://doi.org/10.1520/D6110-18.

-ASTM. 2020. ASTM C109/C109M-20: Standard Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortars (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens). ASTM.org, 12 March. Available at: https://doi.org/10.1520/C0109_C0109M-20.

-ASTM. 2022. ASTM C78/C78M-22: Standard Test Method for Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading). ASTM.org, 30 March. Available at: https://doi.org/10.1520/C0078_C0078M-22.

-ASTM. 2023. ASTM C39/C39M-21: Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. ASTM.org, 15 December. Available at: https://doi.org/10.1520/C0039_C0039M-21.

Hamzah, A.F. & Alkhafaj, R.M. 2022. An investigation of manufacturing technique and characterization of low-density polyethylene waste base bricks. Materials Today: Proceedings, 61(Part 3), pp.724-733. Available at: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.08.318.

Hanifah, U., Taufan, A. & Sholichah, E. 2023. Effect of The Screw-Barrel Clearance and The Cooling Fan on Non-Wheat Noodle Extruder Performance. BIO Web of Conferences, 69, art.number:03017. Available at: https://doi.org/10.1051/bioconf/20236903017.

Lamba, P., Kaur, D.P., Raj, S. & Sorout, J. 2022. Recycling/reuse of plastic waste as construction material for sustainable development: a review. Environmental Science and Pollution Research, 29, pp.86156-86179. Available at: https://doi.org/10.1007/s11356-021-16980-y.

Moulai Arbi, Y., Mahmoudi, N. & Bentahar, M. 2024. Evaluating the structural performance of masonry walls incorporating recycled plastic bricks under monotonic and cyclic loading. Vojnotehnički glasnik/Military Technical Courier, 72(3), pp.1306-1344. Available at: https://doi.org/10.5937/vojtehg72-50560.

Moulai Arbi, Y., Mahmoudi, N. & Djebli, A. 2023. Manufacturing and testing of waste PET reinforced with sand bricks. Journal of Composite Materials, 57(16), pp.2513-2526. Available at: https://doi.org/10.1177/00219983231175203.

Patil, G.N., Al Yahmedi, M., Walke, S.M. & Rao, L. 2020. Manufacturing of plastic sand bricks from polypropylene and polyethylene waste plastic. International Journal of Advanced Science and Technology, 29(08), pp.2062-2068 [online]. Available at: http://sersc.org/journals/index.php/IJAST/article/view/23320 [Accessed: 29 July 2024].

Qin, W., Li, S., Bai, H. & Jia, S. 2024. Structural design and heat transfer analysis of twin-screw extrusion 3D printer. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 130, pp.5601-5618. Available at: https://doi.org/10.1007/s00170-024-13010-2.

Reichel, H. & Krause, R. 2016. Investigation and Prognosis of Waste Heat Occurrence during the Extrusion Process of Tubular Profiles. AMM - Applied Mechanics and Materials, 856, pp.209-216. Available at: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.856.209.

Thatheyus, A.J., Kandasamy, M., Sivarethinamohan, S., Ramakrishan, D. & Suresh, V. 2020. Utilization of plastic waste and polystyrene in making light weight red soil fly ash bricks. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 955, art.number:012055. Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899X/955/1/012055.

Objavljeno
2024/11/17
Broj časopisa
Vol. 72 Br. 4 (2024): oktobar - decembar
Rubrika
Originalni naučni radovi

Sva prava zadržana (c) 2024 Abdelkader Daikh , Youcef Moulai Arbi, Mohammed Bentahar, Noureddine Mahmoudi

Creative Commons License

Ovaj rad je pod Creative Commons Autorstvo 4.0 međunarodnom licencom.

Vojnotehnički glasnik omogućava otvoreni pristup i, u skladu sa preporukom CEON-a, primenjuje Creative Commons odredbe o autorskim pravima:

Autori koji objavljuju u Vojnotehničkom glasniku pristaju na sledeće uslove:

  1. Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga Creative Commons licencom koja omogućava drugima da dele rad uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
  2. Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju rada objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je rad izvorno objavljen u ovom časopisu.
  3. Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni rad onlajn (npr. u institucionalnom repozitorijumu ili na svojim internet stranicama) pre i tokom postupka prijave priloga, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog rada (up. Efekat otvorenog pristupa).