塑胶产品及其『升级再造』 Plastic products and its upcycling 梁致辉 Dr. LEUNG Chi Fai, Lecturer 香港教育学院 The Hong Kong Institute of Education 塑料/胶?俗称的塑胶(plastics)或树脂(resin) ? 可自由改变形体样式; 有弹性. ? 天然聚合物: ?纸张 –纤维素 (Cellulose) ?橡胶 –异戊二烯 (Isoprene) ?蚕丝 –蛋白质纤维(Protein) ? 聚合物(polymer)/ 高分子或巨分子(macromolecules) 塑胶的化学 ? 合成 (synthetic) 的高分子化合物 ? 聚合物 (Polymer) ? Polys = 多; Meros = 小单位 ? 聚合物链: – 由炭原子相连而成 (C–C 键) – 可自然转动 单体 (Monomer) Isoprene 聚合物 (Polymer) Rubber (cis-isoprene) Repeating unit 聚合物的种类 ? 加成聚合反应 (Addition Polymer) ? 聚合过程: ? 由多个相同Monomer 偶合(coupling) 而成 ? 乙烯 (Polyethylene, PE) Homopolymers: Made of a single type of monomer Copolymers: Consist of two or more types of monomers 聚合物的种类 ? 缩合聚合物 (Condensation Polymer) ? 聚合过程: – 小分子离开聚合物链; 水(H2O) ? 尼龙 (Nylon) 聚合物的特性和加工 ? 热塑性聚合物 (Thermoplastic): PE, PVC, PS – 塑性(柔韧性)材料 – 交键(Cross-linkage) 较少 – 加热可重塑其型态 ? 热固性聚合物 (Thermosetting plastic): Polyurethane (PU) – 刚性材料 – 经固化交联(cross-linking)形成 – 交键(Cross-linkage) 较多 – 耐热性能较高 – 加热不可重塑其型态 ? 添加剂, 如增塑剂 (plasticizers) – 「己二酸二辛酯」(Di-2-ethylhexyl-adipate/DEHA或DOA) – 增加成品的可延展性 – 聚氯乙烯(polyvinyl chloride,简称PVC), 如保鲜纸 Charles Goodyear (1839) ? 硫化法 (Vulcanization) ? S (硫) ﹣交键 ? 化学上较稳定 (氧化) ? 能於高温下保持高韧度 (0 – 200 °C) Rubber (cis-polyisoprene) 聚合物的多种特性 ? 可塑性 (plasticity) ? 可延展性/弹性 (elasticity) ? 机械强度 (strength) ? 颜色/透光度 (color/transparency) ? 热/电—绝缘 (insulator) ? 耐化学性 (chemical resistance) ? 轻(light weight) 聚合物的应用 ? 电器绝缘: – 导线的绝缘层/电子零件外壳 ? 机械材料: – 比金属轻与防锈蚀) ? 建筑材料与家俱材质 ? 包装材料(塑胶袋) ? 人造纤维(尼龙) Great Pacific Garbage Patch ? 太平洋垃圾漩涡 ? 面积 > 6 英国 ? 大量塑胶废料 10 塑料的正确回收 ? Remove the bottle"caps" ? Empty and rinse the bottles ? Remove the labels ? Place the plastic bottles,caps,and labels into the plastic recyling bins 塑胶回收再造过程 ? 从校园收集学生回收的废塑胶 ? 回收车运送废塑胶 ? 於回收中心内进行分类 ? 用机器破碎制成薄片 ? 清洗及脱水 ? 已清洗薄片 ? 热熔及拉粒 ? 造成再生胶粒 ? 再生胶制成品 ? 热解/高温分解 (Pyrolysis) – 没有氧气 – 例如: ? 气代作用(Gasification): – 产生合成气 (syngas) – 一氧化碳和氢的混合物(H2/CO) 13 Feedstock Recycling 分解温度>400?C Polyolefins (PE or PP) ? ethylene/ propylene 聚合物 (Polymer) 单体 (Monomer) 源头减废–4R原则 ? REDUCE – 减少购买以塑料包装的产品 ? REUSE – 重用塑料容器 ? RECYCLE – 回收再造 ? RECOVER – 购买有回收再造成份的产品 14 塑料循环使用(Recycling) ? 胶樽底下的编码是塑胶材料编 码Plastics Identification Code (PIC) ? 容器所采用的塑胶类别 (七种) ? 塑料工业协會於1988年推行 ? 循环使用及环保鉴定 聚乙烯对苯二甲酸脂 – Polyethylene Terephthalate (PET/PETE) ? 材料编码:「01」 ? 等性: – 质轻 – 高透明度 – 耐冲击/不易碎裂 – 保留气体: 二氧化碳 (汽水) ? 用途: – 饮品胶樽: 樽装水、啤酒、花生酱、果酱等 高密度聚乙烯 – High Density Polyethylene (HDPE) ? 材料编码:「02」 ? 等性: – 具刚性 (成形材料); 耐冲击 – 耐寒性优 – 熔点:125℃ – 耐水; 抵酸/硷性优良 – 成形品表面较柔软 – 日光/热(100℃) – 老化 ? 用途: 盛载清洁剂、果汁、购物袋等 乙烯基(聚氯乙烯) Vinyl/Polyvinyl Chloride (PVC) ? 材料编码:「03」 ? 等性: – 耐腐蚀 – 硬度良好; 冲击度良好 – 高透明度 – 表面光洁; 黏贴能力良好; 著色容易 ? 用途: 非食品用包装、如医用喉管、电线、 胶地板 低密度聚乙烯 Low Density Polyethylene(LDPE) ? 材料编码:「04」 ? 等性: – 半透明色; 透明性较差 – 抗腐蚀性较低 – 材质柔软 ? 用途: 乾洗衣物袋、面 包袋、旅行塑胶水樽 聚丙烯– Polypropylene(PP) ? 材料编码:「05」 ? 等性: – 耐热; 熔点高达 167℃ – 物理/机械性能比PE好?用途: 药樽 (蒸气消毒)、笳汁樽、乳酪樽 聚苯乙烯-Polystyrene (PS) ? 材料编码:「06」 ? 等性: – 高透明度 – 高硬度;易碎裂 – 电绝缘性优良 – 吸水性低 – 尺寸安定性佳 – 多样加工程序 (射模、压模、挤压与热成) – 制造成品多样化 ? 用途: 塑胶杯、碟、刀叉 Other ? 材料编码:「07」 ? 普遍包括:ABS、尼龙、塑料或2种以上树 脂原料合成物 ? 用途: 装樽装水桶、橙汁樽、笳汁樽 可被降解聚合物 (degradable polymers) ? 替代 从石油产生的聚合物 ? 用途 (一次性或有限使用): – 快餐包装 – 印刷业 ? 经生物或化学作用分解 ? 材料: – 农产品: 玉米,土豆等 – 乳酸 (淀粉发酵): 加工玉米时 的产品 23 可被降解聚合物 (degradable polymers) ? 聚羟基丁酯 (Polyhydroxybutyrate/PHB): ? 可用於堆肥/生物降解(Compostable) ? 由微生物产生 (microorganism) ? 热塑性聚合物 (Thermoplastic) ? 耐水 (Insoluble in water) ? 无毒 (non-toxic) ? 易碎 (brittle) ? 用作生产共聚物 (copolymer with polyhydroxyvalerate/PHV) ? 用途: 饮品杯, 一次性餐具, 包装(清洁用品) 24 可被降解聚合物 (degradable polymers) ? 聚乳酸 (Polyactides/PLA): ? 热塑性聚合物 (Thermoplastic) ? 耐水 (Insoluble in water) ? 无毒 (non-toxic) ? 材料: 乳酸/lactic acid (淀粉发酵) ? 用途: 饮品瓶,食物包装盒 25 降解过程: UV (sunlight) + oxygen => CO2 + H2O 「升级再造」- Upcycling ? 产品/物料重用 ? 创造更高价值/品质 Upcycling ? The reuse of objects or materials to create a product of higher value or quality than the original (Macmillan dictionary) ? Using waste materials or old products to make new materials or products of better quality (Cambridge Dictionaries Online) 「升级再造」的好处 ? 创造价值/品质 ?独一无二 (unique) vs 大量生产 (mass production) ? 有效改善生活质素; 解决生活/环境问题 ? 有效运用资源 (resource efficiency): ?延长物料生命周期 (life-cycle) ?减轻回收 (recycle)及埋填 (landfill)压力 ?减少相关能源消耗 ? 促进创意教育 Green wall ? 有效改善热岛效应(urban heat island effect) ? 东京(Tokyo) 政府已大力提倡 ? Vertical gardening技术/材料 ? 塑胶: 防水, 耐用 「升级再造」的重点 Key to successful up-cycling ? 掌握物料的特性 ? 观察/锁定问题 ? 加入创意/技术/知识 ? 创新: –用途(广泛及重要性) –加工技术 (便利/效能/应用範围) ? 以科学方法/数據测量
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塑胶产品及其『升级再造』 Plastic products and its upcycling 梁致辉 Dr. LEUNG Chi Fai, Lecturer 香港教育学院 The Hong Kong Institute of Education 塑料/胶?俗称的塑胶(plastics)或树脂(resin) ? 可自由改变形体样式; 有弹性. ? 天然聚合物: ?纸张 –纤维素 (Cellulose) ?橡胶 –异戊二烯 (Isoprene) ?蚕丝 –蛋白质纤维(Protein) ? 聚合物(polymer)/ 高分子或巨分子(macromolecules) 塑胶的化学 ? 合成 (synthetic) 的高分子化合物 ? 聚合物 (Polymer) ? Polys = 多; Meros = 小单位 ? 聚合物链: – 由炭原子相连而成 (C–C 键) – 可自然转动 单体 (Monomer) Isoprene 聚合物 (Polymer) Rubber (cis-isoprene) Repeating unit 聚合物的种类 ? 加成聚合反应 (Addition Polymer) ? 聚合过程: ? 由多个相同Monomer 偶合(coupling) 而成 ? 乙烯 (Polyethylene, PE) Homopolymers: Made of a single type of monomer Copolymers: Consist of two or more types of monomers 聚合物的种类 ? 缩合聚合物 (Condensation Polymer) ? 聚合过程: – 小分子离开聚合物链; 水(H2O) ? 尼龙 (Nylon) 聚合物的特性和加工 ? 热塑性聚合物 (Thermoplastic): PE, PVC, PS – 塑性(柔韧性)材料 – 交键(Cross-linkage) 较少 – 加热可重塑其型态 ? 热固性聚合物 (Thermosetting plastic): Polyurethane (PU) – 刚性材料 – 经固化交联(cross-linking)形成 – 交键(Cross-linkage) 较多 – 耐热性能较高 – 加热不可重塑其型态 ? 添加剂, 如增塑剂 (plasticizers) – 「己二酸二辛酯」(Di-2-ethylhexyl-adipate/DEHA或DOA) – 增加成品的可延展性 – 聚氯乙烯(polyvinyl chloride,简称PVC), 如保鲜纸 Charles Goodyear (1839) ? 硫化法 (Vulcanization) ? S (硫) ﹣交键 ? 化学上较稳定 (氧化) ? 能於高温下保持高韧度 (0 – 200 °C) Rubber (cis-polyisoprene) 聚合物的多种特性 ? 可塑性 (plasticity) ? 可延展性/弹性 (elasticity) ? 机械强度 (strength) ? 颜色/透光度 (color/transparency) ? 热/电—绝缘 (insulator) ? 耐化学性 (chemical resistance) ? 轻(light weight) 聚合物的应用 ? 电器绝缘: – 导线的绝缘层/电子零件外壳 ? 机械材料: – 比金属轻与防锈蚀) ? 建筑材料与家俱材质 ? 包装材料(塑胶袋) ? 人造纤维(尼龙) Great Pacific Garbage Patch ? 太平洋垃圾漩涡 ? 面积 > 6 英国 ? 大量塑胶废料 10 塑料的正确回收 ? Remove the bottle"caps" ? Empty and rinse the bottles ? Remove the labels ? Place the plastic bottles,caps,and labels into the plastic recyling bins 塑胶回收再造过程 ? 从校园收集学生回收的废塑胶 ? 回收车运送废塑胶 ? 於回收中心内进行分类 ? 用机器破碎制成薄片 ? 清洗及脱水 ? 已清洗薄片 ? 热熔及拉粒 ? 造成再生胶粒 ? 再生胶制成品 ? 热解/高温分解 (Pyrolysis) – 没有氧气 – 例如: ? 气代作用(Gasification): – 产生合成气 (syngas) – 一氧化碳和氢的混合物(H2/CO) 13 Feedstock Recycling 分解温度>400?C Polyolefins (PE or PP) ? ethylene/ propylene 聚合物 (Polymer) 单体 (Monomer) 源头减废–4R原则 ? REDUCE – 减少购买以塑料包装的产品 ? REUSE – 重用塑料容器 ? RECYCLE – 回收再造 ? RECOVER – 购买有回收再造成份的产品 14 塑料循环使用(Recycling) ? 胶樽底下的编码是塑胶材料编 码Plastics Identification Code (PIC) ? 容器所采用的塑胶类别 (七种) ? 塑料工业协會於1988年推行 ? 循环使用及环保鉴定 聚乙烯对苯二甲酸脂 – Polyethylene Terephthalate (PET/PETE) ? 材料编码:「01」 ? 等性: – 质轻 – 高透明度 – 耐冲击/不易碎裂 – 保留气体: 二氧化碳 (汽水) ? 用途: – 饮品胶樽: 樽装水、啤酒、花生酱、果酱等 高密度聚乙烯 – High Density Polyethylene (HDPE) ? 材料编码:「02」 ? 等性: – 具刚性 (成形材料); 耐冲击 – 耐寒性优 – 熔点:125℃ – 耐水; 抵酸/硷性优良 – 成形品表面较柔软 – 日光/热(100℃) – 老化 ? 用途: 盛载清洁剂、果汁、购物袋等 乙烯基(聚氯乙烯) Vinyl/Polyvinyl Chloride (PVC) ? 材料编码:「03」 ? 等性: – 耐腐蚀 – 硬度良好; 冲击度良好 – 高透明度 – 表面光洁; 黏贴能力良好; 著色容易 ? 用途: 非食品用包装、如医用喉管、电线、 胶地板 低密度聚乙烯 Low Density Polyethylene(LDPE) ? 材料编码:「04」 ? 等性: – 半透明色; 透明性较差 – 抗腐蚀性较低 – 材质柔软 ? 用途: 乾洗衣物袋、面 包袋、旅行塑胶水樽 聚丙烯– Polypropylene(PP) ? 材料编码:「05」 ? 等性: – 耐热; 熔点高达 167℃ – 物理/机械性能比PE好?用途: 药樽 (蒸气消毒)、笳汁樽、乳酪樽 聚苯乙烯-Polystyrene (PS) ? 材料编码:「06」 ? 等性: – 高透明度 – 高硬度;易碎裂 – 电绝缘性优良 – 吸水性低 – 尺寸安定性佳 – 多样加工程序 (射模、压模、挤压与热成) – 制造成品多样化 ? 用途: 塑胶杯、碟、刀叉 Other ? 材料编码:「07」 ? 普遍包括:ABS、尼龙、塑料或2种以上树 脂原料合成物 ? 用途: 装樽装水桶、橙汁樽、笳汁樽 可被降解聚合物 (degradable polymers) ? 替代 从石油产生的聚合物 ? 用途 (一次性或有限使用): – 快餐包装 – 印刷业 ? 经生物或化学作用分解 ? 材料: – 农产品: 玉米,土豆等 – 乳酸 (淀粉发酵): 加工玉米时 的产品 23 可被降解聚合物 (degradable polymers) ? 聚羟基丁酯 (Polyhydroxybutyrate/PHB): ? 可用於堆肥/生物降解(Compostable) ? 由微生物产生 (microorganism) ? 热塑性聚合物 (Thermoplastic) ? 耐水 (Insoluble in water) ? 无毒 (non-toxic) ? 易碎 (brittle) ? 用作生产共聚物 (copolymer with polyhydroxyvalerate/PHV) ? 用途: 饮品杯, 一次性餐具, 包装(清洁用品) 24 可被降解聚合物 (degradable polymers) ? 聚乳酸 (Polyactides/PLA): ? 热塑性聚合物 (Thermoplastic) ? 耐水 (Insoluble in water) ? 无毒 (non-toxic) ? 材料: 乳酸/lactic acid (淀粉发酵) ? 用途: 饮品瓶,食物包装盒 25 降解过程: UV (sunlight) + oxygen => CO2 + H2O 「升级再造」- Upcycling ? 产品/物料重用 ? 创造更高价值/品质 Upcycling ? The reuse of objects or materials to create a product of higher value or quality than the original (Macmillan dictionary) ? Using waste materials or old products to make new materials or products of better quality (Cambridge Dictionaries Online) 「升级再造」的好处 ? 创造价值/品质 ?独一无二 (unique) vs 大量生产 (mass production) ? 有效改善生活质素; 解决生活/环境问题 ? 有效运用资源 (resource efficiency): ?延长物料生命周期 (life-cycle) ?减轻回收 (recycle)及埋填 (landfill)压力 ?减少相关能源消耗 ? 促进创意教育 Green wall ? 有效改善热岛效应(urban heat island effect) ? 东京(Tokyo) 政府已大力提倡 ? Vertical gardening技术/材料 ? 塑胶: 防水, 耐用 「升级再造」的重点 Key to successful up-cycling ? 掌握物料的特性 ? 观察/锁定问题 ? 加入创意/技术/知识 ? 创新: –用途(广泛及重要性) –加工技术 (便利/效能/应用範围) ? 以科学方法/数據测量