Többrétegű italos kartondoboz hulladék alkalmazása műanyag alapú energiaelnyelő szendvicsszerkezetekben

Incorporation of multi-layer beverage carton waste in energy-absorbing composite sandwich structures

Authors

  • Róbert NAGY Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Polimertechnika Tanszék, 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3,/, 2HUN-REN-BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3.
  • Csenge TÓTH Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Polimertechnika Tanszék, 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3

Keywords:

packaging, paper pulp, sandwich structure, impact testing, energy absorption, /, csomagolás, papírpép, szendvics szerkezet, ütővizsgálat, energiaelnyelés

Abstract

The recycling of multi-layer beverage cartons presents significant challenges and is often only feasible with substantial environmental impact. In this study, we present a mechanical recycling process in which beverage carton waste is directly incorporated as core filler into lightweight, 3D printed sandwich structures without prior separation of components. Charpy impact bending tests revealed that waste-filled sandwich structures exhibit substantially higher energy absorption capacity compared to unfilled lattice structures, with performance values approximately equivalent to those of samples produced solely from beverage carton pulp.

Kivonat

A többrétegű italos kartondobozok újrahasznosítása jelentős kihívás, és sokszor csak jelentős környezeti terhelés mellett valósítható meg. Tanulmányunkban egy mechanikai újrahasznosítási eljárást mutatunk be, amelyben az italos kartondoboz hulladékot közvetlenül könnyű, 3D nyomtatott szendvics-szerkezet magjába töltjük be az összetevők szétválasztása nélkül. A Charpy-féle ütvehajlító vizsgálat kimutatta, hogy a hulladékkal töltött szendvics-szerkezetek jelentősen nagyobb energia-elnyelési kapacitást mutatnak az üres rácsos szerkezethez képest, értékei körülbelül azonosak a csak italos kartondoboz pépből készült mintákéval.

References

Európai Bizottság, A new Circular Economy Action Plan. EUR-Lex, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=COM:2020:98:FIN (2026.02.27.)

Tóth Cs., Molnár K., Virág Á.D., Short fiber reinforcement in material extrusion 3D printing: A meta-analysis review with insights into sustainable alternatives, Polymer Composites, Wiley Periodicals LLC, 2025, n/a, 1-39.

Gaikwad V., Ghose A., Cholake S., Rawal A., Iwato M., Sahajwalla V., Transformation of E-Waste Plastics into Sustainable Filaments for 3D Printing, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018., 6 (11), 14432–14440.

Spirio A., Arrigo R., Frache A., Tuccinardi L., Tuffi R., Plastic waste recycling in additive manufactu-ring: Recovery of polypropylene from WEEE for the production of 3D printing filaments, J Environ Chem Eng, 2024, 12, 112474.

Ezhilan J.J., Damodaran A., Ashok K.G., Decentralized approach for incorporating waste wind tur-bine blades into 3D printing filaments using mechanical recycling, Polymer Composites, 2025, 46, 2319–2332.

Rahimizadeh A., Kalman J., Fayazbakhsh K., Lessard L., Mechanical and thermal study of 3D print-ing composite filaments from wind turbine waste, Polymer Composites, 2021, 42, 2305–2316.

Wei B., Yang S., Wang Q., Green recycling of aluminum plastic packaging waste by solid-state shear milling and 3D printing for thermal conductive composites, Polym Adv Technol, 2021, 32, 2576–2587.

Szabó A.M., Koltai L., Fodor L., Tetra Pak csomagolóanyagok újrahasznosítása mechanikai- és hőenergiával, Papíripar, 2013, LVII, 8–14.

Robertson G.L., Recycling of Aseptic Beverage Cartons: A Review, Recycling, 2021,6 (1), 20.

BonadiesI., Capuano R., Avolio R., Castaldo R., Cocca M., Gentile G., Errico M.: Sustainable Cellulose-Aluminum-Plastic Composites from Beverage Cartons Scraps and Recycled Polyethylene. Polymers, 2022, 14, 807.

Martínez-López M., Martínez-Barrera G., Barrera-Díaz C., Ureña-Núñez F., dos Reis J.M.L.: Waste Tetra Pak particles from beverage containers as reinforcements in polymer mortar: Effect of gamma irradiation as an interfacial coupling factor. Construction and Building Materials, 2016, 121, 1–8.

Koh-Dzul J.F., Carrillo J.G., Guillen-Mallette J., Flores-Johnson E.A.: Low velocity impact behaviour and mechanical properties of sandwich panels with cores made from Tetra Pak waste. Composite Structures, 2023, 304, 116380.

Downloads

Published

2026-04-21