Wat as glasveselversterkte polimeer (GFRP)-komposiete aan die einde van hul nuttige lewensduur gekomposteer kan word, benewens die dekades van bewese voordele van gewigsvermindering, sterkte en styfheid, korrosiebestandheid en duursaamheid? Dit, in 'n neutedop, is die aantrekkingskrag van ABM Composite se tegnologie.
Bioaktiewe glas, hoë sterkte vesels
Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finland), wat in 2014 gestig is, het 'n bio-afbreekbare glasvesel ontwikkel wat gemaak is van sogenaamde bioaktiewe glas, wat Ari Rosling, R&D-direkteur by ABM Composite, beskryf as "'n spesiale formulering wat in die 1960's ontwikkel is wat glas toelaat om afgebreek word onder fisiologiese toestande. Wanneer dit in die liggaam ingebring word, breek die glas af in sy samestellende minerale soute, wat natrium, magnesium, fosfate, ens. vrystel, en sodoende 'n toestand skep wat beengroei stimuleer.”
“Dit het soortgelyke eienskappe asalkalivrye glasvesel (E-glas).” Rosling het gesê: "Maar hierdie bioaktiewe glas is moeilik om te vervaardig en in vesel te trek, en tot nou toe is dit net as 'n poeier of stopverf gebruik. Sover ons weet, was ABM Composite die eerste maatskappy wat hoësterkte glasvesels op industriële skaal daarvan gemaak het, en ons gebruik nou hierdie ArcBiox X4/5 glasvesels om verskeie soorte plastiek te versterk, insluitend bio-afbreekbare polimere”.
Mediese inplantings
Die Tampere-streek, twee uur noord van Helsinki, Finland, is sedert die 1980's 'n sentrum vir bio-gebaseerde bio-afbreekbare polimere vir mediese toepassings. Rosling beskryf, “Een van die eerste kommersieel beskikbare inplantings wat met hierdie materiale gemaak is, is in Tampere vervaardig, en dit is hoe ABM Composite sy begin gekry het! wat nou ons mediese besigheidseenheid is”.
"Daar is baie bioafbreekbare, bioabsorbeerbare polimere vir inplantings." Hy gaan voort, “maar hul meganiese eienskappe is ver van natuurlike been. Ons kon hierdie bio-afbreekbare polimere verbeter om die inplanting dieselfde sterkte as natuurlike been te gee.” Rosling het opgemerk dat ArcBiox-glasvesels van mediese graad met die byvoeging van ABM die meganiese eienskappe van bioafbreekbare PLLA-polimere met 200% tot 500% kan verbeter.
As gevolg hiervan bied ABM Composite se inplantings hoër werkverrigting as inplantings wat met onversterkte polimere gemaak is, terwyl dit ook bioabsorbeerbaar is en beenvorming en groei bevorder. ABM Composite gebruik ook outomatiese vesel/string-plasingstegnieke om optimale veseloriëntasie te verseker, insluitend die lê van vesels oor die hele lengte van die inplanting, asook die plasing van bykomende vesels op potensieel swak plekke.
Huishoudelike en tegniese toepassings
Met sy groeiende mediese besigheidseenheid erken ABM Composite dat bio-gebaseerde en bio-afbreekbare polimere ook vir kombuisware, eetgerei en ander huishoudelike items gebruik kan word. "Hierdie bio-afbreekbare polimere het tipies swak meganiese eienskappe in vergelyking met petroleum-gebaseerde plastiek." Rosling het gesê: "Maar ons kan hierdie materiale versterk met ons bioafbreekbare glasvesels, wat dit feitlik 'n goeie alternatief maak vir fossielgebaseerde kommersiële plastiek vir 'n wye reeks tegniese toepassings."
Gevolglik het ABM Composite sy tegniese sake-eenheid vergroot, wat nou 60 mense in diens het. "Ons bied meer volhoubare einde-van-lewe (EOL) oplossings." Rosling sê: "Ons waarde-aanbod is om hierdie bioafbreekbare komposiete in industriële komposbedrywighede te plaas waar dit in grond verander." Tradisionele E-glas is inert en sal nie in hierdie komposfasiliteite afbreek nie.
ArcBiox-veselsamestellings
ABM Composite het verskeie vorme van ArcBiox X4/5 glasvesels ontwikkel vir saamgestelde toepassings, vankortgesnyde veselsen spuitgietverbindings aanaaneenlopende veselsvir prosesse soos tekstiel en pultrusie giet. Die ArcBiox BSGF-reeks kombineer bio-afbreekbare glasvesels met bio-gebaseerde poliësterharse en is beskikbaar in algemene tegnologie grade en ArcBiox 5 grade wat goedgekeur is vir gebruik in voedselkontaktoepassings.
ABM Composite het ook 'n verskeidenheid bioafbreekbare en bio-gebaseerde polimere ondersoek, insluitend Polimelksuur (PLA), PLLA en Polibutyleensuksinaat (PBS). Die diagram hieronder wys hoe X4/5 glasvesels werkverrigting kan verbeter om mee te ding met standaard glasveselversterkte polimere soos polipropileen (PP) en selfs poliamied 6 (PA6).
ABM Composite het ook 'n verskeidenheid bio-afbreekbare en bio-gebaseerde polimere ondersoek, insluitend Polimelksuur (PLA), PLLA en Polibutyleensuksinaat (PBS). Die diagram hieronder wys hoe X4/5 glasvesels werkverrigting kan verbeter om mee te ding met standaard glasveselversterkte polimere soos polipropileen (PP) en selfs poliamied 6 (PA6).
Duursaamheid en komposteerbaarheid
As hierdie komposiete bioafbreekbaar is, hoe lank sal dit hou? "Ons X4/5-glasvesels los nie binne vyf minute of oornag op soos suiker nie, en hoewel hul eienskappe mettertyd sal verswak, sal dit nie so opvallend wees nie." Rosling sê, "Om effektief af te breek, benodig ons verhoogde temperature en humiditeit oor lang tydperke, soos in vivo of in industriële komposhope gevind word. Ons het byvoorbeeld koppies en bakke wat van ons ArcBiox BSGF-materiaal gemaak is, getoets en hulle kon tot 200 skottelgoedwassiklusse weerstaan sonder om funksionaliteit te verloor. Daar is 'n mate van agteruitgang van die meganiese eienskappe, maar nie tot die punt waar die bekers onveilig is om te gebruik nie.
Dit is egter belangrik dat wanneer hierdie komposiete aan die einde van hul nuttige lewensduur weggedoen word, dit wel voldoen aan die standaardvereistes wat nodig is vir kompos, en ABM Composite het 'n reeks toetse uitgevoer om te bewys dat dit aan hierdie standaarde voldoen. “Volgens die ISO-standaarde (vir industriële kompos) behoort bioafbraak binne 6 maande en ontbinding binne 3 maande/90 dae te plaasvind”. Rosling sê: “Ontbinding beteken om die toetsmonster/produk in die biomassa of kompos te plaas. na 90 dae ondersoek die tegnikus die biomassa met 'n sif. na 12 weke behoort minstens 90 persent van die produk deur ’n 2 mm × 2 mm sif te kan gaan”.
Biodegradasie word bepaal deur die maagdelike materiaal tot 'n poeier te maal en die totale hoeveelheid CO2 wat na 90 dae vrygestel word, te meet. Dit bepaal hoeveel van die koolstofinhoud van die komposproses in water, biomassa en CO2 omgeskakel word. "Om die industriële kompostoets te slaag, moet 90 persent van die teoretiese 100 persent CO2 van die komposproses behaal word (gebaseer op koolstofinhoud)".
Rosling sê ABM Composite het aan die vereistes vir ontbinding en bioafbraak voldoen, en toetse het getoon dat die byvoeging van sy X4-glasvesel eintlik die bioafbreekbaarheid verbeter (sien tabel hierbo), wat byvoorbeeld net 78% is vir 'n onversterkte PLA-mengsel. Hy verduidelik, “Toe ons 30% bioafbreekbare glasvesels bygevoeg is, het bioafbraak egter tot 94% toegeneem, terwyl die afbraaktempo goed gebly het”.
As gevolg hiervan het ABM Composite gedemonstreer dat sy materiale as komposteerbaar gesertifiseer kan word volgens EN 13432. Toetse wat sy materiaal tot op hede geslaag het, sluit in ISO 14855-1 vir die finale aërobiese bioafbreekbaarheid van materiale onder gekontroleerde kompostoestande, ISO 16929 vir aërobies beheerde ontbinding, ISO DIN EN 13432 vir chemiese vereistes, en OECD 208 vir fitotoksisiteitstoetsing, ISO DIN EN 13432.
CO2 vrygestel tydens kompos
Tydens kompos word CO2 wel vrygestel, maar 'n bietjie bly in die grond agter en word dan deur plante benut. Kompos word al dekades lank bestudeer, beide as 'n industriële proses en as 'n na-komposproses wat minder CO2 vrystel as ander alternatiewe vir afvalverwydering, en kompos word steeds as 'n omgewingsvriendelike en koolstofvoetspoorverminderingsproses beskou.
Ekotoksisiteit behels die toets van die biomassa wat tydens die komposproses geproduseer word en die plante wat met hierdie biomassa gekweek word. "Dit is om seker te maak dat kompos van hierdie produkte nie die groeiende plante benadeel nie." Rosling gesê. Boonop het ABM Composite getoon dat sy materiale aan die biodegradasievereistes voldoen onder tuiskompostoestande, wat ook 90% biodegradasie vereis, maar oor 'n 12 maande tydperk, in vergelyking met 'n korter tydperk vir industriële kompos.
Industriële toepassings, produksie, koste en toekomstige groei
ABM Composite se materiaal word in 'n aantal kommersiële toepassings gebruik, maar meer kan nie bekend gemaak word nie weens vertroulikheidsooreenkomste. "Ons bestel ons materiaal om by toepassings soos koppies, pierings, borde, eetgerei en kosstoorhouers te pas," sê Rosling, "maar dit word ook gebruik as 'n alternatief vir petroleum-gebaseerde plastiek in kosmetiese houers en groot huishoudelike items. Meer onlangs is ons materiaal gekies vir gebruik in die vervaardiging van komponente in groot industriële masjinerie-installasies wat elke 2-12 weke vervang moet word. Hierdie maatskappye het erken dat deur gebruik te maak van ons X4 glasveselversterking, hierdie meganiese onderdele met die vereiste slytweerstand gemaak kan word en ook komposteerbaar is na gebruik. Dit is 'n aantreklike oplossing vir die nabye toekoms aangesien hierdie maatskappye die uitdaging in die gesig staar om aan nuwe omgewings- en CO2-vrystellingsregulasies te voldoen.”
Rosling het bygevoeg, "Daar is ook groeiende belangstelling om ons aaneenlopende vesels in verskillende soorte materiaal en nie-geweefde stowwe te gebruik om strukturele komponente vir die konstruksiebedryf te maak. Ons sien ook belangstelling in die gebruik van ons bioafbreekbare vesels met bio-gebaseerde maar nie-bioafbreekbare PA of PP en inerte termohardende materiale.
Tans is X4/5-veselglas duurder as E-glas, maar produksievolumes is ook relatief klein, en ABM Composite nastreef 'n aantal geleenthede na om toepassings uit te brei en 'n oprit tot 20 000 ton/jaar te fasiliteer namate die vraag groei, wat ook kan help om koste te verminder. Tog sê Rosling dat die koste verbonde aan die voldoening aan volhoubaarheid en nuwe regulatoriese vereistes in baie gevalle nie ten volle oorweeg is nie. Intussen groei die dringendheid om die planeet te red. "Die samelewing druk reeds vir meer bio-gebaseerde produkte." Hy verduidelik, "Daar is baie aansporings om herwinningstegnologieë vorentoe te stoot, die wêreld moet vinniger hieroor beweeg en ek dink die samelewing sal in die toekoms net sy druk na bio-gebaseerde produkte verhoog."
LCA en volhoubaarheidsvoordeel
Rosling sê ABM Composite se materiale verminder kweekhuisgasvrystellings en die gebruik van nie-hernubare energie met 50-60 persent per kilogram. “Ons gebruik die Omgewingsvoetspoordatabasis 2.0, die geakkrediteerde GaBi-datastel, en LCA (Lewensiklusanalise)-berekeninge vir ons produkte gebaseer op die metodologie uiteengesit in ISO 14040 en ISO 14044″.
“Tans, wanneer komposiete die einde van hul lewensiklus bereik, word baie energie benodig om saamgestelde afval en EOL-produkte te verbrand of te piroliseer, en versnippering en kompostering is 'n aantreklike opsie, en dit is beslis een van die sleutelwaarde-voorstelle wat ons bied, en ons bied 'n nuwe soort herwinbaarheid.” Rosling sê: “Ons veselglas word gemaak van natuurlike minerale komponente wat reeds in die grond teenwoordig is. Waarom dan nie EOL-saamgestelde komponente kompos nie, of vesels van nie-afbreekbare komposiete na verbranding oplos en as kunsmis gebruik? Dit is 'n herwinningsopsie van werklike wêreldwye belang.”
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (ook WhatsApp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang Distrik, Sjanghai
Postyd: Mei-27-2024