Што, калі кампазіты з армаванага шкловалакном палімера (GFRP) можна было б кампаставаць па заканчэнні тэрміну службы, у дадатак да правераных дзесяцігоддзямі пераваг зніжэння вагі, трываласці і калянасці, устойлівасці да карозіі і даўгавечнасці? У двух словах, гэта прывабнасць тэхналогіі ABM Composite.
Біяактыўныя шкло, высокатрывалыя валакна
Кампанія Arctic Biomaterials Oy (Тамперэ, Фінляндыя), заснаваная ў 2014 годзе, распрацавала біяраскладальнае шкляное валакно з так званага біяактыўнага шкла, якое Ары Рослінг, дырэктар па даследаваннях і распрацоўках ABM Composite, апісвае як «спецыяльны склад, распрацаваны ў 1960-х гадах, які дазваляе шклу разбурацца ў фізіялагічных умовах. Пры ўвядзенні ў арганізм шкло распадаецца на мінеральныя солі, якія ўваходзяць у яго склад, вызваляючы натрый, магній, фасфаты і г.д., ствараючы такім чынам умовы, якія стымулююць рост костак».
«Ён мае падобныя ўласцівасцішкловалакно без шчолачы (E-шкло).” Рослінг сказаў: «Але гэта біяактыўнае шкло складана вырабіць і ўцягнуць у валакна, і да гэтага часу яно выкарыстоўвалася толькі ў выглядзе парашка або шпатлёўкі. Наколькі нам вядома, ABM Composite была першай кампаніяй, якая вырабляла з яго высокатрывалае шкловалакно ў прамысловых маштабах, і цяпер мы выкарыстоўваем гэтыя шкловалакна ArcBiox X4/5 для армавання розных відаў пластмас, у тым ліку біяраскладальных палімераў».
Медыцынскія імпланты
Рэгіён Тамперэ, які знаходзіцца ў двух гадзінах язды на поўнач ад Хельсінкі, Фінляндыя, з 1980-х гадоў з'яўляецца цэнтрам біяраскладальных палімераў для медыцынскіх мэтаў. Рослінг апісвае: «Адзін з першых камерцыйна даступных імплантатаў, вырабленых з гэтых матэрыялаў, быў выраблены ў Тамперэ, і менавіта так ABM Composite атрымаў пачатак! які зараз з'яўляецца нашым медыцынскім бізнес-падраздзяленнем».
«Існуе шмат біяраскладальных, біярассмоктвальных палімераў для імплантатаў». Ён працягвае, «але іх механічныя ўласцівасці далёкія ад натуральнай косткі. Мы змаглі палепшыць гэтыя біяраскладальныя палімеры, каб надаць імплантату такую ж трываласць, як натуральная косць». Рослінг адзначыў, што медыцынскае шкловалакно ArcBiox з даданнем ABM можа палепшыць механічныя ўласцівасці біяраскладальных палімераў PLLA на 200% да 500%.
У выніку імплантаты ABM Composite забяспечваюць больш высокую прадукцыйнасць, чым імплантаты, зробленыя з неўмацаваных палімераў, а таксама з'яўляюцца біярассмоктвальнымі і спрыяюць фарміраванню і росту костак. ABM Composite таксама выкарыстоўвае аўтаматызаваныя метады размяшчэння валокнаў/нітак для забеспячэння аптымальнай арыентацыі валокнаў, уключаючы пракладку валокнаў па ўсёй даўжыні імплантата, а таксама размяшчэнне дадатковых валокнаў у патэнцыйна слабых месцах.
Бытавое і тэхнічнае прымяненне
Дзякуючы расце медыцынскаму бізнес-падраздзяленню ABM Composite прызнае, што палімеры на біялагічнай аснове і біяраскладальныя палімеры таксама можна выкарыстоўваць для кухоннага посуду, сталовых прыбораў і іншых прадметаў хатняга ўжытку. «Гэтыя біяраскладальныя палімеры звычайна маюць дрэнныя механічныя ўласцівасці ў параўнанні з пластмасамі на нафтавай аснове». Рослінг сказаў: «Але мы можам узмацніць гэтыя матэрыялы нашымі біяраскладальнымі шклянымі валокнамі, што робіць іх практычна добрай альтэрнатывай камерцыйным пластмасам на аснове выкапняў для шырокага спектру тэхнічных ужыванняў».
У выніку ABM Composite павялічыла тэхнічнае бізнес-падраздзяленне, у якім зараз працуюць 60 чалавек. «Мы прапануем больш устойлівыя рашэнні па заканчэнні тэрміну службы (EOL).» Рослінг кажа: «Наша каштоўнасная прапанова складаецца ў тым, каб выкарыстоўваць гэтыя біяраскладальныя кампазіты ў прамысловых працэсах кампаставання, дзе яны ператвараюцца ў глебу». Традыцыйнае E-шкло інертнае і не разбураецца ў гэтых установках для кампаставання.
Кампазіты з валакна ArcBiox
Кампанія ABM Composite распрацавала розныя формы шкляных валокнаў ArcBiox X4/5 для прымянення кампазітных матэрыялаў, адскарочаныя валакнаі злучэнняў для ліцця пад ціскамбесперапынныя валокныдля такіх працэсаў, як тэкстыльнае і пултрузійнае фармаванне. Асартымент ArcBiox BSGF спалучае біяраскладальныя шкляныя валакна з поліэфірнымі смоламі на біялагічнай аснове і даступны ў агульных тэхналагічных класах і класах ArcBiox 5, дазволеных для выкарыстання ў прылажэннях, якія кантактуюць з харчовымі прадуктамі.
Кампанія ABM Composite таксама даследавала розныя біяраскладальныя палімеры і палімеры на біялагічнай аснове, уключаючы полімалочную кіслату (PLA), PLLA і полібутыленсукцынат (PBS). На дыяграме ніжэй паказана, як шкловалакно X4/5 можа палепшыць прадукцыйнасць, каб канкураваць са стандартнымі палімерамі, армаванымі шкловалакном, такімі як поліпрапілен (PP) і нават поліамід 6 (PA6).
Кампанія ABM Composite таксама даследавала розныя біяраскладальныя палімеры і палімеры на біялагічнай аснове, у тым ліку полімалочную кіслату (PLA), PLLA і полібутыленсукцынат (PBS). На дыяграме ніжэй паказана, як шкловалакно X4/5 можа палепшыць прадукцыйнасць, каб канкураваць са стандартнымі палімерамі, армаванымі шкловалакном, такімі як поліпрапілен (PP) і нават поліамід 6 (PA6).
Трываласць і магчымасць кампаставання
Калі гэтыя кампазіты біяраскладальныя, як доўга яны праслужаць? «Нашы шкляныя валакна X4/5 не раствараюцца за пяць хвілін або за ноч, як гэта адбываецца з цукрам, і хоць іх уласцівасці з часам пагаршаюцца, гэта будзе не так прыкметна». Рослінг кажа: «Для эфектыўнага раскладання нам патрэбныя падвышаная тэмпература і вільготнасць на працягу працяглых перыядаў часу, як у натуральных умовах або ў прамысловых кампостных кучах. Напрыклад, мы пратэставалі кубкі і міскі, зробленыя з нашага матэрыялу ArcBiox BSGF, і яны вытрымлівалі да 200 цыклаў мыцця посуду без страты функцыянальнасці. Ёсць некаторае пагаршэнне механічных уласцівасцяў, але не да такой ступені, каб выкарыстоўваць кубкі небяспечна».
Аднак важна, каб гэтыя кампазітныя матэрыялы ўтылізаваліся па заканчэнні тэрміну службы, каб яны адпавядалі стандартным патрабаванням, неабходным для кампаставання, і кампанія ABM Composite правяла шэраг выпрабаванняў, каб даказаць, што ён адпавядае гэтым стандартам. «Згодна са стандартамі ISO (для прамысловага кампаставання), біяраскладанне павінна адбывацца на працягу 6 месяцаў, а раскладанне — на працягу 3 месяцаў/90 дзён». Рослінг кажа: «Раскладанне азначае змяшчэнне доследнага ўзору/прадукту ў біямасу або кампост. праз 90 дзён тэхнік даследуе біямасу з дапамогай сіта. праз 12 тыдняў па меншай меры 90 працэнтаў прадукту павінна прайсці праз сіта 2 мм × 2 мм».
Біядэградацыя вызначаецца шляхам драбнення першапачатковага матэрыялу ў парашок і вымярэння агульнай колькасці CO2, які вылучаецца праз 90 дзён. Гэта ацэньвае, колькі вугляроду ў працэсе кампаставання ператвараецца ў ваду, біямасу і CO2. «Каб прайсці тэст на прамысловае кампаставанне, неабходна дасягнуць 90% ад тэарэтычных 100% CO2 у працэсе кампаставання (на аснове ўтрымання вугляроду)».
Рослінг кажа, што ABM Composite адпавядае патрабаванням раскладання і біяраскладання, і тэсты паказалі, што даданне шкловалакна X4 сапраўды паляпшае біяраскладальнасць (гл. табліцу вышэй), што складае, напрыклад, толькі 78% для сумесі неармаванага PLA. Ён тлумачыць: «Аднак, калі былі дададзены нашы 30% біяраскладальных шкляных валокнаў, біяраскладанне павялічылася да 94%, у той час як хуткасць дэградацыі заставалася добрай».
У выніку кампанія ABM Composite прадэманстравала, што яе матэрыялы могуць быць сертыфікаваны як прыдатныя да кампаставання ў адпаведнасці са стандартам EN 13432. Выпрабаванні, якія яе матэрыялы прайшлі на сённяшні дзень, уключаюць ISO 14855-1 для канчатковай аэробнай біяраскладальнасці матэрыялаў у кантраляваных умовах кампаставання, ISO 16929 для аэробнай кантраляванае раскладанне, ISO DIN EN 13432 для хімічных патрабаванняў і OECD 208 для тэст на фітатаксічнасць, ISO DIN EN 13432.
CO2, які вылучаецца падчас кампаставання
Падчас кампаставання CO2 сапраўды вылучаецца, але частка застаецца ў глебе і затым выкарыстоўваецца раслінамі. Кампаставанне вывучалася на працягу дзесяцігоддзяў як як прамысловы працэс, так і як працэс пасля кампаставання, які вылучае менш СО2, чым іншыя варыянты ўтылізацыі адходаў, і кампаставанне па-ранейшаму лічыцца экалагічна чыстым працэсам, які зніжае выкіды вуглякіслага газу.
Экатаксічнасць прадугледжвае тэставанне біямасы, атрыманай у працэсе кампаставання, і раслін, вырашчаных з гэтай біямасы. «Гэта зроблена для таго, каб пераканацца, што кампаставанне гэтых прадуктаў не нашкодзіць растучым раслінам». - сказаў Рослінг. Акрамя таго, кампанія ABM Composite прадэманстравала, што яе матэрыялы адпавядаюць патрабаванням біяраскладання ва ўмовах хатняга кампаставання, якія таксама патрабуюць 90% біяраскладання, але на працягу 12 месяцаў у параўнанні з больш кароткім перыядам для прамысловага кампаставання.
Прамысловае прымяненне, вытворчасць, выдаткі і будучы рост
Матэрыялы ABM Composite выкарыстоўваюцца ў шэрагу камерцыйных прыкладанняў, але больш не можа быць раскрыта з-за пагадненняў аб канфідэнцыяльнасці. «Мы заказваем нашы матэрыялы ў адпаведнасці з такімі прымяненнямі, як кубкі, сподкі, талеркі, сталовыя прыборы і кантэйнеры для захоўвання ежы, - кажа Рослінг, - але яны таксама выкарыстоўваюцца ў якасці альтэрнатывы пластмасам на нафтавай аснове ў касметычных кантэйнерах і вялікіх прадметах хатняга ўжытку. Зусім нядаўна нашы матэрыялы былі выбраны для выкарыстання ў вытворчасці кампанентаў буйных прамысловых машын, якія неабходна замяняць кожныя 2-12 тыдняў. Гэтыя кампаніі прызналі, што з выкарыстаннем нашага армавання шкловалакном X4 гэтыя механічныя дэталі могуць быць выраблены з неабходнай зносаўстойлівасцю і могуць быць кампаставанымі пасля выкарыстання. Гэта прывабнае рашэнне ў найбліжэйшай будучыні, паколькі гэтыя кампаніі сутыкаюцца з праблемай выканання новых правілаў аховы навакольнага асяроддзя і выкідаў CO2».
Рослінг дадаў: «Таксама расце цікавасць да выкарыстання нашых бесперапынных валокнаў у розных тыпах тканін і нятканых матэрыялаў для вырабу структурных кампанентаў для будаўнічай галіны. Мы таксама бачым цікавасць да выкарыстання нашых біяраскладальных валокнаў з біяраскладальнымі, але не біяраскладальнымі ПА або ПП і інэртнымі термореактивными матэрыяламі».
У цяперашні час шкловалакно X4/5 каштуе даражэй, чым E-шкло, але аб'ёмы вытворчасці таксама адносна невялікія, і ABM Composite шукае шэраг магчымасцей для пашырэння прымянення і садзейнічання нарошчванню да 20 000 тон у год па меры росту попыту, што таксама можа дапамагчы знізіць выдаткі. Нягледзячы на гэта, Рослінг кажа, што ў многіх выпадках выдаткі, звязаныя з захаваннем устойлівага развіцця і новымі нарматыўнымі патрабаваннямі, не былі ў поўнай меры разгледжаны. Тым часам расце актуальнасць выратавання планеты. «Грамадства ўжо настойвае на большай колькасці біяпрадуктаў». Ён тлумачыць: «Існуе шмат стымулаў для прасоўвання тэхналогій перапрацоўкі, свет павінен рухацца хутчэй, і я думаю, што ў будучыні грамадства будзе толькі павялічваць свой націск на біяпрадукты».
LCA і перавага ўстойлівага развіцця
Рослінг кажа, што матэрыялы ABM Composite зніжаюць выкіды парніковых газаў і выкарыстанне неаднаўляльнай энергіі на 50-60 працэнтаў на кілаграм. «Мы выкарыстоўваем базу дадзеных экалагічнага следу 2.0, акрэдытаваны набор дадзеных GaBi і разлікі LCA (аналіз жыццёвага цыкла) для нашых прадуктаў на аснове метадалогіі, выкладзенай у стандартах ISO 14040 і ISO 14044″.
«У цяперашні час, калі кампазіты дасягаюць канца свайго жыццёвага цыкла, патрабуецца шмат энергіі для спальвання або піролізу кампазітных адходаў і прадуктаў EOL, а драбненне і кампаставанне з'яўляюцца прывабным варыянтам, і гэта, безумоўна, адна з ключавых каштоўнасцей, якія мы прапануем, і мы прапануем новы тып перапрацоўкі». Рослінг кажа: «Наша шкловалакно зроблена з натуральных мінеральных кампанентаў, якія ўжо прысутнічаюць у глебе. Дык чаму б не кампаставаць кампазітныя кампаненты EOL або не растварыць валакна з нераскладальных кампазітаў пасля спальвання і выкарыстоўваць іх у якасці ўгнаенні? Гэта варыянт перапрацоўкі, які ўяўляе рэальную глабальную цікавасць».
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (таксама WhatsApp)
Тэл.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрас: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Час размяшчэння: 27 мая 2024 г