Какво става, ако композитите от полимер с подсилени стъклени влакна (GFRP) могат да бъдат композирани в края на техния полезен живот, в допълнение към десетилетия на доказани ползи от намаляване на теглото, здравина и скованост, устойчивост на корозия и издръжливост? Това накратко е привлекателността на технологията на ABM Composite.
Биоактивни стъкло, високо якота
Основана през 2014 г., Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Финландия) е разработила биоразградимо стъклени влакна, направено от така нареченото биоактивно стъкло, което Ари Рослинг, директор на научноизследователската и развойна дейност в ABM Composite, описва като „специална формулировка, разработена през 1960-те години, която позволява стъклото да се разгради при физиологични условия. Когато се въвежда в тялото, стъклото се разпада в съставните му минерални соли, освобождавайки натрий, магнезий, фосфати и др., По този начин създава състояние, което стимулира растежа на костите. “
„Има подобни свойства настъклени влакна без алкали (e-стъкло). “ Рослинг каза: „Но това биоактивно стъкло е трудно да се произвежда и да се начертае във влакна и досега то се използва само като прах или замазка. Доколкото знаем, ABM Composite беше първата компания, която направи стъклени влакна с висока якост от него в индустриален мащаб и сега използваме тези ArcBiox x4/5 стъклени влакна, за да засилим различни видове пластмаси, включително биоразградими полимери “.
Медицински импланти
Регионът Тампере, на два часа северно от Хелзинки, Финландия, е център за биоразградими полимери на базата на биологични приложения от 80-те години. Рослинг описва: „Един от първите налични в търговската мрежа импланти, направени с тези материали, е произведен в Tampere и така ABM Composite стартира! Което сега е нашият медицински бизнес единица ”.
„Има много биоразградими, биоабсорбиращи се полимери за импланти.“ Той продължава: „Но техните механични свойства са далеч от естествената кост. Успяхме да подобрим тези биоразградими полимери, за да дадем на имплантата същата якост като естествената кост ”. Рослинг отбеляза, че стъклените влакна от Arcbiox с медицински клас с добавяне на ABM могат да подобрят механичните свойства на биоразградимите PLLA полимери с 200% до 500%.
В резултат на това имплантите на ABM Composite предлагат по -висока производителност от имплантите, направени с неприкосновени полимери, като същевременно са биоабсорбиращи се и насърчават образуването и растежа на костите. ABM Composite използва също автоматизирани техники за поставяне на влакна/нишка, за да осигури оптимална ориентация на влакната, включително полагане на влакна по цялата дължина на имплантата, както и поставя допълнителни влакна на потенциално слаби петна.
Домакински и технически приложения
С нарастващия си медицински бизнес единица ABM Composite признава, че биоразградимите и биоразградимите полимери могат да се използват и за кухненски съдове, прибори за хранене и други предмети от домакинството. „Тези биоразградими полимери обикновено имат лоши механични свойства в сравнение с пластмасите на базата на петрол.“ Рослинг каза: „Но ние можем да подсилим тези материали с нашите биоразградими стъклени влакна, което ги прави почти добра алтернатива на търговските пластмаси на базата на изкопаеми за широк спектър от технически приложения“.
В резултат на това ABM Composite увеличи техническата си бизнес единица, в която сега работят 60 души. „Ние предлагаме по-устойчиви решения за края на живота (EOL).“ Рослинг казва: „Нашето ценно предложение е да поставим тези биоразградими композити в индустриални операции за компостиране, където те се превръщат в почва.“ Традиционният електронен стъкло е инертен и няма да се влоши в тези съоръжения за компостиране.
Аркбиокс фибри композити
ABM Composite е разработил различни форми на Arcbiox x4/5 стъклени влакна за композитни приложения, отКратко изрязани влакнаи инжекционни формовъчни съединения наНепрекъснати влакназа процеси като текстил и пултрузионно формоване. Гамата Arcbiox BSGF съчетава биоразградими стъклени влакна с биологични смоли на базата на био и се предлага в общи технологични степени и степени на ArcBiox 5, одобрени за използване в приложения за контакт с храни.
ABM Composite също е изследвал различни биоразградими и био базирани полимери, включително полилактична киселина (PLA), PLLA и полибутилен сукцинат (PBS). Диаграмата по -долу показва как X4/5 стъклените влакна могат да подобрят производителността, за да се конкурират със стандартните подсилени от стъклени влакна полимери като полипропилен (PP) и дори полиамид 6 (PA6).
ABM Composite също изследва различни биоразградими и био-базирани полимери, включително полилактична киселина (PLA), PLLA и полибутилен сукцинат (PBS). Диаграмата по -долу показва как X4/5 стъклените влакна могат да подобрят производителността, за да се конкурират със стандартните подсилени от стъклени влакна полимери като полипропилен (PP) и дори полиамид 6 (PA6).
Издръжливост и компостируемост
Ако тези композити са биоразградими, колко дълго ще продължат? „Нашите стъклени влакна X4/5 не се разтварят за пет минути или за една нощ, както се прави захар, и макар свойствата им да се влошават с течение на времето, това няма да бъде толкова забележимо.“ Казва Рослинг: „За да се влошим ефективно, се нуждаем от повишени температури и влажност през дълги периоди от време, както се намира in vivo или в индустриалните компостни купчини. Например, тествахме чаши и купички, направени от нашия ArcBiox BSGF материал, и те можеха да издържат на до 200 цикъла на миене на съдове, без да губят функционалност. Има известно разграждане на механичните свойства, но не и до момента, в който чашите са опасни за използване ”.
Важно е обаче, че когато тези композити се изхвърлят в края на полезния си живот, те отговарят на стандартните изисквания, необходими за компостиране, а ABM Composite е извършил серия от тестове, за да докаже, че отговаря на тези стандарти. „Според стандартите на ISO (за промишлено компостиране), биоразграждането трябва да се случи в рамките на 6 месеца и разлагане в рамките на 3 месеца/90 дни“. Рослинг казва: „Разлагането означава поставяне на тестовата проба/продукт в биомасата или компоста. След 90 дни техникът изследва биомасата, използвайки сито. След 12 седмици най -малко 90 на сто от продукта трябва да може да премине през сито 2 mm × 2 mm ”.
Биоразграждането се определя чрез смилане на девствения материал на прах и измерване на общото количество CO2, освободено след 90 дни. Това оценява каква част от съдържанието на въглерод в процеса на компостиране се преобразува във вода, биомаса и CO2. „За да се премине тестът за промишлено компостиране, трябва да се постигне 90 на сто от теоретичните 100 % CO2 от процеса на компостиране (въз основа на съдържанието на въглерод)“.
Рослинг казва, че ABM Composite е отговарял на изискванията за разлагане и биоразграждане и тестовете показват, че добавянето на неговите стъклени влакна X4 всъщност подобрява биоразградимостта (виж таблицата по -горе), което е само 78% за безкорирана PLA смес, например. Той обяснява: „Въпреки това, когато се добавят нашите 30% биоразградими стъклени влакна, биоразграждането се увеличава до 94%, докато степента на разграждане остава добра“.
В резултат на това ABM Composite демонстрира, че неговите материали могат да бъдат сертифицирани като компостируеми съгласно EN 13432. Тестовете, които неговите материали са преминали до момента 13432.
CO2, освободен по време на компостиране
По време на компостирането CO2 наистина се освобождава, но някои остават в почвата и след това се използват от растенията. Компостирането се изучава от десетилетия, както като индустриален процес, така и като процес след композиция, който освобождава по-малко CO2 от другите алтернативи за изхвърляне на отпадъци, а компостирането все още се счита за екологичен и въглероден отпечатък.
Екотоксичността включва тестване на биомасата, произведена по време на процеса на компостиране, и растенията, отглеждани с тази биомаса. „Това е да се увери, че компостирането на тези продукти не навреди на растящите растения.“ - каза Рослинг. В допълнение, ABM Composite демонстрира, че неговите материали отговарят на изискванията за биоразграждане при условия на компостиране на дома, които също изискват 90% биоразграждане, но за период от 12 месеца, в сравнение с по-кратък период за промишлено компостиране.
Индустриални приложения, производство, разходи и бъдещ растеж
Материалите на ABM Composite се използват в редица търговски приложения, но не могат да бъдат разкрити повече поради споразумения за конфиденциалност. „Ние поръчваме нашите материали, които да отговарят на приложения като чаши, чинийки, чинии, прибори за хранене и контейнери за съхранение на храна“, казва Рослинг, „но те също се използват като алтернатива на пластмасите на базата на петрол в козметични контейнери и големи домакински предмети. Съвсем наскоро нашите материали бяха избрани за използване при производството на компоненти в големи инсталации за промишлени машини, които трябва да бъдат подменени на всеки 2-12 седмици. Тези компании признаха, че използвайки нашата армировка на стъклените влакна X4, тези механични части могат да бъдат направени с необходимата устойчивост на износване и също така могат да се компостират след употреба. Това е привлекателно решение за близкото бъдеще, тъй като тези компании са изправени пред предизвикателството да отговарят на нови правила за емисии на околната среда и CO2 “.
Рослинг добави: „Нараства и нараства интересът да използваме нашите непрекъснати влакна в различни видове тъкани и неварени, за да се направи структурни компоненти за строителната индустрия. Също така наблюдаваме интерес да използваме нашите биоразградими влакна с био-базирана, но небиоразградима PA или PP и инертни термореактивни материали “.
Понастоящем X4/5 фибростъкло е по-скъпо от електронното стъкло, но обемът на производството също е сравнително малък, а ABM Composite преследва редица възможности за разширяване на приложенията и улесняване на нарастване до 20 000 тона годишно, тъй като търсенето нараства, което също може да помогне за намаляване на разходите. Въпреки това, Рослинг казва, че в много случаи разходите, свързани с постигането на устойчивост и новите регулаторни изисквания, не са напълно разгледани. Междувременно спешността на спасяването на планетата нараства. „Обществото вече настоява за повече продукти на базата на био.“ Той обяснява: „Има много стимули за тласък на технологиите за рециклиране напред, светът трябва да се движи по-бързо по този въпрос и мисля, че обществото само ще увеличи тласъка си към биологични продукти в бъдеще“.
Предимство на LCA и устойчивост
Рослинг казва, че материалите на ABM Composite намаляват емисиите на парникови газове и използването на невъзобновяема енергия с 50-60 % на килограм. „Ние използваме базата данни на екологичния отпечатък 2.0, акредитирания набор от данни на GABI и изчисленията на LCA (анализ на жизнения цикъл) за нашите продукти въз основа на методологията, очертана в ISO 14040 и ISO 14044 ″.
„Понастоящем, когато композитите достигнат края на жизнения си цикъл, е необходима много енергия за изгаряне или пиролизе на композитни отпадъци и продукти на EOL, а раздробяването и компостирането е атрактивен вариант и определено е едно от основните предложения за стойност, които предлагаме, и ние предоставяме нов тип рециклируемост.“ Рослинг казва: „Нашата фибростъкло е направена от естествени минерални компоненти, които вече присъстват в почвата. Така че защо не компостират компоненти на EOL компоненти или разтварят влакна от неразградими композити след изгаряне и ги използвате като тор? Това е вариант за рециклиране на истински глобален интерес ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
М: +86 18683776368 (също WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: No.398 New Green Road Xinbang Town District, Шанхай
Време за публикация: май-27-2024