Co kdyby se kompozity polymeru ze skleněných vláken (GFRP) mohly na konci jejich životnosti kompostovány, kromě desetiletí prokázaných přínosů snižování hmotnosti, pevnosti a tuhosti, odolnosti proti korozi a trvanlivosti? To je ve zkratce přitažlivost technologie ABM Composite.
Bioaktivní sklo, vlákna s vysokou pevností
Arktické biomateriály Oy (Tampere, Finsko), založené v roce 2014, vyvinula biologicky rozložitelné skleněné vlákno vyrobené z tzv. Bioaktivního skla, které Ari Rosling, ředitel výzkumu a vývoje v ABM Composite, popisuje jako „speciální formulaci vyvinuté v 60. letech za fyziologické podmínky. Při zavádění do těla se sklo rozbije na své složky minerální soli, uvolňuje sodík, hořčík, fosfáty atd., Čímž se vytvoří stav, který stimuluje růst kostí. “
„Má podobné vlastnosti jakoSkleněné vlákno bez alkálů (e-sklo)“ Roslingová řekla: „Ale toto bioaktivní sklo je obtížné vyrobit a přitahovat do vláken a až dosud se používá pouze jako prášek nebo tmel. Pokud víme, ABM Composite byla první společností, která z něj vyrobila vysoce pevná skleněná vlákna v průmyslovém měřítku, a nyní používáme tato skleněná vlákna Arcbiox X4/5 k posílení různých typů plastů, včetně biologicky rozložitelných polymerů “.
Lékařské implantáty
Region Tampere, dvě hodiny severně od Helsinků ve Finsku, je od 80. let centrem biologicky rozložitelných polymerů na biologickém rozložitelném polymeru. Rosling popisuje: „Jeden z prvních komerčně dostupných implantátů vyrobených s těmito materiály byl vytvořen v Tampere, a tak ABM Composite začal! což je nyní naše jednotka pro zdravotnické podnikání “.
"Existuje mnoho biologicky rozložitelných, bioabsorbovatelných polymerů pro implantáty." Pokračuje: „Ale jejich mechanické vlastnosti nejsou zdaleka přirozené kosti. Byli jsme schopni vylepšit tyto biologicky rozložitelné polymery, abychom dali implantátu stejnou sílu jako přirozená kost “. Rosling poznamenal, že skleněná vlákna Arcbiox s přidáním ABM mohou zlepšit mechanické vlastnosti biologicky rozložitelných polymerů PLLA o 200% až 500%.
Výsledkem je, že implantáty ABM Composite nabízejí vyšší výkon než implantáty vyrobené z nevyztužených polymerů, přičemž jsou také bioabsorbovatelné a podporují tvorbu a růst kostí. ABM Composite také používá automatizované techniky umístění vlákna/vlákna/řetězce k zajištění optimální orientace vláken, včetně položení vláken podél celé délky implantátu a také umísťování dalších vláken na potenciálně slabá místa.
Domácnosti a technické aplikace
ABM Composite uznává, že se svou rostoucí jednotkou pro lékařské podnikání uznává, že bio a biologicky rozložitelné polymery lze také použít pro kuchyňské nádobí, příbory a další předměty pro domácnost. "Tyto biologicky rozložitelné polymery mají obvykle špatné mechanické vlastnosti ve srovnání s plasty na bázi ropy." Rosling řekl: „Ale můžeme tyto materiály posílit našimi biologicky rozložitelnými skleněnými vlákny, což z nich činí prakticky dobrou alternativu k komerčním plastům na bázi fosilních pro širokou škálu technických aplikací“.
V důsledku toho ABM Composite zvýšila svou technickou obchodní jednotku, která nyní zaměstnává 60 lidí. "Nabízíme udržitelnější řešení na konci života (EOL)." Rosling říká: „Naším návrhem na hodnotu je vložit tyto biologicky rozložitelné kompozity do průmyslových kompostovacích operací, kde se promění v půdu.“ Tradiční e-sklo je inertní a v těchto kompostovacích zařízeních se nebude degradovat.
Kompozity vláken Arcbiox
ABM Composite vyvinula různé formy skleněných vláken Arcbiox X4/5 pro kompozitní aplikace, odKrátce řezaná vláknaa injekční formovací sloučeninykontinuální vláknaPro procesy, jako je textilní a pultruzní formování. Řada ARCBIOX BSGF kombinuje biologicky rozložitelná skleněná vlákna s polyesterovými pryskyřicemi na bázi bio a je k dispozici v obecných technologických stupních a známkách Arcbiox 5 schválené pro použití v aplikacích pro kontakt s potravinami.
ABM Composite také zkoumal celou řadu biologicky rozložitelných a biologických polymerů včetně kyseliny polylaktické (PLA), PLLA a polybutylen sukcinátu (PBS). Schéma níže ukazuje, jak mohou skleněná vlákna X4/5 zlepšit výkon, aby se konkurovaly standardních polymerům vyztužených skleněných vláken, jako je polypropylen (PP) a dokonce i polyamid 6 (PA6).
ABM Composite také zkoumal celou řadu biologicky rozložitelných a biologických polymerů, včetně kyseliny polylaktické (PLA), PLLA a polybutylen sukcinátu (PBS). Schéma níže ukazuje, jak mohou skleněná vlákna X4/5 zlepšit výkon, aby se konkurovaly standardních polymerům vyztužených skleněných vláken, jako je polypropylen (PP) a dokonce i polyamid 6 (PA6).
Trvanlivost a kompostovatelnost
Pokud jsou tyto kompozity biologicky rozložitelné, jak dlouho vydrží? "Naše skleněná vlákna X4/5 se nerozpustí za pět minut nebo přes noc jako cukr, a zatímco jejich vlastnosti se postupem času degradují, nebude to tak znatelné." Říká Roslingu: „Abychom efektivně degradovali, potřebujeme zvýšené teploty a vlhkost po dlouhou dobu, jak se nachází in vivo nebo v hromadách průmyslových kompostů. Například jsme testovali poháry a misky vyrobené z našeho materiálu Arcbiox BSGF a odolali až 200 cyklů mytí nádobí bez ztráty funkčnosti. Existuje určitá degradace mechanických vlastností, ale ne do té míry, že poháry jsou nebezpečné používat “.
Je však důležité, že když jsou tyto kompozity zlikvidovány na konci své životnosti, splňují standardní požadavky potřebné pro kompostování a ABM Composite provedla řadu testů, aby prokázalo, že tyto standardy splňuje. „Podle standardů ISO (pro průmyslové kompostování) by se biodegradace měla vyskytnout do 6 měsíců a rozklad do 3 měsíců/90 dnů“. Rosling říká: „Rozklad znamená umístění testovacího vzorku/produktu do biomasy nebo kompostu. Po 90 dnech technik zkoumá biomasu pomocí síta. Po 12 týdnech by mělo být nejméně 90 % produktu projít sítem 2 mm x 2 mm “.
Biodegradace je stanovena mletí panenského materiálu do prášku a měřením celkového množství CO2 uvolněného po 90 dnech. To hodnotí, kolik obsahu uhlíku v procesu kompostování je přeměněno na vodu, biomasu a CO2. „Aby bylo možné projít testem průmyslového kompostování, musí být dosaženo 90 % teoretického 100 % CO2 z procesu kompostování (na základě obsahu uhlíku)“.
Rosling říká, že ABM Composite splnil požadavky rozkladu a biodegradace a testy ukázaly, že přidání jeho skleněného vlákna X4 ve skutečnosti zlepšuje biologickou rozložitelnost (viz tabulka výše), což je například pouze 78% pro nevyzpytanou PLA. Vysvětluje: „Když však byla přidána naše 30% biologicky rozložitelná skleněná vlákna, biodegradace se zvýšila na 94%, zatímco míra degradace zůstala dobrá“.
V důsledku toho ABM Composite prokázala, že jeho materiály mohou být certifikovány jako kompostovatelné podle EN 13432. Testy, které jeho materiály prošly k dnešnímu dni, zahrnují ISO 14855-1 pro konečné aerobní biologické rozložitelnosti za kontrolované kompostovací podmínky, ISO 16929 pro aerobicky regulované dekompozice, iSo odozí pro phytotot, pro oxidu, pro odolnost, pro odolnost, pro oxidu, odozí, pro odolnost, odozí, odozí, ochot, pro odolnost, odolnost. 13432.
CO2 uvolněno během kompostování
Během kompostování se CO2 skutečně uvolňuje, ale některé zůstávají v půdě a poté je využívány rostlinami. Kompostování bylo studováno po celá desetiletí, a to jak jako průmyslový proces, tak jako proces po kompostování, který uvolňuje méně CO2 než jiné alternativy likvidace odpadu, a kompostování je stále považováno za ekologicky šetrný a uhlíkovou stopu.
Ekotoxicita zahrnuje testování biomasy produkované během kompostovacího procesu a rostliny pěstované s touto biomasou. "Tím se zajistí, že kompostování těchto produktů nepoškodí rostoucí rostliny." Rosling řekl. Kromě toho ABM Composite prokázala, že jeho materiály splňují požadavky na biodegradaci za podmínek domácího kompostování, které také vyžadují 90% biodegradaci, ale během 12 měsíců, ve srovnání s kratším obdobím pro průmyslové kompostování.
Průmyslové aplikace, výroba, náklady a budoucí růst
Materiály ABM Composite se používají v řadě komerčních aplikací, ale více nelze odhalit kvůli dohodám o důvěrnosti. „Objednáváme naše materiály tak, aby vyhovovaly aplikacím, jako jsou poháry, talíře, talíře, nádoby na skladování příborů a potravin,“ říká Rongling, „ale také se používají jako alternativa k ropným plastům v kosmetických nádobách a velkých domácnostech. V poslední době byly naše materiály vybrány pro použití při výrobě komponent ve velkých průmyslových zařízeních, které je třeba vyměnit každé 2-12 týdnů. Tyto společnosti uznaly, že pomocí našeho vyztužení ze skleněných vláken X4 lze tyto mechanické části vyrobit s požadovaným odporem opotřebení a po použití jsou také kompostovatelné. Toto je atraktivní řešení pro blízkou budoucnost, protože tyto společnosti čelí výzvě plnění nových environmentálních a emisních předpisů CO2 “.
Rosling dodal: „Roste také zájem o používání našich kontinuálních vláken v různých typech tkanin a nonwovens k výrobě strukturálních komponent pro stavebnictví. Vidíme také zájem o použití našich biologicky rozložitelných vláken s biologickou, ale ne biologicky rozlišitelnými PA nebo PP a inertními termosetovými materiály “.
V současné době je skleněné vlákno X4/5 dražší než E-Glass, ale objemy výroby jsou také relativně malé a ABM Composite využívá řadu příležitostí k rozšíření aplikací a usnadnění nárůstu na 20 000 tun/rok s rostoucí poptávkou, což by také mohlo pomoci snížit náklady. Přesto Rosling říká, že v mnoha případech nebyly náklady spojené s udržitelností a nové regulační požadavky plně zváženy. Mezitím roste naléhavost záchrany planety. "Společnost již prosazuje více biologicky založených produktů." Vysvětluje: „Existuje mnoho pobídek k posunutí technologií recyklace vpřed, svět se v tom musí pohybovat rychleji a myslím si, že společnost v budoucnu zvýší svůj tlak na biologické produkty“.
LCA a výhoda udržitelnosti
Roslingová říká, že materiály ABM Composite snižují emise skleníkových plynů a využívají neobnovitelnou energii o 50-60 % na kilogram. „Používáme databázi environmentálních stop 2.0, akreditovaný datový soubor GABI a LCA (analýza životního cyklu) pro naše výrobky na základě metodiky uvedené v ISO 14040 a ISO 14044 ″.
„V současné době, když kompozity dosáhnou konce svého životního cyklu, je zapotřebí hodně energie k zahájení nebo pyrolyse kompozitního odpadu a produktů EOL a skartování a kompostování je atraktivní možností a je to určitě jedna z klíčových hodnot, které nabízíme, a poskytujeme nový typ recyklovatelnosti.“ Rosling říká: „Naše skleněné vlákno je vyrobeno z přírodních minerálních složek, které jsou již přítomny v půdě. Tak proč ne kompostovat komponenty EOL, nebo rozpustit vlákna z nedegradovatelných kompozitů po spalování a použít je jako hnojivo? Toto je možnost recyklace skutečného globálního zájmu “.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (také WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: č. 398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Šanghaj
Čas příspěvku: 27.-20.2024