Was wäre, wenn Glasfaser -Verstärkungs -Polymer -Verbundwerkstoffe (GFK) am Ende ihrer Nutzungsdauer zusätzlich zu den Jahrzehnten der nachgewiesenen Vorteile von Gewichtsreduzierung, Festigkeit und Steifheit, Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit kompostiert werden könnten? Kurz gesagt, das ist die Anziehungskraft der Technologie von ABM Composite.
Bioaktives Glas, Hochfächerfasern
Die im Jahr 2014 gegründeten arktischen Biomaterialien OY (Tampere, Finnland) hat eine biologisch abbaubare Glasfaser aus sogenanntem bioaktivem Glas entwickelt, das Ari Rosling, F & E-Direktor bei ABM Composite, als „eine spezielle Formulierung entwickelt, die in den 1960er Jahren entwickelt wurde, die es unter physiologischen Bedingungen ermöglicht. Bei Einführung in den Körper bricht das Glas in seine Bestandteile Mineralsalze ein und setzt Natrium, Magnesium, Phosphate usw. frei, wodurch ein Zustand erzeugt wird, der das Knochenwachstum stimuliert. “
„Es hat ähnliche Eigenschaften wieAlkali-freie Glasfaser (E-Glas). ““ Rosling sagte: „Aber dieses bioaktive Glas ist schwer zu Fasern herzustellen und zu ziehen, und bisher wurde es nur als Pulver oder Kitt verwendet. Soweit wir wissen, war ABM Composite das erste Unternehmen, das hochfeste Glasfasern auf industrieller Maßstäbe herstellte, und wir verwenden nun diese Arcbiox X4/5-Glasfasern, um verschiedene Arten von Kunststoffen, einschließlich biologisch abbaubarer Polymere, zu verstärken. “
Medizinische Implantate
Die Tampere-Region, zwei Stunden nördlich von Helsinki, Finnland, ist seit den 1980er Jahren ein Zentrum für biologisch abbaubare Polymere für medizinische Anwendungen für medizinische Anwendungen. Rosling beschreibt: „Eine der ersten im Handel erhältlichen Implantate, die mit diesen Materialien hergestellt wurden, wurde in Tampere hergestellt, und so hat ABM Composite seinen Start bekommen! Welches ist jetzt unsere medizinische Geschäftseinheit. “
"Es gibt viele biologisch abbaubare, bioabsorbierbare Polymere für Implantate." Er fährt fort: „Aber ihre mechanischen Eigenschaften sind weit vom natürlichen Knochen entfernt. Wir konnten diese biologisch abbaubaren Polymere verbessern, um dem Implantat die gleiche Festigkeit wie natürlicher Knochen zu verleihen. “ Rosling stellte fest, dass medizinische Arcbiox -Glasfasern mit ABM die mechanischen Eigenschaften von biologisch abbaubaren PLLA -Polymeren um 200% bis 500% verbessern können.
Infolgedessen bieten die Implantate von ABM Composite eine höhere Leistung als Implantate, die mit nicht verstärkten Polymeren hergestellt wurden, gleichzeitig bioabsorbierbar und fördern die Knochenbildung und -wachstum. ABM Composite verwendet außerdem automatisierte Faser-/Strang -Platzierungstechniken, um eine optimale Faserorientierung zu gewährleisten, einschließlich des Verlegens von Fasern entlang der gesamten Länge des Implantats sowie die Platzierung zusätzlicher Fasern an potenziell Schwachstellen.
Haushalts- und technische Bewerbungen
Mit seiner wachsenden medizinischen Geschäftseinheit erkennt ABM Composite an, dass biobasierte und biologisch abbaubare Polymere auch für Küchen-, Besteck- und andere Haushaltsgegenstände verwendet werden können. "Diese biologisch abbaubaren Polymere haben typischerweise schlechte mechanische Eigenschaften im Vergleich zu Kunststoffen auf Erdölbasis." Rosling sagte: „Wir können diese Materialien jedoch mit unseren biologisch abbaubaren Glasfasern verstärken und sie praktisch eine gute Alternative zu fossilen kommerziellen Kunststoffen für eine breite Palette technischer Anwendungen machen.“
Infolgedessen hat ABM Composite seine technische Geschäftseinheit, die jetzt 60 Mitarbeiter beschäftigt, erhöht. "Wir bieten nachhaltigere Lösungen am Lebensende (EOL)." Rosling sagt: "Unser Wertversprechen ist es, diese biologisch abbaubaren Verbundstoffe in industrielle Kompostierungsoperationen zu setzen, in denen sie sich in Boden verwandeln." Das traditionelle E-Glas ist inert und wird in diesen Kompostierungsanlagen nicht abgebaut.
Arcbiox -Faserverbundwerkstoffe
ABM Composite hat verschiedene Formen von Arcbiox X4/5 -Glasfasern für Verbundanwendungen entwickelt, vonkurzschneidende Fasernund Injektionsformbindungen biskontinuierliche FasernFür Prozesse wie Textil- und Pulstusionsformung. Der Arcbiox-BSGF-Bereich kombiniert biologisch abbaubare Glasfasern mit biologischen Polyesterharzen und ist in allgemeinen Technologieklassen und Arcbiox 5-Grade erhältlich, die zur Verwendung in Lebensmittelkontaktanwendungen zugelassen sind.
ABM Composite hat auch eine Vielzahl von biologisch abbaubaren und biobasierten Polymeren untersucht, darunter Polylinsäure (PLA), PLLA und Polybutylenuccinat (PBS). Das folgende Diagramm zeigt, wie X4/5 -Glasfasern die Leistung verbessern können, um mit standardmäßigen Glasfaser -verstärkten Polymeren wie Polypropylen (PP) und sogar Polyamid 6 (PA6) zu konkurrieren.
ABM Composite hat auch eine Vielzahl von biologisch abbaubaren und biologischen Polymeren untersucht, einschließlich Polylinsäure (PLA), PLLA und Polybutylensuccinat (PBS). Das folgende Diagramm zeigt, wie X4/5 -Glasfasern die Leistung verbessern können, um mit standardmäßigen Glasfaser -verstärkten Polymeren wie Polypropylen (PP) und sogar Polyamid 6 (PA6) zu konkurrieren.
Haltbarkeit und Kompostierbarkeit
Wie lange werden sie dauern, wenn diese Verbundwerkstoffe biologisch abbaubar sind? "Unsere X4/5 -Glasfasern lösten sich nicht in fünf Minuten oder über Nacht wie Zucker auf, und während ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit sich verschlechtern, ist es nicht so spürbar." Rosling sagt: „Um effektiv zu verschlechtern, benötigen wir über längere Zeiträume erhöhte Temperaturen und Luftfeuchtigkeit, wie in vivo oder in industriellen Komposthaufen gefunden. Zum Beispiel haben wir Tassen und Schalen aus unserem Arcbiox -BSGF -Material getestet und konnten bis zu 200 Geschirrspülen standhalten, ohne die Funktionalität zu verlieren. Es gibt einen gewissen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften, aber nicht bis zu dem Punkt, an dem die Becher nicht sicher sind. “
Es ist jedoch wichtig, dass diese Verbundwerkstoffe, die am Ende ihrer Nutzungsdauer entsorgt werden, die für die Kompostierung erforderlichen Standardanforderungen erfüllen, und ABM Composite hat eine Reihe von Tests durchgeführt, um zu beweisen, dass sie diesen Standards entspricht. „Nach den ISO -Standards (für die industrielle Kompostierung) sollte der biologische Abbau innerhalb von 6 Monaten und innerhalb von 3 Monaten/90 Tagen auftreten.“ Rosling sagt: „Zersetzung bedeutet, die Testprobe/das Produkt in die Biomasse oder den Kompost zu bringen. Nach 90 Tagen untersucht der Techniker die Biomasse mit einem Sieb. Nach 12 Wochen sollten mindestens 90 Prozent des Produkts in der Lage sein, ein 2 mm × 2 mm Sieb zu durchqueren. “
Der biologische Abbau wird durch Mahlen des jungfräulichen Materials in ein Pulver und Messung der nach 90 Tage freigesetzten Gesamtmenge an CO2 bestimmt. Dadurch wird bewertet, wie viel der Kohlenstoffgehalt des Kompostierungsprozesses in Wasser, Biomasse und CO2 umgewandelt wird. „Um den industriellen Kompostierungstest zu bestehen, müssen 90 Prozent der theoretischen 100 Prozent CO2 aus dem Kompostierungsprozess erreicht werden (basierend auf dem Kohlenstoffgehalt).“
Laut Rosling hat ABM Composite die Anforderungen an die Zersetzung und biologische Abbauung erfüllt, und Tests haben gezeigt, dass die Zugabe seiner X4 -Glasfaser tatsächlich die biologische Abbaubarkeit verbessert (siehe Tabelle oben), was beispielsweise nur 78% für eine nicht verstärkte PLA -Mischung beträgt. Er erklärt jedoch: "Als unsere 30% biologisch abbaubaren Glasfasern zugesetzt wurden, stieg der biologische Abbau auf 94%, während die Abbauraten gut blieben."
As a result, ABM Composite has demonstrated that its materials can be certified as compostable according to EN 13432. Tests that its materials have passed to date include ISO 14855-1 for the final aerobic biodegradability of materials under controlled composting conditions, ISO 16929 for aerobic controlled decomposition, ISO DIN EN 13432 for chemical requirements, and OECD 208 for phytotoxicity testing, ISO DIN EN 13432.
CO2, die während der Kompostierung veröffentlicht wurden
Während der Kompostierung wird CO2 tatsächlich freigesetzt, einige Überreste im Boden und werden dann von Pflanzen genutzt. Die Kompostierung wird seit Jahrzehnten sowohl als industrielles Prozess als auch als Nach-Kompostierungsprozess untersucht, bei dem weniger CO2 als andere Alternativen für Abfälle freigesetzt werden, und die Kompostierung wird nach wie vor als umweltfreundlicher und CO2-Fußabdruckprozess angesehen.
Die Ökotoxizität beinhaltet das Testen der während des Kompostierungsprozesses erzeugten Biomasse und die mit dieser Biomasse gewachsenen Pflanzen. "Dies soll sicherstellen, dass die Kompostierung dieser Produkte den wachsenden Pflanzen nicht schadet." Sagte Rosling. Darüber hinaus hat ABM Composite gezeigt, dass seine Materialien die biologischen Abbauanforderungen unter häuslichen Kompostierungsbedingungen erfüllen, für die ebenfalls 90% biologische Abbauung erforderlich sind, jedoch über einen Zeitraum von 12 Monaten im Vergleich zu einem kürzeren Zeitraum für die industrielle Kompostierung.
Industrieanwendungen, Produktion, Kosten und zukünftiges Wachstum
Die Materialien von ABM Composite werden in einer Reihe von kommerziellen Anwendungen verwendet, aber aufgrund von Vertraulichkeitsvereinbarungen können jedoch mehr aufgezeigt werden. „Wir bestellen unsere Materialien für Anwendungen wie Becher, Untertassen, Platten, Besteck und Lebensmittellagerbehälter“, sagt Rosling, „aber sie werden auch als Alternative zu Kunststoffen auf Erdölbasis in kosmetischen Behältern und großen Haushaltsgegenständen verwendet. In jüngerer Zeit wurden unsere Materialien für die Herstellung von Komponenten in großen Industriemaschinen-Installationen ausgewählt, die alle 2-12 Wochen ersetzt werden müssen. Diese Unternehmen haben erkannt, dass diese mechanischen Teile durch die Verwendung unserer X4 -Glasfaserverstärkung mit dem erforderlichen Verschleißfestigkeit hergestellt werden können und auch nach dem Gebrauch kompostierbar sind. Dies ist eine attraktive Lösung für die nahe Zukunft, da diese Unternehmen vor der Herausforderung stehen, neue Umwelt- und CO2 -Emissionsvorschriften zu erfüllen. “
Rosling fügte hinzu: „Es besteht auch ein wachsendes Interesse daran, unsere kontinuierlichen Fasern in verschiedenen Arten von Stoffen und Nichtrahmen zu verwenden, um strukturelle Komponenten für die Bauindustrie herzustellen. Wir sehen auch Interesse daran, unsere biologisch abbaubaren Fasern mit biobasierten, aber nicht biologisch abbaubaren PA- oder PP- und Inert-Thermosets zu verwenden. “
Gegenwärtig ist X4/5-Glasfaser teurer als E-Glas, aber das Produktionsvolumina ist auch relativ gering, und ABM Composite verfolgt eine Reihe von Möglichkeiten, Anwendungen zu erweitern und eine Steigerung von 20.000 Tonnen pro Jahr zu erleichtern, wenn die Nachfrage steigt, was auch dazu beitragen könnte, die Kosten zu senken. Trotzdem sagt Rosling, dass in vielen Fällen die Kosten, die mit der Erfüllung von Nachhaltigkeit und neuen regulatorischen Anforderungen verbunden sind, nicht vollständig berücksichtigt wurden. In der Zwischenzeit wächst die Dringlichkeit, den Planeten zu retten. "Die Gesellschaft drängt bereits auf mehr biologische Produkte." Er erklärt: „Es gibt viele Anreize, Recycling-Technologien voranzutreiben, die Welt muss sich schneller bewegen, und ich denke, die Gesellschaft wird in Zukunft nur ihren Vorstoß für biologische Produkte erhöhen.“
LCA und Nachhaltigkeitsvorteil
Laut Rosling reduzieren die Materialien von ABM Composite die Treibhausgasemissionen und die Nutzung nicht erneuerbarer Energie um 50-60 Prozent pro Kilogramm. „Wir verwenden die Berechnungen für die Umweltfoto -Datenbank 2.0, den akkreditierten GABI -Datensatz und die LCA -Berechnungen (Lebenszyklusanalyse) für unsere Produkte, die auf der in ISO 14040 und ISO 14044 ″ beschriebenen Methodik basieren.
„Wenn Verbundwerkstoffe das Ende ihres Lebenszyklus erreichen, ist derzeit viel Energie erforderlich, um zusammengesetzte Abfall- und EOL -Produkte zu verbrennen oder zu pyrolysen, und Shredding und Kompostierung ist eine attraktive Option, und es ist definitiv einer der wichtigsten Wertverteilungen, die wir anbieten, und wir bieten eine neue Art von Rekyklierbarkeit.“ Rosling sagt: „Unsere Glasfaser besteht aus natürlichen Mineralkomponenten, die bereits im Boden vorhanden sind. Warum also nicht Kompost-EOL-Verbundkomponenten kompostieren oder Fasern von nicht abbaubaren Verbundwerkstoffen nach der Verbrennung auflösen und als Dünger verwenden? Dies ist eine Recycling -Option von echtem globalem Interesse. “
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