Mis saab siis, kui klaaskiududega tugevdatud polümeeri (GFRP) komposiidid saaksid lisaks kaalu vähendamisele, tugevuse ja jäikuse, korrosioonikindluse ja vastupidavuse tõestatud eelistele ka nende kasuliku eluea lõpus komposteerida? Lühidalt öeldes on ABM Composite'i tehnoloogia veetlus.
Bioaktiivne klaas, suure tugevuskiud
2014. aastal asutatud arktilised biomaterjalid Oy (Tampere, Soome) on välja töötanud biolaguneva klaaskiudu, mis on valmistatud niinimetatud bioaktiivsest klaasist, mida ABM Composite'i teadus- ja arendustegevuse direktor ARI ROSLING ARI ROSLING kirjeldab kui „1960. aastatel välja töötatud spetsiaalset sõnastust, mis võimaldab klaasi lagundada füsioloogilistes tingimustes. Kehasse sisenemisel laguneb klaas oma koostisosadesse, vabastades naatriumi, magneesiumi, fosfaadid jne, luues sellega tingimuse, mis stimuleerib luude kasvu. ”
“Sellel on sarnased omadusedLeelisevaba klaaskiud (e-klaas). " Rosling ütles: “Kuid seda bioaktiivset klaasi on keeruline valmistada ja kiududesse tõmmata ning seni on seda kasutatud ainult pulbrina või pahtina. Niipalju kui me teame, oli ABM Composite esimene ettevõte, kes valmistas sellest tööstuslikul skaalal ülitugevaid klaaskiudu, ja nüüd kasutame neid ArcBiox X4/5 klaaskiudusid, et tugevdada erinevat tüüpi plasti, sealhulgas biolagunevaid polümeerisid ".
Meditsiinilised implantaadid
Tampere'i piirkond, kaks tundi Soomes Helsinkist põhja pool, on olnud biopõhiste biolagunevate polümeeride keskus meditsiiniliste rakenduste jaoks alates 1980. aastatest. Rosling kirjeldab: „Üks esimesi nende materjalidega valmistatud implantaate toodeti Tampere'is ja nii sai ABM Composite alguse! mis on nüüd meie meditsiiniline äriüksus ”.
"Implantaatide jaoks on palju biolagunevaid bioabsorbeeruvaid polümeeri." Ta jätkab: “Kuid nende mehaanilised omadused pole loomulikust luust kaugel. Me suutsime neid biolagunevaid polümeerisid täiustada, et anda implantaadile sama tugevus kui looduslik luu ”. Rosling märkis, et meditsiinilise astme ArcBiox klaaskiud koos ABM -i lisamisega saavad parandada biolagunevate PLLA polümeeride mehaanilisi omadusi 200% kuni 500%.
Selle tulemusel pakuvad ABM Composite'i implantaadid suuremat jõudlust kui tugevdamata polümeeridega tehtud implantaadid, samas ka bioabsorbeeritav ning soodustades luude moodustumist ja kasvu. ABM -komposiit kasutab ka automatiseeritud kiudaineid/ahela paigutamise tehnikaid, et tagada kiudainete orientatsioon, sealhulgas kiudude kogumine kogu implantaadi piki pikkust, samuti asetada täiendavad kiud potentsiaalselt nõrkadesse kohtadesse.
Majapidamis- ja tehnilised rakendused
Oma kasvava meditsiinilise äriüksusega tunnistab ABM Composite, et biopõhiseid ja biolagunevaid polümeerisid saab kasutada ka kööginõude, söögiriistade ja muude majapidamistarvete jaoks. "Nendel biolagunevatel polümeeridel on naftapõhise plastiga võrreldes tavaliselt halvad mehaanilised omadused." Rosling ütles: "Kuid me saame neid materjale tugevdada oma biolagunevate klaaskiududega, muutes need praktiliselt heaks alternatiiviks fossiilsetele äriplastidele paljude tehniliste rakenduste jaoks".
Selle tulemusel on ABM Composite suurendanud oma tehnilist äriüksust, mis annab nüüd tööd 60 inimest. "Pakume jätkusuutlikumaid elu lõpulahendusi." Rosling ütleb: "Meie väärtuspakkumine on panna need biolagunevad komposiidid tööstuslike kompostimisoperatsioonidesse, kus need muutuvad mullaks." Traditsiooniline e-klaas on inertne ega halvene nendes kompostimisvõimalustes.
Arcbioxi kiudude komposiidid
ABM komposiit on välja töötanud erinevad arcbiox x4/5 klaaskiudude vormid komposiitrakenduste jaokslühikese lõikekiudja süstimisvormimisühendidPidevad kiudselliste protsesside jaoks nagu tekstiil ja pultsiooni vormimine. Arcbiox BSGF-i vahemik ühendab biolagunevad klaaskiud biopõhiste polüestervaikudega ning on saadaval üldistes tehnoloogiaklassides ja Arcbiox 5 klassides, mis on heaks kiidetud toidukontaktide kasutamiseks.
ABM Composite on uurinud ka mitmesuguseid biolagunevaid ja biopõhiseid polümeerisid, sealhulgas polülaktiinhapet (PLA), PLLA ja polübutüleeni suktsinaat (PBS). Allolev skeem näitab, kuidas x4/5 klaaskiud parandavad jõudlust, et konkureerida tavaliste klaaskiududega tugevdatud polümeeridega nagu polüpropüleeni (PP) ja isegi polüamiidi 6 (PA6).
ABM Composite on uurinud ka mitmesuguseid biolagunevaid ja biopõhiseid polümeerisid, sealhulgas polülaktiinhapet (PLA), PLLA ja polübutüleeni suktsinaat (PBS). Allolev skeem näitab, kuidas x4/5 klaaskiud parandavad jõudlust, et konkureerida tavaliste klaaskiududega tugevdatud polümeeridega nagu polüpropüleeni (PP) ja isegi polüamiidi 6 (PA6).
Vastupidavus ja kompostimine
Kui need komposiidid on biolagunevad, kui kaua need kestavad? "Meie x4/5 klaaskiud ei lahustu viie minutiga ega üleöö nagu suhkur ja kuigi nende omadused aja jooksul halvenevad, ei ole see nii märgatav." Rosling ütleb: “Tõhusaks halvendamiseks vajame pika aja jooksul kõrgendatud temperatuure ja niiskust, nagu leidub in vivo või tööstuslikes kompostihunnikes. Näiteks katsetasime oma Arcbiox BSGF -materjalist valmistatud tasse ja kausse ning need talusid kuni 200 nõudepesu tsüklit ilma funktsionaalsust kaotamata. Mehaanilised omadused on teatav lagunemine, kuid mitte nii kaugele, et tassi on ohtlikud ”.
Siiski on oluline, et kui need komposiidid oma kasuliku eluea lõpus kõrvaldatakse, vastavad nad kompostimiseks vajalikele standardnõuetele ja ABM Composite on teinud rea katseid, et tõestada, et see vastab neile standarditele. "Vastavalt ISO standarditele (tööstusliku kompostimiseks) peaks biolagundamine toimuma 6 kuu jooksul ja lagunema 3 kuu/90 päeva jooksul". Rosling ütleb: “Lagunemine tähendab katseproovi/toote asetamist biomassisse või komposti. 90 päeva pärast uurib tehnik biomassi sõela abil. 12 nädala pärast peaks vähemalt 90 protsenti tootest suutma läbida 2 mm × 2 mm sõela ”.
Biolagundamine määratakse neitsi materjali jahvatades pulbriks ja mõõtes 90 päeva pärast eralduva süsinikdioksiidi kogukogu. See hindab, kui suure osa kompostimisprotsessi süsinikusisaldusest teisendatakse veeks, biomassi ja CO2. „Tööstusliku kompostimiskatse läbiviimiseks tuleb 90 protsenti teoreetilisest 100 protsenti kompostimisprotsessist saada (süsinikusisalduse põhjal)”.
Rosling ütleb, et ABM Composite on täitnud lagunemis- ja biolagunemisnõuded ning testid on näidanud, et selle X4 klaaskiudu lisamine parandab tegelikult biolagunevust (vt tabelit ülal), mis on näiteks tugevdamata PLA segu puhul vaid 78%. Ta selgitab, et "aga kui meie 30% biolagunevaid klaaskiudu lisati, suurenes biolagundamine 94% -ni, samas kui lagunemise määr oli siiski hea".
Selle tulemusel on ABM Composite näidanud, et selle materjale saab sertifitseerida kompostitavaks vastavalt EN 13432-le. Selle materjalide senist läbitud testid hõlmavad ISO 14855-1 materjalide lõpliku aeroobse biolagunevuse jaoks kontrollitud kompostimistingimustes, ISO 16929 aeroobse kontrollitud dekompositsiooni jaoks, ISO ISO DECOMPITSIOON, ECTMITSIOONID, OKKOMENTSIOONIDE KEEMILISEKS, OKKEMILISEKS, OKE CEMIAALNEKS. En 13432.
Co2 vabastati kompostimise ajal
Kompostimise ajal vabastatakse CO2, kuid mõned jäävad mulda ja seejärel kasutavad seda taimed. Kompostimist on uuritud aastakümneid, nii tööstusprotsessina kui ka kompenseerimisjärgse protsessina, mis vabastab vähem süsinikdioksiidi kui muud jäätmete kõrvaldamise alternatiivid, ja kompostimist peetakse endiselt keskkonnasõbralikuks ja süsiniku jalajälje vähendavaks protsessiks.
Ökotoksilisus hõlmab kompostimisprotsessi käigus toodetud biomassi testimist ja selle biomassiga kasvatatud taimi. "Selle eesmärk on veenduda, et nende toodete kompostimine ei kahjusta kasvavaid taimi." Ütles Rosling. Lisaks on ABM Composite näidanud, et selle materjalid vastavad kodukompostimistingimustes biolagunemisnõuetele, mis nõuavad ka 90% biolagunemist, kuid 12-kuulise perioodi jooksul, võrreldes lühema perioodiga tööstusliku kompostimise jaoks.
Tööstuslikud rakendused, tootmine, kulud ja tulevane kasv
ABM Composite'i materjale kasutatakse paljudes kaubanduslikes rakendustes, kuid konfidentsiaalsuslepingute tõttu ei saa rohkem paljastada. "Me tellime oma materjalid selliste rakenduste jaoks nagu tassid, alustajad, taldrikud, söögiriistad ja toiduhoidlad," ütleb Rosling, "kuid neid kasutatakse ka naftapõhise plasti alternatiivina kosmeetikakonteinerites ja suurtes majapidamistarbetes. Viimasel ajal on meie materjalid valitud kasutamiseks komponentide tootmiseks suurtes tööstusliku masina paigalduses, mis tuleb välja vahetada iga 2–12 nädala tagant. Need ettevõtted on tunnistanud, et kasutades meie X4 klaaskiudude tugevdust, saab neid mehaanilisi osi valmistada vajaliku kulumiskindlusega ja on ka pärast kasutamist kompostitavad. See on lähituleviku jaoks atraktiivne lahendus, kuna need ettevõtted seisavad silmitsi väljakutsega täita uusi keskkonna- ja süsinikdioksiidi heitkoguste eeskirju ”.
Rosling lisas: „Samuti on kasvav huvi kasutada meie pidevaid kiude erinevat tüüpi kangastes ja lahtikäikudes ehitustööstusele konstruktsioonikomponentide loomiseks. Samuti näeme huvi oma biolagunevate kiudude kasutamise üle biopõhise, kuid mitte biolaguneva PA või PP ja inertsete termoseti materjalide kasutamise vastu ”.
Praegu on x4/5 klaaskiud kallim kui e-klaasist, kuid ka tootmismahud on suhteliselt väikesed ning ABM Composite kasutab mitmeid võimalusi rakenduste laiendamiseks ja hõlbustab 20 000 tonnini aastas kasvavat nõudlust, mis võib aidata ka kulusid vähendada. Isegi nii ütleb Rosling, et paljudel juhtudel ei ole jätkusuutlikkuse ja uute regulatiivsete nõuete täitmisega seotud kulusid täielikult arvesse võetud. Samal ajal kasvab planeedi päästmise kiireloomulisus. "Ühiskond taotleb juba rohkem biopõhiseid tooteid." Ta selgitab: "Ringlussevõtutehnoloogiate edasiliikumiseks on palju stiimuleid, maailm peab selle nimel kiiremini liikuma ja ma arvan, et ühiskond suurendab tulevikus ainult biopõhiste toodete tõuke".
LCA ja jätkusuutlikkuse eelis
Rosling ütleb, et ABM Composite'i materjalid vähendavad kasvuhoonegaaside heitkoguseid ja taastumatu energia kasutamist 50–60 protsenti kilogrammiga. „Kasutame keskkonnajalajälje andmebaasi 2.0, akrediteeritud GABI andmestikku ja LCA (elutsükli analüüsi) arvutusi meie toodete jaoks, tuginedes ISO 14040 ja ISO 14044 ″ kirjeldatud metoodikale.
"Praegu, kui komposiidid jõuavad oma elutsükli lõppu, on vaja palju energiat komposiitjäätmete ja EOL -i toodete põletamiseks ning EOL -i toodete põletamiseks ning purustamine ja kompostimine on atraktiivne variant ning see on kindlasti üks peamisi väärtuspakkumisi, mida pakume, ja pakume uut tüüpi ringlussevõetavust." Rosling ütleb: „Meie klaaskiud on valmistatud looduslikest mineraalide komponentidest, mis on juba pinnases olemas. Miks mitte komposti EOL komposiitkomponendid või lahustada pärast põletamist mitte lagundatavatest komposiitidest ja kasutada neid väetisena? See on reaalse globaalse huviga ringlussevõtu võimalus ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (ka WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Aadress: nr 398 Uus Green Road Xinbang Town Songjiangi ringkond, Shanghai
Postiaeg:-27-2024