Entä jos lasikuituvahvistettu polymeeri (GFRP) -komposiitit voitaisiin kompostoida niiden käyttöiän lopussa, painon vähentämisen, lujuuden ja jäykkyyden, korroosionkestävyyden ja kestävyyden todistettujen etujen lisäksi? Se on pähkinänkuoressa ABM Composite -teknologian vetoomus.
Bioaktiivinen lasi, korkea vahvuuskuidut
Vuonna 2014 perustettu arktiset biomateriaalit OY (Tampere, Suomi) on kehittänyt biohajoavan lasikuitun, joka on valmistettu ns. Bioaktiivisesta lasista, jonka ABM Composite -yrityksen Ari Rosling, T & K-johtaja kuvaa ”1960-luvulla kehitettyksi erityiseksi formulaatioksi, jonka avulla lasit voivat hajottaa fysiologisissa olosuhteissa. Kehoon otettuna lasi hajoaa sen ainesosan mineraalisuoloihin, vapauttaen natriumia, magnesiumia, fosfaatteja jne., Jotka luomalla tilan, joka stimuloi luun kasvua. "
”Sillä on samanlaisia ominaisuuksiaalkaliton lasikuitu (E-Glass). " Rosling sanoi: ”Mutta tätä bioaktiivista lasia on vaikea valmistaa ja vetää kuituihin, ja toistaiseksi sitä on käytetty vain jauheena tai kittinä. Sikäli kuin tiedämme, ABM Composite oli ensimmäinen yritys, joka teki siitä erittäin lujaa lasikuituja teollisessa asteikolla, ja käytämme nyt näitä Arcbiox X4/5 -lasikuituja vahvistaakseen erityyppisiä muoveja, mukaan lukien biohajoavat polymeerit ”.
Lääketieteelliset implantit
Tampere-alue, kaksi tuntia Helsingistä pohjoiseen, Suomesta, on ollut biopohjaisten biohajoavien polymeerien keskus lääketieteellisille sovelluksille 1980-luvulta lähtien. Rosling kuvaa: ”Yksi ensimmäisistä kaupallisesti saatavissa olevista implantteista, jotka on valmistettu näillä materiaaleilla, valmistettiin Tamperessa, ja näin ABM Composite sai aloituksensa! Mikä on nyt lääketieteellinen liiketoimintayksikkömme ”.
"Implantteille on olemassa monia biohajoavia, bioabsorboivia polymeerejä." Hän jatkaa: ”Mutta niiden mekaaniset ominaisuudet ovat kaukana luonnollisesta luusta. Pystyimme parantamaan näitä biohajoavia polymeerejä antaaksemme implantin saman lujuuden kuin luonnollinen luu ”. Rosling huomautti, että lääketieteellisen luokan Arcbiox -lasikuidut lisäämällä ABM: ää voivat parantaa biohajoavien PLLA -polymeerien mekaanisia ominaisuuksia 200% - 500%.
Seurauksena on, että ABM Composite -implantit tarjoavat paremman suorituskyvyn kuin vahvistumattomien polymeerien kanssa tehdyt implantit, samalla kun ne ovat myös biologisia ja edistävää luun muodostumista ja kasvua. ABM Composite käyttää myös automatisoituja kuitu-/juosteiden sijoitustekniikoita optimaalisen kuidun suuntautumisen varmistamiseksi, mukaan lukien kuidut koko implantin koko pituuteen, samoin kuin lisäkuitujen asettamiseen mahdollisesti heikkoihin pisteisiin.
Kotitalous- ja tekniset sovellukset
Kasvavan lääketieteellisen liiketoimintayksikönsä avulla ABM Composite tunnistaa, että biopohjaisia ja biologisesti hajoavia polymeerejä voidaan käyttää myös keittiövälineisiin, ruokailuvälineisiin ja muihin taloustavarmiin. "Näillä biohajoavilla polymeereillä on tyypillisesti huonot mekaaniset ominaisuudet verrattuna öljypohjaisiin muoveihin." Rosling sanoi: "Mutta voimme vahvistaa näitä materiaaleja biohajoavilla lasikuituillamme, mikä tekee niistä käytännössä hyvä vaihtoehto fossiilipohjaisille kaupallisille muoveille monille teknisille sovelluksille".
Seurauksena on, että ABM Composite on lisännyt teknistä liiketoimintayksikköään, joka työllistää nyt 60 henkilöä. "Tarjoamme kestävämpiä elämän lopun ratkaisuja." Rosling sanoo: "Arvoehdotuksemme on laittaa nämä biohajoavat komposiitit teollisuuskompostointitoimiin, joissa ne muuttuvat maaperään." Perinteinen e-lasi on inertti, eikä se hajota näissä kompostointitiloissa.
Arcbiox -kuitukomposiitit
ABM Composite on kehittänyt erilaisia Arcbiox X4/5 -lasikuituja komposiittisovelluksiin, alkaenoikotieja injektiomuovausyhdisteetjatkuvat kuidutprosesseille, kuten tekstiilit ja pultruusiomuovaus. Arcbiox BSGF -alue yhdistää biohajoavat lasikuidut biopohjaisten polyesterihartsien kanssa, ja niitä on saatavana yleisissä teknologialuokissa ja Arcbiox 5 -luokissa, jotka on hyväksytty käytettäväksi elintarvikkeiden kontaktisovelluksissa.
ABM-komposiitti on myös tutkinut erilaisia biologisesti hajoavia ja biopohjaisia polymeerejä, mukaan lukien polymopiahappo (PLA), PLLA ja polybutyleenisukkinaatti (PBS). Alla oleva kaavio osoittaa, kuinka X4/5 -lasikuidut voivat parantaa suorituskykyä kilpaillakseen tavallisilla lasikuituvahvisteilla polymeereillä, kuten polypropeenilla (PP) ja jopa polyamidilla 6 (PA6).
ABM-komposiitti on myös tutkinut erilaisia biologisesti hajoavia ja biopohjaisia polymeerejä, mukaan lukien polymissapia (PLA), PLLA ja polybutyleenisukkinaatti (PBS). Alla oleva kaavio osoittaa, kuinka X4/5 -lasikuidut voivat parantaa suorituskykyä kilpaillakseen tavallisilla lasikuituvahvisteilla polymeereillä, kuten polypropeenilla (PP) ja jopa polyamidilla 6 (PA6).
Kestävyys ja kompostoitavuus
Jos nämä komposiitit ovat biohajoavia, kuinka kauan ne kestävät? "X4/5 -lasikuidut eivät liukene viidessä minuutissa tai yön yli, kuten sokeri, ja vaikka niiden ominaisuudet hajoavat ajan myötä, se ei ole niin havaittavissa." Rosling sanoo: ”Tehokkaasti heikentymiseksi tarvitsemme kohonneita lämpötiloja ja kosteutta pitkän ajanjakson ajan, kuten löytyy in vivo tai teollisuuskompostopaaluissa. Esimerkiksi, testasimme Arcbiox BSGF -materiaalistamme valmistettuja kuppeja ja kulhoja, ja ne kestävät jopa 200 astianpesujaksoa menettämättä toiminnallisuutta. Mekaanisia ominaisuuksia hajoaa jonkin verran, mutta ei siihen pisteeseen, jossa kupit ovat vaarallisia käytettäväksi ”.
On kuitenkin tärkeää, että kun nämä komposiitit hävitetään heidän käyttöiänsä lopussa, ne täyttävät kompostointiin tarvittavat vakiovaatimukset ja ABM Composite on suorittanut sarjan testejä todistaakseen, että se täyttää nämä standardit. "ISO -standardien mukaan (teollisuuskompostointiin) biohajoavuuden tulisi tapahtua 6 kuukauden kuluessa ja hajottaa 3 kuukauden/90 päivän kuluessa". Rosling sanoo: ”Hajoaminen tarkoittaa testinäytteen/tuotteen sijoittamista biomassaan tai kompostiin. 90 päivän kuluttua teknikko tutkii biomassaa seulan avulla. 12 viikon kuluttua vähintään 90 prosentin tuotteesta tulisi pystyä kulkemaan 2 mm × 2 mm seulan läpi ”.
Biohajoaminen määritetään jauhamalla neitsyt materiaali jauheeksi ja mitata 90 päivän kuluttua vapautuneen hiilidioksidimäärän. Tämä arvioi, kuinka suuri osa kompostointiprosessin hiilipitoisuudesta muunnetaan vedeksi, biomassiksi ja hiilidioksidiksi. "Teollisen kompostointestin läpäisemiseksi on saavutettava 90 prosenttia teoreettisesta 100 prosenttia CO2: sta kompostointiprosessista (hiilipitoisuuden perusteella)".
Rosling sanoo, että ABM -komposiitti on täyttänyt hajoamis- ja biohajoamisvaatimukset, ja testit ovat osoittaneet, että sen X4 -lasikuitujen lisääminen todella parantaa biohajoavuutta (katso yllä oleva taulukko), mikä on vain 78% esimerkiksi vahvistamattomalle PLA -sekoitukselle. Hän selittää: "Kuitenkin, kun 30% biologisesti hajoavia lasikuituamme lisättiin, biohajoavuus nousi 94%: iin, kun taas hajoamisnopeudet pysyivät hyvällä".
Seurauksena on, että ABM-komposiitti on osoittanut, että sen materiaalit voidaan sertifioida kompostoitavaksi EN 13432: n mukaisesti. Testit, joiden mukaan sen materiaalit ovat tähän mennessä siirtyneet, sisältävät ISO 14855-1: n lopulliseen aerobiseen biohajoavuuteen hallittujen kompostointiolosuhteiden alla, ISO 16929 aerobisella kontrolloidulla hajoamisella, ISO DINE ENE 13432 -fina-DIN-DINCE-DINCE-DINA-DINA-DINCE-DINCE-DINCE-DINCE-DINCE-DINA-DINA-DIN-DINA: lle. 13432.
CO2 julkaistu kompostoinnin aikana
Kompostoinnin aikana hiilidioksidi todella vapautuu, mutta jotkut jäävät maaperään ja kasvit sitten sitä hyödyntävät. Kompostointia on tutkittu vuosikymmenien ajan sekä teollisuusprosessina että kompostoinnin jälkeisenä prosessina, joka vapauttaa vähemmän hiilidioksidia kuin muita jätteiden hävittämisvaihtoehtoja, ja kompostointia pidetään edelleen ympäristöystävällisenä ja hiilijalanjäljen vähentämisprosessina.
Ekotoksisuuteen sisältyy kompostointiprosessin aikana tuotetun biomassan ja tämän biomassan kanssa kasvatettujen kasvien testaaminen. "Tämän tarkoituksena on varmistaa, että näiden tuotteiden kompostointi ei vahingoita kasvavia kasveja." Rosling sanoi. Lisäksi ABM-komposiitti on osoittanut, että sen materiaalit täyttävät biohajoavuusvaatimukset kotikomposting-olosuhteissa, jotka vaativat myös 90% biohajoamisen, mutta 12 kuukauden ajanjakson aikana verrattuna lyhyempaan ajanjaksoon teollisuuskompostoinnille.
Teollisuussovellukset, tuotanto, kustannukset ja tulevaisuuden kasvu
ABM Composite -materiaaleja käytetään useissa kaupallisissa sovelluksissa, mutta sitä ei voida paljastaa luottamuksellisuussopimusten takia. "Tilamme materiaalimme sopimaan sovelluksiin, kuten kupit, lautaset, lautaset, ruokailuvälineet ja elintarvikkeiden säilytysastiat", Rosling sanoo, "mutta niitä käytetään myös vaihtoehtona öljypohjaisille muoveille kosmeettisissa astioissa ja suurissa taloustarjoissa. Viime aikoina materiaalimme on valittu käytettäväksi komponenttien valmistuksessa suurissa teollisuuskoneiden asennuksissa, jotka on vaihdettava 2–12 viikon välein. Nämä yritykset ovat tunnustaneet, että käyttämällä X4 -lasikuituvahvistustamme nämä mekaaniset osat voidaan valmistaa vaaditulla kulutuskestävyydellä ja ovat myös kompostoitavia käytön jälkeen. Tämä on houkutteleva ratkaisu lähitulevaisuudelle, koska nämä yritykset kohtaavat haasteen täyttää uudet ympäristö- ja hiilidioksidipäästömääräykset ”.
Rosling lisäsi: ”On myös yhä enemmän kiinnostusta käyttää jatkuvia kuitujamme erityyppisissä kankaissa ja ei -kuvituksissa rakennusteollisuuden rakenteellisten komponenttien valmistamiseksi. Olemme myös kiinnostuneita käyttämästä biohajoavia kuituja biopohjaisilla, mutta ei-biologisesti hajoavilla PA- tai PP- ja inerteillä termosettimateriaaleilla ”.
Tällä hetkellä x4/5-lasikuitu on kalliimpaa kuin E-Glass, mutta myös tuotantomäärät ovat suhteellisen pieniä, ja ABM Composite tarjoaa useita mahdollisuuksia laajentaa sovelluksia ja helpottaa nousua 20 000 tonniin vuodessa kysynnän kasvaessa, mikä voi myös auttaa vähentämään kustannuksia. Silti Rosling sanoo, että monissa tapauksissa kestävyyteen ja uusiin sääntelyvaatimuksiin liittyviä kustannuksia ei ole otettu täysin huomioon. Samaan aikaan planeetan säästämisen kiireellisyys kasvaa. "Yhteiskunta vaatii jo lisää biopohjaisia tuotteita." Hän selittää: "Kierrätystekniikan eteenpäin suuntautumiseen on paljon kannustimia, maailman on liikuttava nopeammin ja mielestäni yhteiskunta lisää vain biopohjaisten tuotteiden pyrkimyksiä tulevaisuudessa".
LCA ja kestävän kehityksen etu
Roslingin mukaan ABM Composite -materiaalit vähentävät kasvihuonekaasupäästöjä ja uusiutumattoman energian käyttöä 50–60 prosenttia kilogrammaa kohti. ”Käytämme ympäristöjalanjälkitietokantaa 2.0, akkreditoitu Gabi -tietojoukko ja LCA (elinkaarianalyysi) laskelmat tuotteillemme ISO 14040: n ja ISO 14044 ″: n menetelmän perusteella.
"Tällä hetkellä, kun komposiitit saavuttavat elinkaarensa loppuun, tarvitaan paljon energiaa yhdistämään tai pyrolyse -komposiittijäte- ja EOL -tuotteiden polttamiseen tai pyrolyseiden polttamiseen, ja kompostointi ja kompostointi on houkutteleva vaihtoehto, ja se on ehdottomasti yksi tarjoamastamme keskeisistä arvoehdotuksista, ja tarjoamme uuden tyyppisen kierrätettävyyden." Rosling sanoo: ”Lasikuitu on valmistettu luonnollisista mineraalikomponenteista, joita on jo maaperässä. Joten miksi ei kompostikomposiittikomponentteja tai liuottaisi kuituja hajottamattomista komposiitteista polttamisen jälkeen ja käyttävät niitä lannoitteena? Tämä on kierrätysvaihtoehto todellisesta globaalista kiinnostuksesta ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (myös Whatsapp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Osoite: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiangin piiri, Shanghaai
Viestin aika: toukokuu-27-2024