Bagaimana jika komposit polimer bertulang serat gelas (GFRP) dapat dikomposkan pada akhir masa manfaatnya, di samping beberapa dekade manfaat yang terbukti dari pengurangan berat badan, kekuatan dan kekakuan, ketahanan korosi dan daya tahan? Singkatnya, itu adalah daya tarik teknologi ABM Composite.
Kaca bioaktif, serat kekuatan tinggi
Didirikan pada tahun 2014, biomaterial Arktik OY (Tampere, Finlandia) telah mengembangkan serat kaca biodegradable yang terbuat dari apa yang disebut gelas bioaktif, yang Ari rosling, direktur R&D di ABM Composite, menggambarkan sebagai “formulasi khusus yang dikembangkan pada tahun 1960-an yang memungkinkan kaca menjadi terdegradasi dalam kondisi fisiologis. Ketika diperkenalkan ke dalam tubuh, kaca pecah menjadi garam mineral konstituennya, melepaskan natrium, magnesium, fosfat, dll., Dengan demikian menciptakan kondisi yang merangsang pertumbuhan tulang. ”
“Ini memiliki sifat yang samaSerat kaca bebas alkali (e-glass). " Rosling berkata, “Tapi gelas bioaktif ini sulit diproduksi dan menarik serat, dan sampai sekarang hanya digunakan sebagai bubuk atau dempul. Sejauh yang kami tahu, ABM Composite adalah perusahaan pertama yang membuat serat kaca berkekuatan tinggi darinya dalam skala industri, dan kami sekarang menggunakan serat kaca ArcBiox X4/5 ini untuk memperkuat berbagai jenis plastik, termasuk polimer biodegradable ”.
Implan medis
Wilayah Tampere, dua jam di utara Helsinki, Finlandia, telah menjadi pusat polimer biodegradable berbasis bio untuk aplikasi medis sejak 1980-an. Rosling menjelaskan, “Salah satu implan pertama yang tersedia secara komersial yang dibuat dengan bahan -bahan ini diproduksi di Tampere, dan begitulah ABM Composite memulai! yang sekarang menjadi unit bisnis medis kami ”.
"Ada banyak polimer biodegradable, bioabsable untuk implan." Dia melanjutkan, “Tetapi sifat mekaniknya jauh dari tulang alami. Kami dapat meningkatkan polimer yang dapat terbiodegradasi ini untuk memberikan implan kekuatan yang sama dengan tulang alami ”. Rosling mencatat bahwa serat kaca arcbiox tingkat medis dengan penambahan ABM dapat meningkatkan sifat mekanik polimer PLLA biodegradable sebesar 200% hingga 500%.
Akibatnya, implan ABM Composite menawarkan kinerja yang lebih tinggi daripada implan yang dibuat dengan polimer yang tidak diperkuat, sementara juga menjadi bioabsable dan mempromosikan pembentukan dan pertumbuhan tulang. ABM Composite juga menggunakan teknik penempatan serat/untai otomatis untuk memastikan orientasi serat yang optimal, termasuk meletakkan serat di sepanjang seluruh panjang implan, serta menempatkan serat tambahan di bintik -bintik yang berpotensi lemah.
Aplikasi Rumah Tangga dan Teknis
Dengan Unit Bisnis Medis yang berkembang, ABM Composite mengakui bahwa polimer berbasis bio dan biodegradable juga dapat digunakan untuk peralatan dapur, peralatan makan, dan barang-barang rumah tangga lainnya. "Polimer yang dapat terbiodegradasi ini biasanya memiliki sifat mekanik yang buruk dibandingkan dengan plastik berbasis minyak bumi." Rosling berkata, "Tapi kami dapat memperkuat bahan-bahan ini dengan serat kaca kami yang dapat terbiodegradasi, menjadikannya sebagai alternatif yang baik untuk plastik komersial berbasis fosil untuk berbagai aplikasi teknis".
Akibatnya, ABM Composite telah meningkatkan unit bisnis teknisnya, yang sekarang mempekerjakan 60 orang. “Kami menawarkan solusi akhir kehidupan yang lebih berkelanjutan (EOL).” Rosling mengatakan, "Proposisi nilai kami adalah menempatkan komposit yang dapat terbiodegradasi ini ke dalam operasi pengomposan industri di mana mereka berubah menjadi tanah." E-glass tradisional lembam dan tidak akan menurun di fasilitas pengomposan ini.
Komposit Serat Arcbiox
ABM Composite telah mengembangkan berbagai bentuk serat gelas ArcBiox X4/5 untuk aplikasi komposit, dariserat pendekdan senyawa cetakan injeksi untukserat kontinuUntuk proses seperti cetakan tekstil dan pultrusi. Kisaran BSGF ArcBiox menggabungkan serat kaca yang dapat terurai dengan resin poliester berbasis bio dan tersedia dalam nilai teknologi umum dan nilai ArcBiox 5 yang disetujui untuk digunakan dalam aplikasi kontak makanan.
Komposit ABM juga telah menyelidiki berbagai polimer berbasis biodegradable dan bio termasuk asam polilaktat (PLA), PLLA dan polibutilen suksinat (PBS). Diagram di bawah ini menunjukkan bagaimana serat kaca x4/5 dapat meningkatkan kinerja untuk bersaing dengan polimer bertulang serat kaca standar seperti polypropylene (pp) dan bahkan polyamide 6 (PA6).
Komposit ABM juga telah menyelidiki berbagai polimer berbasis biodegradable dan bio, termasuk asam polylactic (PLA), PLLA dan polibutilen suksinat (PBS). Diagram di bawah ini menunjukkan bagaimana serat kaca x4/5 dapat meningkatkan kinerja untuk bersaing dengan polimer bertulang serat kaca standar seperti polypropylene (pp) dan bahkan polyamide 6 (PA6).
Daya Tahan & Komposabilitas
Jika komposit ini dapat terurai secara hayati, berapa lama mereka akan bertahan? "Serat gelas x4/5 kami tidak larut dalam lima menit atau semalam seperti gula, dan sementara sifatnya akan menurun dari waktu ke waktu, itu tidak akan terlihat." Kata Rosling, “untuk menurunkan secara efektif, kita membutuhkan suhu dan kelembaban yang tinggi dalam jangka waktu yang lama, seperti yang ditemukan in vivo atau dalam tumpukan kompos industri. Sebagai contoh, kami menguji cangkir dan mangkuk yang terbuat dari bahan BSGF ArcBiox kami, dan mereka dapat menahan hingga 200 siklus pencuci piring tanpa kehilangan fungsionalitas. Ada beberapa degradasi sifat mekanik, tetapi tidak ke titik di mana cangkir tidak aman untuk digunakan ”.
Namun, penting bahwa ketika komposit ini dibuang pada akhir masa manfaatnya, mereka memenuhi persyaratan standar yang diperlukan untuk pengomposan, dan ABM Composite telah melakukan serangkaian tes untuk membuktikan bahwa ia memenuhi standar ini. “Menurut standar ISO (untuk pengomposan industri), biodegradasi harus terjadi dalam 6 bulan dan dekomposisi dalam waktu 3 bulan/90 hari”. Rosling mengatakan, “Dekomposisi berarti menempatkan sampel/produk uji ke dalam biomassa atau kompos. Setelah 90 hari, teknisi memeriksa biomassa menggunakan saringan. Setelah 12 minggu, setidaknya 90 persen produk harus dapat melewati saringan 2 mm × 2 mm ”.
Biodegradasi ditentukan dengan menggiling bahan perawan menjadi bubuk dan mengukur jumlah total CO2 yang dilepaskan setelah 90 hari. Ini menilai seberapa banyak kandungan karbon dari proses pengomposan dikonversi menjadi air, biomassa dan CO2. “Untuk lulus uji pengomposan industri, 90 persen dari teoritis 100 persen CO2 dari proses pengomposan harus dicapai (berdasarkan kandungan karbon)”.
Rosling mengatakan ABM Composite telah memenuhi persyaratan dekomposisi dan biodegradasi, dan tes telah menunjukkan bahwa penambahan serat kaca X4 sebenarnya meningkatkan biodegradabilitas (lihat tabel di atas), yang hanya 78% untuk campuran PLA yang tidak diperkuat, misalnya. Dia menjelaskan, ”Namun, ketika 30% serat kaca biodegradable kami ditambahkan, biodegradasi meningkat menjadi 94%, sedangkan laju degradasi tetap baik".
Akibatnya, ABM Composite telah menunjukkan bahwa bahan-bahannya dapat disertifikasi sebagai kompos menurut EN 13432. Tes bahwa bahannya telah diteruskan hingga saat ini termasuk ISO 14855-1 untuk biodegradabilitas aerobik akhir dari bahan pengomposan yang terkontrol, ISO 16929 untuk decomposition terkontrol aerob, ISO Din End Din End 13432 untuk persyaratan chemicial, dan phyted for o-phy forcice, ISO DIN EN 13432 untuk persyaratan chemicial, dan phyted aerob untuk decomposition terkontrol aerob, ISO DIN EN 13432 untuk persyaratan chemicial, dan pHyOC FOROC FOROC FOROC, ISO DIN EN 13432 untuk persyaratan chemical, dan pHYOC Aerobic For Aerob, 13432.
CO2 dirilis selama kompos
Selama pengomposan, CO2 memang dilepaskan, tetapi beberapa tetap di tanah dan kemudian digunakan oleh tanaman. Pengomposan telah dipelajari selama beberapa dekade, baik sebagai proses industri maupun sebagai proses pasca komposisi yang melepaskan CO2 lebih sedikit daripada alternatif pembuangan limbah lainnya, dan pengomposan masih dianggap sebagai proses pereduksi jejak kaki yang ramah lingkungan dan karbon.
Ekotoksisitas melibatkan pengujian biomassa yang dihasilkan selama proses pengomposan dan tanaman yang ditanam dengan biomassa ini. "Ini untuk memastikan bahwa pengomposan produk -produk ini tidak membahayakan tanaman yang tumbuh." Kata Rosling. Selain itu, ABM Composite telah menunjukkan bahwa bahan-bahannya memenuhi persyaratan biodegradasi di bawah kondisi pengomposan rumah, yang juga membutuhkan 90% biodegradasi, tetapi selama periode 12 bulan, dibandingkan dengan periode yang lebih pendek untuk pengomposan industri.
Aplikasi Industri, Produksi, Biaya dan Pertumbuhan Masa Depan
Bahan ABM Composite digunakan dalam sejumlah aplikasi komersial, tetapi lebih banyak yang tidak dapat diungkapkan karena perjanjian kerahasiaan. “Kami memesan bahan kami agar sesuai dengan aplikasi seperti cangkir, piring, piring, peralatan makan dan wadah penyimpanan makanan,” kata Rosling, “tetapi mereka juga digunakan sebagai alternatif plastik berbasis minyak bumi dalam wadah kosmetik dan barang-barang rumah tangga besar. Baru-baru ini, bahan kami telah dipilih untuk digunakan dalam pembuatan komponen dalam instalasi mesin industri besar yang perlu diganti setiap 2-12 minggu. Perusahaan -perusahaan ini telah mengakui bahwa dengan menggunakan penguatan serat kaca X4 kami, bagian -bagian mekanis ini dapat dibuat dengan ketahanan aus yang diperlukan dan juga kompos setelah digunakan. Ini adalah solusi yang menarik untuk waktu dekat karena perusahaan -perusahaan ini menghadapi tantangan untuk memenuhi peraturan emisi lingkungan dan CO2 yang baru ”.
Rosling menambahkan, “Ada juga minat yang semakin besar dalam menggunakan serat kontinu kami di berbagai jenis kain dan nonwovens untuk membuat komponen struktural untuk industri konstruksi. Kami juga melihat minat untuk menggunakan serat biodegradable kami dengan PA atau PP dan bahan termoset inert berbasis bio tetapi tidak terbiodegradable dan bahan termoset inert ”.
Saat ini, fiberglass X4/5 lebih mahal daripada E-glass, tetapi volume produksi juga relatif kecil, dan ABM Composite mengejar sejumlah peluang untuk memperluas aplikasi dan memfasilitasi peningkatan hingga 20.000 ton/tahun seiring meningkatnya permintaan, yang juga dapat membantu mengurangi biaya. Meski begitu, Rosling mengatakan bahwa dalam banyak kasus biaya yang terkait dengan memenuhi keberlanjutan dan persyaratan peraturan baru belum sepenuhnya dipertimbangkan. Sementara itu, urgensi menyelamatkan planet ini tumbuh. “Masyarakat sudah mendorong lebih banyak produk berbasis bio.” Dia menjelaskan, "Ada banyak insentif untuk mendorong teknologi daur ulang ke depan, dunia perlu bergerak lebih cepat dalam hal ini dan saya pikir masyarakat hanya akan meningkatkan dorongan untuk produk berbasis bio di masa depan".
Keunggulan LCA dan keberlanjutan
Rosling mengatakan bahan ABM Composite mengurangi emisi gas rumah kaca dan penggunaan energi yang tidak terbarukan sebesar 50-60 persen per kilogram. “Kami menggunakan database jejak lingkungan 2.0, dataset GABI yang terakreditasi, dan perhitungan LCA (analisis siklus hidup) untuk produk kami berdasarkan metodologi yang diuraikan dalam ISO 14040 dan ISO 14044 ″.
“Saat ini, ketika komposit mencapai akhir dari siklus hidup mereka, banyak energi diperlukan untuk membakar atau pirolus limbah komposit dan produk EOL, dan merobek -robek dan pengomposan merupakan pilihan yang menarik, dan itu pasti salah satu proposisi nilai utama yang kami tawarkan, dan kami menyediakan jenis daur ulang baru.” Rosling berkata, “Fiberglass kami terbuat dari komponen mineral alami yang sudah ada di tanah. Jadi mengapa tidak kompon komponen komposit EOL, atau melarutkan serat dari komposit yang tidak terdegradasi setelah pembakaran dan menggunakannya sebagai pupuk? Ini adalah opsi daur ulang untuk minat global nyata ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
G: +86 18683776368 (juga WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Alamat: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Waktu posting: Mei-27-2024