ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）複合材料が、耐用年程度の終わりに、重量削減、強度と剛性、耐食性、耐久性などの何十年にもわたる利点に加えて堆肥化できるとしたらどうでしょうか。それは、一言で言えば、ABM Compositeのテクノロジーの魅力です。
生物活性ガラス、高強度繊維
2014年に設立された北極の生体材料Oy（フィンランド、タンペール）は、ABM CompositeのR＆DディレクターであるAri Roslingが、「1960年代にGlassが生理学的条件下で脱糖できる特別な製剤」と説明しています。体内に導入されると、ガラスはその構成鉱物塩に分解し、ナトリウム、マグネシウム、リン酸塩などを放出し、骨の成長を刺激する状態を作り出します。」
「同様の特性がありますアルカリを含まないガラス繊維（e-glass）。」ロスリングは、「しかし、この生物活性ガラスを製造して繊維に引き込むことは困難であり、今までパウダーまたはパテとしてのみ使用されてきました。私たちが知る限り、ABM Compositeは工業規模で高強度のガラス繊維を製造した最初の会社であり、現在、これらのArcbiox X4/5ガラス繊維を使用して、生分解性ポリマーを含むさまざまなタイプのプラスチックを強化しています。
医療インプラント
フィンランドのヘルシンキの北2時間にあるタンペレ地域は、1980年代以来、医療用途向けのバイオベースの生分解性ポリマーの中心となっています。 Roslingは、「これらの材料で作られた最初の市販のインプラントの1つがTampereで生産されたものであり、ABM Compositeがスタートした方法です！現在、私たちの医療ビジネスユニットです」。
「インプラント用の生分解性の生物吸収性ポリマーがたくさんあります。」彼は続けます。「しかし、彼らの機械的特性は自然の骨とはほど遠いものです。インプラントに天然骨と同じ強度を与えるために、これらの生分解性ポリマーを強化することができました。」 Roslingは、ABMを添加した医療グレードのArcbioxガラス繊維が生分解性PLLAポリマーの機械的特性を200％〜500％改善できると指摘しました。
その結果、ABM Compositeのインプラントは、非強化ポリマーで作られたインプラントよりも高いパフォーマンスを提供し、同時に吸収性があり、骨の形成と成長を促進します。 ABM Compositeは、自動化された繊維/鎖配置技術も使用して、インプラントの全長に沿って繊維を敷設すること、潜在的に弱いスポットに追加の繊維を配置するなど、最適な繊維配向を確保します。
家庭および技術アプリケーション
成長する医療ビジネスユニットにより、ABM Compositeは、バイオベースの生分解性ポリマーとキッチン用品、カトラリー、その他の家庭用品にも使用できることを認識しています。 「これらの生分解性ポリマーは、通常、石油ベースのプラスチックと比較して、機械的特性が不十分です。」ロスリングは、「しかし、生分解性のガラス繊維でこれらの材料を強化することができ、幅広い技術アプリケーションのための化石ベースの商業プラスチックに実質的に代替品となっています」。
その結果、ABM Compositeは技術ビジネスユニットを増やし、現在60人を雇用しています。 「私たちは、より持続可能な終末期（EOL）ソリューションを提供しています。」ロスリングは、「私たちの価値提案は、これらの生分解性複合材料を土壌に変える産業堆肥化操作に入れることです。」従来のEガラスは不活性であり、これらの堆肥化施設では劣化しません。
Arcbioxファイバー複合材料
ABMコンポジットは、複合アプリケーション用のさまざまな形式のArcbiox x4/5ガラス繊維を開発しました。ショートカット繊維および射出成形化合物連続繊維テキスタイルやプルトリューションモールディングなどのプロセス用。 Arcbiox BSGF範囲は、生分解性ガラス繊維とバイオベースのポリエステル樹脂を組み合わせており、一般的な技術グレードとArcbiox 5グレードで利用可能で、食品接触アプリケーションでの使用が承認されています。
ABM Compositeは、ポリラトン酸（PLA）、PLLA、ポリブチレン（PBS）を含むさまざまな生分解性およびバイオベースのポリマーも調査しています。下の図は、X4/5ガラス繊維がパフォーマンスを改善して、ポリプロピレン（PP）やポリアミド6（PA6）などの標準的なガラス繊維強化ポリマーと競合する方法を示しています。
ABM Compositeは、ポリラトン酸（PLA）、PLLA、ポリブチレン（PBS）など、さまざまな生分解性およびバイオベースのポリマーも調査しています。下の図は、X4/5ガラス繊維がパフォーマンスを改善して、ポリプロピレン（PP）やポリアミド6（PA6）などの標準的なガラス繊維強化ポリマーと競合する方法を示しています。
耐久性と堆肥化
これらの複合材料が生分解性である場合、どのくらい続くでしょうか？ 「私たちのX4/5のガラス繊維は、砂糖のように5分間または一晩溶解することはありません。それらの特性は時間とともに劣化しますが、それほど目立ちません。」ロスリングは、「効果的に劣化するには、in vivoまたは産業用堆肥の山で見られるように、長期にわたって温度と湿度の上昇が必要です。たとえば、Arcbiox BSGF素材から作られたカップとボウルをテストし、機能を失うことなく最大200の食器洗いサイクルに耐えることができました。機械的特性の劣化がありますが、カップを使用するのに安全ではないほどではありません。」
ただし、これらの複合材料が耐用年数の終わりに廃棄される場合、堆肥化に必要な標準的な要件を満たし、ABMコンポジットがこれらの基準を満たしていることを証明するために一連のテストを実施することが重要です。 「（産業用堆肥化用）ISO基準によれば、生分解は6か月以内に発生し、3か月/90日以内に分解する必要があります」。 Rosling氏は次のように述べています。「分解とは、テストサンプル/製品をバイオマスまたは堆肥に入れることを意味します。 90日後、技術者はふるいを使用してバイオマスを調べます。 12週間後、製品の少なくとも90％が2 mm×2 mmのふるいを通過できるはずです。」
生分解は、バージン材料を粉末に粉砕し、90日後に放出されるCO2の総量を測定することにより決定されます。これにより、堆肥化プロセスの炭素含有量のどれだけが水、バイオマス、CO2に変換されるかを評価します。 「産業堆肥化テストに合格するには、堆肥化プロセスからの理論的100％CO2の90％を（炭素含有量に基づいて）達成する必要があります」。
Rosling氏によると、ABMコンポジットは分解要件と生分解要件を満たしており、テストにより、X4ガラス繊維の追加が実際に生分解性を改善することが示されています（上記の表を参照）。これは、たとえば、非強化されたPLAブレンドの場合は78％です。彼は、「しかし、30％の生分解性ガラス繊維が追加されたとき、生分解は94％に増加しましたが、分解率は良好でした」。
その結果、ABM Compositeは、EN 13432に従ってその材料を堆肥化できると認定できることを実証しました。これまでに渡された材料が、制御された堆肥化条件下での材料の最終的な有酸素生分解性のISO 14855-1、ISO 13432のPESTENTICTのためのISO DIN 13432のISO 13432のために、ISO 16929を含むISO 14855-1を含むことを実証しました。 DIN EN 13432。
堆肥化中にリリースされたCO2
堆肥化中、CO2は実際に放出されますが、一部は土壌に残り、植物によって利用されます。堆肥化は、産業プロセスとして、また他の廃棄物処理の代替品よりも少ないCO2を解放する堆肥化後のプロセスとして何十年も研究されており、堆肥化は依然として環境に優しい炭素排出量削減プロセスと考えられています。
生態毒性には、堆肥化プロセス中に生成されたバイオマスとこのバイオマスで成長した植物のテストが含まれます。 「これは、これらの製品を堆肥化しても成長している植物に害を及ぼさないようにすることです。」ロスリングは言った。さらに、ABM複合材料は、その材料が家庭堆肥化条件下で生分解要件を満たしていることを実証しました。これには、産業堆肥化の期間が短いと比較して、90％の生分解も必要ですが、12か月間です。
産業用途、生産、コスト、将来の成長
ABM Compositeの資料は多くの商用アプリケーションで使用されていますが、機密保持契約のためにさらに明らかにすることはできません。 「カップ、ソーサー、プレート、カトラリー、食料貯蔵容器などの用途に合わせて材料を注文します」とロスリングは言います。最近では、当社の材料は、2〜12週間ごとに交換する必要がある大規模な産業機械設備のコンポーネントの製造に使用するために選択されています。これらの企業は、X4ガラス繊維強化を使用することにより、これらの機械的部品は必要な耐摩耗性で作ることができ、使用後も堆肥化可能であることを認識しています。これらの企業は、新しい環境およびCO2排出規制を満たすという課題に直面しているため、これは近い将来の魅力的なソリューションです。」
Rosling氏は、「さまざまな種類の生地や非織物で連続した繊維を使用して、建設業界向けの構造コンポーネントを作成することにも関心が高まっています。また、バイオベースのが生分解性のPAまたはPPおよび不活性熱セット材料を使用して、生分解性繊維を使用することに興味があります。
現在、X4/5グラスはE-Glassよりも高価ですが、生産量も比較的小さく、ABM Compositeはアプリケーションを拡大し、需要が増加するにつれて20,000トン/年のランプアップを促進する多くの機会を追求しているため、コストを削減するのにも役立ちます。それでも、Roslingは、多くの場合、持続可能性と新しい規制要件を満たすことに関連するコストが完全には考慮されていないと述べています。一方、惑星を救う緊急性は成長しています。 「社会はすでにより多くのバイオベースの製品を推進しています。」彼は、「リサイクル技術を前進させるための多くのインセンティブがあり、世界はこれをより速く動かす必要があり、社会は将来バイオベースの製品の推進力を高めるだけだと思います」。
LCAと持続可能性の利点
Roslingは、ABMコンポジットの材料が温室効果ガスの排出と非再生可能エネルギーの使用を1キログラムあたり50〜60％削減すると言います。 「ISO 14040およびISO 140444で概説されている方法論に基づいて、環境フットプリントデータベース2.0、認定GABIデータセット、およびLCA（ライフサイクル分析）計算を使用します。
「現在、複合材料がライフサイクルの終わりに到達すると、複合廃棄物とEOL製品を焼却または促進するために多くのエネルギーが必要であり、細断と堆肥化は魅力的な選択肢であり、それは間違いなく私たちが提供する重要な価値提案の1つであり、新しいタイプのリサイクル可能性を提供しています。」ロスリングは、「私たちのグラスファイバーは、すでに土壌に存在する天然の鉱物成分から作られています。では、なぜ堆肥化した複合成分を堆肥化しないのか、焼却後に非分解性複合材料から繊維を溶解して肥料として使用してみませんか？これは、真の世界的な関心のリサイクルオプションです」。
Shanghai Orisen New Material Technology Co.、Ltd
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投稿時間：5月27日 - 2024年