Ką daryti, jei stiklo pluoštu sustiprinto polimero (GFRP) kompozitus būtų galima kompostuoti pasibaigus jų naudojimo laikui, be dešimtmečių įrodytų svorio mažinimo, stiprumo ir standumo, atsparumo korozijai ir ilgaamžiškumo pranašumų? Trumpai tariant, tai yra ABM Composite technologijos patrauklumas.
Bioaktyvus stiklas, didelio stiprumo pluoštas
Įkurta 2014 m., Arctic Biomaterials Oy (Tamperė, Suomija) sukūrė biologiškai skaidų stiklo pluoštą, pagamintą iš vadinamojo bioaktyvaus stiklo, kurį Ari Rosling, ABM Composite tyrimų ir plėtros direktorius apibūdina kaip „ypatingą formulę, sukurtą septintajame dešimtmetyje, leidžiančią stiklui fiziologinėmis sąlygomis suyra. Patekęs į organizmą, stiklas skyla į mineralines druskas, išskiria natrio, magnio, fosfatų ir kt., todėl susidaro būklė, skatinanti kaulų augimą.
„Jis turi panašių savybiųbešarminis stiklo pluoštas (E-stiklas). Roslingas sakė: „Tačiau šį biologiškai aktyvų stiklą sunku pagaminti ir įtraukti į pluoštus, ir iki šiol jis buvo naudojamas tik kaip milteliai arba glaistas. Kiek mums žinoma, ABM Composite buvo pirmoji įmonė, pramoniniu mastu pagaminusi iš jo didelio stiprumo stiklo pluoštą, o dabar mes naudojame šiuos ArcBiox X4/5 stiklo pluoštus įvairių tipų plastikams, įskaitant biologiškai skaidomus polimerus, sustiprinti.
Medicininiai implantai
Tamperės regionas, esantis dvi valandas į šiaurę nuo Helsinkio, Suomijoje, nuo devintojo dešimtmečio buvo biologiškai skaidžių polimerų, skirtų medicinos reikmėms, centras. Roslingas aprašo: „Vienas pirmųjų komerciškai prieinamų implantų, pagamintų iš šių medžiagų, buvo pagamintas Tamperėje, todėl ABM Composite pradėjo veikti! kuris dabar yra mūsų medicinos verslo padalinys“.
"Yra daug biologiškai skaidžių, biologiškai absorbuojamų polimerų, skirtų implantams." Jis tęsia: „Tačiau jų mechaninės savybės toli gražu nėra natūralaus kaulo. Mums pavyko pagerinti šiuos biologiškai skaidomus polimerus, kad implantas būtų toks pat tvirtas kaip natūralus kaulas. Roslingas pažymėjo, kad medicininės klasės ArcBiox stiklo pluoštas su ABM gali pagerinti biologiškai skaidžių PLLA polimerų mechanines savybes 200–500 %.
Dėl to ABM Composite implantai pasižymi didesniu našumu nei implantai, pagaminti iš nesustiprintų polimerų, kartu yra biologiškai absorbuojami ir skatina kaulų formavimąsi bei augimą. ABM Composite taip pat naudoja automatizuotus pluošto / sruogų įdėjimo metodus, kad užtikrintų optimalią pluošto orientaciją, įskaitant pluoštų klojimą per visą implanto ilgį, taip pat papildomų pluoštų įdėjimą į galimai silpnas vietas.
Buitiniai ir techniniai pritaikymai
Augdama medicinos verslo padaliniui ABM Composite pripažįsta, kad biologiškai skaidūs polimerai taip pat gali būti naudojami virtuvės reikmenims, stalo įrankiams ir kitiems namų apyvokos daiktams gaminti. "Šie biologiškai skaidūs polimerai paprastai turi prastas mechanines savybes, palyginti su naftos pagrindu pagamintais plastikais." Roslingas sakė: „Tačiau mes galime sustiprinti šias medžiagas savo biologiškai skaidomu stiklo pluoštu, todėl jos yra beveik gera alternatyva iškastiniams komerciniams plastikams įvairiems techniniams tikslams“.
Dėl to ABM Composite padidino techninio verslo padalinį, kuriame dabar dirba 60 žmonių. „Siūlome tvaresnius eksploatavimo pabaigos (EOL) sprendimus. Roslingas sako: „Mūsų vertės pasiūlymas yra panaudoti šiuos biologiškai skaidomus kompozitus pramoniniam kompostavimui, kai jie virsta dirvožemiu. Tradicinis E-stiklas yra inertiškas ir šiose kompostavimo patalpose nesuyra.
ArcBiox pluošto kompozitai
„ABM Composite“ sukūrė įvairių formų ArcBiox X4/5 stiklo pluoštą, skirtą kompozitiniam naudojimui.trumpai supjaustyti pluoštaiir liejimo mišiniai įpurškimuiištisiniai pluoštaitokiems procesams kaip tekstilės formavimas ir formavimas pultruziniu būdu. „ArcBiox BSGF“ serijoje biologiškai skaidus stiklo pluoštas sujungiamas su biologinėmis poliesterio dervomis ir yra bendros technologijos klasės bei „ArcBiox 5“ klasės, patvirtintos naudoti su maistu besiliečiančiose srityse.
ABM Composite taip pat ištyrė įvairius biologiškai skaidomus ir biologiškai pagrįstus polimerus, įskaitant polilaktinę rūgštį (PLA), PLLA ir polibutileno sukcinatą (PBS). Toliau pateiktoje diagramoje parodyta, kaip X4/5 stiklo pluoštas gali pagerinti našumą, kad galėtų konkuruoti su standartiniais stiklo pluoštu sustiprintais polimerais, tokiais kaip polipropilenas (PP) ir net poliamidas 6 (PA6).
ABM Composite taip pat ištyrė įvairius biologiškai skaidomus ir biologiškai pagrįstus polimerus, įskaitant polilaktinę rūgštį (PLA), PLLA ir polibutileno sukcinatą (PBS). Toliau pateiktoje diagramoje parodyta, kaip X4/5 stiklo pluoštas gali pagerinti našumą, kad galėtų konkuruoti su standartiniais stiklo pluoštu sustiprintais polimerais, tokiais kaip polipropilenas (PP) ir net poliamidas 6 (PA6).
Patvarumas ir kompostavimas
Jei šie kompozitai yra biologiškai skaidūs, kiek laiko jie tarnaus? „Mūsų X4/5 stiklo pluoštas neištirpsta per penkias minutes ar per naktį, kaip cukrus, ir nors jų savybės laikui bėgant blogės, tai nebus taip pastebima. Roslingas sako: „Norint efektyviai skaidytis, mums reikia aukštesnės temperatūros ir drėgmės ilgą laiką, kaip yra in vivo arba pramoninėse komposto krūvose. Pavyzdžiui, mes išbandėme puodelius ir dubenėlius, pagamintus iš mūsų ArcBiox BSGF medžiagos, ir jie galėjo atlaikyti iki 200 indų plovimo ciklų neprarasdami funkcionalumo. Yra šiek tiek pablogėjusios mechaninės savybės, bet ne tiek, kad puodelius būtų nesaugu naudoti.
Tačiau svarbu, kad kai šie kompozitai yra utilizuojami pasibaigus jų naudojimo laikui, jie atitiktų standartinius kompostavimui reikalingus reikalavimus, o ABM Composite atliko daugybę bandymų, siekdama įrodyti, kad jis atitinka šiuos standartus. „Pagal ISO standartus (pramoniniam kompostavimui) biologinis skaidymas turėtų įvykti per 6 mėnesius, o suirimas – per 3 mėnesius/90 dienų“. Roslingas sako: „Skilimas reiškia tiriamojo mėginio/produkto įdėjimą į biomasę arba kompostą. po 90 dienų technikas tiria biomasę naudodamas sietelį. po 12 savaičių mažiausiai 90 procentų produkto turėtų prasiskverbti per 2 mm × 2 mm sietą“.
Biologinis skaidymas nustatomas susmulkinant pirminę medžiagą į miltelius ir išmatuojant bendrą CO2 kiekį, išsiskiriantį po 90 dienų. Taip įvertinama, kiek kompostavimo proceso anglies kiekio paverčiama vandeniu, biomase ir CO2. „Norint išlaikyti pramoninio kompostavimo testą, turi būti pasiekta 90 procentų teorinio 100 procentų CO2, susidarančio kompostavimo procese (pagal anglies kiekį)“.
Roslingas teigia, kad ABM Composite atitiko skilimo ir biologinio skaidymosi reikalavimus, o bandymai parodė, kad pridėjus X4 stiklo pluoštą iš tikrųjų pagerinamas biologinis skaidumas (žr. lentelę aukščiau), o tai, pavyzdžiui, nesustiprinto PLA mišinio atveju yra tik 78%. Jis paaiškina: „Tačiau pridėjus mūsų 30 % biologiškai skaidžių stiklo pluoštų, biologinis skaidymas padidėjo iki 94 %, o skilimo lygis išliko geras.
Dėl to ABM Composite įrodė, kad jos medžiagos gali būti sertifikuotos kaip kompostuojamos pagal EN 13432. Iki šiol atlikti bandymai, kuriuos ji pagamino, apima ISO 14855-1 galutinį medžiagų aerobinį biologinį skaidymą kontroliuojamomis kompostavimo sąlygomis, ISO 16929 aerobinį. kontroliuojamas skilimas, ISO DIN EN 13432 cheminiams reikalavimams ir OECD 208 fitotoksiškumo bandymams, ISO DIN EN 13432.
CO2, išsiskiriantis kompostuojant
Kompostuojant CO2 iš tiesų išsiskiria, tačiau dalis lieka dirvoje ir vėliau jį panaudoja augalai. Kompostavimas buvo tiriamas dešimtmečius – ir kaip pramoninis procesas, ir kaip postkompostavimo procesas, kurio metu išmetama mažiau CO2 nei kitų atliekų šalinimo alternatyvų, o kompostavimas vis dar laikomas aplinkai nekenksmingu ir anglies pėdsaką mažinančiu procesu.
Ekotoksiškumas apima kompostavimo proceso metu pagamintos biomasės ir su šia biomase auginamų augalų testavimą. „Taip siekiama užtikrinti, kad šių produktų kompostavimas nepakenktų augantiems augalams. Roslingas pasakė. Be to, ABM Composite įrodė, kad jos medžiagos atitinka biologinio skaidymo reikalavimus namų kompostavimo sąlygomis, kurios taip pat reikalauja 90 % biologinio skaidymosi, tačiau per 12 mėnesių laikotarpį, palyginti su trumpesniu pramoninio kompostavimo laikotarpiu.
Pramonės pritaikymas, gamyba, sąnaudos ir ateities augimas
„ABM Composite“ medžiagos yra naudojamos daugelyje komercinių programų, tačiau daugiau negali būti atskleista dėl konfidencialumo susitarimų. „Užsakome savo medžiagas, kad tiktų, pavyzdžiui, puodeliai, lėkštės, lėkštės, stalo įrankiai ir maisto laikymo talpyklos, – sako Roslingas, – tačiau jos taip pat naudojamos kaip alternatyva naftos pagrindu pagamintam plastikui kosmetikos induose ir dideliuose namų apyvokos daiktuose. Visai neseniai mūsų medžiagos buvo atrinktos naudoti komponentų gamyboje didelėse pramonės mašinų instaliacijose, kurias reikia keisti kas 2-12 savaičių. Šios įmonės pripažino, kad naudojant mūsų X4 stiklo pluošto armatūrą, šios mechaninės dalys gali būti pagamintos su reikiamu atsparumu dilimui ir taip pat yra kompostuojamos po naudojimo. Tai patrauklus sprendimas artimiausiai ateičiai, nes šios įmonės susiduria su iššūkiu įvykdyti naujus aplinkosaugos ir CO2 emisijos reikalavimus“.
Roslingas pridūrė: „Taip pat didėja susidomėjimas mūsų ištisinio pluošto naudojimu įvairių tipų audiniams ir neaustinėms medžiagoms gaminti statybų pramonei skirtus konstrukcinius komponentus. Taip pat matome susidomėjimą mūsų biologiškai skaidžių pluoštų naudojimu su biologiškai pagrįstu, bet biologiškai neskaidomu PA arba PP ir inertinėmis termoreaktyviosiomis medžiagomis.
Šiuo metu X4/5 stiklo pluoštas yra brangesnis nei E-stiklas, tačiau gamybos apimtys taip pat yra palyginti nedidelės, o ABM Composite ieško daug galimybių plėsti pritaikymą ir palengvinti augimą iki 20 000 tonų per metus, augant paklausai. kurios taip pat galėtų padėti sumažinti išlaidas. Nepaisant to, Roslingas teigia, kad daugeliu atvejų išlaidos, susijusios su tvarumo ir naujų reguliavimo reikalavimų laikymusi, nebuvo iki galo įvertintos. Tuo tarpu planetos gelbėjimo būtinybė auga. „Visuomenė jau siekia daugiau biologinių produktų. Jis aiškina: „Yra daug paskatų stumti perdirbimo technologijas į priekį, pasaulis turi judėti greičiau ir manau, kad ateityje visuomenė tik padidins savo pastangas kurti biologinius produktus“.
LCA ir tvarumo pranašumas
Roslingas teigia, kad ABM Composite medžiagos sumažina šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą ir neatsinaujinančios energijos naudojimą 50–60 procentų vienam kilogramui. „Savo gaminiams naudojame aplinkos pėdsakų duomenų bazę 2.0, akredituotą GaBi duomenų rinkinį ir LCA (Life Cycle Analysis) skaičiavimus, pagrįstus ISO 14040 ir ISO 14044 aprašyta metodika.
„Šiuo metu, kai kompozitai pasiekia savo gyvavimo ciklo pabaigą, kompozitinėms atliekoms ir EOL produktams sudeginti arba pirolizuoti reikia daug energijos, o smulkinimas ir kompostavimas yra patrauklus pasirinkimas, ir tai neabejotinai vienas iš pagrindinių mūsų siūlomų vertės pasiūlymų. ir mes siūlome naujo tipo perdirbamumą. Roslingas sako: „Mūsų stiklo pluoštas yra pagamintas iš natūralių mineralinių komponentų, kurie jau yra dirvožemyje. Taigi kodėl gi ne kompostuoti EOL kompozitinius komponentus arba ištirpinti pluoštus iš nesuyrančių kompozitų po deginimo ir naudoti juos kaip trąšas? Tai realaus pasaulinio susidomėjimo turintis perdirbimo variantas.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (taip pat WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresas: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Šanchajus
Paskelbimo laikas: 2024-05-27