Ko darīt, ja stikla šķiedru pastiprinātu polimēru (GFRP) kompozītus varētu kompostēt to lietderīgās darbības laikā, papildus gadu desmitiem, kad ir pierādīti svara samazināšanas, izturības un stingrības, korozijas izturības un izturības ieguvumi? Īsumā tas ir ABM Composite tehnoloģijas pievilcība.
Bioaktīva stikla, augstas stiprības šķiedras
Arktikas biomateriāli Oy (Tampere, Somija), kas dibināta 2014. gadā, ir izstrādājusi bioloģiski noārdāmu stikla šķiedru, kas izgatavota no tā dēvētā bioaktīvā stikla, kuru ARI Rosling, ABM kompozīta R&D direktors, raksturo kā “īpašu formulējumu, kas izstrādāts 1960. gados, kas ļauj stiklu noārdīties fizioloģiskos apstākļos. Ievadot ķermenī, stikls sadalās tā sastāvdaļu minerālu sāļos, atbrīvojot nātriju, magniju, fosfātus utt., Tādējādi radot stāvokli, kas stimulē kaulu augšanu. ”
“Tam ir līdzīgas īpašībasstikla šķiedra bez sārmiem (e-stikls). Roslings sacīja: “Bet šo bioaktīvo stiklu ir grūti ražot un ievilkt šķiedrās, un līdz šim tas ir izmantots tikai kā pulveris vai špakteles. Cik mēs zinām, ABM Composite bija pirmais uzņēmums, kas rūpnieciskā mērogā izgatavoja augstas stiprības stikla šķiedras, un mēs tagad izmantojam šīs Arcbiox X4/5 stikla šķiedras, lai pastiprinātu dažāda veida plastmasu, ieskaitot bioloģiski noārdāmus polimērus ”.
Medicīniskie implanti
Tamperes reģions, divas stundas uz ziemeļiem no Helsinki, Somijā, kopš 1980. gadiem ir bijis bioloģiski noārdāmu polimēru centrs medicīniskai lietošanai. Roslings apraksta: “Viens no pirmajiem komerciāli pieejamajiem implantiem, kas izgatavoti ar šiem materiāliem, tika ražots Tampere, un tieši tā ABM Composite sāka savu startu! kas tagad ir mūsu medicīnas biznesa vienība ”.
"Implantiem ir daudz bioloģiski noārdāmu, bioabsorbējamu polimēru." Viņš turpina: “Bet viņu mehāniskās īpašības ir tālu no dabiskā kaula. Mēs varējām uzlabot šos bioloģiski noārdāmos polimērus, lai implantam piešķirtu tādu pašu spēku kā dabiskais kauls ”. Roslings atzīmēja, ka medicīniskās pakāpes Arcbiox stikla šķiedras ar ABM pievienošanu var uzlabot bioloģiski noārdāmo PLLA polimēru mehāniskās īpašības par 200% līdz 500%.
Tā rezultātā ABM Composite implanti piedāvā augstāku veiktspēju nekā implanti, kas izgatavoti ar nestabiliem polimēriem, vienlaikus arī bioabsorbējami un veicinot kaulu veidošanos un augšanu. ABM kompozīts izmanto arī automatizētas šķiedras/virknes izvietošanas paņēmienus, lai nodrošinātu optimālu šķiedru orientāciju, ieskaitot šķiedru novietošanu visā implanta garumā, kā arī novietot papildu šķiedras potenciāli vājās vietās.
Mājsaimniecības un tehniski pielietojumi
Ar savu pieaugošo medicīnisko biznesa vienību ABM Composite atzīst, ka bio bāzes un bioloģiski noārdāmus polimērus var izmantot arī virtuves piederumiem, galda piederumiem un citiem sadzīves priekšmetiem. "Šiem bioloģiski noārdāmiem polimēriem parasti ir sliktas mehāniskās īpašības, salīdzinot ar naftas bāzes plastmasu." Roslings sacīja: “Bet mēs varam pastiprināt šos materiālus ar savām bioloģiski noārdāmām stikla šķiedrām, padarot tos praktiski par labu alternatīvu uz fosilām komerciālajām plastmasām plaša spektra tehniskām lietojumprogrammām”.
Tā rezultātā ABM Composite ir palielinājusi savu tehnisko biznesa vienību, kurā tagad strādā 60 cilvēki. "Mēs piedāvājam vairāk ilgtspējīgāku (EOL) risinājumu." Roslings saka: "Mūsu vērtības piedāvājums ir ievietot šos bioloģiski noārdāmos kompozītus rūpniecības kompostēšanas operācijās, kur tie pārvēršas augsnē." Tradicionālais e-stikls ir inerts, un šajās kompostēšanas telpās tā nesadalīsies.
Arcbiox šķiedru kompozītmateriāli
ABM kompozīts ir izstrādājis dažādas Arcbiox x4/5 stikla šķiedras formas kompozītmateriālu lietojumprogrammām, sākot noīsās šķiedrasun iesmidzināšanas veidņu savienojumiNepārtrauktas šķiedrasTādiem procesiem kā tekstilizstrādājums un pulrūzijas veidošana. Arcbiox BSGF diapazons apvieno bioloģiski noārdāmās stikla šķiedras ar bio balstītiem poliestera sveķiem un ir pieejami vispārējās tehnoloģiju klasēs un Arcbiox 5 pakāpēs, kas apstiprinātas lietošanai pārtikas kontaktu lietojumos.
ABM kompozīts ir pētījis arī dažādus bioloģiski noārdāmus un bio bāzes polimērus, ieskaitot polilaktīnskābi (PLA), PLLA un polibutilēna sukcinātu (PBS). Zemāk redzamā diagramma parāda, kā x4/5 stikla šķiedras var uzlabot veiktspēju, lai konkurētu ar standarta stikla šķiedras pastiprinātiem polimēriem, piemēram, polipropilēnu (PP) un pat poliamīdu 6 (PA6).
ABM kompozīts ir pētījis arī dažādus bioloģiski noārdāmus un bio bāzes polimērus, ieskaitot polilaktīnskābi (PLA), PLLA un polibutilēna sukcinātu (PBS). Zemāk redzamā diagramma parāda, kā x4/5 stikla šķiedras var uzlabot veiktspēju, lai konkurētu ar standarta stikla šķiedras pastiprinātiem polimēriem, piemēram, polipropilēnu (PP) un pat poliamīdu 6 (PA6).
Izturība un kompostējamība
Ja šie kompozīti ir bioloģiski noārdāmi, cik ilgi tie ilgs? "Mūsu X4/5 stikla šķiedras neizšķīst piecās minūtēs vai nakti, kā to dara cukurs, un, lai arī to īpašības laika gaitā noārdīsies, tas nebūs tik pamanāms." Roslings saka: “Lai efektīvi pasliktinājās, mums ir nepieciešama paaugstināta temperatūra un mitrums ilgā laika posmā, kā atrodams in vivo vai rūpniecības komposta pāļos. Piemēram, mēs pārbaudījām krūzes un bļodas, kas izgatavotas no mūsu Arcbiox BSGF materiāla, un tās varētu izturēt līdz 200 trauku mazgāšanas cikliem, nezaudējot funkcionalitāti. Ir zināma mehānisko īpašību degradācija, bet ne līdz vietai, kur kausi ir nedroši izmantot ”.
Tomēr ir svarīgi, lai tad, kad šie kompozītmateriāli tiek iznīcināti to lietderīgās lietošanas laika beigās, tie atbilst kompostēšanai nepieciešamās standarta prasības, un ABM Composite ir veikusi virkni testu, lai pierādītu, ka tas atbilst šiem standartiem. “Saskaņā ar ISO standartiem (rūpnieciskai kompostēšanai) bioloģiskajai noārdīšanai vajadzētu notikt 6 mēnešu laikā un sadalīties 3 mēnešu laikā/90 dienu laikā”. Roslings saka: “sadalīšanās nozīmē testa parauga/produkta ievietošanu biomasā vai kompostā. Pēc 90 dienām tehniķis pārbauda biomasu, izmantojot sietu. Pēc 12 nedēļām vismaz 90 procentiem produkta jāspēj iziet caur 2 mm × 2 mm sietu ”.
Biodegradāciju nosaka, sasmalcinot neapstrādātu materiālu pulverī un izmērot kopējo CO2 daudzumu, kas izdalās pēc 90 dienām. Tas novērtē, cik liela daļa no oglekļa satura kompostēšanas procesā tiek pārveidots par ūdeni, biomasu un CO2. “Lai nokārtotu rūpniecisko kompostēšanas testu, ir jāsasniedz 90 procenti teorētisko 100 procentu CO2 no kompostēšanas procesa (pamatojoties uz oglekļa saturu)”.
Rosling saka, ka ABM kompozīts ir izpildījis sadalīšanās un bioloģiskās noārdīšanās prasības, un testi ir parādījuši, ka tā X4 stikla šķiedras pievienošana faktiski uzlabo bioloģisko noārdīšanos (skatīt tabulu iepriekš), kas ir tikai 78% neatlaidīgam PLA maisījumam, piemēram. Viņš skaidro: ”Tomēr, kad tika pievienotas mūsu 30% bioloģiski noārdāmās stikla šķiedras, bioloģiskā noārdīšanās palielinājās līdz 94%, bet degradācijas līmenis palika labs”.
Rezultātā ABM kompozīts ir parādījis, ka tā materiālus var sertificēt kā kompostējamus saskaņā ar EN 13432. Pārbaudes, ka tā materiāli ir nokārtoti līdz šim, ietver ISO 14855-1 galīgajam aerobās bioloģiskās noārdāmībai, kas tiek kontrolēta kompostēšanas apstākļos, ISO 16929 Aerobā kontrolētai 208 decompozīcijai, izo din. 13432 ķīmiskām un OECD 208. 13432.
CO2 atbrīvots kompostēšanas laikā
Kompostēšanas laikā CO2 patiešām tiek atbrīvots, bet daži paliek augsnē un pēc tam to izmanto augi. Kompostēšana ir pētīta gadu desmitiem ilgi gan kā rūpniecības process, gan kā pēckompostēšanas process, kas izdala mazāk CO2 nekā citas atkritumu apglabāšanas alternatīvas, un kompostēšana joprojām tiek uzskatīta par videi draudzīgu un oglekļa pēdas samazināšanas procesu.
Ekotoksicitāte ietver kompostēšanas procesa laikā ražotās biomasas pārbaudi un augus, kas audzēti ar šo biomasu. "Tas ir paredzēts, lai pārliecinātos, ka šo produktu kompostēšana nekaitē augošajiem augiem." Roslings teica. Turklāt ABM kompozīts ir parādījis, ka tā materiāli atbilst bioloģiskās noārdīšanās prasībām mājas kompostēšanas apstākļos, kuriem nepieciešama arī 90% bioloģiskā noārdīšanās, bet 12 mēnešu periodā, salīdzinot ar īsāku rūpnieciskās kompostēšanas periodu.
Rūpniecības lietojumprogrammas, ražošana, izmaksas un nākotnes izaugsme
ABM Composite materiāli tiek izmantoti vairākās komerciālās lietojumprogrammās, bet vairāk nevar atklāt konfidencialitātes nolīgumu dēļ. “Mēs pasūtām savus materiālus, lai tie būtu piemēroti tādām lietojumiem kā krūzes, apakštase, šķīvji, galda piederumi un pārtikas uzglabāšanas konteineri,” saka Roslings, “bet tos izmanto arī kā alternatīvu uz naftas bāzes plastmasu kosmētikas traukos un lielos sadzīves priekšmetos. Pavisam nesen mūsu materiāli ir izvēlēti izmantošanai komponentu ražošanā lielās rūpniecības mašīnu iekārtās, kuras jāmaina ik pēc 2–12 nedēļām. Šie uzņēmumi ir atzinuši, ka, izmantojot mūsu X4 stikla šķiedras pastiprināšanu, šīs mehāniskās detaļas var izgatavot ar nepieciešamo nodiluma pretestību un ir arī kompostējamas pēc lietošanas. Tas ir pievilcīgs risinājums tuvākajai nākotnei, jo šie uzņēmumi saskaras ar izaicinājumu izpildīt jaunus vides un CO2 emisijas noteikumus ”.
Roslings piebilda: “Arvien pieaug interese arī izmantot mūsu nepārtrauktās šķiedras dažāda veida audumos un neaustos, lai izveidotu būvniecības komponentus būvniecības nozarei. Mēs redzam arī interesi izmantot mūsu bioloģiski noārdāmās šķiedras ar bio bāzes, bet ne bioloģiski noārdāmiem PA vai PP un inertiem termoset materiāliem ”.
Pašlaik X4/5 stiklplasta ir dārgāka nekā e-stikls, bet arī ražošanas apjomi ir salīdzinoši mazi, un ABM Composite izmanto vairākas iespējas paplašināt lietojumprogrammas un atvieglot palielināšanos līdz 20 000 tonnām gadā, pieaugot pieprasījumam, kas arī varētu palīdzēt samazināt izmaksas. Pat ja tā, Roslings saka, ka daudzos gadījumos izmaksas, kas saistītas ar ilgtspējības un jaunu normatīvo prasību izpildi, nav pilnībā apsvērtas. Tikmēr palielinās planētas glābšanas steidzamība. "Sabiedrība jau cenšas pēc vairāk bio izstrādājumu." Viņš skaidro: “Ir daudz stimulu, lai virzītu pārstrādes tehnoloģijas uz priekšu, pasaulei tas ir jāpārvietojas ātrāk, un es domāju, ka sabiedrība nākotnē palielinās tikai bio balstītu produktu virzību”.
LCA un ilgtspējības priekšrocība
Rosling saka, ka ABM Composite materiāli samazina siltumnīcefekta gāzu emisijas un neatjaunojamās enerģijas izmantošanu par 50–60 procentiem uz kilogramu. “Mēs izmantojam vides pēdas nospiedumu datu bāzi 2.0, akreditētu GABI datu kopu un LCA (dzīves cikla analīzes) aprēķinus mūsu produktiem, pamatojoties uz metodoloģiju, kas aprakstīta ISO 14040 un ISO 14044 ″.
“Pašlaik, kad kompozītmateriāli sasniedz sava dzīves cikla beigas, ir nepieciešams daudz enerģijas, lai sadedzinātu vai pirolyse kompozītmateriālu atkritumus un EOL produktus, un smalcināšana un kompostēšana ir pievilcīga iespēja, un tas noteikti ir viens no galvenajiem vērtības piedāvājumiem, ko mēs piedāvājam, un mēs piedāvājam jauna veida pārstrādājamību.” Roslings saka: “Mūsu stiklplasta ir izgatavota no dabiskām minerālu sastāvdaļām, kas jau atrodas augsnē. Tātad, kāpēc gan kompostēt EOL kompozītmateriālu komponentus vai izšķīdināt šķiedras no nesadalāmiem kompozītmateriāliem pēc sadedzināšanas un izmantot tos kā mēslojumu? Šī ir reālas globālās intereses pārstrādes iespēja ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (arī WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adrese: Nr.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang rajons, Šanhaja
Pasta laiks: maijs-27-2024