Што ако композитите со полимер армирани со стаклени влакна (GFRP) би можеле да се компостираат на крајот од нивниот корисен век, покрај децениските докажани придобивки од намалување на тежината, цврстина и вкочанетост, отпорност на корозија и издржливост? Тоа, накратко, е привлечноста на технологијата на ABM Composite.
Биоактивно стакло, влакна со висока јачина
Основана во 2014 година, Arctic Biomaterials Oy (Тампере, Финска) разви биоразградливо стаклено влакно направено од т.н. да се деградира под физиолошки услови. Кога ќе се внесе во телото, стаклото се распаѓа во неговите составни минерални соли, ослободувајќи натриум, магнезиум, фосфати итн., со што се создава состојба која го стимулира растот на коските“.
„Има слични својства настаклени влакна без алкали (Е-стакло).“ Рослинг рече: „Но, ова биоактивно стакло е тешко да се произведе и да се влече во влакна, а до сега се користеше само како прав или кит. Колку што знаеме, ABM Composite беше првата компанија која направи стаклени влакна со висока цврстина од него на индустриско ниво, а сега ги користиме овие ArcBiox X4/5 стаклени влакна за зајакнување на различни видови пластика, вклучително и биоразградливи полимери“.
Медицински импланти
Регионот Тампере, два часа северно од Хелсинки, Финска, е центар за био-базирани биоразградливи полимери за медицински апликации од 1980-тите. Рослинг опишува: „Еден од првите комерцијално достапни импланти направени со овие материјали беше произведен во Тампере, и на тој начин ABM Composite започна! која сега е наша медицинска деловна единица“.
„Има многу биоразградливи, биоапсорбирачки полимери за импланти“. Тој продолжува, „но нивните механички својства се далеку од природна коска. Успеавме да ги подобриме овие биоразградливи полимери за да му дадеме на имплантот иста цврстина како природната коска“. Рослинг истакна дека стаклените влакна ArcBiox од медицинска класа со додавање на ABM може да ги подобрат механичките својства на биоразградливите PLLA полимери за 200% до 500%.
Како резултат на тоа, имплантите на ABM Composite нудат повисоки перформанси од импланти направени со неармирани полимери, а истовремено се биоапсорбирачки и промовираат формирање и раст на коските. ABM Composite користи и автоматизирани техники за поставување влакна/влакно за да се обезбеди оптимална ориентација на влакната, вклучително и поставување влакна по целата должина на имплантот, како и поставување дополнителни влакна на потенцијално слабите точки.
Апликации за домаќинство и технички
Со својата растечка медицинска деловна единица, ABM Composite признава дека полимерите базирани на био и биоразградливи може да се користат и за прибор за кујна, прибор за јадење и други предмети за домаќинството. „Овие биоразградливи полимери обично имаат лоши механички својства во споредба со пластиката базирана на нафта“. Рослинг рече: „Но, можеме да ги зајакнеме овие материјали со нашите биоразградливи стаклени влакна, што ги прави практично добра алтернатива на комерцијалната пластика базирана на фосили за широк опсег на технички апликации“.
Како резултат на тоа, ABM Composite ја зголеми својата техничка деловна единица, која сега вработува 60 луѓе. „Нудиме поодржливи решенија за крајот на животот (EOL). Рослинг вели: „Нашата вредност е да ги ставиме овие биоразградливи композити во индустриски операции за компостирање каде што ќе се претворат во почва“. Традиционалното Е-стакло е инертно и нема да се деградира во овие капацитети за компостирање.
ArcBiox влакна композити
ABM Composite има развиено различни форми на ArcBiox X4/5 стаклени влакна за композитни апликации, одкратки влакнаи соединенија за вбризгување наконтинуирани влакназа процеси како што се обликување на текстил и пултрузија. Палетата ArcBiox BSGF комбинира биоразградливи стаклени влакна со био-базирани полиестерски смоли и е достапна во општи технолошки класи и ArcBiox 5 оценки одобрени за употреба во апликации за контакт со храна.
ABM Composite, исто така, истражуваше различни биоразградливи и био-базирани полимери, вклучувајќи Полилактична киселина (PLA), PLLA и полибутилен сукцинат (PBS). Дијаграмот подолу покажува како стаклените влакна X4/5 можат да ги подобрат перформансите за да се натпреваруваат со стандардните полимери засилени со стаклени влакна како што се полипропилен (PP) па дури и полиамид 6 (PA6).
ABM Composite, исто така, истражуваше различни биоразградливи и био-базирани полимери, вклучувајќи Полилактична киселина (PLA), PLLA и полибутилен сукцинат (PBS). Дијаграмот подолу покажува како стаклените влакна X4/5 можат да ги подобрат перформансите за да се натпреваруваат со стандардните полимери засилени со стаклени влакна како што се полипропилен (PP) па дури и полиамид 6 (PA6).
Трајност и компостирање
Ако овие композити се биоразградливи, колку долго ќе траат? „Нашите X4/5 стаклени влакна не се раствораат за пет минути или преку ноќ како шеќерот, и додека нивните својства ќе се деградираат со текот на времето, тоа нема да биде толку забележливо“. Рослинг вели: „За ефикасно да се деградираме, потребни ни се покачени температури и влажност на долги временски периоди, како што се наоѓаат in vivo или во купиштата индустриски компост. На пример, тестиравме чаши и чинии направени од нашиот ArcBiox BSGF материјал и тие можеа да издржат до 200 циклуси на миење садови без губење на функционалноста. Има одредена деградација на механичките својства, но не до точка каде што чашите не се безбедни за употреба“.
Сепак, важно е кога овие композити ќе се отстранат на крајот на нивниот корисен век, тие навистина да ги исполнуваат стандардните барања потребни за компостирање, а ABM Composite изврши серија тестови за да докаже дека ги исполнува овие стандарди. „Согласно ISO стандардите (за индустриско компостирање), биоразградувањето треба да се случи во рок од 6 месеци, а распаѓањето во рок од 3 месеци/90 дена. Рослинг вели: „Разградување значи ставање на тест примерокот/производот во биомаса или компост. по 90 дена, техничарот ја испитува биомасата користејќи сито. по 12 недели, најмалку 90 проценти од производот треба да може да помине низ сито од 2 mm × 2 mm“.
Биоразградувањето се одредува со мелење на девствениот материјал во прав и мерење на вкупната количина на CO2 ослободен по 90 дена. Ова проценува колку од содржината на јаглерод во процесот на компостирање се претвора во вода, биомаса и CO2. „За да се помине тестот за индустриско компостирање, мора да се постигне 90 проценти од теоретските 100 проценти CO2 од процесот на компостирање (врз основа на содржината на јаглерод)“.
Рослинг вели дека ABM Composite ги исполни барањата за распаѓање и биоразградување, а тестовите покажаа дека додавањето на неговите X4 стаклени влакна всушност ја подобрува биоразградливоста (види табела погоре), што е само 78% за незасилена мешавина на PLA, на пример. Тој објаснува: „Меѓутоа, кога беа додадени нашите 30% биоразградливи стаклени влакна, биоразградувањето се зголеми на 94%, додека стапките на разградување останаа добри“.
Како резултат на тоа, ABM Composite покажа дека неговите материјали може да се сертифицираат како компостираат според EN 13432. Тестовите што неговите материјали ги поминале до денес вклучуваат ISO 14855-1 за конечна аеробна биоразградливост на материјалите под контролирани услови на компостирање, ISO 16929 за аеробна контролирано распаѓање, ISO DIN EN 13432 за хемиски барања и OECD 208 за тестирање на фитотоксичност, ISO DIN EN 13432.
CO2 што се ослободува за време на компостирањето
За време на компостирањето, CO2 навистина се ослободува, но дел останува во почвата и потоа се користи од растенијата. Компостирањето се изучува со децении, и како индустриски процес и како процес по компостирање кој ослободува помалку CO2 од другите алтернативи за отстранување на отпадот, а компостирањето сè уште се смета за еколошки процес и за намалување на јаглеродниот отпечаток.
Екотоксичноста вклучува тестирање на биомасата произведена за време на процесот на компостирање и растенијата што се одгледуваат со оваа биомаса. „Ова е за да се осигураме дека компостирањето на овие производи не им штети на растечките растенија“. - изјави Рослинг. Дополнително, ABM Composite покажа дека неговите материјали ги исполнуваат барањата за биоразградување во услови на домашно компостирање, кои исто така бараат 90% биоразградување, но во период од 12 месеци, во споредба со пократок период за индустриско компостирање.
Индустриски апликации, производство, трошоци и иден раст
Материјалите на ABM Composite се користат во голем број комерцијални апликации, но повеќе не може да се открие поради договорите за доверливост. „Нарачуваме нашите материјали да одговараат на апликации како што се чаши, чинии, чинии, прибор за јадење и контејнери за складирање храна“, вели Рослинг, „но тие исто така се користат како алтернатива на пластиката базирана на нафта во козметичките контејнери и големите предмети за домаќинството. Во поново време, нашите материјали се избрани за употреба во производството на компоненти во инсталации за големи индустриски машини кои треба да се заменат на секои 2-12 недели. Овие компании препознаа дека со користење на нашето засилување со стаклени влакна X4, овие механички делови може да се направат со потребната отпорност на абење и исто така се компостираат по употреба. Ова е атрактивно решение за блиска иднина бидејќи овие компании се соочуваат со предизвикот да ги исполнат новите регулативи за животната средина и емисијата на CO2“.
Рослинг додаде: „Исто така, постои зголемен интерес за користење на нашите континуирани влакна во различни видови ткаенини и неткаени материјали за да се направат структурни компоненти за градежната индустрија. Гледаме и интерес за користење на нашите биоразградливи влакна со био-базирани, но небиоразградливи PA или PP и инертни термозацврстени материјали“.
Во моментов, X4/5 фиберглас е поскап од E-стаклото, но обемот на производство е исто така релативно мал, а ABM Composite бара голем број можности за проширување на апликациите и олеснување на рампата до 20.000 тони годишно како што расте побарувачката. што исто така може да помогне да се намалат трошоците. И покрај тоа, Рослинг вели дека во многу случаи трошоците поврзани со исполнувањето на одржливоста и новите регулаторни барања не биле целосно разгледани. Во меѓувреме, итноста за спас на планетата расте. „Општеството веќе притиска за повеќе производи базирани на био“. Тој објаснува: „Има многу стимулации да се истуркаат технологиите за рециклирање напред, светот треба да се придвижи побрзо на ова и мислам дека општеството само ќе го зголеми притисокот за био-базирани производи во иднина“.
LCA и предност за одржливост
Рослинг вели дека материјалите на ABM Composite ги намалуваат емисиите на стакленички гасови и употребата на необновлива енергија за 50-60 отсто по килограм. „Ние ја користиме базата на податоци за еколошки отпечаток 2.0, акредитираната база на податоци GaBi и LCA (Анализа на животниот циклус) за нашите производи врз основа на методологијата наведена во ISO 14040 и ISO 14044″.
„Во моментов, кога композитите ќе стигнат до крајот на нивниот животен циклус, потребна е многу енергија за согорување или пиролиза на композитниот отпад и производите на EOL, а распарчувањето и компостирањето се атрактивна опција и дефинитивно е еден од клучните предлози за вредност што ги нудиме. и обезбедуваме нов тип на можност за рециклирање“. Рослинг вели: „Нашиот фиберглас е направен од природни минерални компоненти кои веќе се присутни во почвата. Па зошто да не ги компостирате композитните компоненти на EOL или да не растворите влакна од неразградливи композити по согорувањето и да ги користите како ѓубриво? Ова е опција за рециклирање од вистински глобален интерес“.
Шангај Орисен за нова технологија за материјали, Ltd
М: +86 18683776368 (исто така WhatsApp)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: бр. 398 Нов зелен пат Xinbang Town Songjiang District, Шангај
Време на објавување: мај-27-2024 година