Wat als het met glasvezelversterkte polymeer (GFRP) composieten aan het einde van hun nuttige levensduur zou kunnen worden gecomposteerd, naast de decennia van bewezen voordelen van gewichtsvermindering, sterkte en stijfheid, corrosieweerstand en duurzaamheid? Dat is in het kort de aantrekkingskracht van de technologie van ABM Composite.
Bioactief glas, hoge sterkte vezels
Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finland), opgericht in 2014, heeft een biologisch afbreekbare glasvezel ontwikkeld gemaakt van zogenaamde bioactief glas, waarmee Ari Rosling, R & D-regisseur bij ABM Composite, beschrijft als "een speciale formulering ontwikkeld in de jaren 1960 die het mogelijk maakt om glas te verslaan onder fysiologische omstandigheden. Wanneer het in het lichaam wordt geïntroduceerd, breekt het glas af in zijn samenstellende minerale zouten, die natrium, magnesium, fosfaten, enz. Afgeeft, waardoor een aandoening ontstaat die de botgroei stimuleert. ”
“Het heeft vergelijkbare eigenschappen alsAlkali-vrije glasvezel (e-glas). " Rosling zei: “Maar dit bioactieve glas is moeilijk te produceren en in vezels te trekken, en tot nu toe is het alleen als poeder of stopverf gebruikt. Voor zover we weten, was ABM Composite het eerste bedrijf dat er op industriële schaal uit glazen vezels van herkdoor glas maakte, en we gebruiken nu deze ArcBiox X4/5-glasvezels om verschillende soorten kunststoffen te versterken, inclusief biologisch afbreekbare polymeren ”.
Medische implantaten
De regio Tampere, twee uur ten noorden van Helsinki, Finland, is sinds de jaren 1980 een centrum voor biologisch afbreekbare polymeren voor medische toepassingen voor medische toepassingen. Rosling beschrijft: “Een van de eerste commercieel verkrijgbare implantaten gemaakt met deze materialen werd geproduceerd in Tampere, en dat is hoe ABM Composite begon! wat nu onze medische business unit is ”.
"Er zijn veel biologisch afbreekbare, bioabsorbeerbare polymeren voor implantaten." Hij vervolgt: “Maar hun mechanische eigenschappen zijn verre van natuurlijk bot. We konden deze biologisch afbreekbare polymeren verbeteren om het implantaat dezelfde sterkte te geven als natuurlijk bot ”. Rosling merkte op dat Arcbiox glasvezels met medische kwaliteit met de toevoeging van ABM de mechanische eigenschappen van biologisch afbreekbare PLLA -polymeren met 200% tot 500% kunnen verbeteren.
Als gevolg hiervan bieden de implantaten van ABM Composite hogere prestaties dan implantaten gemaakt met niet -versterkte polymeren, terwijl ze ook bioabsorbeerbaar zijn en botvorming en groei bevorderen. ABM Composite gebruikt ook geautomatiseerde vezel-/strengplaatsingstechnieken om een optimale vezeloriëntatie te garanderen, inclusief het leggen van vezels over de gehele lengte van het implantaat, en het plaatsen van extra vezels op mogelijk zwakke plekken.
Huishoudelijke en technische toepassingen
Met zijn groeiende medische business unit erkent ABM Composite dat biologisch gebaseerde en biologisch afbreekbare polymeren ook kunnen worden gebruikt voor keukengerei, bestek en andere huishoudelijke artikelen. "Deze biologisch afbreekbare polymeren hebben meestal slechte mechanische eigenschappen in vergelijking met petroleumgebaseerde kunststoffen." Rosling zei: "Maar we kunnen deze materialen versterken met onze biologisch afbreekbare glasvezels, waardoor ze vrijwel een goed alternatief zijn voor commerciële kunststoffen op basis van fossielen voor een breed scala aan technische toepassingen".
Als gevolg hiervan heeft ABM Composite zijn technische business unit verhoogd, die nu 60 mensen in dienst heeft. "We bieden meer duurzame oplossingen aan het levenseinde (EOL)." Rosling zegt: "Onze waardepropositie is om deze biologisch afbreekbare composieten in industriële composteeractiviteiten te plaatsen waar ze in bodem veranderen." Traditioneel e-glas is inert en zal niet worden afgebroken in deze composteerfaciliteiten.
Arcbiox vezelcomposieten
ABM Composite heeft verschillende vormen ontwikkeld van ArcBiox X4/5 glasvezels voor composiettoepassingen, vanSnelle vezelsen spuitgietverbindingen naardoorlopende vezelsvoor processen zoals textiel- en pultrusie -vorming. Het BSGF-bereik van Arcbiox combineert biologisch afbreekbare glasvezels met biogebaseerde polyesterharsen en is beschikbaar in algemene technologiegangen en arcbiox 5-graden goedgekeurd voor gebruik in voedselcontacttoepassingen.
ABM-composiet heeft ook een verscheidenheid aan biologisch afbreekbare en op bio gebaseerde polymeren onderzocht, waaronder polylactinezuur (PLA), PLLA en polybutyleensuccinaat (PBS). Het onderstaande diagram laat zien hoe x4/5 glasvezels de prestaties kunnen verbeteren om te concurreren met standaard glasvezelversterkte polymeren zoals polypropyleen (PP) en zelfs polyamide 6 (PA6).
ABM-composiet heeft ook een verscheidenheid aan biologisch afbreekbare en op bio gebaseerde polymeren onderzocht, waaronder polylactinezuur (PLA), PLLA en polybutyleensuccinaat (PBS). Het onderstaande diagram laat zien hoe x4/5 glasvezels de prestaties kunnen verbeteren om te concurreren met standaard glasvezelversterkte polymeren zoals polypropyleen (PP) en zelfs polyamide 6 (PA6).
Duurzaamheid en composteerbaarheid
Als deze composieten biologisch afbreekbaar zijn, hoe lang gaan ze dan mee? "Onze X4/5 glasvezels lossen niet op in vijf minuten of 's nachts zoals suiker, en hoewel hun eigenschappen na verloop van tijd zullen afbreken, zal het niet zo merkbaar zijn." Rosling zegt: “Om effectief af te breken, hebben we over lange tijd verhoogde temperaturen en vochtigheid nodig, zoals in vivo of in industriële compostpalen gevonden. We hebben bijvoorbeeld bekers en kommen getest van ons Arcbiox BSGF -materiaal, en ze konden tot 200 vaatwascycli weerstaan zonder functionaliteit te verliezen. Er is enige afbraak van de mechanische eigenschappen, maar niet tot het punt waarop de bekers onveilig zijn om te gebruiken ”.
Het is echter belangrijk dat wanneer deze composieten aan het einde van hun gebruiksduur worden verwijderd, ze voldoen aan de standaardvereisten die nodig zijn voor compostering, en ABM Composite heeft een reeks tests uitgevoerd om te bewijzen dat het aan deze normen voldoet. "Volgens de ISO -normen (voor industriële compostering) moet biologische afbraak binnen 6 maanden plaatsvinden en binnen 3 maanden/90 dagen ontleden". Rosling zegt: “Ontleding betekent dat het testmonster/product in de biomassa of compost wordt geplaatst. Na 90 dagen onderzoekt de technicus de biomassa met behulp van een zeef. Na 12 weken zou ten minste 90 procent van het product een zeef van 2 mm x 2 mm kunnen kunnen passeren ”.
Biologische afbraak wordt bepaald door het maagdelijke materiaal in een poeder te slijpen en de totale hoeveelheid CO2 te meten die na 90 dagen wordt vrijgegeven. Dit beoordeelt hoeveel van het koolstofgehalte van het composteringsproces wordt omgezet in water, biomassa en CO2. "Om de industriële composteringstest te doorstaan, moet 90 procent van de theoretische 100 procent CO2 uit het composteringsproces worden bereikt (gebaseerd op koolstofgehalte)".
Rosling zegt dat ABM Composite aan de ontledings- en biologische afbraakvereisten heeft voldaan, en tests hebben aangetoond dat de toevoeging van de X4 -glasvezel de biologisch afbreekbaarheid daadwerkelijk verbetert (zie bovenstaande tabel), die bijvoorbeeld slechts 78% is voor een niet -versterkte PLA -blend. Hij legt uit: "Maar toen onze 30% biologisch afbreekbare glasvezels werden toegevoegd, nam de biologische afbraak toe tot 94%, terwijl de afbraakpercentages goed bleven".
As a result, ABM Composite has demonstrated that its materials can be certified as compostable according to EN 13432. Tests that its materials have passed to date include ISO 14855-1 for the final aerobic biodegradability of materials under controlled composting conditions, ISO 16929 for aerobic controlled decomposition, ISO DIN EN 13432 for chemical requirements, and OECD 208 for phytotoxicity testing, ISO DIN EN 13432.
CO2 vrijgegeven tijdens compostering
Tijdens compostering wordt CO2 inderdaad vrijgegeven, maar sommige blijven in de grond en worden vervolgens gebruikt door planten. Compostering wordt al tientallen jaren bestudeerd, zowel als een industrieel proces als als een proces na het composteren dat minder CO2 afgeeft dan andere alternatieven voor afvalverwijdering, en compostering wordt nog steeds beschouwd als een milieuvriendelijk en koolstofvoetafdrukverminderingsproces.
Ecotoxiciteit omvat het testen van de biomassa die tijdens het composteerproces wordt geproduceerd en de planten die met deze biomassa worden gekweekt. "Dit is om ervoor te zorgen dat het composteren van deze producten de groeiende planten niet schaadt." Zei Rosling. Bovendien heeft ABM-composiet aangetoond dat zijn materialen voldoen aan de biologische afbraakvereisten onder thuiscomposteeromstandigheden, die ook 90% biologische afbraak vereisen, maar gedurende een periode van 12 maanden, vergeleken met een kortere periode voor industriële compostering.
Industriële toepassingen, productie, kosten en toekomstige groei
De materialen van ABM Composite worden gebruikt in een aantal commerciële toepassingen, maar meer kunnen niet worden onthuld vanwege vertrouwelijkheidsovereenkomsten. "We bestellen onze materialen voor toepassingen zoals bekers, schotels, platen, bestek en voedselopslagcontainers," zegt Rosling, "maar ze worden ook gebruikt als alternatief voor petroleumgebaseerde kunststoffen in cosmetische containers en grote huishoudelijke artikelen. Meer recent zijn onze materialen geselecteerd voor gebruik bij de vervaardiging van componenten in grote industriële machinesinstallaties die elke 2-12 weken moeten worden vervangen. Deze bedrijven hebben erkend dat deze mechanische onderdelen door onze X4 -glasvezelversterking te gebruiken met de vereiste slijtvastheid kunnen worden gemaakt en ook na gebruik composteerbaar zijn. Dit is een aantrekkelijke oplossing voor de nabije toekomst, aangezien deze bedrijven de uitdaging voor nieuwe milieu- en CO2 -emissievoorschriften voor te stellen ”.
Rosling voegde eraan toe: “Er is ook een groeiende interesse in het gebruik van onze continue vezels in verschillende soorten stoffen en nonwovens om structurele componenten te maken voor de bouwsector. We zien ook interesse in het gebruik van onze biologisch afbreekbare vezels met op bio gebaseerde maar niet-biologisch afbreekbare PA- of PP- en inert thermohardende materialen ”.
Op dit moment is X4/5 glasvezel duurder dan e-glas, maar de productievolumes zijn ook relatief klein, en ABM Composite streeft een aantal mogelijkheden na om toepassingen uit te breiden en een helling tot 20.000 ton/jaar te vergemakkelijken naarmate de vraag groeit, wat ook kan helpen om de kosten te verlagen. Toch zegt Rosling dat in veel gevallen de kosten in verband met het voldoen aan duurzaamheid en nieuwe wettelijke vereisten niet volledig zijn overwogen. Ondertussen groeit de urgentie van het redden van de planeet. "De samenleving dringt al aan op meer op bio gebaseerde producten." Hij legt uit: "Er zijn veel prikkels om recyclingtechnologieën vooruit te helpen, de wereld moet hiernaar sneller bewegen en ik denk dat de samenleving haar drang naar bio-gebaseerde producten in de toekomst alleen zal vergroten".
LCA en duurzaamheidsvoordeel
Rosling zegt dat de materialen van ABM Composite de uitstoot van broeikasgassen en het gebruik van niet-hernieuwbare energie met 50-60 procent per kilogram verminderen. “We gebruiken de Environmental Footprint Database 2.0, de Accredited GABI -gegevensset en LCA (Life Cycle Analysis) berekeningen voor onze producten op basis van de methodologie die is beschreven in ISO 14040 en ISO 14044 ″.
“Momenteel, wanneer composieten het einde van hun levenscyclus bereiken, is veel energie vereist om composietafval- en EOL -producten te verbreken of te pyrolyseren, en shredding en compostering is een aantrekkelijke optie, en het is absoluut een van de belangrijkste waardeproposities die we aanbieden, en we bieden een nieuw type recyclabiliteit." Rosling zegt: “Onze glasvezel is gemaakt van natuurlijke minerale componenten die al in de bodem aanwezig zijn. Dus waarom geen componenten van EOL composiet composteren of vezels van niet-afbreekbare composieten na verbranding oplost en ze als meststoffen gebruiken? Dit is een recyclingoptie van echte wereldwijde interesse ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (ook WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: No.398 Nieuwe Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Posttijd: 27-2024 mei