Что, если композиты, усиленные стеклянными волокнами (GFRP), могут быть компостированы в конце срока их полезного использования, в дополнение к десятилетиям доказанных преимуществ снижения веса, прочности и жесткости, коррозионной устойчивости и долговечности? Это, в двух словах, является привлекательностью технологии ABM Composite.
Биологически активное стекло, высокопрочные волокна
Основанный в 2014 году, Arctic Biomaterials OY (Tampere, Finland) разработал биоразлагаемое стекло волокно, изготовленное из так называемого биологически активного стекла, которое Ари Рослинг, директор R & D в ABM Composite, описывает как «особую формулировку, разработанную в 1960-х годах, которая позволяет стеклом дегрессировать в физиологических условиях. При введении в организм стекло разбивается на свои составляющие минеральные соли, высвобождая натрий, магний, фосфаты и т. Д., Таким образом, создавая состояние, которое стимулирует рост костей ».
«Это имеет сходные свойстваСтеклянное волокно без щелочи (электронное стекло). Рослинг сказал: «Но это биологически активное стекло трудно изготовить и потянуть в волокна, и до сих пор его использовали только в качестве порошка или замазки. Насколько нам известно, ABM Composite была первой компанией, которая сделала из него высокопрочные стеклянные волокна в промышленном масштабе, и теперь мы используем эти стеклянные волокна Arcbiox x4/5 для усиления различных типов пластмасс, включая биоразлагаемые полимеры ».
Медицинские имплантаты
Регион Тампер, в двух часах к северу от Хельсинки, Финляндия, является центром биоразлагаемых биоразлагаемых полимеров для медицинских применений с 1980-х годов. Рослинг описывает: «Один из первых коммерчески доступных имплантатов, изготовленных с этими материалами, был произведен в Тампер, и именно так ABM Composite получила свое начало! которая сейчас является нашим медицинским бизнесом ».
«Есть много биоразлагаемых биоабсорбируемых полимеров для имплантатов». Он продолжает: «Но их механические свойства далеки от натуральной кости. Мы смогли улучшить эти биоразлагаемые полимеры, чтобы придать имплантату та же прочность, что и натуральная кость ». Рослинг отметил, что стеклянные волокна Arcbiox Medical Count с добавлением ABM могут улучшить механические свойства биоразлагаемых полимеров PLLA на 200% до 500%.
В результате имплантаты ABM Composite предлагают более высокую производительность, чем имплантаты, изготовленные из неармированных полимеров, а также являются биоабсорбируемыми и способствующими образованию и росту костей. ABM Composite также использует методы автоматического размещения волокна/цепи, чтобы обеспечить оптимальную ориентацию волокна, включая укладку волокон по всей длине имплантата, а также размещение дополнительных волокон на потенциально слабых местах.
Домашние и технические заявки
Благодаря растущему медицинскому бизнесу, ABM Composite признает, что биологические и биоразлагаемые полимеры также могут использоваться для кухонных приборов, столовых приборов и других предметов домашнего обихода. «Эти биоразлагаемые полимеры обычно обладают плохими механическими свойствами по сравнению с пластиками на основе нефти». Рослинг сказал: «Но мы можем укрепить эти материалы нашими биоразлагаемыми стеклянными волокнами, что делает их практически хорошей альтернативой коммерческим пластмассам на основе ископаемых для широкого спектра технических применений».
В результате ABM Composite увеличила свою техническую бизнес -подразделение, в которой в настоящее время работают 60 человек. «Мы предлагаем более устойчивые решения в конце жизни (EOL)». Рослинг говорит: «Наше ценностное предложение состоит в том, чтобы поместить эти биоразлагаемые композиты в промышленные операции компостирования, где они превращаются в почву». Традиционное электронное стекло инертное и не будет разлагать в этих объектах компостирования.
ArcBiox Fiber Composites
ABM Composite разработала различные формы стеклянных волокон Arcbiox x4/5 для составных применений, откороткие волокнаи инъекционные формовочные соединениянепрерывные волокнаДля таких процессов, как текстиль и формование пультрузии. Диапазон ArcBiox BSGF объединяет биоразлагаемые стеклянные волокна с био-полиэфирными смолами и доступен в общих технологических оценках и оценках ArcBiox 5, утвержденных для использования в приложениях для контактов с пищевыми продуктами.
ABM Composite также исследовал различные биоразлагаемые и биологические полимеры, включая полилактуальную кислоту (PLA), PLLA и полибутилен сукцинат (PBS). На приведенной ниже диаграмме показано, как стеклянные волокна x4/5 могут улучшить производительность, чтобы конкурировать со стандартными полимерами, усиленными стеклянными волокнами, такими как полипропилен (PP) и даже полиамид 6 (PA6).
ABM Composite также исследовал различные биоразлагаемые и биологические полимеры, включая полилактуальную кислоту (PLA), PLLA и полибутилен сукцинат (PBS). На приведенной ниже диаграмме показано, как стеклянные волокна x4/5 могут улучшить производительность, чтобы конкурировать со стандартными полимерами, усиленными стеклянными волокнами, такими как полипропилен (PP) и даже полиамид 6 (PA6).
Долговечность и компостируемость
Если эти композиты являются биоразлагаемыми, как долго они продлятся? «Наши стеклянные волокна X4/5 не растворяются в течение пяти минут или на ночь, как это делает Sugar, и, хотя их свойства со временем ухудшатся, это не будет столь заметным». Рослинг говорит: «Чтобы эффективно ухудшаться, нам нужны повышенные температуры и влажность в течение длительных периодов времени, как обнаружено in vivo или в промышленных компосте. Например, мы протестировали чашки и миски, сделанные из нашего материала Arcbiox BSGF, и они могли выдержать до 200 циклов мытья посуды, не теряя функциональности. Существует некоторая деградация механических свойств, но не до такой степени, что чашки небезопасны для использования ».
Тем не менее, важно, чтобы эти композиты были утилизированы в конце своего срока полезного использования, они отвечали стандартным требованиям, необходимым для компостирования, и ABM Composite провела серию тестов, чтобы доказать, что он соответствует этим стандартам. «Согласно стандартам ISO (для промышленного компостирования), биодеградация должна происходить в течение 6 месяцев и разложения в течение 3 месяцев/90 дней». Рослинг говорит: «Разложение означает размещение испытательного образца/продукта в биомассу или компост. Через 90 дней техник осматривает биомассу с использованием сита. Через 12 недель не менее 90 процентов продукта должно быть в состоянии пройти через сито 2 мм × 2 мм ».
Биодеградация определяется путем шлифования девственного материала в порошок и измерения общего количества CO2, выпущенного через 90 дней. Это оценивает, сколько содержания углерода в процессе компостирования преобразуется в воду, биомассу и CO2. «Чтобы пройти тест на промышленное компостирование, должно быть достигнуто 90 процентов теоретических 100 -процентных CO2 от процесса компостирования (на основе содержания углерода)».
Rosling говорит, что ABM Composite удовлетворяет требованиям разложения и биодеградации, и тесты показали, что добавление его стеклянного волокна X4 фактически улучшает биоразлагаемость (см. Таблицу выше), что составляет всего 78% для неармированной, например, смеси PLA. Он объясняет: «Однако, когда были добавлены наши 30% биоразлагаемых стеклянных волокон, биодеградация увеличилась до 94%, в то время как скорость деградации оставалась хорошей».
В результате, ABM Composite продемонстрировал, что его материалы могут быть сертифицированы как компостируемые в соответствии с EN 13432. Испытания, которые его материалы прошли до настоящего времени, включают ISO 14855-1 для окончательной аэробной биоразлагаемости материалов в условиях контролируемых компостирования, ISO 16929 для аэробного контролируемого декомпозиции, ISO DIN EN EN EN EN EN EN EN EN ENTING ENTINITION ISO EN ENTINITION ISO EN ENTINITIONIIOR 13432.
CO2 выпущен во время компостирования
Во время компостирования CO2 действительно высвобождается, но некоторые остаются в почве, а затем используются растениями. Компостирование изучалось в течение десятилетий, как в качестве промышленного процесса, так и в виде процесса после компостирования, который высвобождает меньше CO2, чем другие альтернативы утилизации отходов, а компостирование по-прежнему считается экологически чистым процессом уменьшения углерода.
Экотоксичность включает в себя тестирование биомассы, полученной во время процесса компостирования, и растений, выращенных с помощью этой биомассы. «Это должно убедиться, что компостирование этих продуктов не повредит растущим растениям». Рослинг сказал. Кроме того, ABM Composite продемонстрировала, что его материалы соответствуют требованиям к биодеградации в условиях компостирования дома, которые также требуют 90% биодеградации, но в течение 12-месячного периода по сравнению с более коротким периодом для промышленного компостирования.
Промышленные применения, производство, затраты и будущий рост
Материалы ABM Composite используются в ряде коммерческих применений, но больше нельзя выявить из -за соглашений о конфиденциальности. «Мы заказываем наши материалы в соответствии с такими приложениями, как чашки, блюдца, тарелки, контейнеры для столовых приборов и питания,-говорит Рослинг,-но они также используются в качестве альтернативы пластмассам на основе нефти в косметических контейнерах и крупных предметах домашнего обихода. Совсем недавно наши материалы были выбраны для использования при изготовлении компонентов в крупных промышленных установках, которые необходимо заменить каждые 2-12 недель. Эти компании признали, что, используя нашу арматуру x4 стеклянного волокна, эти механические детали могут быть сделаны с необходимой износостойкой стойкостью, а также являются компостируемыми после использования. Это привлекательное решение для ближайшего будущего, так как эти компании сталкиваются с проблемой соблюдения новых правил выбросов окружающей среды и CO2 ».
Рослинг добавил: «Существует также растущий интерес к использованию наших непрерывных волокон в различных типах тканей и непредвиденных компонентов для создания структурных компонентов для строительной отрасли. Мы также видим заинтересованность в использовании наших биоразлагаемых волокон с биологическими, но не биоразлагаемыми PA или PP и инертными терморевностями ».
В настоящее время x4/5 из стекловолокна дороже, чем электронное стекло, но объемы производства также относительно невелики, и ABM Composite использует ряд возможностей для расширения применений и облегчает увеличение до 20 000 тонн/год по мере роста спроса, что также может помочь сократить расходы. Несмотря на это, Рослинг говорит, что во многих случаях затраты, связанные с устойчивости и новыми нормативными требованиями, не были полностью рассмотрены. Между тем, срочность экономии планеты растет. «Общество уже стремится к большему количеству продуктов на основе биографии». Он объясняет: «Есть много стимулов для продвижения технологий переработки переработки вперед, мир должен быстрее двигаться по этому поводу, и я думаю, что общество только увеличит его стремление к биологическим продуктам в будущем».
LCA и преимущество в устойчивости
Материалы ABM Composite сокращают выбросы парниковых газов и использование невозобновляемой энергии на 50-60 процентов на килограмм. «Мы используем базу данных Environmental Footprint 2.0, аккредитованный набор данных GABI и расчеты LCA (анализ жизненного цикла) для наших продуктов на основе методологии, изложенной в ISO 14040 и ISO 14044 ″.
«В настоящее время, когда композиты достигают конца своего жизненного цикла, для сжатия или пиролизисных композитных отходов и продуктов EOL требуется много энергии, а измельчение и компостирование являются привлекательным вариантом, и это определенно одно из ключевых ценных предложений, которые мы предлагаем, и мы предоставляем новый тип переработки». Рослинг говорит: «Наше стекловолокно сделано из естественных минеральных компонентов, которые уже присутствуют в почве. Так почему бы не компостировать композитные компоненты EOL или растворить волокна из неразрываемых композитов после сжигания и использовать их в качестве удобрения? Это вариант переработки реального глобального интереса ».
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (также WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: № 398 Новая зеленая дорога Синьбанг Таун Сонджян, Шанхайский
Время публикации: май-27-2024