Čo ak by kompozity zo zosilneného polyméru zosilnené sklenenými vláknami mohli byť kompostované na konci svojej životnosti, okrem desaťročí preukázaných výhod zníženia hmotnosti, pevnosti a tuhosti, odolnosti proti korózii a trvanlivosti? To je v skratke príťažlivosť technológie ABM Composite.
Bioaktívne sklo, vlákna s vysokou pevnosťou
Arktické biomateriály OY (Tampere, Fínsko), založené v roku 2014, vyvinula biologicky odbúrateľné sklenené vlákno vyrobené z takzvaného bioaktívneho skla, ktoré Ari Rosling, riaditeľ R&D v ABM Composite, opisuje ako „špeciálnu formuláciu vyvinutú v 60. rokoch, ktoré umožňuje sklo za degradáciu vo fyziologických podmienkach. Pri zavedení do tela sa sklo rozpadne do svojich zložkových minerálnych soli, uvoľňujú sodík, horčík, fosfáty atď., Ktoré vytvára stav, ktorý stimuluje rast kostí. “
„Má podobné vlastnosti akoSklenené vlákno bez zásad (E-sklo). “ Rosling povedal: „Ale toto bioaktívne sklo je ťažké vyrábať a priťahovať sa do vlákien a doteraz sa používa iba ako prášok alebo tmel. Pokiaľ vieme, ABM Composite bola prvou spoločnosťou, ktorá z nej vyrábala vysoké sklenené vlákna v priemyselnom meradle, a teraz používame tieto sklenené vlákna Arcbiox X4/5 na posilnenie rôznych typov plastov vrátane biologicky odbúrateľných polymérov “.
Lekárske implantáty
Tampere región, dve hodiny severne od Helsinky vo Fínsku, je od 80. rokov strediskom biologicky rozložiteľných polymérov pre lekárske aplikácie. Rosling opisuje: „Jeden z prvých komerčne dostupných implantátov vyrobených z týchto materiálov bol vyrobený v Tampere, a tak sa začal ABM Composite! čo je teraz naša lekárska obchodná jednotka “.
"Existuje veľa biologicky rozložiteľných, biologicky kabáznych polymérov pre implantáty." Pokračuje: „Ale ich mechanické vlastnosti nie sú ani zďaleka prírodné kosti. Podarilo sa nám vylepšiť tieto biologicky odbúrateľné polyméry, aby sme im implantát poskytli rovnakú pevnosť ako prírodná kosť “. Rosling poznamenal, že sklenené vlákna lekárskeho stupňa Arcbiox s pridaním ABM môžu zlepšiť mechanické vlastnosti biologicky odbúrateľných polymérov PLLA o 200% až 500%.
V dôsledku toho implantáty ABM Composite ponúkajú vyšší výkon ako implantáty vyrobené z nereintovaných polymérov, pričom sú tiež biologicky prípravné a podporujú tvorbu a rast kostí. Spoločnosť ABM Composit tiež používa automatizované techniky umiestňovania vlákien/vlákien na zabezpečenie optimálnej orientácie vlákien vrátane položenia vlákien pozdĺž celej dĺžky implantátu, ako aj umiestnenia ďalších vlákien na potenciálne slabé miesta.
Domácnosť a technické aplikácie
Vďaka svojej rastúcej lekárskej obchodnej jednotke spoločnosť ABM Composite uznáva, že biologicky rozložiteľné polyméry sa môžu použiť aj na kuchynské riady, príbory a iné domáce predmety. „Tieto biologicky odbúrateľné polyméry majú zvyčajne zlé mechanické vlastnosti v porovnaní s plastmi na báze ropy.“ Rosling povedal: „Ale tieto materiály môžeme posilniť pomocou našich biologicky odbúrateľných sklenených vlákien, vďaka čomu sú prakticky dobrou alternatívou k komerčným plastom založeným na fosíliách pre širokú škálu technických aplikácií“.
V dôsledku toho spoločnosť ABM Composite zvýšila svoju technickú obchodnú jednotku, ktorá teraz zamestnáva 60 ľudí. "Ponúkame udržateľnejšie riešenia na konci života (EOL)." Rosling hovorí: „Našou hodnotou je vložiť tieto biologicky odbúrateľné kompozity do priemyselných kompostovacích operácií, kde sa menia na pôdu.“ Tradičné elektronické sklo je inertné a v týchto kompostovacích zariadeniach sa nebude degradovať.
Kompozity vlákien Arcbiox
ABM Composite vyvinul rôzne formy sklenených vlákien Arcbiox X4/5 pre kompozitné aplikácie, odkrátkodobé vláknaa vstrekovacie formovacie zlúčeniny dokontinuálne vláknaPre procesy, ako je textilná a pultrusická formovanie. Rozsah ARCBIOX BSGF kombinuje biologicky rozložiteľné sklenené vlákna s biologicky založenými polyesterovými živicami a je k dispozícii vo všeobecných technologických stupňoch a stupňach ARCBIOX 5 schválených na použitie v aplikáciách na kontakty s potravinami.
Kompozit ABM tiež skúmal rôzne biologicky odbúrateľné a biologické polyméry vrátane kyseliny polylakčnej (PLA), PLLA a polybutylénového sukcinátu (PBS). Nižšie uvedený diagram ukazuje, ako môžu sklenené vlákna X4/5 zlepšiť výkon, aby konkurovali štandardným polymérom zosilnenými sklenenými vláknami, ako je polypropylén (PP) a dokonca aj polyamid 6 (PA6).
Kompozit ABM tiež skúmal rôzne biologicky odbúrateľné polyméry na báze biologických a biologických polymérov, vrátane kyseliny polylakčnej (PLA), PLLA a polybutylénového sukcinátu (PBS). Nižšie uvedený diagram ukazuje, ako môžu sklenené vlákna X4/5 zlepšiť výkon, aby konkurovali štandardným polymérom zosilnenými sklenenými vláknami, ako je polypropylén (PP) a dokonca aj polyamid 6 (PA6).
Trvanlivosť a kompostabilita
Ak sú tieto kompozity biologicky odbúrateľné, ako dlho vydrží? "Naše sklenené vlákna X4/5 sa nerozpúšťajú za päť minút alebo cez noc ako cukor, a zatiaľ čo ich vlastnosti sa časom degradujú, nebude to také viditeľné." Rosling hovorí: „Aby sme efektívne degradovali, potrebujeme zvýšené teploty a vlhkosť po dlhú dobu, ako sa nachádza in vivo alebo v priemyselných kompostových hromadách. Napríklad sme testovali šálky a misky vyrobené z nášho materiálu ArcBiox BSGF a mohli odolať až 200 cyklom umývania riadu bez straty funkčnosti. Existuje určitá degradácia mechanických vlastností, ale nie do tej miery, že šálky sú nebezpečné používať “.
Je však dôležité, aby sa tieto kompozity na konci svojej životnosti zneškodnili, spĺňajú štandardné požiadavky potrebné na kompostovanie a spoločnosť ABM Composit vykonala sériu testov, aby dokázala, že spĺňa tieto normy. „Podľa štandardov ISO (pre priemyselné kompostovanie) by sa biodegradácia mala vyskytnúť do 6 mesiacov a rozklad do 3 mesiacov/90 dní“. Rosling hovorí: „Rozklad znamená umiestnenie testovacej vzorky/produktu do biomasy alebo kompostu. Po 90 dňoch technik skúma biomasu pomocou sito. Po 12 týždňoch by najmenej 90 % produktu malo byť schopné prejsť sito 2 mm × 2 mm “.
Biodegradácia je určená brúsením panenského materiálu na prášok a meraním celkového množstva CO2 uvoľneného po 90 dňoch. To hodnotí, koľko obsahu uhlíka v procese kompostovania sa premení na vodu, biomasu a CO2. „Na absolvovanie testu priemyselného kompostovania sa musí dosiahnuť 90 % teoretických 100 % CO2 z procesu kompostovania (na základe obsahu uhlíka)“.
Rosling hovorí, že kompozit ABM splnil požiadavky na rozklad a biodegradáciu a testy ukázali, že pridanie jej skleneného vlákna X4 v skutočnosti zlepšuje biologicky odbúrateľnosť (pozri tabuľku vyššie), čo je napríklad 78% pre nereakovanú zmes PLA. Vysvetľuje: „Keď však boli pridané naše 30% biologicky rozložiteľné sklenené vlákna, biodegradácia sa zvýšila na 94%, zatiaľ čo miera degradácie zostala dobrá“.
V dôsledku toho spoločnosť ABM Composite preukázala, že jeho materiály môžu byť certifikované ako kompostovateľné podľa EN 13432. Testy, že jeho materiály doteraz prešli, patrí ISO 14855-1 pre konečnú aeróbnu biologickú odbúrateľnosť materiálov v kontrolovaných kompostovacích podmienkach, ISO 16929 pre Aerobic, Decomosition, ISO Din 13432 pre chemické požiadavky a OECDAICICICE, AECICICICICKÝ ISO DIN EN 13432.
CO2 vydaný počas kompostovania
Počas kompostovania sa CO2 skutočne uvoľňuje, ale niektoré zostávajú v pôde a potom sa používajú rastlinami. Kompostovanie sa študovalo už desaťročia, a to ako priemyselný proces, ako aj ako proces po kompostovaní, ktorý uvoľňuje menej CO2 ako iné alternatívy likvidácie odpadu, a kompostovanie sa stále považuje za ekologický proces šetrný k životnému prostrediu a proces znižovania uhlíka.
Ekotoxicita zahŕňa testovanie biomasy produkovanej počas procesu kompostovania a rastliny pestované touto biomasou. „Tým sa zabezpečí, aby kompostovanie týchto výrobkov nepoškodilo rastúce rastliny.“ Povedal Rosling. Spoločnosť ABM Composite okrem toho preukázala, že jeho materiály spĺňajú požiadavky na biodegradáciu v podmienkach kompostovania domácnosti, ktoré tiež vyžadujú 90% biodegradáciu, ale počas 12-mesačného obdobia v porovnaní s kratším obdobím pre priemyselné kompostovanie.
Priemyselné aplikácie, výroba, náklady a budúci rast
Materiály spoločnosti ABM Composite sa používajú v mnohých komerčných aplikáciách, ale viac sa nemožno odhaliť z dôvodu dohôd o mlčanlivosti. „Objednávame naše materiály tak, aby vyhovovali aplikáciám, ako sú šálky, taniere, taniere, príbory a nádoby na skladovanie potravín,“ hovorí Rosling, „ale používajú sa aj ako alternatíva k ropným plastom v kozmetických nádobách a veľkých domácich predmetoch. Nedávno boli naše materiály vybrané na použitie pri výrobe komponentov vo veľkých inštaláciách priemyselných strojov, ktoré je potrebné vymeniť každé 2-12 týždňov. Tieto spoločnosti uznali, že pomocou našej zosilnenia sklenených vlákien X4 môžu byť tieto mechanické časti vyrobené s požadovaným odporom opotrebenia a sú tiež kompostovateľné po použití. Je to atraktívne riešenie pre blízku budúcnosť, pretože tieto spoločnosti čelia výzve splnenia nových nariadení o emisiách životného prostredia a CO2 “.
Rosling dodal: „Rastie tiež záujem o používanie našich nepretržitých vlákien v rôznych typoch tkanín a nonwovenov na výrobu štrukturálnych komponentov pre stavebný priemysel. Vidíme tiež záujem používať naše biologicky odbúrateľné vlákna s biologicky založenými, ale nebiodegradovateľnými materiálmi PA alebo PP a inertu termosetov “.
V súčasnosti je sklo vlákien X4/5 drahšie ako elektronické sklo, ale objemy výroby sú tiež relatívne malé a spoločnosť ABM Composite využíva množstvo príležitostí na rozšírenie aplikácií a uľahčenie rozvoja na 20 000 ton/rok s rastom dopytu, čo by tiež mohlo pomôcť znížiť náklady. Napriek tomu Rosling tvrdí, že v mnohých prípadoch sa náklady spojené so splnením udržateľnosti a novými regulačnými požiadavkami sa úplne nezohľadnili. Medzitým rastie naliehavosť zachraňovania planéty. „Spoločnosť už presadzuje viac biologických výrobkov.“ Vysvetľuje: „Existuje veľa stimulov na posunutie recyklačných technológií vpred, svet sa musí pohybovať rýchlejšie a myslím si, že spoločnosť v budúcnosti zvýši iba svoj tlak na výrobky založené na biolatingoch“.
Výhoda LCA a udržateľnosť
Rosling hovorí, že materiály spoločnosti ABM Composite znižujú emisie skleníkových plynov a využívanie neobnoviteľnej energie o 50-60 % na kilogram. „Používame databázu environmentálnej stopy 2.0, akreditovaný súbor údajov GABI a LCA (analýza životného cyklu) pre naše výrobky založené na metodike uvedenej v ISO 14040 a ISO 14044 ″.
„V súčasnosti, keď kompozity dosiahnu koniec svojho životného cyklu, je potrebné veľa energie na spaľovanie alebo pyrolyzný kompozitný odpad a produkty EOL a drvenie a kompostovanie je atraktívnou možnosťou a je to určite jeden z kľúčových návrhu hodnoty, ktoré ponúkame, a my poskytujeme nový typ recyklovateľnosti.“ Rosling hovorí: „Náš laminát je vyrobený z prírodných minerálnych komponentov, ktoré sú už prítomné v pôde. Tak prečo nie kompost kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozitné kompozity po spaľovaní a ich hnojivo ich rozpustia z nedegradovateľných kompozitov a používajú ich ako hnojivo? Toto je recyklácia možnosti skutočného globálneho záujmu “.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (tiež WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: č. 398 New Green Road Xinbang Town District Songjiang, Šanghaj
Čas príspevku: máj-27-2024