Шта ако би композити од полимера ојачаног стакленим влакнима (ГФРП) могли да се компостирају на крају свог корисног века, поред деценија доказаних предности смањења тежине, чврстоће и крутости, отпорности на корозију и издржљивости? То је, укратко, привлачност технологије АБМ Цомпосите.
Биоактивно стакло, влакна високе чврстоће
Основана 2014. године, Арцтиц Биоматериалс Ои (Тампере, Финска) развила је биоразградиво стаклено влакно направљено од такозваног биоактивног стакла, које Ари Рослинг, директор истраживања и развоја у АБМ Цомпосите, описује као „специјалну формулацију развијену 1960-их која омогућава стаклу да се деградирати у физиолошким условима. Када се унесе у тело, стакло се распада на своје саставне минералне соли, ослобађајући натријум, магнезијум, фосфате итд., стварајући тако стање које стимулише раст костију.
„Има слична својства каостаклена влакна без алкалија (Е-стакло).” Рослинг је рекао: „Али ово биоактивно стакло је тешко произвести и увући у влакна, а до сада се користило само као прах или кит. Колико знамо, АБМ Цомпосите је била прва компанија која је од њега направила стаклена влакна високе чврстоће у индустријском обиму, а ми сада користимо ова АрцБиок Кс4/5 стаклена влакна да ојачамо различите врсте пластике, укључујући биоразградиве полимере.
Медицински имплантати
Регион Тампереа, два сата северно од Хелсинкија, у Финској, био је центар за биоразградиве полимере на бази биоразградње за медицинску примену од 1980-их. Рослинг описује: „Један од првих комерцијално доступних имплантата направљених од ових материјала произведен је у Тампереу, и тако је АБМ Цомпосите почео! која је сада наша медицинска пословна јединица”.
"Постоји много биоразградивих, биоапсорбујућих полимера за имплантате." Он наставља, „али њихова механичка својства су далеко од природне кости. Били смо у могућности да побољшамо ове биоразградиве полимере како бисмо импланту дали исту снагу као природна кост. Рослинг је приметио да стаклена влакна медицинског квалитета АрцБиок са додатком АБМ могу побољшати механичка својства биоразградивих ПЛЛА полимера за 200% до 500%.
Као резултат тога, имплантати АБМ Цомпосите нуде боље перформансе од имплантата направљених од неојачаних полимера, а истовремено су биоапсорбујући и подстичу формирање и раст костију. АБМ Цомпосите такође користи аутоматизоване технике постављања влакана/праменова како би обезбедио оптималну оријентацију влакана, укључујући полагање влакана дуж целе дужине имплантата, као и постављање додатних влакана на потенцијално слаба места.
Примена у домаћинству и техничкој примени
Са својом растућом медицинском пословном јединицом, АБМ Цомпосите препознаје да се биолошки и биоразградиви полимери могу користити и за кухињско посуђе, прибор за јело и друге предмете за домаћинство. "Ови биоразградиви полимери обично имају лоша механичка својства у поређењу са пластиком на бази нафте." Рослинг је рекао: „Али ове материјале можемо ојачати нашим биоразградивим стакленим влакнима, чинећи их практично добром алтернативом комерцијалној пластици на бази фосилних материјала за широк спектар техничких примена“.
Као резултат тога, АБМ Цомпосите је повећао своју техничку пословну јединицу, која сада запошљава 60 људи. „Нудимо одрживија решења на крају животног века (ЕОЛ).” Рослинг каже: „Наш вредносни предлог је да ове биоразградиве композите ставимо у индустријске операције компостирања где се претварају у земљу. Традиционално Е-стакло је инертно и неће се разградити у овим објектима за компостирање.
АрцБиок влакнасти композити
АБМ Цомпосите је развио различите облике АрцБиок Кс4/5 стаклених влакана за композитне апликације, одкратко резана влакнаи смеше за бризгање доконтинуирана влакназа процесе као што су текстилно и пултрузионо обликовање. Асортиман АрцБиок БСГФ комбинује биоразградива стаклена влакна са полиестерским смолама на биолошкој бази и доступан је у општим технолошким разредима и АрцБиок 5 одобреним за употребу у апликацијама у контакту са храном.
АБМ Цомпосите је такође истражио низ биоразградивих полимера и полимера на биолошкој бази укључујући полилактичну киселину (ПЛА), ПЛЛА и полибутилен сукцинат (ПБС). Дијаграм испод показује како стаклена влакна Кс4/5 могу побољшати перформансе како би се такмичила са стандардним полимерима ојачаним стакленим влакнима као што су полипропилен (ПП) па чак и полиамид 6 (ПА6).
АБМ Цомпосите је такође истраживао низ биоразградивих полимера и полимера на био-базираним, укључујући полилактичну киселину (ПЛА), ПЛЛА и полибутилен сукцинат (ПБС). Дијаграм испод показује како стаклена влакна Кс4/5 могу побољшати перформансе како би се такмичила са стандардним полимерима ојачаним стакленим влакнима као што су полипропилен (ПП) па чак и полиамид 6 (ПА6).
Трајност и компостабилност
Ако су ови композити биоразградиви, колико ће дуго трајати? „Наша стаклена влакна Кс4/5 се не растварају за пет минута или преко ноћи као шећер, и иако ће се њихова својства временом деградирати, то неће бити тако приметно.” Рослинг каже: „Да бисмо ефикасно деградирали, потребне су нам повишене температуре и влажност током дужих временских периода, као што се налази ин виво или у индустријским гомилама компоста. На пример, тестирали смо шоље и чиније направљене од нашег АрцБиок БСГФ материјала и могле су да издрже до 200 циклуса прања без губитка функционалности. Постоји одређена деградација механичких својстава, али не до те мере да чаше нису безбедне за употребу”.
Међутим, важно је да када се ови композити одлажу на крају свог корисног века, они заиста испуњавају стандардне захтеве потребне за компостирање, а АБМ Цомпосите је спровео низ тестова како би доказао да испуњава ове стандарде. „Према ИСО стандардима (за индустријско компостирање), биоразградња би требало да се деси у року од 6 месеци, а разградња у року од 3 месеца/90 дана“. Рослинг каже: „Разградња значи стављање тестног узорка/производа у биомасу или компост. после 90 дана техничар прегледа биомасу помоћу сита. после 12 недеља, најмање 90 одсто производа би требало да буде у стању да прође кроз сито 2 мм × 2 мм“.
Биоразградња се утврђује млевењем девичанског материјала у прах и мерењем укупне количине ЦО2 ослобођеног након 90 дана. Ово процењује колики се део угљеника у процесу компостирања претвара у воду, биомасу и ЦО2. „Да би прошао тест индустријског компостирања, 90 одсто теоретских 100 одсто ЦО2 из процеса компостирања мора бити постигнуто (на основу садржаја угљеника)“.
Рослинг каже да је АБМ Цомпосите испунио захтеве за разлагање и биоразградњу, а тестови су показали да додавање његових Кс4 стаклених влакана заправо побољшава биоразградљивост (погледајте табелу изнад), што је само 78% за неојачану ПЛА мешавину, на пример. Он објашњава: „Међутим, када је додато наших 30% биоразградивих стаклених влакана, биоразградња се повећала на 94%, док су стопе разградње остале добре“.
Као резултат тога, АБМ Цомпосите је показао да његови материјали могу бити сертификовани као компостабилни према ЕН 13432. Тестови које су његови материјали прошли до данас укључују ИСО 14855-1 за коначну аеробну биоразградљивост материјала у контролисаним условима компостирања, ИСО 16929 за аеробне контролисано разлагање, ИСО ДИН ЕН 13432 за хемијске захтеве и ОЕЦД 208 за испитивање фитотоксичности, ИСО ДИН ЕН 13432.
ЦО2 који се ослобађа током компостирања
Током компостирања, ЦО2 се заиста ослобађа, али нешто остаје у земљишту и затим га биљке користе. Компостирање је проучавано деценијама, и као индустријски процес и као процес посткомпостирања који ослобађа мање ЦО2 од других алтернатива за одлагање отпада, а компостирање се и даље сматра еколошки прихватљивим процесом који смањује угљични отисак.
Екотоксичност укључује испитивање биомасе произведене током процеса компостирања и биљака узгајаних са овом биомасом. "Ово је да би се осигурало да компостирање ових производа не штети биљкама које расту." рекао је Рослинг. Поред тога, АБМ Цомпосите је показао да његови материјали испуњавају захтеве биоразградње у условима кућног компостирања, који такође захтевају 90% биоразградње, али током периода од 12 месеци, у поређењу са краћим периодом за индустријско компостирање.
Индустријске примене, производња, трошкови и будући раст
АБМ Цомпосите материјали се користе у бројним комерцијалним апликацијама, али више се не може открити због уговора о поверљивости. „Наручујемо наше материјале тако да одговарају апликацијама као што су шоље, тањири, тањири, прибор за јело и посуде за складиштење хране“, каже Рослинг, „али се такође користе као алтернатива пластици на бази нафте у козметичким контејнерима и великим предметима за домаћинство. Недавно су наши материјали одабрани за употребу у производњи компоненти у великим индустријским машинским инсталацијама које треба заменити сваких 2-12 недеља. Ове компаније су препознале да коришћењем нашег Кс4 ојачања стакленим влакнима ови механички делови могу бити направљени са потребном отпорношћу на хабање и да се могу компостирати након употребе. Ово је атрактивно решење за блиску будућност јер се ове компаније суочавају са изазовом испуњавања нових прописа о животној средини и емисији ЦО2”.
Рослинг је додао: „Такође расте интересовање за коришћење наших континуираних влакана у различитим врстама тканина и нетканог материјала за прављење структуралних компоненти за грађевинску индустрију. Такође видимо интересовање за коришћење наших биоразградивих влакана са био-базираним, али не-биоразградивим ПА или ПП и инертним термосет материјалима“.
Тренутно је стаклопластика Кс4/5 скупља од Е-стакла, али обим производње је такође релативно мали, а АБМ Цомпосите тражи бројне могућности да прошири апликације и омогући повећање до 20.000 тона годишње како потражња расте, што би такође могло помоћи у смањењу трошкова. Упркос томе, Рослинг каже да у многим случајевима трошкови повезани са испуњавањем одрживости и нових регулаторних захтева нису у потпуности узети у обзир. У међувремену, хитност спасавања планете расте. „Друштво се већ залаже за више биолошких производа. Он објашњава: „Постоји много подстицаја да се напредују технологије рециклаже, свет треба да се креће брже у вези са тим и мислим да ће друштво у будућности само појачати свој притисак на производе засноване на биологији“.
ЛЦА и предност одрживости
Рослинг каже да материјали компаније АБМ Цомпосите смањују емисију гасова стаклене баште и употребу необновљиве енергије за 50-60 одсто по килограму. „Користимо базу података о утицају на животну средину 2.0, акредитовани ГаБи скуп података и ЛЦА (Анализа животног циклуса) прорачуне за наше производе на основу методологије описане у ИСО 14040 и ИСО 14044″.
„Тренутно, када композити дођу до краја свог животног циклуса, потребно је много енергије за спаљивање или пиролизацију композитног отпада и ЕОЛ производа, а уситњавање и компостирање су атрактивна опција, и то је дефинитивно једна од кључних вредности које нудимо, и пружамо нову врсту рециклаже." Рослинг каже: „Наше стаклопластике су направљене од природних минералних компоненти које су већ присутне у земљишту. Зашто онда не компостирати ЕОЛ композитне компоненте, или растворити влакна из неразградивих композита након спаљивања и користити их као ђубриво? Ово је опција рециклирања од стварног глобалног интереса”.
Схангхаи Орисен Нев Материал Тецхнологи Цо., Лтд
М: +86 18683776368 (такође ВхатсАпп)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: НО.398 Нев Греен Роад Ксинбанг Товн Сонгјианг Дистрицт, Шангај
Време поста: 27.05.2024