ไฟเบอร์กลาสที่ดูดซับได้ทางชีวภาพและย่อยสลายได้ ชิ้นส่วนคอมโพสิตที่ย่อยสลายได้ —— ข่าวอุตสาหกรรม

จะเกิดอะไรขึ้นหากคอมโพสิตโพลีเมอร์เสริมใยแก้ว (GFRP) สามารถย่อยสลายได้เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน นอกเหนือจากคุณประโยชน์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วมานานหลายทศวรรษในการลดน้ำหนัก ความแข็งแรงและความแข็ง ความต้านทานการกัดกร่อน และความทนทาน โดยสรุปคือความน่าดึงดูดของเทคโนโลยีของ ABM Composite

แก้วไบโอแอคทีฟ ไฟเบอร์ความแข็งแรงสูง

Arctic Biomaterials Oy (ตัมเปเร ประเทศฟินแลนด์) ก่อตั้งขึ้นในปี 2014 โดยได้พัฒนาใยแก้วที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งผลิตจากแก้วที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ซึ่ง Ari Rosling ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยและพัฒนาของ ABM Composite อธิบายว่าเป็น “สูตรพิเศษที่พัฒนาขึ้นในทศวรรษ 1960 ที่ช่วยให้แก้วสามารถ ย่อยสลายได้ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา เมื่อนำเข้าสู่ร่างกาย แก้วจะแตกตัวเป็นเกลือแร่ที่เป็นส่วนประกอบ ปล่อยโซเดียม แมกนีเซียม ฟอสเฟต ฯลฯ ออกมา ทำให้เกิดสภาวะที่กระตุ้นการเจริญเติบโตของกระดูก”

“มันมีคุณสมบัติคล้ายกันกับใยแก้วไร้ด่าง (E-glass)- Rosling กล่าวว่า "แต่แก้วที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพนี้ผลิตและดึงเป็นเส้นใยได้ยาก และจนถึงขณะนี้แก้วนี้ถูกใช้เป็นผงหรือผงสำหรับอุดรูเท่านั้น เท่าที่เราทราบ ABM Composite เป็นบริษัทแรกที่ผลิตเส้นใยแก้วที่มีความแข็งแรงสูงจากมันในระดับอุตสาหกรรม และตอนนี้ เรากำลังใช้เส้นใยแก้ว ArcBiox X4/5 เหล่านี้เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับพลาสติกประเภทต่างๆ รวมถึงโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ”

การปลูกถ่ายทางการแพทย์

ภูมิภาคตัมเปเร ซึ่งอยู่ห่างจากเฮลซิงกิ ฟินแลนด์ไปทางเหนือ 2 ชั่วโมง เป็นศูนย์กลางสำหรับโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสำหรับการใช้งานทางการแพทย์มาตั้งแต่ปี 1980 โรสลิ่งอธิบายว่า “หนึ่งในการปลูกถ่ายที่มีจำหน่ายในท้องตลาดแห่งแรกๆ ที่ทำจากวัสดุเหล่านี้ผลิตขึ้นในเมืองตัมเปเร และนั่นคือจุดเริ่มต้นของ ABM Composite! ซึ่งปัจจุบันเป็นหน่วยธุรกิจการแพทย์ของเรา”

“มีโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและดูดซับได้หลายชนิดสำหรับการปลูกถ่าย” เขากล่าวต่อว่า “แต่คุณสมบัติทางกลของพวกมันยังห่างไกลจากกระดูกตามธรรมชาติ เราสามารถปรับปรุงโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเหล่านี้เพื่อให้วัสดุปลูกถ่ายมีความแข็งแรงเช่นเดียวกับกระดูกธรรมชาติ” Rosling ตั้งข้อสังเกตว่าเส้นใยแก้ว ArcBiox เกรดทางการแพทย์ที่มีการเติม ABM สามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของโพลีเมอร์ PLLA ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพได้ 200% ถึง 500%

ด้วยเหตุนี้ วัสดุปลูกถ่ายของ ABM Composite จึงมีประสิทธิภาพสูงกว่าวัสดุปลูกถ่ายที่ทำจากโพลีเมอร์ที่ไม่เสริมแรง ขณะเดียวกันก็ดูดซับได้ทางชีวภาพและส่งเสริมการสร้างและการเจริญเติบโตของกระดูก ABM Composite ยังใช้เทคนิคการวางตำแหน่งเส้นใย/เกลียวอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าเส้นใยวางแนวได้อย่างเหมาะสม รวมถึงการวางเส้นใยตลอดความยาวของรากฟันเทียม ตลอดจนการวางเส้นใยเพิ่มเติมที่จุดอ่อนที่อาจเป็นไปได้

การใช้งานในครัวเรือนและทางเทคนิค

ด้วยหน่วยธุรกิจทางการแพทย์ที่กำลังเติบโต ABM Composite ตระหนักดีว่าโพลีเมอร์ชีวภาพและโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพยังสามารถนำไปใช้กับเครื่องครัว มีด และของใช้ในครัวเรือนอื่นๆ ได้อีกด้วย “โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเหล่านี้มักมีคุณสมบัติเชิงกลต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับพลาสติกที่ทำจากปิโตรเลียม” Rosling กล่าวว่า "แต่เราสามารถเสริมกำลังวัสดุเหล่านี้ด้วยเส้นใยแก้วที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพของเรา ทำให้พวกมันเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับพลาสติกเชิงพาณิชย์ที่ทำจากฟอสซิลสำหรับการใช้งานทางเทคนิคที่หลากหลาย"

ด้วยเหตุนี้ ABM Composite จึงได้เพิ่มหน่วยธุรกิจด้านเทคนิค ซึ่งขณะนี้มีพนักงาน 60 คน “เรานำเสนอโซลูชั่นการสิ้นสุดอายุการใช้งาน (EOL) ที่ยั่งยืนมากขึ้น” Rosling กล่าวว่า "คุณค่าของเราคือการนำวัสดุคอมโพสิตที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเหล่านี้ไปใช้ในการหมักปุ๋ยทางอุตสาหกรรม ซึ่งจะกลายเป็นดิน" กระจก E แบบดั้งเดิมมีความเฉื่อยและจะไม่สลายตัวในโรงงานทำปุ๋ยหมักเหล่านี้

คอมโพสิตไฟเบอร์ ArcBiox

ABM Composite ได้พัฒนาเส้นใยแก้ว ArcBiox X4/5 รูปแบบต่างๆ สำหรับการใช้งานคอมโพสิตตั้งแต่เส้นใยตัดสั้นและสารประกอบการฉีดขึ้นรูปเพื่อเส้นใยต่อเนื่องสำหรับกระบวนการต่างๆ เช่น สิ่งทอและการขึ้นรูปแบบพัลทรูชัน กลุ่มผลิตภัณฑ์ ArcBiox BSGF ผสมผสานเส้นใยแก้วที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเข้ากับเรซินโพลีเอสเตอร์ชีวภาพ และมีจำหน่ายในเกรดเทคโนโลยีทั่วไปและเกรด ArcBiox 5 ที่ได้รับอนุมัติให้ใช้ในการใช้งานที่ต้องสัมผัสกับอาหาร

นอกจากนี้ ABM Composite ยังได้ตรวจสอบโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและโพลีเมอร์ชีวภาพหลายชนิด รวมถึง Polylactic Acid (PLA), PLLA และ Polybutylene Succinate (PBS) แผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่าเส้นใยแก้ว X4/5 สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพให้แข่งขันกับโพลีเมอร์เสริมใยแก้วมาตรฐาน เช่น โพลีโพรพีลีน (PP) และแม้แต่โพลีเอไมด์ 6 (PA6) ได้อย่างไร

นอกจากนี้ ABM Composite ยังได้ตรวจสอบโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและโพลีเมอร์ชีวภาพหลายชนิด รวมถึง Polylactic Acid (PLA), PLLA และ Polybutylene Succinate (PBS) แผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่าเส้นใยแก้ว X4/5 สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพให้แข่งขันกับโพลีเมอร์เสริมใยแก้วมาตรฐาน เช่น โพลีโพรพีลีน (PP) และแม้แต่โพลีเอไมด์ 6 (PA6) ได้อย่างไร

ความทนทานและความสามารถในการย่อยสลายได้

หากวัสดุคอมโพสิตเหล่านี้สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ จะมีอายุการใช้งานนานแค่ไหน? “ใยแก้ว X4/5 ของเราจะไม่ละลายภายในห้านาทีหรือข้ามคืนเหมือนน้ำตาล และแม้ว่าคุณสมบัติของมันจะสลายไปตามกาลเวลา แต่ก็จะไม่สังเกตเห็นได้ชัดเจนนัก” Rosling กล่าวว่า "ในการย่อยสลายอย่างมีประสิทธิภาพ เราต้องการอุณหภูมิและความชื้นที่สูงขึ้นในช่วงเวลาที่ยาวนาน ดังที่พบในสิ่งมีชีวิตหรือในกองปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น เราได้ทดสอบถ้วยและชามที่ทำจากวัสดุ ArcBiox BSGF ของเรา และสามารถทนต่อการล้างจานได้ถึง 200 รอบโดยไม่สูญเสียฟังก์ชันการทำงาน มีคุณสมบัติทางกลลดลงบ้าง แต่ไม่ถึงจุดที่ถ้วยไม่ปลอดภัยในการใช้งาน”

อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือเมื่อวัสดุคอมโพสิตเหล่านี้ถูกกำจัดเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน จะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐานที่จำเป็นสำหรับการทำปุ๋ยหมัก และ ABM Composite ได้ทำการทดสอบหลายชุดเพื่อพิสูจน์ว่าเป็นไปตามมาตรฐานเหล่านี้ “ตามมาตรฐาน ISO (สำหรับการทำปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรม) การย่อยสลายทางชีวภาพควรเกิดขึ้นภายใน 6 เดือน และการสลายตัวภายใน 3 เดือน/90 วัน” Rosling กล่าวว่า "การสลายตัวหมายถึงการใส่ตัวอย่าง/ผลิตภัณฑ์ทดสอบลงในชีวมวลหรือปุ๋ยหมัก หลังจากผ่านไป 90 วัน ช่างจะตรวจสอบชีวมวลโดยใช้ตะแกรง หลังจากผ่านไป 12 สัปดาห์ อย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ของผลิตภัณฑ์ควรจะสามารถผ่านตะแกรงขนาด 2 มม. × 2 มม. ได้”

การย่อยสลายทางชีวภาพถูกกำหนดโดยการบดวัสดุบริสุทธิ์ให้เป็นผงและวัดปริมาณ CO2 ทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกมาหลังจาก 90 วัน วิธีนี้จะประเมินปริมาณคาร์บอนของกระบวนการทำปุ๋ยหมักที่ถูกแปลงเป็นน้ำ ชีวมวล และ CO2 “เพื่อที่จะผ่านการทดสอบการทำปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรม จะต้องบรรลุ 90 เปอร์เซ็นต์ของ CO2 100 เปอร์เซ็นต์ตามทฤษฎีจากกระบวนการทำปุ๋ยหมัก (ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน)”

Rosling กล่าวว่า ABM Composite เป็นไปตามข้อกำหนดด้านการสลายตัวและการย่อยสลายทางชีวภาพ และการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มเส้นใยแก้ว X4 ช่วยเพิ่มความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้จริง (ดูตารางด้านบน) ซึ่งคิดเป็นเพียง 78% สำหรับการผสม PLA ที่ไม่ได้เสริมแรง เป็นต้น เขาอธิบายว่า "อย่างไรก็ตาม เมื่อเติมเส้นใยแก้วที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ 30% ของเราเข้าไป การย่อยสลายทางชีวภาพจะเพิ่มขึ้นเป็น 94% ในขณะที่อัตราการย่อยสลายยังคงดี"

ผลที่ได้คือ ABM Composite ได้แสดงให้เห็นว่าวัสดุของวัสดุสามารถได้รับการรับรองว่าสามารถย่อยสลายได้ตามมาตรฐาน EN 13432 การทดสอบว่าวัสดุของคอมโพสิตได้ผ่านจนถึงปัจจุบัน ได้แก่ ISO 14855-1 สำหรับความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพขั้นสุดท้ายแบบใช้ออกซิเจนของวัสดุภายใต้สภาวะการทำปุ๋ยหมักที่ได้รับการควบคุม, ISO 16929 สำหรับแอโรบิก การสลายตัวแบบควบคุม, ISO DIN EN 13432 สำหรับข้อกำหนดทางเคมี และ OECD 208 สำหรับการทดสอบความเป็นพิษต่อพืช, ISO DIN EN 13432

CO2 ปล่อยออกมาระหว่างการทำปุ๋ยหมัก

ในระหว่างการทำปุ๋ยหมัก CO2 จะถูกปล่อยออกมาจริงๆ แต่บางส่วนยังคงอยู่ในดินและพืชนำไปใช้ประโยชน์ การทำปุ๋ยหมักได้รับการศึกษามานานหลายทศวรรษ ทั้งในฐานะกระบวนการทางอุตสาหกรรมและกระบวนการหลังการทำปุ๋ยหมักที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่าทางเลือกในการกำจัดขยะอื่นๆ และการหมักยังถือเป็นกระบวนการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

ความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมเกี่ยวข้องกับการทดสอบชีวมวลที่ผลิตในระหว่างกระบวนการทำปุ๋ยหมักและพืชที่ปลูกด้วยชีวมวลนี้ “นี่คือเพื่อให้แน่ใจว่าการหมักผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่เป็นอันตรายต่อพืชที่กำลังเติบโต” โรสลิงกล่าวว่า นอกจากนี้ ABM Composite ยังแสดงให้เห็นว่าวัสดุมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดในการย่อยสลายทางชีวภาพภายใต้เงื่อนไขการทำปุ๋ยหมักที่บ้าน ซึ่งจำเป็นต้องมีการย่อยสลายทางชีวภาพ 90% เช่นกัน แต่ในระยะเวลา 12 เดือน เมื่อเทียบกับระยะเวลาที่สั้นกว่าสำหรับการทำปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรม

การใช้งานทางอุตสาหกรรม การผลิต ต้นทุน และการเติบโตในอนาคต

วัสดุของ ABM Composite ถูกนำมาใช้ในการใช้งานเชิงพาณิชย์หลายประเภท แต่ไม่สามารถเปิดเผยได้มากนักเนื่องจากข้อตกลงการรักษาความลับ “เราสั่งวัสดุของเราให้เหมาะกับการใช้งาน เช่น ถ้วย จานรอง จาน มีด และภาชนะเก็บอาหาร” Rosling กล่าว “แต่วัสดุเหล่านี้ยังใช้เป็นทางเลือกแทนพลาสติกที่ทำจากปิโตรเลียมในภาชนะเครื่องสำอางและของใช้ในครัวเรือนขนาดใหญ่อีกด้วย ล่าสุดวัสดุของเราได้รับการคัดเลือกเพื่อใช้ในการผลิตส่วนประกอบในการติดตั้งเครื่องจักรอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ต้องเปลี่ยนทุกๆ 2-12 สัปดาห์ บริษัทเหล่านี้ตระหนักดีว่าการใช้การเสริมแรงด้วยใยแก้ว X4 ของเรา ทำให้ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลเหล่านี้สามารถทนต่อการสึกหรอตามที่ต้องการ และยังย่อยสลายได้หลังการใช้งานอีกด้วย นี่เป็นโซลูชั่นที่น่าสนใจสำหรับอนาคตอันใกล้นี้ เนื่องจากบริษัทเหล่านี้เผชิญกับความท้าทายในการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใหม่”

Rosling กล่าวเสริมว่า “ยังมีความสนใจเพิ่มขึ้นในการใช้เส้นใยต่อเนื่องของเราในผ้าและผ้าไม่ทอประเภทต่างๆ เพื่อสร้างส่วนประกอบโครงสร้างสำหรับอุตสาหกรรมการก่อสร้าง นอกจากนี้เรายังเห็นความสนใจในการใช้เส้นใยที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพกับ PA หรือ PP ที่มีพื้นฐานทางชีวภาพแต่ไม่สามารถย่อยสลายทางชีวภาพได้ และวัสดุเทอร์โมเซตเฉื่อย”

ปัจจุบัน ไฟเบอร์กลาส X4/5 มีราคาแพงกว่า E-glass แต่ปริมาณการผลิตก็ค่อนข้างน้อยเช่นกัน และ ABM Composite กำลังแสวงหาโอกาสมากมายในการขยายการใช้งานและอำนวยความสะดวกในการเพิ่มปริมาณถึง 20,000 ตัน/ปี ตามความต้องการที่เพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถช่วยลดต้นทุนได้เช่นกัน ถึงกระนั้น Rosling กล่าวว่าในหลายกรณี ต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความยั่งยืนและกฎระเบียบใหม่ยังไม่ได้รับการพิจารณาอย่างถี่ถ้วน ในขณะเดียวกัน ความเร่งด่วนในการช่วยโลกก็เพิ่มมากขึ้น “สังคมกำลังผลักดันผลิตภัณฑ์ชีวภาพมากขึ้นอยู่แล้ว” เขาอธิบายว่า "มีแรงจูงใจมากมายในการผลักดันเทคโนโลยีรีไซเคิลไปข้างหน้า โลกจำเป็นต้องดำเนินการให้เร็วขึ้นในเรื่องนี้ และผมคิดว่าสังคมจะเพิ่มการผลักดันผลิตภัณฑ์ชีวภาพในอนาคตเท่านั้น"

LCA และข้อได้เปรียบด้านความยั่งยืน

Rosling กล่าวว่าวัสดุของ ABM Composite ช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการใช้พลังงานที่ไม่หมุนเวียนได้ 50-60 เปอร์เซ็นต์ต่อกิโลกรัม “เราใช้ฐานข้อมูลรอยเท้าสิ่งแวดล้อม 2.0 ชุดข้อมูล GaBi ที่ได้รับการรับรอง และการคำนวณ LCA (การวิเคราะห์วงจรชีวิต) สำหรับผลิตภัณฑ์ของเราตามวิธีการที่ระบุไว้ใน ISO 14040 และ ISO 14044″

“ในปัจจุบัน เมื่อวัสดุคอมโพสิตถึงจุดสิ้นสุดของวงจรชีวิต จะต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการเผาหรือไพโรไลซ์ขยะคอมโพสิตและผลิตภัณฑ์ EOL และการย่อยและการทำปุ๋ยหมักเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ และแน่นอนว่าเป็นหนึ่งในข้อเสนอคุณค่าหลักที่เรานำเสนอ และเรากำลังนำเสนอความสามารถในการรีไซเคิลรูปแบบใหม่” Rosling กล่าวว่า "ไฟเบอร์กลาสของเราทำจากส่วนประกอบของแร่ธาตุธรรมชาติที่มีอยู่ในดินอยู่แล้ว แล้วทำไมไม่หมักส่วนประกอบคอมโพสิต EOL หรือละลายเส้นใยจากคอมโพสิตที่ไม่สามารถย่อยสลายได้หลังการเผาแล้วใช้เป็นปุ๋ย นี่คือทางเลือกในการรีไซเคิลที่เป็นประโยชน์ต่อทั่วโลกอย่างแท้จริง”

Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368(รวมถึง WhatsApp)
โทร:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
ที่อยู่: NO.398 ถนนสีเขียวใหม่เมือง Xinbang เขตซงเจียงเซี่ยงไฮ้