Paano kung ang glass fiber reinforced polymer (GFRP) composites ay maaaring i-compost sa dulo ng kanilang kapaki-pakinabang na buhay, bilang karagdagan sa mga dekada ng napatunayang benepisyo ng pagbabawas ng timbang, lakas at higpit, paglaban sa kaagnasan at tibay? Iyon, sa maikling salita, ay ang apela ng teknolohiya ng ABM Composite.
Bioactive na salamin, mataas na lakas ng mga hibla
Itinatag noong 2014, ang Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finland) ay nakabuo ng biodegradable glass fiber na ginawa mula sa tinatawag na bioactive glass, na inilalarawan ni Ari Rosling, R&D director sa ABM Composite, bilang "isang espesyal na formulation na binuo noong 1960s na nagpapahintulot sa salamin na maging degrade sa ilalim ng mga kondisyong pisyolohikal. Kapag ipinasok sa katawan, ang baso ay nabibiyak sa mga bumubuo nitong mineral na asing-gamot, na naglalabas ng sodium, magnesium, phosphates, atbp., kaya lumilikha ng kondisyon na nagpapasigla sa paglaki ng buto.
"Ito ay may katulad na mga katangian saalkali-free glass fiber (E-glass).” Sinabi ni Rosling, "Ngunit ang bioactive glass na ito ay mahirap gawin at iguhit sa mga hibla, at hanggang ngayon ay ginagamit lamang ito bilang isang pulbos o masilya. Sa pagkakaalam namin, ang ABM Composite ang unang kumpanya na gumawa ng mga high-strength glass fibers mula rito sa isang pang-industriyang sukat, at ginagamit na namin ngayon ang mga ArcBiox X4/5 glass fibers na ito para palakasin ang iba't ibang uri ng plastic, kabilang ang mga biodegradable polymers".
Mga medikal na implant
Ang rehiyon ng Tampere, dalawang oras sa hilaga ng Helsinki, Finland, ay naging sentro para sa bio-based na biodegradable polymers para sa mga medikal na aplikasyon mula noong 1980's. Inilarawan ni Rosling, "Ang isa sa mga unang implant na magagamit sa komersyo na ginawa gamit ang mga materyales na ito ay ginawa sa Tampere, at iyan kung paano nagsimula ang ABM Composite! na ngayon ay ang aming medical business unit”.
"Maraming biodegradable, bioabsorbable polymers para sa mga implant." Patuloy niya, "ngunit ang kanilang mga mekanikal na katangian ay malayo sa natural na buto. Nagawa naming pahusayin ang mga biodegradable polymer na ito upang bigyan ang implant ng parehong lakas tulad ng natural na buto". Nabanggit ni Rosling na ang mga medikal na grade ArcBiox glass fibers na may pagdaragdag ng ABM ay maaaring mapabuti ang mga mekanikal na katangian ng biodegradable PLLA polymers ng 200% hanggang 500%.
Bilang resulta, ang mga implant ng ABM Composite ay nag-aalok ng mas mataas na pagganap kaysa sa mga implant na ginawa gamit ang mga unreinforced polymers, habang ito rin ay bioabsorbable at nagtataguyod ng pagbuo at paglaki ng buto. Gumagamit din ang ABM Composite ng mga automated na diskarte sa paglalagay ng fiber/strand para matiyak ang pinakamainam na oryentasyon ng fiber, kabilang ang paglalagay ng mga fibers sa buong haba ng implant, pati na rin ang paglalagay ng mga karagdagang fibers sa mga potensyal na mahihinang lugar.
Mga aplikasyon sa sambahayan at teknikal
Sa lumalaking yunit ng negosyong medikal, kinikilala ng ABM Composite na ang bio-based at biodegradable na polymer ay maaari ding gamitin para sa mga gamit sa kusina, kubyertos at iba pang gamit sa bahay. "Ang mga biodegradable polymer na ito ay karaniwang may mahinang mekanikal na katangian kumpara sa mga plastik na nakabatay sa petrolyo." Sinabi ni Rosling, "Ngunit maaari naming palakasin ang mga materyales na ito gamit ang aming mga biodegradable glass fibers, na ginagawa itong halos isang mahusay na alternatibo sa mga komersyal na plastik na nakabatay sa fossil para sa malawak na hanay ng mga teknikal na aplikasyon."
Bilang resulta, pinalaki ng ABM Composite ang teknikal nitong yunit ng negosyo, na ngayon ay gumagamit ng 60 katao. "Nag-aalok kami ng mas napapanatiling end-of-life (EOL) na mga solusyon." Sinabi ni Rosling, "Ang aming panukalang halaga ay ilagay ang mga biodegradable na composite na ito sa mga pang-industriyang pagpapatakbo ng composting kung saan sila ay nagiging lupa." Ang tradisyunal na E-glass ay hindi gumagalaw at hindi bababa sa mga pasilidad na ito sa pag-compost.
ArcBiox Fiber Composites
Ang ABM Composite ay nakabuo ng iba't ibang anyo ng ArcBiox X4/5 glass fibers para sa mga composite application, mula samga short-cut fibersat injection molding compounds satuloy-tuloy na mga hiblapara sa mga proseso tulad ng textile at pultrusion molding. Pinagsasama ng hanay ng ArcBiox BSGF ang mga biodegradable glass fiber na may mga bio-based na polyester resin at available sa mga pangkalahatang grado ng teknolohiya at mga grado ng ArcBiox 5 na inaprubahan para sa paggamit sa mga application ng contact sa pagkain.
Ang ABM Composite ay nag-imbestiga din ng iba't ibang biodegradable at bio-based na polymer kabilang ang Polylactic Acid (PLA), PLLA at Polybutylene Succinate (PBS). Ang diagram sa ibaba ay nagpapakita kung paano ang X4/5 glass fibers ay maaaring mapabuti ang pagganap upang makipagkumpitensya sa mga karaniwang glass fiber reinforced polymers gaya ng polypropylene (PP) at maging ang polyamide 6 (PA6).
Ang ABM Composite ay nag-imbestiga din ng iba't ibang biodegradable at bio-based na polymer, kabilang ang Polylactic Acid (PLA), PLLA at Polybutylene Succinate (PBS). Ang diagram sa ibaba ay nagpapakita kung paano ang X4/5 glass fibers ay maaaring mapabuti ang pagganap upang makipagkumpitensya sa mga karaniwang glass fiber reinforced polymers gaya ng polypropylene (PP) at maging ang polyamide 6 (PA6).
Durability at Compostability
Kung ang mga composite na ito ay biodegradable, gaano katagal ang mga ito? "Ang aming X4/5 glass fibers ay hindi natutunaw sa loob ng limang minuto o magdamag tulad ng ginagawa ng asukal, at habang ang mga katangian ng mga ito ay bumababa sa paglipas ng panahon, hindi ito magiging kapansin-pansin." Sabi ni Rosling, “Upang mabisang bumababa, kailangan natin ng mataas na temperatura at halumigmig sa mahabang panahon, gaya ng makikita sa vivo o sa mga industrial compost piles. Halimbawa, sinubukan namin ang mga tasa at mangkok na ginawa mula sa aming materyal na ArcBiox BSGF, at maaari silang makatiis ng hanggang 200 na paghuhugas ng pinggan nang hindi nawawala ang functionality. Mayroong ilang pagkasira ng mga mekanikal na katangian, ngunit hindi sa punto kung saan ang mga tasa ay hindi ligtas na gamitin".
Gayunpaman, mahalaga na kapag ang mga composite na ito ay itinapon sa pagtatapos ng kanilang kapaki-pakinabang na buhay, natutugunan nila ang mga karaniwang kinakailangan para sa pag-compost, at ang ABM Composite ay nagsagawa ng isang serye ng mga pagsubok upang patunayan na nakakatugon ito sa mga pamantayang ito. "Ayon sa mga pamantayan ng ISO (para sa industrial composting), ang biodegradation ay dapat mangyari sa loob ng 6 na buwan at pagkabulok sa loob ng 3 buwan/90 araw". Sabi ni Rosling, “Ang ibig sabihin ng decomposition ay paglalagay ng test sample/product sa biomass o compost. pagkatapos ng 90 araw, sinusuri ng technician ang biomass gamit ang isang salaan. pagkatapos ng 12 linggo, hindi bababa sa 90 porsyento ng produkto ang dapat na makadaan sa isang 2 mm × 2 mm na salaan".
Natutukoy ang biodegradation sa pamamagitan ng paggiling ng birhen na materyal sa isang pulbos at pagsukat sa kabuuang halaga ng CO2 na inilabas pagkatapos ng 90 araw. Tinatasa nito kung gaano karami sa carbon content ng proseso ng composting ang na-convert sa tubig, biomass at CO2. "Upang makapasa sa pang-industriyang composting test, 90 porsyento ng teoretikal na 100 porsyento na CO2 mula sa proseso ng pag-compost ay dapat makamit (batay sa nilalaman ng carbon)".
Sinabi ni Rosling na natugunan ng ABM Composite ang mga kinakailangan sa decomposition at biodegradation, at ipinakita ng mga pagsubok na ang pagdaragdag ng X4 glass fiber nito ay talagang nagpapabuti sa biodegradability (tingnan ang talahanayan sa itaas), na 78% lamang para sa isang unreinforced na timpla ng PLA, halimbawa. Ipinaliwanag niya, "Gayunpaman, kapag ang aming 30% biodegradable glass fibers ay idinagdag, ang biodegradation ay tumaas sa 94%, habang ang mga rate ng pagkasira ay nanatiling mabuti".
Bilang resulta, ipinakita ng ABM Composite na ang mga materyales nito ay maaaring ma-certify bilang compostable ayon sa EN 13432. Kasama sa mga pagsubok na naipasa ng mga materyales nito hanggang sa kasalukuyan ang ISO 14855-1 para sa panghuling aerobic biodegradability ng mga materyales sa ilalim ng kinokontrol na mga kondisyon ng composting, ISO 16929 para sa aerobic kinokontrol na agnas, ISO DIN EN 13432 para sa mga kinakailangan sa kemikal, at OECD 208 para sa phytotoxicity testing, ISO DIN EN 13432.
CO2 na inilabas sa panahon ng pag-compost
Sa panahon ng composting, CO2 ay talagang inilabas, ngunit ang ilan ay nananatili sa lupa at pagkatapos ay ginagamit ng mga halaman. Ang pag-compost ay pinag-aralan sa loob ng mga dekada, kapwa bilang isang prosesong pang-industriya at bilang isang proseso pagkatapos ng pag-compost na naglalabas ng mas kaunting CO2 kaysa sa iba pang mga alternatibo sa pagtatapon ng basura, at ang pag-compost ay itinuturing pa rin na isang environment friendly at proseso ng pagbabawas ng carbon footprint.
Ang Ecotoxicity ay kinabibilangan ng pagsubok sa biomass na ginawa sa panahon ng proseso ng pag-compost at ang mga halaman na lumaki gamit ang biomass na ito. "Ito ay upang matiyak na ang pag-compost ng mga produktong ito ay hindi makapinsala sa lumalaking halaman." Sabi ni Rosling. Bilang karagdagan, ipinakita ng ABM Composite na ang mga materyales nito ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa biodegradation sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-compost sa bahay, na nangangailangan din ng 90% na biodegradation, ngunit sa loob ng 12-buwan na panahon, kumpara sa isang mas maikling panahon para sa pang-industriyang pag-compost.
Mga aplikasyon sa industriya, produksyon, gastos at paglago sa hinaharap
Ang mga materyales ng ABM Composite ay ginagamit sa isang bilang ng mga komersyal na aplikasyon, ngunit higit pa ang hindi mabubunyag dahil sa mga kasunduan sa pagiging kumpidensyal. "Iniutos namin ang aming mga materyales upang umangkop sa mga aplikasyon tulad ng mga tasa, platito, plato, kubyertos at lalagyan ng pag-iimbak ng pagkain," sabi ni Rosling, "ngunit ginagamit din ang mga ito bilang alternatibo sa mga plastik na nakabatay sa petrolyo sa mga cosmetic container at malalaking gamit sa bahay. Higit pang mga kamakailan lamang, ang aming mga materyales ay pinili para sa paggamit sa paggawa ng mga bahagi sa malalaking pang-industriya na pag-install ng makinarya na kailangang palitan tuwing 2-12 linggo. Nakilala ng mga kumpanyang ito na sa pamamagitan ng paggamit ng aming X4 glass fiber reinforcement, ang mga mekanikal na bahagi na ito ay maaaring gawin nang may kinakailangang wear resistance at nabubulok din pagkatapos gamitin. Ito ay isang kaakit-akit na solusyon para sa malapit na hinaharap habang ang mga kumpanyang ito ay nahaharap sa hamon ng pagtugon sa mga bagong regulasyon sa kapaligiran at paglabas ng CO2".
Idinagdag ni Rosling, "Nagkakaroon din ng lumalaking interes sa paggamit ng aming tuluy-tuloy na mga hibla sa iba't ibang uri ng mga tela at nonwoven upang gumawa ng mga istrukturang bahagi para sa industriya ng konstruksiyon. Nakikita rin namin ang interes sa paggamit ng aming biodegradable fibers na may bio-based ngunit hindi nabubulok na PA o PP at mga inert thermoset na materyales".
Sa kasalukuyan, ang X4/5 fiberglass ay mas mahal kaysa sa E-glass, ngunit ang dami ng produksyon ay medyo maliit din, at ang ABM Composite ay humahabol ng ilang pagkakataon upang palawakin ang mga aplikasyon at mapadali ang isang ramp-up hanggang 20,000 tonelada/taon habang lumalaki ang demand, na maaari ring makatulong upang mabawasan ang mga gastos. Gayunpaman, sinabi ni Rosling na sa maraming kaso ang mga gastos na nauugnay sa pagtugon sa pagpapanatili at mga bagong kinakailangan sa regulasyon ay hindi pa ganap na isinasaalang-alang. Samantala, ang pangangailangan ng madaliang pag-save sa planeta ay lumalaki. "Itinutulak na ng lipunan ang higit pang bio-based na mga produkto." Ipinaliwanag niya, "Maraming mga insentibo upang itulak ang mga teknolohiya sa pag-recycle pasulong, ang mundo ay kailangang kumilos nang mas mabilis dito at sa palagay ko ay tataas lamang ng lipunan ang pagtulak nito para sa mga produktong bio-based sa hinaharap".
LCA at Sustainability Advantage
Sinabi ni Rosling na binabawasan ng mga materyales ng ABM Composite ang mga greenhouse gas emissions at paggamit ng hindi nababagong enerhiya ng 50-60 porsyento kada kilo. “Ginagamit namin ang Environmental Footprint Database 2.0, ang accredited na dataset ng GaBi, at mga kalkulasyon ng LCA (Life Cycle Analysis) para sa aming mga produkto batay sa pamamaraang nakabalangkas sa ISO 14040 at ISO 14044″.
“Sa kasalukuyan, kapag ang mga composite ay umabot na sa katapusan ng kanilang ikot ng buhay, maraming enerhiya ang kailangan upang sunugin o i-pyrolyse ang composite na basura at mga produkto ng EOL, at ang pag-shredding at composting ay isang kaakit-akit na opsyon, at ito ay tiyak na isa sa mga pangunahing value proposition na inaalok namin, at nagbibigay kami ng bagong uri ng recyclability.” Sinabi ni Rosling, "Ang aming fiberglass ay ginawa mula sa mga natural na sangkap ng mineral na naroroon na sa lupa. Kaya bakit hindi i-compost ang EOL composite component, o i-dissolve ang mga fibers mula sa mga hindi nabubulok na composites pagkatapos ng pagsunog at gamitin ang mga ito bilang pataba? Isa itong opsyon sa pag-recycle ng tunay na pandaigdigang interes”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368(WhatsApp din)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Address: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Oras ng post: Mayo-27-2024