Paano kung ang mga glass fiber na pinalakas na polymer (GFRP) na mga composite ay maaaring ma -compost sa pagtatapos ng kanilang kapaki -pakinabang na buhay, bilang karagdagan sa mga dekada ng napatunayan na mga benepisyo ng pagbawas ng timbang, lakas at higpit, paglaban sa kaagnasan at tibay? Iyon, sa madaling sabi, ay ang apela ng teknolohiya ng ABM Composite.
Bioactive glass, mataas na lakas ng hibla
Itinatag noong 2014, ang Arctic Biomaterials OY (Tampere, Finland) ay nakabuo ng isang biodegradable glass fiber na ginawa mula sa tinatawag na bioactive glass, na ang Ari Rosling, R&D Director sa ABM Composite, ay naglalarawan bilang "isang espesyal na pagbabalangkas na binuo noong 1960 na nagpapahintulot sa baso na magpahina sa ilalim ng mga kondisyon ng pisyolohikal. Kapag ipinakilala sa katawan, ang baso ay bumagsak sa mga nasasakupan na mineral na asing -gamot, na naglalabas ng sodium, magnesium, pospeyt, atbp, sa gayon ay lumilikha ng isang kondisyon na nagpapasigla sa paglaki ng buto. "
"Ito ay may katulad na mga pag -aari saalkali-free glass fiber (e-glass). " Sinabi ni Rosling, "Ngunit ang bioactive glass na ito ay mahirap na gumawa at gumuhit sa mga hibla, at hanggang ngayon ay ginamit lamang ito bilang isang pulbos o masilya. Tulad ng alam natin, ang ABM Composite ay ang unang kumpanya na gumawa ng mga high-lakas na mga hibla ng salamin mula dito sa isang pang-industriya na sukat, at ginagamit namin ngayon ang mga arcbiox X4/5 glass fibers upang mapalakas ang iba't ibang uri ng plastik, 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 mga biodegradable polymers na batay sa bio para sa mga medikal na aplikasyon mula noong 1980. Inilarawan ni Rosling, "Ang isa sa mga unang komersyal na magagamit na mga implant na ginawa sa mga materyales na ito ay ginawa sa Tampere, at ganyan ang pagsisimula ng ABM Composite! na ngayon ay ang aming yunit ng medikal na negosyo ”.
"Maraming mga biodegradable, bioabsorbable polymers para sa mga implant." Nagpapatuloy siya, "ngunit ang kanilang mga mekanikal na katangian ay malayo sa natural na buto. Nagawa naming mapahusay ang mga biodegradable polymers na ito upang mabigyan 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 isang 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 din ang bioabsorbable at nagtataguyod ng pagbuo ng buto at paglaki. Gumagamit din ang ABM Composite ng mga awtomatikong pamamaraan ng paglalagay ng hibla/strand upang matiyak ang pinakamainam na orientation ng hibla, kabilang ang pagtula ng mga hibla sa buong haba ng implant, pati na rin ang paglalagay ng mga karagdagang hibla sa potensyal na mahina na mga spot.
Mga aplikasyon sa sambahayan at teknikal
Sa lumalagong yunit ng medikal na negosyo, kinikilala ng ABM Composite na ang bio-based at biodegradable polymers ay maaari ding magamit para sa mga kagamitan sa kusina, cutlery at iba pang mga gamit sa sambahayan. "Ang mga biodegradable polymers na ito ay karaniwang may mahinang mga katangian ng mekanikal kumpara sa mga plastik na batay sa petrolyo." Sinabi ni Rosling, "Ngunit maaari nating palakasin ang mga materyales na ito kasama ang aming mga biodegradable fibers ng salamin, na ginagawa silang halos isang mahusay na alternatibo sa mga komersyal na plastik na batay sa fossil para sa isang malawak na hanay ng mga teknikal na aplikasyon".
Bilang isang resulta, ang ABM Composite ay nadagdagan ang yunit ng teknikal na negosyo, na ngayon ay gumagamit ng 60 katao. "Nag-aalok kami ng mas napapanatiling mga solusyon sa pagtatapos ng buhay (EOL)." Sinabi ni Rosling, "Ang aming panukala sa halaga ay upang ilagay ang mga biodegradable composite na ito sa mga operasyon sa pag -compost ng industriya kung saan sila ay naging lupa." Ang tradisyunal na e-glass ay hindi gumagalaw at hindi magpapabagal sa mga pasilidad na ito ng composting.
Arcbiox fiber composite
Ang ABM Composite ay nakabuo ng iba't ibang mga form ng ArcBiox X4/5 Glass Fibre para sa Mga Composite Application, mula samga maikling hiblaat mga compound ng paghubog ng iniksyon saPatuloy na mga hiblaPara sa mga proseso tulad ng paghuhulma ng tela at pultrusion. Ang saklaw ng ArcBiox BSGF ay pinagsasama ang mga biodegradable glass fibers na may bio-based polyester resins at magagamit sa pangkalahatang mga marka ng teknolohiya at mga marka ng arcbiox 5 na naaprubahan para magamit sa mga aplikasyon ng contact sa pagkain.
Ang ABM Composite ay sinisiyasat din ang iba't ibang mga biodegradable at bio-based polymers 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 makipagkumpetensya sa karaniwang mga glass fiber na pinatibay na polimer tulad ng polypropylene (PP) at kahit polyamide 6 (PA6).
Ang ABM Composite ay sinisiyasat din ang iba't ibang mga biodegradable at bio-based polymers, 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 makipagkumpetensya sa karaniwang mga glass fiber na pinatibay na polimer tulad ng polypropylene (PP) at kahit polyamide 6 (PA6).
Tibay at compostability
Kung ang mga composite na ito ay biodegradable, hanggang kailan sila tatagal? "Ang aming X4/5 na mga hibla ng salamin ay hindi matunaw sa limang minuto o magdamag tulad ng ginagawa ng asukal, at habang ang kanilang mga pag -aari ay magpapabagal sa paglipas ng panahon, hindi ito magiging kapansin -pansin." Sabi ni Rosling, "Upang mabawasan nang epektibo, kailangan namin ng nakataas na temperatura at kahalumigmigan sa mahabang panahon, tulad ng matatagpuan sa vivo o sa mga tambalang pang -industriya. Halimbawa, sinubukan namin ang mga tasa at mangkok na ginawa mula sa aming materyal na ArcBiox BSGF, at maaari silang makatiis ng hanggang sa 200 mga pag -ikot ng pinggan nang hindi nawawala ang pag -andar. Mayroong ilang mga 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 pamantayang kinakailangan na 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 pang -industriya na pag -compost), ang biodegradation ay dapat mangyari sa loob ng 6 na buwan at agnas sa loob ng 3 buwan/90 araw". Sinabi ni Rosling, "Ang pagkabulok ay nangangahulugang paglalagay ng sample ng pagsubok/produkto sa biomass o compost. Matapos ang 90 araw, sinusuri ng technician ang biomass gamit ang isang salaan. Matapos ang 12 linggo, hindi bababa sa 90 porsyento ng produkto ay dapat na dumaan sa isang 2 mm × 2 mm sieve ”.
Natutukoy ang biodegradation sa pamamagitan ng paggiling ng materyal na birhen sa isang pulbos at pagsukat sa kabuuang halaga ng CO2 na inilabas pagkatapos ng 90 araw. Sinusuri nito kung magkano ang nilalaman ng carbon ng proseso ng pag -compost ay na -convert sa tubig, biomass at CO2. "Upang maipasa ang pang -industriya na pagsubok sa composting, 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 ang ABM Composite ay nakamit ang mga kinakailangan sa agnas 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 kung saan ay 78% lamang para sa isang unreinforced PLA timpla, halimbawa. Ipinaliwanag niya, "gayunpaman, kapag ang aming 30% na biodegradable glass fibers ay idinagdag, ang biodegradation ay nadagdagan sa 94%, habang ang mga rate ng marawal na kalagayan ay nanatiling mabuti".
Bilang isang resulta, ipinakita ng ABM Composite na ang mga materyales nito ay maaaring sertipikado bilang compostable ayon sa EN 13432. ISO DIN EN 13432.
Inilabas ang CO2 sa panahon ng pag -compost
Sa panahon ng pag -compost, ang CO2 ay talagang pinakawalan, ngunit ang ilan ay nananatili sa lupa at pagkatapos ay ginagamit ng mga halaman. Ang pag-compost ay pinag-aralan nang mga dekada, kapwa bilang isang pang-industriya na proseso at bilang isang proseso ng post-composting na naglalabas ng mas kaunting CO2 kaysa sa iba pang mga alternatibong pagtatapon ng basura, at ang pag-compost ay itinuturing pa ring isang kapaligiran na friendly at carbon footprint pagbabawas ng proseso.
Ang ecotoxicity ay nagsasangkot ng pagsubok sa biomass na ginawa sa panahon ng proseso ng pag -compost at ang mga halaman na lumago kasama ang biomass na ito. "Ito ay upang matiyak na ang pag -compost ng mga produktong ito ay hindi nakakasama sa lumalagong halaman." Sinabi ni Rosling. Bilang karagdagan, ang ABM Composite ay nagpakita na ang mga materyales nito ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa biodegradation sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-compost ng bahay, na nangangailangan din ng 90% na biodegradation, ngunit sa loob ng isang 12-buwan na panahon, kumpara sa isang mas maikling panahon para sa pang-industriya na pag-compost.
Pang -industriya na aplikasyon, 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 ay hindi maipahayag dahil sa mga kasunduan sa pagiging kompidensiyal. "Iniuutos namin ang aming mga materyales upang umangkop sa mga aplikasyon tulad ng mga tasa, saucer, plate, cutlery at mga lalagyan ng imbakan ng pagkain," sabi ni Rosling, "ngunit ginagamit din ito bilang alternatibo sa mga plastik na batay sa petrolyo sa mga kosmetikong lalagyan at malalaking gamit sa sambahayan. Karamihan sa mga kamakailan-lamang, ang aming mga materyales ay napili para magamit sa paggawa ng mga sangkap sa malalaking pag-install ng makinarya ng industriya na kailangang mapalitan tuwing 2-12 na linggo. Kinilala 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 gamit ang kinakailangang paglaban sa pagsusuot at ma -compost din pagkatapos gamitin. Ito ay isang kaakit -akit na solusyon para sa malapit na hinaharap dahil ang mga kumpanyang ito ay nahaharap sa hamon ng pagtugon sa mga bagong regulasyon sa paglabas ng kapaligiran at CO2 ”.
Dagdag pa ni Rosling, "Mayroon ding lumalagong interes sa paggamit ng aming patuloy na mga hibla sa iba't ibang uri ng mga tela at nonwovens upang makagawa ng mga sangkap na istruktura para sa industriya ng konstruksyon. Nakakakita rin kami ng interes sa paggamit ng aming mga biodegradable fibers na may batay sa bio ngunit hindi-biodegradable PA o PP at mga materyales na thermoset ".
Sa kasalukuyan, ang X4/5 fiberglass ay mas mahal kaysa sa e-glass, ngunit ang mga volume ng produksyon ay medyo maliit din, at ang ABM composite ay hinahabol ang isang bilang ng mga pagkakataon upang mapalawak ang mga aplikasyon at mapadali ang isang ramp-up hanggang 20,000 tonelada/taon habang lumalaki ang demand, na makakatulong din upang mabawasan ang mga gastos. Kahit na, sinabi ni Rosling na sa maraming mga kaso ang mga gastos na nauugnay sa pagpapanatili ng pulong at mga bagong kinakailangan sa regulasyon ay hindi ganap na isinasaalang -alang. Samantala, ang pagpilit ng pag -save ng planeta ay lumalaki. "Ang lipunan ay nagtutulak na para sa higit pang mga produktong batay sa bio." Ipinaliwanag niya, "Maraming mga insentibo upang itulak ang mga teknolohiya sa pag-recycle, ang mundo ay kailangang gumalaw nang mas mabilis dito at sa palagay ko ay tataas lamang ng lipunan ang pagtulak para sa mga produktong batay sa bio sa hinaharap".
LCA at Sustainability Advantage
Sinabi ni Rosling na ang mga materyales ng ABM Composite ay nagbabawas ng mga paglabas ng gas ng greenhouse at paggamit ng hindi nababago na enerhiya sa pamamagitan ng 50-60 porsyento bawat kilo. "Ginagamit namin ang Environmental Footprint Database 2.0, ang accredited GABI dataset, at LCA (Life Cycle Analysis) na kalkulasyon para sa aming mga produkto batay sa pamamaraan na nakabalangkas sa ISO 14040 at ISO 14044 ″.
"Sa kasalukuyan, kapag naabot ng mga composite ang pagtatapos ng kanilang siklo ng buhay, maraming enerhiya ang kinakailangan upang ma -incinerate o pyrolyse composite basura at mga produktong EOL, at ang pag -shredding at composting ay isang kaakit -akit na pagpipilian, at tiyak na isa ito sa mga pangunahing halaga ng mga panukala na inaalok namin, at nagbibigay kami ng isang bagong uri ng pag -recyclability." Sinabi ni Rosling, "Ang aming fiberglass ay ginawa mula sa mga likas na sangkap ng mineral na naroroon na sa lupa. Kaya bakit hindi pag-compost ang mga sangkap na composite ng EOL, o matunaw ang mga hibla mula sa mga hindi maibabawas na mga composite pagkatapos ng pagsunog at gamitin ang mga ito bilang pataba? Ito ay isang pagpipilian sa pag -recycle ng tunay na pandaigdigang interes ”.
Shanghai Orisen Bagong Material Technology Co, Ltd
M: +86 18683776368 (din whatsapp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Address: No.398 Bagong Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Oras ng pag-post: Mayo-27-2024