iNature100%生物可降解iPhone保护盖。
iNature100%生物可降解iPhone保护盖。
手机外壳、iphone保护套、密封圈,恶劣环境的工业领域用磨蚀刷,甚至踏入特种塑料应用领域,如智能手机可移动镜头模块、汽车大灯、平板电视、户外体育场照明等,这些全是生物塑料或生物橡胶,你信吗?

跟“苹果”有关的应用

手机壳或保护壳也开始采用生物基材料。

早于2011年,来自意大利的公司Biomood已推出了其第一款100%生物可降解iPhone保护盖,品牌名为iNature,该系列现在正向iPhone 6和 iPhone 6 plus推广。

iNature由意大利生物塑料公司API的APINAT BIO制造。APINAT BIO在有氧环境中可生物降解,符合EN 13432、EN 14995和ASTM D6400要求。
据称,这种生物塑料符合Biomood公司的所有基本要求,尤其是对高屈挠性和柔软度的要求(智能手机摔、碰保护),并具有实用的防滑表面。

在美国,Solegear生物塑料技术公司和零售包装供应商r-pac 公司与美国一家重要消费电子产品零售商合作,用Solegear的Traverse TF4000制造智能手机壳。第一批产品大约为75万套在2016年春季投产。

Solegear的Traverse TF4000是一种美国农业部(USDA)BioPreferred认证包装材料,其植物含量经过了独立验证,具有较好的热性能。

据介绍,TF4000设计用于直接替代石油基塑料包装,在标准热成型设备中易于加工。

坚硬磨蚀刷 原来生物造
Hahl-Pedex的AbraMaXX新型磨蚀单丝由帝斯曼EcoPaXX PA 410制造。
在工业领域,帝斯曼(DSM)生物基EcoPaXX聚酰胺(PA)被Hahl-Pedex公司用作一系列新型高温耐磨单丝的基础材料。

Hahl-Pedex公司的AbraMaXX是一系列新型磨蚀单丝,由帝斯曼EcoPaXX PA 410制造。相比PA 610(218℃)和PA 612(215℃),其熔点较高(250℃),同时保持了相同的耐磨性,而且由于模量大,具有较高的抗弯刚度。

帝斯曼指出,不仅磨蚀单丝可以在较高温度下使用,而且刷工具具有较长的寿命,单位刷重量去除的金属也更多。

Hahl-Pedex高级顾问Günter Muckenfuβ表示:“我们预计该系列产品将填补耐温等级为100℃和250℃超高耐温等级磨蚀单丝之间的空白。”

磨蚀刷工具应用于多种工业领域,用于清理、去毛刺、结构化和表面处理场合。

磨蚀刷一般由PA 6、PA 610或PA 612制造的单丝排列制成,在单丝中加入了一些磨料,如碳化硅、陶瓷或金刚石磨料粒,关键要求有连续使用温度、耐磨性、抗弯钢度,常常还有耐UV性能。

280度高温 成就生物基“特种兵”
VESTAMID HTplus M8000生物基配混料可用于汽车LED照明部件。
为了扩展应用范围,生物基塑料的耐热性能不断增强,有些甚至足以踏入特种塑料的领域,如赢创(Evonik)推出VESTAMID HTplus M8000,是一种为电子电器(E&E)行业开发的高性能配混料,部分基于蓖麻油植物,可以耐受高达280℃的高温。

该公司表示,VESTAMID HTplus M8000是制造高性能产品(如LED)所用配混料的关键基本组分。这种发光体系一般用于汽车大灯、平板电视,甚至户外体育场照明。

这物料也可用于智能手机的可移动镜头模块,具有较高的机械强度。由这些配混料制造的可移动镜头模块可达到较高的相素设计指标,可提高智能手机相机的图像分辨率。这是液晶聚合物(LCP)制造的现有镜头模块有局限性的地方,其中焊接线会使可移动框架断裂。

赢创资源效率有限公司(Evonik Resource Efficiency)高温聚合物全球业务总监Simon Ting表示:“VESTAMID HTplus M8000是专门针对这些极端技术要求开发的。我们新产品的独特之处是具有极好的热稳定性,较宽的加工条件范围,以及优异的流动性,这对于电子行业薄壁产品而言是特别重要的一种性能。”

“双重环保”产物

多用于建筑材料的木塑复合物(WPC)已经是一种相对“绿色”的物料,原来除了一般的塑料颗粒外,木材也可与生物基塑料结合,可谓“双重环保”。

在Vinyltec 2015会议,美国生物材料公司Metabolix介绍其生物基PHA共聚物在聚氯乙烯(PVC)和WPC多种应用场合多功能优点的最新研究成果。其PHA生物聚合物(与PVC具有极好的兼容性)可用作加工助剂,既可润滑,又可助熔,从而可降低机器扭矩,降低加工难度。

使用PHA的好处还包括可以增加矿物填料、木粉或PVC回收料的用量,并可改善成品的性能,所有这些性能和工艺优点都可大幅降低成本。

据称,PHA生物聚合物用于PVC配混料具有独特的性能,是业界的重大创新。

橡胶也要生物基
使用朗盛Keltan Eco聚合物生产的密封圈。
橡胶原有天然及人造之分,现在更可以增加一品种—生物基橡胶。朗盛(Lanxess)为德国科德宝密封技术(Freudenberg)公司提供了创新的生物基Keltan Eco三元乙丙橡胶,用于生产橡胶密封件。

Keltan Eco三元乙丙橡胶中高达70%的乙烯来自于甘蔗。朗盛高性能弹性体业务部Keltan弹性体产品线负责人Christian Widdershoven介绍:“Keltan Eco三元乙丙橡胶不仅具有Keltan三元乙丙橡胶公认出色的技术性能,还降低了我们对化石资源的依赖。”

早在2012年,科德宝密封技术公司就着手开发基于可再生原料的橡胶混炼胶,现时使用的Keltan Eco聚合物含有45%的可再生成分。其全球新材料开发主管Joe Walker解释道:“我们成功开发出可以在新一代注塑工艺中使用的材料。”

基于Keltan Eco聚合物开发的橡胶制品可用于封装冷却剂、蒸汽、合成液压油、刹车液以及航空液压油。这种新开发的材料能够承受150℃高温,并且具有优异的压缩保持能力。

朗盛指出,Keltan Eco与Keltan三元乙丙橡胶的性能完全相同,分别仅在于乙烯来源,ASTM D-6866检测法可以测定其中的生物基乙烯成分。

朗盛Keltan弹性体产品线巿场经理Martin Kleimeier表示:“目前,朗盛有六款生物基橡胶聚合物产品面巿。” 例如,除了用于流体运输密封外,Keltan Eco 6950与Keltan Eco 9950拥有较高的相对分子量以及约9%的第三单体,是车身海绵密封条的理想原料。再如,Keltan Eco 5470具有较高的乙烯含量,已被用作门窗密封条,且正在接受严密的热塑性弹性体(TPE-V)、人工跑道与草皮应用评估。

朗盛在2015年德国纽伦堡国际橡胶会议公布,已试验出了哪些增塑剂和填料可以同这种生物基橡胶混炼,以进一步减少橡胶混炼胶的碳足迹。

理论上讲,橡胶配方设计人员可釆用一系列由可持续原材料制成的成分来替代三元乙丙橡胶制品中化石来源的成分,如填充油。

但在细节方面会面临诸多挑战,如果天然油极性太高,则在共混过程会出现问题,最终制品也可能会出现喷油问题。如果填充油的不饱和度太高,不饱和成分会在硫化过程中与橡胶争夺硫磺,使得最终硫化胶的交联密度会受到影响。

朗盛高性能弹性体业务部橡胶专家Martin van Duin和他应用开发领域的专家同事Philip Hough一起研究了全系列具有不同不饱和度的油——从亚麻籽油到橄榄油。研究的第二阶段,研究对象还包括了改性油,例如氢化椰子油和海鲛油,后者是一种纯天然的饱和C30烷烃。在潜在的“绿色”填料方面,备选材料包括微晶纤维素(取自木材)、硅灰(取自稻壳)和热解炭黑(取自废旧轮胎)。

从可持续性来看,即使是这种炭黑也比化石燃料不完全燃烧产生的传统炉黑要好。因为它避免了浪费,提高了回收率,最重要的是,轮胎废弃物本身也含有一定比例的天然橡胶成分。

产能大增 耐用品成主力
2011-2020年全球生物基塑料产能展望(数据来源:nova-Institute)。
在2015年11月德国柏林举行的第10届欧洲生物塑料大会上,欧洲生物塑料协会(European Bioplastics)发布的最新数据表明,全球生物塑料产能将从2014年的约170万吨增长到2019年的约780万吨,增幅超过350%。研究机构IfBB(德国汉诺威应用科学与艺术大学生物塑料与生物复合材料研究所)和nova-Institute合作汇编的数据表明,生物基不可生物降解塑料,如生物基PE和生物基PET是这一增长的主要推手。

2014年,全球60%生物塑料产能都是面向生物基耐用塑料,2019年该份额将增加到80%以上。生物可降解塑料,如PLA、 PHA淀粉共混体的产能也在稳步增长,将从2014年的70万吨增长到2019年的120万吨以上,几乎翻番。与2014年相比,到2019年PHA产量将增加一倍。产能增加意味着生物基塑料可得益于规模经济效益,使成本进一步下降。

包装仍是生物塑料最大的应用领域,几乎占有总生物塑料巿场的70%(约120万吨)。数据表明,由于生物塑料非常适合包装领域,所以预计到2019年,这一数字会增加到80%以上(650万吨)。生物塑料的应用在其他领域亦有增长,如纺织、汽车和消费品领域。

作者:中国塑料机械网 来源:中国塑料机械网信息中心
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