Zijn organische materialen de toekomst van de kunststofproductie?

Deel II:Organische vulstoffen in plastic hardware

Zouden organische materialen de toekomst kunnen zijn van de plasticproductie als de olie opraakt? Omdat kunststoffen op aardolie zijn gebaseerd, zullen er in de toekomst geen kunststoffen meer beschikbaar zijn? Stelt u zich eens voor hoeveel impact dit zou hebben op onze samenleving. Hoe gaan we mobiele telefoons of computerbehuizingen maken, of zelfs onze kleding, schoenen en meubels?

Bij de kunststofproductie worden al heel lang organische materialen gebruikt. Het eerste echt synthetische plastic was bakeliet, in de vroege jaren 1900 in New York ontwikkeld door in België geboren Amerikaan scheikundige Leo Baekeland. Het eerste commerciële gebruik was in de versnellingspookknop van een Rolls Royce in 1916. Tegenwoordig wordt bakeliet gewoonlijk fenolhars genoemd. Het wordt gemaakt door fenol en een aldehyde te combineren, beide organische verbindingen. Wanneer druk en warmte worden toegepast, treedt polymerisatie op. Bovendien bevat bakeliet houtschorsmeel en is het een thermohardende fenolformaldehydehars met uitstekende diëlektrische eigenschappen. Het werd gebruikt in printplaten vanwege zijn niet-geleidbaarheid en hittebestendigheid. Het werd ook gebruikt voor een breed scala aan consumentenproducten, waaronder biljartballen, handvatten voor potten en pannen, stekkers voor elektronische apparaten en sieraden.

Organische materialen worden gebruikt bij de kunststofproductie, zowel voor het maken van de basishars als als vulmateriaal. Organische vulstoffen zijn onder andere notenmeel, houtmeel, rijstkafmeel, tarwekaf, vlaskaf, maïskolfmeel, kippenveren, kurkmeel, schelpdiermeel en nog veel meer. Organische additieven of bio-vulstoffen worden vaak gebruikt in polymeercomposieten om de basishars te verlengen. Deze polymeren omvatten polypropyleen, polyethyleen en PVC. Organische vulstoffen hebben verschillende voordelen, zoals een lage dichtheid, lage kosten en gemakkelijke verwerkingsapparatuur. Natuurlijke vezels hebben echter de neiging om bij hogere temperaturen af ​​te breken, dus composieten met deze vulstoffen zijn beperkt tot kunststoffen met lage smelttemperaturen. Natuurlijke vezels in een thermoplastische composiet hebben ook de neiging om de slagvastheid te verlagen.

In de VS worden organische materialen vaak gebruikt als additieve vulstoffen in hout-kunststofcomposieten (WTC) voor bouwmaterialen. Composite Technology Resources in Quebec heeft dit soort producten bijvoorbeeld gemaakt van 60% rijstschillen en 40% gerecycled polyethyleen met hoge dichtheid. In zowel de VS als Europa worden biovulstoffen gebruikt in automobieltoepassingen, waaronder interieurpanelen, dashboards en autodaken. Rijstschillen van boerderijen in Arkansas worden bijvoorbeeld gebruikt ter vervanging van op talk gebaseerde vulstoffen in het polypropyleen dat wordt gebruikt in een elektrische kabelboom in de Ford F-150-truck uit 2014. De Ford F-serie is al meer dan 35 jaar Amerika's bestverkochte truck. In de Volkswagen Golf 2015 is de voordrager die de koplampen, het motorkoelsysteem en andere rijhulpsystemen ondersteunt, gemaakt van 50% polypropyleen en 50% vlasvezels.

Organische verbindingen kunnen ook worden gebruikt om de basishars te vervaardigen. We hebben al gekeken naar de organische materialen waaruit bakeliet (fenolen) bestaat. Lignine is een andere bron van biopolymeren. Lignine is een complex organisch polymeer dat wordt aangetroffen in de weefsels van planten en bomen.

Het is de stof die ervoor zorgt dat de stengels, twijgen en stammen vorm en vorm krijgen. Het is een van de meest voorkomende organische polymeren op aarde, de tweede alleen voor cellulose. Lignine is een bijproduct van veel industriële processen, waaronder pulpfabrieken, biobrandstoffen en chemische of farmaceutische productie van plantaardig materiaal. De wetenschap van het maken van kunststoffen uit lignine is nog niet volledig ontwikkeld en veelbelovend onderzoek is gaande over de hele wereld, maar er zijn voorbeelden van deze biokunststoffen die momenteel commercieel worden gebruikt. Pure Lignin Biotechnology Ltd. in Canada brengt lignine-biovulstoffen op de markt die kunnen worden toegevoegd aan polypropyleen en polyethyleen, die maar liefst 20% van het uiteindelijke polymeer uitmaken. Volgens het bedrijf vertonen de resulterende polymeren een verbeterde treksterkte en een toename van de buigmodulus. cycleWood Solutions, LLC, een start-up van het MBA-programma van de Universiteit van Arkansas, brengt plastic zakken voor eenmalig gebruik op de markt die gemaakt zijn van een op lignine gebaseerd 100% biologisch afbreekbaar en composteerbaar thermoplast, genaamd Xylomer ^TM. Er kunnen kopjes, borden en zakjes van worden gemaakt die in ongeveer 180 dagen tot humus worden afgebroken.

Naarmate de aardoliereserves uitgeput raken en de vraag naar recyclebare bioplastics toeneemt, zouden we veel meer organische materialen kunnen zien, zowel als vulstoffen als als basisharsen in de kunststofindustrie.

Wat is uw visie op de toekomst van de kunststofproductie? Laat het me weten in de comments hieronder.

Op zoek naar meer informatie over versterkte kunststoffen? Download onze gratis gids voor kunststoffen met hoge sterkte.