Innowacje na pograniczu pomiędzy biologią a techniką

Tak zwana „biologizacja” przemysłu wraz z połączonymi z nią, zmienionymi produktami i metodami produkcyjnymi, nadchodzi wielkimi krokami. Chodzi przy tym o zastąpienie dotychczas stosowanych materiałów nowymi tworzywami i kompozytami. Coraz większą rolę odgrywa jednak także aspekt niedoboru zasobów. Kto stworzy nowe możliwości w tym zakresie i będzie mógł zaoferować innowacje, w nadchodzących dziesięcioleciach bez wątpienia będzie należał do grona zwycięzców.

Zasadniczo jednym z motorów tego rozwoju jest temat elektromobilności i budowy samochodów. Tylko bardzo lekkie, a jednocześnie bezpieczne, stabilne elementy strukturalne gwarantują, że nowe (elektryczne) samochody mogą podbić rynek. Konstruktorzy stoją więc przed zadaniem zastąpienia często wciąż bardzo ciężkich elementów metalowych tworzywami sztucznymi i kompozytami, aby w ten sposób zredukować wagę i osiągnąć cel.

Wyraźnym efektem ubocznym jest powstawanie samochodów uzyskujących wyraźnie lepszy bilans CO₂, które mogą kolejny raz zdecydowanie zmniejszyć swój „ślad węglowy”. A wszystko, co dotyczy przemysłu samochodowego, dotyczy także w jeszcze większym stopniu przemysłu lotniczego. Tutaj są to organo-blachy, stosowane jako płyty lub elementy kształtowane podczas obróbki cieplnej. Te tworzywa to kompozyty z włókien syntetycznych: szkła, węgla i włókien aramidowych, które tworzą termoplastyczne tworzywa sztuczne.

Uniwersytet Techniczny w Dreźnie opracował alternatywne materiały, które mogą zostać zintegrowane w strukturze włókien naturalnych. Powstałe w ten sposób tworzywa bazują całkowicie na surowcach odnawialnych i wykazują częściowo lepsze właściwości, niż stosowane dotąd materiały: są nie tylko lżejsze, nie rozpryskują się, nie tworzą ostrych krawędzi przy złamaniu, lecz także tłumią wibracje, dzięki czemu pochłaniają dźwięk, oraz wykazują w ogólnym rozrachunku znacznie lepszy bilans energetyczny.

Jeśli chodzi o kwestię zrównoważonego rozwoju, te i podobne materiały pod wieloma względami wysuwają się na prowadzenie. Segregacja zgodnie z rodzajem odpadów, a tym samym doskonała możliwość przywrócenia do obiegu surowcowego zapewniają wyraźną korzyść w porównaniu z konwencjonalnymi produktami. Dotychczasowe produkty na końcu okresu użytkowania nie były poddawane poważnemu recyklingowi.

Szczególnie ciekawym zasobem stają się algi. Bardzo łatwa uprawa w połączeniu z szybkim rozwojem oraz wysokim wiązaniem CO₂ sprawiają, ze to naturalne źródło surowca staje się jednym z najciekawszych nośników dla kompozytów. Obecnie tego rodzaju alginaty wykorzystywane są przede wszystkim do celów medycznych. Największym problemem jest przy tym zmienny skład alg – produkcja alginatów o wysokiej czystości, a przede wszystkim o określonej jakości, byłaby tu decydującym krokiem na przód. Kiedy się to uda, będzie można produkować opatrunki na skalę przemysłową, wykorzystując do obróbki tych włókien maszyny włókiennicze. Różne organizacje naukowo-badawcze już od roku 2013 pracują nad osiągnięciem niezbędnej optymalizacji przez zastosowanie nowatorskich biotechnologii.

Wydajny materiał kompozytowy: beton tekstylny o nowych właściwościach

Dodatkowe przejmowanie sił rozciągających i gnących dzięki zastosowaniu tekstyliów i metod łączenia

Beton tekstylny i jego różnorodne warianty zapewniają nowatorskie prefabrykaty, wyjątkowo cienkie warstwy betonu do renowacji oraz zgodne z duchem czasu możliwości projektowania w budownictwie. Tym samym zmienia on potencjał w zakresie projektowania przy zastosowaniu tradycyjnych materiałów. Główną zaletą zbrojenia tekstylnego w porównaniu z klasycznym zbrojeniem ze stali jest fakt, że nie podlega ono korozji. Życzenie budowania coraz bardziej nośnych budowli z coraz mniejszym nakładem materiału doprowadziło wreszcie do powstania tych kompozytów, łączących pozytywne właściwości różnych materiałów.

Zgodnie ze stanem techniki zbrojenie stalowe wymaga minimalnej grubości 30 cm i nie jest w stanie przejmować sił rozciągających. Nowoczesna konstrukcja i obróbka betonu wymagają innych elementów zbrojenia. Beton tekstylny – znany także jako zbrojenie włóknem węglowym – to wydajny materiał kompozytowy, składający się z mineralnej matrycy oraz osadzonego w niej tekstylnego zbrojenia.

Warunkiem dla wydajności materiału jest dobre połączenie pomiędzy zbrojeniem tekstylnym a matrycą betonową. Dlatego do produkcji betonu tekstylnego stosowane są bardzo płynne betony o ziarnistości 5 mm. Połączenie tych komponentów zapewnia najistotniejsze właściwości konstrukcyjne i architektoniczne nowego materiału.

Do roku 2030 możliwe będzie zastąpienie w nowych budynkach co najmniej 20 procent zbrojenia stalowego przez zbrojenie włóknem węglowym. Lekkie elementy konstrukcyjne z betonu tekstylnego mogą w znacznym stopniu przyczynić się do zrównoważonego rozwoju w budownictwie, ze względu na redukcję zużycia energii oraz emisji CO₂, a także oszczędność zasobów. Obecnie jednak dopuszczenie obowiązuje wyłącznie dla zastosowań do wzmacniania budynków z żelazobetonu lub poprawy ich nośności.

Aktualny zakres zastosowania betonu tekstylnego to remonty i wzmocnienia starego stanu budowlanego oraz produkcja prefabrykatów o nowych możliwościach względem nieosiągalnych dotąd, cienkich ścianek, a także dowolnej plastyczności przy zbrojeniach w pobliżu powierzchni. Jak dotąd beton tekstylny został już zastosowany w pojedynczych budowlach – między innymi sprawdził się przy budowie mostu dla pieszych na wystawie ogrodniczej w Oschatz.

W czerwcu 2014 roku, po kompleksowych badaniach laboratoryjnych przeprowadzonych przez Niemiecki Instytut Techniki Budowlanej w Berlinie, wydane zostało pierwsze pozwolenie dla wzmocnień „Tudalit”, które stosowane są przede wszystkim do wzmocnienia odporności na gięcie w strefie rozciągania – szczególnie przy obciążeniach nieruchomych – w elementach z żelbetonu. Znajduje to zastosowanie szczególnie przy remontach oraz zmianach użytkowania budynków, gdzie osiągany jest wysoki stopień wzmocnienia przy niewielkiej grubości warstwy od 10 do 20 mm oraz wysokiej plastyczności.

Inteligentne tekstylia do perfekcyjnego monitoringu

Specyficzne właściwości tekstyliów umożliwiają wszechstronne współdziałanie pomiędzy człowiekiem a maszyną

Dodatkowe i nowe, zupełnie dotąd nieznane właściwości wielowarstwowych tekstyliów mają przed sobą wielką przyszłość. Już dziś tylko na rynku europejskim uzyskiwane są dochody rzędu 600 milionów euro (2013), podczas gdy prognozy dla rynku światowego sięgają 3,5 miliarda euro do roku 2020. Najważniejsze branże to medycyna, sport, odzież ochronna oraz przemysł samochodowy.

Producenci samochodów stawiają na inteligentne tekstylia na przykład przy projektowaniu wnętrza, lecz także do funkcji odblaskowych aż po zasilanie najmniejszych agregatów. Postępową możliwością jest także zastosowanie kompozytów włóknistych do monitorowania pasażerów pojazdu.

Tekstylia i powłoki techniczne będą odgrywały ważną rolę szczególnie w przeżywającym rozkwit obszarze medycznym i pielęgniarskim. Oprócz monitorowania parametrów życiowych, nowe materiały mogą towarzyszyć także przy procesach gojenia się ran oraz przebiegu ruchów. Połączone czujniki biochemiczne mierzą wówczas na przykład płyny ustrojowe i na tej podstawie mogą udzielać zdalnej informacji o stanie zdrowia osób wymagających opieki. Techniczne produkty medyczne uzyskują dzięki temu właściwości, które dotąd nie istniały, przyczyniając się w ten sposób nawet do powstania nowych, nieznanych koncepcji terapeutycznych.

Ochrona służb ratunkowych w przypadku katastrofy lub podczas codziennej pracy przy gaszeniu ognia lub ratownictwie to kolejny ważny obszar rozwoju dla tekstyliów o właściwościach umożliwiających rejestrowanie parametrów życiowych. Monitorowanie nie dotyczy przy tym tylko osoby, która ma być ochraniana, lecz jednocześnie także otoczenia – co umożliwia wczesne ostrzeganie ratowników przed niebezpiecznymi, a nawet zagrażającymi życiu sytuacjami.

Ważnym obszarem dla inteligentnych tekstyliów jest też sport, szczególnie sport wyczynowy. Chodzi przy tym – podobnie jak w zastosowaniach medycznych/pielęgniarskich – o monitorowanie danych ciała, a tym samym poprawę parametrów wydajności oraz wyraźną optymalizację przebiegu ruchów. Człowiek łączy się tu z maszyną w niewyobrażalny dotąd sposób.

Weserland GmbH i Perlen Konwersja AG podpisały umowę o współpracy w zakresie wykorzystania PERLAZID®

Nowy dodatek do tekstyliów antyseptyczne technicznych, dywanów i aplikacji z lateksu

perlazid logoOd czerwiec 2015 r. poszerzona zostanie paleta produktów firmy Weserland o cały szereg możliwości wyposażenia najróżnorodniejszych produktów tekstylnych przeznaczonych do celów technicznych, dywanów i produktów z lateksu w trwałą powierzchnię antyseptyczną. Perlen udzielone Weserland przywilej dla produkcji, przetwarzania i dystrybucji produktów antyseptyczne. Perlen Converting AG jest zapewnienie odpowiedniego roztworu pod nazwą handlową PERLAZID®.

Jak działa PERLAZID®? Srebro znane jest już od dawne ze swego antyseptycznego działania. Jeśli zostanie ono połączone z jakimś biokompatybilnym nośnikiem (fosforanem wapnia, w skrócie: TCP), to układ ten może działać niczym koń trojański. Wyposażony w srebro TCP wchłaniany (dosłownie „pożerany“) jest przez mikroorganizmy, a następnie mikroorganizmy zostają zniszczone od wewnątrz. Pokryta tym związkiem powierzchnia jest przezeń chroniona.

Cechą szczególną tego związku jest to, że ten środek bakteriobójczy zostaje związany z matrycą ze środka wiążącego, by na na stałe zostać przymocowany do powierzchni materiału tekstylnego przeznaczonego do celów technicznych.

W przypadku innowacyjnego produktu firmy Perlen Converting AG w ciągu 24 godzin następuje niemal 100%-owa eliminacja bakterii (E. coli, S. aureus, P. aeruginosa) i grzybów (C. albicans, A. brasiliensis) – skuteczności działania wirusobójczego nie udało się dotychczas wykazać.

Jak wytwarzany jest PERLAZID®? W zależności od potrzeb klienta można dobrać odpowiednią, wodną matrycę ze środka wiążącego. Baza chemiczna (materiał akrylowy, lateks, poliuretan itd.) jest początkowo nieograniczona pod względem typów polimerów, wariantów informacji dotykowej lub powierzchni. Nakładanie na materiał tekstylny przeznaczony do celów technicznych odbywa się poprzez impregnację lub - przeważnie - nakładanie powłoki (pokrywanie pianką, pastowanie, napawanie w kąpieli, natryskiwanie itp.), po czym następuje suszenie, najlepiej w kanale suszarniczym.

Oczywiste jest, że na rynku dostępne są również inne produkty na bazie srebra, lecz PERLAZID® posiada wyraźną przewagę:

  • TCP jako nośnik substancji czynnej jest produktem naturalnym, który w niemal 75% można znaleźć również w ludzkich kościach. Dzięki temu stężenie użytkowe może być zredukowane do około 10% zwykłej ilości srebra.
  • Substancja czynna nie mgruje, co oznacza, że organizm ludzki lub zwierzęcy nie wchłania substancji czynnej.
  • Dzięki wyżej opisanemu sposobowi działania skuteczność działania jest wyraźnie większa aniżeli w przypadku zastosowania czystego srebra.

Kolejnymi właściwościami są:

  • odporność pH mieszcząca się w przedziale pomiędzy 1,5 a 9,0
  • odporność cieplna do +680 °C
  • ilość użytkowa wynosząca ok. 1 – 2 g suchej substancji/m²
  • trwała skuteczność działania (w przypadku włóknin do pięciu lat)
  • biokompatybilność zgodnie z normą ISO 10993 rozdział 4, 5, 10 i 11
  • Substancja czynna jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie; jednak w przypadku rozpuszczenia srebra natychmiast następuje reakcja z zawartymi w wodzie i w powietrzu związkami siarki, która przekształca je w nierozpuszczalny i niegroźny siarczek srebra.
  • Brak podrażnień skóry
Pliki cookie ułatwiają świadczenie naszych usług. Korzystając z naszych usług, zgadzasz się, że używamy plików cookie.
Dalsze informacje Ok Odmawiać