Utforska lösningsmedel och lim i en världsfixat

För tusentals år sedan - det är tänkt - Neandertalarna använde Birch Bark Tree Tar (Betula) för primitiva tandvårdsapplikationer. Förra året upptäcktes att hushållssuperllue hade använts för att fixa en kärnbåtreaktorkammarläcka.
Även om begreppet intellektuella framsteg blir allt mer subjektivt, håller vidhäftningens kritik för mänsklig strävan. Faktum är att lim, lösningsmedel och lim är viktiga för livet.
Det USA-baserade lim- och Sealants-rådet uppskattar för närvarande det som en industri på 22 miljarder dollar i Nordamerika. Globalt ansågs det vara värt 50 miljarder euro av föreningen för den europeiska lim- och tätningsindustrin 2020. Och återigen, oavsett industrisektorens värde, är tätningsmedel nyckeln till bygg- och byggmarknader, monteringsverksamheter och transport applikationer.

Historik om bindning redo för störningar

Precis som lätta överväganden som sätter av tätningsmedelsförskjutning av svetsning som en sammanfogningsteknik, kan pågående reflektion lossa limens grepp om ett brett spektrum av applikationer. När råvarorna för tillverkningsmaterial och bindemedel i moderna produkter utvecklas, hur kommer lim, tätningsmedel och lösningsmedel sektorer att hantera förväntningarna?

Vad kommer att avkolera och vår nollnoll framtid innebära en bransch där petroleums benägenhet att binda och binda har varit så värderad?
Hur kommer petroleumbaserad lims icke-nedbrytbarhet att passa i en värld från 2000-talet? En värld, det vill säga som behöver lim för att ge vika så att varor kan demonteras vid en produkts livslängd.

Med mindre än 40% av elektroniskt avfall som återvinns i EU kommer lagstiftningen för att göra elektronik lättare att demontera och reparera att finnas på plats från 2027.

EU: s Circular Economy Action Plan (CEAP) Enligt forskning som genomförts som en del av handelsblockets handlingsplan för cirkulär ekonomi återvinns mindre än 40% av elektroniskt avfall i Europeiska unionen. För att förbättra situationen antogs lagstiftningen i år. Från 2027 måste all elektronik som säljs i handelsblocket ha lätt avtagbara och utbytbara batterier.

Mobiltelefoner använder massor av lim. De används för att binda komponenter, inklusive glasdisplayfönstret, kameralins, batteri, knappsats och växelkomponenter i membranet.

Lägg till limet som används för att montera själva kretskortet, krukaförening, beläggningar och ledande epoxier, så har du mycket lim. När mobiltillverkare väger upp fördelarna med att återgå till traditionella fixeringar som skruvar, är limesektorn beredd för förändring. Kan reversibla lim för mobiler och elektriska vara nyckeln till att spara den massiva limmarknaden?

Ett hantverkshantverk

Lim har kombinerats med material som trä i årtusenden. Plywood, till exempel, bevaras i forntida egyptiska gravar. Mumifieringslim var djurbaserat och tillverkat av kollagen från ben och hudar.

Benlim bildade senare en nyckelprodukt i expertskåpsmakarens verktygslåda. Benet maldes i pulver innan det kokades i varmt vatten, som indunstades och torkades till en hård gelé.

Factfile

Förstärkt med lim kan plywood visa sig vara starkare än stål. Det löser också träbearbetningens mest kritiska problem: fuktförändringar som får jungfruliga träprodukter att expandera och sammandras.

Medan tekniken för att skapa plywoodprodukter kan ha uthärdat, har det fast materialet - och kommer - kontinuerligt att utvecklas.

Idag är de mest använda mjukveden för tillverkning av plywood granar och tallar. För applikationer för lövträ plywood väljs träd som ek, poppel, lönn, körsbär och lärk.

Dovetailing-tekniker med benlim användes av både 1800- och 1800-talet avancerade möbelproducenter. Och plywood understödjer skandinaviska designers från mitten av 1900-talet som skapade de kurviga designen vi samlar in och beundrar idag. Dess Crisscross -arrangemang skapar en mer stabil produkt än en råmaterial träprodukt kan.

Hur plywoodmetodik fortsatte

Det var Plywoods skulpturella formbarhet som lockade intresse från den danska designgemenskapen. Mycket av de samlingsbara möblerna från den eran som dekorerar hem i dag omfattar en ure -formaldehyd (UF) sammansatt lim. Traditionellt var det limet som användes för att binda de tvåriktade staplarna med träfanér i de eftertraktade bitarna.

Likheterna i Stora Ensos samarbete med Latvijas Finieris med Neanderthal Mans Birch Tree Bark Tar Lim Solution tyder på att mänskligheten regresserar att utvecklas.

Idag använder emellertid den Lettland-baserade Birch Plywood-produkterproducenten Latvijas Finieris ett biobaserat lim. Påminner om Neanderthals björkträdbark tar, att utnyttja naturens lim känns som mänskligheten regresserar i framstegens namn.

Den nya limens medutvecklare-Finlands Forest Products and Renewable Materials Company Stora Enso-förklarar hur det ersatte fossila baserade fenoler med lignin. Att använda förgreningsmaterialet som håller växter tillsammans minskar produktens potentiella miljöpåverkan med upp till 49% jämfört med traditionella material, säger partnerskapet.

Nya lim för idag och imorgon ...

Kanada-baserade EcosyntHetix använder proteiner och stärkelse som råvaror i dess bindemedel och konstruerade biopolymerer. De riktar sig mot träkompositer och pappers- och förpackningsmarknader och minskar beroende av formaldehyd och styrenbaserade kemikalier.

Och det finns ingen brist på forskning om mer hållbara alternativ till petroleumbaserade lim, tätningsmedel och lösningsmedel. Förra året avslöjade forskare vid New Yorks Syracuse University Myceliums naturliga vidhäftning i träkompositapplikationer.

Och tidigare i år slog en studie som publicerades i Nature Journal chitosan och biobaserade epoxihartser som lovande alternativ för traditionella UF -lim i konstruerade träprodukter. Forskningsteamet använde socker från det yttre skelettet av skaldjur i innovationen.

Flyginnovation

Under de tidiga dagarna av luftfartsinnovation var en plywoodkomposit go-to-materialet. Till och med andra världskriget allierade bombplanflygplan mygg - betraktade ett av de snabbaste operativa flygplanen i världen vid den tiden - byggdes till stor del med plywood och gran. Flygplanet kallades 'träkonder.

Dess monteringslim inkluderade kasein, ett mjölksubstans med egenskaper som ibland förbättrades med glycerin. I ett senare skede ersattes detta av ett syntetiskt lim bestående av urea och formaldehyd, som ansågs vara mer hållbar.

Det är inte så att plywoodbaserade plan inte är byggda idag. Det franska företaget, Robin Aircraft, har byggt luftfartyg med trä sedan 1957. Hela flygplanets struktur, vingarna - som vederlagt i 100 kg vardera - kusel, svans och horisontell stabilisator av en flaggskeppsmodell som Robin bygger är gjorda av plywood. Skogen inkluderar Birch, Oregon Pine och European Spruce. En vinge väger bara 100 kg och tar 250 timmar att bygga.

Innan metall- och aluminiumlegeringar uppstod som mer hållbara, men lika lätta, lösningar för flygplansdesign och tillverkning, byggdes alla plan med träkompositer.

Innan metall- och aluminiumlegeringar uppstod som mer hållbara, men lika lätta, lösningar för flygplansdesign och tillverkning, byggdes alla plan med träkompositer. Vissa tillverkare är intresserade av att återintroducera detta naturliga material eftersom det lider mindre trötthet än metallerna som ersatte det.

Epoxihartser

Medan världen fortfarande balanserade användbarheten av träbaserade material och mer formbara metaller än traditionellt stål, uppstod en ny klass av lätta material. Aerospace -ingenjörer vände snart uppmärksamheten mot epoxiharts, ett nytt sätt att fixa och fästa saker som uppstod runt slutet av andra världskriget.

Genom att kombinera vidhäftningen av epoxiharts med högpresterande fibrer skapade ingenjörer nya material som kallas kompositer. Boeings Dreamliner 787 går på något sätt att demonstrera epoximaterial påverkan på det moderna livet.

Boeings jetliner är 80% sammansatt efter komponentvolym och 50% vikt. Flygplanets primära struktur innefattar en blandning av material, inklusive kolfiberförstärkt polymermatriskompositer. Boeing-plan använder 2-komponenten Epoxy araldite lim från Huntsman.

Epoxier används allmänt i Aerospace -limapplikationer. Deras styrka och låg densitet gör dem lämpliga honungskakkantfyllmedel för bindningskompositer. De minskar också den totala vikten av flyg- och rymdfarkosten.

Epoxihartsbaserade tekniker används i vindkraftverk men detta har lett till oro kring hållbarheten energikällan.

Senare avvecklades den epoxihartsbaserade tekniken som gjorde flygning snabbare och bekvämare (på grund av deras isoleringsegenskaper) i vindkraftverk.

Även om ett bevis på materialets hållbarhet och lätta egenskaper har fallet med vindkraftverk har väckt oro över energikällans hållbarhet. Vad vissa beskriver som världens största samling av oönskade vindkraftverk, som finns i Sweetwater, West Texas, kontextualiserar förnybara krafts avfallsströmmar.

Vindkraftverket

För att minska koldioxidavtrycket för tillverkning av vindkraftverk utvecklade forskare för nationell förnybar energi laboratorieforskare ett nytt material som utsetts till pekannötter.

Pecan, som inte är relaterad till hickory -drupe (eller mutter, som mer känd) som används i amerikanska pajer, står för "polyester kovalent anpassningsbart nätverk." Föreningen är tillverkad av växtekstraktet Sorbitol - en topp 12 biomassa byggsten enligt en amerikansk avdelning för 2004.

Med både USA och EU -myndigheterna som är angelägna om att minska utsläppen av formaldehyd, marginaliseras UF -sammansatta lim och lim allt mer i slutprodukter i slutprodukter

Idag marginaliseras emellertid UF -kompositlim i slutändan i slutprodukter. Så långt tillbaka som 2016 lagstiftade den amerikanska miljöskyddsbyrån för att minska exponeringen för utsläpp av formaldehyd.

Under tiden kommer begränsningarna att finnas på plats för artiklar som avger formaldehyd över vissa nivåer som börjar 2026. Kanadensiska lagstiftare har begränsat dess användning och import under en tid.

Lim och lim: kommer avstängda

När hållbar praxis utvecklas kommer designen av applikationer för vilka lims bindningar har blivit allt mer permanent att förändras.

Att demontera produkter i slutet av livet är nyckeln till en cirkulär ekonomi. Förmågan att separera konsumentvarors distinkta delar för återvinning och återanvändning blir viktigare.

Ta det växande fokuset på hur lätt demonterande produkter i slutet av livet. I allt högre grad är fokuset på att kunna separera de distinkta delarna av konsumentvaror så att de kan återvinnas och återanvändas. I förpackningssektorn kombineras ofta olika typer av plast i tillverkningsprocesser. Det gör återvinning av dem svåra och ökar sannolikheten för deras förbränning, vilket slösar bort en värdefull resurs.

Eftersom ONUS kommer att vara med på branschen för att övervinna denna fråga är FoU -ansträngningar fokuserade på lösningar. Det tyska kemikalieföretaget Henkel avslöjade förra månaden ett vattenbaserat akryllim utformat för de olefiniska filmetiketter som användes för tvätt från PET-flaskor. Produkten har certifierats som att de inte har några negativa effekter på återvinningsvägen för transparenta PET -flaskor, en "nyckelaktivitet för en verkligt cirkulär ekonomi", säger företaget.

Och det är kanske bara en tidsfråga innan denna förutsättning rullas ut till livsmedelsförpackningar och andra snabbrörande konsumentvaror.

På grund av brist på biologiskt nedbrytbarhet är syntetiska lim och förpackningsbeläggningar ofta svåra för återvinningsanläggningar och maskiner att hantera. EU: s plaststrategi försöker dock bekämpa detta hinder för hållbarhet. Handelsorganet lagstiftar för en framtid där all plastförpackning är utformad för att vara återvinningsbar eller återanvändbar. Datumet för att uppnå detta mål är 2030.

Men det är utan tvekan att planen för framtiden kommer att involvera att utforma alla produkter-packning ingår-på ett återvinningsvänligt sätt. Detta kommer sannolikt att vara lika viktigt som att integrera återvunnet innehåll i nya produkter. Sportklädertillverkaren Adidas tillverkar redan en sneaker som är 100% termoplastisk polyuretan (TPU) så att den kan återvinnas helt.

FutureCraft Running Shoes termoplastiska polymer TPU kan därför samlas in, sorteras, malas, tvättas, smält och pelletiseras för återförsäljning.

Om den ursprungliga tränaren har polyesterkomponenter skulle dessa behöva tas bort (så skulle också något lim som användes) innan slutet av livet kunde börja återvinningsprocessen. Skomakaren Clarks producerade en femdelad mockesneaker-origin-utan lim. Istället säkrar en 100% återvinningsbar, monomaterial nylontråd sina element i ett.

Kommer dessa lösningar att störa PU -limmarknaderna i skor för skor? Är aromatiska vätskepu -hartsproducenter stagade för förändringarna?

Stickande stickmaterial

Ett forskargrupp vid Storbritanniens University of Newcastle utvecklade nyligen ett vattenbaserat lim som robust fäster i ett neutralt pH-intervall och lossning i sura eller alkaliska miljöer. Teamet, som var en elektrostatisk reversibel vidhäftning, publicerade ett vetenskapligt dokument om innovationen i den vetenskapliga tidskriften Angewandte Chemie.

Teamet samarbetar med petrokemikalier styren och butylakrylat - kemiska underektorer följt av ResourceWise -teamet - för att producera ett ytaktivt medel som kan vändas. Det visades vidare att en epoxidiserad sojabönolja akrylat - tillagd till Orbichem360 denna månad - kan ersätta styrenen.

Petroleumbaserade lim, lim och lösningsmedel används oftast idag men nollnoll kräver att vi minskar, återanvänder och återvinner konsumentvaror så att saker måste förändras.

Rörelser som detta kan fälla ut en klibbig situation för tillverkarna av lim och lim och de värdekedjor som tjänar dem. Petroleumbaserade lim, lim och lösningsmedel är för närvarande de mest använda. Men när tillverkarna släpper sina produkter till en värld som är angelägna om att minska, återanvända och återvinna konsumentvaror, kommer landskapet säkert att förändras.

Idag är hur framtida generationer smälter samman och ansluter objekt på lämpligt sätt. Det kan vara lignin som bildar strukturen hos växter och träd som gör morgondagens lim ... kanske kommer det att vara mycelium eller en resurs som människor ännu inte har föreställt sig, undersökt eller kommersialiseras.

Det är emellertid utan tvekan att vidhäftningens framtid lovar att vara lika full av innovation och fantasi som dess historia har varit.