SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Transkript

1 SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

2 Exempel på pågående plastforskning inom SP Jonas Enebro, Ph.D. Forskare Kemi, Material och Ytor

3 Forskning Provning och utvärdering Kalibrering Certifiering Utbildning Småföretag Forskning Provning och utvärdering Kalibrering Certifiering Utbildning Småföretag

4 Verksamhet

5 Biobaserade plaster Nanokompositer Additiv tillverkning Taktil perception Metodutveckling, exempel ESC Övrigt

6 Additiv tillverkning Komplexa produktgeometrier! Reducera antalet olika material/komponenter i en produkt Minska behovet av sammanfogningar Underlätta återvinning Skräddarsydda/användaranpassade produkter SP Contact: Joakim Karlsson, joakim.karlsson@sp.se

7 Additiv tillverkning Kompetensplattform inom SP Högkvalitativa AM- utrustningar För termoplaster, härdplaster samt bio-plotter Öppna processparametrar! Fritt val av material! Utveckling av processparametrarna (process vs egenskaper) Materialutveckling (material-egenskaper-funktion) Material- utveckling Additiv tillverkning Utvärdering Biokompositer (egenskaper/ funktion) SP Contact: Joakim Karlsson,

8 AM-utrustningar inom SP Envisiontec 3D-Bioplotter - Highly flexible with respect to material selection - Thermoplastics, gels, biomaterials, living cells - Up to 5 materials in single build - Temperature control, -70 till 250 C - Z-resolution ~10 µm, strand diameter 100 µm - Build size up to150 x 150 x 140 mm Envisiontec Perfactory 4 Mini XL with ERM - Production of high precision plastic parts - UV-curable polymers, 20+ materials available - Possibility for material and process development - Voxel size down to 15µm, build size up to 115 x 72 x 230 mm Low end consumer machine desk top printer - Thermoplastics only - Materials development capability - Build envelope 270 x 205 x 210mm

9 Biobaserade plaster Hållbar återvinning av gröna plaster Cirkulär ekonomi innebär att även biobaserade material måste återvinnas men kunskap kring många frågor saknas eller är bristfällig. Projekt inom Mistra Closing the Loop DELTAGARE SP, Chalmers Tekniska Högskola, Högskolan i Borås, Cefur, Hammarplast Consumer AB, Riflex Film AB, Safeman AB, Södra Cell, Tarkett AB SP Contact: Ignacy Jakubowicz, ignacy.jakubowicz@sp.se

10 Hållbar återvinning av gröna plaster Bioplaster Återvinningssimuleringar Mål ny kunskap i form av: Återvinningshandbok för industrin! Bio/petro blends Biokompositer Livscykelanalyser Framtida utmaningar Vetenskapliga publikationer

11 Hållbar återvinning av gröna plaster Bioplaster Bio/petro blends Biokompositer

12 Hållbar återvinning av gröna plaster Slagsegehet Bioplaster Smältindex (MFI) Bio/petro blends Biokompositer Termiska egenskaper

13 Hållbar återvinning av gröna plaster Vilka ytterligare återvinningsutmaningar kan introduktionen av biobaserade alternativ till konventionella plaster ge? Särskiljning Liknande frågor som för konventionella plaster + Särskiljning/separering m a p biobaserat innehåll + Materialbyten p g a bio-innehåll, ej egenskaper - Produkter ute på markanden gjorda i snarlika, men olika, plaster. Kvalitetsäkring/ spårbarhet Biokompositer Effekter på egenskaperna

14 PA12 PA1010 Hållbar återvinning av gröna plaster Exempelstudie: PA12 PA1010 (100% biobaserad) Särskiljning 100% PA1010 Kvalitetsäk./ spårbarhet Biokompositer Effekter på egenskaperna 90% PA % PA1010 5% PA % PA12

15 Miljövänlig mjukgjord PVC med hjälp av nanoteknologi SYFTE Förbättrad miljöaspekter i mjukgjord polyvinylklorid (PVC) genom förbättrade barriäregenskaper med hjälp av nanoteknologi. FÖRVÄNTADE RESULTAT Minskad migration av tillsatser genom förbättrade barriäregenskaper i mjukgjord PVC. Förbättrade brandegenskaper i mjukgjord PVC. DELTAGARE SP Chalmers Tekniska Högskola INEOS ChlorVinyls Tarkett AB Protan Chem. Mod. PVC Plast. Proc. Physical barriers Organic modification of montmorillonite for application in plasticized PVC nanocomposites Henrik Petersen, Ignacy Jakubowicz, Jonas Enebro, Nazdaneh Yarahmadi Applied Clay Science 107 (2015) SP Contact: Henrik Petersen, henrik.petersen@sp.se

16 Kvalitativ karakterisering av partikelemissioner från nanomaterial (RES-Q) SYFTE Utveckla metodik för insamling och karakterisering av partiklar som frisätts eller bildas under simulerad åldring av nanomaterial. FÖRVÄNTADE RESULTAT Metodik för uppsamling och analys av nanopartiklar från kontrollerad exponering av nanomaterial. Bidra till ökad kunskap om riskerna med nanoteknologin. DELTAGARE Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), SP As added Pure particles Degraded interface Surface chemistry Polymer-encapsulated particles Free particles Size/shape Aggregates Polymer containing nanoparticles Exposure chamber Collection and analyses of released particles SP Contact: Jonas Enebro,

17 Taktil perception? Möjlighet att prediktera den upplevda känslan redan under designstadiet av en produkt, ett material eller en coating.! = SP använder sig av psykofysiska metoder för att kvanitifera upplevelsen (mätt av personer) och relatera denna till material- och ytegenskaper (mätt via instrument). Prediktera upplevelsen av (nya) material och ytor. Minska behovet av paneltester, kortare utvecklingstider. Materialdesign för önskad upplevelse. SP Contact: Martin Arvidssson, martin.arvidsson@sp.se

18 Taktil perception Undersöka den (taktila) upplevelserymden! Vad kan detekteras? Vilka perceptuella variabler är viktiga för upplevelsen? Hur relaterar dessa till fysiska parametrar? Hur väl kan man förutsäga upplevelsen baserat på fysikaliska data? Målet är att skapa modeller där vi kan utläsa hur man kan kombinera de fysiska faktorerna för att leverera önskad känsla! Fysikaliska mätningar SP Contact: Martin Arvidssson,

19 Relative force, f/f0 Metodutveckling, exempel Ex. ALE (Aeration and Liquid Exchange test) 1,4 1,3 1,2 1,1 1 Ox.stab 7,7h at start, 0 after ~100 h Stress relaxation 90 C New vs Traditional Ox.stab 5,5 h, stable over time trad, 90 C , 90 C trad, 90 C , 90 C Slutet system med möjlighet till: Luftning Kontinuerligt vätskebyte Exponering av dragprovkroppar Spänningsrelaxationstester 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0, Time (h) ALE-testutrustningen utvecklades inom ett projekt tillsammans med Scania, AB Volvo, Volvo Cars, SP, Lanxess och Elastocon där åldring av elastomerer i biobränsle undersöktes.

20 ESC (Environmental stress cracking) ESCR under olika förhållanden Plast ESC Kemikalier Belastning FEMsimuleringar Lösningsmedelsinteraktioner Materialdata i olika miljöer ESC Accelererad åldring Brottsmekanismer under olika förhållanden Förutspå ESC-risker (material/produkt/miljö)? Livslängdbestämning?

21 Ytterligare exempel Återvinning Miljövänliga båtbottenfärger Förnyelsebara förpackningsmaterial Utveckling av förnyelsebara additiver..

22 Tack för uppmärksamheten!