АРБОФОРМ: БИОПОЛИМЕР НА ОСНОВЕ ЛИГНИНА И ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Новый композиционный материал Арбоформ (ARBOFORM®) является патентованным продуктом немецкой фирмы TECNARO GmbH г. Wartburg castle в Тюрингии.
Фирма была основана в 1998 г. при содействии Фраунхоферовского института химической технологии [Fraunhofer-Institut Chemische Technologie (ICT)] и при поддержке Федерального министерства промышленности и технологии ФРГ. Руководителями фирмы являются инженеры Helmut Nägele и Jürgen Pfitzer.
Арбоформ - экологически чистый термопластичный декоративный и конструкционный материал, на натуральной растительной основе, разработанный для широкого круга применений в качестве альтернативы обычным пластмассам и ценным породам древесины. Название материала происходит от латинского arbor - дерево.
Разработчик характеризует свой материал как "liquid wood", т.е. жидкое дерево.
Свойства материала, в сравнении со свойствами конструкционных пластмасс и древесины, приведены в табл. 1
Свойства Арбоформа в сравнении с др. материалами.
| Полиэтилен (LD, HD, LLD) | Полипропилен (unreinft.) | Полистирол | ARBOFORM® | Полиамид 66 (unreinft.) | Древесина (бук, поперек) | |
| Предел прочности, [N/mm2] | 8 - 30 | 30 - 40 | 45 - 65 | 15 - 20 | 65 | 7 |
| Модуль упругости при растяжении , [N/mm2] | 50 - 500 | 600 - 1700 | 1200 - 3300 | 1000 - 5000 | 2000 | 1500 |
| Предельное удлиннение [%] | 100 - 900 | bis 800 | 3 - 4 | 0,3 - 0,7 | 200 | |
| Ударная вязкость [kJ/m2] | o. Br. | 20 | 13 - 20 | 2 - 5 | o. Br. | |
| Теплостойкость по Вика, [°C] | 40 - 65 | 110 - 130 | 78 - 99 | 80 - 95 | 200 | |
| Коэф. линейного расширения, [1/K] | 170 - 200х10-6 | 100 - 200х10-6 | 70х10-6 | 18 - 50х10-6 | 80х10-6 | 45х10-6 |
Основные физические свойства материала приведены в табл. 2
Основные свойства Арбоформа . Таблица 2
Механические свойства | Стандарт | Ед.изм. | Значение* |
| Предел прочности | DIN 53 455 | N/мм² | 15...20 |
| Предельное удлиннение | DIN 53 455 | % | 0,3...0,7 |
| Модуль упругости при растяжении | DIN 53 457 | N/мм² | 1000...5000 |
| Модуль упругости при изгибе | EN ISO 178 | N/мм² | 1000...5000 |
| Предел прочности при изгибе | En ISO 178 | N/мм² | 10...50 |
| Ударная вязкость | En ISO 179 | KJ/м² | 2...5 |
| Твердость | DIN 53 505 | Shore D | 50...80 |
| Твердость (испытание шариком) | DIN 53 456 | N/мм² | 20...70 |
| Тепловые характеристики | |||
| Коэфф. температурного расширения | DIN 53 752 | I/°C | 1х10E-5...5х10E-5 |
| Теплостойкость по Вика | DIN 53 460 | °C | 80-95 |
| Теплостойкость по Мартенсу | DIN 53 462 | °C | 54 |
| Теплопроводность | DIN 52 612 | W/(m*K) | 0,384 |
| Hot-wire test | DIN EN 60669-I | --- | выше 650°C |
| Электрические свойства | |||
| Электропроводность по поверхности | DIN 53 482 | G Ohm | 5 |
| Электропроводность в массе | DIN 53 482 | G Ohm | 3 |
| Другие свойства | |||
| Усадка при литье | --- | % | 0,1...0,3 |
| Плотность (в изделиях) | --- | г/см³ | 1,3...1,4 |
| Влажность | --- | % | 2...8 |
| Устойчивость к слюне и поту | DIN 53 160 | --- | удволетворительно |
| Огнестойкость | DIN 4102-B2 | --- | удволетворительно |
* зависит от состава конкретной композиции
Арбоформ изготавливается исключительно на основе возобновляемого естественного ресурса - лигнина, - биополимера, создающегося в древесине в результате фотосинтеза и составляющего около 30 % ее вещества.
Формула елового лигнина
© Peter v. Sengbusch -
b-online@botanik.uni-hamburg.de
___________________________________
Лигнин осуществляет формирование трехмерной структуры вокруг целлюлозных волокон и обеспечивает древесине необходимую прочность при сжатии, которую сама по себе целлюлоза обеспечить не может. Целлюлозное волокно обеспечивает древесине прочность при растяжении. Сочетание целлюлозы и лигнина делают арбоформ подобным натуральной древесине, способной противостоять комбинированной нагрузке от сжатия и растяжения.
Изменяя композицию можно регулировать прочность, твердость, температурную стабильность размеров и др. свойства в соответствие со специфическими требованиями.
Лигнин - побочный продукт бумажной индустрии и производится мире в количестве около 50 миллионов тонн ежегодно.
Так как применение лигнина сейчас ограничено , около 95 % его сжигается в котельных топках. Небольшое количество лигнина используется в пищевой промышленности.
___________________________________
При смешивании различных видов лигнина с натуральными волокнами древесины, льна, пеньки, сизаля и др. натуральными волокнами и натуральными добавками получается термопластичный материал, который может перерабатываться литьем в формы, подобно пластмассе. Однако, в отличие от нее - это полностью природный биоразлагаемый материал.
Арбоформ имеет своеобразный рисунок и приятную на ощупь поверхность. В отличие от обычных пластмасс он имеет очень маленькую усадку, что позволяет изготавливать детали с высокой точностью и с большой разницей по толщине (например, 1 - 50 мм), например измерительные инструменты или корпуса часов. Помимо формованных элементов, арбоформ можно изготавливать в виде тонких листов, подобно строганому шпону.
См. примеры интарсии на плакетках.
Арбоформ рекомендуется для изготовления элементов автомобильных салонов, для применения в строительстве, электронике, прецизионных изделиях, мебели, музыкальных инструментах, бижутерии, игрушках, садовом инвентаре и т.п. Примеры изделий изготовленных из арбоформа см. в табл. 3.
Примеры изделий, изготовленных из Арбоформа. Таблица 3
Элементы электроники Деталь салона автомобиля
Корпуса часов Расчески
Ружейная ложа Бижутерия
Рукоятка вентиля Нож для разрезания книг
Детали музыкальных инструментов Арбоформ в гранулах
Фирма TECNARO GmbH поставляет Арбоформ в виде гранулята и оказывает помощь клиентам в разработке дизайна изделий из арбоформа, освоении технологии их производства.