Explorer des solvants et des adhésifs dans un monde Fixate

Il y a des milliers d'années - on pense que les néandertaliens ont utilisé le goudron d'écorce de bouleau (Betula) pour les applications de dentisterie primitives. L'année dernière, il a été découvert que la superglue des ménages avait été utilisée pour réparer une fuite de chambre de réacteur sous-marin nucléaire.
Bien que le concept de progrès intellectuel devienne de plus en plus subjectif, la criticité de l'adhésion à l'effort humain perdure. En fait, les colles, les solvants et les adhésifs sont essentiels à la vie.
Le Conseil des adhésifs et des scellants basés aux États-Unis l'estime actuellement comme une industrie de 22 milliards de dollars en Amérique du Nord. À l'échelle mondiale, il était censé valoir 50 milliards d'euros par l'association de l'industrie européenne de l'adhésif et du scellant en 2020. Et encore une fois, à tout moment la valeur du secteur industriel, les scellants sont essentiels aux marchés de construction et de construction, d'opérations d'assemblage et de transport applications.

Histoire de la liaison prête à la perturbation

Tout comme les considérations de poids légère déclenchent le déplacement de soudage par les scellants en tant que technique de jonction, la réflexion continue peut détourner l'emprise de Glue sur un large éventail d'applications. À mesure que les matières premières pour les matériaux de fabrication et les liants dans les produits modernes évoluent, comment les secteurs des adhésifs, des scellants et des solvants géreront-ils les attentes?

Que la décarbonisation et notre futur net futur signifieront-ils pour une industrie dans laquelle la propension du pétrole à se lier et à se lier a été si appréciée?
Comment la non-dégradabilité de Glue basée sur le pétrole s'intégrera-t-elle dans un monde du 21e siècle? Un monde, c'est-à-dire qui a besoin d'adhésifs pour céder la place afin que les marchandises puissent être démantelées à la fin de vie d'un produit.

Avec moins de 40% des déchets électroniques recyclés dans l'UE, une législation pour rendre l'électronique plus facile à démanteler et à réparer sera en place à partir de 2027.

Plan d'action de l'économie circulaire de l'UE (CEAP) Selon les recherches entreprises dans le cadre du plan d'action de l'économie circulaire du bloc commercial, moins de 40% des déchets électroniques sont recyclés dans l'Union européenne. Pour améliorer la situation, la législation a été adoptée cette année. À partir de 2027, tous les électroniques vendus dans le bloc de négociation doivent avoir des batteries facilement amovibles et remplaçables.

Les téléphones portables utilisent de nombreux adhésifs. Ils sont utilisés pour lier les composants, y compris la fenêtre d'affichage en verre, la lentille de la caméra, la batterie, le clavier et les composants de l'interrupteur dans la membrane.

Ajoutez les adhésifs utilisés pour assembler la carte de circuit imprimé, le composé, les revêtements et les époxys conducteurs, et vous avez beaucoup de colle. Alors que les fabricants de mobiles pèsent les avantages de revenir aux fixations traditionnelles telles que les vis, le secteur des adhésifs est prêt pour le changement. Les colles réversibles pour les mobiles et les électrices pourraient-elles être essentielles pour sauver ce marché final adhésif massif?

Un artisanat d'armoires

Les cors ont été combinés avec des matériaux comme le bois depuis des millénaires. Le contreplaqué, par exemple, est conservé dans les tombes égyptiennes anciennes. La colle de momification était à base d'animaux et en collagène provenant d'os et de peaux.

Bone Glue a ensuite formé un produit clé dans la boîte à outils du cabinet expert. L'os était moulu en poudre avant d'être bouilli dans de l'eau chaude, qui a été évaporée et séchée dans une gelée dure.

File d'intestin

Fortifié avec un adhésif, le contreplaqué peut s'avérer plus fort que l'acier. Il résout également le problème le plus critique du travail du bois: les changements d'humidité qui font que les produits en bois vierge se développent et se contractent.

Bien que la technique de création de produits en contreplaqué puisse avoir duré, la matière de collation utilisée a - et évoluera continuellement.

Aujourd'hui, les bois souples les plus couramment utilisés pour la fabrication de contreplaqué sont les FIRS et les pins. Pour les applications de contreplaqué en bois dur, des arbres tels que le chêne, le peuplier, l'érable, la cerise et le mélèze sont choisis.

Les techniques de queue d'aronde utilisant de la colle osseuse ont été utilisées par les fabricants de meubles haut de gamme du XVIIIe et du XIXe siècle. Et le contreplaqué sous-tend les designers scandinaves du milieu du XXe siècle qui ont fabriqué les designs sinueux que nous collectons et admirons aujourd'hui. Son arrangement entrecroisé crée un produit plus stable qu'un produit en bois de matière première.

Comment la méthodologie du contreplaqué a évolué

C'est la malléabilité sculpturale du contreplaqué qui a suscité l'intérêt de la communauté du design danois. Une grande partie des meubles à collectionner de cette époque de décoration de maisons comprend aujourd'hui une colle composite d'urée-formaldéhyde (UF). Traditionnellement, c'était la colle utilisée pour lier les piles bidirectionnelles de placage en bois dans les pièces recherchées.

Les similitudes de la collaboration de Stora ENSO avec Latvijas Finierris avec la solution de colle de goudron d'écorce de Birch Barch de Neandertthal suggèrent que l'humanité régresse.

Aujourd'hui, cependant, le producteur de produits en contreplaqué de Birch à base de Lettonie Latvijas Finieris utilise une colle biossivée. Rappelant le goudron de l'écorce de Birch Tree du Néanderthal, exploiter la colle de la nature, l'humanité régresse au nom du progrès.

Le co-développeur de New Glue - Stora Enso de Forest Forest Products et Forest Products et Renewable Materials - explique comment il a remplacé les phénols fossiles avec lignine. L'utilisation du matériau de ramification qui maintient les plantes ensemble réduit l'impact environnemental potentiel du produit jusqu'à 49% par rapport aux matériaux traditionnels, explique le partenariat.

Nouvelles colles pour aujourd'hui et demain ...

EcosyntheTix basé au Canada utilise des protéines et des amidons comme matières premières dans ses liants et biopolymères modifiés. Ciblant les composites du bois et les marchés du papier et de l'emballage, ils réduisent la dépendance au formaldéhyde et aux produits chimiques à base de styrène.

Et il ne manque pas de recherche sur des alternatives plus durables aux adhésifs, des scellants et des solvants à base de pétrole. L'année dernière, des chercheurs de l'Université de Syracuse de New York ont ​​révélé l'adhésion naturelle de Mycelium dans les applications composites en bois.

Et plus tôt cette année, une étude publiée dans Nature Journal a présenté le chitosane et les résines époxy à bioss comme alternatives prometteuses pour les adhésifs UF traditionnels dans les produits en bois d'ingénierie. L'équipe de recherche a utilisé des sucres du squelette extérieur des crustacés dans l'innovation.

Innovation de l'aviation

Au début de l'innovation de l'aviation, un composite en contreplaqué était le matériau de référence. Même le moustique des avions de bombardiers alliés de la Seconde Guerre mondiale - considéré comme l'un des avions opérationnels les plus rapides du monde à l'époque - était largement construit à l'aide de contreplaqué et d'épinette. L'avion a été surnommé l'émerveillement en bois.

Son adhésif d'assemblage comprenait de la caséine, une substance lait avec des propriétés qui étaient parfois améliorées à l'aide de glycérine. À un stade ultérieur, cela a été remplacé par une colle synthétique composée d'urée et de formaldéhyde, qui était considérée comme plus durable.

Ce n'est pas que les avions à base de contreplaqué ne soient pas construits aujourd'hui. La compagnie française, Robin Aircraft, a construit des avions d'aviation en utilisant du bois depuis 1957. La structure de l'avion entière, les ailes - avec 100 kg chacune - fuselage, queue et stabilisateur horizontal d'un modèle phare que Robin construit est en contreplaqué. Les bois comprennent le bouleau, le pin oregon et l'épinette européenne. Une aile ne pèse que 100 kg et prend 250 heures à construire.

Avant que les alliages métalliques et en aluminium ne soient émergés comme des solutions plus durables, bien que tout aussi légères pour la conception et la fabrication d'avions, tous les avions ont été construits à l'aide de composites de bois.

Avant que les alliages métalliques et en aluminium ne soient émergés comme des solutions plus durables, bien que tout aussi légères pour la conception et la fabrication d'avions, tous les avions ont été construits à l'aide de composites de bois. Certains fabricants sont intéressés à réintroduire ce matériau naturel car il souffre moins de fatigue que les métaux qui l'ont remplacé.

Résines époxy

Alors que le monde équilibrait encore l'utilité des matériaux à base de bois et des métaux plus malléables que l'acier traditionnel, une nouvelle classe de matériaux légers a émergé. Les ingénieurs aérospatiaux ont rapidement tourné leur attention vers la résine époxy, une nouvelle façon de réparer et de fixer des choses qui ont émergé vers la fin de la Seconde Guerre mondiale.

En combinant l'adhésion de la résine époxy avec des fibres à haute performance, les ingénieurs ont créé de nouveaux matériaux appelés composites. Dreamliner 787 de Boeing va dans une certaine façon de démontrer l'impact des matériaux époxy sur la vie moderne.

Le jetliner de Boeing est à 80% composite par volume de composants et à 50% composite en poids. La structure primaire de l'avion comprend un mélange de matériaux, y compris des composites de matrice polymère renforcée par la fibre de carbone. Les avions Boeing utilisent l'adhésif époxy araldite à 2 composants de Huntsman.

Les époxys sont largement utilisés dans les applications d'adhésifs aérospatiales. Leur force et leur faible densité les rendent des charges de bord en nid d'abeille appropriées pour les composites de collage. Ils réduisent également le poids global de l'artisanat aérospatial.

Les technologies à base de résine époxy sont utilisées dans les éoliennes, mais cela a suscité des préoccupations concernant la durabilité de la source d'énergie.

Plus tard, les technologies à base de résine époxy qui ont rendu le vol plus rapide et plus confortable (en raison de leurs propriétés d'isolation) se sont retrouvées dans des éoliennes.

Bien que témoigne de la durabilité du matériau et des propriétés légères, le cas d'utilisation des éoliennes a suscité des préoccupations concernant la durabilité de la source d'énergie. Ce que certains décrivent comme la plus grande collection de lames d'éoliennes indésirables au monde, qui se trouvent à Sweetwater, dans l'ouest du Texas, contextualise les flux de déchets de l'énergie renouvelable.

L'énigme d'éoliennes

Pour réduire l'empreinte carbone de la fabrication de lame d'éoliennes, les chercheurs du laboratoire national des énergies renouvelables ont développé un nouveau matériau désigné de pacan.

Sans rapport avec la drupe de caryer (ou la noix, comme plus communément connu) utilisée dans les tartes américaines, les pacan sont un «réseau adaptable en polyester covalente». Le composé est fabriqué à partir de l'extrait de plante Sorbitol - un premier bloc de construction de la biomasse selon un rapport de 2004 US Department of the Environment.

Avec les autorités américaines et européennes désireuses de réduire les émissions de formaldéhyde, les adhésifs et colles composites UF sont de plus en plus marginalisés dans les produits finaux

Aujourd'hui, cependant, les colis composites UF sont de plus en plus marginalisés dans les produits finaux. Dès 2016, l'Agence américaine de protection de l'environnement a légiféré pour réduire l'exposition aux émissions de formaldéhyde.

Pendant ce temps, dans l'UE, des restrictions seront en place pour les éléments qui émettent du formaldéhyde au-dessus de certains niveaux à partir de 2026. Les législateurs canadiens ont limité son utilisation et les importations pendant un certain temps.

Adhésifs et colle: se décoller

À mesure que la pratique durable progresse, les conceptions des applications pour lesquelles les obligations de Glue se sont rendues de plus en plus permanentes changeront également.

Le démantèlement des produits à leur fin de vie est la clé d'une économie circulaire. La capacité de séparer les pièces distinctes des biens de consommation pour le recyclage et la réutilisation deviendra plus importante.

Prenez l'accent croissant sur la facilité de démantèlement des produits à leur fin de vie. De plus en plus, l'accent est mis sur la capacité de séparer les parties distinctes des biens de consommation afin qu'ils puissent être recyclés et réutilisés. Dans le secteur des emballages, différents types de plastique sont souvent combinés dans les processus de fabrication. Cela rend les recycler difficiles et augmente la probabilité de leur incinération, ce qui gaspille une ressource précieuse.

Étant donné que le fardeau sera sur l'industrie pour surmonter ce problème, les efforts de R&D sont axés sur les solutions. Le mois dernier, la société de produits chimiques allemandes a dévoilé un adhésif acrylique à base d'eau conçu pour les étiquettes filmiques oléfiniques utilisées pour le lavage à partir de bouteilles d'animaux de compagnie. Le produit a été certifié comme n'ayant aucun effet négatif sur le chemin de recyclage des bouteilles transparentes pour animaux de compagnie, un "facilitateur de clé pour une économie vraiment circulaire", explique l'entreprise.

Et ce n'est peut-être qu'une question de temps avant que cette prémisse ne soit déployée sur les emballages alimentaires et autres biens de consommation à évolution rapide.

En raison d'un manque de biodégradabilité, des adhésifs synthétiques et des revêtements d'emballage sont souvent difficiles à gérer pour le recyclage des usines et des machines. La stratégie plastique de l'UE cherche cependant à lutter contre cet obstacle à la durabilité. L'organisme commercial légiférer pour un avenir dans lequel tous les emballages en plastique sont conçus pour être recyclables ou réutilisables. La date pour atteindre cet objectif est 2030.

Mais il est incontestable que le plan pour l'avenir implique la conception de tous les produits - le package inclus - de manière conviviale. Cela est probablement aussi clé que l'intégration du contenu recyclé dans de nouveaux produits. Le fabricant de vêtements de sport Adidas fabrique déjà une sneaker qui est 100% en polyuréthane thermoplastique (TPU) afin qu'il puisse être entièrement recyclé.

Le polymère thermoplastique de la chaussure de course Futurcraft TPU peut donc être collecté, trié, brouillé, lavé, fusionné et granulé pour la revente.

Si l'entraîneur d'origine comportait des composants en polyester, ceux-ci devraient être supprimés (tout comme tout adhésif utilisé) avant que l'élément de fin de vie ne puisse commencer le processus de recyclage. Le cordonnier Clarks a produit une sneaker en daim de cinq pièces - Origin - sans colle. Au lieu de cela, un filetage en nylon monomatérial à 100% recyclable sécurise ses éléments en un.

Ces solutions perturberont-elles les marchés d'adhésifs PU dans les applications de chaussures? Les producteurs de résine PU liquide aromatique sont-ils soulevés pour les changements?

Matériaux de collation dénigrante

Une équipe de recherche de l'Université britannique de Newcastle a récemment développé une colle à base d'eau qui adhère robustement dans une gamme de pH neutre et se détache dans des environnements acides ou alcalins. Présenté comme une adhésion réversible électrostatique, l'équipe a publié un article scientifique sur l'innovation dans la revue scientifique Angewandte Chemie.

L'équipe a copolymérisé le styrène pétrochimique et l'acrylate de butyle - des sous-secteurs chimiques suivis de l'équipe sur le rythme des ressources - pour produire un tensioactif capable de l'inversion. Il a en outre été démontré qu'un acrylate d'huile de soja époxydisé - ajouté à Orbichem360 ce mois-ci - peut remplacer le styrène.

Les adhésifs, les colles et les solvants à base de pétrole sont le plus souvent utilisés aujourd'hui, mais les exigences nettes zéro, nous réduisons, réutilisons et recyclons les biens de consommation afin que les choses devraient changer.

Des mouvements comme celui-ci pourraient précipiter une situation collante pour les fabricants de colles et d'adhésifs et les chaînes de valeur qui les servent. Les adhésifs, colles et solvants à base de pétrole sont actuellement les plus couramment utilisés. Mais alors que les fabricants présentent leurs produits dans un monde désireux de réduire, de réutiliser et de recycler les biens de consommation, le paysage est sûr de changer.

Aujourd'hui, la façon dont les générations futures fusionneront et connecteront les éléments de manière appropriée est inconnue. Ce pourrait être la lignine qui forme la structure des plantes et des arbres qui fabrique les collets de demain… peut-être que ce sera le mycélium ou une ressource que les humains n'ont pas encore imaginé, recherché ou commercialisé.

Cependant, il est incontestable que l'avenir de l'adhésion promet d'être aussi plein d'innovation et d'imagination que son histoire.