211service.com
Bubbles by the Billions
Om den klassiska 1960-talsfilmen The Graduate gjordes om idag, kan Benjamin få två råd istället för ett: mikrocellulär plast. Dessa polymermaterial, genomträngda av bubblor som är mindre än 50 mikron i diameter, är sega, lätta och kan göras anmärkningsvärt tunna med egenskaper som föreslår alla typer av användningsområden. Nu måste folk bara ta reda på vem av dem de ska inse först.
Mikrocellulära plaster (MCP) är skapade av Nam Suh, chef för MIT:s Mechanical Engineering Department, som uppfann processen för att tillverka dem 1979. Idén utlöstes av en fråga som ställdes under lunchen av en Eastman Kodak-chef som försökte utarbeta en sätt för hans företag att minska mängden plast som används i sina produkter, och därmed minska tillverkningskostnaderna, utan att offra fysiska egenskaper, minns Suh. Besparingarna kan bli betydande, med tanke på att skumplast används i stor utsträckning för bland annat förpackningar, värmeisolering, dämpning och engångsdisk. Suh föreslog snabbt att man skulle introducera mikroskopiska bubblor i polymeren för att minska mängden material som användes.
Den här historien var en del av vårt januarinummer 1998
- Se resten av frågan
- Prenumerera
Att komma på idén var lätt, minns han. Det svåra var att komma på hur man skulle göra det.
Med hjälp av flera MIT-studenter träffade Suh en teknik som involverade att blanda gas med flytande plast under högt tryck och sedan plötsligt sänka trycket för att bilda bubblor (även kallade tomrum eller celler) som fördelas jämnt i materialet. Suhs tillvägagångssätt skapade mycket mindre, mer tätt packade bubblor än den konventionella metoden att tillsätta föroreningspartiklar till polymersmältpartiklarna som skapar diskontinuiteter i polymeren, vilket i sin tur ger upphov till tomrum. Antalet tomrum man kan göra på det sättet begränsas av att man inte kan lägga till för många orenheter utan att förstöra originalmaterialet, förklarar Suh. Dessutom är hålrummen i konventionella skumplaster typiskt minst 200 mikrometer i diameter.
Suh patenterade sin process 1984, men avbröt arbetet med MCP till 1988, då han återvände till MIT efter att ha tjänstgjort i fyra år som assisterande direktör vid National Science Foundation.
Suh hävdar att tillverkare av många, om inte de flesta, plastprodukter kan spara material och pengar genom att använda MCP. Eftersom de små hålrummen är så tätt packade (i storleksordningen 10 miljarder celler per kubikcentimeter), använder MCP:er mycket mindre material än konventionell skumplast. Enkelt uttryckt innehåller de en större andel tomma utrymmen. Vi kan sänka materialkostnaderna med 10 till 95 procent, beroende på applikation, konstaterar Suh. Och genom att använda mindre material totalt sett behövs mindre energi för tillverkningen och det blir mindre avfall som ska kasseras eller återvinnas senare. Dessutom är MCP:er bättre kapabla än konventionella plaster att motstå brott, splittring, trötthet och kalla temperaturer, enligt Matt Pallaver, executive vice president för Trexel, Inc., ett företag som bildades 1994 för att utveckla kommersiella användningsområden för de nya materialen. (Trexel är efterträdaren till Axiomatics, ett företag som grundades av Suh 1983 för att tillverka instrumentering för plastbearbetningsindustrin.)
Ett stort område för oss är att utveckla nya tunna produkter-plastskum som är tunna som papper, säger han. Dessa kan till exempel användas som beläggningar för datakommunikationsledningar. Du kan inte använda konventionella skum för detta eftersom själva cellerna är större än det du försöker göra, förklarar han.
Trexel arbetar nu med stora plasttillverkare för att utveckla minst 18 olika applikationer för materialet. Trexel-representanter kan inte diskutera detaljerna i dessa projekt av proprietära skäl, men säger att de applikationer de undersöker inkluderar bildelar, rör, isolerat hölje för kablar och ledningar, konstruktionsmaterial, behållare (som flaskor och burkar) och-at de låga engångstallrikarna och kopparna. Vi försöker fortfarande hitta nya applikationer, säger Pallaver.
Med nya användningsområden för plast som upptäcks varje dag, tillägger Chul Park, en maskiningenjör vid University of Toronto som arbetade med Suh vid MIT, har MCP:er mer marknadspotential än vad folk kan föreställa sig.