HULK - Ultrasterk og grønn polyetylen fiber

Det er et økende behov for produkter laget av prosesser med lavt karbonavtrykk og/eller av fornybare og resirkulerbare kilder, og HULK-prosjektet handler om å utvikle høymolekylære polyetylen (UHMWPE)-fibre i en bærekraftig prosess. UHMWPE fiber anses å ha det beste vekt-til-ytelsesforholdet blant alle kjente materialer i ballistiske anvendelser og omtales ofte som "verdens sterkeste menneskeskapte fiber". Avanserte fibre brukes også som råstoff til high end tau, i nye bærekraftige kompositter og kan brukes i nøkkelkomponenter for nye anvendelser innen batteriteknologi. Bruk av slike fibre er i dag viktig i norsk off-shore energiproduksjon, skipsfart, fiskeri og marint fiskeoppdrett.

Den største ulempen ved kommersiell prosess for å produsere UHMWPE-fibre, gelspinning prosessen, er at en stor mengde farlige løsemidler (f.eks. decalin, hvit olje) og ekstraksjonskjemikalier (f.eks. freon, heptan) utnyttes og må gjenutvinnes siden de er giftige og svært brannfarlige, noe som resulterer i høye produksjonskostnader og lav produksjonsrate.

Prosjektet har fokus på 5 områder:

• Prosessutvikling: Prosjektet ønsker å utvikle en prosess basert på "grønne" løsemidler, spesielt vegetabilske oljebaserte løsemidler for å erstatte de farlige løsemidlene. Prosjektet har utviklet en labmodell for å finne optimale prosessbetingelser for å unngå at fibrene klistrer seg sammen (fiber-marriage) under produksjon.
• Produktutvikling: Det er viktig å utvikle fibre med høy strekkfasthet og gode sige-egenskaper, og her er molekylstrukturen essensiell. Prosjektet undersøker både kommersielle polymerer og UHMWPE under utvikling for å forstå effekten som polymerstrukturen har på fiberegenskapene.
• Prosessmodellering: Prosjektet har identifisert de viktigste parametrene som styrer prosessen og definert hvilke fiberegenskaper som prosessen kan påvirke. Målet er å kunne bygge en god prosessmodell som knytter prosessparametrene til strukturen av råmaterialet og fibrenes sluttegenskaper.
• Nye anvendelser: Utnyttelse av fiberen i nye produkter blir videreutviklet for å tilfredsstille en sterk markedsetterspørsel etter bærekraftige produkter, med fokus på tau. 5 nye anvendelsesområder har så langt blitt identifisert.
• Kvalitet og testing av fiber: Det er svært viktig å ha kontroll med molekylæresturkturen til polymeren og hvordan den påvirker strekk og sige egenskapene til fiberen. Det er svært utfordrende å karakterisere polymerer med molekylvekt over 1mill g/mol, og prosjektet har utviklet en god metode for å identifisere molekylvekten samt utviklet en testmetode for å måle strekkegenskaper til høymolekylære fiber.