Переработка композитных материалов, армированных углеродным волокном
Преимущества композитных материалов хорошо известны - сочетающие в себе прочность и малый вес, они стали незаменимыми во многих промышленных индустриях, например, в строительстве автомобилей, яхт, ветряных турбин, в спортивном оборудовании и в строительстве.
Их использование позволяет заменять традиционные материалы, благодаря чему можно не только добиться экономии материала, но и значительно снизить воздействие на окружающую среду, например, за счет меньшего потребления энергии, необходимой для перемещения элемента.
Тем не менее, проблема вторичного использования композитных материалов остается актуальной, главная особенность которой - высокая прочность - в данном случае становится проблемой.
Углеродное волокно, остающееся в композитных отходах, из-за своей первоначальной цены, по-прежнему имеет большую ценность, и многие компании и учреждения проводят исследования по рекуперации этого материала.
Пиролиз vs. сольволиз
Сегодня наиболее распространенным процессом рециркуляции углеродных волокон из композитных отходов является пиролиз, при котором высокая температура существенно сжигает смолу. Долгое время считалось, что сольволиз, при котором для растворения смолы используется растворитель, обладает превосходными свойствами.
До сих пор как пиролиз, так и сольволиз коммерциализировались в прерывистых процессах. В конце концов, однако, начались работы по извлечению углеродного волокна в непрерывном процессе, примером чего является компания Shocker Composites, которая разработала метод переработки и повторного использования компонентов из армированного углеродным волокном пластика (CFRP) из аэрокосмических конструкций.
Пример процесса пиролиза с использованием микроволн.
Около- и сверхкритический сольволиз полимеров, армированных углеродным волокном (CFRP), для вторичной переработки углеродных волокон как ценного ресурса: современное состояние
Использование переработанного углеродного волокна
Переработанное углеродное волокно не только очень высокого качества с такими же свойствами, как у авиационного первичного волокна, но, что наиболее важно, этот процесс является экономичным, что подтверждается микроскопическими исследованиями.
Повторное введение волокна в матрицу оказалось проблемой из-за «разрыхления» восстановленных волокон. Решение было компанией «R&M», который вместе с Shocker Composites ввел волокна в термопластичную матрицу, производя гранулы для обработки путем впрыска или прессования. Кроме того, было разработано решение, объединяющее переработанные углеродные волокна с АБС и нейлоном, с получением нити (диаметром 1,75 мм и 2,85 мм) для 3D-печати, стоимость которой намного ниже, чем при использовании первичного волокна.
Восстановленное углеродное волокно (слева) и гранулы (справа) для литья под давлением или прессования
Пример использования переработанного углеродного волокна, которsq представляет собой спортивную скамью, используемую в зоне бассейна, а также во всех раздевалках в Shore Aquatic Center (SAC) в Порт-Анджелесе.
