Новая инициатива по коммерциализации непрерывной переработки углеродного волокна

Национальный центр композитов (NCC) объявил о начале новой трехлетней инициативы по индустриализации непрерывной переработки углеродного волокна в Великобритании.

NCC стремится коммерциализировать процессы переработки, ранее исследованные в мае, при этом испытания будут контролироваться в партнерстве с B&M Longworth и Cygnet Texkimp. Сейчас проект намерен усовершенствовать и масштабировать эти операции, выводя на рынок вторичное непрерывное углеродное волокно.

Поскольку первый этап проекта планируется завершить в ноябре 2022 года, центр планирует оценить качество материалов, прежде чем перейти к следующему этапу индустриализации.

Обеспечение непрерывной переработки углеродного волокна

Используя процесс DEECOM, технологию B&M Longworth, изначально разработанную для удаления отходов полимеров из фильтров и производственного оборудования, старые материалы из углеродного волокна разбираются для повторного использования.

В этом процессе используется перегретый пар под сжатием, который проникает в микроскопические трещины в полимере композита, где он затем конденсируется. При разжатии материал закипает и расширяется, растрескивая его и унося обломки.

Этот цикл давления повторяется, чтобы высвободить весь материал, взвешенный в волокне, и обеспечить возможность регенерации отдельных элементов. Возможность оставить нетронутым материал первичного компонента, можно сохранить материал любой длины.

Благодаря применению в производстве многих технологий, включая самолеты, электромобили и резервуары для хранения водорода, спрос на первичное волокно превысит предложение к 2025 году. Таким образом, NCC стремится ослабить давление в цепочке поставок и поставить Великобританию у руля композитов. переработку отходов и помочь отраслям промышленности в достижении целей по нулевому уровню выбросов.

Например, вторичное непрерывное углеродное волокно может заменить первичные материалы, используемые для изготовления спортивных товаров, таких как кроссовки, производство которых в среднем создает около 13,6 кг выбросов углекислого газа. Однако NCC прогнозирует, что благодаря новому процессу использование регенерированных углеродных волокон может снизить выбросы при производстве материалов с 29,5 кг CO2-экв на кг до 5 кг CO2-экв.

Кроме того, проект надеется, что использование материалов второго срока службы в цепочках поставок поможет предприятиям оставаться прибыльными, поскольку стоимость первичного углеродного волокна будет расти по мере сокращения поставок, причем приоритет отдается аэрокосмическим и оборонным организациям.

Новые процессы направлены на ускорение создания трех различных сортов углеродного волокна; Класс А, включая непрерывные волокна заданной длины и жесткости, используемые в энергетике, автомобилестроении и производстве спортивных товаров; Класс B для коротких волокон заданной длины и жесткости, применимых на автомобильном, морском и медицинском рынках; и класс C, обозначающий поврежденные волокна, пригодные для химической обработки.

Ожидается, что они будут поддерживать ряд коммерческих применений и сократят количество материалов из непрерывного армированного углеродным волокном полимера (CFRP), отправляемого на свалку в Великобритании, на 50 процентов в течение следующих четырех лет.

В настоящее время методы переработки углеродного волокна позволяют обрабатывать только измельченные сегменты и имеют ограниченное промышленное применение. Новые полосы из непрерывного углеродного волокна, которые NCC стремится вывести на рынок, тем не менее, сохраняют более высокие характеристики материала, чем традиционно переработанные материалы.

Шестиэтапный процесс

После первоначального проекта спринта программа войдет в шесть последовательных этапов. На первом этапе будут рассмотрены вопросы качества сырья, поступающего в процесс рекультивации, включая проверку автоматического волокна и понимание того, как можно масштабировать процесс.

Второй этап затем углубится в то, чтобы сделать процесс «настраиваемым» для восстановления длинных волокон с определенной скоростью и определенными характеристиками, чтобы затем определить энергетическую модель для восстановления длинных волокон. Затем на третьем этапе будет определено, как можно быстро разматывать волокно и как можно выявить повреждения в восстановленных волокнах на хорошей скорости. Четвертый этап направлен на то, чтобы охарактеризовать регенерированные волокна, сравнивая их с первичными материалами и определяя их рыночную цену.