Утилизация композитов - больше никаких оправданий

В апреле 2016 года я написал колонку под названием «Можем ли мы сделать переработанное углеродное волокно сексуальным?». Это было написано после того, как я увидел панель крыши на BMW i8 на Североамериканском международном автосалоне в Детройте, который был изготовлен из видимого мата из углеродного волокна с прозрачным покрытием, восстановленного и перепрофилированного из обрезков в процессе производства композитов BMW. В то время это продемонстрировало значительное дальновидное мышление, поскольку все другие образцы видимого углеродного волокна, представленные на выставке, были ткаными тканями, что давало классический вид углеродного волокна под своей прозрачной отделкой.

С тех пор многое произошло, так как различные технологии переработки композитов созрели и породили множество участников. Переработка композитов также привлекла инвестиции венчурных фондов, а также стратегических инвесторов, таких как Hexcel (Стэмфорд, Коннектикут, США), занявшая долю в Carbon Conversions Inc. (Лейк-Сити, Южная Каролина, США) в 2016 году и в декабре 2018 года. объявление Mitsubishi Corp. (Токио, Япония) о приобретении 25% акций ELG Carbon Fiber Ltd. (Козли, Великобритания). Возможно, наиболее важным является растущий список конечных приложений, включающих переработанные композитные материалы, от крышек люков до парковых скамеек и материалов для 3D-печати, среди прочего.

В CompositesWorld На конференции по углеродному волокну в декабре 2018 года спикеры из ELG, Vartega Inc. (Голден, Колорадо, США) и Центра технологий переработки композитов (CRTC, Порт-Анджелес, Вашингтон, США) представили свойства материалов переработанных композитов (которые сопоставимы, они скажем, к материалам из первичного материала), а также к уже созданным приложениям для конечного использования это может привести к значительному спросу.

Есть две основные цели по переработке композитов и отходов композитных материалов:первая - избежать размещения отходов на свалках, а вторая, и, возможно, более важная, - найти способы восстановления и повторного использования этих материалов в полезных (и прибыльных) приложениях. Но какие методы достигают каких целей и какие имеют смысл для различного сырья? Чтобы начать диалог по этому поводу, я предлагаю метод разделения различных технологий переработки на шесть уровней:

Уровень 0 это минимизация отходов, отправляемых на захоронение, в результате улучшения использования материалов и повторного включения отходов в другие продукты на том же предприятии по производству композитных материалов. Это включает в себя использование малоотходных процессов, таких как автоматическая укладка ленты (ATL) и автоматическая укладка волокон (AFP) из сухого волокна и препрегов, а также повторное измельчение или измельчение кусков лома и их использование в сочетании с непрерывными или прерывистыми материалами в центральных слоях, или впрыскивание или компрессионное формование. Он применим к термореактивным пластикам и термопластам и должен быть приоритетом для всех производителей.

Уровень 1 перепрофилирует металлолома направляется на полигон. Сюда входят измельченные, рубленые и матовые формы сухого лома волокна, а также использование неотвержденных препрегов, срок годности которых может быть истекшим или некондиционных, и формование из них продуктов с менее строгими требованиями к характеристикам. Существует множество переработчиков лома волокна и несколько предприятий, которые «перепрофилируют» препрег, например CRTC.

Уровень 2 берет отвержденные композиты, а также отходы волокна и неотвержденный препрег, измельчает их и объединяет с дополнительными смолы, чтобы связать все это вместе в различных панелях и изделиях, заменяющих металл, дерево и бетон. Сырье может включать отработанные лопасти ветряных турбин, лодки, детали самолетов и автомобильные компоненты, а также может быть из стекловолокна, углеродного волокна или пенопласта. Global Fiberglass Solutions Inc. (Ботелл, Вашингтон, США) и GreenTex Solutions LLC (Чарльстон, Южная Каролина, США) - две компании этого уровня.

На уровне 3 волокна регенерируются из промежуточных форм продукта, таких как неотвержденные термореактивные и термопластичные препреги, в результате чего получаются волокна со свойствами, по существу эквивалентными исходным волокнам, хотя в основном в виде прерывистой «пуховой» или гранулированной формы или в нетканом формате. ELG и Carbon Conversions (оба с использованием пиролиза) и Vartega (с использованием сольволиза) предлагают углеродные волокна на этом уровне.

Восстановление волокон на уровне 4 (отвержденный композитный лом и бракованные детали) и Уровень 5 (детали с истекшим сроком службы) - это «Святой Грааль» переработки композитов. Доступные технологии включают высокотемпературный пиролиз (ELG и преобразования углерода), влажный химический распад полимера (Adherent Technologies, Альбукерке, Нью-Мексико, США) и пиролитический метод двойного производства энергии / восстановления волокна, разработанный CHZ Technologies (Оберн, Алабама, США). Экономическое масштабирование этих технологий будет иметь важное значение для достижения долгосрочного успеха.

Учитывая доступные варианты, производителям композитов следует рассмотреть возможность включения компаний по вторичной переработке в цепочку поставок композитов точно так же, как поставщики волокна, смолы и препрега. При этом они должны быть готовы инвестировать средства на НИОКР, чтобы помочь этим развивающимся технологиям достичь зрелости. В декабре Boeing объявил о пятилетнем соглашении с ELG об отправке вулканизованных (уровень 4) и неотвержденных (уровень 3) композитных отходов с 11 производственных площадок в ELG для восстановления углеродного волокна. Это начало, и другим производителям пора последовать его примеру. Никаких оправданий.