Переработка углеродного волокна:основные преимущества и комплексный процесс

Углеродное волокно представляет собой тканую ткань, изготовленную из кристаллических нитей углерода, отвержденных полимером, которую можно укладывать слоями и придавать ей форму вокруг формы. Это идеальный материал благодаря впечатляющему соотношению прочности и веса, то есть он очень прочный, но не тяжелый. Углеродное волокно в пять раз легче стали и имеет такой же модуль упругости, что делает его лучшим выбором для многих применений. Кроме того, его коррозионностойкие, негорючие и нетоксичные свойства делают его идеальным материалом для использования в аэрокосмической, медицинской, строительной и военной промышленности.

Обработка углеродного волокна

Обработка углеродного волокна может быть сложной задачей. Слоистая структура углеродного волокна может привести к расслоению, неразрезанию волокон, вырыванию волокон, неравномерному износу инструмента и ухудшению качества поверхности. К счастью, многие производители режущего инструмента, такие как CoreHog, специально разрабатывают инструменты различной геометрии, которые могут помочь устранить эти производственные проблемы:

• Концевые фрезы с прямой канавкой :применять все силы резания радиально, что помогает предотвратить расслоение.
• Компрессионные резцы :создают противоположные силы резания, стабилизируя удаление материала и предотвращая расслоение, выдергивание волокон и образование заусенцев на поверхности.
• Стружколомы :Срезайте волокна и укорачивайте стружку, предотвращая скопление волокон вокруг фрезы.
• Концевые фрезы с алмазной огранкой :используйте как левые, так и правые канавки для разделения и разрезания волокон, что идеально подходит для черновой и профилированной обработки углеродного волокна.

Изучите широкий ассортимент резаков для композитного ламината от CoreHog, каждый из которых специально разработан для резки труднообрабатываемых ламинированных материалов, таких как углеродное волокно.

Распространенные области применения углеродного волокна

В аэрокосмической промышленности углеродное волокно используется в конструкциях самолетов для замены сплавов, что позволяет создавать более легкие самолеты и, таким образом, снижать расход топлива. В развлекательных видах спорта также используется углеродное волокно для снижения веса. Его часто считают ведущим материалом для изготовления лыж, велосипедов и теннисных ракеток, поскольку меньший вес может помочь улучшить характеристики. В профессиональных спортивных лигах, таких как Формула-1 и NASCAR, в последние годы возросло распространение углеродного волокна. Еще одним преимуществом углеродного волокна является его пригодность для рентгеновских аппаратов, позволяющая получать изображения без перерывов, что делает его полезным во многих медицинских устройствах и имплантатах.

Переработка углеродного волокна

Почему переработка углеродного волокна сложна?

Для производства листов углеродного волокна требуется значительное количество энергии. Эти большие листы затем разрезаются до необходимого размера детали, а лишний материал часто выбрасывается, что увеличивает образование отходов. Этот материал не является биоразлагаемым и обычно отправляется на свалку, где остается навсегда. Еще больше усложняя переработку, углеродное волокно сохраняет свою форму и прочность и не может быть расплавлено и изменено, как многие пластмассы. При переработке его свойства сильно ухудшаются, что делает его бесполезным для применений, подвергающихся воздействию больших сил или нагрузок.

Как перерабатывается углеродное волокно?

Сольволизис

Сольволиз использует химический растворитель для разрушения полимера, покрывающего ткань из углеродного волокна. Отходы углеродного волокна измельчаются на более мелкие кусочки, увеличивая площадь поверхности. Растворитель, выбранный на основе полимеров, используемых в углеродном волокне, разрушает полимерные цепи, отделяя углеродное волокно от полимера. Для разделения веществ используются такие методы, как центрифугирование. Углеродное волокно можно дополнительно очистить для восстановления его свойств, а затем объединить с первичными волокнами для создания новой ткани или использовать отдельно. Этот процесс позволяет восстанавливать углеродное волокно без ущерба для свойств материала.

Пиролиз

Пиролитик использует тепло для разрушения полимера, покрывающего ткань из углеродного волокна. Отходы углеродного волокна измельчаются на более мелкие кусочки, а затем нагреваются в контролируемой среде с ограниченным содержанием кислорода или без него. При высоких температурах полимер подвергается термическому разложению с образованием газов, паров и угля. Газы и пары могут использоваться в качестве источника энергии или подвергаться дальнейшей обработке, в то время как уголь, представляющий собой углеродное волокно и любые оригинальные добавки, очищается для обеспечения сохранения механических свойств. Полученное углеродное волокно можно использовать отдельно или в сочетании с первичными волокнами. Пиролиз эффективен для восстановления высококачественного волокна и получения энергии из побочных газовых продуктов.

Аспекты использования углеродного волокна

Поскольку мы внедряем новые технологии, важно учитывать их влияние на нашу планету. Углеродное волокно — удивительный материал, который может улучшить многие аспекты различных отраслей промышленности; однако образующиеся отходы никуда не отправляются, кроме свалки. Многие компании инвестируют в производство высококачественного переработанного углеродного волокна. С смещением акцента на разработку систем замкнутого цикла для композитных материалов будущее выглядит светлым.

Сара Уоссон работает техническим консультантом по продажам в компании Harvey Performance, специализируясь на производстве нестандартных композитных инструментов под брендом CoreHog для аэрокосмической промышленности. В мае 2023 года она окончила Университет Вермонта со степенью бакалавра наук в области машиностроения.