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复合材料和塑料回收的新趋势

   日期:2020-10-13     来源:JEC    浏览:145    评论:0    
核心提示:在稀缺的可用材料和能源的总体背景下,Cetim Grand Est开发了两种生态过程来回收复合材料和塑料废料,以帮助减少材料的环境足迹并支持公司的技术和生态变化。
      在稀缺的可用材料和能源的总体背景下,Cetim Grand Est开发了两种生态过程来回收复合材料和塑料废料,以帮助减少材料的环境足迹并支持公司的技术和生态变化。

 

Thermosaïc®技术包括切碎材料,以最大程度地提高其回收的经济潜力。

Cetim集团(法国机械工业技术中心)的一部分,是法国工业的主要支持者,Cetim Grand Est通过其工程和材料科学与未来工业部门一直致力于回收利用近十年。复合废料和塑料废料。

Cetim Grand Est位于法国东北部的米卢斯(Mulhouse)和斯特拉斯堡(Strasbourg),得益于附近的斯特拉斯堡大学和卡诺(Carnot)MICA研究所,得益于有利于技术创新的环境。Cetim Grand Est通过各种技术创新来支持客户面向未来行业的项目。

复合材料和塑料:注重回收利用
目前,全球复合材料和塑料的年产量分别达到10吨和3.5亿吨。这些材料在上个世纪大规模开发,如今已不可避免,它们正在努力寻找技术上和经济上可行的回收途径。曾经看起来很小的麻烦,现在正变成对工业活动的威胁。

的确,不可再生材料和能源的稀缺性正导致更严格的法规,逐渐迫使复合材料和塑料行业减少其环境足迹。尽管目标是相同的,但历史背景却大不相同。

复合材料行业不是高度自动化的,主要针对利基市场,它生产高附加值和持久性的产品,它们由长或连续的纤维增强材料(玻璃)和热固性树脂(不饱和聚酯)制成,占近90%的情况。尽管产量总体有所提高,但每年产生的废物基本保持稳定,但随着20、30或40年前设计的第一代产品(船体,风力涡轮机叶片,覆层板等)的使用寿命终止。废物堆积的急剧增加本身并不一定是问题。

但是,鉴于树脂的难熔性,在将近90%的情况下,填埋仍是唯一的选择。尽管在这一领域进行了大量的研发工作,但这一百分比多年来并未下降。存在技术解决方案,但没有一种能令人信服地克服经济可行性的障碍(除了含碳纤维的复合材料,但它们仅占市场的4%至5%)。

 

Thermosaïc®和ThermoPRIME®生产线

Thermosaïc和ThermoPRIME生产线

这种情况今天已不再可以接受。复合材料行业需要找到历史上使用的热固性树脂的替代品。当前,它一方面通过在材料领域(例如阿科玛的Elium树脂)创新,另一方面通过靠近塑料加工领域的创新而经历着变革。在这两种情况下,想法都是使用热塑性树脂,其具有比热固性树脂更高的回收潜力。但是,只有在工业规模证明其可回收性后,这些材料才会被广泛采用。

主要针对大众市场的高度自动化的塑料行业,是用热塑性树脂生产低附加值和短寿命的产品。使用寿命短,每年都会产生大量废物。确实存在材料回收渠道,但目前它仅设法捕获一小部分废物流(约10%)。捕获该流的另一部分以进行能量回收(约20%)。因此,在全球范围内,近70%的废物分散在自然环境中或被掩埋。和以前一样,这种情况目前已不再可以接受。塑料行业必须通过使用具有更高附加值的应用来提高其树脂的回收率,特别是通过接触复合材料行业。

两家以前分隔的行业之间的这种相互理解为废物回收提供了新的前景。在这方面,Cetim Grand Est开发了两种生态技术,可以满足这些材料的升级要求。

具有同一生产线的两种技术
通过逐步的热机械过程,这种创新的过程允许从废料连续生产大规模的热塑性复合板形式的回收半成品。Mulhouse车间中安装的工业前生产线以灵活,经济高效且用途广泛的方式进行设计,并采用“升级回收”方法,可将各种热塑性废料回收到高添加量的可回收复合半成品中价值和优化且具有竞争力的性价比。

从同一条生产线开始,但采用两种不同的进料系统,开发了Thermosaïc和ThermoPRIME(用于创新材料和生态设计的热塑料回收利用)生态技术,以充分利用复合材料和塑料的回收潜力。

热塑性复合废料:Thermosaïc技术
从生产废料(然后是报废产品)的沉积开始,该技术包括切碎材料以最大程度地回收其经济潜力。Thermosaïc技术保留了最初复合材料的内在价值,通过热压将这些切丝连续成型为面板。与回收成短纤维化合物相比,Thermosaïc面板具有明显更好的机械性能和较高的可成型性。

 

 

热塑性复合材料

热塑性复合材料

塑料或纤维废料:ThermoPRIME技术

从低附加值的再生塑料材料开始,根据应用的特定需求(可控制的质量)配制,ThermoPRIME在于将该聚合物与连续或长纤维增强材料结合在一起,以生产具有高耐久性的连续层压板和经济复苏潜力。

 

ThermoPRIME再生复合材料

​ThermoPRIME再生复合材料

工业应用
       热塑性复合材料废料的回收利用已经成为各种研究的主题,特别是与Porcher Industries合作,其目的是找到回收具有高附加值的材料(例如PPS /玻璃)的方法。一般而言,航空业对能够回收由冲压或热压操作产  生的各种生产废料(最多40%废料)的任何技术都表现出兴趣。

 

 

保时捷PPS / GFThermosaïc®

Porcher PPS / GF热熔胶

按照经济优化的逻辑并减少材料的环境足迹,目前正在为卡诺研究所的时装和奢侈品行业(CARATS)开发由回收和/或生物来源材料制成的生态设计笔记本电脑外壳演示器。

通过LCFC(低碳足迹复合材料)合作项目,将卡诺·米卡内部的Cetim Grand Est和IS2M(科学研究所和米卢斯表面研究所)相关联,在结合了可再生基质(聚丙烯)的材料的制造基础上开发了概念验证。 )和生物来源的纤维增强材料(荨麻)。

 

 

使用ThermoPRIME®/Thermosaïc®技术进行热压印的产品示例

使用ThermoPRIME /Thermosaïc技术进行热压印的产品示例

这些例子说明了制造商和学者对满足强烈社会期望的主要学科的兴趣。这项灵活而灵活的技术使回收所有类型的热塑性塑料(从PP到PEEK)和增强材料(玻璃,碳,亚麻等)成为可能。它已经足够成熟,可以通过可行性研究,概念证明,特定配方,中试生产等方式满足工业需求。

 
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标签: 复合材料
 
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