{{{sourceTextContent.title}}}

Riciclaggio della fibra del carbonio per le applicazioni strutturali

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Tassilo Witte, un ricercatore al centro di tecnologia composito (ctc, Stade, Germania), sta lavorando con il riciclaggio e CarboNXT della valle di CFK Gmbh (Wischhafen, la Germania) con l'obiettivo di sviluppare i materiali riciclati della fibra del carbonio per le applicazioni dei velivoli, specificamente dimostrazione di un pannello interno completo del muro laterale.

{{{sourceTextContent.description}}}

Caratterizzazione delle fibre riprese

? Penso che la prestazione meccanica ancora non sia conosciuta molto bene? Risposte di Witte una volta chiesto perché più fornitori delle stuoie e dei residui tagliati della fibra non stanno usando le fibre riprese. ? Per esempio, ancora stiamo chiedendo che cosa il fattore preciso di colpo è? continua? e le proprietà esatte variano con ogni tipo trattato ed i parametri.?

I fornitori commerciali di RCF dicono che i loro prodotti hanno una gamma specificata delle proprietà. ? Ma quello deve anche essere sviluppato in serie delle proprietà composite? Witte si contende. Descrive come il ctc sta funzionando per fare questo, cominciando in primo luogo con l'uscita del riciclaggio della valle di CFK trattato e di effettuazione della batteria piena della prova meccanica (per esempio, di tensione, compressivo, flessionale, ecc.) sul filamento, quindi sul pacco del filamento, sul laminato monolitico, sul laminato del panino e sulle componenti infine small- e complete. ? Così questo è il metodo classico della piramide della prova utilizzato in aviazioni perché caratterizza un materiale in moda da potere allora progettare gli assistenti tecnici con esso.?

Ctc sta effettuando una batteria piena della prova meccanica? dal filamento da laminare alle componenti complete? per per sviluppare le proprietà di RCF nelle proprietà composite che gli assistenti tecnici aerospaziali possono usare per progettare gli interiori dei velivoli e potenzialmente altre strutture secondarie.

FONTE: Presentazione del ctc alla convenzione della valle di 2014 CFK? Fibre riciclate del carbonio e sviluppo dei prodotti semilavorati per gli interiori dei velivoli.?

Witte ha presentato alcuni risultati chiave dalle prove fin qui. I laminati del composto fatti con la stuoia/velare e l'epossiresina non tessuti hanno indicato che i materiali di RCF sorpassavano quelli hanno fatto con le fibre vergini del E-vetro per la maggior parte dei casi del carico. Il modulo di tensione per un laminato di velare del volume RCF della fibra di 20% era lo stesso come laminato vergine della fibra di vetro del volume della fibra di 50% (vedi il cerchio rosso ed arancione qui sotto).

Witte conclude che le parti non tessute di RCF possono direttamente fare concorrenza ai materiali della fibra di vetro mentre offrono il risparmio significativo del peso. Tuttavia, le prove di RCF hanno unito con le resine thermoset inoltre hanno mostrato le estrazioni significative della fibra, implicanti l'accoppiamento fiber-matrix riduttore. Quindi, Witte ammonisce che il trattamento di superficie adeguato dei materiali di RCF è essenziale per le applicazioni thermoset. La prova del CarboNXT RCF con le tabelle termoplastiche, tuttavia, ha mostrato l'adesione superiore. Tim Rademacker, il direttore di controllo alla valle di CFK che ricicla e CarboNXT spiega che la pirolisi si dissipa le incollature della fibra, in modo da questi devono essere riapplicati prima di riutilizzazione e che i suoi prodotti possono essere fatti con le incollature adattate per le resine termoplastiche thermoset o specifiche della tabella per legame aumentato della fibra--resina.

Un'altra individuazione di chiave è che il volume massimo della fibra (vf), per ora, è limitato a 30% o a 35%. ? Là è un limite al volume della fibra possibile per ogni lunghezza della fibra? dice Witte. ? In stampa i laminati del piano, se comprimete sopra quello [provando ad aggiungere più fibra] realmente riducete la lunghezza media della fibra, perché si schiacciano e si spezzettano.? Non vede questo come ostacolo necessariamente, perché il vf di 40% è oggi tipico dei materiali degli interiori dei velivoli, notando questo è tipicamente S2 vetro, non fibra del carbonio. Continua? I materiali con il vf di 35% che usando i CF tagliati hanno ancora migliori proprietà. Materiali con un alto vf, come 60%, sono usati soltanto per la fusoliera di velivoli e le strutture di ala, per esempio.?

Infine, Witte collega che le prime prove di RCF non tessuto lamina fatto usando la stamatura per trasferimento della resina (RTM) hanno indicato poca variazione nella prestazione generale, anche se le origini della fibra variano. Il progresso è sulla pista per costruire e provare i muri laterali completi entro 2016. ? Là ora è un'occasione realistica mettere il nostro materiale in un velivolo l'applicazione interna? dice Rademacker? Ma se aveste chiesto chiunque tre anni fa, avrebbero detto che nessuna fibra del carbonio riciclata senso sarebbe utilizzata in velivoli.?

Ripresa della fibra continua del carbonio

Tassilo Witte non sta lavorando appena con la fibra tagliata, ma inoltre ha ricevuto un brevetto per la ripresa della fibra continua da una struttura composita della ferita, ispirato dall'occasione riciclare milioni di carri armati compositi. La società di ricerca di mercato Lucintel (Irving, TX, Stati Uniti) valuta che 374.000 carri armati appiattiti compositi del gas naturale (CNG) sono prodotti annualmente per l'industria automobilistica globale e prevede un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di 10.4% per raggiungere 613.000 units/yr entro 2019.

? Una vasca d'impregnazione della ferita del filamento è una delle poche parti composite in cui la fibra continua è raggiungibile ed apparente? spiega Witte. Nel suo metodo, il vaso composito di tutto è sottoposto in un alloggiamento, con la fibra stabilizzata dalla fodera del metallo all'interno. ? Il vaso allora è rimosso ed il rinforzo è svolto, producendo una fibra continua più o le meno stesse di prima di impregnazione, della bobina e del modanatura della resina? con 90% delle proprietà contro fibra vergine? dice Witte. Vede un'occasione ancora più grande se l'industria automobilistica decide di usare il combustibile dell'idrogeno e così molti altri carri armati compositi.

Il processo di solvolysis che è diventato dal Dott. Heinrich Zeininger alla tecnologia corporativa della Siemens (Amburgo, Germania) inoltre cerca di mantenere le fibre riciclate del carbonio continue. Il processo di brevetto in registrazione riscalda il CFRP componente sotto pressione a 200°C, convertente la resina in alcool solubili a basso peso molecolare con l'aiuto dell'acqua. Secondo come riferito, nessun solvente in condizioni ambientali danneggiante è usato e come la pirolisi, il processo richiede molto meno energia contro le fibre nuove di fabbricazione. Zeininger segnala che il prodotto intessuto può essere recuperato con tessuto e fibra intact. Zeininger ha sviluppato questo processo come componente del carbonio di MAI che ricicla l'iniziativa, con i soci Germania-basati compreso Audi (Ingolstadt), il carbonio di BMW (Monaco di Baviera), di SGL (Wiesbaden), i composti di Voith (bei München di Garching) ed il produttore Neenah-Gessner (Bruckmühl) delle relazioni tecniche. In Siemens? Le immagini dello scomparto futuro, Zeininger spiega che riciclare è sempre una parte necessaria di nuovo sviluppo di prodotto e? I materiali a fibra rinforzata del carbonio saranno utilizzati sempre più da Siemens, per esempio, in motori e nelle lamierine di rotore.? Dice che la sfida seguente sarà di integrare i tessuti ripresi nelle nuove componenti.

Siemens non è il primo, né unico gruppo per perseguire il solvolysis nel riciclaggio del CFRP. La pimenta di Soraia e Silvestre Pinho, researcers all'istituto universitario imperiale Londra, nel Regno Unito, hanno completato una revisione di letteratura completa sul CFRP che ricicla i funzionamenti, che è stato pubblicato da Elsevier nella gestione dei rifiuti del giornale, 2011, le pp. 378-392. Questi informazioni sono state aggiornate ed incluso state nel Ch. 19 di Elsevier? manuale premiato di s di riciclaggio. I processi di solvolysis esaminati includono quelli che usando i liquidi ipercritici (SCFs). Uno SCF è una sostanza ad una temperatura e ad una pressione sopra il relativo punto critico, in cui il liquido distinto e le fasi gassose non esistono. Quindi, può penetrare i solidi porosi come un gas e dissolve i materiali organici come un solvente liquido. SCFs ha usato per riciclare il CFRP include l'acqua, il metanolo, l'etanolo, l'acetone ed il propanolo. Il Solvolysis che usando SCFs è riconosciuto per la produzione del RCFs con quasi nessuna degradazione nelle proprietà meccaniche (vedi le barre per? Prodotto chimico? riciclando processo qui sotto) ed il recupero dei residui a resina epossidica regenerable del prepolimere dalla tabella.

Benchè molto sviluppo di solvolysis sia in Europa, il Giappone inoltre sta perseguendo questa tecnologia. Il prodotto chimico della Hitachi (Tokyo, Giappone), nel relativo rapporto tecnico il no. 56 dal marzo 2014, presenta una tabella delle tecnologie di riciclaggio chimiche del CFRP nel Giappone (vedi sotto) ed allora dettaglia il relativo proprio sviluppo del non-SCF, che usa il phospate tricalcico come un catalizzatore ed alcool benzilico come il solvente? entrambe sono ingredienti e cassaforte di alimento secondo come riferito approvati per il contatto umano? a pressione ordinaria e a 200°C.

Si noti che pirolisi si presenta a 450°C a 700°C ed altri metodi giapponesi di solvolysis richiedono 250°C a 700°C. Hitachi hanno dimostrato il processo riciclando le racchette di volano e di tennis del CFRP, gli ultimi che contengono i CF di 50% a peso. Oltre che i CF e GF, le strutture di alluminio e le prese di legno inoltre sono state recuperate che non è possibile con la pirolisi.

I tessuti non tessuti allora sono stati prodotti dal RCF con un metodo asciutto per mezzo di una macchina di cardatura o con un metodo bagnato tramite pressa di stampaggio di carta. (Cardare districa e mescola le fibre per produrre un fotoricettore o un nastro continuo adatto ad elaborazione successiva. Per esempio, la lana è cardata in un primo tempo nella fabbricazione del filato.) Nel metodo di cardatura, parecchi strati sottili dei CF sono stati messi a strati per formare il tessuto non tessuto, che era allora compressione modellata, benchè la resina usata non fosse specificata.

I laminati risultanti sono stati provati a proprietà di tensione e di piegamenti e sono stati confrontati al CFRP fatto dalla stuoia non tessuta vergine. Hitachi non ha osservato differenze significative fra il RCFRP e il VCFRP. Ha notato le proprietà ridutrici quando exceede soddisfatto 25% di RCF a peso. Hitachi allora ha determinato le facilità e le condizioni di lavorazione richieste per trattare 1.000, 2.000 e 17.000 racchette/mese, compreso il consumo di energia che ha ammontato a 91, 78 e 63 MJ/kg rispettivamente. Hitachi ha ricapitolato che l'energia richiesta per recuperare i CF continui più i prepolimeri a resina epossidica da 17.000 racchette/mese è di meno di un quarto dei 286 MJ/kg che ha calcolato per produzione vergine paragonabile dei CF.

{{medias[5654].title}}

{{medias[5654].description}}

{{medias[5655].title}}

{{medias[5655].description}}

{{medias[5656].title}}

{{medias[5656].description}}

{{medias[5657].title}}

{{medias[5657].description}}

{{medias[5658].title}}

{{medias[5658].description}}