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【行业动态】回收复合材料和塑料的新趋势

发布时间:2022-08-15 15:30:07 来源:乐鱼app下载 作者:乐鱼app下载入口

  Thermosac®技术就是粉碎材料以最大程度地发挥其回收利用的经济潜力

  近10年来,Cetim Grand Est通过其工程和材料科学及工业的未来部门,一直致力于研究对复合材料和塑料废物的回收利用。

  Cetim Grand Est位于法国东北部的米卢斯和斯特拉斯堡,在其附近的斯特拉斯堡大学和卡诺米卡研究院,为其带来了有利于技术创新的环境。通过各项技术创新,Cetim Grand Est在其客户面向未来的项目中为他们提供支持。

  这些在上个世纪被大规模开发的材料,现在已经不可回避,需要努力为它们寻找技术上和经济上可行的回收路线。

  事实上,对不可再生材料和能源资源的稀缺预测正在引发更加严厉的监管,并迫使复合材料和塑料行业逐渐减少他们的碳足迹。

  然而,虽然目标是一样的,但事实上,复合材料行业与塑料行业的历史背景却完全不同。

  复合材料行业的自动化程度普遍不高,主要针对的是小众市场,生产的是高附加值的耐用产品,在大约90%的情况下,采用的都是长纤维或连续纤维的增强材料以及热固性的树脂(如不饱和聚酯)。

  虽然年生产总量的增加并没有导致生产废料的过多增加,但是,随着20年、30年或40年以前设计的第一代产品(如船体、风力涡轮机叶片和覆盖板等)使用寿命的结束,报废的废弃物却在急剧增加。

  由于树脂的不溶性,几乎在90%的情况下,这些堆积的废物唯一的出路就是垃圾填埋。

  显然,技术解决方案是有的,但没有一个能以令人信服的方式克服经济可行性上的障碍(除了含碳纤维的复合材料,但它们仅代表市场中的4%~5%)。

  这种情况在今天已经无法被接受了。对于复合材料行业而言,需要找到一种方法来替代传统使用的热固性树脂。

  一方面,目前的材料领域正在通过创新来实现转型,另一方面,材料和工艺正向着更接近塑料加工的方向转变。

  这两种情况都是要使用热塑性树脂,与热固性树脂相比,热塑性树脂的回收潜力更高,一旦其可回收性在工业化规模上得到验证,这些材料就会得到大规模的使用。

  相比之下,塑料行业的自动化程度较高,主要面向大众市场, 采用热塑性树脂来生产低附加值、短寿命的产品。这种短暂的使用寿命导致每年会产生大量的废物。

  虽然回收材料的渠道确实存在,但目前只能捕获废物流中的很小一部分(大约10%),所捕获的另一部分废物流被用于能量回收(大约20%)。

  和上述的复合材料情况一样,现在这种情况是不可接受的,塑料行业必须通过提升应用的附加值(特别是要接近复合材料行业的应用)来提高树脂的回收率。

  显然,针对这两个以前分工明确的行业,通过相互理解,为废物回收提供了新的前景。

  在此方面,Cetim Grand Est开发了两种生态技术,满足了提升这些材料回收率的期望。

  采用一步一步的热机械加工方法,这项创新工艺允许从回收半成品废物(以大型热塑性复合材料板的形式)开始进行连续的生产。

  这条即将工业化的生产线被安装在位于米卢斯的工厂中, 它采用了灵活、具有成本效益及多功能的设计方式,通过一种升级的回收方法,可以回收各种热塑性的塑料废物,使之成为一系列高附加值的、性价比得到了优化并具有竞争力的可回收的复合材料半成品。

  利用同一条生产线,采用两套不同的进料系统,即开发出Thermosac和ThermoPRIME 生态技术,以便充分利用复合材料和塑料的回收潜力。

  从一堆生产废料开始(然后从报废的废弃物开始),Thermosac技术就是将这些材料粉碎,以最大程度地发挥其回收的经济潜力。

  该技术能保留原始复合材料的内在价值,通过热压成型方式,将碎片连续地成型为板材。

  与回收制成短纤维增强的配混料相比,Thermosac板材拥有明显更好的力学性能和高成形潜力。

  ThermoPRIME技术是根据应用的具体要求,对低附加值的回收塑料进行配制(可控的质量),以将这种聚合物与连续纤维或者长纤维增强材料结合在一起,生产出具有高耐久性和经济回收潜力的连续层压板。

  目前,对热塑性复合材料废物的回收已成为各项研究的主题,目的是找到一种回收诸如具有高附加值的玻纤增强PPS的方法。

  一般来说,航空工业对任何一种能够回收各种生产废料(高达40%的废物)的技术都感兴趣。

  采用同样的经济优化并减少材料环境足迹的逻辑,目前,正在为卡诺研究所的时尚和奢侈品部门开发的一款笔记本电脑外壳示范件,就是由回收材料和(或)生物材料制成,它采用了环保设计。

  通过LCFC(低碳足迹复合材料)合作项目,Cetim Grand Est与卡诺米卡研究所中的IS2M (米卢斯科学与表面研究所)联合,在生产一种结合了回收基体材料(聚丙烯)与生物纤维增强材料(荨麻)的材料基础上,开发出一个概念示范件。

  这种灵活敏捷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(玻璃纤维、碳纤维和亚麻纤维等)成为可能。

  它已经足够成熟,可以通过可行性研究来满足工业需求,可通过可行性研究、概念验证、特殊配方和试生产等来支持工业需求。