回收復合材料和塑料的新趨勢
在物質和能源資源稀缺的大環境下,Cetim Grand Est為回收復合材料和塑料廢物而開發了兩種生態工藝,有助于減少材料對環境帶來的影響,為公司的技術和生態變革提供支持。
Thermosa c技術就是粉碎材料以大程度地發揮其回收利用的經濟潛力
近10年來,Cetim Grand Est通過其工程和材料科學及工業的未來部門,一直致力于研究對復合材料和塑料廢物的回收利用。
Cetim Grand Est位于法國東北部的米盧斯和斯特拉斯堡,在其附近的斯特拉斯堡大學和卡諾米卡研究院,為其帶來了有利于技術創新的環境。通過各項技術創新,Cetim Grand Est在其客戶面向未來的項目中為他們提供支持。
專注于復合材料和塑料的回收
目前,復合材料和塑料的產量已分別達到每年1000萬噸和3.5億噸。
這些在上個世紀被大規模開發的材料,現在已經不可回避,需要努力為它們尋找技術上和經濟上可行的回收路線。
事實上,對不可再生材料和能源資源的稀缺預測正在引發更加嚴厲的監管,并迫使復合材料和塑料行業逐漸減少他們的碳足跡。
然而,雖然目標是一樣的,但事實上,復合材料行業與塑料行業的歷史背景卻完全不同。
復合材料行業的自動化程度普遍不高,主要針對的是小眾市場,生產的是高附加值的耐用產品,在大約90%的情況下,采用的都是長纖維或連續纖維的增強材料以及熱固性的樹脂(如不飽和聚酯)。
雖然年生產總量的增加并沒有導致生產廢料的過多增加,但是,隨著20年、30年或40年以前設計的代產品(如船體、風力渦輪機葉片和覆蓋板等)使用壽命的結束,報廢的廢棄物卻在急劇增加。
由于樹脂的不溶性,幾乎在90%的情況下,這些堆積的廢物唯一的出路就是垃圾填埋。
對此,雖然開展了很多研究,但多年來這一百分比卻一直沒有下降。
顯然,技術解決方案是有的,但沒有一個能以令人信服的方式克服經濟可行性上的障礙(除了含碳纖維的復合材料,但它們僅代表市場中的4%~5%)。
生產線
這種情況在今天已經無法被接受了。對于復合材料行業而言,需要找到一種方法來替代傳統使用的熱固性樹脂。
一方面,目前的材料領域正在通過創新來實現轉型,另一方面,材料和工藝正向著更接近塑料加工的方向轉變。
這兩種情況都是要使用熱塑性樹脂,與熱固性樹脂相比,熱塑性樹脂的回收潛力更高,一旦其可回收性在工業化規模上得到驗證,這些材料就會得到大規模的使用。
相比之下,塑料行業的自動化程度較高,主要面向大眾市場, 采用熱塑性樹脂來生產低附加值、短壽命的產品。這種短暫的使用壽命導致每年會產生大量的廢物。
雖然回收材料的渠道確實存在,但目前只能捕獲廢物流中的很小一部分(大約10%),所捕獲的另一部分廢物流被用于能量回收(大約20%)。
因此,在范圍內,近70%的廢棄物分散在自然界中或者被填埋。
和上述的復合材料情況一樣,現在這種情況是不可接受的,塑料行業必須通過提升應用的附加值(特別是要接近復合材料行業的應用)來提高樹脂的回收率。
顯然,針對這兩個以前分工明確的行業,通過相互理解,為廢物回收提供了新的前景。
在此方面,Cetim Grand Est開發了兩種生態技術,滿足了提升這些材料回收率的期望。
在同一條生產線上實現兩種技術
采用一步一步的熱機械加工方法,這項創新工藝允許從回收半成品廢物(以大型熱塑性復合材料板的形式)開始進行連續的生產。
這條即將工業化的生產線被安裝在位于米盧斯的工廠中, 它采用了靈活、具有成本效益及多功能的設計方式,通過一種升級的回收方法,可以回收各種熱塑性的塑料廢物,使之成為一系列高附加值的、性價比得到了優化并具有競爭力的可回收的復合材料半成品。
利用同一條生產線,采用兩套不同的進料系統,即開發出Thermosa?c和ThermoPRIME 生態技術,以便充分利用復合材料和塑料的回收潛力。
回收熱塑性復合材料廢棄物:Thermosa?c技術
采用Thermosa?c工藝回收的復合材料
從一堆生產廢料開始(然后從報廢的廢棄物開始),Thermosa?c技術就是將這些材料粉碎,以大程度地發揮其回收的經濟潛力。
該技術能保留原始復合材料的內在價值,通過熱壓成型方式,將碎片連續地成型為板材。
與回收制成短纖維增強的配混料相比,Thermosa?c板材擁有明顯更好的力學性能和高成形潛力。
回收塑料或纖維廢物:ThermoPRIME技術
采用ThermoPRIME工藝回收的復合材料
ThermoPRIME技術是根據應用的具體要求,對低附加值的回收塑料進行配制(可控的質量),以將這種聚合物與連續纖維或者長纖維增強材料結合在一起,生產出具有高耐久性和經濟回收潛力的連續層壓板。
工業化的應用
目前,對熱塑性復合材料廢物的回收已成為各項研究的主題,目的是找到一種回收諸如具有高附加值的玻纖增強PPS的方法。
一般來說,航空工業對任何一種能夠回收各種生產廢料(高達40%的廢物)的技術都感興趣。
PPS/GF Thermosa c
采用同樣的經濟優化并減少材料環境足跡的邏輯,目前,正在為卡諾研究所的時尚和奢侈品部門開發的一款筆記本電腦外殼示范件,就是由回收材料和(或)生物材料制成,它采用了環保設計。
通過LCFC(低碳足跡復合材料)合作項目,Cetim Grand Est與卡諾米卡研究所中的IS2M (米盧斯科學與表面研究所)聯合,在生產一種結合了回收基體材料(聚丙烯)與生物纖維增強材料(蕁麻)的材料基礎上,開發出一個概念示范件。
采用ThermoPRIME/Thermosa c技術熱壓成型的產品樣品
這些樣品顯示了制造商和學者對滿足社會強烈期望的主要科目的興趣。
這種靈活敏捷的技術使回收所有類型的熱塑性塑料(從PP到PEEK)和增強材料(玻璃纖維、碳纖維和亞麻纖維等)成為可能。
它已經足夠成熟,可以通過可行性研究來滿足工業需求,可通過可行性研究、概念驗證、特殊配方和試生產等來支持工業需求。










































