Spiral RTC的創始人認識到，需要創建一個可以處理航空熱塑性復合材料 (TPC) 生產廢料的中心，同時還要與配混商和最終用戶創建一個生態系統，以將這些回收材料用于新的應用。目前，Spiral RTC 將航空級的廢料加工成再生料，然后將其配混成可注射成型的粒料，用以評估從自行車車架到工業泵部件的各種應用(圖片來源：左上起按順時針：Spiral RTC, Rein4ced, Spiral RTC, Rein4ced)

“人們總是說:熱塑性復合材料100%可回收。的確，事實證明這是可以做到的，但沒有人真正做到?！盨piral Recycled Thermoplastic Composites BV(簡稱Spiral RTC，荷蘭Enschede)的聯合創始人Winand Kok表示。

熱塑性塑料從本質上被認為是可回收的，因為按照定義，熱塑性聚合物可熔化，然后可重塑成新的可用形式。由于添加了纖維增強材料，所以，回收熱塑性復合材料(TPC)有些復雜，但有多種回收TPC的方法，包括分離纖維與樹脂的熱處理和化學處理方法。通常，這類處理的重點是回收價值較高的纖維，而不是利用樹脂的可回收性。

Spiral RTC 專注于機械回收熱塑性復合材料，涉及切碎或碾碎整個熱塑性復合材料部件或廢料，然后將其熔化成“可再加工成注射成型用粒料以用于制造新部件”的材料。Kok和聯合創始人Hans Luinge于2022 年創建了 Spiral RTC，供應商東麗先進復合材料(及其前身 TenCate Advanced Composites)在熱固性和熱塑性復合材料領域多年積累的經驗讓他們受到啟發，認識到了“為熱塑性復合材料廢棄物提供解決方案”的迫切需求。

對于那些旨在實現內部可持續性和排放目標或滿足當前或未來可持續性法規要求的制造商而言，回收廢料至關重要。當然，除可持續性外，材料供應商或制造商回收熱塑性復合材料廢料還有各種實際原因，包括減少廢物的產生量，最大程度地降低將廢物運到垃圾填埋場的處置成本，以減少對原生材料的依賴。

當他們開始認真地研究熱塑性復合材料的回收解決方案時，Kok和Luinge意識到，需要一家獨立的回收公司，該公司要足夠小，以便靈活應對市場的需求和變化?！拔覀兊哪繕耸?，成為市場中心的獨立樞紐，能夠從供應鏈中的各種來源收集廢棄物。比如，如果你只是一家大型材料制造商的回收部門，要做到這一點就不容易?！盞ok 說道。

就處理技術而言，兩個合作伙伴決定，推進已得到驗證的機械回收方法?！氨尘霸从?0年前的科學論文，該論文證明了‘回收熱塑性復合材料’可以采用機械回收、然后配混成注射成型用配混料的方式來完成?！盠uinge 解釋說，“下一個合乎邏輯的步驟是制造示范件，以證明學術研究成果可以在實踐層面上實現。許多成功的示范件已開始涌現，它們來自TPRC(熱塑性復合材料研究中心)以及GKN Aerospace和Clean Aviation等。由此，下一個合乎邏輯的步驟是在工業層面上實施這一方案，而這，正是 Spiral RTC 的用武之地。所有這些，都基于幾十年來不斷發展的研究和技術根基?！?/p>

Kok補充道：“在嘗試從學術實驗室處理擴展到工業回收水平時，存在許多挑戰，需要考慮許多因素，包括確保穩定的材料供應、解決與加工可變材料相關的技術難題、確保更高的效率、為回收材料開發應用以及廢物處理法規。無論是過去還是現在，都有許多問題需要解決?！?/p>

在Spiral RTC的回收運營設施中，該公司目前每年能夠處理超過10噸的廢物（圖片來源：Spiral RTC）

Kok和Luinge首先與TPRC合作開展了多個成功的研發項目，而Spiral RTC公司也在該園區設有辦公室。該公司的回收業務運營場所位于附近原特溫特機場的一處改造后的飛機庫內。

Spiral RTC 的商業模式包括3個步驟：第一，收集廢物；第二，將廢物轉化為可用材料；第三，再次將其商業化，換句話說就是為它尋找應用。

在生產現場，Spiral RTC 對收到的廢料進行儲存、分類和清潔，并以機械方式將其切碎成較小的尺寸，通常小于1英寸×1英寸。然后，將加工后含有短纖維和殘余樹脂的再研磨片料發送給配混合作伙伴，以進行熔化，將它們轉化為粒料。然后，這些粒料再返回 Spiral RTC，供應給為再生熱塑性復合材料提供應用的公司。

目前，Spiral RTC每年能處理超過10噸的廢料?！半m然這個量還不大，但比一個研發項目要大得多?！闭?Kok 所描述的那樣，“這是一個非常簡單的過程。我們不是試圖創新回收方法，而是試圖實施經過驗證的概念并將其提升到商業水平?！?/p>

目前，Spiral RTC直接從材料供應商或最終用戶(如柯林斯宇航公司)那里獲取碳纖維增強熱塑性聚合物(CFRTP)材料廢料。

將航空級的熱塑性復合材料回收料發送給配混商合作伙伴，以將其加工成可注射成型的粒料（圖片來源：Spiral RTC）

“就價值而言，我們從使用尼龍及以上的高性能聚合物、控制良好的高端航空級長纖維CFRTP航空材料開始?！盞ok表示。典型的材料是碳纖維增強PA、PEI、PPS 或 PAEK?！半m然犧牲了纖維長度帶來的一些價值，但這些材料仍然具有很高的經濟價值和技術性能——這很重要，否則就不具備這樣做的商業理由。”

他強調商業案例是必要的。“我們不會等待立法來強迫人們重新使用廢料，因為這需要等待太長的時間。只有在對各方都有經濟意義的情況下，我們才這樣做。”

材料的選擇還必須符合生態意義。“比如，如果采用玻璃纖維增強聚丙烯并進行生命周期分析，那么從生態或經濟角度回收它可能沒有實際意義。”Luinge 解釋說，“但是，制造碳纖維和這些高性能聚合物非常耗能，因此，使用這種生產廢料而不是扔掉它是有意義的。”

隨著該公司準備在未來接受來自更多來源的材料，Spiral RTC還在努力解決與高效材料收集、準確識別材料類型和分離不同材料相關的潛在難題?！斑@需要時間，并且要與不同的利益相關者合作，以便我們從現在開始，就要為未來準備好解決方案。”Luinge 說道。

Kok補充道：“我知道產量是一個有效的問題，我們始終關注這個問題，并制定了備用計劃。遺憾的是，產量還很小，因此，我們整合了來自不同來源的類似材料，但我們目前有足夠的供應?！?/p>

Spiral RTC 正在努力實現對報廢部件的高效回收，包括對這些GFRP煙霧探測器盤的回收（圖片來源：Spiral RTC）

報廢后的CFRTP部件將何去何從？目前，這是 Spiral RTC 的一個研究領域。通過航空業的合作伙伴，該公司已獲得了幾個玻璃纖維增強PEI的煙霧探測器盤，這些盤子曾隨同現已退役的商用飛機一起飛行。Spiral RTC 團隊拆解并切碎了這些部件，然后，這些經過處理的產物將被配混成注射成型用的粒料并進行測試，以了解其性能與類似的原生材料相比如何?！斑@是使用我們現有的部件進行的一個案例研究，以看看該如何處理報廢部件，了解所涉及的復雜性?！盞ok 解釋說。

Spiral RTC與配混商Witcom Engineering Plastics BV（簡稱Witcom，荷蘭 Etten-Leur）展開了合作。通常，在配混過程中，回收材料與純的聚合物和/或其他添加劑（如潤滑劑）混合，以產生新的配混物。挑戰是，要將研磨的片料轉化為可在標準的配混設備中進行加工的形式，同時還要確保最終產品獲得所需的剛度和強度。“這是一個迭代設計的過程，但Witcom已在此方面進行了投資?！盬itcom的工程塑料技術銷售經理 Nico Harperink表示。

除注射成型用的粒料外，Spiral RTC還致力于開發用于大幅面3D打印的粒料，以及鍛造碳中間體和團狀模塑料(BMC)。對BMC的研究是與TPRC及其姊妹公司——熱塑性復合材料應用中心(簡稱TPAC)合作完成的，目標是創造一種產品，該產品可以整合具有較長纖維長度的材料。

這些材料可用于哪些類型的產品呢？一個潛力巨大的應用領域是工業，如軸承，這類產品可受益于再生碳纖維(rCF)帶來的強度、剛度和耐化學性。“雖然不是直接替代，但這些材料相對易于使用?！盞ok說道。

這種注射成型的rCF/PPS泵殼示范件正在接受評估，以作為工業排水系統的鋁制替代品（圖片來源：Spiral RTC）

最近，Spiral RTC與泵制造商合作，開發了一種復雜的rCF/PPS泵殼，用于工業排水泵。這一重9公斤、尺寸56厘米×43厘米×16厘米的部件，通常由鑄鋁加工而成，現在可以通過注射成型以更低的成本進行制造。

為什么選擇 rCF/PPS？Kok解釋說，PPS樹脂提供了所需的防潮性和耐化學性，而 rCF 的質量足夠高，可以增加必要的尺寸穩定性?！斑@是使用我們再生材料的一個很好的例子，這些材料源于航空復合材料，現在被用于注射成型機器部件。”Kok 說道。

該公司還與合作伙伴合作，展示這些材料在運動器材等方面的應用。

比如，Spiral RTC花費了大約2年時間，與Witcom和自行車車架制造商 Rein4ced（比利時赫倫特）合作，生產原型的rCFRTP 自行車組件。

Rein4ced的目標是，使用rCFRTP生產完整的自行車車架。此圖為Rein4ced生產的一輛采用復合材料車架的自行車，但這款自行車的車架尚未采用再生碳纖維（圖片來源：Rein4ced）

“自行車行業在制造過程中會產生大量的廢物，因此，我們想找到解決方案，以便將我們自己的廢料重新用于一些新的部件，但我們還需要這種解決方案具有成本效益，并且能夠滿足行業標準和我們的產量需求?！盧ein4ced 的材料研究工程師 Juan Geerts 解釋道。

在與Spiral RTC合作設計示范項目時，Rein4ced 決定從自行車車架組件開始，目標是努力開發全車架。Spiral RTC與Witcom合作，生產了可滿足Rein4ced 所需性能的訂制粒料。在該項目中，rCF/尼龍連續纖維帶材廢料得到回收利用，與純的尼龍相結合，用以制造新的部件?！艾F在，我們正在努力收集數據，不僅要確定部件是否符合標準，還要確定與原生碳纖維相比，它們的碳足跡如何。”Kok說道。

兩個合作伙伴的目標是，生產出一種完整的、多材料的自行車車架，盡可能多地使用 rCFRTP。下一步是，在2026年之前，由Rein4ced 完成一個復雜的、完整的多材料車架。據說，目前生產的部件性能與原生材料的非常接近，而且盡可能地保持了纖維長度。

Rein4ced項目從注射成型rCFRTP試樣開始，并與采用原生CFRTP制成的試樣進行比較，以了解其機械性能如何（圖片來源：Rein4ced）

這些材料在價格和環境影響方面如何參與市場競爭？

“目前，回收材料的價格水平通常與原生材料的類似，但碳足跡明顯更低?！盞ok 說道。他認為，rCF也可以作為一種解決方案，來應對未來預計的碳纖維供應鏈短缺問題。

在碳足跡方面，回收材料與原生材料相比如何？這是Spiral RTC 團隊正在處理的數據，該團隊最近與TPRC 和 DLR 輕量化系統研究所(德國布倫瑞克)開展了生命周期分析(LCA)。

根據 Spiral RTC 發布的一份白皮書，生命周期分析顯示：“與生產原生材料相比，溫室氣體影響顯著降低。值得注意的是，回收過程對環境的影響甚至比焚燒相同的材料要小。”據報道，與Sphera 數據庫（用于生命周期分析的軟件套件）中記錄的類似工藝相比，Spiral RTC 的造粒工藝所消耗的能源降低了85%。

“通常，我們可以說，碳足跡要比原生配混物低一個數量級。當然，根據材料的不同會有所不同，我們不想依賴假設。”Luinge 補充道。

按照Kok的說法，注射用配混料可以多次回收，從碳足跡的角度來看，這增加了它的吸引力?！按送猓c其他回收技術相比，機械回收的能耗非常低?！盞ok 說道。在確定回收材料的碳足跡時，運輸也是一個重要方面。材料需要從生產工廠運送給回收商，然后運送給配混商，最后送給最終用戶，這有多遠？“這種類型的生態系統僅在本地模式下有效，因此，我們現在在荷蘭及周邊的歐洲地區開展業務。一旦我們對此進行了驗證，就可以考慮在其他地區（如美國）建立工廠。”Kok 說道。

“我們已準備好擴大規模。技術就在這里，但下一步需要什么？”Luinge 說道，“有很多很棒的示范件，但如何使它們被廣泛采用以形成一條可廣泛實施的回收路線呢？”最大的挑戰不在于技術本身，而在于協作生態系統，這樣，才能真正以工業化的規模實現對熱塑性復合材料的回收利用。Spiral RTC所發揮的主要作用是，嘗試構建這個生態系統，使回收材料的上游廢物源與下游應用保持一致。

正如 Kok 所解釋的那樣，許多供應預浸料廢料的公司都預計，復合材料回收系統將比現在更加成熟，并期待付款和穩定的供需率?！爱斎?，我們正在努力實現這些目標，但這些廢料只有在被制成新的產品后才有價值，而且生態系統仍在建設中，以完善整個價值鏈?！盞ok 說道。

他強調說：“我們需要愿意真正朝著更循環經濟邁出下一步的政黨。政府可以強制這樣做，但如果動機來自行業本身、公司和消費者，那就更好了。這才是真正的挑戰。很多人說，他們想進行回收，但我們需要將熱情轉化為行動。”