建立对回收碳纤维的信心:为新材料创造新市场

作者:CompositesWorld AMANDA JACOB(本刊编译) 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-11-12
ELG的产品组合包括适用于涂料和配混料的碾碎纤维、适用于热固性和热塑性模塑料的短切和造粒纤维,以及重要的汽车产品线——非织造毡。

回收碳纤维正在日益证明其将成为适合汽车和其他高产量应用的具有环境可持续性的低成本复合材料解决方案。

过去5年中,ELG 针对汽车和其他大批量制造领域而推出了其Carbiso系列产品,为此,该公司的确花费了一些时间,包括对工业化回收工艺的大量投资,对转化技术、材料和性能表征的开发,以及应用开发。ELG将这一进展归功于专业的金属回收公司ELG Haniel GmbH (德国杜伊斯堡)提供的支持,该公司于2011年9月收购了位于英国Coseley的Milled Carbon Ltd公司。

ELG确信,通过其改良的热解工艺,该公司已成功地解决了一些挑战性难题,从而能够以产业规模和高成本效益回收高质量的纤维。安装在其英国工厂的熔炉,每天可以加工多达5t的材料。为了确保产品提供一致的性能,该公司对其接收的所有回收纤维,都要测试它们的性能,并根据废物的类型及其力学性能,对回收的纤维进行分类。而质量管理系统则确保了废物在后续处理中是完全可追溯的。但这只是故事的一部分。


大批量地生产回收碳纤维

ELG Carbon Fibre公司在英国Coseley工厂的熔炉每天能够加工多达5t的材料(图片来自ELG Carbon Fibre

以工业化的规模将回收纤维转变成有用的产品,一直是人们孜孜以求的事情,这使得产品的开发过程较长。回收纤维以缠绕的“蓬松”三维结构、短的以及长度不定的纤维形式出现,因此不能采用与原生纤维同样的方式进行加工。磨碎的纤维是ELG 业务发展的基础,但该公司于2013年针对低成本、大批量生产的产品市场开始了额外的产品开发计划。现在,其产品组合包括适用于涂料和配混料的碾碎纤维(80~100µm长)、适用于热固性和热塑性模塑料的短切和造粒纤维(3~100mm长),以及重要的汽车产品线——非织造毡(纤维长度60~90 mm,100~500 g/m2)。这些非织造毡的宽度可达2.7m,适合模压成型以及制成预浸料和片状模塑料(SMC)等中间产品。ELG还生产混合毡,其中的回收纤维是专为快速模压应用而设计的混合热塑性纤维。


回收的或混合的非织造毡

由100%回收碳纤维或者由回收碳纤维与热塑性纤维的混合纤维制成的非织造毡能够模压成型,或者被加工成预浸料或片状模塑料(图片来自ELG Carbon Fibre

据ELG介绍,最大的挑战始终是正在进行的应用开发过程。“回收的碳纤维不是原生纤维的直接替代物。”于2014年加盟该公司的Frazer Barnes解释道, “我们正在制作一种完全不同的产品形式,这需要不同的工艺和不同的设计。我们不想替代现有的材料,我们正在努力为新材料创造市场。”

帮助客户学会如何使用这些新材料是ELG工作的重要组成部分,这需要证明材料的性能以及如何加工它,同时还要为客户提供设计数据。Barnes表示,与客户的联合开发工作,对于推进ELG实现其“让回收碳纤维成为汽车轻量化多材料解决方案中重要组成部分”的愿景是极为重要的,特别是能够应用在高产率的生产工艺如注塑成型和模压成型中。该公司在亚洲和美国参与了各种汽车研发项目,但欧洲的发展速度更快,现在有许多汽车OEMs和一级供应商正在开展原型和小批量的生产项目。所有这些项目都在建立一个经济基础,储备技术,积累性能参数和宝贵的加工经验,并能够与其他潜在的回收碳纤维使用者分享。


建立汽车合作伙伴关系

2017年,ELG Carbon Fibre公司宣布与中国的环氧树脂生产商芜湖天道绿色新材料有限公司合作,为奇瑞新能源汽车技术有限公司的eQ1电动汽车以及最终为奇瑞的传统汽车开发轻量化的碳纤维部件。如果成功,这3家公司可以开始全面生产这些部件,同时ELG Carbon Fibre将在中国建立回收业务(图片来自奇瑞)

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