Recykling i wtórne wykorzystanie włókien węglowych
CFRP powstają, jak sama nazwa wskazuje, poprzez wzmocnienie lekkich tworzyw sztucznych włóknami węglowymi. Uzyskane w ten sposób materiały kompozytowe, cechujące się niską wagą i dużą wytrzymałością, są powszechnie wykorzystywane w licznych zastosowaniach, od lotnictwa, przez przemysł motoryzacyjny i elektronikę użytkową po sprzęt sportowy. Ich zastosowanie w przemyśle lotniczym zwiększyło się znacznie w ostatnich dziesięcioleciach z powodu nacisku na ograniczanie emisji i roli CFRP w zmniejszeniu masy i zużycia paliwa. Mimo to, problemem w przypadku metod ich recyklingu — w tym obróbki mechanicznej, chemicznej i mikrofalowej — są takie kwestie, jak wysokie koszty, niewystarczająca separacja włókien, niska jakość włókien oraz mała wydajność. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SELFRAG CFRP (High voltage pulse fragmentation technology to recycle fibre-reinforced composites) wykorzystano fragmentację elektrodynamiczną, aby dokonać tego, na co nie pozwalały dotychczas stosowane technologie. Technika ta to proces fizyczny, polegających na rozbijaniu przez ultrakrótkie podwodne impulsy materiałów stałych na fragmenty. Partnerzy używali już tej technologii na skalę przemysłową. Teraz rozszerzyli jej zastosowanie, ograniczające się wcześniej do rozdrabniania wysokiej jakości krzemu używanego w produkcji płytek krzemowych i ogniw słonecznych oraz uwalniania litu ze skał, o odzyskiwanie wysokiej jakości włókien węglowych w recyklingu CFRP. Naukowcy z powodzeniem przetestowali technologię w pilotażowym zakładzie, przetwarzającym materiały CFRP o wielkości do 60 mm, uzyskując 6. poziom gotowości technologicznej, zgodnie z przyjętym wcześniej założeniem. We wstępnych testach przetwarzane materiały były skutecznie i całkowicie wykorzystywane wtórnie do wytwarzania nowych części o porównywalnej wytrzymałości co części produkowane przy użyciu nowych materiałów. Biorąc pod uwagę rosnący popyt na włókna węglowe w różnych dziedzinach, recykling CFRP ma ogromny potencjał ekonomiczny — nie wspominając o tym, że trudno jest zwiększać szybkość produkcji przy prognozowanym wzroście popytu. Wyniki omawianego projektu przyczyniają się również do poprawy skuteczności fragmentacji elektrodynamicznej jako metody przetwarzania materiałów trudnych do obróbki innymi metodami, co otwiera nowe rynki przed tą techniką. Projekt wnosi zatem istotny wkład w zrównoważone wykorzystanie surowców i energii w produkcji, sprzyjając innowacyjności, tworzeniu nowych miejsc pracy oraz poprawie konkurencyjności unijnego przemysłu.
Słowa kluczowe
Recykling, włókna węglowe, CFRP, fragmentacja, kompozyty, elektrodynamiczny
