W ostatnich dekadach obserwujemy rosnące zainteresowanie kompozytami polimerowymi zbrojonymi włóknami węglowymi (CFRP). Cenione ze względu na wysoką wytrzymałość przy stosunkowo niewielkiej masie, kompozyty karbonowe znajdują zastosowanie między innymi w przemyśle lotniczym, kosmicznym, w branży motoryzacyjnej i transportowej. Szacuje się, że w bieżącym roku globalne zapotrzebowanie na CFRP wyniesie nawet ponad 200 tys. ton i w najbliższej przyszłości będzie wzrastać na poziomie 10% CAGR (compound annual growth rate). Zgodnie z prognozami ekonomicznymi, do 2030 roku rynek CFRP osiągnie wartość ponad 30 mld dolarów w transakcjach dokonywanych każdego roku.
Jacek Zbierski
Wraz ze wzrastającymi rozmiarami produkcji przemysłowej z wykorzystaniem CFRP rośnie także potrzeba odpowiedzialnego gospodarowania odpadami kompozytowymi, których ilość do 2025 roku może przekroczyć 20 tys. ton w skali roku. Ze względu na ich specyfikę materiały CFRP nie łatwo poddać procesom przetwórczym, a ich recykling nakierowany na powtórne zastosowanie przemysłowe, stanowi poważne wyzwanie technologiczne. Jednak ze względu na wysokie zużycie energii w procesie produkcji włókien węglowych (nawet do 290 MJ/kg), a co za tym idzie stosunkowo wysokie koszty tego surowca w stanie pierwotnym, coraz więcej podmiotów przemysłowych skłania się do wdrożenia rozwiązań technologicznych z wykorzystaniem surowców wtórnych – włókien węglowych pochodzących z recyklingu. Ze względu na zróżnicowane pochodzenie materiałów kompozytowych poddawanych recyklingowi (oprócz komponentów poużytkowych z CFRP po zakończonym okresie eksploatacji, nawet do 40% stanowią odpady produkcyjne w postaci ścinków włókien, prepergów, mat, tkanin, wykorzystywanych do produkcji struktur CFRP) [5], istotnym zadaniem technologii recyklingu włókien węglowych jest unifikacja i standaryzacja uzyskiwanego surowca wtórnego. W konsekwencji włókna węglowe po recyklingu (recycled carbon fibre – rCF) występują przeważnie w postaci krótkiej (ciętej) lub sproszkowanej. Otrzymywane są różnymi metodami, wśród których można wyróżnić:
- mechaniczne (cięcie, mielenie),
- chemiczne (np. hydroliza, glikoliza),
- termiczne (termoliza w złożu fluidalnym i piroliza),
- termo-chemiczne (np. solwoliza).
Poszczególne metody recyklingu CFRP, ich wady i zalety, omówiliśmy bardziej szczegółowo w artykule Recykling włókna węglowego z października 2017 roku.
Cały artykuł dostępny jest w wydaniu 7/8 (178/179) Lipiec/Sierpień 2022
pobierz pdf
