Несколько лет назад BMW Group сделала революционный шаг вперед, построив весь пассажирский салон из пластика, армированного углеродным волокном. Как обычно, новые методы производства также принесли много переработанного углеродного волокна. Как умело использовать переработанное углеродное волокно, чтобы превратить отходы в сокровища, читайте в этой статье.

Ткачество из сухого углеродного волокна в автомобильном производстве. Переработанное углеродное волокно можно использовать в высокопроизводительных машиностроительных изделиях. В качестве протоволокон, которые можно перерабатывать в штапельные волокна с помощью инновационного процесса, композитный материал, наполненный этим новым волокном, можно использовать для изготовления легких и высокоэластичных автомобильных компонентов.

Легкий вес и использование переработанного углеродного волокна

Авиационная отрасль часто является лидером в использовании легких компонентов. Для таких дорогостоящих автомобилей непосредственным преимуществом снижения веса является снижение расхода топлива. Автомобильная промышленность сталкивается с аналогичными проблемами. Ключевые рынки, такие как Европа, США и Китай, поставили амбициозные климатические цели, стремясь удовлетворить нормативные требования по сокращению выбросов углекислого газа. Например, европейские правила требуют, чтобы к 2020 году выбросы CO2 от легковых автомобилей были снижены в среднем до 95 г/км. В результате автопроизводители и их филиалы вкладывают деньги в поиск новых способов снижения расхода топлива и адаптацию нереализованных идей к облегченным конструкциям. которые могут производиться серийно.

Несколько лет назад BMW Group сделала революционный шаг вперед, построив весь пассажирский салон из пластика, армированного углеродным волокном. Как обычно, новые методы производства также приводят к образованию большого количества переработанного углеродного волокна. Эти переработанные углеродные волокна включают остатки сухих волокон и влажные отходы. Первоначально автопроизводители сосредоточились на сушке и переработке углеродного волокна в ткани подходящей длины для использования в небольших целях. Однако оставшаяся ткань может не соответствовать требованиям формы новой детали. Ручная обработка оказалась дорогостоящей, отнимающей много времени и подверженной человеческим ошибкам. Поэтому необходимо найти новые решения.

Эффективное использование углеродного волокна для ткачества

Компания AKRO-PLASTIC GmbH из Нижнего Чизена, Германия, нашла способ увеличить добавленную стоимость переработанного углеродного волокна путем добавления его в расплавы полимеров. Волокно ткани измельчается в несколько этапов, как это происходит при традиционном способе резки углеродного волокна, а затем под действием силы тяжести помещается в экструдер. Основная трудность заключается в порошковом связующем для плетения полотна. Первоначально он предназначался для удержания слоев ткани из углеродного волокна на месте, предотвращая их разделение во время последующих процессов. Ключевым моментом кормления является то, как точно контролировать температуру в процессе обработки. В данном случае используемый двухшнековый экструдер (производитель: FEDDEM GmbH & Co. KG) оснащен недавно разработанным боковым питателем, который аккуратно добавляет до 40% углеродного волокна в расплав полимера. Следующий шаг имеет решающее значение для обеспечения правильной упаковки машины на протяжении всего процесса, в противном случае высокая электропроводность углеродного волокна приведет к повреждению электрических компонентов.

Композитный материал с преимуществом веса

Новая линейка изделий АКРО-ПЛАСТИК, армированных углеродным волокном, известная как ICF, отличается высокой прочностью и низкой плотностью по конкурентоспособной цене. Можно добавить до 40 процентов углеродного волокна. Новая линейка продуктов направлена ​​на значительное снижение веса изделий, особенно веса несущих компонентов. Композит, армированный углеродным волокном, обладает электрическим экранированием и отличной теплопроводностью, особенно подходит для фильтров с активированным углем, опор блока управления и компонентов центральной консоли. Сравнение в таблице 1 показывает, что модуль упругости ПА6, армированного 15% углеродного волокна (AKROMID B3 ICF 15 черный (5026)) такой же, как и у ПА6, армированного 30% стекловолокна. Удельного веса более 12 % достаточно, чтобы заказчик согласился на снижение прочности на изгиб на 20 %. С увеличением наполнения волокна жесткость полимера возрастает до 42%, а прочность на изгиб за счет полимера снижается всего на 12%. Но преимущество в весе было значительным: потеря веса составила 22 процента.

Похудение с помощью пены

В сочетании с другими методами обработки вес компонентов можно дополнительно снизить. Двумя наиболее распространенными технологиями на рынке являются литье под давлением с использованием воды и газа (WIT/GIT). Вспенивание полимера в расплаве с пенообразователями позволяет дополнительно снизить вес на 6–13 процентов, в зависимости от используемого метода. В испытании, показанном в Таблице 2, 3,5% химического пенообразователя AF-Complex PE 990310TM добавляли к смеси, армированной 20% углеродным волокном (полиамид + полипропилен), и наносили на головку рулевой тяги. Плотность уменьшается более чем на 13 процентов — меньше, чем плотность воды. Несмотря на значительную потерю веса, не произошло снижения прочности на изгиб, при этом жесткость при изгибе была примерно такой же, как у полиамида 6, армированного 40% стекловолокном, но изделие, наполненное стекловолокном, весило примерно на 50% больше. Таким образом, вспенивание является лучшим выбором для деталей, требующих напряжения изгиба.