Kann Kohlefaser recycelt werden?

Einer der Hauptvorteile der Verwendung von Kohlefaserteilen in Flugzeugen und Autos besteht darin, dass das geringe Gewicht der Kohlefaser diese Fahrzeuge kraftstoffeffizienter macht. Das insgesamt geringere Gewicht erfordert weniger Energie, um sie zu bewegen, sodass weniger Kraftstoff benötigt wird, um sie an ihr Ziel zu bringen.

Obwohl Kohlefaserteile langlebig sind und eine hohe Zugfestigkeit aufweisen, verschleißen sie irgendwann und müssen ersetzt werden. Darüber hinaus fallen bei der Herstellung von Kohlefaserteilen Kohlefaserabfälle an. Können ausgediente Teile und Produktionsabfälle recycelt werden, da Kohlefaser in der Herstellung teuer sein kann?

Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie wir Kohlefaserabfälle wiederverwenden und recyceln können.

Herausforderungen beim Recycling von Kohlefasern

Kohlefaser ist extrem langlebig, aber das Recycling ist nicht so einfach, wie es scheinen mag. Prozesse, bei denen während der Teileproduktion Kohlefaserabfälle entstehen, können die Fasern beschädigen. Schätzungsweise 30 % der produzierten Kohlefasern landen jedoch während der Produktion als Abfall. Daher ist es wichtig, Wege zu finden, diese Abfälle zu recyceln und wiederzuverwenden, um Kohlefasern nachhaltiger und erschwinglicher zu machen.

Darüber hinaus erfordert die im Harz eingeschlossene Kohlefaser bei Altteilen einen Prozess, um das Harz zu entfernen und die Fasern zu extrahieren. Oft werden bei diesen Prozessen aggressive Chemikalien verwendet, um das Harz aufzulösen, oder hohe Temperaturen, um es wegzuschmelzen, was viel Energie erfordert. Und während die Faser recycelt wird, ist das entfernte Harz Abfall.

Prozesse zum Recycling von Kohlefasern

Die Entwicklungen beim Recycling von Kohlefasern drehen sich um die Reduzierung des Zeit- und Energieaufwands für den Prozess. Am häufigsten wird Kohlefaser aus Altteilen mit einem von zwei Verfahren wiedergewonnen:

• Pyrolyse oder starke Hitze, die ausgehärtetes Harz verbrennt
• Solvolyse oder ein Lösungsmittel wird verwendet, um ausgehärtetes Harz aufzulösen

Solvolyse ist auch ein Verfahren, das bei ungehärtetem Prepreg-Abfall oder Kohlefaser verwendet wird, die mit einer Matrix aus einem duroplastischen Polymer gewebt ist, das kein zusätzliches Harz zum Aushärten erfordert. Die Solvolyse löst das ungehärtete Polymer auf und die Faser kann wiederverwendet werden.

Die Probleme bei der Pyrolyse bestehen darin, dass das Harz verschwendet wird und viel Energie für die Durchführung benötigt wird. Darüber hinaus begannen sowohl die Pyrolyse als auch die Solvolyse als Batch-Prozesse, bei denen der Prozess nach der Produktion in kleinen Mengen durchgeführt wird. Recycling in Batch-Prozessen ist besser als gar kein Recycling; Batch-Prozesse sind jedoch typischerweise kostspieliger als Inline-Prozesse. Dies ist Recycling, das innerhalb des regulären Produktionsprozesses erfolgen kann, zeitsparend und kostengünstig ist.

Solvolysis ist ein erstklassiger Kandidat für das Inline-Kohlenstofffaserrecycling, und die Entwicklung von Harzen mit Blick auf die Recyclingfähigkeiten bietet auch die Möglichkeit, das Harz zu recyceln. Einige Unternehmen entwickeln Harze, die wiederverwendet werden sollen, sodass die Monomerlösung des Harzes das ausgehärtete Harz tatsächlich wieder in einen flüssigen, wiedervernetzbaren Zustand auflösen kann.

Wofür kann recycelte Kohlefaser (rCF) verwendet werden?

Obwohl die Integrität von wiederaufbereiteten Kohlefasern nicht beeinträchtigt wird, neigen recycelte Fasern dazu, flauschig und weniger dicht zu sein als Frischfasern, sodass es schwierig ist, sie in die Kohlefaserplatten zu „verweben“, an die wir gewöhnt sind.

Spritzguss &3D-Druck rCF

Recycelte Fasern können zu dichten Pellets verarbeitet werden, die beim Spritzgießen von Kohlefasern üblich sind. Das Spritzgießen mit Kohlefaserpellets wird bereits mit Frischfasern durchgeführt, aber die Verwendung von recycelten Fasern erzeugt das gleiche Endprodukt auf umweltfreundliche Weise zu geringeren Kosten.

3D-Druckfilamente können auch rCF verwenden. Obwohl es sich nicht um ein vollständiges Kohlefaserfilament handelt, können die recycelten Fasern mit herkömmlichen ABS-Filamenten gemischt werden, um das Endprodukt zu verstärken.

rCF-Vlies

Gewebtes Kohlefasergewebe ist glatt und auffällig, aber recycelte Fasern können nicht erneut gewebt werden. Das bedeutet nicht, dass sie nicht zur Herstellung von Kohlefasergeweben verwendet werden können. rCF-Gewebe sind nicht so glatt wie gewebte Fasern, aber sie sind immer noch nützlich für Prozesse, die derzeit gewebte Frischfasern verwenden. Die Fasern können weiterhin auf Festigkeit ausgerichtet und in verschiedene Richtungen angeordnet werden, um den Anforderungen des Projekts gerecht zu werden.

Reparatur von Konsumgütern aus Kohlefaser

Kohlefaser scheint schwer zu reparieren, wenn sie bricht. Im Gegensatz zu Metall kann es nicht einfach wieder zusammengeschweißt werden. Kohlefaser ist jedoch reparabel. Die Luft- und Raumfahrtindustrie repariert regelmäßig Kohlefaserteile und Autos und Lastwagen mit Kohlefaserteilen können nach einem Unfall repariert werden, solange der Schaden das Fahrzeug nicht als Totalschaden wertet.

Carbonfaser-Reparaturen erfordern Fachwissen, daher ist es nicht ratsam, eine DIY-Reparatur an Carbonfaser-Fahrzeugteilen, Fahrradrahmen oder anderen Konsumgütern durchzuführen, die das Gewicht tragen müssen. Allerdings verlängert die Reparatur eines Kohlefaserteils, wenn möglich, die Lebensdauer des Produkts und ist kostengünstiger als der Austausch.

Die Entwicklung von Verfahren zum Recycling und zur Reparatur von Carbonfasern ist wichtig für die Nachhaltigkeit und Reduzierung von Carbonfaserabfällen. Das richtige Recycling und Wiederverwenden von Kohlefasern hat keinen Einfluss auf ihre Festigkeit, sodass sie in einigen Fällen anstelle von Frischfasern verwendet werden kann.

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