مقاله فرآیند پیوسته بازیافت کامپوزیت های الیاف کربن

[Astraea 25,351]

منبع:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

بازیافت کامپوزیتها در حجم انبوه مشکلی است که تا کنون برای آن راه حلی پیدا نشده بود. معمولاً برای بازیافت کامپوزیتها یا آنها را آسیاب میکنند و فقط از آنها به عنوان پرکننده کامپوزیت استفاده مینمایند یا آنها را تجزیه میکنند که مورد اخیر با فناوریهایی صورت میگیرد که به محیط زیست آسیب وارد میکنند.

در هر دو روش،از کامپوزیتها ضایعات فراوانی بر جای میماند که دور ریخته میشود. شرکت اَدهِیِرنت تِکنالِجیز (واقع در کشور آمریکا) برای بازیافت این ضایعات و جدا کردن الیاف کربن و دیگر مواد اولیه موجود در آنها فناوری از آنجا که ماده زمینه ضایعات کامپوزیتی را پلیمرهای گرمانرم و گرماسخت، فلزات، رنگدانه و مواد آب بند کننده تشکیل میدهند، لازم است که با یک فرآیند همزمان و بدون نیاز به مراحل وقت گیر و هزینه بر آماده سازی، تمام این مواد را طی یک مرحله بازیافت نمود.

برای رسیدن به این هدف، شرکت اَدهِیِرنت تِکنالِجیز طی یک فرآیند سه مرحله¬ای ضایعات کامپوزیتها را بازیافت مینماید.واکنش شیمیایی مرطوب، سنتز تر یا مرطوباین سه مرحله به صورت آزمایشی انجام شده اند.

 

الیاف کربن ماده اولیه گران قیمتی میباشد و این خود بزرگترین عاملی است که نمیگذارد در صنایعی نظیر خودرو به طور گسترده از آن استفاده شود. اما در این صنایع استفاده از الیاف کربن بازیافت شده مقرون به صرفه است. بنابراین میتوان با فناوریهای ارزان قیمت و دوستدار محیط زیست الیاف کربن را بازیافت کرد و در فرآیندهایی نظیر تولید آمیزه های قالبگیری ورقهای از آنها استفاده نمود. به این ترتیب صنایعی نظیر صنعت خودرو همواره به الیاف کربن ارزان قیمت دسترسی خواهند داشت و این صنعت میتواند از کامپوزیتهای الیاف کربن بیشتر بهره مند گردد.

ضمناً با استفاده از فناوریهای جدید بازیافت الیاف کربن میزان ضایعات کامپوزیتها به شدت کاهش مییابد و در بلند مدت به سلامت محیط زیست کمک شایانی خواهد شد.

الیاف کربن یکی از مهمترین تقویت کننده های مواد کامپوزیتی به شمار میرود. در فرآیندهای پیچش الیاف، لایه چینی نواری یا چیدمان الیاف معمولاً از الیاف بلند کربن استفاده میگردد. اما در قالبگیری تزریقی و در تولید آمیزه قالبگیری ورقهای از الیاف کوتاه کربن استفاده میشود. الیاف کربن از رسانایی الکتریکی بالایی برخوردار هستند بنابراین در تولید محفظه قطعات الکترونیکی بسیار مورد استفاده قرار میگیرند. ضمناً الیاف مذکور در برابر تداخل امواج الکترومغناطیسی مقاوم هستند از این رو در تلفنهای همراه برای استفاده از آنها پتانسیل زیادی وجود دارد.

با وجود تمام این مزایا، الیاف کربن گران است. به عبارت دیگر قیمت آن تقریباً ده برابر الیاف شیشه میباشد. ضمناً الیاف کربن به وفور در بازار یافت نمی شود. الیاف کربن خرد یا آسیاب شده از الیاف بلند کربن کمیاب تر هستند.

شرکت اَدهِیِرنت تِکنالِجیز در پی اجرای برنامه بازیافت خود، با استفاده از یک فناوری مقرون به صرفه الیاف کوتاه کربن را تولید کرده است. این شرکت برای بازیافت الیاف کربن از ضایعات کامپوزیتی و از کامپوزیتهایی که عمر مفید آنها به پایان رسیده است، از سه فرآیند پیوسته استفاده میکند.

با این فناوری میتوان ضایعاتی نظیر اضافات بریده های کامپوزیت و پیش آغشته هایی که تاریخ مصرف آنها گذشته است را به راحتی بازیافت نمود البته به شرطی که ضایعات مذکور تمیز باشند و به شستشو نیازی نداشته باشند.

تنها به صِرف تمیز بودن ضایعات نمیتوان آنها را بازیافت کرد بلکه باید تمام ضایعات ریز و درشت از هم جدا شوند و مواد غیر قابل استفاده¬ای نظیر روکش پلی اتیلن و اجسام تیز و برندهای که هنگام جارو کردن کف کارگاه با ضایعات مخلوط شدند، کنار گذاشته شوند.

البته جدا کردن این مواد نیز هزینه بر است چون برای انجام این کار باید کارگرانی استخدام شوند و به آنها دستمزد پرداخت گردد. بنابراین برای بازیافت اینگونه ضایعات باید از فناوریهایی استفاده گردد که از همان ابتدا موادی که با ناخالصیها مخلوط شده اند، به سیستم بازیافت وارد شوند.

ضایعاتی نظیر بدنه و بال هواپیماهای قدیمی، فیرینگ (پوشش) موشک ماهواره بر و مخازن تحت فشاری که عمر مفید آنها به پایان رسیده با خود مواد زائدی به همراه دارند که باید جدا شوند.شرکت اَدهِیِرنت تِکنالِجیز با همکاری شرکتهایی که هواپیماهای تجاری را بازیافت میکنند، کیفیت مواد اولیه به دست آمده از بازیافت هواپیماهای امروزی را مورد آزمایش قرار داد.

آزمایشهای مذکور نشان دادند که کمتر از 50% مواد اولیه پایدار کننده های هواپیمای اف/ اِی-18 (جت جنگی دو موتوره که با سرعت مافوق صوت حرکت میکند) را کامپوزیتهای الیاف کربن تشکیل میدهند و بخش اعظم این پایدار کنندهها از فلز، مفتول و مواد پلاستیکی میباشد. لازم به ذکر است در هواپیماها پایدار کننده یا دم افقی، سطحی است که در انتهای هواپیماها قرار گرفته و یک نیروی متعادل کننده اعمال میکند که در صورت تغییر محل مرکز جرم و تغییر سرعت، تعادل هواپیما حفظ گردد. پایدار کننده عمودی نیز کمک میکند تا هواپیما در جهت باد قرار گیرد و نوک هواپیما را در جهت پرواز نگه میدارد.

 

هدف از انجام آزمایش مذکور این بود که از مواد اولیه هواپیماهای بازیافتی مجدداً استفاده شود و با بهره گیری از الیاف کربن موجود در آنها محصولات کامپوزیتی جدیدی تولید گردد.

شرکت اَدهِیِرنت تِکنالِجیز برای بازیافت الیاف کربن از ضایعات کامپوزیتی، سه فناوری مختلف را مورد استفاده قرار داد. این فناوریها عبارت بودند از:

پیرولیز (گرماکافت) تحت خلأ، فرآیند رسوب دهی شیمیایی فاز مایع در دمای پایین و فرآیند رسوب دهی شیمیایی فاز مایع در دمای بالا. لازم به ذکر است که رسوب دهی فاز مایع (تَرسیب شیمیایی) فرآیندی است که طی آن مواد مایع در واکنشهای شیمیایی شرکت کرده و غلظت آنها افزایش یافته و رسوب میکنند. هر کدام از این فرآیندها به خودی خود نقاط ضعفی دارند که روی کیفیت محصول بازیافت شده تأثیر میگذارد. ضمناً با فرآیندهای مذکور نمی-توان به طور صد در صد از مواد بازیافت شده ناخالصیها را حذف کرد. به علاوه استفاده از این فرآیندها هزینه بازیافت را بالا میبرد. اما با استفاده همزمان از این فرآیندها میتوان با هزینه نسبتاً کم از مواد بازیافتی محصولات درجه یکی تولید نمود.