Recycling thermoplastisch composiet

Thermoplastische composieten (TPC) worden steeds vaker gebruikt in verschillende sectoren vanwege hun hoge stijfheid en sterkte bij een laag productgewicht . Dit kan variëren van de luchtvaartindustrie, de automobielindustrie tot aan de sportartikelensector. Echter, dit betekent ook dat er steeds meer materiaal beschikbaar komt om te recyclen, zowel afval dat ontstaat tijdens de productie van onderdelen, tot aan end-of-life producten. Thermoplastische composieten worden over het algemeen gepresenteerd als een goed recyclebaar materiaal, maar dit wordt in de praktijk zelden gedaan, en al helemaal niet op grote schaal.
Dit onderzoek richt zich daarom juist op het recyclen van koolstofvezel thermoplast composiet productieafval, waarbij het doel is zoveel mogelijk van de gunstige mechanische eigenschappen te behouden. Eerder is aangetoond dat het mogelijk is een spuitgietgranulaat te maken van dit afval, maar hierbij moesten de vezels aanzienlijk verkleind worden (<6 mm), ten koste van de eigenschappen. In het huidige onderzoek zal er gefocust worden deze vezels en de daarbij behorende eigenschappen zoveel mogelijk te behouden. Daarnaast zal onderzocht worden wat het effect is van variaties in de recyclingstroom op zowel de verwerking van het materiaal, als de eigenschappen. Dit alles zal onderzocht worden met het in-huis recycling proces van het lectoraat: low-shear recycling.
Dit consortium is een samenwerking tussen een SPIRAL RTC en het lectoraat lichtgewicht construeren van Saxion (TPAC). Hierbij is het doel om de mogelijkheden met betrekking tot het recyclen van C/PPS en C/PA verder te onderzoeken. Het einddoel is om koolstofvezel composiet productie afval op een hoogwaardige manier te recyclen.

Thermoplastische composieten (TPCs) winnen snel aan populariteit in sectoren zoals luchtvaart, automotive en sportartikelen, dankzij hun hoge sterkte en stijfheid bij een laag gewicht. Met toename in gebruik, groeit ook de hoeveelheid productie afval en End-of-Life (EoL) materiaal. Hoewel thermoplasten bekendstaan als goed recyclebaar, gebeurt dit in de praktijk nog nauwelijks op grote schaal.

Dit project heeft zich daarom gericht op het recyclen van koolstofvezel versterkte thermoplastisch composiet productie afval, met als doel het behoud van zoveel mogelijk mechanische eigenschappen. Hiervoor is een low-shear recycling methode toegepast, die de vezel lengte, en daarmee de mechanische eigenschappen, zoveel mogelijk intact laat.

Er zijn verschillende afvalstromen onderzocht, waaronder geshred laminaat en gechopte tape, met variatie in vezel lengte en -percentage. Beide typen bleken verwerkbaar, waarbij een balans gezocht werd tussen vezel gehalte en verwerkbaarheid om optimale mechanische eigenschappen te realiseren.

Naast de input materialen is ook gekeken naar mogelijke output vormen. Waar het standaard bij TPAC gericht is op direct persen van eindproducten, is in dit project geëxperimenteerd met alternatieve halffabricaten. Pogingen om het extrudaat aanzienlijk te verkleinen, leidden tot veel die-swell, waarna alternatieven zoals het herverwarmen van charges en het verwerken van semi-geconsolideer plaatmateriaal zijn verkend.

De eerste verwerkingstesten, materiaaldata en halffabricaatproeven geven een veelbelovende indicatie van de mogelijkheden. De resultaten vormen de basis voor een vervolgproject binnen het consortium, bestaande uit SPIRAL RTC en het lectoraat lichtgewicht construeren van Saxion (TPAC).