Infinity 項目開發的高取向 rCF/PA6 帶的拉伸強度和模量是原始 CFRP 產品的 88%，但使全球變暖潛勢降低了 49-66%。

由此生產出來的“Infinity”rCF預浸帶變體，無需修剪預浸帶邊緣。

來源|DITF

德國紡織和纖維研究所（DITF）日前宣布開發出了由再生碳纖維（rCF）制成的高取向預浸帶，適用于汽車結構部件等高性能應用領域的再利用。

碳纖維通常由石油原料制成，生產過程耗費大量能源，并排放大量二氧化碳。這種材料的全球升溫潛能值約為每公斤 20-65 公斤二氧化碳當量。盡管如此，碳纖維增強聚合物（CFRP）的產量仍在不斷增加，碳纖維增強聚合物的廢料量也隨之增加。據 DITF 稱，這是因為根據不同的加工方法，在生產過程中會產生高達 50% 的邊角料。此外，還有大量以報廢（EOL）部件形式出現的 CFRP 廢棄物，目前只有 15%的 CFRP 廢棄物被回收利用。其余 85% 的廢料最終被送往垃圾焚燒廠或垃圾填埋場。

與原生纖維相比，RCF 的潛在用途有限。原始形態的碳纖維通常呈絲狀，其長度在技術上不受限制，方向與負載方向一致。進行回收不可避免地會將碳纖維縮短到微米到厘米的長度。此外，碳纖維的取向也會丟失，纖維最初會纏結在一起。

15 年來，DITF 一直在對傳統紡絲工藝進行改造，以開發一種新型的碳纖維半成品，并改善其機械性能，使其能夠在結構應用中真正取代原始纖維材料。DITF 表示，只有這樣，碳纖維基復合材料才能真正實現可回收利用。

為了生產出與使用原生纖維的產品類似的定向半成品，消除 rCF 的纏結并使纖維平行排列至關重要。實現這一目標的一個可行方法是生產高度定向的預浸帶。

首先，打開 rCF 并將其與熱塑性基體纖維（聚酰胺 6）混合。然后，在為加工碳纖維而改進的梳理工藝中進一步分離纖維混合物并使其定向。在梳理機的出口處，梳理過程中產生的纖維梳理網被合并成纖維條，并沉積在罐中。這種 rCF/PA6 纖維條是后續預浸帶成型工藝的起始材料，已經對碳纖維進行了預定向。在隨后的拉絲過程中，纖維的取向可以增加。通過拉伸纖維帶，纖維沿牽伸方向移動并縱向排列。最后一道工序是纖維帶成型，在此過程中，纖維帶在張力作用下形成所需的形狀，并固定成連續的帶狀結構。在固定過程中，熱塑性纖維部分或全部熔化，然后凝固。

在"Infinity"研究項目（03LB3006）中，使用了 DITF 開發的這一生產高定向 rCF 帶的技術，以展示 CFRP 的可持續和纖維友好型回收循環。在 "Infinity"預浸帶的基礎上，開發出了一種復合材料，其拉伸強度和拉伸模量達到了同類原始纖維產品的 88%。此外，生命周期分析表明，使用熱解纖維時，全球升溫潛能值降低了約 49%，而使用來自生產廢料的 rCF 時，全球升溫潛能值降低了約 66%。

來源：CompositesWorld