模块化生产线将热塑性聚合物与复合材料转化为高性能有机板

Cetim（法国南特）因其 QSP（Quilted Stratum Process，缝合层压工艺）实现热塑性复合材料部件工业化生产（循环时间 <1 分钟）及优化此类部件（包括如何将生产废料回用到部件中）的 QSD（Quilted Stratum Design）软件而闻名。其第三项赋能技术是模块化生产线，将带和不带纤维增强的热塑性废料转化为具有理想性能和成本的有机板。

Cetim Grand Est 试点线

该热塑性复合材料回收工艺由 Cetim Grand Est（法国米卢斯）开发。1977 年成立为 Cetim Cermat，2018 年与 CRITT Matériaux Alsace 合并，为法国阿尔萨斯-洛林和香槟-阿登地区企业提供技术支持。“Cetim Grand Est 负责聚合物和热塑性复合材料回收技术，”Cetim Grand Est 业务单元经理、米卢斯未来工业团队（含热塑性工艺和在线监测项目）负责人 Clément Callens 解释道。“我们团队 15 人，与大学和各行业公司合作，组建跨学科团队解决挑战性问题。”

“我们在米卢斯建立的试点生产线旨在向世界展示：这种创新的热机械回收生产废料工艺是可行的，”Callens 继续说道。“这条线在理念上类似 QSP：自动化、灵活模块化系统，使企业能高效、高性价比地使用该技术。我们实际接收来自南特 QSP 线或其他客户的废料，将其升级再造为各种有机板材料和板材，目标是保持复合材料完整性，实现比传统材料和传统回收复合材料更高的性能。”

Thermosaïc 与 ThermoPRIME

该生产线结合两种独立方法：Thermosaïc 和 ThermoPRIME。

Thermosaïc

Thermosaïc 接收切割修边产生的热塑性复合材料生产废料（或报废部件），粗碎后通过热机械工艺转化为有机板。“我们称之为复合结构板，”Callens 说，“基本上就是有机板。”术语 有机板 在欧洲演变为描述织物增强热塑性预浸料、半预浸料或预固结坯料，可热成型和包胶成型为复合部件。Thermosaïc 产品准各向同性，保持纤维长度尽可能长以最大化力学性能。“它们介于短纤维片材和经典有机板之间，”Callens 指出。“技术目标是在碎料尺寸和板材性能间找到良好平衡，因为必须将性能与成本挂钩。工艺必须灵活高效，成本低于原生材料。”

ThermoPRIME

“我们用同一生产线制造 ThermoPRIME 结构板，”他解释道。“基本概念相同，但此法从未增强热塑性废料或报废部件开始，回收成薄膜。不同材料的薄膜已在市场上可得。我们再添加原生、天然、回收或任何其他干连续纤维，生产出性能同原生材料但成本更低的有机板。纤维浸渍采用连续工艺，比经典有机板的批量加工更便宜。”

演示、成本节约与供应链

迄今演示显示，PEEK（聚醚醚酮）或 PPS（聚苯硫醚）等高性能热塑性塑料比 PP（聚丙烯）等原生低成本材料能实现更大成本节约且性能更高。除这些聚合物外，Callens 团队还加工 PA6（聚酰胺 6），开发不同种类玻纤增强聚合物回收产品，与 Porcher（法国 Eclose-Badinières）等公司合作生产 Thermosaïc 和 ThermoPRIME 板材。团队也在研究回收碳纤维增强聚合物板材。

如何看待回收供应链发展？“我们正致力于将技术转移给产业，与一级供应商和材料制造商合作，”Callens 说。“Cetim Grand Est 与产业合作完成概念验证和可行性研究。也与机器制造商合作伙伴协作调整生产线以满足客户特定需求，并协助客户定义最优生产模块和参数。”

Thermosaïc 和 ThermoPRIME 在 JEC World 2018 荣获可持续发展创新奖。Clément Callens 定于 5 月 12 日在 JEC World 2020（法国巴黎）进一步展示该技术细节。