复合材料回收——不再是借口

2016 年 4 月，我撰写了一篇题为“我们可以让再生碳纤维变得性感吗？”的专栏。这是我在 BMW i8 上看到车顶板后写的 在底特律举行的北美国际汽车展上，它由可见的、透明涂层的碳纤维垫制成，从宝马复合材料制造过程中的切屑中回收和重新利用。它在当时展示了重要的前瞻性思维，因为展会上展示的所有其他可见碳纤维示例都是机织织物，在其透明饰面下产生了经典的碳纤维“外观”。

从那以后发生了很多事情，因为各种复合材料回收技术已经成熟并催生了多个进入者。复合材料回收也吸引了风险投资基金和战略投资者的投资，例如 Hexcel（美国康涅狄格州斯坦福德）于 2016 年持有 Carbon Conversions Inc.（美国南卡罗来纳州莱克城）的股权，以及 2018 年 12 月三菱公司（日本东京）宣布收购 ELG 碳纤维有限公司（英国科斯利）25% 的股份。也许最重要的是越来越多的最终用途应用包含回收复合材料，从井盖到公园长椅，再到 3D 打印材料等等。

在 CompositesWorld 在 2018 年 12 月的碳纤维会议上，来自 ELG、Vartega Inc.（美国科罗拉多州戈尔登）和复合材料回收技术中心（CRTC，美国华盛顿州安吉利斯港）的发言人介绍了回收复合材料的材料特性（具有可比性，它们比如说，那些原始材料）以及已经创建的最终用途应用程序 这可能会导致大量需求。

回收复合材料和复合材料废物有两个主要目标：第一个是避免将废物放入垃圾填埋场，第二个也许更重要的是找到在有用（和有利可图的）应用中回收和再利用这些材料的方法。但是哪些方法可以实现哪些目标，哪些对各种原料有意义？为了就此展开对话，我提出了一种将各种回收技术分为六个级别的方法：

0 级 是最小化 废料进入垃圾填埋场，主要是通过提高材料利用率和将内脏重新纳入同一复合材料制造设施内的其他产品中。这包括使用低浪费工艺，如干纤维和预浸料的自动铺带 (ATL) 和自动纤维铺放 (AFP)，以及重新研磨或切碎废料，并将它们与中心层的连续或不连续材料结合使用，或注射或压缩成型。它适用于热固性和热塑性塑料，应该是所有制造商的优先事项。

1 级 正在重新利用 运往垃圾填埋场的废料。这包括碾磨、短切和垫子形式的干纤维废料，以及采用可能过期或不合格的未固化预浸料并将它们模制成性能要求不太严格的产品。有许多废纤维加工商和几个预浸料“再利用”实体，例如 CRTC。

2 级 正在将固化的复合材料以及废纤维和未固化的预浸料切碎并将其与其他结合 树脂将它们全部粘合在各种面板和产品中，取代金属、木材和混凝土。原料可以包括报废的风力涡轮机叶片、船只、飞机零件和汽车部件，并且可以是玻璃纤维、碳纤维或泡沫芯。 Global Fiberglass Solutions Inc.（美国华盛顿州博瑟尔）和 GreenTex Solutions LLC（美国南卡罗来纳州查尔斯顿）是这一级别的两家公司。

在级别 3 , 纤维是从未固化的热固性和热塑性预浸料等中间产品形式中回收的，产生的纤维性能与原始纤维基本相同，尽管主要是不连续的“绒毛”或粒状形式，或非织造形式。 ELG、Carbon Conversions（均使用热解）和 Vartega（使用溶剂解）提供此级别的碳纤维。

在4级恢复纤维 （固化复合废料和不合格零件）和 5 级 （报废零件）是复合材料回收的“圣杯”。可用的技术包括高温热解（ELG 和碳转化）、湿化学聚合物分解（Adherent Technologies，Albuquerque，NM，US）和 CHZ Technologies（Auburn，AL，US）开发的双能源生产/纤维回收热解方法。这些技术的经济规模化对于实现长期成功至关重要。

鉴于可用的选项，复合材料制造商需要考虑将回收公司纳入复合材料供应链 就像纤维、树脂和预浸料供应商一样。为此，他们需要准备投入研发资金，以帮助这些不断发展的技术走向成熟。去年 12 月，波音公司宣布与 ELG 达成一项为期五年的协议，将其已固化（4 级）和未固化（3 级）的复合材料废物从 11 个制造基地送往 ELG 以回收碳纤维。这是一个开始，是其他制造商效仿的时候了。不允许任何借口。