熱可塑性ポリマーと複合材料を有機シートにリサイクルするための工業生産ライン

Cetim（フランス、ナント）は、熱可塑性複合部品の工業生産（<1分サイクルタイム）用のQSP（Quilted Stratum Process）と、そのような部品を最適化するQSD（Quilted Stratum Design）ソフトウェアですでによく知られています。 、生産スクラップを部品に再利用する方法を含みます。その3番目の実現技術は、繊維強化の有無にかかわらず熱可塑性スクラップを望ましい特性とコストを提供する有機シートパネルに変えるためのモジュール式生産ラインです。

Cetim GrandEstのパイロットライン

この熱可塑性複合材料のリサイクルプロセスは、Cetim Grand Est（フランス、ミュルーズ）によって開発されました。 1977年にCetimCermatとして設立され、2018年にCRITTMatériauxAlsaceと合併して、フランスのアルザスロレーヌおよびシャンパーニュアルデンヌ地域の企業に技術サポートを提供しました。 「CetimGrandEstは、ポリマーと熱可塑性複合材料のリサイクル技術を担当しています」と、Mulhouseを拠点とするIndustry of theFutureチームのCetimGrand EstのビジネスユニットマネージャーであるClémentCallensは、熱可塑性プロセスやオンライン監視プロジェクトを含めて説明します。 「この部門には15人のスタッフがおり、さまざまな業界の大学や企業と協力して、困難な問題を解決するための学際的なチームを編成しています。」

「ミュルーズに設立したパイロット生産ラインは、生産スクラップをリサイクルするためのこの革新的な熱機械プロセスが可能であることを世界に示すために開発されました」とCallens氏は続けます。 「このラインは、哲学のQSPに似ています。柔軟性がありモジュール式の自動システムであり、企業はこのテクノロジーを効率的かつ費用効果の高い方法で使用できます。私たちは実際にナントのQSPラインまたは他の顧客からスクラップを受け取り、それをさまざまな有機シート材料およびパネルにアップサイクルして、従来の材料および従来のリサイクル複合材料と比較してより高い性能を実現するために複合材料の完全性を維持することを目標としています。」

ThermosaïcおよびThermoPRIME

このラインは、ThermosaïcとThermoPRIMEの2つの別々のアプローチを組み合わせています。

Thermosaïcは、熱可塑性複合材料の製造スクラップを切断およびトリミング（または使用済み部品）から取り出し、粗く細断してから、熱機械的プロセスを使用して細断物を有機シートに変換します。 「私たちはそれを複合構造パネルと呼んでいます」とCallensは言います。「しかしそれは基本的に有機シートのようなものです。」 有機シートという用語 ヨーロッパで進化し、熱成形して複合部品にオーバーモールドできる、布で強化された熱可塑性プリプレグ、セミプレグ、またはプレコンソリッドブランクについて説明しました。サーモサイク製品は準等方性であり、機械的特性を最大化するために繊維の長さを可能な限り長く保ちます。 「それらは短繊維シートと古典的な有機シートの中間にあります」とCallens氏は述べています。 「このテクノロジーの目的は、常にパフォーマンスとコストを関連付ける必要があるため、シュレッドサイズとパネルのプロパティの間の適切な妥協点を見つけることです。プロセスは柔軟で費用効果が高く、未使用の材料よりも安価である必要があります。」

「同じプロセスラインを使用してThermoPRIME構造パネルを作成しています」と彼は説明します。 「これは同じ基本概念ですが、このアプローチでは、フィルムにリサイクルされた強化されていない熱可塑性スクラップまたは使用済み部品から始めます。さまざまな素材で作られたフィルムがすでに市場に出回っています。次に、バージン、天然、リサイクル、またはその他の乾燥連続繊維を追加して、バージン材料と同じ特性を持ちながら低コストの有機シートを製造します。繊維含浸は、従来の有機シートのバッチ処理よりも安価な連続プロセスを使用します。」

デモンストレーション、コスト削減、サプライチェーン

これまでの実証では、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）やPPS（ポリフェニレンサルファイド）などの高性能熱可塑性プラスチックと、未使用材料としてすでに低コストであるPP（ポリプロピレン）などの材料を使用することで、より多くのコスト削減が示されています。これらのポリマーに加えて、CallensのチームはPA6（ポリアミド6）を処理し、さまざまな種類のガラス繊維強化ポリマーリサイクル製品を開発しました。たとえば、Porcher（Eclose-Badinières、フランス）などの企業と協力して、 ThermosaïcおよびThermoPRIMEパネルを製造します。チームは、リサイクルされた炭素繊維強化ポリマーパネルにも取り組んでいます。

リサイクルサプライチェーンはどのように発展していると思いますか？ 「私たちは現在、この技術を業界に移転するために取り組んでおり、Tier1サプライヤーや材料メーカーと協力しています」とCallens氏は言います。 「CetimGrandEstは業界と協力して、概念実証と実現可能性調査を完了しています。また、機械メーカーのパートナーと協力して、顧客の特定のニーズに合わせてラインを調整し、顧客と協力して最適な生産モジュールとパラメーターの定義を支援しています。」

ThermosaïcとThermoPRIMEは、JEC World 2018で、持続可能な開発のためのイノベーション賞を受賞しました。 ClémentCallensは、5月12日にJEC World 2020（パリ、フランス）でこのテクノロジーの詳細を発表する予定です。