炭素繊維はリサイクルできますか？

飛行機や自動車に炭素繊維部品を使用する主な利点の1つは、炭素繊維が軽量であるため、これらの車両の燃料効率が向上することです。全体的に軽量であるため、移動に必要なエネルギーが少ないため、目的地に到着するために必要な燃料が少なくて済みます。

炭素繊維部品は耐久性があり、引張強度が高いものの、最終的には摩耗し、交換する必要があります。さらに、炭素繊維部品を製造すると、炭素繊維廃棄物が発生します。炭素繊維は製造にコストがかかる可能性があるため、使用済み部品や製造廃棄物をリサイクルできますか？

炭素繊維廃棄物を再利用およびリサイクルする方法については、読み続けてください。

炭素繊維のリサイクルの課題

カーボンファイバーは非常に耐久性がありますが、リサイクルは思ったほど簡単ではありません。部品の製造中に炭素繊維廃棄物を生成するプロセスでは、繊維が損傷したままになる可能性があります。ただし、生産された炭素繊維の推定30％は生産中に廃棄物として発生するため、この廃棄物をリサイクルして再利用する方法を見つけることは、炭素繊維をより持続可能で手頃な価格にするために重要です。

さらに、使用済み部品の場合、樹脂内に固定された炭素繊維は、樹脂を除去して繊維を抽出するプロセスを必要とします。多くの場合、これらのプロセスでは、過酷な化学物質を使用して樹脂を溶解したり、高温で樹脂を溶かしたりするため、多くのエネルギーが必要になります。そして、繊維がリサイクルされる間、除去された樹脂は無駄になります。

炭素繊維のリサイクルプロセス

炭素繊維のリサイクルの開発は、プロセスに費やされる時間とエネルギーの削減を中心に展開されます。最も一般的には、炭素繊維は、次の2つのプロセスのいずれかを使用して、使用済み部品から再生されます。

• 熱分解、または硬化した樹脂を焼き払う高熱
• 加溶媒分解、または溶剤を使用して硬化樹脂を溶解します

加溶媒分解は、未硬化のプリプレグ廃棄物、または硬化に追加の樹脂を必要としない熱硬化性ポリマーのマトリックスで織られた炭素繊維にも使用される方法です。加溶媒分解により未硬化のポリマーが溶解し、繊維を再利用できます。

熱分解の問題点は、樹脂が無駄になり、実行するのに多くのエネルギーを必要とすることです。さらに、熱分解と加溶媒分解の両方がバッチプロセスとして開始され、プロセスは少量生産後に行われます。バッチプロセスでのリサイクルは、まったくリサイクルしないよりも優れています。ただし、バッチプロセスは通常、インラインプロセスよりもコストがかかります。これは通常の製造プロセスで実行できるリサイクルであり、時間の節約と費用対効果に優れています。

加溶媒分解はインライン炭素繊維リサイクルの第一候補であり、リサイクル機能を念頭に置いて樹脂を開発することで、樹脂をリサイクルする機会も残されます。一部の企業は再利用を目的とした樹脂を開発しているため、樹脂のモノマー溶液は実際に硬化した樹脂を溶解して液体の再生可能な状態に戻すことができます。

リサイクルカーボンファイバー（rCF）は何に使用できますか？

再生炭素繊維の完全性は損なわれませんが、再生繊維は未使用の繊維よりもふわふわで密度が低い傾向があるため、従来の炭素繊維シートに「再編」することは困難です。

射出成形および3DプリンティングrCF

リサイクルされた繊維は、炭素繊維の射出成形で一般的な高密度のペレットに変えることができます。炭素繊維ペレットを使用した射出成形は、すでにバージンファイバーを使用して行われていますが、リサイクルファイバーを使用すると、環境に優しい方法で同じ最終製品を低コストで製造できます。

3DプリントフィラメントもrCFを利用できます。完全な炭素繊維フィラメントではありませんが、リサイクルされた繊維を従来のABSフィラメントと混合して、最終製品を強化することができます。

不織布rCFファブリック

炭素繊維の織物はなめらかで人目を引くものですが、リサイクルされた繊維は再織ることができません。それは、炭素繊維織物の作成に使用できないという意味ではありません。 rCFファブリックは、織物ほど滑らかではありませんが、現在バージン織物を使用しているプロセスには依然として役立ちます。繊維は、強度を調整し、プロジェクトのニーズに合わせてさまざまな方向に配置することができます。

炭素繊維消費者製品の修理

カーボンファイバーは、壊れたときに修理が難しいように見えるかもしれません。金属とは異なり、単に溶接して戻すことはできません。ただし、炭素繊維は修理可能です。航空宇宙産業は炭素繊維部品を定期的に修理しており、炭素繊維部品を備えた車やトラックは、損傷によって車両が全損と見なされない限り、事故後に修理することができます。

カーボンファイバーの修理には専門知識が必要です。そのため、カーボンファイバーの車両部品、自転車のフレーム、または重量を支える必要のあるその他の消費者向け製品のDIY修理を行うことはお勧めしません。ただし、可能であればカーボンファイバー部品を修理すると、製品の寿命が延び、交換するよりも費用がかかりません。

炭素繊維をリサイクルおよび修理するプロセスを開発することは、炭素繊維廃棄物の持続可能性と削減にとって重要です。カーボンファイバーを正しくリサイクルして再利用しても強度に影響はなく、場合によってはバージンファイバーの代わりに使用できます。

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