モジュラー生産ラインが熱可塑性ポリマー・複合材を高性能オルガノシートパネルに変換

Cetim（フランス、ナント）は、熱可塑性複合材部品の工業化生産（サイクルタイム1分未満）のためのQSP（Quilted Stratum Process）と、生産スクラップを部品に再利用する方法を含めてそのような部品を最適化するQSD（Quilted Stratum Design）ソフトウェアで既によく知られている。その3つ目のイネーブリングテクノロジーは、繊維強化あり/なしの熱可塑性スクラップを、望ましい特性とコストを備えたオルガノシートパネルに変えるモジュラー生産ラインである。

Cetim Grand Estのパイロットライン

この熱可塑性複合材リサイクルプロセスは、Cetim Grand Est（フランス、ミュルーズ）で開発された。1977年にCetim Cermatとして設立され、2018年にCRITT Matériaux Alsaceと合併し、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支援を提供している。「Cetim Grand Estはポリマーと熱可塑性複合材のリサイクル技術を担当しています」と、ミュルーズ拠点の「未来の産業」チーム（熱可塑性プロセスとオンライン監視プロジェクトを含む）のビジネスユニットマネージャーClément Callens氏は説明する。「この部門には15人がおり、幅広い業界の大学や企業と協力し、学際的なチームを作って困難な問題を解決しています。」

「ミュルーズに確立したパイロット生産ラインは、生産スクラップの革新的な熱機械的プロセスによるリサイクル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氏は続ける。「このラインは哲学においてQSPと似ています：自動化システムで、柔軟かつモジュール式であり、企業が効率的かつコスト効率よく技術を利用できるようにします。実際、ナントのQSPラインや他の顧客からスクラップを受け取り、それを様々なオルガノシート材料とパネルにアップサイクルし、従来の材料や従来のリサイクル複合材と比較して複合材の完全性を維持し、より高い性能を目指しています。」

ThermosaïcとThermoPRIME

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

Thermosaïcは、切断とトリミング（または使用済み部品）から出る熱可塑性複合材生産スクラップを粗粉砕し、熱機械的プロセスでオルガノシートに変換します。「複合構造パネルと呼んでいますが、基本的にはオルガノシートのようなものです」とCallens氏。「オルガノシートという用語はヨーロッパで、熱成形とオーバーモールドで複合部品にできる織物強化熱可塑性プリプレグ、セミプレグ、予備圧縮ブランクを説明するために発展しました。Thermosaïc製品は準等方性で、繊維長を可能な限り長く保ち機械的特性を最大化します。『短繊維シートと従来のオルガノシートの中間に位置します』とCallens氏。『技術の目的は、シュレッドサイズとパネル特性の良い妥協点を見つけることです。パフォーマンスとコストを常にリンクさせなければなりません。プロセスは柔軟かつコスト効率が良く、バージン材料より安価でなければなりません。』」

「同じプロセスラインでThermoPRIME構造パネルを作ります」と彼は説明する。「基本コンセプトは同じですが、このアプローチでは、フィルムにリサイクルされた無強化熱可塑性スクラップまたは使用済み部品から始めます。異なる材料のフィルムは既に市場に出回っています。そこにバージン、天然、リサイクル、またはその他のドライ連続繊維を追加し、バージン材料と同等の特性を持ちながら低コストなオルガノシートを製造します。繊維含浸には連続プロセスを使用し、従来のオルガノシートのバッチ処理よりも安価です。」

実証、コスト削減、サプライチェーン

これまでの実証では、PP（ポリプロピレン）のようなバージン材料としてすでに低コストな材料よりも、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）のような高性能熱可塑性樹脂でより大きなコスト削減が示されています。これらのポリマーに加え、Callens氏のチームはPA6（ポリアミド6）を処理し、様々なガラス繊維強化ポリマーリサイクル製品を開発。例えばPorcher（フランス、エクローズ・バディニエール）と協力してThermosaïcとThermoPRIMEパネルを製造。リサイクル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をどう見ていますか？「現在、この技術を産業界に移転するため、Tier 1サプライヤーと材料メーカーと協力しています」とCallens氏。「Cetim Grand Estは、概念実証と実現可能性スタディを完了するため産業界と協力しています。また、機械メーカーパートナーと協力してラインを調整し、顧客の特定ニーズに対応し、顧客と協力して最適な生産モジュールとパラメータを定義しています。」

ThermosaïcとThermoPRIMEは、JEC World 2018で持続可能な開発イノベーション賞を受賞。Clément Callens氏は、JEC World 2020（フランス、パリ）で5月12日にこの技術の詳細を発表予定です。