الاقسام
مدونة جديدة
قبل بضع سنوات، اتخذت مجموعة BMW خطوة ثورية إلى الأمام من خلال بناء مقصورة الركاب بالكامل من البلاستيك المقوى بألياف الكربون. كالعادة، جلبت طرق الإنتاج الجديدة أيضًا الكثير من ألياف الكربون المعاد تدويرها. كيفية استخدام ألياف الكربون المعاد تدويرها بمهارة لتحويل النفايات إلى كنز اقرأ هذا المقال.
نسيج ألياف الكربون الجاف في إنتاج السيارات يمكن استخدام ألياف الكربون المعاد تدويرها في المنتجات الهندسية عالية الأداء. وباعتبارها أليافًا أولية، والتي يمكن معالجتها وتحويلها إلى ألياف أساسية باستخدام عملية مبتكرة، يمكن استخدام المادة المركبة المملوءة بهذه الألياف الجديدة لصنع مكونات سيارات خفيفة الوزن وعالية المرونة.
يجلب الوزن الخفيف ألياف الكربون المعاد تدويرها
غالبًا ما كانت صناعة الطيران رائدة في استخدام المكونات خفيفة الوزن. بالنسبة لمثل هذه المركبات باهظة التكلفة، فإن الفائدة المباشرة لتقليل الوزن هي تقليل استهلاك الوقود. وتواجه صناعة السيارات تحديات مماثلة. وقد حددت الأسواق الأساسية مثل أوروبا والولايات المتحدة والصين أهدافًا مناخية طموحة في محاولة لتلبية المتطلبات التنظيمية للحد من انبعاثات الكربون. على سبيل المثال، تشترط اللوائح الأوروبية خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الصادرة عن سيارات الركاب إلى متوسط 95 جراما لكل كيلومتر بحلول عام 2020. ونتيجة لذلك، تنفق شركات صناعة السيارات والشركات التابعة لها الأموال على إيجاد طرق جديدة لخفض استهلاك الوقود وتكييف الأفكار غير المحققة مع التصاميم خفيفة الوزن. التي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة.
قبل بضع سنوات، خطت مجموعة BMW خطوة ثورية إلى الأمام من خلال بناء مقصورة الركاب بالكامل من البلاستيك المقوى بألياف الكربون. كالعادة، تؤدي طرق الإنتاج الجديدة أيضًا إلى استخدام الكثير من ألياف الكربون المعاد تدويرها. تشمل ألياف الكربون المعاد تدويرها بقايا الألياف الجافة والنفايات الرطبة. في البداية، ركزت شركات صناعة السيارات على تجفيف وإعادة تدوير ألياف الكربون وتحويلها إلى أقمشة ذات طول مناسب لاستخدامها في التطبيقات الصغيرة. ومع ذلك، قد لا يفي القماش المتبقي بمتطلبات الشكل للجزء الجديد. لقد أثبتت المعالجة اليدوية أنها مكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً وعرضة للخطأ البشري. ولذلك يجب إيجاد حلول جديدة.
الاستخدام الفعال لألياف الكربون في النسيج
وجدت شركة AKRO-PLASTIC GmbH ومقرها لوير تشيسن بألمانيا طريقة لزيادة القيمة المضافة لألياف الكربون المعاد تدويرها عن طريق إضافتها إلى ذوبان البوليمر. يتم تقطيع ألياف القماش في خطوات متعددة، كما هي الطريقة التقليدية لقطع ألياف الكربون، ثم يتم تجميعها بالجاذبية على جهاز بثق. تكمن الصعوبة الرئيسية في رابط المسحوق لنسيج القماش. في الأصل، كان الهدف منه تثبيت طبقات نسيج ألياف الكربون في مكانها، ومنعها من الانفصال أثناء العمليات النهائية. النقطة الأساسية للتغذية هي كيفية التحكم الدقيق في درجة الحرارة أثناء عملية المعالجة. في هذه الحالة، تم تجهيز جهاز البثق المزدوج اللولب المستخدم (الشركة المصنعة: FEDDEM GmbH & Co. KG) بوحدة تغذية جانبية مطورة حديثًا تضيف بلطف ما يصل إلى 40% من ألياف الكربون إلى ذوبان البوليمر. تعد الخطوة التالية حاسمة لضمان تعبئة الماكينة بشكل صحيح طوال العملية، وإلا فإن الموصلية الكهربائية العالية لألياف الكربون ستؤدي إلى تلف المكونات الكهربائية.
مادة مركبة ذات ميزة الوزن
ويتميز خط AKRO-PLASTIC الجديد من المنتجات المقواة بألياف الكربون، والمعروف باسم ICF، بالقوة العالية والكثافة المنخفضة وبسعر تنافسي. ويمكن إضافة ما يصل إلى 40 بالمائة من ألياف الكربون. ويهدف خط الإنتاج الجديد إلى تقليل وزن المنتجات بشكل كبير، وخاصة وزن المكونات الحاملة. يتميز المركب المقوى بألياف الكربون بدرع كهربائي وموصلية حرارية ممتازة، ومناسب بشكل خاص لمرشحات الكربون المنشط، ودعم وحدة التحكم ومكونات وحدة التحكم المركزية. توضح المقارنة في الجدول 1 أن معامل الشد لـ PA6 المقوى بألياف الكربون بنسبة 15% (AKROMID B3 ICF 15 black (5026)) هو نفس معامل الشد لـ PA6 المقوى بألياف زجاجية بنسبة 30%. الوزن النوعي الذي يزيد عن 12% يكفي لجعل العميل على استعداد لقبول تخفيض بنسبة 20% في قوة الانحناء. تزداد صلابة البوليمر بنسبة تصل إلى 42% مع زيادة حشوة الألياف، بينما تقل قوة الانحناء على حساب البوليمر بنسبة 12% فقط. لكن ميزة الوزن كانت كبيرة، حيث بلغ فقدان الوزن 22 بالمائة.
رغوة فقدان الوزن
بالاشتراك مع طرق المعالجة الأخرى، يمكن تقليل وزن المكونات بشكل أكبر. التقنيتان الأكثر شيوعًا في السوق هما القولبة بالحقن بمساعدة الماء والغاز (WIT/GIT). يمكن أن يؤدي ذوبان البوليمر الرغوي باستخدام عوامل الرغوة إلى تقليل الوزن بنسبة 6 إلى 13 بالمائة، اعتمادًا على الطريقة المستخدمة. في الاختبار الموضح في الجدول 2، تمت إضافة عامل رغوة كيميائي بنسبة 3.5% AF-Complex PE 990310TM إلى مزيج من ألياف الكربون المعززة (بولي أميد + بولي بروبيلين) بنسبة 20% وتطبيقه على قالب قضيب الربط. تنخفض الكثافة بأكثر من 13 بالمائة - أي أقل من كثافة الماء. على الرغم من الخسارة الكبيرة في الوزن، لم يكن هناك انخفاض في قوة الانحناء، مع نفس صلابة الانحناء تقريبًا مثل مادة البولي أميد 6 المقواة بالألياف الزجاجية بنسبة 40%، ولكن وزن المنتج المملوء بالألياف الزجاجية يزيد بنسبة 50% تقريبًا. ولذلك فإن الرغوة هي الخيار الأفضل للأجزاء التي تتطلب إجهاد الانحناء.