汽车轻量化的碳纤维材料可回收利用了

碳纤维增强塑料(CFRPs)的回收不仅可以从环境和经济角度来看，它也可能是增加这些轻质但是昂贵的材料在买方市场(如汽车)中高度流通的关键。

ELG碳纤维(ELG-GF)一直在该领域进行开创性的工作，因此，当该公司今年六月打开其在英国Coseley的市场时，工程材料的研究就开始进一步深入。

目前，制造业每年产生大约2.4万吨的废弃碳纤维，而ELG-GF的董事长兼总经理Frazer Barnes认为随着该行业的扩展，到了2021年将达到3.2万吨。

回收碳纤维，特别是那些浸渍树脂，是一个重大的挑战。大多数碳纤维是使用热固性基质，如环氧树脂，当被加工处理后不能再被融化或者改造。

但是Barnes并不认为这是一个问题，他相信这些肥料代表了一个巨大的机会。他的公司开发了一种回收碳纤维的工艺，既高效又实惠。他表示：再生碳纤维的成本通常比纯天然纤维低40%，通过该方法可以达到同样的重量节省。

尤其同样重要的是，特别是对于汽车制造商来说，使用再生碳纤维对环境的影响是减少的。Barnes说，再生纤维只占生产原始纤维10%的能源，这一节省是十分重要的。根据生命周期分析，车辆可能需要行驶15万5千公里，才能通过使用碳纤维来节省燃料，从而使其生产所需的能源相形见绌。在同样的使用情景中使用回收碳纤维，可以使这个平衡的临界点降低到15k公里以内。

ELG-CF成立于2003年，在本质上是一个研究与开发和实验热解碳纤维布回收的公司。这个概念被证实，为了推动商业化进程，2008年成立了再生纤维。在2011年，再生纤维成为ELG-CF，同年德国杜伊斯堡成立了金属回收商ELG Haniel寻找一个契机——买下该公司。

Barnes说道：“在那些日子里，如果工厂在一周中生产了一吨的材料，就会举行一个庆祝仪式。”在2015年，通过优化其生产流程和优化其基本设施，ELG-CF一共生产了1080吨的材料。

ELG-CF与多家公司签订合同，为其提供其所需的废料一直到2022年。如果ELG-CF要卖给汽车原始设备供应商(OEM)，那么这个原料就是必不可少的。公司收到制造废物和报废部件，前者占大多数。

ELG-CF回收过程的第一阶段是去除任何可能对过程造成破坏的材料，例如金属。从已知的来源制造废料通常可以直接进入熔炉;如果对废物的理解不充分，试验可能是必要的。

寿命结束后必须首先大规模的使用能够处理厚度维55mm的固化层压板的Vecoplan机器。Barnes说，他花费了12~18个月测试最佳处理材料的实验参数。

他说这一过程的关键是确保复合材料分层，使其表面积增加，这有助于随后的热解。所合成的层压板是羽毛状的外观。

热解过程中，CFRP废料(以干纤维、固化和未浸渍料和层压板的形式)在没有氧气的环境中烘烤，材料加热到400~650℃。在处理过程中，热固性树脂排放的有害气体，按照环境准则与纤维分开被抽走并且焚烧。该炉正在不断改进，以提高其效率、降低成本，并且确保ELG-CF履行其环保责任。

这一过程产生一种坚韧的、研磨后呈现棉花状的碳纤维绒毛，它保持了90~95%的原始机械性能。经过几年的产品开发，ELG-CF已经成功的将这些材料转化为几种有用的形式。Barnes说：“使这个过程工业化花费了很长的时间，因为蓬松的碳纤维是一种很难处理的材料。”

ELG碳纤维的主要产品用于汽车应用包括：Carbiso CT，一种用于注射和层压成型化合物的短纤维产品；无纺布垫，可构成结构板成型化合物(SMCs)和快速固化的预压垫的基础；Carbiso TM，非织造垫，由可再生的碳纤维制成，与热塑性纤维混合而成，可压缩成型形成结构模型。

这些产品不是对原始碳纤维的替代品。事实上，Barnes最大的挑战是为它们创造一个市场。他说：“我们正在努力为一种新材料创造一个市场，我们正在使我们自己变得困难，因为我们正在寻找那些在汽车等领域的碳纤维的新应用。”

这项工作似乎得到了回报。这些材料正在被用于Gordon Murray设计的碳底盘上面，这是雅马哈动机的基础，e城汽车和新的TVR将在本月在Goodwood的复兴中推出。明亮的精简结构是使用ELG-CF的非织造布，制造Xenos E10跑车的碳纤维底盘。

也许最重要的是，ELG-CF已经与一个主要的OEM的车辆厂商签订了第一个生产合同，合同将在2017年底生效。该公司还与多家OEM厂商进行了寿命回收实验。ELG-CF目前正在寻求在美国和德国扩展业务。

“我们已经在这个网站上面证明了碳纤维业务，现在我们寻求全球扩展。” Barnes总结道。