지속적인 탄소섬유 재생을 상용화하기 위한 새로운 시도

국립복합재료센터(NCC)는 영국에서 지속적인 탄소섬유 매립을 산업화하기 위한 새로운 3개년 계획의 시작을 발표했습니다.

NCC는 B&M Longworth 및 Cygnet Texkimp와 협력하여 시험을 감독하면서 이전에 5월에 연구된 재활용 프로세스를 상용화하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 프로젝트는 이제 이러한 작업을 개선하고 확장하여 재생 연속 탄소 섬유를 시장에 출시할 계획입니다.

2022년 11월 완료를 목표로 하는 프로젝트의 첫 번째 단계를 통해 센터는 산업화의 다음 단계로 이동하기 전에 자재 성능을 검증할 계획입니다.

지속적인 탄소섬유 재활용 달성

필터와 생산 장비에서 폐 폴리머를 제거하기 위해 원래 설계된 B&M Longworth의 기술인 DEECOM 프로세스를 활용하여 오래된 탄소 섬유 재료를 분해하여 재사용합니다.

이 공정에서는 압축 중인 과열 증기를 사용하여 복합재 폴리머의 미세한 균열을 관통한 다음 응축합니다. 압축이 풀리면 물질이 끓고 팽창하여 균열이 생기고 부서진 입자가 운반됩니다.

이 압력 사이클은 섬유에 부유하는 모든 물질을 방출하여 개별 요소가 재생될 수 있도록 반복됩니다. 주요 구성 요소 재료를 그대로 둘 수 있어 재료의 길이에 관계없이 보관할 수 있습니다.

항공기, 전기 자동차 및 수소 저장 탱크를 포함한 많은 기술의 제조에 적용됨에 따라 2025년까지 버진 섬유에 대한 수요가 공급을 초과할 것으로 예상됩니다. 따라서 NCC는 공급망 압력을 완화하고 영국을 복합 소재의 선두에 두는 것을 목표로 합니다. 재활용하고 업계가 순 제로 목표를 달성하도록 돕습니다.

예를 들어 재생된 연속 탄소섬유는 운동화와 같은 스포츠 용품을 만드는 데 사용되는 천연 소재를 대체할 수 있으며, 이는 제조 과정에서 평균 약 13.6kg의 이산화탄소를 배출합니다. 그러나 NCC는 새로운 공정을 통해 재생 탄소 섬유를 사용하면 재료 제조 배출량을 kg당 29.5kg의 CO2e에서 5kg의 CO2e로 줄일 수 있을 것으로 예측합니다.

또한 이 프로젝트는 항공우주 및 방위 조직이 우선적으로 공급이 감소함에 따라 천연 탄소 섬유의 비용이 증가하므로 공급망에 2차 수명 재료를 채택함으로써 기업의 수익성을 유지하는 데 도움이 되기를 바라고 있습니다.

새로운 공정은 세 가지 등급의 탄소 섬유 생성을 가속화하는 것을 목표로 합니다. 에너지, 자동차 생산 및 스포츠 용품에 사용되는 특정 길이 및 강성의 연속 섬유를 포함하는 등급 A; 자동차, 해양, 의료 시장에 적용할 수 있는 지정된 길이와 강성을 지닌 단섬유용 등급 B; 등급 C는 화학 처리에 사용할 수 있는 손상된 섬유를 표시합니다.

이는 다양한 상업적 응용을 지원하고 영국의 매립지로 보내지는 연속 탄소섬유 강화 폴리머(CFRP) 재료의 양을 향후 4년 내에 50%까지 줄일 것으로 예상됩니다.

현재 탄소섬유를 재활용하는 방법은 잘게 잘린 부분만 처리할 수 있으며 산업적 적용이 제한적입니다. NCC는 새로운 연속 탄소 섬유 스트립을 산업화하는 것을 목표로 하지만 기존의 재활용 재료보다 더 높은 재료 성능을 유지합니다.

6단계 프로세스

초기 스프린트 프로젝트에 이어 프로그램은 연속 6단계로 들어갑니다. 1단계에서는 자동 섬유 검사 및 공정 확장 방법 이해를 포함하여 재생 공정에 들어가는 재료의 공급원료 품질에 대해 논의합니다.

그런 다음 2단계는 장섬유 재생을 위한 에너지 모델을 정의하기 위해 속도와 특정 특성에 대해 장섬유를 복구하도록 프로세스를 '조정 가능'하게 만드는 방법을 탐구할 것입니다. 다음으로, 3단계에서는 섬유를 일정한 속도로 풀 수 있는 방법과 재활용된 섬유의 손상을 좋은 속도로 식별할 수 있는 방법을 결정합니다. 4단계에서는 재생 섬유를 원래 재료와 비교하고 시장 가격을 찾는 과정에서 재생 섬유의 특성을 파악합니다.