JEC World 2023亮点回顾：复材回收，生物基复合材料和小型设备

新的回收技术

法国Nova Carbon是欧洲财团MANIFICA Recycling的一个衍生公司，在JEC World的初创企业助推器区域展出。该公司正在从干废料或解聚的碳纤维增强塑料产品中回收和重新排列碳纤维。回收的碳纤维保留了纤维的长度和性能。接着用再生碳纤维（rCF）生产半成品。该公司的长纤维重新排列技术已经由波尔多大学开发并获得专利。他们开发的设备可以生产由rCF制成的连续预浸带。Nova Carbon将继续开发这项技术，以便大规模生产rCF半成品。

Nova Carbon展示了来自其合作伙伴MANIFICA的重新排列的rCF干带和使用该材料制作的原型，包括MANIFICA与法国运动产品创新者迪卡侬合作制作的碳纤维复合材料鞋底，以及另一个主要合作伙伴Epsilon复合材料使用重新排列的rCF带制作的第一个拉挤碳板。

PHYre是一种高品质、低环境足迹的再生碳纤维，由法国Extracthive公司生产。自2016年以来，该公司就着手开发一种基于创新溶剂分解工艺的复合材料回收方法，并获得专利。这项专利工艺可以生产出干净无损的碳纤维，其模量和断裂强度与原始碳纤维相同甚至更好。该工艺使用的能源也比热解少得多，每公斤纤维的碳足迹减少了约4.5公斤二氧化碳。

Extracthive仍在研究使用这种rCF的应用。目前，已将回收的完整纺织品，成功在法国赛艇上示范使用。短切rCF纤维已在BMC材料中与环氧树脂搭配使用，可用于如x射线台的医疗应用。目前，回收的纤维长度可以达到80厘米，如果有一个适当大小的反应容器，甚至可以回收1-2米的纤维，但下游主要需求长度为3-50毫米的rCF。公司还与一家生产储氢瓶的公司合作，应用该技术拆解气瓶并回收了其中的碳纤维。

意大利ReCarbon成立于2022年，该公司提供了回收公司和实际工业市场之间的关键联系，完成了碳纤维回收链的“闭环”。ReCarbon现在生产热固性（预浸料）和热塑性形式的rCF中间产品。其Replate有机片材宽达1.3米，长超过2米。与原始玻璃纤维/PP LWRT（轻质增强热塑性塑料）产品相比，他们的rCF材料的硬度提高了4-5倍，这使得车身底部、门板、驾驶室等典型应用的重量减轻了45%。

ReCarbon也有一系列使用100% rCF和热固性环氧预浸料的产品，由热熔浸渍线制成。这些材料可以在120℃的高压灭菌器下固化1小时。对于特定的模具应用，50-70℃的固化温度也是可能的，而150℃的5分钟固化用于压缩成型。ReCarbon还开发了一种使用切碎rCF的'锻造'版本，类似于SMC产品，但能够在高压灭菌器或压力机中分别以6-7 bar和30 bar的压力进行加工，而不是SMC工艺的近100 bar。

此外，ReCarbon还提供Recomb系列复合三明治产品，使用热固性和热塑性rCF蒙皮和芯（蜂窝，泡沫）的不同组合。其中是一个完全热塑性，热成型夹芯板由rCF蒙皮和PET泡沫构成。

中国恒瑞集团为汽车、航空航天、建筑和工业市场提供先进的复合材料解决方案。除了展示X2 eVTOL飞机外，HRC还展示了其在再生碳纤维方面的最新发展，该飞机为原始设备制造商小鹏汇天HT Aero(中国广州)制造了100多个CFRP部件。该公司5万平方米的主要生产基地位于常熟，距离上海约90分钟车程。除此之外，该公司最近还增加了一个2万平方米的航空航天设施，其中包括一个用于回收碳纤维的热分解系统，以及一条预焙料生产线和一条用于rCF的SMC生产线。rCF/PP材料有两种常见的应用。第一个是CFRP汽车车轮的插入件，由预浸料外壳和背面的rCF SMC制成。第二种是浇注混凝土模板，由切碎的rCF/PP使用压缩成型制成。这种成型模具可以使用200-300次，而木制模具只能使用两次。

自1969年以来，意大利Ranger一直参与SMC工具制造，零件成型和工程，2002年加入树脂传递成型（RTM），并于2015年创建复合材料开发中心。2023年，该公司推出了由生物树脂和天然纤维制成的绿色模塑料（GMC）。

Ranger现在提供生物复合材料创业加速器，提供从可行性到商业计划，从材料到制造和投资者的专业知识。初创企业Hikari就是一个例子，它将GMC用于Hedera室内园艺系统。

GMC由亚麻纤维浸渍聚酯树脂制成，其中50%的重量来自可再生资源。传统BMC/SMC中使用的矿物基填料已被食品加工废弃物所取代。Hikari已经与意大利费拉拉大学的聚合物和复合材料部门合作完成了GMC材料的研究，确定在生产过程中，二氧化碳当量从传统SMC/BMC的2243公斤减少到GMC的938公斤，减少幅度约为60%。

韩国Dongnam Realize在JEC World 2022上获得了初创企业助推器奖，但今年却拥有了自己的展位，展示了其纤维素交联聚合物（CXP）。CXP颗粒由林业副产品或植物物质制成，据报道可以与传统的注射成型和挤出机一起使用，价格与传统塑料相似。然而，它是无毒的、无污染的，燃烧后会像木头一样烧焦并且可回收。

法国Carbon Axis再次展示了其XCell自动纤维放置（AFP）系统，但今年展示了其新的XPlace²模块化AFP头，其板载线轴可以安装在更大的机器人上制造更大的零件。这样的机头可以保持其模块化和灵活性，以便客户可以选择不同的线轴配置并根据他们的应用进行调整。新的机头将在2023年底作为一个独立的单元提供，并将集成到正在开发的新机器中。

意大利Meccatronica 展示了其E-Form系列伺服电动压力机，可提供高质量且节能的复合材料零件热成型。作为传统液压机的替代品，E-Form全电动技术可减少高达75%的能耗，由于没有阀门，管道或油处理，减少了维护成本，使其具有更高的清洁度和精度。成形力范围从20到100吨，工作温度高达220℃。每个板的专用和自主温度调节器是整个系统设计的一部分，用于高质量复合材料部件的可靠性和可重复性。

韩国OneJoon生产各种热加工生产线，包括氧化炉，这是碳纤维生产过程中最大的能源消耗者。在JEC 2023上，OneJoon重点介绍了其新型端到端气流氧化炉，与传统的中心到端气流氧化炉相比，它减少了能源消耗，提高了效率。后者使用中央静压室将加热的空气从氧化炉堆的中心分配到每一端。典型的3米宽的碳纤维氧化生产线使用三个堆叠的两个烤箱，其中每个烤箱需要两个风扇和两个燃气燃烧器/电加热器组。端到端烤箱将这种设备减半，只需要一个风扇和一个燃烧器/电加热器组。中央全会也被取消，简化和改善空气分布。这有助于均匀氧化聚丙烯腈前驱纤维，这是整体工艺效率和最小化火灾风险的关键。