NCC doorbraak met warmte-geactiveerde composiet ontkoppelingstechnologie

Het National Composites Centre (NCC, Bristol, VK) en Oxford Brookes University kondigen aan dat ze een nieuwe technologie hebben ontwikkeld die composietstructuren in staat stelt om snel en goedkoop te scheiden (of te de-bonden) met behulp van een eenvoudige warmtebron. Met als doel om het makkelijk te maken om met composietonderdelen te werken, ze te repareren en te demontteren, bedoelen de onderzoekers dat deze technologie significant zal impacteren het ontwerp, gebruik en end-of-life recycling van een breed scala aan producten, inclusief auto's, vliegtuigen en windturbines.

Onderzoekers bij Oxford Brookes University toonden aan dat door laagkost additieven toe te voegen aan off-the-shelf structurele lijmen, composietonderdelen in zo min als zes seconden gescheiden konden worden door de temperatuur van de verbinding te verhogen tot ongeveer 160°C. Het National Composites Centre rapporteert dat het nu heeft bewezen dat de nieuwe aanpak op industriële schaal werkt als onderdeel van zijn Technology Pull-Through Programme, dat bestaat om nieuwe ideeën van het lab naar de markt over te brengen.

Kleine hoeveelheden uitdijbaar graafiet (wijd gebruikt voor brandbescherming) of thermisch uitdijbare microsferen worden toegevoegd aan lijmen die routinematig gebruikt worden om composietonderdelen te binden. Volgens de NCC hebben deze additieven minimale impact op de prestaties van componenten in normale operatie, maar wanneer verwarmd tot de vereiste temperatuur uitoefenen ze een kracht die componenten "loslaat." Dit betekent, zegt NCC, dat in de nabije toekomst composietcomponenten gemakkelijk herpositioneerd en hergebruikt kunnen worden tijdens productie — afval verminderend, gerepareerd in operatie en efficiënter gerecycled aan het einde van hun werkende leven.

"Dit is een echt opwindende ontwikkeling, met name met duurzaamheid als een steeds significantere uitdaging voor de industrie," zegt Lucy Eggleston, onderzoekingenieur bij de NCC. "Historisch, wanneer een onderdeel beschadigd is of het einde van zijn leven bereikt, zou het als afval geclassificeerd en weggegooid worden. Met deze technologie kunnen we deze structuren uithalen om te repareren, te reconfigureren, of op verschillende manieren te gebruiken. Dit kan de beschikbare end-of-life strategieën voor componenten vergroten, uiteindelijk hun impact op het milieu verminderend."

Bijvoorbeeld, de automotieve sector, zegt NCC, kijkt naar het vergroten van zijn gebruik van composieten en gelijmd onderdelen om voertuiggewicht te verminderen. Voertuigen moeten ook 85% recycleerbaar zijn om te voldoen aan end-of-life richtlijnen. De nieuwe technologie zou rapporteerderwijs mechanics in staat stellen om beschadigde onderdelen te verwisselen met een eenvoudige heetluchtpistool. Recyclers kunnen hele auto's door lage-temperatuur ovens halen en ze zien zich in seconden ontbinden.

De onderzoekers hopen ook deze technologie uit te breiden naar recycling van de grote hoeveelheden koolstofvezel en glasvezel composieten op afgeschreven vliegtuigen en windturbinebladen.

"We kijken al ongeveer 10 jaar naar manieren om structurele lijmen te de-bonden, en werken met de NCC door het Technology Pull-Through programma heeft ons in staat gesteld de technologiegereedheid van ons onderzoek te bewijzen," zegt Professor James Broughton, hoofd van het Joining Technology Research Centre bij Oxford Brookes University. "We kunnen nu met de industrie werken om de technologie volledig te optimaliseren voor specifieke toepassingen en het aan te passen zoals vereist."