Újrahasznosított szénszálas kompozitok repedésterjedésének vizsgálata
Az elmúlt pár évtizedben jelentős mértékben nőtt a szénszál erősítésű polimer kompozitok (CFRP) felhasználása számos ipari területen. Ezek az anyagok népszerűségüket az alacsony tömegüknek, az ehhez társuló kiváló mechanikai tulajdonságaiknak és a kompozit termékek tervezési szabadságának köszönhetik. Az egyre szigorúbb üvegház gáz (ÜHG) kibocsátás csökkentési szabályozások miatt folyamatosan növekszik az igény a szénszálas kompozitok iránt az iparban. Tavaly közel 160 kt [1] CFRP-t használtak fel a repülő, az energetika (elsősorban szélturbinákban), az autó, az építő és a sportszer iparban. Annak érdekében, hogy a kibocsátás csökkentés hatékony eszköze legyen a szénszál, ahhoz az anyagok teljes életciklusával tisztában kell lennünk és a keletkező hulladékkal foglalkoznunk kell. Mivel a nyers szénszál gyártás energiaigényes és költséges, ezért a növekvő kereslet kiszolgálására új alternatív nyersanyagforrást nyújthatnak az újrahasznosított szálakból készült erősítőstruktúrák. Az erősítőszálak visszanyerése koránt sem egyszerű mérnöki feldat, ugyanis a szálakat beágyazó mátrix anyagot fizikai vagy kémiai úton el kell távolítani az erősítőszálak roncsolása nélkül. Számos technológia került kidolgozásra a kompozit anyagok újrahasznosítására [2], viszont ezen technológiák jelentős része még nem áll készen az ipari mértékű alkalmazásra.
Munkám során különböző típusú erősítő struktúrákat társítottam nem termoplasztikus epoxi mátrixszal, és összehasonlítottam az eredeti és újrahasznosított szénszálat tartalmazó kompozitok mechanikai tulajdonságait. Különös figyelmet fordítottam az anyagokban történő repedésterjedések vizsgálatára. Egyes anyagok esetében vizsgáltam a száltartalom hatását a kompozitok tulajdonságaira. Az eredmények alapján az újrahasznosított szénszálat tartalmazó kompozit anyagok megközelítették az eredeti szénszálas anyagok tulajdonságait, ami alátámasztja az újrahasznosított szálak alkalmazhatóságát.
Irodalom:
[1] J. Zhang, V.S. Chevali, H. Wang, C.H. Wang, Current status of carbon fibre and carbon fibre composites recycling, Composites Part B: Engineering, 193, 2020, 108053
[2] S. Pimenta and S. T. Pinho, Recycling carbon fibre reinforced polymers for structural applications: Technology review and market outlook, Waste Management, 31, 2011, p. 378– 392.
szerző
-
Sántha Péter
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Tamás-Bényei Péter
adjunktus, Polimertechnika Tanszék
