数年前、BMW グループは、客室全体を炭素繊維強化プラスチックで構築するという革新的な一歩を踏み出しました。いつものように、新しい製造方法により、大量のリサイクル炭素繊維も生み出されています。リサイクル炭素繊維を上手に使い、廃棄物を宝物に変えるには、この記事を読んでください。

自動車生産におけるドライカーボン繊維の製織 リサイクルされたカーボン繊維は、高性能エンジニアリング製品に使用できます。革新的なプロセスを使用してステープルファイバーに加工できるプロトファイバーとして、この新しい繊維を充填した複合材料を軽量で高弾性の自動車部品の製造に使用できます。

軽量化によりリサイクルカーボンファイバーを実現

航空業界は、多くの場合、軽量コンポーネントの使用においてリーダー的役割を果たしてきました。このようなコストのかかる車両の場合、重量を削減することですぐに得られるメリットは、燃料消費量の削減です。自動車業界も同様の課題に直面しています。ヨーロッパ、米国、中国などの中核市場は、炭素排出削減の規制要件を満たすために野心的な気候目標を設定しています。たとえば、欧州の規制では、乗用車からの CO2 排出量を 2020 年までに平均 95g/km まで削減することが義務付けられています。その結果、自動車メーカーとその関連会社は、燃料消費量を削減する新しい方法を見つけたり、実現されていないアイデアを軽量設計に適用したりすることに資金を注ぎ込んでいます。それは量産できるということ。

数年前、BMW グループは、客室全体を炭素繊維強化プラスチックで構築するという革新的な一歩を踏み出しました。いつものように、新しい製造方法により、大量のリサイクル炭素繊維も生まれます。これらのリサイクル炭素繊維には、乾燥した繊維残留物と湿った廃棄物が含まれます。当初、自動車メーカーは炭素繊維を乾燥させて、小規模な用途に使用するのに適切な長さの生地にリサイクルすることに重点を置いていました。ただし、残った生地は新しいパーツの形状要件を満たさない可能性があります。手動処理​​はコストと時間がかかり、人的ミスが発生しやすいことがわかっています。したがって、新しい解決策を見つける必要があります。

炭素繊維を効率よく織物に使用

ドイツ、ローワーチゼンの AKRO-PLASTIC GmbH は、ポリマー溶融物にリサイクル炭素繊維を添加することで、リサイクル炭素繊維の付加価値を高める方法を発見しました。炭素繊維を切断する従来の方法と同様に、布地の繊維は複数のステップで切断され、押出機で重力でバッチ処理されます。主な困難は、布を織るための粉末バインダーにあります。元々は、カーボンファイバーファブリックの層を所定の位置に保持し、下流プロセス中にカーボンファイバーファブリックが剥がれるのを防ぐことを目的としていました。加工時の温度をいかに正確にコントロールするかがフィードのポイントとなります。この場合、使用した二軸押出機 (製造元: FEDDEM GmbH & Co. KG) には、ポリマー溶融物に最大 40% の炭素繊維をゆっくりと添加する新開発のサイドフィーダーが装備されています。

軽量化に優れた複合素材

ICF として知られる炭素繊維強化製品の新しい AKRO-PLASTIC シリーズは、競争力のある価格でありながら高強度と低密度を特徴としています。最大 40% の炭素繊維を追加できます。新しい製品ラインは、製品の重量、特に耐荷重コンポーネントの重量を大幅に軽減することを目的としています。炭素繊維強化複合材料は、電気シールドと優れた熱伝導率を備えており、特に活性炭フィルター、コントロールユニットサポート、センターコンソールコンポーネントに適しています。表 1 の比較は、15% の炭素繊維で強化された PA6 (AKROMID B3 ICF 15 black (5026)) の引張弾性率が 30% のガラス繊維で強化された PA6 の引張弾性率と同じであることを示しています。12% を超える比重は、顧客が曲げ強度の 20% 低下を喜んで受け入れるには十分です。ポリマーの剛性は繊維充填量の増加により最大 42% 増加しますが、ポリマーを犠牲にしても曲げ強度は 12% しか減少しません。しかし、重量の利点は大きく、重量は 22% 減少しました。

発泡減量

他の加工方法と組み合わせることで、さらに部品の軽量化が可能です。市場で最も一般的な 2 つのテクノロジーは、水アシスト射出成形とガスアシスト射出成形 (WIT/GIT) です。発泡剤を使用してポリマーを発泡させると、使用する方法に応じて重量をさらに 6 ～ 13 パーセント減らすことができます。表 2 に示すテストでは、3.5% の化学発泡剤 AF-Complex PE 990310TM を 20% の炭素繊維強化 (ポリアミド + ポリプロピレン) ブレンドに添加し、タイロッドのダイスに塗布しました。密度は 13 パーセント以上減少します。これは水の密度よりも小さくなります。大幅な重量減少にもかかわらず、曲げ強度の低下はなく、曲げ剛性は 40% ガラス繊維強化ポリアミド 6 とほぼ同じでしたが、ガラス繊維入り製品の重量は約 50% 増加しました。したがって、