열가소성 폴리머 및 합성물을 유기 시트로 재활용하기 위한 산업용 생산 라인

Cetim(프랑스 낭트)은 열가소성 복합 부품의 산업화된 생산(1분 미만 주기)을 위한 QSP(Quilted Stratum Process)와 이러한 부품을 최적화하는 QSD(Quilted Stratum Design) 소프트웨어로 이미 잘 알려져 있습니다. , 생산 스크랩을 다시 부품으로 재사용하는 방법을 포함합니다. 세 번째 구현 기술은 섬유 강화가 있거나 없는 열가소성 스크랩을 원하는 속성과 비용을 제공하는 유기 시트 패널로 바꾸는 모듈식 생산 라인입니다.

Cetim Grand Est의 파일럿 라인

이 열가소성 복합재 재활용 공정은 Cetim Grand Est(Mulhouse, France)에서 개발했습니다. 1977년 Cetim Cermat로 설립된 이 회사는 2018년 CRITT Matériaux Alsace와 합병하여 프랑스의 Alsace Lorraine 및 Champagne-Ardenne 지역 기업에 기술 지원을 제공했습니다. "Cetim Grand Est는 폴리머 및 열가소성 복합 재료의 재활용 기술을 담당하고 있습니다."라고 Cetim Grand Est의 Mulhouse 기반 Industry of the Future 팀의 사업부 매니저인 Clément Callens가 설명합니다. 여기에는 열가소성 공정 및 온라인 모니터링 프로젝트가 포함됩니다. "우리는 이 부서에 15명의 직원이 있으며 다양한 산업 분야의 대학 및 회사와 협력하여 도전적인 문제를 해결하기 위해 학제 간 팀을 구성합니다."

"Mulhouse에 설립한 파일럿 생산 라인은 생산 스크랩을 재활용하기 위한 이 혁신적인 열기계적 프로세스가 가능하다는 것을 세상에 보여주기 위해 개발되었습니다."라고 Callens는 말합니다. “이 라인은 철학에서 QSP와 유사합니다. 즉, 유연하고 모듈화된 자동화 시스템을 통해 기업이 효율적이고 비용 효율적인 방식으로 기술을 사용할 수 있습니다. 우리는 실제로 Nantes의 QSP 라인이나 다른 고객으로부터 스크랩을 받은 다음 이를 다양한 유기 시트 재료 및 패널로 업사이클링합니다. 이는 복합 재료의 무결성을 유지하여 기존 재료 및 기존 재활용 복합 재료에 비해 더 높은 성능을 유지하는 것을 목표로 합니다."

Thermosaic 및 ThermoPRIME

이 라인은 Thermosaïc 및 ThermoPRIME의 두 가지 개별 접근 방식을 결합합니다.

Thermosaïc은 절단 및 트리밍(또는 수명이 다한 부품)에서 열가소성 복합 생산 스크랩을 가져와 거칠게 파쇄한 다음 열기계 프로세스를 사용하여 파쇄물을 유기 시트로 변환합니다. "우리는 그것을 복합 구조 패널이라고 부릅니다."라고 Callens는 말합니다. "하지만 기본적으로는 유기 시트와 비슷합니다." 오가노시트라는 용어 열 성형 및 복합 부품으로 오버몰딩될 수 있는 직물 강화 열가소성 프리프레그, 세미프레그 또는 사전 압밀된 블랭크를 설명하기 위해 유럽에서 발전했습니다. Thermosaic 제품은 준등방성이며 기계적 특성을 최대화하기 위해 섬유 길이를 최대한 길게 유지합니다. "그들은 짧은 섬유 시트와 고전적인 유기 시트 사이의 중간에 있습니다."라고 Callens는 말합니다. “기술의 목표는 성능과 비용을 항상 연결해야 하기 때문에 파쇄 크기와 패널 속성 사이에서 적절한 절충안을 찾는 것입니다. 공정은 유연하고 비용 효율적이어야 하며, 이는 새로운 재료보다 저렴해야 함을 의미합니다.”

"저희는 ThermoPRIME 구조 패널을 만들기 위해 동일한 공정 라인을 사용합니다."라고 그는 설명합니다. “기본 개념은 같지만 이 접근 방식에서는 강화되지 않은 열가소성 플라스틱 스크랩 또는 수명이 다한 부품을 필름으로 재활용하는 것으로 시작합니다. 다른 재료로 만든 필름은 이미 시장에 나와 있습니다. 그런 다음 버진, 천연, 재활용 또는 기타 건조 연속 섬유를 추가하여 버진 재료와 동일한 특성을 갖지만 더 낮은 비용으로 유기 시트를 생산합니다. 섬유 함침은 기존 유기 시트의 일괄 처리보다 저렴한 연속 공정을 사용합니다.”

시연, 비용 절감 및 공급망

현재까지의 시연에서는 PEEK(폴리에테르에테르케톤) 또는 PPS(폴리페닐렌 설파이드)와 같은 고성능 열가소성 수지를 사용하여 이미 미가공 재료로서 비용이 저렴한 PP(폴리프로필렌)와 같은 재료에 비해 더 많은 비용 절감 효과를 보여주었습니다. 이러한 폴리머 외에도 Callens의 팀은 PA6(폴리아미드6)을 처리하고 다양한 종류의 유리 섬유 강화 폴리머 재활용 제품을 개발했으며, 예를 들어 Porcher(프랑스 Eclose-Badinières)와 협력하여 Thermosaic 및 ThermoPRIME 패널을 생산합니다. 팀은 또한 재활용 탄소 섬유 강화 폴리머 패널을 연구하고 있습니다.

재활용 공급망이 어떻게 발전하고 있다고 보십니까? "우리는 현재 이 기술을 산업에 이전하기 위해 노력하고 있으며 Tier 1 공급업체 및 재료 제조업체와 협력하고 있습니다."라고 Callens는 말합니다. “Cetim Grand Est는 개념 증명 및 타당성 연구를 완료하기 위해 업계와 협력하고 있습니다. 또한 기계 제조업체 파트너와 협력하여 고객의 특정 요구 사항을 충족하도록 라인을 조정하고 고객과 협력하여 최적의 생산 모듈 및 매개변수를 정의하는 데 도움을 주고 있습니다.”

Thermosaïc 및 ThermoPRIME은 JEC World 2018에서 지속 가능한 개발을 위한 혁신 상을 수상했습니다. Clément Callens는 5월 12일 JEC World 2020(프랑스 파리)에서 이 기술에 대한 자세한 내용을 발표할 예정입니다.