Infinity 项目开发的高取向 rCF/PA6 带的拉伸强度和模量是原始 CFRP 产品的 88%，但使全球变暖潜势降低了 49-66%。

由此生产出来的“Infinity”rCF预浸带变体，无需修剪预浸带边缘。

来源|DITF

德国纺织和纤维研究所（DITF）日前宣布开发出了由再生碳纤维（rCF）制成的高取向预浸带，适用于汽车结构部件等高性能应用领域的再利用。

碳纤维通常由石油原料制成，生产过程耗费大量能源，并排放大量二氧化碳。这种材料的全球升温潜能值约为每公斤 20-65 公斤二氧化碳当量。尽管如此，碳纤维增强聚合物（CFRP）的产量仍在不断增加，碳纤维增强聚合物的废料量也随之增加。据 DITF 称，这是因为根据不同的加工方法，在生产过程中会产生高达 50% 的边角料。此外，还有大量以报废（EOL）部件形式出现的 CFRP 废弃物，目前只有 15%的 CFRP 废弃物被回收利用。其余 85% 的废料最终被送往垃圾焚烧厂或垃圾填埋场。

与原生纤维相比，RCF 的潜在用途有限。原始形态的碳纤维通常呈丝状，其长度在技术上不受限制，方向与负载方向一致。进行回收不可避免地会将碳纤维缩短到微米到厘米的长度。此外，碳纤维的取向也会丢失，纤维最初会缠结在一起。

15 年来，DITF 一直在对传统纺丝工艺进行改造，以开发一种新型的碳纤维半成品，并改善其机械性能，使其能够在结构应用中真正取代原始纤维材料。DITF 表示，只有这样，碳纤维基复合材料才能真正实现可回收利用。

为了生产出与使用原生纤维的产品类似的定向半成品，消除 rCF 的缠结并使纤维平行排列至关重要。实现这一目标的一个可行方法是生产高度定向的预浸带。

首先，打开 rCF 并将其与热塑性基体纤维（聚酰胺 6）混合。然后，在为加工碳纤维而改进的梳理工艺中进一步分离纤维混合物并使其定向。在梳理机的出口处，梳理过程中产生的纤维梳理网被合并成纤维条，并沉积在罐中。这种 rCF/PA6 纤维条是后续预浸带成型工艺的起始材料，已经对碳纤维进行了预定向。在随后的拉丝过程中，纤维的取向可以增加。通过拉伸纤维带，纤维沿牵伸方向移动并纵向排列。最后一道工序是纤维带成型，在此过程中，纤维带在张力作用下形成所需的形状，并固定成连续的带状结构。在固定过程中，热塑性纤维部分或全部熔化，然后凝固。

在"Infinity"研究项目（03LB3006）中，使用了 DITF 开发的这一生产高定向 rCF 带的技术，以展示 CFRP 的可持续和纤维友好型回收循环。在 "Infinity"预浸带的基础上，开发出了一种复合材料，其拉伸强度和拉伸模量达到了同类原始纤维产品的 88%。此外，生命周期分析表明，使用热解纤维时，全球升温潜能值降低了约 49%，而使用来自生产废料的 rCF 时，全球升温潜能值降低了约 66%。

来源：CompositesWorld