文/本刊編譯(原文來(lái)自Cannon)
在醫(yī)療領(lǐng)域,回收再利用的碳纖維找到了很多用武之地,比如制造假牙。在此方面,瑞士Innovative Recycling公司積累了一些經(jīng)驗(yàn),該公司收集其他公司的碳纖維廢料,用來(lái)工業(yè)化地生產(chǎn)多用途、非織物的回收再利用碳纖維。
復(fù)合材料因其固有的特性,被廣泛地應(yīng)用于對(duì)輕量化、堅(jiān)固性和機(jī)械性能有著很高要求的諸多應(yīng)用領(lǐng)域。除了應(yīng)用最廣泛的汽車或航空領(lǐng)域外,近些年,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料還逐漸被用于醫(yī)療假體生產(chǎn)領(lǐng)域,是制造假肢、假牙和假骨骼最常用的材料之一。
相比傳統(tǒng)材料,由碳纖維制成的假牙不僅更輕,且能有效吸收振動(dòng),生產(chǎn)時(shí)間還短。此外,針對(duì)這一特殊應(yīng)用,由于這種復(fù)合材料采用的是短切的回收再利用碳纖維,因而更利于加工成型。
在將回收再利用的碳纖維用于假牙等方面,瑞士Innovative Recycling公司積累了一些經(jīng)驗(yàn)。該公司致力于收集其他公司的碳纖維廢料,然后再工業(yè)化地生產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品。自2016年起,Innovative Recycling公司就在生產(chǎn)非織物的回收再利用碳纖維,并提供給許多應(yīng)用行業(yè),如醫(yī)療、汽車、建筑、能源、體育和造船等。
在醫(yī)療領(lǐng)域,回收再利用的碳纖維找到了很多用武之地,比如制造假牙
“生產(chǎn)多用途、非織物的回收再利用碳纖維并不是我們首先提出來(lái)的,這要追溯到大約10年前。當(dāng)時(shí),那些使用原生碳纖維進(jìn)行生產(chǎn)的公司,會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生干的碳纖維廢料,利用這些廢料,可以制成非織物的碳纖維。這種產(chǎn)品有很好的市場(chǎng)潛力,但缺乏大規(guī)模生產(chǎn)所需的廢料量、資金和機(jī)械設(shè)備。” Innovative Recycling公司CEO Enrico Rocchinotti先生回憶說(shuō),“2015年,我與商業(yè)伙伴L(zhǎng)uca Mattace Raso共同決定,為工業(yè)化地生產(chǎn)這種碳纖維進(jìn)行投資。第二年,Innovative Recycling公司就投入了生產(chǎn)?!?/p>
投產(chǎn)后,Innovative Recycling公司實(shí)現(xiàn)了這種回收再利用碳纖維的商業(yè)化,但同時(shí)也意識(shí)到,如果這種回收再利用的碳纖維是半成品,則沒(méi)有市場(chǎng),因此必須更進(jìn)一步,為市場(chǎng)提供成品。之后,該公司發(fā)現(xiàn)了一家從事牙科業(yè)務(wù)的意大利公司,他們?cè)谟锰祭w維制作假牙方面處于領(lǐng)先地位。當(dāng)時(shí),這家意大利公司正在尋找一種材料,想將其制成81片圓盤,再經(jīng)銑削后,做成極具創(chuàng)新的假牙。為此,Innovative Recycling公司用一種特別開(kāi)發(fā)的生物樹(shù)脂浸潤(rùn)其生產(chǎn)的碳纖維氈材,固化后再制成一塊2 cm厚、1 m2大小的板材,這正是那家意大利客戶想要的。
為了讓板材具有高機(jī)械性能,Innovative Recycling公司不能使用傳統(tǒng)的預(yù)浸式生產(chǎn)模式。事實(shí)上,這種非織物的回收再利用碳纖維預(yù)浸料,一旦放到生產(chǎn)線上展開(kāi)并壓制的話,它會(huì)被撕裂。
因此,該公司向康?。–annon)求助,一起開(kāi)發(fā)出了一種替代的生產(chǎn)方案。他們先將非織物的碳纖維切成1 m2大小的片材,然后在一個(gè)專門的工作站內(nèi),用液體淋澆(LLD)生物樹(shù)脂(這種樹(shù)脂是采用Jaime Ferrerof R*理念特別開(kāi)發(fā)的)來(lái)浸潤(rùn)碳纖維片材,浸潤(rùn)疊放70片碳纖維片材,就做成了一塊氈材,然后用一臺(tái)750 t的壓機(jī),熱模壓制成型。利用這項(xiàng)工藝做出的板材,經(jīng)再加工后,即成為制作假牙所需的圓盤。
為什么回收再利用的碳纖維適合做假牙呢?Rocchinotti先生對(duì)此回應(yīng)說(shuō):“碳纖維是一種非常輕而柔韌的材料,它的重量只有目前市場(chǎng)上在用假牙原材料如氧化鋯、陶瓷和鈦的1/8,其特性會(huì)給人一種擁有自己牙齒的感覺(jué)。因此,對(duì)于這項(xiàng)特殊的應(yīng)用,回收再利用的碳纖維是一種絕佳的材料,因?yàn)樗哂懈玫纳镉H和性,更大的抗疲勞強(qiáng)度和最大的柔韌性?!?/p>
據(jù)介紹,Innovative Recycling公司使用的碳纖維廢料主要來(lái)自一些意大利公司,這些公司使用碳纖維進(jìn)行生產(chǎn),通常會(huì)產(chǎn)生25%的碳纖維廢料。這些廢料沒(méi)有浸過(guò)樹(shù)脂,是干的。獲得這些廢料后,Innovative Recycling公司會(huì)用一種冷機(jī)械加工的方式進(jìn)行處理。他們將這些材料中的一部分磨碎,用于生產(chǎn)汽車剎車片,將另一部分切碎,再與砂漿或水泥膠粘融合,用于建筑行業(yè)。當(dāng)然,最好是編織。
采用康?。–annon)設(shè)備生產(chǎn)出的用于制作假牙的碳纖維圓盤產(chǎn)品
在對(duì)碳纖維廢料進(jìn)行回收再利用的每個(gè)階段,Innovative Recycling公司都會(huì)與康?。–annon)密切合作。為解決與制造這一產(chǎn)品有關(guān)的問(wèn)題,康?。–annon)實(shí)驗(yàn)室?guī)椭麄冏隽撕芏鄿y(cè)試并給予了很大的支持,同時(shí),康?。–annon)的技術(shù)人員在整個(gè)生產(chǎn)工藝的開(kāi)發(fā)和調(diào)整方面也發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。最終,只用了短短6個(gè)月的時(shí)間,就成功地實(shí)現(xiàn)了這一復(fù)雜產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。這個(gè)時(shí)間非常短,因?yàn)橐话闫骄鶗?huì)需要5、6年。
目前,Innovative Recycling公司的業(yè)務(wù)主要在醫(yī)療領(lǐng)域,該公司從康隆(Cannon)采購(gòu)的設(shè)備也是為醫(yī)療應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的。該公司還在研究將這種板材的厚度提高到至少4 cm,以便用其生產(chǎn)人造關(guān)節(jié)——這又是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的項(xiàng)目。據(jù)介紹,這種材料還可用于制造軍艦船艙的壁板、天花飾板、汽車剎車部件、飛機(jī)座椅的后部及外觀件等。
Rocchinotti先生表示,該公司將與康?。–annon)繼續(xù)合作,探索更多可用回收再利用的碳纖維替代金屬的應(yīng)用領(lǐng)域,目前他們關(guān)注的產(chǎn)品之一是腰帶或鞋扣:一方面,碳纖維的帶扣可以明顯減輕最終產(chǎn)品的重量;另一方面,碳纖維的帶扣是一個(gè)非金屬件,可以讓射線透過(guò),這樣,在機(jī)場(chǎng)安檢時(shí),可能再也不用脫掉鞋子和皮帶了。