リサイクルされたカーボンファイバー強化ポリマーをエポキシフォームの補強材として使用する

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J. Environ. Manage..2020 Sep;269:110766. S0301-4797(20)30698-8. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.110766.Epub 2020-05-21.

リサイクルされたカーボンファイバー強化ポリマーをエポキシフォームの補強材として使用する

Application of recycled carbon-fibre-reinforced polymers as reinforcement for epoxy foams.

Wenzhe Song
Ahmed Magid
Diyang Li
Koon-Yang Lee

PMID: 32560991 DOI: 10.1016/j.jenvman.2020.110766.

抄録

炭素繊維強化ポリマー(CFRP)の需要がますます増加していることと、厳しい環境規制により、CFRP廃棄物のリサイクルと再利用の研究が進められている。この論文では、CFRPの機械的リサイクルプロセスと、エポキシフォームの補強材としてのリサイクレートの応用について紹介する。CFRPはジェットミルを用いて機械的に処理された。繊維に富む部分と樹脂に富む部分を分離することなく、最大10wt%のCFRPリサイクル物をエポキシフォームに添加した。その結果、比圧縮弾性率は288MPa，強度は7.0MPaから1060MPa，強度は22.8MPaに増加し、それに伴い発泡体密度も0.37gcmから0.68gcmに増加した。その結果、比圧縮弾性率と強度（密度に対して正規化した値）は、未強化発泡体の789MPacm gと19.1MPacm gから、CFRPリサイクル強化発泡体の1563MPacm gと33.5MPacm gに増加し、それぞれ98％と75％の向上を達成しました。これらの結果から、CFRPリサイクレートはエポキシフォームの補強性に優れていることが分かりました。

The ever-increasing demand for carbon fibre reinforced polymers (CFRP) and stringent environmental legislation have driven the research into recycling and reusing the CFRP waste. This paper presents a mechanical recycling process of CFRP and the application of the recyclates as reinforcement for epoxy foams. The CFRP was mechanically processed using a jet mill. Up to 10 wt% of the CFRP recyclates, without separation of fibre-rich portion and resin-rich portion, was added into epoxy foams. The compressive modulus and strength of the epoxy foams increased from 288 MPa and 7.0 MPa, respectively, to 1060 MPa and 22.8 MPa, respectively, accompanied with an increase in foam density from 0.37 g cm to 0.68 g cm. Consequently, the specific compressive modulus and strength (normalised against density) increased from 789 MPa cm g and 19.1 MPa cm g for unreinforced foam to 1563 MPa cm g and 33.5 MPa cm g for CFRP recyclates reinforced foam, representing a 98% and 75% improvement, respectively. These results demonstrate that the CFRP recyclates have excellent reinforcing ability for epoxy foams.