Ook voor windmolens? (afb: EMPA)

Vezelcomposieten worden onder veel meer gebruikt voor treinen, vliegtuigen en windturbines. Die materialen zijn populaire aangezien je er sterke en lichte producten van kan maken in nagenoeg elke vorm. Het grote probleem is dat ze moeilijk zijn te kringlopen aangezien ze uit diverse bestanddelen en vaak ook thermoharders bestaan. Dan krijg je het probleem dat afgedankte windmolens een afvalprobleem veroorzaken en dat kan niet de bedoeling zijn van ‘groene’ producten. Nu zou het Zwitserse EMPA een vezelcomposiet (=samengestelde stof) hebben gemaakt dat niet alleen vlamvertragend is, maar ook recycleerbaar zou zijn.
“Het is een uitdaging om de verschillende eigenschappen te combineren,” legt Empa-onderzoeker Sabyasachi Gaan uit. “Wanneer je een materiaal bijvoorbeeld vlamvertragend maakt, verander je altijd ook de andere eigenschappen ervan.” Gaan en zjn collega’s hebben samen met hun industriële partner Elantas het probleem bij de horens gevat. Hun aandacht richtte zich op een specifiek composietmateriaal dat, onder meer, wordt gebruikt in het interieur van vliegtuigen en treinen, voor de vloer van de passagierscabine.
Dat materiaal is een meerlaagse sandwich. De kern bestaat uit een honingraatstructuur van aramide, een hittebestendig polymeer. Deze stabiele, lichtgewicht kern is aan de boven- en onderkant bedekt met verschillende plat geweven lagen glas- of koolstofvezels. Epoxyhars dient als bindmiddel, zoals bij veel composietmaterialen het geval is, maar een thermoharder verkoolt bij verhitting en dan is kringlopen vrijwel onmogelijk. “Tegenwoordig belanden epoxycomposieten op stortplaatsen of worden ze verbrand”, zegt Gaan.

Gaan en de zijnen ontwikkelden een fosforhoudend additief voor epoxyhars dat het materiaal brandvertragend maakt en tegelijk ook recycleerbaar. Als epoxy tijdens de productie met deze fosforverbinding wordt gemengd, kan het onder bepaalde omstandigheden na uitharding worden verzacht en opnieuw gevormd (zogenaamde thermomechanische recyclering), wat voorheen onmogelijk was voor epoxy.
In het door Innosuisse betaalde project streefden de partners echter een ander doel na: de volledige recyclering van het composietmateriaal. Met het juiste oplosmiddel en een beetje warmte kan de sandwich worden afgebroken tot de afzonderlijke componenten: de honingraatstructuur en de geweven vezels. Met name aramide honingraatstructuren, maar ook koolstofvezels, zijn relatief duur. Het kringlopen daarvan is daarom ook economisch aantrekkelijk. Gaan: “In principe is het ook mogelijk om de epoxyhars zelf uit de oplossing terug te winnen. We willen dit in toekomstige projecten onderzoeken.”

Opschalen

“Ons materiaal voldoet aan de brandveiligheidsvoorschriften en heeft vrijwel dezelfde gunstige mechanische eigenschappen als conventionele epoxy,” zegt Gaan, “maar voor het eerst maakt het volledige recycleren van het composietmateriaal mogelijk.”
De volgende stap is het verder opschalen van de productie en recyclering. “Voor de lucht- en ruimtevaartindustrie is het cruciaal om brandbeveiliging, lichtgewicht constructie en recycleerbaarheid te combineren. Dit epoxycomposietsysteem laat zien dat dit nu ook mogelijk is,” zegt Fiorenzo Lenzi van Elantas. Tegelijkertijd onderzoeken Sabyasachi Gaan en de zijnen al verdere toepassingen voor de recycleerbare brandvertragende kunststof in, bijvoorbeeld, de energiesector en de bouw. ​​

Bron: Alpha Galileo