Naukowcy z Uniwersytetu Zjednoczonych Emiratów Arabskich przeprowadzili badania nad stworzeniem materiałów kompozytowych pochodzących z recyklingu przy użyciu resztek PLA pochodzących z wydruków 3D i włókna węglowego.

Badania wpisują się w trend ponownego wykorzystywania odpadów z tworzyw sztucznych, co ma szczególne znaczenie w przypadku włókna węglowego, które od kilku ostatnich lat notują istotny wzrost popytu, będąc stosowanymi głównie w motoryzacji i lotnictwie. Badacze ze Zjednoczonych Emiratów Arabskich znaleźli sposób na przetwarzanie tych dwóch różnych strumieni odpadów i stworzenie z nich funkcjonalnych materiałów kompozytowych.

Filament na bazie PLA to jeden z najpopularniejszych materiałów w druku 3D. Został stworzony jako bardziej przyjazna dla środowiska alternatywa dla polimerów na bazie ropy naftowej i jest technicznie biodegradowalny (w warunkach kompostowania przemysłowego). Oprócz druku 3D jest powszechnie stosowany w produkcji opakowań i jednorazowych naczyń i sztućców. Niestety PLA w czystej postaci oferuje słabą stabilność termiczną i mechaniczną, więc nie nadaje się do żadnych zastosowań o wysokiej wydajności.

Jednym ze sposobów poprawy właściwości materiału są dodatki w rodzaju włókna węglowego, które oferują doskonałe połączenie właściwości mechanicznych i odporności na ciepło. Aby stworzyć materiały kompozytowe z recyklingu, zespół ZEA zebrał pozostałości z wydruków 3D powstałych z PLA oraz resztki włókna węglowego w postaci resztek arkuszy CF-prepreg. Odpady zostały rozdrobnione, zmielone i zmieszane w stanie stopionym w różnych udziałach procentowych. Następnie zespół sprasował polimer na gorąco do postaci próbek laboratoryjnych i przetestował ich właściwości mechaniczne.

Naukowcy odkryli, że zarówno procent dodatku, jak i rodzaj wypełniacza miały wpływ na wydajność mechaniczną – np. kompozyt 20% włókna węglowego miał wyższy moduł sprężystości niż kompozyt arkuszowy 20% włókna węglowego-prepregu. Wzmocnienia z włókna węglowego poprawiły wytrzymałość PLA, przy czym kompozyt z 20% włókna węglowego oferuje najwyższą granicę plastyczności. Stwierdzono jednak, że wyższy procent udziału włókna węglowego ma negatywny wpływ na ciągliwość materiału.

Prace wykazały, że możliwy jest równoczesny recykling zarówno PLA, jak i włókna węglowego w celu opracowania zielonych kompozytów o regulowanych właściwościach. Autorzy mają nadzieję, że ich projekt może posłużyć innym jako odskocznia do zbadania bardziej wydajnych metod tworzenia kompozytów pochodzących z recyklingu dla przemysłu.

Źródło: centrumdruku3d.pl