rGENERA II: hacia la obtención de composites termoplásticos de fibra de carbono reciclada

22/02/2024

El gran desarrollo de la industria de los composites de fibra de carbono en los últimos años hace necesaria la introducción de nuevas técnicas de fabricación que permitan la reutilización de estas fibras tras el fin de su vida útil. Así se fomentaría un modelo de economía circular, en detrimento del insostenible modelo actual de economía lineal y los problemas asociados a la acumulación de residuos de composites en vertederos.

Mediante el proyecto rGENERA II (que reutiliza fibras de carbono para la generación de productos textiles destinados a la fabricación de composites termoplásticos) se ha generado conocimiento hacia la obtención de composites termoplásticos de fibra de carbono reciclada (rCF) a partir de hilados que cuentan con prestaciones mecánicas mayores a la actual solución existente en el mercado con esta tipología de fibras, los no-tejidos de muy bajas prestaciones mecánicas.

El proyecto rGENERA II logra reutilizar fibras de carbono para la generación de productos textiles destinados a la fabricación de composites termoplásticos.

Objetivos del proyecto

- Puesta en marcha de la línea piloto y optimización de parámetros.

Optimización del proceso de carda (búsqueda del máximo porcentaje de rCF procesable).

Optimización del proceso de hilatura (búsqueda del máximo porcentaje de rCF procesable).

- Optimización de la hibridación de los hilos desarrollados:

Aumento de la resistencia respecto a los nonwovens.

Optimización del ratio fibra matriz/fibra refuerzo.

Estructuras innovadoras ('Braiding', 'dref', retorcidos, entorchados, 'melt-coating'…).

- Desarrollo y obtención de tejidos de calada con estructuras y ligamentos innovadores.

Dobles telas (aumento del gramaje).

Estructuras que mejoren la “adaptabilidad” en el moldeo.

- Desarrollo de cintas unidireccionales (Simil 'TOW-SPREAD').

A partir de cinta de carda híbrida -> consolidado térmico y corte (desarrollo de sistema propio).

Resultados

El proyecto rGENERA II ha permitido la puesta en marcha y optimización de parámetros de procesado en las diversas tecnologías implicadas para la revalorización de fibras de carbono reciclada, desde el proceso de apertura y mezclado de fibra, hasta el proceso de obtención de prototipos.

Esta investigación ha sido el punto de partida para la obtención de hilados híbridos con fibra de carbono reciclada (fibra cortada) junto a fibras de naturaleza termoplástica que actúan como matriz en la obtención de los composites termoplásticos.

Figura 1. De izquierda a derecha, mezcla de fibras rCF y termoplástica. Cinta de carda con distintos porcentajes de fibra rCF.

- Proceso de obtención de hilados (retorsión y ring-spinning).

Figura 2. De izquierda a derecha, retorcedora de aro con hilo rCF, aspecto del hilo rCF a un cabo, detalle del hilo rCF.

- Tejeduría de calada.

Figura 3. De izquierda a derecha, tejido con hilo híbrido reciclado rCF/PA6. Tejido con filamento virgen 3K e hilo híbrido reciclado rCF/PA6.

- Prototipado (obtención de composites termoplásticos).

Figura 4. De izquierda a derecha, plancha a partir de tejido con hilo rCF, plancha de nonwoven con rCF, detalle de la plancha a partir del nonwoven con rCF.

Figura 5. De izquierda a derecha, perfiles termoconformados con un molde en forma de Omega.

A partir de la optimización y desarrollo de los hilos y tejidos anteriores se ha verificado que, tras la realización de numerosas modificaciones tecnológicas y la adecuación de parámetros de procesado, es viable la obtención de intermedios textiles basados en fibra de carbono reciclada, aptos para la obtención de composites termoplásticos con aplicaciones no estructurales en formato: hilo, tape, tejido y nonwovens, mediante tecnologías textiles adaptadas para tal fin.

Proyecto que cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE (IMAMCA/2022/6).