Rapporteringsdatum 04-03-2021

Om tegemoet te komen aan de uitdaging rond de recyclage van composietmaterialen (mechanische en chemische recyclage) werd dit toegepast RECY-COMPOSITE onderzoek zowel gevoerd op productie uitval als op einde levensduur producten. Dit binnen een perspectief van een industriële technologietransfert, met in acht name van de economische aspecten. Op die manier kan de beste technologie gekozen worden met oog voor de hiërarchie van de behandelingssystemen die wettelijk zijn vastgelegd. De partners richten zich naar de gespecialiseerde chemie om aan de grensoverschrijdende markten producten aan de bieden met een economische meerwaarde, en niet de simpele vulstoffen. Een innovatieve piste zal het gebruik van gerecycleerde producten bekijken die via chemische recyclage als carbonisatie agentia kunnen dienen voor vlam dovende toepassingen. De RECY-COMPOSITE partners hebben onderzoeken uitgevoerd op de staalmaterialen die verkregen zijn van de bedrijven uit de Interreg Frankrijk-Wallonië-Vlaanderen zone, meer specifiek rond de mechanische voorbereiding (verkleinen en scheiden, formulatie van zwelschuimen, (micro-)extrusie, evaluatie van eigenschappen en solvolyse in het geval van een thermohardende matrix. De resultaten werden voorgelegd op verschillende events en ook tijdens het slot event via webinar van 17 september 2020. Als voorbereiding zijn verschillende verkleiningstechnieken (verscheuren, hamers, messen) uitgetest om de mechanische voorbereiding van glasvezel/polyester composiet uit verschillende sectoren (plezierjachten, windmolens, sanitair, wegmarkeringen, …) uitgeprobeerd. Er is een procedure opgemaakt om de granulomorfologische karakterisatie uit te voeren op de gemalen fractie die daarna afgezeefd werd, te kwantificeren en klasseren volgens hars en vrijgekomen vezels. De gemiddelde lengte van de vezels is op die manier ook bepaald. Er is een schema opgemaakt om de multimateriaal producten te gaan isoleren om op die manier de carbonvezel versterkte composieten te scheiden door meerdere technieken na elkaar te gebruiken. De metalen kunnen met magnetisme gerecupereerd worden of met Foucault-stromen afhankelijk van hun origine. Versterkingen uit opgeschuimd materiaal of hout van lagere dichtheid kunnen met luchtziften of densimetrisch gescheiden worden. Tenslotte wordt elektrostatische scheiding aangewend om daarbij gebruik te maken van de relatief goede geleidbaarheid van de carbonvezels (in vergelijking met glasvezels of harsen). Deze methodiek heeft ertoe geleid om een fractie te recupereren met een zeer hoge zuiverheid (men kon tot 99% zuiver bereiken) Het solvolyse procedé is bestudeerd op glasvezel/polyester staalmateriaal en vooral op carbonvezel/epoxy staalmateriaal, gezien de mogelijke valorisatie van de gesolvolyseerde carbonvezels. De solvolyse testen zijn uitgevoerd met water als solvent. De procesparameters (temperatuur, tijd, co-solvent, additief, roersnelheid) zijn bestudeerd om de solvolyse reactie te verbeteren wat betreft snelheid, rendement en energie verbruik. De vloeibare en vaste eindproducten zijn verder via GC-MS en TGA verder geanalyseerd. Ondanks een reductie van de temperatuur (van 350°C naar 335°C) en reactietijd (van 2u naar 1u), is het energieverbruik voor verwarming en behoud van temperatuur nog te hoog om een continue en efficiënt procedé te bekomen voor de recuperatie van carbonvezels via pyrolyse. Toevoeging van een katalysator is niet aangeraden. Het blijkt dat het toevoegen van CO2 onder druk in het reactorvat voor het opstarten van de pyrolyse een beloftevolle techniek zou kunnen zijn. Bij vergelijkbare parameters kunnen we het rendement van de solvolyse met 20% verhogen bij een initiële CO2 druk van 40 bar. Een vergelijkende test met stikstof was minder efficiënt. Als besluit kunnen we stellen dat een semi-continue proces zeker te overwegen is voor de behandeling van carbon vezel versterkte composieten. Men zal hiervoor zeker enkele van de pistes moeten samen voegen die binnen dit onderzoek separaat zijn bestudeerd. Er moet tenslotte ook een valorisatiepiste vinden voor de bekomen vloeibare fractie om zo de rentabiliteit van he recyclage proces te verhogen. In het geval van thermoplastische composieten, heeft het RECY-COMPOSITE onderzoek zich toegespitst op de recyclage van composieten op basis van Polyamide 6 (PA6) afkomstig van automotive. Het doel is deze composieten te valoriseren in innovatieve producten in sterk groeiende markten (bouw, spoorweg, …). Deze mechanische recyclage wordt nog interessanter door de prijs van polyamide (technisch polymeer) die relatief hoger is. De studie heeft zich gefocust op het gebruik van gerecycleerd PA6/30% glasvezel (GF) als carbonisatie agens in zwel schuimen, waarbij: 1. Een synergie effect is bekomen door de combinatie van een niet carboniserende matrix (polypropyleen PP), een zuur bron en een schuimmiddel (ammoniumpolyfosfaat APP) wat leidde tot een coherente en dense schuimstructuur 2. Dezelfde carbonisatie efficiëntie bereikt wordt met gerecycleerd PA6/GF in vergelijking met virgin, niet versterkt PA6, en in vergelijking met een klassieke koolstofbron (penta-erithrol) 3. Dezelfde carbonisatie efficiëntie bekomen wordt met twee verschillende stromen en dit is gedemonstreerd in 2 verschillende thermoplasten PP en Polycarbonaat 4. Er is slechts beperkte degradatie optreedt van de zwelschuimen na thermomechnaische veroudering en vocht van de gerecycleerd PA6/GF De mechanische eigenschappen van de meest performante zwelschuimen waren gemaakt uit gerecycleerd PA6/GF-composiet. Deze formulaties ondergaan een significant verlies in ductiliteit en vertonen een verhoging in stijfheid. Water ondersteunde extrusie heeft het elastisch gebied verhoogd en de brosheid en stijfheid gereduceerd. Uiteindelijk is er een water ondersteund extrusie procedé gebruikt om de degradatie van PA6/20% vlasvezels te reduceren door een verlaagde temperatuur te gebruiken. De recyclage vermindert substantieel met de vorming van draden en een grote invloed op de reologie. De mechanische eigenschappen daarentegen blijven behouden. De functie van het water is beperkt tot het verlagen van de verwerkingstemperatuur wat leidt tot een behoud van de mechanische eigenschappen. Het efficiënt opstarten van het grensoverschrijdende RECY-COMPOSITE heeft zich geuit in communicatie en sensibiliseringsacties bij de bedrijven vanaf het begin van het project en in parallel de onderzoeksactiviteiten. - De gemeenschappelijke communicatietools zijn opgezet zoals posters en presentatie rond het project. De internet site van het project www.recycomposite-interreg.eu is online gekomen in november 2016 in 3 talen, Nederlands, Frans en Engels. Op 31 maart 2020 waren al 3675 bezoeken waarvan 2640 van unieke bezoekers, voornamelijk uit Frankrijk en België. - Het Recy-Composite team heeft met succes het grensoverschrijdende kick-off event georganiseerd in samenwerking met de competentiepool Team² op 12 december 2016 in Loos-en-Gohelle (Hauts-de-France). De organisatie van een 2de grensoverschrijdend event op 22 februari 2018 was een overweldigend succes. CTP heeft op die dag een 50tal Franse, Waalse en Vlaamse deelnemers ontvangen op hun locatie in Doornik (België). Dit event is opgenomen door verschillende regionale en nationale media (zowel geschreven als beeldende pers) door de organisatie van een persmoment ondersteund door Innovatech. Tenslotte heeft het slotevent, georganiseerd op 17 september 2020, georganiseerd in virtuele vorm bijna 140 deelnemers geteld, hoofdzakelijk uit België en Frankrijk. Dit webinar spitste zich toe op de resultaten van 2 grensoverschrijdende projecten binnen het domein van de composieten: COMPOSENS en RECY-COMPOSITE. Binnen het programma waren ook tussenkomsten van industriëlen en een virtueel bezoek aan Certech, wat bijzender gesmaakt werd door de deelnemers. - Bij de afsluiting heeft het grensoverschrijdende project RECY-COMPOSITE 15 pers- artikels en 3 televisiereportages. Het Interreg project Recy-Composite is eervol vermeld binnen het activiteitenrapport van het programma. Recy-Composite is ook weerhouden als Interreg Frankrijk-Wallonië-Vlaanderen project van de maand in juni 2018 en is opgenomen als artikel op de site van DG Regio. Tenslotte was het grensoverschrijdende project RECY-COMPOSTE kandidaat voor de Europese Regiostars2020 wedstrijd. - Gedeelde bestanden, werkvergaderingen en veel overleg zorgen voor een zeer goede grensoverschrijdende samenwerking tussen de verschillende partners. Deelname aan events en beurzen heeft het mogelijk gemaakt om het project voor te stellen aan meer dan 150 industriëlen uit de Franco-België regio en om de state-of-the-art op te volgen rond kunststoffen en composieten. - Uiteindelijk wordt er bij het RECY-COMPOSITE project nog een ondersteuning geboden aan 3 bedrijven langs Vlaamse zijde waarvan 1 een nieuw product heeft ontwikkeld, en 1 bedrijf dat ondersteuning genoot langs Franse zijde. Concrete acties van de partners samen met de industriëlen uit de grensoverschrijdende zone hebben ook geleid tot een samenwerking en een projectopzet buiten het Interreg gebeuren Frankrijk, Wallonië Vlaanderen.