为通过可持续材料进一步减少碳排放,到目前为止,人们特别关注碳纤维增强聚合物(参见 2023 年 1 月 26 日 DVN 文章)。CFRP具有很高的强度和弹性,且轻量化,可以减轻碳排放,但其生产过程属于“排放”密集型,因此抵消了汽车部件减重所获得的优势。此外,由于 CFRP 可用的回收技术数量有限,大部分材料在车辆使用寿命结束时被填埋。
为了提高CFRC的循环性,丰田自动织机公司开发了一种技术,通过采用丰田长期以来的碳纤维纺纱方法,将废旧CFRP中的再生碳纤维转化为均匀一致的纺纱。丰田自动织机(TIC)是一家日本机械制造商。它最初是一家自动织机制造商,并且仍然活跃,是丰田汽车公司发展的公司
TIC高级组件开发中心的Ryo Harada的Daisuke Yoshimizu详细解释了整个流程。

新碳纤维生产中的大部分二氧化碳排放来自煅烧过程。通过使用回收材料,不再需要该过程,从而减少了约80%的二氧化碳排放量。然而,传统的CFRP回收方法涉及使用回收的CF作为与树脂混合的注塑成型的颗粒,或者通过将大量化学纤维与回收的CF混合来制造无纺布。
相比之下,丰田的新技术仅由再生碳纤维制成,纤维方向一致,可无捻纱线。因此,使用再生CF纺纱的CFRP具有与原始材料相似的特性。
丰田承认到目前为止还没有进行足够的测试,但目前的结果显示,在相同的测试条件下,新CF材料的弯曲强度和弯曲模量分别约为70%-90%。
作为回收的CF纺纱,它是真正的“纱线”,它可以与新材料相同的设备和生产方法一起使用,而无需任何新的投资。纱线也可以通过以任何所需比例混合合成纤维来制造,从而允许在不需要树脂注入的成型过程中使用。也可用作预浸料,或应用于RTM(树脂传递模塑)和拉挤成型。
丰田还计划通过全面的CFRP回收系统(图3)开发CFRP回收市场,实现CFRP的循环。 该系统旨在允许外部公司和合作伙伴公开参与,旨在扩大流通系统的规模并促进创新。

CFRP整体回收系统的概念图
全面的CFRP循环系统将分三个阶段实现和扩展:
- 第 1 阶段:使用丰田制造过程中的废料的内部循环系统
- 第2阶段:丰田集团内部使用纺纱的回收系统
- 第 3 阶段:全球跨行业回收系统,确保合作伙伴合作并在欧盟和美国(主要 CFRP 市场)建立商业分销。
丰田与合作伙伴开发的再生 CF 纺纱是 2023 年 JEC 复合材料创新奖的获得者。