بازیافت مواد مرکب
در طی دو دهه اخیر بازیافت بخشی از زندگی روزمره شده است و در حال حاضر بازیافت و استفاده مجدد روزنامه‌ها، بطری‌های پلاستیک و درهای آلومینیومی و سایر مواد، کار معمول و رایجی شده است. بازیافت مواد مرکب یک اتفاق جدید با کار قابل توجه است که تا نیمه سال ۱۹۸۰ شروع نشده بود. اگر چه با افزایش کاربرد تولیدات مواد مرکب به خصوص در صنعت اتومبیل و ساختمان، مقوله بازیافت از اهمیت ویژه‌ای بر خوردار شده است.
با افزایش مصرف مواد مرکب در بخش‌های مختلف صنعتی و ساختمان، نه تنها نباید مواد قراضه و زائد قطعات مواد مرکب را در زمین دفن کرد، بلکه برای داشتن محیطی بهتر بایستی مواد را دوباره بازیابی نمود. اخیراً در حالی که گام‌های کوچکی برای بازیابی الیاف و پلاستیک‌های مورد استفاده برداشته شده است اما در بسیاری از بخش‌ها زباله‌های مواد دفن می‌شوند. دولت‌ها و مصرف کنندگان از آلودگی محیطی ناشی از این مواد آگاهی پیدا کردند، از این رو مقررات سختی برای بازیافت زباله‌های کامپوزیتی وضع نموده‌اند.
از جمله دلایل دیگر نیاز مبرم به بازیافت مواد مرکب، تولید روز افزون این مواد است، همانطور که در موارد مذکور اشاره شد باید برای مواد مرکبی که تولید شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد و کارایی اولیه‌ی خود را از دست می‌دهد، چاره‌ای اندیشید که بازیافت آنها می‌تواند یکی از روش‌های مقابله با پسماند این مواد باشد. همچنین گران‌قیمت بودن مواد مرکب می‌تواند یکی از دلایل عمده‌ی بازیافت این مواد باشد.
به هر حال راه‌های مختلفی برای از بین بردن زباله‌های جامد شهری و صنعتی وجود دارد، این زباله‌ها را می‌توان سوزاند یا مجدداً استفاده نمود. به نظر بعضی مردم بازیافت به معنی استفاده مجدد است، در حالی که روش‌هایی مانند سوزاندن نیز می‌تواند سودمند و مفید باشد، زیرا در طی فرایند بازیافت، انرژی یا محصولات جانبی تولید میشود.
در حال حاضر در سراسر دنیا، بازیافت زباله‌های مواد مرکب، علاوه بر موارد مذکور در بخش‌های قبلی، به خاطر ویژگی‌های آن در حفظ منابع طبیعی و همچنین داشتن محیطی بهتر رو به افزایش است.
روش‌های بازیافت مواد مرکب
بازیابی مواد مرکب را می‌توان به چهار دسته تقسیم نمود.
تبدیل مواد مرکب زائد به موادی با خصوصیات یکسان با مواد اصلی
در این روش پسماند مواد مرکب را با مواد خام از همان جنس مخلوط کرده و پس از انجام فرایندهای لازم کلیه‌ی مواد حاصل به موادی با خصوصیات یکسان با مواد اصلی تبدیل می‌شوند که البته براثر استفاده‌ی مداوم از یک محصول ممکن است خواص ماده کاهش پیدا کند و لذا در برخی موارد دستیابی مجدد به موادی با ویژگی و خصوصیات اولیه امکان پذیر نیست.
تبدیل مواد مرکب زائد به موادی با خصوصیات نزدیک به مواد اصلی
در این روش همانند روش اول عمل میشود و مواد حاصل به موادی با خصوصیات نزدیک به مواد اصلی تبدیل میشود، میزان موفقیت آمیز بودن فرایند و پردازش‌ها در این دو روش منجر به تفکیک شیوه‌ها به روش‌های اول و دوم میشود.
تبدیل مواد مرکب زائد به مواد شیمیایی و سوخت
در این روش می‌توان به شکسته شدن پلیمرها و تبدیل آنها به واحدهای شیمیایی سازنده اشاره کرد، الیاف و پرکننده‌های به دست آمده در طی این فرایند می‌توانند مجدداً بعنوان ترکیبات مورد استفاده در تولید مواد مرکب مورد استفاده قرار گیرند.
تبدیل مواد مرکب زائد به انرژی
در این روش مواد زائد مرکب را از طریق سوزاندن و استفاده از انرژی‌های تولیدی در حین فرایند بازیابی می‌کنند. البته لازم به ذکر است در سوزاندن اگر فقط قصد از بین بردن مواد زائد و تبدیل آن به خاکستر نباشد و از انرژی به دست آمده استفاده شود، آنگاه یکی از روش‌های بازیافت اعمال شده است.
تجزیه حرارتی
تجزیه حرارتی یکی از روش‌های توسعه یافته بازیافت مواد مرکب است. این روش به عنوان شیوه دیگر جهت بازیافت مواد پلاستیکی به خصوص مواد ترموست بکارگیری میشود.
در این فرایند تجزیه حرارتی در غیاب اکسیژن صورت می‌گیرد و قسمت‌های مواد به مولکول‌های با وزن کم و همچنین محصولاتی شیمیایی به شکل مایع و گاز تبدیل می‌شوند. تجزیه حرارتی را می‌توان یک فرایند بازیافت از نوع سوم دانست که در آن پلیمر در اثر حرارت در دماهای بالا و در نبود اکسیژن تجزیه میشود. در مواد مرکب پلیمری تقویت شده با الیاف طی انجام این فرایند الیاف از پلیمرها جدا میشود و به عنوان پر کننده یا تقویت کننده مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرند. فرایند تجزیه حرارتی شامل خردکن (تبدیل مواد به قطعات کوچکتر)، محفظه واکنش، کوره، متراکم‌کننده و مخزن ذخیره است که آسیاب کرد.
آسیاب کردن مواد مورد بازیافت، که می‌توان از آن بعنوان یک روش مکانیکی یاد کرد، یک فرایند بازیافت ثانویه است که در آن زباله‌های مواد مرکب به روش‌هایی که در آینده به آنها اشاره خواهد شد، به اندازه مناسب خرد شده و مجدداً به عنوان پر کننده یا تقویت کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش‌های بازیافت از طریق آسیاب مواد مرکب
خرد کردن مواد زائد توسط دستگاه حوی دو غلطک
در این روش مواد مرکب زائد ابتدا توسط یک خرد کن مخصوص به تکه‌های کوچکتری تبدیل می‌شوند. سپس این قطعات وارد فضایی که در دو غلطک در مجاورت یکدیگر هستند وارد می‌شوند. مواد پس از عبور از بین این دو غلطک خرد شده و از یک صافی به مخزن وارد می‌شوند. مواد خرد شده‌ای که از صافی عبور نمی‌کنند مجدداً به مرحله دوم که عبور از بین دو غلطک است، انتقال داده می‌شوند. با توجه به اینکه این مواد دارای حرارت هستند لذا در حین بازگشت توسط سیستم خنک می‌شوند.
برش و خرد کردن با تیغه‌های با دقت بالا
گاهی از اوقات بازیافت مواد زائد صرفاً به منظور یک استفاده خاص انجام می‌گیرد که میزان اندازه مواد آسیاب شده برای آن کاربرد خاص، حائز اهمیت است که بدین منظور جهت آسیاب از ابزار دارای تیغه‌های با دقت بالا استفاده میشود.
تبدیل مواد زائد به شکل ساچمه توسط دستگاه آسیاب
در این قسمت مواد زائد پس از ورود به دستگاه خرد شده و این خردشدن به صورتی انجام میشود که مواد حاصل به شکل کروی هستند.
خرد کردن با فرایند پیچشی
در این شیوه، ریز کردن مواد زائد توسط دستگاهی صورت می‌گیرد که تیغه آن از طریق پیچش مواد را در بر گرفته و آسیاب می‌کند. تیغه این دستگاه شبیه تیغه دستگاه چرخ گوشت است که با همان فرایند خرد کردن مواد را انجام می‌دهد.
خرد کردن بواسطه کوبش و ضربه
در این روش ریز کردن مواد مرکب توسط دستگاهی که قابلیت اعمال ضربه به مواد زائد را دارد انجام میشود. کاملاً واضح است که اندازه ذرات حاصل در این روش از اهمیت چندانی برخوردار نیست.
خرد کردن از طریق روزنرانی (اکستروژن)
در این روش مواد مرکب زائد از طریق اعمال نیرو و عبور از روزنه هایی به مواد ریز تبدیل می‌شوند. این شیوه را می‌توان به شکل دهی به روش اکستروژن تشبیه کرد.
معرفی مواد مرکب ترموست (گرما سخت)
مواد مرکب ترموست که به آن گرما سخت نیز می‌گویند، را بعد از سخت شدن و شکل گرفتن نمی‌توان ذوب و شکل دهی کرد. این مواد در طی سخت شدن (انجماد) زنجیره‌های مولکولی سه بعدی تشکیل می‌دهند که به آنها زنجیره‌های متقاطع گفته میشود. به دلیل وجود این زنجیره‌های متقاطع مولکول‌های مواد ترموست انعطاف پذیر نیستند و نمی‌توان آنها را دوباره ذوب و شکل دهی کرد. افزایش تعداد زنجیره‌های متقاطع، باعث سخت‌تر شدن و پایداری حرارتی مواد ترموست میشود. در لاستیک‌ها و سایر الاستومرها، تراکم زنجیره‌های متقاطع بسیار کم است، بنابراین انعطاف‌پذیری بیشتری دارند. ترموستها ممکن است در دمای بالا اندکی نرم شوند که بعضی مواقع از این ویژگی برای خم کردن سازه‌های لوله‌ای استفاده میشود. ترموستها ذاتاً ترد و شکننده هستند و معمولاً به عنوان مواد پر کننده و تقویت کننده استفاده می‌شوند. ترموستها دارای پایداری گرمایی و ابعادی بیشتر، سختی بهتر و مقاومت الکتریکی بالاتری هستند. همچنین این مواد مقاومت شیمیایی زیادی داشته و در برابر مواد حلال مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهند.
روش‌های بازیافت مواد ترموست
بازیافت مواد زائد ترموست به دو طریق مکانیکی و حرارتی امکان پذیر است. در روش مکانیکی این مواد یا از طریق خرد کردن توسط دستگاه آسیاب به پودر و ذرات پرکننده تبدیل می‌شوند یا از این طریق الیاف آنها جداسازی شده و از آن بعنوان تقویت کننده‌های بالقوه استفاده میشود. از این محصولات به عنوان پر کننده در فرایند قالبگیری صفحه‌ای مرکب SMC قالبگیری حجمی و بتن مسلح شده استفاده میشود.
روش حرارتی را می‌توان به دو زیر شاخه تقسیم کرد.
- سوزاندن
- تجزیه حرارتی
در روش سوزاندن اگر مقصود از بین رفتن و خاکستر شدن نباشد و استفاده از انرژی حرارتی و مواد باقی مانده هدف باشد آنگاه از آن به عنوان یکی از روش‌های بازیافت یاد میشود. در بازیافت مواد مرکب زائد ترموست از طریق تجزیه حرارتی، طی یک فرایند شیمیایی، تقویت کننده‌ها و پرکننده‌ها محصولات ما هستند.
معرفی مواد SMC
این مواد صفحه‌ای از کامپوزیت‌های آماده برای قالبگیری است. به منظور کاهش قیمت نهایی، افزایش پایداری ابعادی و کاهش انقباض در طی قالبگیری، پر کننده‌هایی به آنها اضافه میشود.
SMC یک فناوری کم هزینه است و برای تولید انبوه با حجم زیاد مواد مرکب با استحکام متوسط استفاده میشود. در حال حاضر این مواد به دلیل هزینه کم و قابلیت تولید انبوه بر بازار صنایع خودروسازی غلبه پیداکرده است.