بازیافت مواد مركب
در طی دو دهه اخیر بازیافت بخشی از زندگی روزمره شده است و در حال حاضر بازیافت و استفاده مجدد روزنامه‌ها، بطری‌های پلاستیك و درهای آلومینیومی و سایر مواد، كار معمول و رایجی شده است. بازیافت مواد مركب یك اتفاق جدید با كار قابل توجه است كه تا نیمه سال ۱۹۸۰ شروع نشده بود. اگر چه با افزایش كاربرد تولیدات مواد مركب به خصوص در صنعت اتومبیل و ساختمان، مقوله بازیافت از اهمیت ویژه‌ای بر خوردار شده است.
با افزایش مصرف مواد مركب در بخش‌های مختلف صنعتی و ساختمان، نه تنها نباید مواد قراضه و زائد قطعات مواد مركب را در زمین دفن كرد، بلكه برای داشتن محیطی بهتر بایستی مواد را دوباره بازیابی نمود. اخیراً در حالی كه گام‌های كوچكی برای بازیابی الیاف و پلاستیك‌های مورد استفاده برداشته شده است اما در بسیاری از بخش‌ها زباله‌های مواد دفن می‌شوند. دولت‌ها و مصرف كنندگان از آلودگی محیطی ناشی از این مواد آگاهی پیدا كردند، از این رو مقررات سختی برای بازیافت زباله‌های كامپوزیتی وضع نموده‌اند.
از جمله دلایل دیگر نیاز مبرم به بازیافت مواد مركب، تولید روز افزون این مواد است، همانطور كه در موارد مذكور اشاره شد باید برای مواد مركبی كه تولید شده و مورد استفاده قرار می‌گیرد و كارایی اولیه‌ی خود را از دست می‌دهد، چاره‌ای اندیشید كه بازیافت آنها می‌تواند یكی از روش‌های مقابله با پسماند این مواد باشد. همچنین گران‌قیمت بودن مواد مركب می‌تواند یكی 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 كه 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 مركب، علاوه بر موارد مذكور در بخش‌های قبلی، به خاطر ویژگی‌های آن در حفظ منابع طبیعی و همچنین داشتن محیطی بهتر رو به افزایش است.
روش‌های بازیافت مواد مركب
بازیابی مواد مركب را می‌توان به چهار دسته تقسیم نمود.
تبدیل مواد مركب زائد به موادی با خصوصیات یكسان با مواد اصلی
در این روش پسماند مواد مركب را با مواد خام از همان جنس مخلوط كرده و پس از انجام فرایندهای لازم كلیه‌ی مواد حاصل به موادی با خصوصیات یكسان با مواد اصلی تبدیل می‌شوند كه البته براثر استفاده‌ی مداوم از یك محصول ممكن است خواص ماده كاهش پیدا كند و لذا در برخی موارد دستیابی مجدد به موادی با ویژگی و خصوصیات اولیه امكان پذیر نیست.
تبدیل مواد مركب زائد به موادی با خصوصیات نزدیك به مواد اصلی
در این روش همانند روش اول عمل میشود و مواد حاصل به موادی با خصوصیات نزدیك به مواد اصلی تبدیل میشود، میزان موفقیت آمیز بودن فرایند و پردازش‌ها در این دو روش منجر به تفكیك شیوه‌ها به روش‌های اول و دوم میشود.
تبدیل مواد مركب زائد به مواد شیمیایی و سوخت
در این روش می‌توان به شكسته شدن پلیمرها و تبدیل آنها به واحدهای شیمیایی سازنده اشاره كرد، الیاف و پركننده‌های به دست آمده در طی این فرایند می‌توانند مجدداً بعنوان تركیبات مورد استفاده در تولید مواد مركب مورد استفاده قرار گیرند.
تبدیل مواد مركب زائد به انرژی
در این روش مواد زائد مركب را از طریق سوزاندن و استفاده از انرژی‌های تولیدی در حین فرایند بازیابی می‌كنند. البته لازم به ذكر است در سوزاندن اگر فقط قصد از بین بردن مواد زائد و تبدیل آن به خاكستر نباشد و از انرژی به دست آمده استفاده شود، آنگاه یكی از روش‌های بازیافت اعمال شده است.
تجزیه حرارتی
تجزیه حرارتی یكی از روش‌های توسعه یافته بازیافت مواد مركب است. این روش به عنوان شیوه دیگر جهت بازیافت مواد پلاستیكی به خصوص مواد ترموست بكارگیری میشود.
در این فرایند تجزیه حرارتی در غیاب اكسیژن صورت می‌گیرد و قسمت‌های مواد به مولكول‌های با وزن كم و همچنین محصولاتی شیمیایی به شكل مایع و گاز تبدیل می‌شوند. تجزیه حرارتی را می‌توان یك فرایند بازیافت از نوع سوم دانست كه در آن پلیمر در اثر حرارت در دماهای بالا و در نبود اكسیژن تجزیه میشود. در مواد مركب پلیمری تقویت شده با الیاف طی انجام این فرایند الیاف از پلیمرها جدا میشود و به عنوان پر كننده یا تقویت كننده مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرند. فرایند تجزیه حرارتی شامل خردكن (تبدیل مواد به قطعات كوچكتر)، محفظه واكنش، كوره، متراكم‌كننده و مخزن ذخیره است كه آسیاب كرد.
آسیاب كردن مواد مورد بازیافت، كه می‌توان از آن بعنوان یك روش مكانیكی یاد كرد، یك فرایند بازیافت ثانویه است كه در آن زباله‌های مواد مركب به روش‌هایی كه در آینده به آنها اشاره خواهد شد، به اندازه مناسب خرد شده و مجدداً به عنوان پر كننده یا تقویت كننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش‌های بازیافت از طریق آسیاب مواد مركب
خرد كردن مواد زائد توسط دستگاه حوی دو غلطک
در این روش مواد مركب زائد ابتدا توسط یك خرد كن مخصوص به تكه‌های كوچكتری تبدیل می‌شوند. سپس این قطعات وارد فضایی كه در دو غلطك در مجاورت یكدیگر هستند وارد می‌شوند. مواد پس از عبور از بین این دو غلطك خرد شده و از یك صافی به مخزن وارد می‌شوند. مواد خرد شده‌ای كه از صافی عبور نمی‌كنند مجدداً به مرحله دوم كه عبور از بین دو غلطك است، انتقال داده می‌شوند. با توجه به اینكه این مواد دارای حرارت هستند لذا در حین بازگشت توسط سیستم خنك می‌شوند.
برش و خرد كردن با تیغه‌های با دقت بالا
گاهی از اوقات بازیافت مواد زائد صرفاً به منظور یك استفاده خاص انجام می‌گیرد كه میزان اندازه مواد آسیاب شده برای آن كاربرد خاص، حائز اهمیت است كه بدین منظور جهت آسیاب از ابزار دارای تیغه‌های با دقت بالا استفاده میشود.
تبدیل مواد زائد به شكل ساچمه توسط دستگاه آسیاب
در این قسمت مواد زائد پس از ورود به دستگاه خرد شده و این خردشدن به صورتی انجام میشود كه مواد حاصل به شكل كروی هستند.
خرد كردن با فرایند پیچشی
در این شیوه، ریز كردن مواد زائد توسط دستگاهی صورت می‌گیرد كه تیغه آن از طریق پیچش مواد را در بر گرفته و آسیاب می‌كند. تیغه این دستگاه شبیه تیغه دستگاه چرخ گوشت است كه با همان فرایند خرد كردن مواد را انجام می‌دهد.
خرد كردن بواسطه كوبش و ضربه
در این روش ریز كردن مواد مركب توسط دستگاهی كه قابلیت اعمال ضربه به مواد زائد را دارد انجام میشود. كاملاً واضح است كه اندازه ذرات حاصل در این روش از اهمیت چندانی برخوردار نیست.
خرد كردن از طریق روزنرانی (اكستروژن)
در این روش مواد مركب زائد از طریق اعمال نیرو و عبور از روزنه هایی به مواد ریز تبدیل می‌شوند. این شیوه را می‌توان به شكل دهی به روش اكستروژن تشبیه كرد.
معرفی مواد مركب ترموست (گرما سخت)
مواد مركب ترموست كه به آن گرما سخت نیز می‌گویند، را بعد از سخت شدن و شكل گرفتن نمی‌توان ذوب و شكل دهی كرد. این مواد در طی سخت شدن (انجماد) زنجیره‌های مولكولی سه بعدی تشكیل می‌دهند كه به آنها زنجیره‌های متقاطع گفته میشود. به دلیل وجود این زنجیره‌های متقاطع مولكول‌های مواد ترموست انعطاف پذیر نیستند و نمی‌توان آنها را دوباره ذوب و شكل دهی كرد. افزایش تعداد زنجیره‌های متقاطع، باعث سخت‌تر شدن و پایداری حرارتی مواد ترموست میشود. در لاستیك‌ها و سایر الاستومرها، تراكم زنجیره‌های متقاطع بسیار كم است، بنابراین انعطاف‌پذیری بیشتری دارند. ترموستها ممكن است در دمای بالا اندكی نرم شوند كه بعضی مواقع از این ویژگی برای خم كردن سازه‌های لوله‌ای استفاده میشود. ترموستها ذاتاً ترد و شكننده هستند و معمولاً به عنوان مواد پر كننده و تقویت كننده استفاده می‌شوند. ترموستها دارای پایداری گرمایی و ابعادی بیشتر، سختی بهتر و مقاومت الكتریكی 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 مكانیكی و حرارتی امكان پذیر است. در روش مكانیكی این مواد یا از طریق خرد كردن توسط دستگاه آسیاب به پودر و ذرات پركننده تبدیل می‌شوند یا از این طریق الیاف آنها جداسازی شده و از آن بعنوان تقویت كننده‌های بالقوه استفاده میشود. از این محصولات به عنوان پر كننده در فرایند قالبگیری صفحه‌ای مركب SMC قالبگیری حجمی و بتن مسلح شده استفاده میشود.
روش حرارتی را می‌توان به دو زیر شاخه تقسیم كرد.
- سوزاندن
- تجزیه حرارتی
در روش سوزاندن اگر مقصود از بین رفتن و خاكستر شدن نباشد و استفاده از انرژی حرارتی و مواد باقی مانده هدف باشد آنگاه از آن به عنوان یكی از روش‌های بازیافت یاد میشود. در بازیافت مواد مركب زائد ترموست از طریق تجزیه حرارتی، طی یك فرایند شیمیایی، تقویت كننده‌ها و پركننده‌ها محصولات ما هستند.
معرفی مواد SMC
این مواد صفحه‌ای از كامپوزیت‌های آماده برای قالبگیری است. به منظور كاهش قیمت نهایی، افزایش پایداری ابعادی و كاهش انقباض در طی قالبگیری، پر كننده‌هایی به آنها اضافه میشود.
SMC یک فناوری كم هزینه است و برای تولید انبوه با حجم زیاد مواد مركب با استحكام متوسط استفاده میشود. در حال حاضر این مواد به دلیل هزینه كم و قابلیت تولید انبوه بر بازار صنایع خودروسازی غلبه پیداكرده است.
