Перерабатываемое углеродное волокно: велосипедная индустрия США становится на борт

Предполагается, что велосипеды станут альтернативой, дающей людям свободу и мобильность без воздействия на окружающую среду, связанного с автомобилями.

Но велосипеды не лишены заботы об окружающей среде. Главной из них за последнее десятилетие или около того была разработка и производство карбоновых рам и компонентов, которые, по большому счету, стали не чем иным, как мусором после того, как достигли конца своего срока службы.

Карбоновая рама Guerrilla Gravity, перерабатываемая Guerrilla Gravity использует в своих велосипедах термопластическое углеродное волокно Revved. Revved Carbon подлежит вторичной переработке и производится в США; (фото, Партизанская Гравитация)

Как правило, углерод легче и прочнее альтернативных металлических сплавов. Это делает его предпочтительным материалом для изготовления велосипедных рам и компонентов более высокого класса.

Но с тех пор, как углерод впервые появился на сцене, компании пытались найти способы сократить количество отходов, которые он производит, как на переднем, так и на конечном этапе. Одним из примеров передовых идей по ограничению отходов является растущая популярность конструкций ободов без крючков, которые обеспечивают большую однородность и меньше брака во время разработки, но их гораздо больше.

Enve-hookless-журнал-2-1 ENVE и другие производители утверждают, что ободья без крючков создают более однородный продукт и сокращают количество отходов; (фото/ENVE)

С другой стороны, переработка углерода была гораздо большей головной болью.

Переработка углеродного волокна

В прошлом переработка углерода из велосипедов была еще более сложной и дорогостоящей. Это означало разрушение готовых углеродных материалов и отделение их от связующих смол для извлечения волокон, которые производители могли бы использовать повторно.

Утилизация волокон, которые достаточно длинны для использования, всегда представляла собой серьезную проблему. Более того, большая часть материала в результате этих процессов потеряла большую часть своей прочности и жесткости.

Это означало, что, несмотря на самые благие намерения компаний и гонщиков, стремящихся ответственно избавиться от своих старых или поврежденных велосипедов, тысячи и тысячи велосипедов неизбежно окажутся на свалках. Несмотря на это, переработка углерода из велосипедных рам уже давно является целью отрасли, над которой многие крупные и мелкие производители работали в течение многих лет.

Ранняя переработка углерода

Трек и Специализированный объявили о своем намерении перерабатывать карбоновые рамы более 10 лет назад. Их программы включали в себя разрешение гонщикам сдавать свои велосипеды в магазин, который затем передавал их партнеру по переработке для переработки.

Колорадо Алхимические велосипеды в партнерстве с Переработка углеродного волокна Vartega в 2016 году запустить собственную программу утилизации.

«В рамках соглашения Alchemy предоставит Vartega отходы углеродного волокна для переработки в рамках нового химического процесса переработки Vartega», — заявил тогда бренд.

«Это позволяет Alchemy ежегодно вывозить со свалки сотни фунтов лома. Alchemy также ищет способы включить переработанное углеродное волокно в свои велосипеды и найти способы снова включить его в свою цепочку поставок».

Эти процессы включали переработку традиционного термореактивного углерода. Этот тип углерода основан на смоле или эпоксидной смоле, которая связывает волокна вместе в прочную и законченную конструкцию.

Обычная термореактивная смола требует больших трудозатрат на очистку и переработку. В процессе сборки углеродное изделие, которое выходит из формы, также требует шлифовки, в результате чего образуются отходы и частицы, которые попадают неизвестно куда. Многие бренды практически исключили возможность переработки углерода из-за высоких затрат.

Новые технологии кажутся лучшим вариантом для брендов, надеющихся создать более экологичный продукт. Термопластичное углеродное волокно заменяет традиционные смолы пластиками или современными нейлоновыми полимерными добавками, которые повышают прочность готовых изделий и значительно облегчают их переработку. Бренды, использующие термопласты в своих углеродных продуктах, включают Guerrilla Gravity, Instinctiv, Evil и Revel и другие.

Термопластичное углеродное волокно

Колорадо Ревел Велосипедывозглавляемая основателем Адамом Миллером, взяла на себя обязательство использовать термопластичный углерод в некоторых своих продуктах. Колеса серии Revel RW. функция CSS Composites из штата Юта’ FusionFiber, который полностью удаляет смолу. Полимеры с длинной цепью связывают углеродные нити вместо стандартных и более хрупких эпоксидных смол и смол.

Карбоновая колесная пара Revel Wheels Fusion Fiber RW30 Revel использует термопластичный карбон CSS Composites FusionFiber в своих колесах серии RW; (фото/Revel Bikes)

CSS Composites заявляет, что в результате этого процесса создается 100% перерабатываемый продукт, при этом не образуются отходы и углеродная пыль, а также снижаются выбросы.

«На самом деле, уже более двух лет мы не выбрасываем любой композитный материал», — говорится на сайте CSS.

Миллер основал Revel в 2019 году и много лет работал в отрасли. Он часто ездил за границу, чтобы увидеть производственные мощности по производству углеродного волокна.

«Шлифовальный цех — это помещение, в которое вы заходите на любой фабрике, хорошей или плохой, и это не так уж вдохновляет», — сказал он. «Рабочие часто не носят масок, которые содержат углерод, эпоксидную смолу и другие химикаты, а затем они как бы смываются в канализацию и не обрабатываются должным образом».

Миллер сказал, что в мировых производственных центрах были предприняты шаги по ограничению отходов и защите работников. Тем не менее, в процесс, посредством которого производители создают и перерабатывают углеродное волокно, возможны лишь ограниченные изменения.

«Суть в том, что там не было ничего экономически целесообразного», — сказал он.

Вот почему Миллер объединился с CSS Composites для создания колес из новейшего термопластика FusionFiber.

«Это правильный поступок», — сказал Миллер. «Он чище, лучше и производится здесь, в нескольких часах езды от нашего завода, поэтому мы можем подъехать на завод, когда нам нужно что-то проверить».

Другие известные продукты из термопластов

Revel — не единственная компания, занимающаяся термопластами. Злые велосипеды также производит свои Бойницы колес используя FusionFiber, и все больше компаний и продуктов готовы присоединиться.

Колесо с лазейкой Evil Bikes Evil Bikes также использует FusionFiber от CSS Composites в своих колесах Loophole; (фото/Evil Bikes)

Колорадо Реввед Индастриз создает свой термопластик Возобновленный углерод используется в своей Велосипеды Guerrilla Gravity. Как и Ревель, Реввед говорит, что по сравнению с термореактивным углеродом термопласты более экономичны и позволяют получать более стабильный готовый продукт за счет автоматизации, не говоря уже о более безопасной среде для работников.

Они также утверждают, что производят продукт с примерно в три раза большей ударопрочностью, предлагая при этом аналогичный вес и жесткость.

Велосипедная рама из термореактивного карбона Guerrilla Gravity, пригодная для вторичной переработки Guerrilla Gravity — редкий бренд, использующий в своих оправах термопластичный карбон; (фото/Guerrilla Gravity).

Является ли термопластичное углеродное волокно менее дорогим?

Термопластичный углерод все еще находится на зачаточной стадии в велосипедном мире. Хотя он обещает повысить эффективность, сократить отходы и стать гораздо более экологичным вариантом для производителей велосипедов, его производственная система по-прежнему требует значительных затрат.

Эти затраты в первую очередь связаны с исследованиями и разработками всех компонентов производства и внутренней цепочки поставок, которые могут конкурировать с теми, которые существуют в международной индустрии термореактивного углерода уже более десяти лет.

Миллер сказал, что этот материал требует таких высоких температур плавления и отверждения, что производители вынуждены использовать инструментальную сталь для создания инструментов и форм. Этот тип стали намного дороже, чем обычная сталь или алюминий, используемые в термореактивном углероде.

Но как только больше компаний начнут использовать эту продукцию, а производители смогут производить больше, цены могут упасть ниже цен на традиционный углерод. Это развивающийся рынок, и затраты на запуск все еще высоки.

«Сейчас это очень дорого. Я не хочу говорить, что это непомерно дорого, но это будет экономически эффективно только в масштабе, и причина этого — стоимость инструментов», — сказал Миллер.

Куда идет переработанный материал?

Большая часть переработанного углерода, используемого сегодня, не становится тем же продуктом, из которого он был получен. Однако он находит новую жизнь в сопутствующих продуктах или на совершенно других рынках, включая аэрокосмическую промышленность, которая имеет большое влияние на термореактивные и термопластичные углероды.

Что касается Revel, то в настоящее время она продает рычаги для шин, изготовленные из переработанного углерода.

«Технически его нельзя переработать снова в тот же самый обод, но его можно переработать в блок материала, который можно либо обработать на станке, как металлический блок, либо отлить под давлением», — сказал Миллер.

Миллер добавил, что важно помнить, что создание новой системы из нового материала, которая приведет к значительному снижению воздействия на окружающую среду, — это путь, который требует времени.

Он сказал, что лучшее, что производители могут сделать для окружающей среды, — это ничего не создавать, будь то колеса, рамы или что-то еще. Но это непрактично.

«Моя цель — просто делать все, что мы можем, немного лучше и просто работать над улучшением этого с течением времени. Эти колеса не являются «экологически чистыми», но они, безусловно, значительно более экологичны, чем другие колеса из углеродного волокна», — сказал Миллер.

«Я думаю, что это ключевой момент. Мы учимся. Мы работаем с нашими поставщиками, с нашими производителями, чтобы попытаться сделать все лучше и лучше для окружающей среды, потому что, вы знаете, мы все ездим на велосипедах. Мы хотим дышать свежим воздухом. Поэтому я думаю, что это причина, по которой каждый может отстать».

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *