The recycling of composite materials is rapidly gaining importance in industry. To find an appropriate and efficient method to recycle Carbon Fibre-reinforced Composites (CFRP) with a thermoset epoxy matrix via solvolysis, several tests were performed. In ambient pressure and low temperature conditions, as well as in higher temperature regimes under subcritical, vapour pressure conditions three different types of specimens were tested with various solvents and catalysts. Neat-epoxy specimen cured with Anhydride and Amine hardener, as well as unidirectional CFRP plates stacked from pre-preg plies and cured in an autoclave. Their mass uptake and degradation was used to compare the different solvent systems in both swelling experiments. After determining 1-Propanol catalysed with Potassium hydroxide as the most efficient, the selected combination was used under supercritical conditions in a semi-continuous flow type reactor. The design and installation of this facility was part of this research project. The retrieved recyclate of the sub- and supercritical experiments were examined by scanning electron microscopy. The recycled fibres from the supercritical experiment were used to manufacture specimen with new epoxy matrix based on Anhydride hardener and comparing their tensile strength to the virgin pieces as well as the matrix fibre adhesion in short beam shear tests. Furthermore, a energy efficient, subcritical method was developed to recycle prepreg cutoffs in order to use them in random oriented short fibre composites.
항공우주 분야를 포함하여 다양한 분야에서 복합재료의 사용이 증가함과 동시에 복합재료 재활용에 대한 관심도 급격히 증가하고 있다. 본 연구에서는 용해를 통하여 열 경화 에폭시 매트릭스를 사용한 탄소 섬유 강화 복합물(CFRP)을 재활용할 수 있는 적절하고 효율적인 방법을 찾기 위하여 몇가지 시험들이 수행되었다. 첫번째로 주변 압력 및 저온 조건, 그리고 두번째로 미임계 및 증기 압력하의 고온 조건에 대하여 다양한 용제와 촉매를 사용하여 서로 다른 세가지 종류의 시편이 시험되었다. 시편으로는 무수 물 및 아민 경화제를 이용하여 경화된 순수 에폭시 시편과 프리프레그를 이용하여 적층되고 오토클레이브에서 경화된 일 방향 CFRP 시편이 준비되었다. 팽윤(Swelling) 실험에서 사용된 서로 다른 용해제 시스템을 비교하기 위해서 실험 후 시편의 질량 흡수 및 분해를 측정하였다. 실험을 통하여 수산화 칼륨이 촉매제로 들어간 1-프로판올 칼륨이 가장 효율적이라고 결정하였으며, 선택한 조합을 반응축형 원자로의 초임계 상태 조건 하 복합재료 재활용에 사용하였다. 이 장치의 설계와 설치는 이 연구의 일부로 수행되었다. 하위 및 초음속 실험을 거친 시편은 전자 현미경 검사를 통해 검사되었다. 초임계의 실험에서 채취한 재활용 섬유는 새로운 에폭시 기질을 이용하여 복합재료 시편으로 제작되었다. 제작된 시편은 인장 강도 시험을 통해 재활용 이전 시편의 인장강도와 비교하였으며, 짧은 보 전단 시험을 통하여 섬유와 에폭시 기질의 접착을 평가하였다. 또한, 절단된 프리프레그를 무작위 배열 짧은 섬유 복합재 제작에 사용하기 위하여 에너지 효율적인 하위 임계 방법이 개발되었다.
