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rGENERA – REUTILIZACIÓN DE FIBRAS DE CARBONO PARA LA GENERACIÓN DE PRODUCTOS TEXTILES DESTINADOS A LA FABRICACIÓN DE COMPOSITES TERMOPLÁSTICOS

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I + D / Nanotecnología aplicada a materiales textiles. Desarrollo de fibras, hilatura y tejeduría

 

Fecha: 2021

MOTIVACIONES


El gran desarrollo de industria de los composites de fibra de carbono en los últimos años hace necesaria la introducción de nuevas técnicas de fabricación que permitan la reutilización de estas fibras tras el fin de su vida útil.

Desde AITEX, mediante el proyecto rGENERA, se pretende generar conocimiento hacia la obtención de composites termoplásticos de fibra de carbono reciclada que presenten prestaciones mecánicas medio-altas, mediante el uso de tecnologías de hilatura de fibra cortada. La adaptación de estas tecnologías permitirá la reindustrialización de la industria textil del procesamiento e hilatura de fibra cortada, tanto en la Comunidad Valenciana como en España diversificando sus tradicionales mercados.

Se trata de un área de investigación amplia, con grandes posibilidades de innovación que, en consecuencia, contribuirá a implementar un nuevo modelo de economía circular en la industria de los composites en detrimento del insostenible modelo actual de economía lineal y los problemas de acumulación en vertederos que presentan esta tipología de materiales.

Con el fin de mejorar el procesado de materiales compuestos, desde el proyecto rGENERA se apuesta por la combinación de fibra de carbono reciclada con fibras de polímeros termoplásticos, los cuales presentan menores tiempos de procesado y no precisan de condiciones de almacenamiento controladas, además de prescindir de las diferentes etapas de curado posterior y contar con la posibilidad de poder ser reprocesados, unidos mediante fusión y reutilizados, abriendo las puertas a nuevas técnicas de procesado y producción no posibles con el uso de resinas termoestables.

 

OBJETIVOS


El objetivo principal del proyecto es la reutilización de fibras de carbono para la generación de productos textiles, mediante procesos de cardado, hilatura y tejeduría, que posteriormente se destinen a la fabricación de composites termoplásticos.

Para la consecución del objetivo anterior en el marco del proyecto se plantean los siguientes objetivos específicos:

  • Optimización de los procesos de apertura de fibra y cardado con fibra de carbono reciclada.
  • Obtención y optimización de hilados híbridos de fibra de carbono reciclada y matrices termoplásticas a partir de diversos procesos de hilatura de fibra cortada.
  • Obtención y optimización de no-tejidos de fibra de carbono reciclada y matriz termoplástica mediante tecnología de carda (Drylaid) y diversas técnicas de consolidado.
  • Desarrollo y obtención de tejidos de calada con distintos ligamentos a partir de los hilados híbridos de fibra de carbono reciclada y matriz termoplástica.
  • Desarrollo y caracterización de prototipos a partir de los composites termoplásticos en base a fibra de carbono reciclada con las estructuras textiles tejidas y no tejidas desarrolladas.

 

RESULTADOS ESPERADOS


Mediante la ejecución del proyecto se espera obtener estructuras textiles en base a fibras de carbono reciclado y fibras termoplásticas, que posteriormente se puedan destinar a la fabricación de composites termoplásticos con prestaciones mecánicas medio-altas.

El eje central del proyecto es el proceso de cardado mediante el cual se podrán obtener a partir de las fibras termoplásticas y fibras de carbono recicladas los siguientes tipos de estructuras textiles:

  1. La obtención de cintas y mechas que posteriormente permitirán el desarrollo de hilados híbridos a partir de técnicas de hilatura de fibra cortada. Estos hilados se combinarán entre sí para ser tejidos mediante un telar de calada con diversas estructuras y ligamentos que maximicen sus propiedades mecánicas.
  2. La obtención de velos no-tejidos, los cuales mediante diversas técnicas de consolidado permitirán la obtención de tejidos no-tejidos en base a fibra de carbono reciclada.

Las diversas estructuras textiles obtenidas, tejidas y no-tejidas. Darán lugar a la obtención de prototipos mediante técnicas de termoconformado; que permitirán caracterizar las propiedades mecánicas de los composites obtenidos en base a fibra de carbono reciclada y matriz termoplástica.

Resultados obtenidos hasta la fecha

La primera fase de ejecución del proyecto ha permitido localizar, adaptar y definir la tecnología necesaria para revalorizar las fibras de carbono de origen reciclado mediante tecnología de cardado e hilatura. De forma paralela se ha estudiado y definido diversas metodologías de hibridación mediante torcido y tejeduría que se aplicarán para el desarrollo de los composites termoplásticos.

Esta investigación, ha sido el punto de partida para la obtención de los hilados híbridos definiendo los ratios óptimos de fibra matriz y fibra refuerzo, los títulos adecuados para los procesos de tejeduría, y la definición de los parámetros operativos en operaciones de hibridación por torcido y tejeduría que permitirán afinar y optimizar los ratios.

Adicionalmente, se han estudiado las mejores estructuras y ligamentos textiles para maximizar las propiedades mecánicas de los composites finales, con el fin de situarlos en valores competitivos respecto a sus homólogos realizados con fibra virgen.

Definición de la propuesta de valor final / ventaja competitiva

El proyecto rGENERA presenta como propuesta de valor el desarrollo de artículos textiles (hilos de fibra cortada, tejidos, cintas, etc.) a partir de fibra de carbono reciclada, con propiedades mecánicas mejoradas (up-cycling) a costes competitivos. Presentando como ventaja competitiva la implementación de un nuevo modelo de economía circular en la industria de los composites, la cual permitirá la revalorización de los residuos que genera el sector obteniendo composites termoplásticos con propiedades mecánicas adecuadas para su uso en aplicaciones no estructuras.

Por otro lado, el proyecto rGENERA tiene como objetivo la generación de conocimiento para la reindustrialización y diversificación de la industria textil de la hilatura y tejeduría hacía mercados más técnicos y competitivos (composites). Así como la apuesta por la utilización de matrices termoplásticas con el fin de minimizar el impacto ambiental de los composites (termoestables) mejorando su procesabilidad y posterior reciclabilidad.

Este proyecto cuenta con el apoyo de la Conselleria d’Economia Sostenible, Sectors Productius, Comerç i Treball de la Generalitat Valenciana, a través del IVACE.

Información adicional

 

  • Expediente: IMAMCI/2021/1

  • Resultados detallados: INFORME DE RESULTADOS


  • Año: 2021

  • Estado: En ejecución

  • Entidad: IVACE
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