مادی معلومات
کاربن فائبر بہترین جسمانی اور کیمیائی خصوصیات کے ساتھ اعلی طاقت، اعلی ماڈیولس، نرم، اور مشینی فائبر مواد کی ایک قسم ہے۔ کاربن فائبر ریئنفورسڈ پولیمر/پلاسٹک، CFRP بڑے پیمانے پر توانائی کی سہولیات، ایرو اسپیس، فوجی سازوسامان، ریل ٹرانزٹ، اور کھیلوں کے سامان میں استعمال ہوتا رہا ہے۔ 2020 میں کاربن فائبر کی عالمی مانگ 107،000 ٹن تک پہنچ گئی اور مسلسل بڑھ رہی ہے۔ گوانگزو سائو کی "2020 گلوبل کاربن فائبر کمپوزٹس مارکیٹ رپورٹ" نے پیش گوئی کی ہے کہ 2025 میں عالمی کاربن فائبر کی مانگ 200,{7}} ٹن ٹوٹ جائے گی۔
CFRP کی بڑھتی ہوئی درخواست کے ساتھ، پروسیسنگ، استعمال، اور فضلہ کے عمل میں زیادہ سے زیادہ فضلہ پیدا ہوتا ہے. مثال کے طور پر، حالیہ برسوں میں ونڈ پاور ٹیکنالوجی کو تیزی سے فروغ دیا گیا ہے، لیکن بلیڈ کی سروس لائف صرف 20-30 سال ہے۔ 2030 تک، CFRP ونڈ پاور کے ضائع شدہ بلیڈ سالانہ دسیوں ہزار ٹن تک پہنچ جائیں گے۔ سول ایوی ایشن کے شعبے میں، دنیا بھر میں تقریباً 8,500 طیارے 2025 تک ریٹائر ہو جائیں گے، اور ان کے جسموں سے CFRP فضلہ کی ری سائیکلنگ ایک چیلنج ہے۔ لوگوں کی ماحولیاتی آگاہی میں بہتری کے ساتھ، CFRP فضلہ کو ٹھکانے لگانے کے متعلقہ ماحولیاتی قوانین اور ضوابط زیادہ سے زیادہ سخت ہوتے جا رہے ہیں۔ ری سائیکلنگ کے لیے کاربن فائبر کو موثر طریقے سے ری سائیکل کرنے کا طریقہ فی الحال ایک گرما گرم مسئلہ بن گیا ہے۔
CFRP پروسیسنگ میں استعمال ہونے والی رال کو تھرمو پلاسٹک رال اور تھرموسیٹنگ رال میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ تھرموپلاسٹک رال میٹرکس کمپوزٹ کی بازیافت کا طریقہ آسان ہے، لیکن پگھلنے کے عمل میں تھرمو پلاسٹک رال کی چپکنے والی زیادہ ہے، فائبر کی سطح پر رال کا چپکنا ناقص ہے، اور جامع مواد کی انٹرفیس پراپرٹی ناقص ہے، جو کارکردگی کو متاثر کرتی ہے۔ مصنوعات کی. اس وقت، CFRP میٹرکس بنیادی طور پر تھرموسیٹنگ رال ہے، جیسے غیر سیر شدہ رال، فینولک رال، اور ایپوکسی رال۔ علاج کے بعد، تھرموسیٹنگ رال ایک تین جہتی نیٹ ورک کراس لنکڈ ڈھانچہ بنائے گی، جو تھرمو پلاسٹک رال کے مقابلے CFRP کی جسمانی خصوصیات کو بہتر بنا سکتی ہے۔
CFRP ریکوری ٹیکنالوجی
سی ایف آر پی کو قدرتی طور پر انحطاط نہیں کیا جا سکتا، جلانا یا لینڈ فل علاج کا ابتدائی طریقہ ہے، لیکن سی ایف آر پی کے فضلے کو جلانے سے بڑی تعداد میں زہریلی اور نقصان دہ گیسیں پیدا ہوں گی، اور قدرتی ماحول کو متاثر کرے گا، اسی وقت، لینڈ فل جلانے کے فضلے کی باقیات بھی مٹی کا سبب بنے گی۔ ثانوی آلودگی؛ CFRP فضلہ کی لینڈ فل ٹریٹمنٹ مٹی کو آلودہ کرے گی اور زمینی وسائل کی ایک بڑی تعداد پر قبضہ کرے گی۔ یہ مقالہ بنیادی طور پر CFRP ریکوری میں مکینیکل ریکوری میتھڈ، ہیٹ ریکوری میتھڈ، اور سالوینٹ ریکوری میتھڈ کے اطلاق کو متعارف کرایا گیا ہے، اور عملی استعمال میں ہر طریقہ کے چیلنجز اور امکانات کی وضاحت کرتا ہے۔
(1) مکینیکل بحالی کا طریقہ۔ مکینیکل ریکوری کا طریقہ یہ ہے کہ CFRP فضلہ کو مکینیکل قوت کے تحت رول اور پیسنا ہے تاکہ کاربن فائبر کو رال میٹرکس سے نکال دیا جائے، رال کے ذرات اور مختصر کاربن فائبر علاج کے بعد حاصل کیا جا سکے۔ ملی میٹر اسکیل کٹ فائبر کو بلڈنگ فلر کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے، اور مائکرون اسکیل کٹ فائبر کو شیٹ مولڈنگ پلاسٹک، بلاک مولڈنگ پلاسٹک یا تھرمو پلاسٹک کے بلینڈ فلر کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے۔ مکینیکل ریکوری کے طریقہ کار میں ایک سادہ عمل اور کم سرمایہ کاری لاگت کے فوائد ہیں۔ یہ فائبر اور رال کی وصولی کے دوران نئی ماحولیاتی آلودگی پیدا نہیں کرتا ہے۔ تاہم، مکینیکل قوت رال اور فائبر کی علیحدگی کے عمل کے دوران فائبر کو نقصان پہنچاتی ہے، اور فائبر کی کارکردگی برقرار رکھنے کی شرح کم ہے۔
(2) گرمی کی وصولی کا طریقہ۔ مختلف عمل کے راستوں کے مطابق، گرمی کی وصولی کے طریقہ کار کو اعلی درجہ حرارت کے تھرمل سڑن کے طریقہ کار، فلوائزڈ بیڈ تھرمل سڑن کے طریقہ، اور مائکروویو تھرمل سڑن کے طریقہ کار میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ اصول گرمی کی توانائی کے عمل کے تحت رال کو چھوٹے مالیکیولر مرکبات میں گلنا ہے۔
① اعلی درجہ حرارت تھرمل سڑنے کا طریقہ۔ سب سے پہلے، CFRP فضلہ کو مکینیکل فورس کی کارروائی کے تحت ٹکڑوں میں بنایا جاتا ہے۔ ٹکڑوں کو غیر فعال گیس کے ماحول کے تحت 600±200 ڈگری تک گرم کیا جاتا ہے، اور رال کم مالیکیولر پائرولیسس آئل اور پائرولیسس گیس میں آکسیجن نہ ہونے کی حالت میں گل جاتی ہے۔ پائرولیسس گیس بنیادی طور پر کاربن ڈائی آکسائیڈ، ہائیڈروجن اور میتھین پر مشتمل ہے۔ پھر نظام میں آکسیجن کی مناسب مقدار داخل کریں، تاکہ کم سالماتی آتش گیر دہن، دہن سے پیدا ہونے والی حرارت نظام کے لیے حرارتی توانائی فراہم کرتی رہے۔ آنے والے نظام میں آکسیجن کو درست مقداری کنٹرول کی ضرورت ہے۔ آکسیجن کی ضرورت سے زیادہ مقدار سسٹم کے پھٹنے کا خطرہ بڑھا دے گی۔ دریں اثنا، یہ ری سائیکل کاربن فائبر کے پیرو آکسائڈریشن کا سبب بنے گا اور فائبر کی مکینیکل خصوصیات کو کم کرے گا۔ آکسیجن کی مقدار بہت کم ہے، اور فائبر کی سطح پر موجود بقایا رال اور پائرولیٹک تیل کو مکمل طور پر نہیں ہٹایا جا سکتا، جو فائبر کی تکمیل کو متاثر کرتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت پائرولیسس کا درجہ حرارت رال کی قسم پر منحصر ہے۔ عام طور پر، پالئیےسٹر رال کم درجہ حرارت پر گل سکتی ہے، جبکہ ایپوکسی رال کو زیادہ درجہ حرارت پر گلنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ سادہ آپریشن اور اعلی بحالی کی وجہ سے، صنعت میں اعلی درجہ حرارت تھرمل سڑن کا طریقہ لاگو کیا گیا ہے. اعلی درجہ حرارت کے تھرمل سڑن کے علاج کے بعد، مختصر کاربن فائبر کی ہموار سطح حاصل کی جا سکتی ہے، لیکن فائبر کے علاج کے بعد آکسیکرن کے مختلف درجات واقع ہوں گے، اور فائبر کی سطح کبھی کبھار کاربن جمع ہو جائے گی، جس سے مکینیکل خصوصیات متاثر ہوں گی۔ فائبر کی.
② Fluidized بستر تھرمل سڑن طریقہ. فلوائزڈ بیڈ تھرمل سڑن کے ذریعے سی ایف آر پی کی بازیافت کا عمل تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ جامع مواد میں موجود رال گرم ہوا کے بہاؤ کے میدان میں اعلی درجہ حرارت پر گل جاتی ہے، اور گلنے والی پائرولیسس گیس کو دہن کے ذریعے نظام کی حرارتی توانائی کے طور پر جاری رکھا جاتا ہے۔ تھرمل سڑن کے بعد، کاربن فائبر اور رال کے ذرات سائیکلون الگ کرنے والے میں برآمد ہوتے ہیں۔ تھرمل بہاؤ برآمد شدہ فائبر کو فائبر ٹینک میں لے جاتا ہے، جبکہ ریفریکٹری مواد کو فلوائزڈ بیڈ کے نیچے چھوڑ دیا جاتا ہے۔ فلوڈائزڈ بیڈ پائرولیسس کے ذریعے پروسیس شدہ CFRP عام طور پر 2 ~ 3cm² سائز کا ہوتا ہے، جسے مسلسل پیداوار حاصل کرنے کے لیے فلوائزڈ بیڈ کو مسلسل کھلایا جا سکتا ہے، اور مختصر کاربن فائبر ری سائیکلنگ کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ سائکلون سیپریٹر کی اندرونی دیوار اور فلوائزڈ بیڈ میں گیس سے منسلک بجری اور فائبر کے درمیان رگڑ کچھ مکینیکل نقصان کا باعث بنے گا، اس لیے اس علاج کے بعد فائبر کی تناؤ کی طاقت تقریباً 1/4 تک کم ہو جائے گی۔
③ مائکروویو تھرمل سڑن کا طریقہ۔ CFRP کو مائکروویو شعاع ریزی کے میدان میں رکھا گیا تھا، اور رال کو مائکروویو کے ذریعے گرم کیا گیا تھا تاکہ وہ چھوٹے مالیکیولر مرکبات میں بدل جائے۔ مائکروویو تھرمل سڑن کا طریقہ کاربن فائبر کی وصولی کے لیے درکار وقت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے، سامان کی تعداد نسبتاً کم ہے، اور عمل کا عمل آسان ہے۔
(3) سالوینٹس کی وصولی کا طریقہ۔ سالوینٹس کی بازیابی کا طریقہ کاربن فائبر کو دھونے کے بعد، اور خشک کرنے کے بعد ریشہ اور رال کی علیحدگی کو حاصل کرنے کے لیے رال کے انحطاط اور تحلیل کے ذریعے، سالوینٹ میں CFRP فضلہ میں گھلنشیل مادوں میں رال سے مراد ہے۔ سالوینٹس کی بازیابی کے طریقوں کو عام طور پر عام دباؤ کے تحت عام سالوینٹ طریقوں اور اعلی دباؤ کے تحت سپرکریٹیکل سالوینٹ طریقہ میں تقسیم کیا جاتا ہے۔
① عام سالوینٹ طریقہ۔ عام سالوینٹس کا طریقہ نائٹرک ایسڈ اور الکحل کو ماحولیاتی دباؤ کے تحت انحطاطی رال کے رد عمل کے سالوینٹ کے طور پر استعمال کرتا ہے، جو آپریشن میں آسان اور آلات کی لاگت میں کم ہے۔ برآمد شدہ فائبر بنیادی طور پر اصل فائبر کی لمبائی کو برقرار رکھتا ہے اور اسے دوبارہ جامع مواد میں طویل فائبر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، سالوینٹس میں رال کے انحطاط کا وقت طویل ہے، اور استعمال کے بعد فضلہ سالوینٹ کا علاج مشکل ہے، جس سے بحالی کی لاگت بڑھ جاتی ہے اور آسانی سے ماحولیاتی آلودگی کا سبب بنتا ہے۔ جامع مواد کے مختلف بنانے کے عمل کے مطابق، استعمال شدہ رال مختلف ہے، اور استعمال شدہ عمل مختلف ہے۔
② سپرکریٹیکل سالوینٹ طریقہ۔ جب کسی مادے کا درجہ حرارت اور دباؤ ایک خاص نازک درجہ حرارت اور دباؤ سے تجاوز کر جاتا ہے تو، اعلی سکڑاؤ، زیادہ حل پذیری، زیادہ پارگمیتا، زیادہ پھیلاؤ، کم کثافت، اور کم وسکوسیٹی کی خصوصی حالت کو "سپر کریٹیکل حالت" کہا جاتا ہے، اور اس میں سالوینٹ ریاست کو "سپر کریٹیکل سالوینٹ" کہا جاتا ہے۔ CFRP فضلہ کی رال کو ایک سپرکریٹیکل سالوینٹ کے ذریعے انتہائی حل پذیری اور پولیمر مواد کی اعلی پارگمیتا کے ذریعے انحطاط کیا گیا، اور کاربن فائبر کی بحالی کا مقصد پورا ہو گیا۔ اس ری سائیکلنگ کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے، فائبر کی سطح ہموار ہے، فائبر اصل لمبائی کو برقرار رکھتا ہے، فائبر کی کارکردگی زیادہ ہے، ری سائیکلنگ کے عمل سے نئی آلودگی، سبز ماحولیاتی تحفظ پیدا نہیں ہوتا ہے۔ تاہم، اس طریقہ کار کے اطلاق کے لیے آلات اور سخت عمل کے حالات میں بڑی سرمایہ کاری کی ضرورت ہے، اور یہ ابھی بھی عارضی طور پر لیبارٹری کے مرحلے میں ہے اور اسے صنعتی میں تبدیل نہیں کیا گیا ہے۔
امید
کاربن فائبر پروڈکشن ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، کاربن فائبر کی پیداوار میں اضافہ اسی وقت ہوتا ہے جب پیداواری لاگت بتدریج کم ہوتی ہے، مختلف شعبوں میں اس کا اطلاق بڑھتا رہے گا، اور CFRP کی بازیابی اور دوبارہ استعمال کاربن کے وسیع استعمال کو محدود کرنے کا ایک نمایاں مسئلہ بن گیا ہے۔ فائبر.
