干货｜碳纤维复合材料（鱼竿）生产现状及回收技术现状

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　　山东威海是全球著名的碳纤维钓鱼竿等渔具生产基地。出口额约占全国钓鱼竿出口总值的50%以上，产能占全球市场60%以上。钓鱼竿有1000多个系列，2万多个规格，年消耗碳纤维2000吨。碳纤维复合材料由于生产材料为热固性树脂基复合材料，致使废弃碳纤维没有得到妥善的回收。废弃物处理的相关法规在当前和以后都会要求工业材料在报废后能够得到妥善的回收，工业材料的最终回收再利用可以达到节省资源和能源的目的。碳纤维鱼竿的高强性能及耐腐蚀性特点，使的废弃物处理非常困难。本文介绍了碳纤维复合材料（鱼竿）生产现状、采用的碳纤维回收技术路线、碳纤维复合材料（鱼竿）回收再利用展望，既是节能环保、构建可持续发展碳纤维产业链的需求，也是对国家相应政策与法规的积极响应，还具有显著经济效益[1]。

1 碳纤维复合材料（鱼竿）的生产现状

碳纤维复合材料（鱼竿）生产流程
1 设计：根据鱼竿所需的类别、调性、长度等条件，设计出模具。
2 裁布：模具制作完成后，便是裁布。裁布之前先设计所需缠绕的层数、尺寸，然后按照需求，裁剪。
3 烫接：将模具预热，刷上树脂，将裁好纤维布熨在模具上。
4 卷制：完成烫接后，紧接着就要进入卷制的过程。一般卷制钓竿时必须依赖卷制机。
5 缠带：卷制完成后，碳纤维布卷在模具的外面，进行“缠带”施加压力，同时防止流树脂。
6 固化：完成缠带步骤后，放入烘箱加温固化。
7 脱模：取出的竿胚仍然在模具之上，将其置于脱模机上，将模具取下，再将先前为了固化所缠在外层的胶带取下。
8 裁断：由于裁布及卷制裸竿时，头尾都会预留一段，以避免误差和方便加工，因此到了这个阶段，便要依照原本设计的尺寸，将多余的部分切断。
9 研磨：事实上竿胚的表面是有一些粗糙的，通常会将其表面做研磨处理，以方便加工及增加未来涂装的效果。放置在研磨机上并使其旋转、研磨。
10 涂装：将竿胚进行表观处理，视需求而有不同。

碳纤维复合材料（鱼竿）生产过程中可回收废料
1 裁布工序中，需将碳纤维预浸料根据设计裁剪成设计好的尺寸，不满足尺寸无法再利用预浸料、裁错的预浸料、预浸料由于储存问题无法使用的，可以回收再利用。
2 烫接工序及卷制工序中，因为操作失误、碳纤维预浸料操作性差、预浸料形变等原因造成的预浸料无法完成烫接工序的，需要回收再利用。
3 固化工序中，因固化温度问题、树脂问题、缠带问题，报废的竿胚。
4 脱模工序中，因脱模剂、脱模设备等，造成的报废的竿胚。
5 裁断工序中，裁断的边角料、无法利用的废竿胚。
6 研磨工序中，报废的竿胚、研磨的竿胚粉末。
7 涂装工序中，报废影响外观的竿节。
　　据不完全统计，按2000只竿胚，用1200㎡型号为USN12500，树脂含量为30%的碳纤维预浸料计算，在裁布、烫接、卷制工序中，可回收的边角料、废料约30㎡；固化、脱模工序中，可回收的边角料、废料约20㎡；裁断、研磨工序中，累计计算可回收的边角料、废料约50㎡；各工序可回收的边角料、废料累计约100㎡。

2 碳纤维复合材料(鱼竿)回收技术

　　采用专门处理碳纤维鱼竿等体育休闲用品生产制造过程中的废弃物及各种EOL报废鱼竿的低成本弱氧化性混合气分解回收技[2]，通过弱氧化性混合气的强化分解作用和树脂分解产物的高热值能量回用技术实现回收能耗的降低，优化回收工艺及核心设备，获得性能良好的再生碳纤维。再生碳纤维力学性能保持率 ≥80%，再生碳纤维能耗≤新碳纤维能耗的四分之一。技术路线如下：

3 碳纤维复合材料（鱼竿）回收再利用技术展望

　　碳纤维复合材料废弃物的回收技术近年来不断进步，越来越向低成本化、精细化和联合化发展。
　　低成本化：回收成本低将促进再生碳纤维的应用，在商业上形成巨大吸引力。然而在缩短热分解回收时间以及降低生产操作成本方面，仍然需要创新的工艺和方法。
　　精细化：碳纤维复合材料废弃物种类繁多，厚块状结构件、薄壁的钓鱼竿、细微的水磨粉以及粘湿的预浸料等，通过精细化设计，开发相应的最适回收技术及装备，从而能够更高效、低成本地处理不同种类的废弃物。
　　联合化：发展是指近年来国外盛行的碳纤维行业上下游企业结成联盟，协同作用联合开发回收技术的趋势。根据下游再生碳纤维使用者的对性能的要求，比如纤维长度、表面活性等，碳纤维回收公司针对性地结合上游废料特性、调整碳纤维回收工艺，从而使再生碳纤维能更快地进行下游应用，促进了回收事业的发展[3]。

　　碳纤维复合材料（鱼竿）为管状、壁薄、尺寸相对短，易于处理回收。低成本弱氧化性混合气分解回收技术，其低成本化、精细化和联合化等特点，更易于形成规模化、产业化。鱼竿的回收再利用可以以点带面，推广到其他行业。随着碳纤维复合材料（鱼竿）产业的发展及节能环保、构建可持续发展碳纤维产业链的需求，开展碳纤维回收既是对国家相应政策与法规的积极响应，还具有显著经济效益。

参考文献

[1]段志军,段望春,张瑞庆.国内外复合材料回收再利用现状[J].塑料工业,2011(1):14-18．
[2]Mohamad Anas Nahil, Paul T.[J]Williams.Journal of Analytical and Applied Pyrolysis ,2011(91) 67–75.
[3]田丽娜.纤维增强聚合物基复合材料的回收与再利用[J].硅谷.2009.(3):107-108．

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来源：SAMPE中国2018年国际学术会议投稿文章