碳纖維再生循環應用前景：材料世界網

王智永、李偉萍／永虹先進材料股份有限公司

碳纖維複合材料具有高經濟價值的回收潛力，巨量的工業市場，對碳纖維緊迫的低成本和環保概念需求，驅動使用回收碳纖維進行產品開發，形成市場主流的要求。過往的循環經濟主要面向如何處理生產者的問題，而本文則主要以市場需求者來看，就碳纖維循環的形成要素，作回收技術面以外的探討。如何分類？如何循環？如何確保回收碳纖維形成環保、可追溯、具經濟性，可創造新的產品價值，讓碳纖維再生循環形成一門生意，進而形成產業標準。本文並將介紹數個國外已有之案例，以及台灣複合材料循環協會推動現況。

【內文精選】

碳纖維複合材料回收問題

由圖一可知，目前碳纖維複合材料的需求呈現穩定增長，已經接近20萬噸/年需求。而由於現有複合材料生產自動化程度偏低，超過30%的碳纖維最終將成為廢料，除了生產過程的邊料、下腳料，其中更包括22%來自熱固性碳纖維增強複合材料的製造廢料。據AVK稱，預計到2022年碳纖維需求將增長至少11.7萬噸；而根據碳纖維回收商ELG Carbon Fibre Ltd.的預估，至少2.6萬噸這種碳纖維最終會成為製造廢料。依照2019年纖維複合材料用途統計（圖二），其中前三大最主要的碳纖維應用領域為風力發電、航空航太及體育休閒，這同時也代表最主要的廢棄物處理需求市場。

圖二、全球樹脂基碳纖維複合材料需求—依應用區分

碳纖維再生循環要求

如2019年全球再生碳纖維(Recycled Carbon Fiber; rCF)市場報告中提到的，從2019年到2024年，再生碳纖維市場預計將以13.1%的複合年增長率成長，主要應用在運輸、航空航太、消費電子和體育用品等行業。該市場的主要驅動因素是材料的再利用性與可回收性，以及再生碳纖維與原始碳纖維相比的成本優勢。因此，在可預見的將來，再生碳纖維及其製品將不再如過去諸多工廠中的副產品，而是成為另一類「有價產品」，具有特定的市場區間和供需模式。而欲達到此目標，參與碳纖維再生循環應用者，必須滿足下列三個要件之一（想要了解更深入的內容嗎？請登入會員下載下方附檔）

碳纖維再生循環應用場景

市場的主要驅動因素是材料的再利用和可回收性，以及再生碳纖維與原始碳纖維相比的成本優勢。再生碳纖維的模數基本上與原始碳纖維相同，但它可以節省20~30%的成本，即使其拉伸強度降低了10~20%，它仍然是當今市場上可買到的最強大的增強纖維。ELG的最新成本分析表明，與鋼相比，回收的34%碳纖維環氧複合材料的材料成本比鋼高49%。然而，再生碳纖維由於形態上的差異，必須脫離原生的複合材料應用設計，改變加工選項。再生循環的加工選項必須重新選擇，才能創造成本效益。加工選項包括樹脂灌注成型、預浸料壓縮成型、熱固性塑膠的液體壓縮成型、壓縮成型、夾層板壓制成型和熱塑性塑膠的二次成型。簡化來說，運用低成本優勢、簡化設計、降低成型難度，以Easy、Simple、Smart的模式，創造新的市場應用，並創造營利。以下介紹幾個產業案例…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。