Nueva generación de tejidos sostenibles bidireccionales

Blackfabric ha desarrollado un tejido bidireccional hecho con un 100% de fibras de carbono recicladas procedentes de procesos de pirólisis de reciclaje, junto con fibras termoplásticas en un hilo combinado, logrando un prepreg termoplástico listo para ser termoformado directamente.

El impresionante crecimiento en el consumo de fibra de carbono en los últimos años está llevando a un aumento significativo en los sobrantes y residuos que se depositan en vertederos, ya que la mayoría de los materiales compuestos consumidos no son reciclados. La legislación ambiental es cada vez más restrictiva con la regulación de estos residuos y, por lo tanto, el reciclaje se ha convertido en un tema fundamental y muy importante en todos los sectores, en términos de limitar el uso de recursos finitos y la enorme necesidad de gestionar la eliminación de residuos. Como resultado de todas estas necesidades, surgió el proyecto Blackfabric para proporcionar soluciones más sostenibles, reciclables y de alto valor añadido en el mundo de los materiales reforzados con fibra.

Blackfabric nació de la conexión entre dos empresas españolas del sector textil, ambas con más de 20 años de experiencia en el sector de los tejidos técnicos. Marina Textil, es una empresa conocida en el campo de los tejidos técnicos para equipos de protección personal, con una capacidad de producción de 3.5 millones de metros de tela y con una fuerza de ventas para vender telas en más de 50 países de todo el mundo. Mientras que Texfire es una empresa de ingeniería textil, que desarrolla soluciones textiles personalizadas para aplicaciones de alta temperatura. Aprovechando su conocimiento en el diseño y la producción de tejidos técnicos, Marina Textil y Texfire han unido fuerzas para lanzar una nueva línea de tejidos evolucionados para el mundo de los compuestos, apostando por el cambio, por un mundo más sostenible.

Blackfabric ofrece una amplia selección de telas. Su planta de fabricación está preparada para tejer con todo tipo de fibras de refuerzo y tipos de hilos, obteniendo telas finales de hasta dos metros de ancho. La disponibilidad de una planta de unión interna les permite introducir polímeros en la superficie de las telas, logrando preimpregnados termoplásticos reforzados con fibras. Blackfabric se centra principalmente en polímeros termoplásticos por todas las ventajas sostenibles, mejoras en los procesos de fabricación, ahorro de tiempo y todo el valor añadido que proporcionan las matrices termoplásticas.

En su planta de producción, Blackfabric también cuenta con un telar especial diseñado para tejer con cintas anchas planas de hasta 20 mm de ancho. Esto les ha permitido diseñar una nueva colección de tejidos bidireccionales producidos con cintas impregnadas de polímeros termoplásticos, también considerados preimpregnados termoplásticos listos para ser termoformados directamente. Centrando sus esfuerzos en las fibras naturales, han desarrollado un tejido de toalla unidireccional bidireccional, donde se puede apreciar el color amarillo-beige característico de las fibras de lino, así como el aspecto técnico que las cintas anchas proporcionan al producto final (imagen 2). Este tejido está revolucionando muchos sectores y seguramente se utilizará en muchas aplicaciones en las próximas generaciones.

Picture 2 - Bidirectional tape weaving in natural fibers

Gracias al conocimiento en tecnologías de tejido y procesos posteriores, Blackfabric ha podido avanzar en soluciones sostenibles, desarrollando el primer tejido con alta capacidad de drapado hecho con un 100% de fibras de carbono recicladas.

Las fibras de carbono discontinuas provenientes de procesos de pirólisis reciclada se orientan junto con fibras termoplásticas en un hilo entrelazado. Se han definido la composición y propiedades del hilo híbrido ideal para lograr un hilo apto para ser tejido, que incorpora el porcentaje adecuado de matriz, obteniendo un preimpregnado termoplástico listo para ser consolidado directamente sin necesidad de procesos adicionales.

Sin embargo, ha sido necesario desarrollar todo el proceso de tejido, adaptando la maquinaria y los telares, diseñando un espacio especial protegido de los fibrilos y el polvo liberado por las fibras recicladas, y adaptando todo el proceso de producción a las propiedades del hilo.

El tejido bidireccional resultante es aparentemente similar a un “tejido de lana” convencional, muy flexible y moldeable que se adapta bien a cualquier geometría. Es fácil de cortar, manipular y moldear. Puede formarse fácilmente, con procesos convencionales de termoformado o estampado, evitando procesos adicionales de impregnación, ni infusiones ni inyecciones, lo que reduce los tiempos de procesamiento y reduce notablemente los costes de producción.

Picture 3- recycled carbon fabric NEW .jpeg

Además, mantiene todas las ventajas de las matrices termoplásticas: fácil de almacenar y transportar a temperatura ambiente, sin fecha de caducidad, reduciendo los excedentes, con procesos rápidos y con la capacidad de fundirse cada vez que se supera la temperatura de fusión del polímero, lo que permite su reparación y reciclaje de las piezas al final de su vida útil.

Visualmente se pueden apreciar los patrones formados por el ligamento de tafetán tejido, con los hilos perpendiculares en orientación de 0 y 90º y, por lo tanto, se puede ver la alineación de las fibras, algo inaudito con todos los compuestos de fibra de carbono reciclada conocidos hoy en día, donde las fibras están distribuidas aleatoriamente sin ninguna orientación o orden.

La orientación de las fibras y el patrón de tejido mejoran significativamente las propiedades estructurales y mecánicas del compuesto. Es evidente que las propiedades mecánicas de las fibras recicladas no alcanzarán las mismas propiedades estructurales que las fibras vírgenes, porque las fibras recicladas son fibras cortas y discontinuas, mientras que las fibras de carbono vírgenes son fibras continuas, una propiedad que está estrictamente asociada con valores de resistencia elevados que se obtienen con materiales reforzados con fibras continuas.

Observando los valores asociados a la Tabla 1, podemos determinar que la tela de fibra de carbono reciclada de Blackfabric tiene propiedades mecánicas por debajo de los resultados mecánicos promedio de los compuestos termoplásticos de fibra de carbono virgen, pero es hasta 2 veces mejor que los resultados mecánicos obtenidos con fibras recicladas no orientadas.

Comparación de Tabla de Propiedades Mecánicas

Tejido

Virgin CF/Termoplástico (promedio general)

Tejido bidireccional de Blackfabric reciclada CF/PA6

CF reciclado no orientado/resina epoxi

Fracción de fibra en volumen (%)

41%

39%

25%

Resistencia a la tracción (MPa)

700

345

100

Módulo de elasticidad a la tracción (GPa)

50

31

12

Resistencia a la flexión (MPa)

470

310

Módulo de elasticidad a la flexión (GPa)

48

27

Este prepreg termoplástico hecho con fibras recicladas puede ser utilizado en muchos sectores y en todas aquellas aplicaciones donde no se requieren propiedades de alta resistencia mecánica. Como elementos decorativos, piezas estéticas, interiores de vehículos, accesorios para el hogar, así como para aplicaciones más funcionales en el mundo de los productos deportivos y piezas de automoción, donde se puede optar por una solución más sostenible, reciclando y dando nueva vida a la fibra de carbono reciclada.

Es un material ideal para piezas estéticas, para reflejar los valores ecológicos de la empresa, involucrar al cliente y hacer que se sienta parte de una producción más responsable y consciente. El aspecto rústico pero técnico del tejido permite reflejar los valores de sostenibilidad pero al mismo tiempo es capaz de proporcionar un acabado de alta calidad necesario para ganar la confianza del mercado y cambiar las tornas, empezando a apostar por materiales de fibra reciclada.

Blackfabric ha logrado ofrecer una solución innovadora al sector de las fibras recicladas, mejorando sus propiedades mecánicas, facilitando su manipulación y uso, y mejorando significativamente su estética.

El objetivo principal de este desarrollo es motivar a todos los fabricantes de piezas finales de propósito estético a optar por este nuevo tejido, elaborado con material reciclado combinado con matrices termoplásticas, lo que permitirá que el producto sea reciclado al final de su vida útil.

Picture 4 -Recycled CF aesthetic NEW .jpeg

Encontrar un nuevo uso comercial con fibras de carbono recicladas, Blackfabric contribuye a un bien común. Convertir los residuos actuales en un nuevo producto, revalorizándolos y reintegrándolos en la cadena de valor, fomentando la economía circular y mejorando el reciclaje está mejorando significativamente la huella ecológica de la empresa. El hecho de poder dar más valor agregado a las fibras de carbono recicladas, gracias a mejoras mecánicas y estéticas, haciendo que el material sea utilizable en múltiples aplicaciones en el mercado, puede reducir claramente el consumo de materias primas como el carbono virgen, y por lo tanto contribuir a todos los ahorros implicados.

Es difícil cuantificar el impacto ambiental en esta etapa temprana del proyecto, pero está claro que el uso de fibras recicladas reduce significativamente dicho impacto.

Se ha estudiado que el proceso de obtener fibras recicladas puede reducir el potencial de calentamiento global hasta en un 75%, y la cantidad de energía necesaria para su producción se reduce en un 60% en comparación con la producción de fibra de carbono virgen, lo que reduce considerablemente la huella de carbono del producto final.

Además, la introducción de fibras de carbono recicladas en la cadena de valor significa que se reduce exponencialmente el uso de materiales primarios vírgenes, reduciendo consecuentemente los residuos generados y cerrando el ciclo. La disminución exponencial de la fabricación de materiales vírgenes reduce así el uso de materias primas y las sustituye por materiales reciclados. Todo esto conlleva un ahorro energético y de CO2 muy importante, al mismo tiempo que se agrega valor a los residuos, convirtiéndolos en materia prima para nuevos productos que se integran en la cadena de valor.

Blackfabric ha centrado muchos esfuerzos en desarrollar tejidos de fibras de carbono recicladas, y está comprometido con estas soluciones sostenibles para el bien común. Ellos creen que estos son los tejidos del futuro y afirman que este tipo de avances en la investigación tecnológica motivarán el cambio gradualmente hacia metodologías mejores, reduciendo el consumo y diseñando teniendo en cuenta la circularidad del producto, facilitando su reciclabilidad.

El futuro está sobre nosotros, por eso es esencial comenzar a utilizar este tipo de soluciones e intentar comenzar a frenar el frenético impacto ambiental de los últimos años.

MÁS INFO : www.blackfabric.eu / contacto: info@blackfabric.eu

También puedes leer el artículo en la revista JEC COMPOSITES, edición 146, páginas 33-35. Nos emociona especialmente ser publicados en la principal revista de la industria de los compuestos, promoviendo la sostenibilidad y proponiendo productos innovadores que pueden revolucionar el mercado.

Puedes leer el artículo aquí: JEC COMPOSITES MAGAZINE o descargar el pdf adjunto desde este enlace.

BlackFabric desarrolla y produce tejidos personalizados para aplicaciones técnicas.

No dudes en contactarnos, estaremos encantados de ayudarte a encontrar una solución.
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