Hondakinen analisi termograbimetrikoa

Abstract

Gradu Amaierako Lan honek, pirolisi eta oxidazio prozesu konbinatu batean pirolisi-tenperaturak, oxidazio tenperaturak eta oxidazio denborak duten eragina aztertzen ditu, haien balio optimoak lortuz, karbono zuntzez indartutako polimeroen (CFRP) hondakinetatik zuntzak berreskuratzeko asmotan. Horretarako, Airbus konpainiak utzitako CFRP hondakin ondua eta konposizio ezaguna duen epez kanpoko preprega hainbat pirolisi eta oxidazio prozesutatik igaro da, analisi termograbimetrikoan oinarrituz. Optimizazioa Esperimentuen Diseinuen Teoriako 2k erabateko diseinu faktoriala erabiliz burutu da eta beraz, eredu matematikoan adierazitakoa jarraituz, zehaztu beharreko faktore bakoitzaren bi maila aukeratu dira, balio minimo eta maximoa. Balio horien arteko konbinazioak eginez, kasu honetan, hiru faktorerekin zortzi konbinazio, konbinazio bakoitzari dagokion saiakera esperimentala egin da. Saiakera horietatik lortutako emaitzak izanda, hots, bakoitzaren pisu galera ezaguna izanda, analisi matematikoa garatu da. Emaitzak erakusten dute pirolisi tenperatura dela eragin gutxien duen faktorea, beste bien eragina nabarmenki handiagoa izanik. Halaber, material bakoitzaren karbono zuntzak berreskuratzeko balio optimoak esperimentalki frogatu dira.

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar la influencia de la temperatura de pirolisis, temperatura de oxidación y tiempo de oxidación de un proceso combinado de pirolisis y oxidación, obteniendo los valores óptimos de dichos factores, con el fin de recuperar las fibras de desechos de polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP). Para eso, desechos de CFRP curado y de un prepreg caducado de una composición conocida cedidos por Airbus han sido sometidos a varios procesos de pirolisis y oxidación, basándose en el análisis termogravimétrico. La optimización ha sido llevada a cabo con el diseño factorial completo 2k perteneciente a la Teoría de Diseño de Experimentos y, por consiguiente, siguiendo lo expresado en el modelo matemático, se han elegido dos niveles de cada factor a concretar, el máximo y el mínimo. Con la combinación de dichos valores, en este caso, con tres factores ocho combinaciones, se ha ejecutado un ensayo para cada combinación. Una vez obtenidos los resultados de dichos ensayos, esto es, conocido la pérdida de peso de cada uno, se ha desarrollado el análisis matemático. Los resultados muestran que el factor menos relevante es el de la temperatura de pirolisis, siendo los otros dos remarcablemente más influyentes. Igualmente, los valores óptimos obtenidos para recuperar las fibras de carbono han sido demostrados experimentalmente.

The aim of this project is to study the influence of the pyrolysis temperature, oxidation temperature and oxidation time of a combined pyrolysis and oxidation process, obtaining the optimal values for aforesaid factors, in order to recover the fibers from carbon fiber reinforced polymer (CFRP) scrap. Cured CFRP scrap and expired prepreg of a known composition from Airbus have been tested for some pyrolysis and oxidation processes, based on the thermogravimetric analysis. The optimization has been carried out with the2k full factorial method belonging to the Theory of the Design of Experiments and, consequently, following the mathematic model, two levels for each specified to be factor have been chosen, the maximum and the minimum. Making use of the combination of aforementioned values, in this case, with three factors eight combinations, one test for each combination has been performed. Once the results for said tests have been obtained, that is to say, once the weight loss of each one is known, the mathematical analysis has been carried out. The results show that the least relevant factor is the pyrolysis temperature, whereas the other two are shown to be remarkably more influential. Additionally, the obtained optimum values to recover the carbon fibers have been proven experimentally.