采用回收再利用的碳纖維制造假牙

文/本刊編譯（原文來自Cannon）

在醫療領域，回收再利用的碳纖維找到了很多用武之地，比如制造假牙。在此方面，瑞士Innovative Recycling公司積累了一些經驗，該公司收集其他公司的碳纖維廢料，用來工業化地生產多用途、非織物的回收再利用碳纖維。

復合材料因其固有的特性，被廣泛地應用于對輕量化、堅固性和機械性能有著很高要求的諸多應用領域。除了應用最廣泛的汽車或航空領域外，近些年，碳纖維增強復合材料還逐漸被用于醫療假體生產領域，是制造假肢、假牙和假骨骼最常用的材料之一。

相比傳統材料，由碳纖維制成的假牙不僅更輕，且能有效吸收振動，生產時間還短。此外，針對這一特殊應用，由于這種復合材料采用的是短切的回收再利用碳纖維，因而更利于加工成型。

在將回收再利用的碳纖維用于假牙等方面，瑞士Innovative Recycling公司積累了一些經驗。該公司致力于收集其他公司的碳纖維廢料，然后再工業化地生產碳纖維產品。自2016年起，Innovative Recycling公司就在生產非織物的回收再利用碳纖維，并提供給許多應用行業，如醫療、汽車、建筑、能源、體育和造船等。

在醫療領域，回收再利用的碳纖維找到了很多用武之地，比如制造假牙

“生產多用途、非織物的回收再利用碳纖維并不是我們首先提出來的，這要追溯到大約10年前。當時，那些使用原生碳纖維進行生產的公司，會在生產過程中產生干的碳纖維廢料，利用這些廢料，可以制成非織物的碳纖維。這種產品有很好的市場潛力，但缺乏大規模生產所需的廢料量、資金和機械設備。” Innovative Recycling公司CEO Enrico Rocchinotti先生回憶說，“2015年，我與商業伙伴Luca Mattace Raso共同決定，為工業化地生產這種碳纖維進行投資。第二年，Innovative Recycling公司就投入了生產。”

投產后，Innovative Recycling公司實現了這種回收再利用碳纖維的商業化，但同時也意識到，如果這種回收再利用的碳纖維是半成品，則沒有市場，因此必須更進一步，為市場提供成品。之后，該公司發現了一家從事牙科業務的意大利公司，他們在用碳纖維制作假牙方面處于領先地位。當時，這家意大利公司正在尋找一種材料，想將其制成81片圓盤，再經銑削后，做成極具創新的假牙。為此，Innovative Recycling公司用一種特別開發的生物樹脂浸潤其生產的碳纖維氈材，固化后再制成一塊2 cm厚、1 m2大小的板材，這正是那家意大利客戶想要的。

為了讓板材具有高機械性能，Innovative Recycling公司不能使用傳統的預浸式生產模式。事實上，這種非織物的回收再利用碳纖維預浸料，一旦放到生產線上展開并壓制的話，它會被撕裂。

因此，該公司向康隆（Cannon）求助，一起開發出了一種替代的生產方案。他們先將非織物的碳纖維切成1 m2大小的片材，然后在一個專門的工作站內，用液體淋澆（LLD）生物樹脂（這種樹脂是采用Jaime Ferrerof R*理念特別開發的）來浸潤碳纖維片材，浸潤疊放70片碳纖維片材，就做成了一塊氈材，然后用一臺750 t的壓機，熱模壓制成型。利用這項工藝做出的板材，經再加工后，即成為制作假牙所需的圓盤。

為什么回收再利用的碳纖維適合做假牙呢？Rocchinotti先生對此回應說：“碳纖維是一種非常輕而柔韌的材料，它的重量只有目前市場上在用假牙原材料如氧化鋯、陶瓷和鈦的1/8，其特性會給人一種擁有自己牙齒的感覺。因此，對于這項特殊的應用，回收再利用的碳纖維是一種絕佳的材料，因為它具有更好的生物親和性，更大的抗疲勞強度和最大的柔韌性。”

據介紹，Innovative Recycling公司使用的碳纖維廢料主要來自一些意大利公司，這些公司使用碳纖維進行生產，通常會產生25%的碳纖維廢料。這些廢料沒有浸過樹脂，是干的。獲得這些廢料后，Innovative Recycling公司會用一種冷機械加工的方式進行處理。他們將這些材料中的一部分磨碎，用于生產汽車剎車片，將另一部分切碎，再與砂漿或水泥膠粘融合，用于建筑行業。當然，最好是編織。

采用康隆（Cannon）設備生產出的用于制作假牙的碳纖維圓盤產品

在對碳纖維廢料進行回收再利用的每個階段，Innovative Recycling公司都會與康隆（Cannon）密切合作。為解決與制造這一產品有關的問題，康隆（Cannon）實驗室幫助他們做了很多測試并給予了很大的支持，同時，康隆（Cannon）的技術人員在整個生產工藝的開發和調整方面也發揮了至關重要的作用。最終，只用了短短6個月的時間，就成功地實現了這一復雜產品的工業化生產。這個時間非常短，因為一般平均會需要5、6年。

目前，Innovative Recycling公司的業務主要在醫療領域，該公司從康隆（Cannon）采購的設備也是為醫療應用而專門設計的。該公司還在研究將這種板材的厚度提高到至少4 cm，以便用其生產人造關節——這又是一項極具挑戰的項目。據介紹，這種材料還可用于制造軍艦船艙的壁板、天花飾板、汽車剎車部件、飛機座椅的后部及外觀件等。

Rocchinotti先生表示，該公司將與康隆（Cannon）繼續合作，探索更多可用回收再利用的碳纖維替代金屬的應用領域，目前他們關注的產品之一是腰帶或鞋扣：一方面，碳纖維的帶扣可以明顯減輕最終產品的重量；另一方面，碳纖維的帶扣是一個非金屬件，可以讓射線透過，這樣，在機場安檢時，可能再也不用脫掉鞋子和皮帶了。