本發(fā)明涉及從纖維增強部件例如廢棄的纖維增強部件回收增強纖維的裝置和方法。本發(fā)明的方法可以防止增強纖維的纏結(jié)并提高回收的增強纖維的循環(huán)利用。

背景技術(shù)：

壓力容器包括通過細(xì)絲卷繞方法制造的碳纖維，且由于碳纖維的成本，已經(jīng)需要從廢棄的壓力容器中對增強纖維例如碳纖維進行循環(huán)利用。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)存在許多關(guān)于增強纖維比如碳纖維的循環(huán)利用的研究。然而，傳統(tǒng)的循環(huán)利用方法可能需要大量的時間和成本來收集和處理廢棄的纖維。此外，在對廢棄的壓力容器的熱分解或化學(xué)分解期間可能發(fā)生的增強纖維比如碳纖維的纏結(jié)會是另一個問題，該問題使循環(huán)利用從廢棄的纖維部件回收的增強纖維變得困難。

以上所述僅旨在幫助理解本發(fā)明的背景技術(shù)，且不旨在表示本發(fā)明落入本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域的范圍之內(nèi)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在優(yōu)選的方面，本發(fā)明提供了從廢棄的纖維增強部件回收增強纖維的方法。本發(fā)明也提供了防止增強纖維纏結(jié)的方法，使得回收的增強纖維能易于循環(huán)利用。

本發(fā)明的一個方面提供了從纖維增強部件回收增強纖維的方法。該方法可以包括以下步驟：從纖維增強部件解纏增強纖維，所述纖維增強部件包含增強纖維并浸漬有樹脂；通過使解纏的增強纖維經(jīng)過上漿劑，給解纏的增強纖維涂敷上漿劑；以及圍繞心軸卷繞涂敷有上漿劑的增強纖維。

解纏步驟可以包括：通過將纖維增強部件浸漬在膨脹劑中，使樹脂膨脹；通過在從纖維增強部件解纏增強纖維時使解纏的增強纖維經(jīng)過溶解劑，使樹脂溶解；以及使用中間卷繞器卷繞不含樹脂的增強纖維。

解纏分別可以包括任何形式的使樹脂和增強纖維分離，例如，使用其他卷繞器(例如中間卷繞器)卷繞增強纖維。

如本文使用的術(shù)語“上漿劑”是指在其被涂敷或應(yīng)用在材料的表面上時可以向材料例如增強碳纖維的表面提供疏水能力的試劑。優(yōu)選地，膨脹劑可以是弱酸。

如本文使用的術(shù)語“弱酸”是指可部分地或不完全地分離以及向溶液例如水溶液釋放或貢獻少量質(zhì)子的酸。弱酸的pka值可以約大于3、約大于4、約大于5或約大于6。本發(fā)明的示例性的弱酸可以包括乙酸和甲酸。

溶解劑可以適當(dāng)?shù)匕ㄟ^氧化氫溶液和離子液體。

如本文使用的術(shù)語“離子液體”是指僅包括離子種類，或由離子(陽離子和陰離子)組成的液態(tài)鹽的溶劑。本發(fā)明的示例性的離子溶劑可以包括陽離子，例如咪唑、吡啶、吡咯烷、季銨鹽以及季膦鹽，但是陰離子可以不具體限制。

優(yōu)選地，由中間卷繞器卷繞的增強纖維的張力可以大于圍繞心軸卷繞的增強纖維的張力。

上漿劑可以適當(dāng)?shù)匕◤挠上铝懈魑锝M成的群組中選擇出的一種或多種樹脂：環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂和尼龍樹脂。

本發(fā)明的另一個方面也提供了從纖維增強部件回收增強纖維的裝置。該裝置包括：含有膨脹劑的膨脹罐，所述膨脹劑包含弱酸且使浸漬在纖維增強部件中的樹脂膨脹；含有溶解劑的溶解罐，所述溶解劑包含過氧化氫溶液和離子液體，且使浸漬在纖維增強部件中的樹脂溶解；中間卷繞器，卷繞樹脂被去除了的增強纖維；上漿罐，含有上漿劑，通過所述上漿劑涂敷不含樹脂的增強纖維；和卷繞涂敷后的增強纖維的心軸。

該裝置還可以包括張力調(diào)節(jié)器，所述張力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)增強纖維的張力，使得由所述中間卷繞器卷繞的增強纖維的張力大于由所述心軸卷繞的增強纖維的張力。

根據(jù)本發(fā)明的各種示例性實施例的廢棄的增強纖維的回收方法可以包括通過將纖維增強部件例如壓力容器浸漬在弱酸中來使樹脂膨脹并防止增強纖維纏結(jié)，因此提供了優(yōu)點。

另外，通過給從纖維增強部件例如壓力容器解纏的增強纖維涂敷主要由樹脂構(gòu)成的上漿劑可以賦予增強纖維束凝結(jié)特性和界面粘附力。因此，容器可以由使用本文說明的方法回收的增強纖維制造且回收的增強纖維可以高效地循環(huán)利用。

本發(fā)明的其他方面在下文公開。

附圖說明

本發(fā)明的以上和其他目的、特征和其他優(yōu)點從以下結(jié)合附圖進行的詳細(xì)說明中將會更清楚地被理解，其中：

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于回收增強纖維的示例性的裝置；以及

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的回收增強纖維的示例性的方法。

具體實施方式

本文使用的術(shù)語僅出于說明具體的示例性實施例的目的，而并非旨在限制本發(fā)明。如本文使用，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另行明確指出。應(yīng)該進一步理解的是，術(shù)語“包括”和/或“包含”在本說明書中使用時，其明確規(guī)定了所述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和或組件的存在，但是不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和或群組的存在或添加。如本文使用，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)聯(lián)所列項目的任何和所有組合。

除非特別說明或從上下文中顯而易見，如本文使用，術(shù)語“大約”應(yīng)理解為在本領(lǐng)域正常公差范圍內(nèi)，例如在平均值的兩個標(biāo)準(zhǔn)差內(nèi)。“大約”可被理解為在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內(nèi)。除非上下文中另外清楚地指出，本文提供的所有數(shù)值被術(shù)語“大約”修飾。

在本文中，將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種示例性實施例。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的從廢棄的纖維增強部件回收增強纖維的方法可以包括以下步驟：將樹脂從包含增強纖維且浸漬有樹脂的纖維增強部件1分離并且從纖維增強部件1解纏增強纖維的步驟s100；使解纏的增強纖維經(jīng)過上漿劑30來給解纏的增強纖維涂敷上漿劑30的步驟s200；以及圍繞心軸500卷繞涂敷有上漿劑30的增強纖維的步驟s300。

纖維增強部件1可以是具有被增強纖維卷繞且浸漬有樹脂的主體的產(chǎn)品。纖維增強部件1的例子可以是能夠盛裝壓力大于大氣壓的液體或氣體的壓力容器。由于纖維增強部件提高了機械性能，它們可以經(jīng)常用于燃料電池領(lǐng)域。纖維增強部件1可以通過可以圍繞心軸500等卷繞增強纖維的細(xì)絲卷繞方法制造。

從原材料的成本來看，由昂貴的增強纖維例如碳纖維制成的廢棄的纖維增強部件例如廢棄的壓力容器可能需要循環(huán)利用。

已經(jīng)有各種關(guān)于循環(huán)利用增強纖維例如碳纖維的方法的研究。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，回收方法在收集和處理增強纖維時可能產(chǎn)生高額成本。此外，由于回收的增強纖維比如碳纖維束在纖維增強部件1的熱分解或化學(xué)分解期間可能出現(xiàn)的纏結(jié)，循環(huán)利用廢棄的增強纖維可能變得困難。

為了從纖維增強部件1回收這些增強纖維，首先，在步驟s100(解纏)，可以將樹脂從纖維增強部件1分離，并且可以從纖維增強部件1解纏增強纖維。

從纖維增強部件1解纏增強纖維可以是主要過程。步驟s100(解纏)可以包括：步驟s110，纖維增強部件1可以被浸在膨脹劑10中，使得浸漬在纖維增強部件1中的樹脂可以膨脹；步驟s120，可以從纖維增強部件1解纏增強纖維，并且可以使增強纖維經(jīng)過溶解劑20，使得浸漬在纖維增強部件1中的樹脂可以被溶解；以及步驟s130，不含樹脂的增強纖維可以由中間卷繞器300卷繞。

步驟s110(膨脹)可以是解纏增強纖維的準(zhǔn)備步驟。在這個步驟，浸漬在纖維增強部件1中的樹脂可以被膨脹。以往，強酸例如硝酸被用來使樹脂膨脹，這在增強纖維回收期間可能使解纏的增強纖維發(fā)生纏結(jié)。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，纖維增強部件1可以浸漬在ph大約為2.0到4.0的弱酸中來代替強酸例如硝酸，用于使樹脂膨脹。這可以防止增強纖維的纏結(jié)。弱酸可以是乙酸或甲酸。膨脹劑10可以包括乙酸和甲酸中的任何一個。

然后，步驟s120的目的是通過將纖維增強部件1浸漬在溶解劑20中可以使膨脹的樹脂溶解。通過經(jīng)溶解過程分離樹脂和回收廢棄的增強纖維，回收的增強纖維可以易于循環(huán)利用。在步驟s120(溶解)，增強纖維可以被連續(xù)地解纏。在這個步驟s120，溶解劑20可以包括過氧化氫溶液(也稱為雙氧水)h2o2和離子液體。過氧化氫溶液可以溶解樹脂并且離子液體可以促進溶解。

優(yōu)選地，離子液體可以包括從由下列各物組成的群組中選擇出的一種或多種陽離子：咪唑、吡啶、吡咯烷、季銨鹽以及季膦鹽。

經(jīng)歷溶解步驟s120的增強纖維可以在步驟s130(中間卷繞)由中間卷繞器300卷繞。中間卷繞器300可以靠近裝有溶解劑20的罐子安裝，使得從纖維增強部件1解纏增強纖維的作業(yè)和溶解浸漬在纖維增強部件1中的樹脂的作業(yè)可以連續(xù)地被執(zhí)行。

由中間卷繞器300卷繞的增強纖維的張力可以維持在可以從纖維增強部件1解纏增強纖維的程度。

可以使在解纏過程后的解纏的增強纖維在步驟s200經(jīng)過上漿劑30，使得增強纖維可以被涂敷上漿劑30。步驟s200(上漿)的目的是通過給增強纖維涂敷包含樹脂的上漿劑30，可以賦予增強纖維束凝結(jié)特性(agglomerativecharacteristic)和界面粘附力。

在步驟s200涂敷有上漿劑的增強纖維具有易于重復(fù)使用于制造容器等的優(yōu)點。上漿劑30可以由用作溶劑的水和從由下列各物組成的群組中選擇出的一種或多種樹脂構(gòu)成：環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂和尼龍樹脂。以上漿劑的總重量為基準(zhǔn)，上漿劑中的樹脂含量可以約為1.5wt％到2.5wt％。

上文步驟可以向回收的增強纖維提供凝結(jié)特性和界面粘附力。

接下來，在步驟s300(卷繞)，涂敷有上漿劑30的增強纖維可以圍繞心軸500卷繞。因此，從纖維增強部件1回收增強纖維可以完成，使得增強纖維可以被高效地循環(huán)利用。當(dāng)圍繞心軸500卷繞增強纖維時，卷繞方向可以與使用中間卷繞器300的卷繞過程相同。即，增強纖維可以從中間卷繞器300解纏，并且之后可以圍繞心軸500重新卷繞。

為了在不間歇的情況下從纖維增強部件1高效地回收增強纖維，圍繞心軸500卷繞的增強纖維的張力可以被設(shè)定為弱于由中間卷繞器300卷繞的增強纖維的張力。

由于中間卷繞器300是用于從纖維增強部件1解纏增強纖維，而心軸500是用于從中間卷繞器300解纏增強纖維且圍繞其卷繞增強纖維，因此在中間卷繞器300一側(cè)的增強纖維的張力可以大于心軸500一側(cè)的增強纖維的張力。通過這個張力設(shè)置，增強纖維可以在不間歇的情況下被高效地回收。

通過上文說明的回收方法回收的增強纖維(例如，連續(xù)的長纖維)可一被重復(fù)使用于制作機織織物、無折皺織物(ncf)、編織物、3d趾桿增強構(gòu)件等。

根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于回收廢棄的增強纖維的裝置包括：含有膨脹劑10的膨脹罐100，所述膨脹劑10使浸漬在纖維增強部件1中的樹脂膨脹；含有溶解劑20的溶解罐200，所述溶解劑20包括過氧化氫溶液和離子液體，且溶解纖維增強部件1的樹脂；卷繞從溶解罐200出來不含樹脂的增強纖維的中間卷繞器300；含有涂敷增強纖維的表面的上漿劑30的上漿罐400；以及卷繞從上漿罐400出來涂敷有上漿劑的增強纖維的心軸500。

所述裝置可以進一步包括調(diào)節(jié)增強纖維的張力的張力調(diào)節(jié)器，使得由中間卷繞器300卷繞的增強纖維的張力可以大于由心軸500卷繞的增強纖維的張力。

可以按順序依次布置有膨脹罐100，在樹脂膨脹期間用于使纖維增強部件1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)手段，含有溶解劑20的溶解罐200，中間卷繞器300，含有上漿劑30的上漿罐400以及可旋轉(zhuǎn)的心軸500，借助以上布置，從纖維增強部件1回收的增強纖維可以在不間歇的情況下圍繞心軸500連續(xù)地卷繞，使得回收的增強纖維能易于循環(huán)利用。

另外，為了在不延遲或不間歇的情況下促進增強纖維從纖維增強部件1的回收，在中間卷繞器300一側(cè)的增強纖維的張力可以被設(shè)定為大于心軸500一側(cè)的增強纖維的張力。這個張力設(shè)定可以通過將張力調(diào)節(jié)器布置在中間卷繞器300附近的位置來實現(xiàn)。

盡管以上說明的本發(fā)明的示例性實施例是出于示出的目的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚在不違反所附權(quán)利要求中公開的要求保護的本發(fā)明的保護范圍和精神的情況下，各種修改、增加和代替是可能的。