本发明专利技术涉及一种用于再循环碳纤维(5)的装置，该装置包括两个金属轨道(1、2)，碳纤维(5)被用于在所述两个金属轨道之间伸展；以及电流发生器(3)，所述电流发生器的端子与两个金属轨道(1、2)相连或用于与两个金属轨道(1、2)相连。当碳纤维(5)被布置在所述轨道(1、2)上时，该轨道(1、2)在短路时形成电极(1、2)。发生器(3)适用于在这两个轨道(1、2)之间输出功率大约为MW或大于MW的至少一种电流脉冲，该至少一种电流脉冲使得纤维与其树脂分离。本发明专利技术还提出了一种利用该装置实施的再循环方法。
【技术实现步骤摘要】
总体来讲，本专利技术涉及增强物/基体基复合材料的再循环。 具体地，本专利技术提出了一种装置和方法，该装置和方法通过将强脉冲电流注入穿 过复合材料来再循环增强物/基体，并且本专利技术可有利地被用于再循环碳纤维基复合材料 中。
技术介绍
已知的是，特别就强度、杨氏模量和密度而言，碳纤维具有特别有益的机械性质。 因此，碳纤维越来越多地被用在航空或相关领域（例如，制造大跨度且低重量的风力涡轮 机叶片）中或被用于制造运动器材。 2012年，全球碳纤维生产能力为111785吨。到2016年，该产量将达到156845吨， 并且到2020年，将达到169300吨。实际产量仅为这些标称能力的一部分，其中，在2012年， 估计实际产量为标称能力的60% ;在2016年，估计为68% ;并且在2020年，估计为72%。 与此同时，在2012年，对碳纤维的需求是47220吨。到2016年，该需求将达到74740吨，并 且到2020年，将达到102460吨。这种产能过剩的情况将有助于维持有竞争力的价格。碳 纤维复合材料的基体为72%环氧树脂（来源：PlusComposites Consortium)。 在2012年，16 %的需求来自航空，62 %的需求来自工业，并且其余的需求来自于 其它部分（消费者）。 因此，碳纤维再循环正在成为重大挑战。 复合材料具有其组分自身所不具备的性质：强度、轻质、隔热、新的化学性质和机 械性质等。 当然，该性能源自于基础材料的性质（增强物、基体和它们的相容性）。该产品适 用于创新，并且能够开发新的市场。 因此，复合材料由增强物和基体组成。 增强物赋予复合材料机械强度，并且可为碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉尔（Kevlar)、 错或钛。 在复合材料制造中通常使用的基体是环氧树脂，并且通常也可使用碳、聚酯、乙烯 基酯或聚酰胺。热固性或热塑性基体使得能够将力传递至更刚性且强度更高的增强物。 在航空中，使用高性能增强物以及同等高性能的基体。 然而，时至今日已知的再循环/再利用复合材料的主要技术并不能完全令人满 O 具体地，焚烧技术并不能回收材料；焚烧技术产生有毒气体并且充其量能够再利 用能量。 超临界条件下的热解技术（在受控的温度和压力下，废弃物的热处理）和溶解分 解技术（水、甲醇等）能够分解树脂或分离树脂和纤维。尽管如此，这些技术尤其是耗能的。 此外，从500°C开始，纤维的表面开始分解，并且因此降低其机械性质。 本申请人提出了一种再循环方法（尤其是在本申请人的专利FR 2942149中），该 再循环方法可被用于各种类型的复合材料，并且尤其用于碳纤维。该方法采用数个连续的 处理阶段： 产生机械震荡波的间接效应阶段； 利用电弧产生电磁脉冲的直接效应阶段，该电磁脉冲穿过放置有待再利用的材料 的浴；以及最后 微波干燥的阶段。
技术实现思路
本专利技术的总体目标是提出一种再利用和处理增强物/基体型的复合材料（尤其是 碳纤维，但不限于此）的技术，该技术简单、可靠、低污染且低能耗。 为此，本专利技术提出一种再循环装置，该装置包括两个金属轨道，待再循环的复合材 料将在这两个金属轨道之间伸展；以及电流发生器，所述电流发生器的端子与这两个金属 轨道相连或旨在与这两个金属轨道相连。 当待处理的复合材料被布置在所述轨道上时，所述轨道还在短路时形成电极。 上述发生器适用于在这两个轨道之间输出功率大约为Mff或大于Mff的至少一种电 流脉冲，该至少一种电流脉冲允许增强物与其基体分离。 本专利技术进一步提出了一种利用该装置的再循环方法。该方法包括以下步骤： i.将一定量的待再循环的增强物和基体型复合材料放置在所述装置的两个轨道 之间； ii.控制所述装置的发生器，使所述发生器在这两个轨道之间输出功率大约为Mff 或大于Mff的至少一种电流脉冲，该至少一种电流脉冲使得所述增强物与所述增强物的基 体分离。【附图说明】 在阅读下文的详细描述以及参考以非限制性实例方式给出的所附附图时，本专利技术 的其它特征、目的和优点将更加明显，并且其中： 图1为根据本专利技术的可能实施方式的装置的可能实施方式的示意图； 图2为示出图1中装置的形成电极的轨道（electrode-forming rail)上的碳纤 维布置的截面图； 图3示出了图1中装置传递的电压脉冲的实例； 图4示出了能够实施本专利技术的方法的各个步骤； 图5示出了使得能够连续处理待再循环纤维的机械系统的实例； 图6a至图6c示出了运行图5中的系统的各个步骤。【具体实施方式】 图1中示出的再利用装置包括：两个金属轨道1和2,这两个金属轨道1和2形成 两个电极；以及电流发生器3,该电流发生器3被用于在两个轨道1和2之间产生高功率脉 冲。 两个轨道1和2以距离彼此特定的距离延伸。这两个轨道1和2被用于通过待再 循环的增强物/基体型复合材料（例如，碳纤维材料5)来形成短路。 所述轨道1和2可为直的且平行延伸。它们也可以其它构造来延伸，例如它们可 具有不同间隔的不同区域以接受不同长度的待再循环的纤维/材料。 在轨道1和2之间也可设置有制动器4以使装置安全。 两个电极1和2之间的间隔也可从几厘米变化至约2m，复合材料5能够在这些电 极之间沿任何方向定向。读者将知晓的是，穿过纤维的脉冲电流越大，能够处理的纤维（更 常见的，复合材料）长度越长。 可提供外部处理构件来使得能够将待再循环的材料5放置在轨道1和2上，无论 该待再循环的材料5在轨道1和2上的定向任何。 为了产生非常高电流的放电，发生器3包括高电压电容器，其在不需要高供给功 率的情况下，能够存储电能。从而，所存储的能量通过快速开关系统来输出。 电流发生器3产生图3中所示类型的方形或阻尼正弦形的正极性或负极性的电流 脉冲。 这些脉冲具有大约丽，或者甚至大得多（在IO6和10 14W之间）的功率。 例如，它们对应于20kV至200kV的范围内的电极1和2之间的最大电压。 脉冲的平均持续时间约为50 μ s。 放电频率（对分离现象无任何重大影响的先验）在15kHz和300kHz之间。 根据发生器的构造，轨道1和2之间的电流范围从IOkA至100kA。 此外，调整布置在电极1和2上且被同时处理的复合材料5的量以允许该处理尽 可能地有效。该量与穿过待再循环材料的电流是密切相关的。在复合材料的情况下，例如， 纤维5中的电流密度必须大约为104A/cm2或大于10 4A/cm2,以通过单次放电分离纤维和其 树脂。当电流密度不足时，则需要数次放电。 由于集肤效应，电流倾向于绕外周流动。然而，当电流太高时，流入纤维内部的电 流量增加。在实验中，当纤维中心处的电流超出特定值时，观察到纤维/树脂分离。随后， 脉冲电流穿过所有纤维束。 通过对实验得到的纤维/树脂分离结果和利用Quickfield?软件程序模拟计算的 纤维内的电流密度进行对照，观察下列能量比： 对于相同的纤维截面，放电的峰值电当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于再循环增强物和基体型复合材料(5)的装置，其特征在于，所述装置包括：两个金属轨道(1、2)，待再循环的材料(5)将在所述两个金属轨道(1、2)之间伸展；以及电流发生器(3)，所述电流发生器(3)的端子与所述两个金属轨道(1、2)相连或旨在与所述两个金属轨道(1、2)相连，从而当待处理的材料(5)被布置在所述轨道(1、2)上时，所述轨道(1、2)在短路时形成电极(1、2)，所述发生器(3)适用于在这两个轨道(1、2)之间输出功率大约为MW或大于MW的至少一种电流脉冲，该至少一种电流脉冲使得所述增强物与所述增强物的基体分离。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿布德拉齐兹·奔塔吉，戈捷·蒂玛利特，穆拉德·奔塔吉，
申请(专利权)人：卡米尔工矿业协助公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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