再生碳纤维制造技术

包括碳纤维和树脂的复合材料的再生方法，该方法包括：提供至少包括加热部分的熔炉；提供用于将复合材料运经熔炉的运输机；将复合材料装载在运输机上并将复合材料运经熔炉；当复合材料进入加热部分后检测该部分的气氛中的氧的百分数；和当复合材料在运输机上经过熔炉的加热部分时，借助于第一温度下的化学分解，从复合材料除去树脂，产生烟气；其中以受控的方式将产生的烟气从加热部分除去，从而控制加热部分中的气氛中的氧的百分数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】再生碳纤维本专利技术涉及复合材料中使用的碳纤维的再生。碳纤维通常用于制造复合材料，包 括树脂基体中的编织、切断或研磨的碳纤维。这样的复合物可以很轻、结实和耐用。碳纤维包括碳层的折叠片。碳纤维一般不起反应并耐火和耐腐蚀。每个纤维的直 径可以是大约7微米。由树脂形成并掺入连续、切断或研磨的碳纤维的碳纤维复合物可具 有高拉伸强度和相对低的密度，因此正在为这些材料开发许多应用。原生碳纤维每年的产量在30 000吨范围内，对碳纤维的需求显著大于产量，因此 碳纤维不能不受限制地获得。尽管对碳纤维的需求高，但发现生产过程中存在材料的显著浪费，据估计原生碳 纤维和树脂的差不多40%浪费在碳纤维产品的制造。该材料在传统上送至填埋场。达到其寿命的复合材料也送至填埋场。如上所述，这些材料耐用且通常化学惰性。 因此置于填埋场中的碳纤维复合材料预期将在很长时间内保持不变。在目前的填埋场空间 压力下，这是不希望的。此外，正在考虑和实施限制用于复合材料的填埋场的使用的法规。另外，对碳纤维的需求使得再生碳纤维和碳纤维复合材料的装置和方法成为所箭ο再生碳纤维已进行一些小规模尝试，但发现它们复杂且不适合大规模生产。许多 现有方法采用惰性气氛(比如氮气氛)，此外需要广泛的预处理，包括任何待再生材料的研 磨和/或化学处理。已知在惰性气氛下进行复合材料的处理。这些已知方法需要使用密封 元件，从而可以净化气氛并引入惰性气体。在这样的密封炉方法中引入了成本和复杂性。因 此已发现再生成本高，方法复杂，且由于再生前研磨碳纤维复合物，产生了对工业用途有限 的最终产品。另外发现得到的碳纤维材料在纤维上或纤维周围有一定比例的炭(char)，因 此最终产品不是清洁产品。简单的经济合算的碳纤维复合物材料再生方法已经寻找了多年。根据本专利技术的第一方面，提供了包括碳纤维和树脂的复合材料的再生方法，该方 法包括提供至少包括加热部分的熔炉；提供用于将复合材料运经熔炉的运输机；将复合材料装载在运输机上；借助于第一温度下的化学分解除去熔炉的加热部分中的树脂，产生烟气；其中以 受控的方式将产生的烟气从加热部分除去，从而控制加热部分中的气氛中的组成。特别地，根据本专利技术的第一方面，提供了包括碳纤维和树脂的复合材料的再生方 法，该方法包括提供至少包括加热部分的熔炉；提供用于将复合材料运经熔炉的运输机；将复合材料装载在运输机上并将复合材料运经熔炉；当复合材料进入加热部分后检测该部分的气氛中的氧的百分数；和当复合材料在运输机上经过熔炉的加热部分时，借助于第一温度下的化学分解从复合材料除去树脂，产生烟气；其中以受控的方式将产生的烟气从加热部分除去，从而控制 加热部分中的气氛中的氧的百分数。优选地，熔炉的加热部分具有包括空气和产生的烟气的气氛。产生的一种或多种 烟气在加热部分中以受控的方式除去，使得加热部分的气氛中的氧的百分数足够高，以支 持树脂的分解和燃烧；但足够低，以最小化或避免碳纤维的燃烧。优选地，加热部分中的化学分解至少部分借助于复合材料表面上的火焰锋而发 生。当复合材料在运输机上经过熔炉时，火焰锋可以在复合材料的宽度上存在。熔炉可具有一个或多个温度区域。下面将会理解每个区域的温度可以变化。每个 区域内可设置一个或多个加热元件。主加热区域中的一个或多个加热元件可将复合材料升 至第一温度，树脂材料的分解和燃烧会在第一温度下发生。此外，加热元件可以可选地存在 于后续加热区域中以将复合材料加热至所需温度或将复合材料维持在所需温度。加热元件可选自电和气体加热元件，但任何用于供热的元件均可考虑。随着复合材料达到第一温度，分解和燃烧发生。产生的烟气升至熔炉的气氛中。产 生的烟气可以降低气氛中存在的氧的百分数。优选地，烟气和气氛中存在的氧反应以进一步燃烧。该反应强烈放热。该放热反 应可以单独或者和一个或多个加热元件组合用于将复合材料加热至所需温度或者将复合 材料维持在所需温度。此外希望能够测量气氛中的氧和烟气的比值，并将该比值维持在支持树脂分解和 至少一些产生的烟气燃烧的范围内。希望维持氧和烟气的比值以保证存在足够的氧，以使 烟气的分解产物燃烧并使来自碳纤维的炭燃烧。特别希望在第一和第二加热区域监视和控 制氧/烟气比值。复合材料达到第一温度后会在复合材料表面上产生火焰锋。有利地，火焰锋的尺 寸可通过控制气氛中的氧的百分数而控制。特别地，通过控制气氛中的氧的百分数，火焰锋 沿着复合材料的行进方向的尺寸或火焰锋的宽度可控制为20cm或以下，更优选为IOcm或 以下，比如1到9cm，例如2到8cm，例如3到7cm。在较早的方法中已知，熔炉内的任何氧的存在会导致燃烧，并潜在地导致爆炸的 风险。因此，迄今存在保证气氛纯净并使用惰性气氛的看法，使得熔炉中不存在树脂的燃烧。相反，本专利技术检测和控制熔炉的加热部分中的气氛中的氧。如下面详细描述的，产 生的烟气和空气的组合可适当地用于熔炉的加热部分中的气氛以保证存在足够的氧，例如 从 1% (ν/ν)直到 16% (ν/ν)，比如从 1% (ν/ν)直到 10% (ν/ν)。优选地，运输机以显著线性的方式将复合材料运经熔炉。如下面详细描述的，以线 性方式移动复合材料，而不是让材料经过弯曲、或者被翻倒或旋转或粉碎是有利的。根据本专利技术的第二方面，提供了用于再生包括碳纤维和树脂组分的复合碳纤维材 料的熔炉，该熔炉包括用于将材料加热至第一温度以借助于化学分解除去树脂并产生烟气 的加热部分，和用于将复合材料运经加热部分的运输机，其中该加热部分包括氧检测装置 和控制器，该控制器用于通过控制从加热部分除去产生的烟气而控制加热部分中的气氛中 的氧的百分数。优选地，控制器根据熔炉的加热部分中的气氛中的氧的百分数控制烟气的抽吸速率(rate of extraction)。优选地，熔炉还包括装载部分。在装载部分和加热部分之间设有入口。相对于加 热部分的尺寸，入口优选为受限的尺寸。入口至少部分可密封，以提供可变的开口。希望能 够变化入口的打开尺寸，以控制空气进入加热部分。优选地，熔炉还包括冷却部分。相对于加热部分，冷却部分也可具有受限的尺寸。 空气可优选从冷却部分进入加热部分。在一优选实施方案中，不必提供风扇、吹风机、泵或其它积极的空气导向设备以将 空气移入加热部分。优选地，烟气的除去产生天然的抽力。在一特别优选的实施方案中，烟 气从加热部分除去，到达除去单元(abatement unit)，来自除去单元的抽力足以将空气抽 入加热部分。适当地，烟气通过出口或其它孔除去。自然对流有助于烟气到达并通过出口。可 以控制出口的尺寸以控制从熔炉气氛除去烟气。可控制出口打开的时间以控制从熔炉气氛 除去烟气。下面提供了关于出口的更多细节。在一个实施方案中，熔炉的加热部分的气氛基本或全部由空气和产生的烟气组 成。然而，在替代实施方案中，气氛中可存在另外气体。例如，气氛中可存在惰性气体，比如 氮气或氩气。优选地，这样的另外的气体以10% (ν/ν)或以下的水平存在，比如5% (ν/ν) 或以下，例如2% (ν/ν)或以下。在一个实施方案中，除空气和产生的烟气以外的气体以0 到10% (ν/ν)的水平存在，比如0到5% (ν/ν)，例如0到2% (ν/ν)。熔炉的加热部分或第一部分可包含阶梯式加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括碳纤维和树脂的复合材料的再生方法，该方法包括：提供至少包括加热部分的熔炉；提供用于将复合材料运经熔炉的运输机；将复合材料装载在运输机上并将复合材料运经熔炉；当复合材料进入加热部分后检测该部分的气氛中的氧的百分数；和当复合材料在运输机上经过熔炉的加热部分时，借助于第一温度下的化学分解从复合材料除去树脂，并产生烟气；其中以受控的方式将产生的烟气从加热部分除去，从而控制加热部分中的气氛中的氧的百分数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2008-1-18 0800940.9;US 2008-1-18 61/021,953包括碳纤维和树脂的复合材料的再生方法，该方法包括提供至少包括加热部分的熔炉；提供用于将复合材料运经熔炉的运输机；将复合材料装载在运输机上并将复合材料运经熔炉；当复合材料进入加热部分后检测该部分的气氛中的氧的百分数；和当复合材料在运输机上经过熔炉的加热部分时，借助于第一温度下的化学分解从复合材料除去树脂，并产生烟气；其中以受控的方式将产生的烟气从加热部分除去，从而控制加热部分中的气氛中的氧的百分数。2.根据权利要求1的方法，其中加热部分中的化学分解至少部分借助于复合材料表面 上的火焰锋而发生。3.根据权利要求2的方法，其中通过控制加热部分中的气氛中的氧的百分数将沿着复 合材料的行进方向的火焰锋的尺寸控制为IOcm或以下。4.根据前述权利要求任意一项的方法，其中运输机运输复合材料，使得该材料在通过 熔炉时在经过弯曲时不被旋转、翻倒、粉碎或撞击。5.根据权利要求4的方法，其中运输机包括线性运输机。6.根据前述权利要求任意一项的方法，其中周期性地或连续地检测气氛中的氧的百分数。7.根据前述权利要求任意一项的方法，其中在熔炉中设置适合于从加热部分释放产生 的烟气的一个或多个出口。8.根据权利要求7的方法，其中每个出口控制为能打开至在0和100%之间变化的程度。9.根据权利要求8的方法，其中每个出口的打开程度由控制器根据气氛中存在的氧的 百分数控制。10.根据权利要求7到9任意一项的方法，其中每个出口打开至所选的程度经预定的时 间长度，或者由控制器根据气氛中存在的氧的百分数控制的时间长度。11.根据权利要求7到10任意一项的方法，其中烟气借助于对烟气的天然抽出作用通 过处于打开位置的每个出口抽出。12.用于再生包括碳纤维和树脂组分的复合碳纤维材料的熔炉，该熔炉包括用于将材 料加热至第一温度以借助于化学分解除去树脂并产生烟气的加热部分，和用于将复合材料 运经加热部分的运输机，其中该加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：J戴维森，R普赖斯，
申请(专利权)人：再生碳纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：GB