專利名稱：來自廢棄物以及固化橡膠和輪胎簾布中的至少一種成分的復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對包括固化橡膠和/或輪胎廢棄物的廢棄物進行加工的方法和從對廢棄物進行加工而獲得的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在美國，每年會廢棄大約2.8億個輪胎，其中只有0.3億個被翻新或再使用，每年會剩下約2.5億個廢輪胎留待處理。除了需要對這些廢輪胎進行處理之外，估計這些年來已經(jīng)堆積了可能有多達20到30億個輪胎并且大量貯存。天然橡膠不斷上漲的價格為對廢輪胎進行再循環(huán)的環(huán)境激勵提供了經(jīng)濟驅(qū)動力。一個典型的廢汽車輪胎重達9.1kgo約5.4-5.9kg (131b)由可回收的橡膠組成，由35百分比天然橡膠和65百分比合成橡膠構(gòu)成。一個典型的卡車輪胎重達18.2kg，并且也含有從60到70百分比的可回收的橡膠?？ㄜ囕喬サ湫偷睾?5百分比天然橡膠和35百分比合成橡膠?，F(xiàn)代的輪胎中大多數(shù)都是鋼絲簾子午線輪胎，含有10%-15%金屬和10%簾布(例如聚酯、尼龍或人造絲)。每年產(chǎn)生的2.5億個輪胎中大約有45百分比被安排進行填埋、貯存或非法傾倒。約7百分比被出口到外國，8百分比被再循環(huán)成新產(chǎn)品，并且約40百分比被用作來源于輪胎的燃料，呈完整或碎裂的形式。目前，對于廢輪胎來說最大的單一用途是作為不同的行業(yè)中的燃料。每年至少9百萬個廢輪胎被加工成磨碎的橡膠。磨碎的輪胎橡膠用于橡膠制品(例如地墊、氈毯襯墊以及車輛擋泥板)、塑料制品中以及用作浙青磨耗層中的細集料添加料(干式工藝)。碎橡膠已經(jīng)用作熱混合浙青路面中的浙青結(jié)合料改性劑(濕式工藝)。輪胎橡膠廢棄物被分 成通過其尺寸和生產(chǎn)方法來界定的類別，即長條輪胎(slittire)、切碎輪胎或碎裂輪胎、磨碎的橡膠以及碎橡膠。橡膠再循環(huán)工藝從切碎開始。在去除大部分的鋼和加強簾布后，進行二次研磨，并且所得到的橡膠粉末準備用于產(chǎn)品再制造。可以利用這種惰性材料的制造應(yīng)用局限于不要求對其進行脫固化的那些應(yīng)用。在橡膠再循環(huán)工藝中，脫固化從使固化橡膠分子交聯(lián)的硫-硫鍵的裂解開始，由此推動新的交聯(lián)的形成。已經(jīng)開發(fā)出兩種主要的橡膠再循環(huán)工藝:改進的油工藝和水-油工藝。在這些工藝的每一個中，將油和一種再生劑添加到再生橡膠粉末中，該再生橡膠粉末在特殊的設(shè)備中經(jīng)受長時間(5-12小時)的高溫和高壓，并且還要求大量的機械后加工。來自這些工藝的再生橡膠具有改變的特性，并且不適合用于許多產(chǎn)品，包括輪胎。典型地，這些不同的脫固化工藝已經(jīng)無法產(chǎn)生顯著的脫固化，已經(jīng)無法實現(xiàn)一致的品質(zhì)，或者已經(jīng)太過于昂貴。目前，輪胎加強纖維(或輪胎簾布)很少用于再循環(huán)并且在輪胎再循環(huán)行業(yè)中引起另一個重大的問題。用于對輪胎簾布進行再循環(huán)的一種方法的一個罕見實例由美國專利第3，468，974號提供，該專利傳授一種模制組合物，該模制組合物含有64%_91%輪胎簾布(聚酰胺)和3%-36%固化橡膠，它是通過對輪胎簾布材料進行擠出制粒所產(chǎn)生的。另一方面，生產(chǎn)由來源于輪胎的橡膠制成的產(chǎn)品需要一個使該橡膠脫固化的步驟。舉例來說，在W02009/019684中，揭示一種用于從用過的礦物油、植物油和/或動物脂肪水解的廢棄物以及廢汽車和/或其他輪胎和/或其他橡膠廢棄物制造聚合的塑料制品的方法。已知將塑料與固化橡膠混合用于使固化橡膠再循環(huán)。舉例來說，美國專利申請第2001/0056155號提供了從超低密度聚乙烯與一種可能包含再循環(huán)橡膠的填充劑的混合物壓縮模制。美國專利申請第2005/0279965號描述了一種用于生產(chǎn)復(fù)合材料的方法，該方法包括在一個高剪切混合器中將來自再循環(huán)的輪胎的碎橡膠、塑料以及浙青混合。美國專利第6，558, 773號和第6，703, 440號披露了一種壓縮模制產(chǎn)品，該壓縮模制產(chǎn)品是通過將橡膠和一種粘合劑(例如超低密度聚乙烯)一起共混并加熱并且擠出該共混物，接著將其壓縮模制成所希望的產(chǎn)品來制成的。美國專利第6，169，128號傳授了一種用粘合劑對廢棄的塑料和橡膠進行加工以獲得可加工的材料的方法和由此獲得的有用的產(chǎn)品。W02004/074594傳授了一種用于屋項或壁板應(yīng)用的面板，該面板優(yōu)選地由橡膠輪胎與圓筒(drum)的共混物制成。

發(fā)明概述主題披露了一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含一種第一組分和一種第二組分，該第一組分包含一種有機成分和一種熱塑性成分，并且該第二組分包含選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。主題進一步披露了一種方法，該方法包括:-在剪切力下對包含有機廢棄物和熱塑性廢棄物的一種第一組分與包含選自下組的至少一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成；以獲得一種熔體；-對該熔體進行加工，該加工包括至少使該熔體冷卻以獲得一種復(fù)合材料,該復(fù)合材料包含:有機成分；熱塑性成分；以及選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。-主題進一步披露了一種方法，該方法包括:使至少有機廢棄物和熱塑性廢棄物經(jīng)受選自下組的至少一個加工步驟，該組由以下各項組成:干燥、微?；?、在剪切力下混合并加熱，以獲得一種第一組分；-在剪切力下對該第一組分與包含一種選自下組的成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成，以獲得一種熔體；并且對該熔體進行加工，其中該加工包括至少冷卻以獲得一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含有機成分、熱塑性成分以及選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。發(fā)明詳細說明提供以下說明以使本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員都能夠利用本發(fā)明，并且所提供的實例代表了諸位發(fā)明人在進行本發(fā)明的多個方面時所采用的技術(shù)。應(yīng)了解，雖然這些技術(shù)是用于實施本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的示例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員按照本披露，將認識到可以進行許多修改而無須偏離本發(fā)明的精神和期望的范圍。
在下文中，百分數(shù)(％)的所有說明都是關(guān)于組分的相對量，單位為w/w，即一種組分在100重量單位的該復(fù)合材料中的重量。該相對量可以在最終產(chǎn)物中確定，或者可以在用以生產(chǎn)該復(fù)合材料的一種或多種起始物質(zhì)中，在所描述的加工之前，或在加工期間，在獲得所得到的最終復(fù)合材料之前取得的樣品中確定。如將了解到的，由于如水分或其他揮發(fā)物的物質(zhì)的損失、在加工期間一些揮發(fā)性化合物的形成、材料的分解以及在比較一種組分(例如第一和/或第二組分)在復(fù)合材料中和在一種引入材料中的含量時應(yīng)考慮到的其他因素，一種組分在它進行加工之前的一種引入材料中與在所得到的復(fù)合材料中的相對量之間可能有一些(典型地為較小)的變化。下文在數(shù)字前用術(shù)語“約”說明的所有量或量度都應(yīng)理解為表示所說明的數(shù)字具有在大于所說明的數(shù)字大約10%與小于所說明的數(shù)字大約10%之間的可能公差。舉例來說，術(shù)語“約10%”應(yīng)理解為涵蓋9%到11%的范圍；術(shù)語約100° C指代90° C到110° C的范圍。關(guān)于這一點，應(yīng)指出，當提到重量％時，意思是指以除去水的總干重計算的各自的相對％含量(w/w)。另外，應(yīng)指出，除非內(nèi)容另外清楚地指示，否則單數(shù)形式“一個/種(a/an)”和“該”包括復(fù)數(shù)對象。貫穿本說明書和所附的權(quán)利要求書，除非上下文另外要求，否則術(shù)語“包含(comprise)”和多種變化形式(如“包含了(comprises)”和“包含著(comprising)”)應(yīng)被理解為意指包括所陳述的要素或步驟或者多個要素或多個步驟的群組，但不排除任何要素或步驟或者多個要素和多個步驟的群組。關(guān)于這一點，術(shù)語“主要由……組成”用于定義包含所敘述的要素，但不包括對加工或所得到的產(chǎn)品可能具有主要意義的其他要素的復(fù)合材料。“由……組成”將因此意指不包括超過微量要素的其他要素。由這些連接詞各自所界定的實施例在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明除其他之外旨在提供一方面針對固化橡膠和輪胎廢棄材料(包括輪胎簾布)，并且另一方面針對未分類的廢棄物，例如家庭廢棄物的一種解決方案。該解決方案是通過對以上各項的組合進行加工以獲得一種致密的復(fù)合材料來提供。本披露因此提供一種由上述廢棄材料制成的復(fù)合材料、一種將該廢棄材料加工成有用的復(fù)合材料的方法以及來自該來源于廢棄物的復(fù)合材料的制造物品。

在以下說明和權(quán)利要求書中，將不時地使用多種術(shù)語，并且如這些術(shù)語應(yīng)根據(jù)本發(fā)明所理解，這些術(shù)語的含義如下:“有機廢棄物”在此用以指代(不限于)任何含碳廢棄物，該廢棄物曾經(jīng)是或正是活的，例如花園廢棄物(葉子、草修剪物、枝條、干草、花卉、鋸屑、木屑以及樹皮)、食品廢棄物(水果、蔬菜、谷物、肉、蛋殼、骨頭、油、脂肪或乳制品)以及其他(紙、糞便、塵埃、毛發(fā)、木灰)。因為復(fù)合材料包含有機材料，所以該有機材料固有地包括為生物來源的材料所特有的特性物質(zhì)，例如DNA、蛋白質(zhì)、葉綠素、鉀、氮以及磷等，這些特性物質(zhì)是合成來源的材料中所不存在的。該有機廢棄物典型地包括有機纖維?！坝袡C成分”在此用以指代來源于有機廢棄物的任何基于碳的材料。該有機成分可以是最初形成有機廢棄物的不同的有機成分的一種組合，并且它可以是在根據(jù)本發(fā)明進行加工后發(fā)生一些改性(化學(xué)和/或物理)，形成一種不同形式的化學(xué)材料(即不是最初存在于該有機廢棄物中的材料)的有機廢棄物。“有機纖維”在此用以指代有機或人造來源的纖維。在一些實施例中，該有機纖維包括纖維素、半纖維素和/或木質(zhì)素中的任一種以及這些纖維的組合，后者又稱為術(shù)語“木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)”。此術(shù)語可以涵蓋其他類型的有機纖維，包括其他類型的纖維素和纖維素衍生物以及纖維蛋白，如羊毛和絲綢?！盁崴苄詮U棄物”或“熱塑性材料”在此用以指代在加熱到超過熔化溫度時變成一種熱的可流動的材料(柔軟、可延展、可模制、可重塑并且可擠出、可焊接的材料)并且當冷卻到低于其熔化溫度時可逆地凝固成一種彈性狀態(tài)的固體或基本上固體的材料。在進一步冷卻到玻璃溫度以下之后，熱塑性材料采用一種固態(tài)，典型地是非晶形的。熱塑性材料包括(不限于)聚烯烴、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、聚氨基甲酸酯、其共聚物以及具有一種如上所定義的熱塑特性的其他材料。
“熱塑性成分”在此用以指代一種展現(xiàn)熱塑特性的塑性材料?！皩嵸|(zhì)上未分類的廢棄物”或“SUW”在此用以指代廢棄材料，包括固體、半固體和/或流體材料，該廢棄材料可以包括由人類和動物活動產(chǎn)生的植物材料，可以來源于城市廢棄物、工業(yè)廢棄物(例如化學(xué)物質(zhì)、涂料、塑料、沙子)、農(nóng)業(yè)廢棄物(例如農(nóng)畜糞肥、作物殘余物)、污泥，并且可以是包括有害物質(zhì)的廢棄物等。該廢棄物可以是可分解的可燃性廢棄物，如紙、木材、織物，或是不可燃的廢棄物，如金屬、玻璃、沙子以及陶瓷。該廢棄物還可以來源于填埋場，包括舊的填埋場。廢棄物未分類，例如原態(tài)獲得，即呈其在廢棄物管理設(shè)施或廢棄物堆或從填埋場收到時的形式；或者該廢棄物經(jīng)部分地分類，即在加工之前從其中選擇性地去除一種或多種成分，不過該廢棄物中的大多數(shù)得以原態(tài)保留。這些被選擇性地去除的成分可能具有作為可再循環(huán)的材料或物品的經(jīng)濟價值，并且可能包括(不限于)金屬部件(例如電池、鋁以及鐵)、玻璃、陶瓷、紙、卡紙板以及塑料容器(例如瓶子、儲存碗、商業(yè)塑料的即可烹調(diào)的容器等)。當提到大多數(shù)廢棄物保留時，意指以重量計至少約80%的該原始廢棄材料(即未分類的原態(tài)廢棄物)以及以重量計有時超過90%并且甚至95%的該原始廢棄材料得以保留。換句話說，從該廢棄物中去除的成分不超過該原始廢棄物的重量的約20%、約10%或甚至約5%。“城市固體廢棄物”或“MSW”在此用以指代被人類和工業(yè)廢棄的住宅和/或商業(yè)廢棄物。MSff可以包括木材、來源于木材之產(chǎn)品(如紙、卡紙板、棉紙等)、食品廢料和塑料。2007年，環(huán)境保護局(the Environmental Protection Agency)在美國報道了 MSW由以下要素(呈重量百分比)構(gòu)成:紙(32.7%)、玻璃(5.3%)、金屬(8.2%)、塑料(12.1%)、橡膠、皮革以及紡織品(7.6%)、木材(5.6%)、庭院修剪物(12.8%)、食品廢料(12.5%)、其他(3.2%)。以色列(Israel)報道了關(guān)于2005年的一個類似分析:有機物質(zhì)(40%)、塑料(13%，主要是熱塑性材料)、卡紙板(8%)、紙(17%)、紡織品(4%)、一次性尿布(5%)、其他(7%)、玻璃(3%)以及金屬(3%)。雖然這些百分數(shù)是平均值，并且實際的百分數(shù)將隨地點而變化，但顯然的是，這些廢棄物中的主要組分是塑料和纖維素類型的材料，例如木材和來源于木材的組分，例如紙、棉紙、紙板等。MSW通常包含水分。該廢棄物，在一些實施例中SUW，可以根據(jù)本發(fā)明呈濕料形式(B卩，包括水和/或水分)使用，或呈干料形式(即，包含少于0.l%w/w水分)使用?！案稍铩庇靡灾复鷮U棄物或該復(fù)合材料中的任何成分的處理以便從其中去除液體。典型地，該去除是去除至少一些量的揮發(fā)性液體(即在20° C下具有至少15mmHg的蒸氣壓的液體，例如水和乙醇)。干燥會產(chǎn)生干的廢棄物或成分，即包含不超過10%水分、不超過5%水分以及有時甚至不超過1%水分的廢棄物。在一些實施例中，在干燥后該廢棄物中維持一定含量(例如超過1%)的液體?？梢詫膹U棄物中去除的液體的量進行控制，以配合最終獲得的復(fù)合材料的所期望的用途。另外，干燥涵蓋任何手段的干燥，例如通過將該廢棄物放在戶外并且使其在干燥空氣流下、在烘房中或通過擠壓出液體來干燥。在本發(fā)明的上下文中，干燥包括去除該廢棄物或該成分中最初包含的水分的至少50%，有時水分的60%、70%、80%、90%、95%以及甚至有時多達99% (此可以通過在干燥之前和之后對該廢棄物或該成分進行稱重來確定)。應(yīng)指出，99%-100%百分比的水分不必從廢棄物中去除，并且在一些應(yīng)用中，甚至更優(yōu)選地，一些水余留在該廢棄物中，用于隨后制備該復(fù)合材料的程序或?qū)哂邢鹉z和/或輪胎簾布的該廢棄物的加工。在一些實施例中，干燥后獲得并且用于制備如在此披露的復(fù)合材料的廢棄物具有水和任選的其他揮發(fā)性液體，如乙醇，含量在約1%與約11%的范圍內(nèi)?！肮袒鹉z”在此用以指代交聯(lián)的橡膠聚合物。這些橡膠聚合物典型地是烴類彈性體，如聚異戊二烯(天然橡膠，例如純膠膠料，或合成橡膠)和苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)。該交聯(lián)典型地包括橡膠聚合物與硫、過氧化物或本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何其他交聯(lián)劑的反應(yīng)，在此期間單獨的聚合物鏈彼此共價互連，得到一種三維矩陣。橡膠聚合物的固化將這些彈性體逐漸轉(zhuǎn)化成熱固性材料。固化度可以在一種橡膠到另一種橡膠之間變化，取決于固化橡膠的應(yīng)用。應(yīng)了解，可以使用任何固化度下的任何固化橡膠。還應(yīng)指出，固化橡膠可以包含一部分未固化或脫固化的橡膠，尤其是在固化橡膠的來源是來自橡膠制造廠的橡膠殘渣和廢棄的固化橡膠時。典型地，未固化或脫固化的橡膠不會超出固化橡膠塊的總重量的10%以上或甚至5%或甚至低至1%。該固化橡膠還可以包含橡膠添加劑，如填充劑和纖維，包括在固化反應(yīng)期間、在橡膠使用或加工(例如翻新、再循環(huán)處理或尺寸縮減成碎橡膠)期間該橡膠所暴露于的殘渣或污染物。該固化橡膠可以是低于100%純的，并且可以包含少量的其他殘渣，該量在固化橡膠總重量的0.1與20%w/w之間，有時該固化橡膠包含0.5與10%w/w之間的殘渣或I與5%w/w之間的殘渣。這些殘渣包括輪胎簾布、鋼、二氧化硅、抗粘劑、油、沙子、鐵、灰分以及碳酸鈣。

在一些實施例中，“固化橡膠”是來自棄鉻的固化橡膠產(chǎn)品的固化橡膠，該等棄鉻的固化橡膠產(chǎn)品例如(不限于)用過的輪胎、減震器、鞋底、乳膠以及橡膠手套、傳送帶，并且還可以從來自橡膠制造廠的工業(yè)橡膠殘渣和廢棄的固化橡膠而來。后者可以包含一些部分固化或未固化的橡膠作為一種次要組分。在一些其他實施例中，該固化橡膠來源于天然或合成的原始材料。將廢棄的固化橡膠產(chǎn)品(例如輪胎廢棄物)研磨成本領(lǐng)域中已知的任何種類的微粒形式的橡膠,如廢料、碎條長條碎片、磨碎的橡膠以及碎橡膠。在一些實施例中，術(shù)語“固化橡膠”可以是輪胎廢棄物的任何組分，包括(不限于)整個輪胎(輪胎面和外胎)，或輪胎的不同加工(定尺寸和成形)形式，包括輪胎長條、輪胎碎片、磨碎的橡膠、碎橡膠、輪胎碎條、輪胎粉末、輪胎簾布等。在大多數(shù)情況下，輪胎碎條或輪胎碎片的生產(chǎn)包括通過輪胎切碎機進行首次和二次切碎。廢棄的輪胎還要經(jīng)歷一個尺寸縮減工藝，以典型地獲得輪胎碎條、輪胎碎片、磨碎的橡膠或碎橡膠。類似地，當使用固化橡膠的其他來源時，這些來源也要縮減尺寸，以獲得可加工的顆粒?！拜喬ァ睉?yīng)理解為具有其常規(guī)的含義。輪胎主要是固化橡膠、輪胎簾布以及鋼。其他構(gòu)成部分可以包括碳、礦物質(zhì)(例如鋅和硫)。根據(jù)UNEP1999年巴塞爾公約有關(guān)用過的輪胎的鑒別和管理的技術(shù)導(dǎo)則(the Technical Guidelines on Identification andManagement of Used Tires, UNEP, Basal convention, 1999),平均起來，輪胎包含 45%_47%橡膠、21%-22%碳、16%- 25%鋼、約5%輪胎簾布、1%_2%鋅、約1%硫以及5%_8%添加劑。因此，所有這些組分都可以存在于如本文所用的輪胎廢棄物中?！拜喬ニ闂l”用以指代形狀不規(guī)則并且尺寸不同的輪胎微粒，其中尺寸從300到460mm長乘以100到230mm寬，向下到小到100到150mm長度的范圍內(nèi)變化。尺寸和形狀可以通過其制備工藝、制造商指示/設(shè)備和條件進行控制。典型地，在切碎輪胎的工藝期間，沿著這些輪胎碎條邊緣的內(nèi)部鋼帶斷片被暴露。這些鋼帶斷片典型地在根據(jù)本發(fā)明進行加工之前從這些輪胎碎條中去除。在一些實施例中，這些鋼帶斷片通過一個磁力分離器、重力分離技術(shù)、渦電流分離系統(tǒng)以及任何其他常用的分離技術(shù)去除?！拜喬ニ槠痹诖擞靡灾复湫偷鼐哂袕?6mm向下到13mm的尺寸的加工過的輪胎碎條?！澳ニ榈南鹉z”在此用以指代尺寸從19mm向下到0.15mm (第100號篩)的橡膠，除其他之外取決于尺寸縮減設(shè)備的類型和所期望的應(yīng)用。磨碎的橡膠的生產(chǎn)可以通過造粒機、錘磨機或精磨機來實現(xiàn)。造粒機典型地生產(chǎn)出形狀規(guī)則并且是具有相對較低的表面積的立方形的顆粒。有時，通常通過一個空氣分離器將纖維玻璃帶或簾布與細小的橡膠粉末分離。磨碎的橡膠可以經(jīng)受磁力分離的一個雙循環(huán)，接著篩選并且以不同的粒級回收。“碎橡膠”在此用以指代尺寸從4.75mm (第4號篩)向下到小于0.075mm (第200號篩)的橡膠。可以應(yīng)用任何常見的用以將廢輪胎轉(zhuǎn)化成碎橡膠的方法，如碾碎輥工藝、造粒機工藝以及微碾磨工藝。碾碎輥工藝產(chǎn)生形狀不規(guī)則的撕碎顆粒，由此呈現(xiàn)大表面積，在碾碎輥工藝中，使廢輪胎通過旋轉(zhuǎn)的波紋鋼制圓筒之間。這些碎屑的尺寸在從約4.75_到
0.5mm (第4號到第40號篩)的范圍內(nèi)，并且這些碎屑通常被稱為磨碎的碎橡膠。造粒機工藝用以通過用在緊公差下通過的旋轉(zhuǎn)的鋼板切離橡膠來獲得粒狀的碎橡膠顆粒。尺寸在
0.5mm (第40號篩)到小到0.075mm (第200號篩)范圍內(nèi)的磨碎的細碎橡膠是通過一個微磨工藝獲得。還可以使用低溫技術(shù)，其中使這些橡膠顆粒與液氮接觸，從而使得這些顆粒為脆的并且容易粉碎成小顆粒。此項技術(shù)經(jīng)常是在最后研磨之前使用?！拜喬ズ煵肌迸c術(shù)語“輪胎纖維”可以互換使用，是指代高強度(高模量)纖維絲狀材料，它具有相對較低的收縮度并且展現(xiàn)較低的滯后度。輪胎簾布用作加強長絲，為輪胎提供對于橡膠制品來說更好的耐壓縮疲勞性。輪胎簾布雖然涉及到輪胎，但也可以來源于橡膠傳送帶、農(nóng)業(yè)和管道工程橡膠軟管等。輪胎簾布可以包括(不限于)聚酯(例如聚對苯二甲酸乙二酯，PET)、聚酰胺(尼龍)、芳香族聚酰胺(例如芳香族聚酰胺和對芳香族聚酰胺)人造絲、棉、碳纖維或用于輪胎/皮帶工業(yè)中的任何其他材料。輪胎簾布的其他來源是原始材料，即如以下各項的材料:由人造絲、尼龍以及聚酯制成的不來源于用過的產(chǎn)品的纖維，和與來自紡織工業(yè)或紡織品(例如舊布料或合成的氈毯)的輪胎簾布等同的纖維。復(fù)合材料
根據(jù)上文,本披露提供了一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含一種第一組分和一種第二組分，該第一組分包含一種有機成分和一種熱塑性成分，并且該第二組分包含選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。第一組分至少包含一種有機成分和一種熱塑性成分。在一個實施例中，有機成分在從總復(fù)合材料的至少約10% (w/w)，有時，復(fù)合材料總重量中的約15%w/w、約20%w/w、約25%w/w、約30%w/w、約35%w/w、約40%w/w以及甚至至少約48%w/w到高達約49%w/w,典型地小于約45%w/w、約40%w/w、約35%w/w或甚至小于約30%w/w的有機物質(zhì)的上限％w/w的范圍內(nèi)。第一組分還包含一種熱塑性成分。在一些實施例中，該熱塑性成分的量在從總復(fù)合材料的至少l%w/w、2%w/w、5%w/w或甚至10%w/w到高達約49%w/w,典型地小于約45%w/w、約40%w/w、約35%w/w或甚至小于30%w/w的總復(fù)合材料的熱塑性成分的上限％w/w的范圍內(nèi)。在一些實施例中，第一組分的量在復(fù)合材料的約10%w/w到約50%w/w之間。第一組分還可以包含塑料。第一組分中的塑料的量可以從零到約40%w/w，或到約35%w/w或甚至到約30%·w/w。在一些實施例中，復(fù)合材料中塑料的量為至少l%w/w、3%w/w、5%w/w、10%w/w或甚至15%w/w,但不超過30%w/w或25%w/w或甚至不超過20%w/w?？梢孕纬傻谝唤M分的一部分并且由此形成復(fù)合材料的一部分的塑性材料的一些非限制性實例包括合成的聚烯烴(例如高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLPE)、聚丙烯(PP));聚苯乙烯(PS)(包括高抗沖聚苯乙烯，HIPS)、剛性和增塑的聚氯乙烯(PVC)、ABS (丙烯腈丁二烯苯乙烯)、TO (聚氨基甲酸酯)、聚酰胺(PA)以及乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)。根據(jù)一些實施例，第一組分還包含一種無機成分，如金屬、沙子以及粘土。該無機成分的量可以在從至少約l%w/w、約2%w/w、約5%w/w、約10%w/w或至少約15%w/w的無機物質(zhì)；但小于復(fù)合材料中的約50%w/w、約40%w/w、約30%w/w或甚至小于約20%w/w的范圍內(nèi)。在一些實施例中，第一組分是來源于實質(zhì)上未分類的廢棄物(SUW)。在又一些更具體的實施例中，該未分類的廢棄物是城市固體廢棄物(MSW)。雖然是第一組分的不同成分，即有機成分、熱塑性成分等，但它們可以來源于相同的來源，例如同一批SUW/MSW，但有時可以從不同的來源提供。舉例來說，有機成分可以從花園切割物和/或有機家庭廢棄物提供，熱塑性成分可以來自于收集的塑料瓶和容器。第二組分包含選自固化橡膠和輪胎簾布的至少一種成分。在一些實施例中，第二組分在組合的第一組分與第二組分中的量在從復(fù)合材料總重量的至少約50%w/w、約55%w/W、約60%w/w、約65%w/w、約70%w/w、約75%w/w、約80%w/w或至少約85%w/w到小于組合的第一組分與第二組分的總重量的約90%w/w、約85%w/w、約80%w/w、約75%w/w、約70%w/w、約65%w/w或小于約60%w/w的上限的范圍內(nèi)。在一些實施例中，以重量計固化橡膠在總的組合的第一組分與第二組分中的量在從總重量的至少約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%或至少約55%到小于總重量的約90% (當不存在輪胎簾布時)、約85% (當還存在輪胎簾布時)、約80%、約75%、約70%、約65或小于約60%的上限的范圍內(nèi)。在一些實施例中，在總的組合的第一與第二組分中輪胎簾布以重量計的量在從至少約零、約1%、約2%、約5%、約10%、約15%、約20%或至少約25%到小于約30%、約25%、約20%、約15%、約10%、約5%或小于約3%的上限的范圍內(nèi)。為了清楚起見，因為一些輪胎簾布也被認為是塑性材料(例如聚酰胺和聚酯)，所以應(yīng)了解呈適用作輪胎簾布的簾布形式的聚合物只作為輪胎簾布，而不作為第一組分中的熱塑性成分的一部分計算。類似地，不呈適用作輪胎簾布的簾布形式的塑性材料在此作為第一組分中的熱塑性成分的一部分計算。典型地，組合的第一組分與第二組分的總重量是復(fù)合材料的總重量。在一個實施例中，第二組分至少包含固化橡膠。不限于此，添加輪胎簾布可以幫助提高所得到的復(fù)合材料的機械強度。所用的輪胎簾布的長度也對所得到的復(fù)合材料的強度有影響:纖維越長，所得到的材料強度越大。提高的機械強度能夠使復(fù)合材料用于通常利用彈性材料的不同的應(yīng)用中。有時，組合物可以通過在其制備期間或在其形成之后添加某些其他成分來微調(diào)，并且因此復(fù)合材料的特性也可以通過上述手段來微調(diào)。合并到復(fù)合材料中可能有益的其他成分的一些非限制性實例是彩色顏料和活性碳。根據(jù)一些實施例，第一組分是加工過的廢棄物，至少包含有機廢棄物和熱塑性廢棄物。術(shù)語“加工過的廢棄物”是指經(jīng)受干燥、在剪切力下混合同時加熱、擠出以及任選的微粒化和篩分中的至少一項操作的廢棄物。有時，為了獲得第一組分而對廢棄物進行的加工可以包括所有上述動作。加 工過的廢棄物在一些實施例中是呈在直徑在約0.0lmm與約
2.5mm之間的尺寸范圍內(nèi)的微粒材料獲得,但可能有時小于約1.5mm,甚至更典型地使用具有直徑在約0.7mm與約1.5mm之間或小于約0.7mm的尺寸的顆粒。根據(jù)一個實施例，第一組分是具有直徑在0.0lmm與0.7mm之間的尺寸范圍的加工過的微粒廢棄物。

根據(jù)一些實施例，該廢棄物是實質(zhì)上未分類的廢棄物(SUW)，它可以提供如共同未決的PCT/IL2010/000027中所述的一種加工過的廢棄物。此加工過的廢棄物是通過使用以下最少的步驟對實質(zhì)上未分類的廢棄物進行加工來制備:將包含有機物質(zhì)和任選的塑料的實質(zhì)上未分類的廢棄物微?；?，并且在剪切力下混合同時加熱微粒廢棄材料到至少約100° C的溫度，由此獲得加工過的廢棄物。未分類的廢棄物可以在加工之前進行干燥。有時用作第一組分的加工過的廢棄物可以通過其表面能來表征。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，從SUW獲得的加工過的廢棄物具有超過約35達因/Cm，優(yōu)選地超過約40達因/cm并且甚至更優(yōu)選地超過45達因/cm的表面能。為了進行比較的目的，聚乙烯的表面能為約35達因/cm并且聚丙烯的表面能為約31達因/cm，并且聚四氟乙烯(PTFE/特氟隆(Teflon))的表面能為18-20達因/cm。加工過的SUW因此具有高表面能，并且實際上加工過的SUW具有比聚烯烴更高的表面能。此相對較高的表面能允許例如在與第二組分進行加工以形成本發(fā)明的復(fù)合材料時在加工過的SUW的表面上與其他極性物質(zhì)發(fā)生強的相互作用，這些極性物質(zhì)例如涂料、膠粘劑、木材、不同的石頭以及其他極性物質(zhì)。當使用加工過的未分類的廢棄物時，本發(fā)明的第一組分的其他特征包括，-密度超過約1.2g/cm3,典型地在1.2-1.7g/cm3范圍內(nèi)。-拉伸彈性模量超過約600MPa(有時也用術(shù)語彈性模量或拉伸模量來指稱)。拉伸彈性模量總體上是由材料在對其施加力時對彈性變形(即非永久地)的抗性來定義。需要的力越大，材料剛度越大。
-拉伸強度超過約5MPa、6MPa、7MPa并且甚至超過8MPa，即，使材料在拉伸下?lián)p壞或永久地變形的應(yīng)力。-撓曲強度超過約7MPa、超過約9MPa并且甚至為約IlMPa(有時也用術(shù)語彎曲強度來指稱)，即，在材料的斷裂的瞬間對其施加的應(yīng)力。-撓曲模量超過約2，OOOMPa、超過約3，OOOMPa并且甚至約3，500MPa,是指材料的
撓曲剛度，即，其抵抗外力使其變形的能力。-沖擊強度超過約12J/m，超過約13J/m、15J/m并且甚至超過約17J/m(伊佐德缺口沖擊性(notched Izod impact)),是指材料承受沖擊負荷的能力。-夏氏沖擊性(CharpyImpact)超過約 1.5KJ/m2、1.6KJ/m2、1.7KJ/m2 或甚至
1.8KJ/m2 (夏氏無缺口試驗(Charpy Un-notched test)),是指在撓曲沖擊下使試樣斷裂所需的每單位面積的能量。在一些實施例中，復(fù)合材料包含10%_50%w/w的第一組分、20%_90%w/w固化橡膠以及0-30%w/w輪胎纖維，其中固化橡膠和輪胎纖維的組合量在50到90%w/w之間。根據(jù)另一個實施例，復(fù)合材料還包含高達12%、典型地高達10%w/w揮發(fā)性液體(即在20° C下具有至少15mmHg的蒸氣壓的液體,例如水和乙醇)。根據(jù)一個實施例，固化橡膠包括輪胎碎屑。復(fù)合材料可以進一步包括填充劑和物品制造中常見的其他添加劑，例如吸收劑、增塑劑、粘合劑、碳黑、UV阻斷劑、金屬、加重劑、沙子、二氧化硅以及顏料。這些添加劑的組合量典型地不超出復(fù)合材料總重量的10%以上或不超過5%并且甚至不超過2%wt。
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在又一些其他實施例中，復(fù)合材料包含以重量計多達90%、85%、80%、75%、70%、65%、60%,55% 或 50% 的碎橡膠、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15% 或 10% 的第一組分；40%、35%、30%、25%、20%、15% 或 10% 簾布以及高達 10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1% 揮發(fā)性液體(例如水)。根據(jù)一個實施例，碎橡膠和第一組分的最少量對應(yīng)地是以重量計50%和10%。根據(jù)一個實施例，復(fù)合材料包含有機成分、熱塑性成分，并且第二組分由固化橡膠組成。根據(jù)又一個實施例，復(fù)合材料包含有機成分、熱塑性成分，并且第二組分由輪胎纖維組成。復(fù)合材料的特性復(fù)合材料展現(xiàn)一些熱塑性行為，可以通過以下參數(shù)(特性)來表征:-夏氏沖擊性在從至少約6.7KJ/m2到至多約17.5KJ/m2的范圍內(nèi)(通過IS0179在賴萊(Ray-Ran)測試儀上測定)，-最大拉伸強度在從至少約1.3MPa到至多約4.5MPa的范圍內(nèi)(通過IS0527-1-2在 M350-10KN (Testometric)測試儀上測定)，-彈性模量在從至少約85MPa到至多約740MPa的范圍內(nèi)(通過IS0527_1_2在M350-10KN (Testometric)測試儀上測定)，-斷裂伸長率在從至少約2.0%到至多約9.4%的范圍內(nèi)(通過IS0527-1-2在M350-10KN (Testometric)測試儀上測定)，-撓曲強度在至少約2MPa到至多約9.4MPa的范圍內(nèi)(通過IS0178在M350-10KN(Testometric)測試儀上測定)，以及
-撓曲模量在至少341MPa到至多約771MPa的范圍內(nèi)(通過IS0178在M350-10KN(Testometric)測試儀上測定)。復(fù)合材料還被發(fā)現(xiàn)是可注塑的，例如當受熱時可以進行注塑模制。另外，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料使來源于輪胎的污染物，如芳香烴(PAH)和某些金屬(如鐵、砷、鎘、鉻、錳)在復(fù)合材料中保持原樣，并且因此最小化或消除與輪胎廢棄物的廢棄相關(guān)的環(huán)境危害。污染物質(zhì)的保持可以通過浸出試驗，如通過如EPA SL0-846方法1310的程序所描述來測定，并且與未與如本文所述的第一組分組合的根據(jù)本發(fā)明的第二組分的浸出相比較。可以界定復(fù)合材料的其他特性包括:-密度；-熔點和軟化點；-低溫撓性；-螺旋流；-硬度(肖氏A (Shore A))；-元素分析；-在水、鹽水以及海水中浸出；-斷裂伸長率；-伸長率；-100% 時模量；-熱變形溫度；-抗蠕變性；撓曲模量-夏氏沖擊性；-熱、電、聲導(dǎo)率；以及-老化(UV、土埋、鹽水、臭氧等)。制備方法本披露還提供了一種方法，該方法包括:-在剪切力下對包含有機廢棄物和熱塑性廢棄物的一種第一組分與包含選自下組的至少一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎纖維組成，以獲得一種熔體；-對該熔體進行加工，該加工包括至少使該熔體冷卻，以獲得一種復(fù)合材料,該復(fù)合材料包含:-有機成分；-熱塑性成分；以及-選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎纖維組成。在同一方面還提供了一種方法,該方法包括:-使至少有機廢棄物和熱塑性廢棄物經(jīng)受選自下組的至少一個加工步驟，該組由以下各項組成:干燥、微?；?、在剪切力下混合并加熱，以獲得一種第一組分；-在剪切力下對該第一組分與包含選自下組的一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成，以獲得一種熔體；并且
-對該熔體進行加工，其中該加工包括至少冷卻，以獲得一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含:-有機成分；-熱塑性成分；以及-選自下組的至少一種附加成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。仍在本發(fā)明的這一方面，提供了一種方法，該方法包括:-在剪切力下對包含加工過的廢棄物的一種第一組分與包含選自下組的至少一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成，以獲得一種熔體；并且-對該熔體進行加工，其中該加工包括至少冷卻，以獲得一種復(fù)合材料,該復(fù)合材料包含:-有機成分；-熱塑性成分；以及-選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。在一個實施例中，該第一組分是加工過的未分類的廢棄物。該加工過的未分類的廢棄物可以如共同未決的PCT/IL2010/000027 (通過引用結(jié)合在此)中所詳述，通過在剪切力下對經(jīng)干燥并微粒化的SUW進行混合并加熱，并且最終擠出而獲得。在一個實施例中，該SUW的加工包括以下各項中的至少一項:微?；?、干燥、共混、篩分以及混合同時加熱、擠出在剪切力下混合同時加熱后 所獲得的熔體、造粒以及篩分。有時，為了獲得第一組分而對SUff的加工可以包括所有上述動作。在一些實施例中，加工過的SUW是以微粒狀材料獲得。本發(fā)明的方法的一個發(fā)現(xiàn)是，雖然為了使固化橡膠再循環(huán)而進行的加熱要求高溫和高壓，但本發(fā)明的復(fù)合材料可以在比固化橡膠的其他再循環(huán)工藝低得多的溫度和壓力下制備。因此，與用以使固化橡膠再循環(huán)的那些方法相比，本發(fā)明的方法可以被視作是一種更節(jié)能的方法。在一些實施例中，在剪切力下進行混合同時加熱之前，對第一組分和第二組分進行混合。第一組分和第二組分的量可以變化。在一些實施例中，第一組分的量在第一組分與第二組分的組合量的總重量的約10% (w/w)到約50%w/w之間，并且第二組分的量在第一組分與第二組分的組合量的約50%w/w到約90%w/w之間。第一組分包含有機廢棄物。該有機廢棄物的量可以在從以重量計總混合物的至少約10%w/w，有時以重量計組合的第一與第二組分的總重量的約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%并且甚至至少約48%的下限％到以重量計組合的組分的總重量的高達約49%，典型地小于約45%、約40%、約35%或甚至小于約30%的有機物質(zhì)的上限％的范圍內(nèi)。第一組分還包含熱塑性廢棄物。在一些實施例中，該熱塑性廢棄物的量在從以重量計組合的第一與第二組分的總重量的至少1%、2%、5%或甚至10%的下限到以重量計總重量的高達約49%，典型地小于約45%、約40%、約35%或甚至小于約30%的熱塑性廢棄物的上限％的范圍內(nèi)。第二組分包含選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。在一個實施例中，第二組分在組合的第一與第二組分的總重量中的量可以在從以重量計組合的第一與第二組分的總重量的至少約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%或至少約85%到小于以重量計組合的組分的總重量的約90%、約85%、約80%、約75%、約70%、約65或小于約60%的上限的范圍內(nèi)。
以重量計固化橡膠在組合的第一與第二組分的總重量中的量可以在從至少約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%或至少約55%到小于組合的組分的總重量的約90% (例如當一點都不存在輪胎簾布時)、約85%、約80%、約75%、約70%、約65或小于約60%的上限的范圍內(nèi)。當?shù)诙M分包含輪胎橡膠和輪胎簾布時，該輪胎橡膠選自下組，該組由輪胎長條、碎裂輪胎、磨碎的橡膠以及碎橡膠組成，并且這些輪胎簾布選自下組，該組由聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇以及人造絲中的至少一種組成。在一個實施例中，在剪切力下加熱是在約100° C到約200° C的范圍內(nèi)的溫度下。在一些實施例中，該溫度在115° C、120° C或125° C的下端到160° C和180° C的上端之間的任何范圍下?；旌贤瑫r加熱之前可以對第一組分和第二組分進行預(yù)混合(不加熱)。此外，有時，微?；梢栽诨旌现斑M行。舉例來說，當?shù)谝唤M分是加工過的未分類的廢棄物時，后者可以在它與固化橡膠和輪胎纖維中的至少一種進行混合之前進行微?；秃Y分。在一些實施例中，第一組分微粒具有直徑在約0.0lmm與約2.5mm之間,在一些實施例中在0.0lmm與約
0.7mm之間,在一些實施例中在約0.7mm與約1.5mm之間，以及在一些實施例中在約1.5與約2.5之間的尺寸范圍。微?；梢酝ㄟ^利用常規(guī)的尺寸縮減工藝進行研磨、切碎、切成長條、切成方塊、壓碎、搓碎、剁碎來達到，這些尺寸縮減工藝包括(不限于)切碎機、研磨機、剁碎機、造粒機，這些機器在必要時可以裝備有由堅固材料(例如不銹鋼或鈦)制成的刀片、錘子或板。另外，在進行混合同時加熱之前，可以進行干燥。該干燥可以是原樣的第一和/或第二組分的干燥，對經(jīng)微粒化的物質(zhì)進行。干燥可以通過任何手段實現(xiàn)，例如通過將廢棄物放在戶外并且使其在干燥空氣流下、在烘房中或通過擠壓出液體來干燥。在一個實施例中，第一組分是在與第二組分進行混合之前經(jīng)過干燥和微?；腟UW。在一些實施例中，在進行混合同時加熱之前，可以對具有經(jīng)濟價值的成分進行分離。這些成分可以包括可再循環(huán)的材料或物品，例如電池、鋁和鐵、玻璃、陶瓷、紙、卡紙板等。將這些成分從微粒物質(zhì)中分離可以通過利用適合的篩子、磁力分離器、渦電流分離器、浮選系統(tǒng)、重力分離技術(shù)等來執(zhí)行。舉例來說，松散的鋼絲簾線可以借助于將切碎的輪胎傳遞到在一個磁體或一系列磁體下的傳送帶上來與切碎的輪胎分離。一些量的松散的鋼絲簾線可能仍然余留在第二組分中。據(jù)估計，以重量計固化橡膠可能仍然占形成第二組分的橡膠總重量的約0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%、3%、4%或甚高達達5%。應(yīng)指出，本文披露的方法不要求去除典型地從輪胎再循環(huán)工藝中去除的輪胎碎條和/或輪胎簾布。換句話說，本文披露的方法允許這些成分也進行再循環(huán)。不受理論所束縛，相信這些輪胎碎條和輪胎簾布的存在會影響所得到的復(fù)合材料的機械特性?；旌峡赡苓€涉及至少一種塑性材料的添加。類似地，該塑性材料的混合可以在剪切力下進行混合同時加熱之前或期間。換句話說，塑料可以在如上所述的預(yù)混合階段添加，或它可以在加熱并混合的同時添加。該塑料可以選自下組，該組由以下各項組成:聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯、熱塑性彈性體、聚丙烯以及其混合物。添加的塑料的量可以是使得在熔體中獲得在1%與49%之間的范圍內(nèi)的熱塑性材料量的量。另外，不同的附加添加劑可以在剪切力下混合同時加熱的步驟之前或期間添加，例如以便給予所得到的復(fù)合材料以某些所希望的特性。用作填充劑的添加劑的實例可以包括(不限于)沙子、礦物質(zhì)、再循環(huán)的輪胎材料、玻璃、木屑、熱固性材料、其他熱塑性聚合物、砂礫、金屬、玻璃纖維和顆粒等。這些填充劑可以來源于再循環(huán)產(chǎn)品；然而，也可以采用原始材料?？梢蕴砑悠渌砑觿┮愿牧紡?fù)合材料的外觀、特性、質(zhì)地或氣味，例如顏料、氣味掩蓋劑(例如活性碳)、氧化劑(例如高錳酸鉀)或抗氧化劑。另外，可以在進行加熱同時混合之前或期間添加硬化劑，如硫、過氧化物。應(yīng)指出，第一和第二組分以及任何其他添加劑可以在該方法之前、期間或之后同時或依序引入該方法中。此外，不同的成分的添加可以分多份進行。舉例來說，混配機可以先接收一部分第一組分(例如SUW)，接著引入第二組分，例如固化橡膠。另外，混配機可以在不同的位鉻包括用于引入不同的成分的不同的入口，因此，例如允許一種組分在其他組分已經(jīng)經(jīng)受一定程度的在剪切力下加熱同時混合之后引入。在剪切力下混合同時加熱可以在選自下組的混配機中進行，該組由擠出機、密煉機(班伯里(Banbury ))、往復(fù)式混煉機 以及連續(xù)煉膠機組成。使用剪切力進行混合同時加熱典型地產(chǎn)生一種均勻的熔體/共混物。在一些實施例中，擠出機包含一個受熱的機筒，該受熱的機筒含有單個或多個螺桿在其中旋轉(zhuǎn)。當使用超過單個螺桿時，這些螺桿可以同向旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)、行星式旋轉(zhuǎn)(如在行星式滾筒擠出機中)。螺桿可以是互相嚙合或不互相嚙合的。擠出設(shè)備可以是單個擠出機或多個擠出機的組合(如串聯(lián)擠出)，這些擠出機可以是塑料工業(yè)中已知的擠出機中的任一種，包括(不限于)單螺桿擠出機、楔形復(fù)式擠出機、楔形復(fù)式單擠出機、雙螺桿擠出機、多螺桿擠出機。在本發(fā)明的上下文中一種適合類型的擠出機是單螺桿擠出機。在一些實施例中，該擠出機裝有一個排氣區(qū)。在一些其他實施例中，該擠出機包括一個在擠出期間冷卻的噴嘴。在又一些其他實施例中，該擠出機可經(jīng)分段并且配鉻以便如所希望的施加有差別的溫度和/或壓力?？傮w上需要充分的剪切、混合以及停留時間，以允許組合的組分達到所要求/所希望的溫度，此是通過獲得一種展現(xiàn)熱塑性行為的復(fù)合材料來確定的。所希望的材料溫度可以通過兩種方式來達到:通過從混配機或其他裝鉻中吸收的熱，或通過由剪切力引起的摩擦，或者兩種方式的組合。典型地將熱添加到該方法中，而不是僅僅依賴于由剪切和混合引起的摩擦加熱。因此，根據(jù)一個實施例，該混配機被設(shè)定到約100° C與200° C之間的溫度，并且有時設(shè)定到約120° C與190° C之間，或甚至約140° C與約180° C之間的溫度。材料的溫度(如通過熱電偶裝鉻在內(nèi)部或在離開模具時測量)通常高于機器設(shè)定溫度，此歸因于由剪切力引起的加熱。應(yīng)了解，在本文披露的方法的條件下，即在剪切力下在超過100° C的溫度下加熱，所得到的復(fù)合材料可以被認為是無菌的，即，在該方法之前這些組分中(如在未分類的廢棄物中)所包含的病原體被殺死。接著將通過混合同時加熱而產(chǎn)生的熱熔體冷卻到周圍溫度(例如室溫，典型地是約25° C)，以獲得該復(fù)合材料。
在一些實施例中，該復(fù)合材料可以在用于其形成的相同或不同條件下再加工。在一個實施例中，該復(fù)合材料在用于其生產(chǎn)的相同條件下經(jīng)受一或多次在剪切力下加熱的循環(huán)。從復(fù)合材料制備制造物品和其他用途在另一個方面中，還提供了一種方法，該方法包括提供一種如在此披露的復(fù)合材料，并且使該復(fù)合材料經(jīng)受至少在100° C到180° C之間的機器溫度下加熱和選自下組的至少一個附加的方法步驟，該組由擠出、模制、壓縮模制組成，從而獲得具有所希望的形狀的制造物品。根據(jù)一些實施例，該復(fù)合材料可以再加熱到在超過約100° C、超過130° C并且甚至超過140° C與最高約160° C、180° C或200° C之間的范圍內(nèi)的溫度，在該溫度下該復(fù)合材料變成軟的可流動的物質(zhì)。如上文所詳述的添加劑和填充劑也任選地添加到該復(fù)合材料中。表I列出了可以通過對在此披露的復(fù)合材料進行加工所制備的可能的產(chǎn)品(制造物品)，一芳為表征指定廣品的參數(shù)。表1-來自復(fù)合材料的制造物品
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料，包含一種第一組分和一種第二組分，該第一組分包含一種有機成分和一種熱塑性成分，并且該第二組分包含選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中該第一組分的量在該復(fù)合材料的總重量的約10%重量比重量(w/w)到約50%w/w之間。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中熱塑性成分在該復(fù)合材料中的量在該復(fù)合材料的l%w/w到約30%w/w之間并且有機成分的量在該復(fù)合材料的約10%w/w到約49%w/w之間。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中該第二組分的量在該復(fù)合材料的50%w/w到約90%w/w 之間。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料,其中該第二組分的量不超過該復(fù)合材料的約90%w/w，該固化橡膠在該復(fù)合材料中的量不超過該復(fù)合材料的約80%w/w，并且這些輪胎簾布的量不超過該復(fù)合材料的約30%w/w。
6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料，其中在該復(fù)合材料中該固化橡膠的量在約20%w/w到約89%w/w之間，并且這些輪胎簾布的量在約l%w/w到約30%w/w之間。
7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中該第二組分由固化橡膠組成。
8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中該第二組分由輪胎簾布組成。
9.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中該固化橡膠由輪胎橡膠組成。
10.如權(quán)利要求9所述的復(fù)合材料，其中該輪胎橡膠是選自下組，該組由輪胎長條、碎裂輪胎、磨碎的橡膠、橡膠粉末以及碎橡膠組成。
11.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其中這些輪胎簾布是選自下組的纖維，該組由聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇以及人造絲組成。
12.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，包含選自下組的塑料，該組由聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯(PS和高抗沖PS (HIPS))、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)以及聚丙烯組成。
13.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料,包含聚氯乙烯。
14.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料,它是可注塑的。
15.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，它具有熱塑特性。
16.如權(quán)利要求1中任何一項所述的復(fù)合材料，包含選自下組的至少一種添加劑，該組由以下各項組成:吸收劑、增塑劑、粘合劑、碳黑、UV阻斷劑、金屬、加重劑、沙子、二氧化硅以及顏料。
17.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料,其中該有機成分和熱塑性成分來源于實質(zhì)上未分類的廢棄物(SUW)。
18.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，包含選自下組的至少一種無機材料，該組由金屬、沙子以及粘土組成。
19.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，具有以下特性中的至少一種: 至少7KJ/m2的夏氏沖擊性， 至少1.3MPa的最大拉伸強度， 至少80MPa的彈性模量， 至少2%的斷裂伸長率， 至少2MPa的撓曲強度，以及至少300MPa的撓曲模量。
20.—種方法,包括: -在剪切力下對包含有機廢棄物和熱塑性廢棄物的一種第一組分與包含選自下組的至少一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成；以獲得一種熔體； -對該熔體進行加工，該加工包括至少使該熔體冷卻，以獲得一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含: -有機成分； -熱塑性成分；以及 -選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。
21.—種方法,包括: -使至少有機廢棄物和熱塑性廢棄物經(jīng)受選自下組的至少一個加工步驟，該組由以下各項組成:干燥、微?；⒃诩羟辛ο禄旌喜⒓訜?，以獲得一種第一組分； -在剪切力下對該第一組分與包含選自下組的一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成，以獲得一種熔體；并且 -對該熔體進行加工，其中該加工包括至少冷卻，以獲得一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含: -有機成分； -熱塑性成分；以及 -選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。
22.—種方法,包括: -在剪切力下對包含加工過的廢棄物的一種第一組分與包含選自下組的至少一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成，以獲得一種熔體；并且 -對該熔體進行加工，其中該加工包括至少冷卻，以獲得一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含: -有機成分； -熱塑性成分；以及 -選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該第一組分是呈微粒形式。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該第一組分和該第二組分是在剪切力下進行混合同時加熱之前進行混合。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該第一組分的量在該第一組分與第二組分的組合量的總重量的約10% (w/w)到約50%w/w之間，并且該第二組分的量在該第一組分與該第二組分的組合量的約50%w/w到約90%w/w之間。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中熱塑性廢棄物的量在該第一組分與該第二組分的組合量的l%w/w到約30%w/w之間，并且有機廢棄物的量在該第一組分與第二組分的組合量的約10%w/w到約49%之間。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中該第一組分是從實質(zhì)上未分類的廢棄物在經(jīng)受選自干燥、微?；约霸诩羟辛ο禄旌贤瑫r加熱的至少一個加工步驟之后獲得。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中該第二組分的量不超過該復(fù)合材料的約90%w/w，固化橡膠的量在組合的第一組分與第二組分的約20%到約80%w/w之間，并且這些輪胎簾布的量在零與組合的第一組分與第二組分的約30%w/w之間。
29.如權(quán)利要求22所述的方法，其中該輪胎橡膠是選自下組，該組由輪胎長條、切碎輪胎、磨碎的橡膠以及碎橡膠組成，并且這些輪胎簾布是選自下組，該組由聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇以及人造絲中的至少一種組成。
30.如權(quán)利要求22所述的方法，其中在剪切力下加熱是在約100°C到約200° C之間的范圍內(nèi)的機器設(shè)定溫度下。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，包括在該在剪切力下混合同時加熱之前或期間添加選自下組的至少一種塑料，該組由聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯以及聚丙烯組成，所添加的塑料的量是使得在該熔體中獲得在1%與49%之間的范圍內(nèi)的熱塑性材料量的量。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中該在剪切力下混合同時加熱是在選自下組的一種混配機中進行，該組由擠出機、密煉機、雙輥塑煉機、往復(fù)式混煉機以及連續(xù)煉膠機組成。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中該第一組分是呈微粒形式，該微粒具有直徑在約0.0lmm與約2.5之間的尺寸。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，包括在該混合同時加熱之前或期間添加選自下組的至少一種添加劑,該組由吸收劑、粘合劑、增塑劑組成。
35.如權(quán)利要求 34所述的方法，其中該在剪切力下混合同時加熱是在如由在此詳述的多個條件和參數(shù)決定的一個外加電壓下。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中該第一組分是實質(zhì)上未分類的家庭廢棄物。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，包括對該復(fù)合材料進行再加工,該再加工包括將該復(fù)合材料加熱到在100° C到200° C之間的一個溫度，和選自下組的至少一個工藝步驟，該組由擠出、壓縮模制、注塑模制組成，由此獲得一種制造物品。
38.一種方法，包括提供如權(quán)利要求1到19中任何一項所述的復(fù)合材料，并且對該復(fù)合材料進行加工，該加工包括將該復(fù)合材料加熱到在100° C到200° C之間的溫度，和選自下組的至少一個工藝步驟，該組由擠出、壓縮模制、注塑模制組成，由此獲得一種制造物品。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，包括在該加熱之前或期間添加選自下組的至少一種加強成分，該組由柏油、粗集料以及沙子組成。
全文摘要
主題披露了一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含一種第一組分和一種第二組分，該第一組分包含一種有機成分和一種熱塑性成分，并且該第二組分包含選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。主題進一步披露了一種方法，包括在剪切力下對包含有機廢棄物和熱塑性廢棄物的一種第一組分與包含選自下組的至少一種成分的一種第二組分進行混合同時加熱，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成；以獲得一種熔體；對該熔體進行加工，該加工包括至少使該熔體冷卻，以獲得一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包含有機成分；熱塑性成分；以及選自下組的至少一種成分，該組由固化橡膠和輪胎簾布組成。
文檔編號C08J11/06GK103154098SQ201180040478
公開日2013年6月12日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者尤瓦爾·塔米爾 申請人:Ubq材料有限公司