本發(fā)明屬于廢棄纖維及其制品的回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維及其制品的回收再利用方法。
背景技術(shù)：
前述的碳纖維及其制品是指廢棄的碳纖維以及廢棄的碳纖維制品，廢棄的碳纖維如碳纖維生產(chǎn)廠商在生產(chǎn)碳纖維的過(guò)程中產(chǎn)生的廢碳纖維絲，廢棄的碳纖維制品包括碳纖維布在織造過(guò)程中裁除的冗余邊角料、廢棄的各類碳纖維制品以及碳纖維原料制備過(guò)程中回收的粉末，等等。
如果不能有效地將前述廢棄的碳纖維以及廢棄的碳纖維制品加以回收再利用，那么毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)造成資源浪費(fèi)，與目前全社會(huì)倡導(dǎo)的節(jié)約型節(jié)能型經(jīng)濟(jì)精神相悖。
在公開的中國(guó)專利文獻(xiàn)中可見諸與碳纖維及其制品的回收再利用相關(guān)的技術(shù)信息，典型的如發(fā)明專利申請(qǐng)公布號(hào)cn105199139a推薦的“一種碳纖維復(fù)合材料回收方法”，其是將廢棄的碳纖維復(fù)合材料投入攪拌清洗設(shè)備中并在20-50℃下實(shí)施清洗，再引入熱風(fēng)式烘干設(shè)備并采用粉碎設(shè)備粉碎成3-10cm的碎片，而后將碎片平鋪于托盤上并引入微波爐輻照加熱處理（微波爐內(nèi)充入有惰性氣體）5-8min而藉以使碳纖維復(fù)合材料降解，最后回收固態(tài)的碳纖維回收物。該專利申請(qǐng)方案雖然具有說(shuō)明書第0011段記載的技術(shù)效果，但是存在以下缺憾：其一，由于針對(duì)的回收物為碳纖維復(fù)合制品，因而對(duì)回收物具有挑剔性，例如并不適宜對(duì)廢棄的碳纖維絲、碳纖維布邊角料乃至前述粉末的回收；其二，該專利未給出固態(tài)碳纖維回收物如何依需應(yīng)用；其三，由于需要依次經(jīng)清洗、烘干、粉碎和加熱降解，因而不僅回收工藝環(huán)節(jié)多，而且能耗大。
針對(duì)上述已有技術(shù)，本申請(qǐng)人作了持久而有益的探索并且形成了下面將要介紹的技術(shù)方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種碳纖維及其制品的回收再利用方法，該方法有助于節(jié)約資源、體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)精神并且具有對(duì)回收料適應(yīng)性廣以及能與實(shí)際使用相結(jié)合的長(zhǎng)處。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣來(lái)完成的，一種碳纖維及其制品的回收再利用方法，包括以下步驟：
a)原料準(zhǔn)備，以回收的碳纖維廢絲、碳纖維織物邊角料、碳纖維氈、碳纖維粉末和報(bào)廢碳纖維零部件作為原料；
b)分類使用，將步驟a）中所述的碳纖維廢絲切斷并引入開松機(jī)開松，開松后引入氣纖分離儲(chǔ)棉倉(cāng)中，在氣纖分離儲(chǔ)棉倉(cāng)中均勻堆積，再由導(dǎo)輥輸出形成棉層，將棉層引入梳理機(jī)梳理成單纖網(wǎng)層，將單纖網(wǎng)層經(jīng)鋪網(wǎng)機(jī)鋪網(wǎng)，再引入針刺機(jī)針刺，收卷，得到再生碳纖維氈；將步驟a）中所述的碳纖維織物邊角料的碳纖維絲拉出，得到碳纖維廢絲，再與所述回收的碳纖廢絲的相同方法直至得到再生碳纖維氈；將步驟a）中所述的回收的碳纖維氈鋪設(shè)在模具中并灌入碳樹脂膠，再加熱壓制成作為雕刻工藝品用或者作為制備碳纖維長(zhǎng)短絲氈用的純碳?xì)?，或者將碳纖維氈均勻地鋪置在模具中，將由樹脂與稀釋劑調(diào)制而成的稀釋樹脂均勻地淋灑至鋪疊于模具中的碳纖維氈上，再對(duì)模具封閉并在模具承載的狀態(tài)下引入加熱床加熱，得到增厚碳纖維氈；先將步驟a）所述的碳纖維粉末與樹脂相混合，并且控制碳纖維粉末與樹脂兩者的質(zhì)量%比，得到碳粉樹脂，再將步驟a）所述的碳纖維氈鋪疊，得到疊層碳纖維氈，而后將所述碳粉樹脂引入疊層碳纖維氈并經(jīng)加溫加壓定型，得到由碳纖維氈與碳粉樹脂相結(jié)合的碳?xì)种破?；將步驟a）中所述的報(bào)廢的廢碳纖維零部件粉碎，得到碳纖維粉末。
在本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b）中所述的將單纖網(wǎng)層經(jīng)鋪網(wǎng)機(jī)鋪網(wǎng)所鋪出的棉網(wǎng)的克重為100-500g/m2；所述的再生碳纖維氈的寬度為600-2500mm；所述針刺機(jī)的數(shù)量為1至3臺(tái)。
在本發(fā)明的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b）中所述的回收的碳纖維氈與所述碳樹脂膠兩者的質(zhì)量%比為：回收純碳纖維氈50-70%，碳樹脂膠為30-50%。
在本發(fā)明的又一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b）中所述的加熱壓制的加熱溫度為80-300℃，壓力為小于10mpa。
在本發(fā)明的再一個(gè)具體的實(shí)施例中，當(dāng)將由步驟b）中所述的純碳?xì)钟米鞯窨坦に嚻窌r(shí)，則在純碳?xì)值谋砻娓采w雕刻加工層或雕刻填充層。
在本發(fā)明的還有一個(gè)具體的實(shí)施例中，當(dāng)用由步驟b）中所述的純碳?xì)钟糜谥苽渌龅奶祭w維長(zhǎng)短絲氈時(shí)，則在所述加熱壓制的所述純碳?xì)值男谐龇较驅(qū)㈩A(yù)先放入有長(zhǎng)、短碳纖維絲的碳纖維網(wǎng)層鋪疊至純碳?xì)值谋砻娌⒂舍槾虣C(jī)針刺，得到碳纖維長(zhǎng)短絲氈。
在本發(fā)明的更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，調(diào)制成步驟b）中的所述的稀釋樹脂中，所述樹脂的質(zhì)量%比為20-50%，而所述的稀釋劑的質(zhì)量%比為50-80%，所述的樹脂為環(huán)氧樹脂，所述的稀釋劑為丙酮或酒精。
在本發(fā)明的進(jìn)而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b）中所述的加熱床加熱的加熱溫度為30-300℃，并且加熱床加熱的時(shí)間為10-24min；所述的加溫加壓定型的溫度為80-300℃，壓力為小于10mpa。
在本發(fā)明的又更而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b）中所述的控制碳纖維粉末與樹脂兩者的質(zhì)量%比是將碳纖維粉末的質(zhì)量%比控制為30-50%，將樹脂的質(zhì)量%比控制為50-70%。
在本發(fā)明的又進(jìn)而一個(gè)具體的實(shí)施例中，步驟b)中所述的碳纖維氈與所述碳粉樹脂兩者的質(zhì)量%比分別為40-60%和40-60%。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案由于能將廢棄的碳纖維廢絲、碳纖維織物邊角料、碳纖維氈、碳纖維粉末和報(bào)廢的碳纖維零部件回收并且分別制成再生碳纖維氈、純碳?xì)?、增厚碳纖維氈和碳?xì)种破返?，因而有助于?jié)約資源，有利于體現(xiàn)目前全社會(huì)倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)精神并且回收料的適應(yīng)性廣以及能與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
a)原料準(zhǔn)備，以回收的碳纖維廢絲、碳纖維織物邊角料、碳纖維氈、碳纖維粉末和廢碳纖維零部件作為原料；
b)分類使用，將步驟a）中所述的碳纖維絲切斷并引入無(wú)紡織機(jī)械中廣泛使用的開松機(jī)開松，開松后引入氣體分離儲(chǔ)棉倉(cāng)中，在氣纖分離儲(chǔ)棉倉(cāng)中均勻堆積，再由導(dǎo)輥輸出形成棉層，將棉層引入梳理機(jī)梳理成單纖網(wǎng)層，將單纖網(wǎng)層經(jīng)鋪網(wǎng)機(jī)鋪疊成棉網(wǎng)，再引入3臺(tái)直線排列的針刺機(jī)針刺，即在第一臺(tái)針刺機(jī)完成針刺后緊接著由第二臺(tái)針刺機(jī)繼續(xù)針刺，進(jìn)而由第三臺(tái)針刺機(jī)針刺，而后收卷，得到寬度為600mm并且克重為500g/m2的再生碳纖維氈，由于前述的開松機(jī)、氣纖分離儲(chǔ)棉倉(cāng)、梳理機(jī)、鋪網(wǎng)機(jī)和針刺機(jī)屬于公知的無(wú)紡機(jī)械設(shè)備，因而申請(qǐng)人不再加以說(shuō)明；以手工或機(jī)械方式將步驟a）中所述的碳纖維織物邊角料的碳纖維絲拉出，得到碳纖維廢絲，再與前述回收的廢碳纖維絲的相同方法直至制成再生碳纖維氈；將步驟a）中所述的回收的碳纖維氈鋪設(shè)在模具中并灌入碳樹脂膠，回收的碳纖維氈與碳樹脂膠的質(zhì)量%比分別為70%和30%，再加熱壓制成作為雕刻工藝品用或者作為制備碳纖維長(zhǎng)短絲氈用的純碳?xì)?，其中，所述加熱壓制的加熱溫度?00℃，壓力為10mp，并且當(dāng)作為雕刻工藝品用的純碳?xì)謺r(shí)，在純碳?xì)值谋砻娓采w雕刻加工層或者雕刻填充層，該雕刻加工層和雕刻填充層通過(guò)所述碳樹脂膠與純碳?xì)挚煽康亟Y(jié)合為一體，而當(dāng)純碳?xì)钟糜谥苽涮祭w維長(zhǎng)短絲氈時(shí)，則在前述加熱壓制之前的純碳?xì)值男谐龇较驅(qū)㈩A(yù)先放入有長(zhǎng)、短碳纖維絲的碳纖維網(wǎng)層鋪疊至純碳?xì)值谋砻娌⑶矣舍槾虣C(jī)針刺，得到碳纖維長(zhǎng)短絲氈；將步驟a）所述的碳纖維粉末與樹脂（環(huán)氧樹脂）按質(zhì)量%比分別為40%和60%的比例相互混合，得到碳粉樹脂，再將步驟a）所述的回收的碳纖維氈鋪疊，碳粉樹脂與回收的碳纖維氈的質(zhì)量%比分別為60%和40%，得到疊層碳纖維氈，而后將碳粉樹脂引入疊層碳纖維氈并經(jīng)加溫加壓定型，加溫加壓定型的加溫溫度為190℃，壓力為5mpa，得到由碳纖維氈與碳粉樹脂相結(jié)合的碳?xì)种破罚粚⒉襟Ea）中所述的報(bào)廢的廢碳纖維零部件粉碎，得到碳纖維粉末，按前述碳纖維粉末與樹脂相互混合的相同方式直至制成所述的碳?xì)种破贰?/p>
實(shí)施例2：
將步驟a）中所述的回收的碳纖維氈均勻地鋪疊在模具中，將由質(zhì)量%比為20%的樹脂（環(huán)氧樹脂）與由丙酮充任（充當(dāng)）的并且質(zhì)量%比為80%的稀釋劑調(diào)制而成的稀釋樹脂均勻地淋灑至鋪疊于模具中的碳纖維氈上，再對(duì)模具封閉并引入加熱床加熱，加熱床加熱的溫度為160℃，加熱的時(shí)間為15min，得到增厚碳纖維氈，其余均同對(duì)實(shí)施例1的描述。
實(shí)施例3：
僅將步驟b）中的再生碳纖維氈的寬度改為1500mm，將克重改為100g/m2，將針刺機(jī)的臺(tái)數(shù)改為2臺(tái)，將回收碳纖維氈與碳樹脂膠的質(zhì)量%比分別改為60%和40%，將加熱壓制的加熱溫度改為80℃，壓力改為5mpa，將碳纖維粉末與樹脂的質(zhì)量%比分別改為30%和70%，將碳粉樹脂與回收的碳纖維氈的質(zhì)量%比分別改為40%和60%，將加溫加壓定型的加溫溫度改為300℃，將壓力改為10mpa，其余均同實(shí)施例1的描述。
實(shí)施例4：
僅將步驟b）中的再生碳纖維氈的寬度改為2500mm，將克重改為300g/m2，將針刺機(jī)的臺(tái)數(shù)改為1臺(tái)，將回收碳纖維氈與碳樹脂膠的質(zhì)量%比改成各為50%，將加熱壓制的加熱溫度改為180℃，壓力改為1mpa，將碳纖維粉末與樹脂的質(zhì)量%比各改成50%，將碳粉樹脂與回收的碳纖維氈的質(zhì)量%比各改成50%，將加溫加壓定型的加溫溫度改為150℃，將壓力改為2mpa，其余均同實(shí)施例1的描述。
實(shí)施例5：
僅將環(huán)氧樹脂的質(zhì)量%比改為50%，將稀釋劑改用酒精（乙醇），并且將質(zhì)量%比改為50%；將加熱床加熱的溫度改為300℃，加熱的時(shí)間改為10min，其余均同對(duì)實(shí)施例2的描述。
實(shí)施例6：
僅將環(huán)氧樹脂的質(zhì)量%比改為35%，將稀釋劑改用酒精（乙醇），并且將質(zhì)量%比改為65%；將加熱床加熱的溫度改為165℃，加熱的時(shí)間改為24min，其余均同對(duì)實(shí)施例2的描述。