專利名稱：廢棄材料的處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄材料的處理，尤其是包含纖維，例如地毯等的層材料，并特別涉及它們的一種或多種組成材料的回收。
背景技術(shù)：
地毯回收在環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面都具有潛在的重要意義。目前許多廢地毯被送至垃圾填埋處，由于許多用于制造地毯的材料不能進(jìn)行生物降解，因此是不期望的。這些材料的再利用降低了送至垃圾填埋處的廢地毯的量。另外，一些地毯的組成材料的制造和獲得昂貴， 因此需要回收和再利用它們的方法。本建議適應(yīng)于任何廢棄材料的處理，尤其是層形式，包括多于一種組成材料，其至少一種為纖維。典型的鋪地的材料(地毯、墊)是由包括纖維的組成材料構(gòu)成的。例如，地毯可以由織造纖維制成，其中緯線平鋪，而經(jīng)線打圈在表面形成立絨。一些紡織地毯具有使地毯牢固的背襯層，例如可以是粘合層。另一種是“簇絨”地毯，其具有栽植入第一背襯織物中的纖維簇絨，該第一背襯織物可以是織造或非織造物。粘結(jié)劑可以固定簇絨，該粘結(jié)劑可以在第二背襯織物上，該第二背襯織物也可以是諸如氈的織造或非織造物。方塊地毯一般類似于簇絨地毯，除了第二背襯通常更硬且不是織物，例如PVC或浙青。一般說(shuō)來(lái)，用于通過(guò)本方法處理的典型的材料(“所描述的那種材料”)包括下列組合(a)纖維材料，如(i)簇絨或割絨，和/或(ii) 一種或多種織物、織造或非織造物，與 (b)聚合物基的基質(zhì)材料，其可以(i)作為一個(gè)或多個(gè)通常連續(xù)的層或在一個(gè)或多個(gè)通常連續(xù)的層中(如背襯層)，和/或(ii)作為與纖維有關(guān)，和/或與顆粒材料，例如填料有關(guān)的粘結(jié)劑或粘合劑。這樣的材料可以是廢棄地毯、地墊、方塊地毯、背襯、襯底等。為了方便起見(jiàn)，這里使用的術(shù)語(yǔ)“地毯”理解為后面的一般類型，除非具體的上下文中另有所指。從廢棄地毯回收的材料以不同的方式使用是已知的。在“閉路”回收系統(tǒng)中，回收的材料被用于制造類似于它們回收之前的產(chǎn)品。例如，地毯的聚合物背襯和紗線(纖維) 可以被分離、拆散和再加工。經(jīng)再加工的背襯材料可以用于新的地毯背襯，并且經(jīng)再加工的紗線多用于制成毯面。根據(jù)材料，這樣的回收利用可重復(fù)多于一次。例如，地毯制造商已經(jīng)再利用從廢棄地毯的纖維回收的尼龍-6(聚己內(nèi)酰胺)以制造新的地毯纖維。另一種回收材料可以再用于制造不同的產(chǎn)品“降級(jí)回收”。例如，從地毯回收的尼龍_6，6可以用于生產(chǎn)汽車部件，雖然大部分仍然廢棄(垃圾填埋處理)。無(wú)論如何，潛在的可回收材料，例如尼龍-6或尼龍_6，6需要從廢棄地毯中回收，并分離成良好的可用狀態(tài)。已經(jīng)描述了用于分離、回收和再利用地毯組成材料的各種方法。EP-A-0759456舉例說(shuō)明了基于溶劑的方法，使用包括脂族醇的萃取劑從地毯殘留物中提取聚酰胺。US 5 535 945描述了通過(guò)將地毯撕裂成條并通過(guò)在砧座元件上捶打分解這些條，由地毯再生聚合物纖維。US 6 126 096描述了浸漬用過(guò)的地毯片，將它們冷卻使背襯材料變硬，并將地毯片引入到氣旋式粉碎機(jī)中，隨著纖維與背襯的分離地毯片減少。公開(kāi)了預(yù)浸漬提高粉碎機(jī)中組成纖維的分離，并且還引起膠乳背襯的分解。US 5 704 104描述了使用干冰顆粒冷凍粘結(jié)材料(通常為膠乳)至使其變脆并易于破碎的溫度，來(lái)分離用過(guò)的地毯的割絨和背襯材料。所述顆粒還用作研磨劑，避免由于顆粒升華形成的液體或砂粒質(zhì)的殘留。避免使用蒸汽、化學(xué)品或液體據(jù)說(shuō)有利于避免不希望的殘留物沉積。鑒于上述情況，本發(fā)明的目的或目標(biāo)是提供新的和有用的上述種類的材料的處理方法，尤其是考慮到回收其中一種或多種組成材料。優(yōu)選的目的包括經(jīng)濟(jì)的和有效的方法， 適合各種地毯材料和結(jié)構(gòu)使用，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)不期望的混亂和浪費(fèi)，并使得能夠分離而非化學(xué)降解所需的組分如聚合物纖維。我們的建議在一般方面，我們?cè)诖颂幍慕ㄗh涉及處理所描述的種類的材料，例如廢棄地毯的方法，其中所述材料-優(yōu)選在起始機(jī)械尺寸減小后-被冷卻到使其中的一種或多種組成材料選擇性脆化，然后經(jīng)足以造成脆化材料的破碎或磨碎的機(jī)械力，如壓碎和/或沖擊和/或剪切處理，如在錘磨機(jī)中或類似機(jī)械中。優(yōu)選地，選擇性脆化的材料為或者包含如上所述的聚合物基質(zhì)、粘結(jié)劑或粘合劑組分，其相對(duì)于不被脆化的纖維組分，選擇性被破碎或粉碎。 接著，分解的組成材料的混合物經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)分離步驟。如果合適，在分離和分類之后或之前，上述脆化和破碎順序可重復(fù)進(jìn)行。在一個(gè)特別的方面，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)分離所描述種類的材料的組成材料時(shí)，包含一個(gè)干燥步驟是有利的。例如，一些組成材料可以破碎成碎片或粉末，而其它的仍為較大片或纖維。然后所述的組成材料可以基于它們的尺寸和/或密度進(jìn)行分離，這將在下文更詳細(xì)描述。我們發(fā)現(xiàn)在分離之前干燥組成材料增加了分離的效率。如果纖維在分離時(shí)是潮濕或濕的，這些材料的密度可能會(huì)增加，材料之間的密度差異可能會(huì)改變和/或降低，它們可能會(huì)粘到一起。例如，當(dāng)纖維是濕的或潮濕的，它們往往相對(duì)較重。當(dāng)干燥時(shí)，例如通過(guò)氣流法， 它們相對(duì)較輕，較易于從破碎成碎片或粉末的材料中分離。此外，干燥步驟可以引入靜電荷，引起地毯纖維與相似材料的其它纖維聚集到一起，進(jìn)一步提高它們與其它組成材料，例如粘結(jié)劑和粘合劑的殘留物的可分性。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)僅僅避免水分的加入可能不足以產(chǎn)生這種改善的分離，并且在此階段積極干燥地毯材料是有益的。這對(duì)于如前述使用冷卻的一般方面中的方法特別重要。冷的材料往往從空氣中捕獲水分，當(dāng)其變暖時(shí)引起材料變濕或回潮。因此，在第一具體方面，本發(fā)明提供一種所描述種類的材料，如分離地毯的組成材料的方法，該方法包括如下步驟冷卻該材料至一個(gè)溫度，該溫度下一種或多種組成材料是脆的，且一種或多種組成材料是柔性的或非脆性的；向冷卻的材料施加機(jī)械力，選擇性地性脆性組成材料破碎成碎片；將一種或多種脆性組成材料的碎片與一種或多種柔性組成材料一起干燥；并且將一種或多種脆性組成材料的碎片與柔性組成材料分離。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)在冷卻步驟前包括干燥步驟是有利的，因?yàn)檫@可以提高冷卻處理的效率。認(rèn)為這是由于多余的水可以作為散熱器。因此，前述方法可以包括在冷卻前干燥材料的附加步驟。應(yīng)理解，在碎片被分離之前實(shí)施或不實(shí)施干燥步驟，該最初的干燥步驟都是獨(dú)立有益的，且其本身可能有助于促進(jìn)分離。相應(yīng)地，在第二方面中，本發(fā)明提供一種所描述種類的地毯材料的組成材料的分離方法，該方法包括如下步驟干燥材料；冷卻該材料至一個(gè)溫度，該溫度下一種或多種組成材料是脆性的，且一種或多種組成材料是柔性或非脆性的；向冷卻的材料施加機(jī)械力，以將脆性組成材料打碎成碎片；和并且將一種或多種脆性組成材料與一種或多種柔性組成材料分離。應(yīng)理解，該方法可以在碎片與柔性組成材料分離之前，另外包括一個(gè)將碎片與柔性組成材料一起干燥的步驟，如前文所述這可以促進(jìn)分離。通常情況下，大多數(shù)地毯的組成材料在室溫下是非脆性的。因此，應(yīng)理解在現(xiàn)有的方法中冷卻，使得引起一些組成材料變脆。在給定溫度下為脆性的材料被理解為那些在該溫度下容易破裂、破碎或打碎的材料。在給定溫度下為柔性的材料被理解為那些在該溫度下非脆性的材料。因此，柔性的材料包括哪些不破碎地進(jìn)行塑性或彈性形變的材料。優(yōu)選地，當(dāng)談及的機(jī)械的、沖擊或剪切處理施加到冷卻材料時(shí)，柔性組成材料保持基本不破碎。至于地毯的許多組成材料，特別是聚合物材料，當(dāng)?shù)陀谒鼈兊牟ＡЩD(zhuǎn)變溫度 (Tg)時(shí)，這些材料是脆性的。因此，應(yīng)理解，冷卻步驟可以包括將地毯冷卻到低于其一些組成材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，而高于它的其它組成材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。通常情況下，這涉及將材料冷卻到至少降至-10°C、-20°C、-30 V、-40 V、-50 V、-60 V、-70 V、-80 V、 -90°C、-100°C、-110°C、-120°C、-130°C、-140°C或-150°C。根據(jù)欲使之變脆的材料來(lái)選擇溫度。如下文更詳細(xì)的描述，所描述種類的材料如地毯可以由數(shù)種在不同溫度下變脆的組成材料制成，包括例如不同的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明的方法可以包括經(jīng)調(diào)整以提供更多地毯組成材料的分離的進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)。因此，這里的方法可進(jìn)一步包括回收一種或多種柔性組成材料或一種或多種預(yù)先脆化的組成材料的碎片的步驟；冷卻回收的一種或多種柔性組成材料或回收的一種或多種脆性的組成材料的碎片至第二溫度，在該溫度下，一種或多種經(jīng)冷卻的組成材料是脆性的，且一種或多種經(jīng)冷卻的組成材料是柔性的或非脆性的；向冷卻的組成材料施加機(jī)械力，以使一種或多種脆性的組成材料破碎成碎片；并將碎片與剩余的柔性組成材料分離。優(yōu)選地，該第二個(gè)冷卻和分離循環(huán)包括在冷卻前和/或在分離前干燥組成材料的步驟，如上文所述。應(yīng)理解為可以實(shí)施任何數(shù)量的進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)，這取決于組成材料的數(shù)量和它們中的哪些需要回收。優(yōu)選地，每一個(gè)進(jìn)一步冷卻和分離的循環(huán)包括在冷卻前和/ 或在分離前干燥組成材料的步驟，如上文所述。為了再使用，將地毯分離成單獨(dú)的(單一)組成材料是有利的。為了能夠分離單獨(dú)的材料，將該材料冷卻至只有一種組成材料是脆的溫度(優(yōu)選)，或只有一種組成材料是柔性溫度。在每一個(gè)冷卻和分離循環(huán)中，地毯可以被冷卻至一個(gè)連續(xù)的降低的溫度。這可以是被回收并經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步冷卻和分離的循環(huán)的柔性組成材料。
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了解組成材料可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)臏囟冗x擇性變脆，如上所述，是單獨(dú)有用的，例如即使缺少如上所述的干燥步驟。因此，在一個(gè)進(jìn)一步的方面中，本發(fā)明提供一種從所述種類的材料，如地毯中回收一種單一的組成材料的方法，包括將材料冷卻至只有一種組成材料是脆的溫度，或只有一種組成材料是柔性溫度；向經(jīng)冷卻的材料施加機(jī)械力，以使一種或多種脆性的組成材料破碎成碎片；并將碎片與剩余的一種或多種柔性組成材料分離。包括在冷卻前和/或在分離前干燥組成材料的步驟是優(yōu)選的，以提供上述優(yōu)點(diǎn)。 應(yīng)當(dāng)理解前文討論的前述方法的任選的和優(yōu)選的特征同樣適用于本方法。特別是，可能需要包括更多輪的如上所述的冷卻和/或分離。如上所述，當(dāng)分離地毯的組成材料時(shí)，包括一個(gè)或多個(gè)干燥步驟可能是有利的，因?yàn)檫@可以導(dǎo)致冷卻和/或分離效率的增加。特別是，干燥步驟在分離纖維時(shí)是有用的，因?yàn)楦稍锟梢砸胍鹄w維聚集的靜電荷，提高它們與其它組成材料的分離。因此，應(yīng)理解，即使在不包括將地毯冷卻至使一些組成材料變脆的分離方法中，包括干燥步驟是有利的。那么在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種分離所述種類的材料，如地毯的組成材料的方法，包括如下步驟提供不同組成材料的碎片和/或纖維的混合物；干燥該混合物；并將一種或多種組成材料的碎片和/或纖維與其它一種或多種組成材料的碎片或纖維分離。不同組成材料的碎片和/或纖維的混合物的提供可以通過(guò)如上所述的使用冷卻和應(yīng)用機(jī)械力的方法。然而，所述的混合物還可以通過(guò)任何其它破碎地毯的方法提供，例如通過(guò)經(jīng)機(jī)械加工而不采用冷卻分離背襯材料與纖維組成材料，例如US 5 535 945所公開(kāi)的，所述背襯材料如粘結(jié)劑或粘合劑，所述纖維組成材料如地毯的簇絨。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供用于實(shí)施在此提出的任何方法的裝置。該裝置可以包括以下一個(gè)、多個(gè)或者全部用于冷卻地毯的冷卻裝置，其可以包括一個(gè)冷卻室或冷卻隧道；用于向經(jīng)冷卻的地毯施加機(jī)械力的破碎裝置，如上所述，用于將一種或多種脆性的組成材料破碎成碎片；一個(gè)或多個(gè)干燥機(jī)，用于干燥如上所述的材料，或者與一種或多種柔性組成材料一起的脆性組成材料的碎片；和分離器，用于將一種或多種脆性組成材料的碎片與一種或多種柔性組成材料分離。優(yōu)選地，該裝置包括工藝輸送設(shè)備以將材料從裝置的一部分移至下一部分。本發(fā)明的實(shí)施方式將通過(guò)實(shí)施例更具體的描述，而非限制。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的建議的分離工藝。圖2是用于實(shí)施圖1的工藝的示意裝置。圖3是一個(gè)輔助分離工藝。具體描述
冷卻地毯可以使用任何適當(dāng)?shù)姆椒?、裝置和冷卻劑冷卻。非常優(yōu)選干式冷卻。液化的氣體優(yōu)選作為冷卻劑進(jìn)給，因?yàn)槠淙菀撰@取，能產(chǎn)生低溫且無(wú)殘留。優(yōu)選的氣體包括液態(tài)氮和二氧化碳。冷卻劑可噴射或噴灑到材料上，例如在冷卻室或冷卻隧道中，期望地當(dāng)其通過(guò)時(shí)是連續(xù)過(guò)程。如上所述，該方法可以包括冷卻至一些組成材料是脆的而一些是柔性的溫度。地毯冷卻到的溫度可以根據(jù)需要分離或回收的一種或多種組成材料而進(jìn)行選擇。例如，如果需要回收變脆的溫度高于其他組成材料的組成材料，則地毯冷卻到的溫度應(yīng)當(dāng)是其中要回收的組成材料是脆性的，而其它的組成材料仍為柔性的溫度。例如，該溫度可以是低于要回收的組成材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，而高于其它的組成材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。類似的，如果需要回收一種變脆的溫度低于其他組成材料的組成材料，則地毯冷卻到的溫度應(yīng)當(dāng)是要回收的組成材料仍為柔性，而其它的組成材料是脆性的溫度。例如，該溫度可以是低于其它的組成材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，而高于要回收的組成材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。應(yīng)當(dāng)理解，上述討論同樣適用于期望分離的級(jí)分包夠于一種組成材料。在這種情況下，選擇的溫度應(yīng)當(dāng)是一些組成材料是脆的，而一些是柔性的溫度。關(guān)于可以根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行分離的地毯的特定組成材料，溫度的選擇在下面更詳細(xì)的討論。通過(guò)調(diào)整冷卻工藝控制材料冷卻到的溫度?？梢允褂貌煌囊夯瘹怏w。液氮使地毯可以冷卻至低至約-150°C的低溫，二氧化碳可以使地毯冷卻至低至約-50°C的低溫。還可以通過(guò)調(diào)整在冷卻器(任何冷卻器的長(zhǎng)度、輸送速度和任選的等待時(shí)間)中的停留時(shí)間來(lái)控制溫度。低溫冷卻隧道本身是已知的，可以包括輸送機(jī)構(gòu)或螺桿。冷卻裝置可以安裝溫度傳感器，以確保冷卻裝置在適當(dāng)?shù)臏囟认逻\(yùn)行，使材料冷卻至所需的溫度。干燥該方法中的干燥步驟可以使用任何適當(dāng)?shù)母稍锓椒?。?yōu)選為對(duì)流干燥。例如，加熱的空氣可以在材料上通過(guò)以使其干燥。干燥可以在具有輸送機(jī)構(gòu)的干燥室或隧道中進(jìn)行。干燥氣體，如暖(高于環(huán)境溫度)干空氣，可以引入所述的干燥室或干燥隧道中。用于干燥的加熱的空氣可以是該方法中另一步驟的副產(chǎn)物。例如，如下文所述，熱空氣可以由最初撕碎材料時(shí)的摩擦熱產(chǎn)生。在用于干燥地毯之前，所述的熱空氣可以經(jīng)過(guò)濾和/或進(jìn)一步的加熱。在工藝路徑中的文丘里管系統(tǒng)可以用于將空氣引入到干燥位置。材料輸送機(jī)構(gòu)或載體可以被震動(dòng)或攪動(dòng)以增加材料的暴露。干燥中使用的空氣可以再循環(huán)到干燥循環(huán)系統(tǒng)中。優(yōu)選在引回到干燥室或干燥隧道之前，將再循環(huán)空氣過(guò)濾、干燥和/或加熱。用于干燥的空氣的加熱或干燥機(jī)的加熱可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)募訜岱椒?，例如太?yáng)能電池板。破碎脆性材料(碎片化)冷卻步驟后脆性的組成材料可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)氖┘訖C(jī)械力的方法破碎。例如， 可以使用磨機(jī)如錘磨機(jī)將脆性材料破碎成碎片。根據(jù)材料，其它裝置如軋輥、研磨機(jī)和?；?br> 7機(jī)也是有效的。在這個(gè)階段期間，通過(guò)提供額外的冷卻劑來(lái)實(shí)施附加的冷卻可能是合乎需要的。 這有助于使脆性材料保持脆性。此外，還可以驅(qū)出氧氣并降低著火的風(fēng)險(xiǎn)。錘磨機(jī)適合于具有液氮供給系統(tǒng)的低溫操作，是眾所周知和合乎需要的使用。分離可使用任何適當(dāng)?shù)姆椒▽⑷嵝越M成材料與脆性組成材料的碎片分離。優(yōu)選地，所述分離方法基于尺寸、重量和/或密度分離組分。優(yōu)選的分離方法使用空氣分級(jí)器?？諝獾臏u流和旋流選擇性地使低密度組成材料，例如可能是纖維的柔性組成材料浮起。相反，碎片幾乎沒(méi)有被空氣浮起。在已知的方式中，選擇性分離的材料則可以引入到分別單獨(dú)輸送的產(chǎn)物或副產(chǎn)物流中?？商娲?，可以使用基于密度的分離。柔性和脆性組成材料可在移動(dòng)床上振動(dòng)，該移動(dòng)床引起低密度組成材料如纖維上升至頂部。如果組成材料是帶電的，它們可以在其電荷的基礎(chǔ)上分離。例如，帶電的組成材料可以被捕捉在帶電的屏幕或表面上、或者使用帶電的元件或電子束使帶電的材料偏離不帶電的材料，例如當(dāng)組成材料下落時(shí)。附加步驟在用本發(fā)明的方法處理之前，將材料如地毯切割成較小的片是合乎需要的，從而該方法可以包括切割或撕碎材料的起始步驟。類似的，本發(fā)明的裝置可以包括撕碎機(jī)，其具有將地毯切割成需要尺寸的片的刀片。已知在此使用的專用撕碎機(jī)開(kāi)關(guān)，如BMH Enviro (芬蘭)提供的Tyrarmosaurus，其可以可靠的在一程中將材料減小至約50mm的輸出尺寸。優(yōu)選地，將材料切割或撕裂成最大尺寸從20或50至300mm的碎條或片?？梢约尤胨畞?lái)輔助撕碎加工。這可以有效地-潤(rùn)滑撕碎過(guò)程；-避免過(guò)熱(著火風(fēng)險(xiǎn))；-防止揚(yáng)塵。水是環(huán)境無(wú)害的并可以在工藝中再循環(huán)。其在碎片上的殘留可以通過(guò)上文提及的后續(xù)干燥除去。在本發(fā)明的方法過(guò)程中，從地毯中除去金屬雜質(zhì)是合乎需要的。這可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)磁鐵完成。這些磁鐵可以在加工過(guò)程中的任何階段使用，但是在任選的起始撕碎步驟之后和/或碎片化之后特別需要使用。如上所述，本發(fā)明的方法可以包括一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)，以進(jìn)一步回收組成材料。一般說(shuō)來(lái)，這些進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)與上述起始的冷卻和分離循環(huán)類似。然而，冷卻、施加機(jī)械力和分離的步驟應(yīng)當(dāng)同時(shí)實(shí)施，例如在離心研磨機(jī)中，在適當(dāng)?shù)臏囟认拢挂恍┙M成材料變脆，而其它的仍為柔性的。實(shí)際上，應(yīng)理解，即使在第一個(gè)冷卻和分離循環(huán)中，冷卻、施加機(jī)械力和分離的步驟應(yīng)當(dāng)同時(shí)實(shí)施，例如在離心研磨機(jī)中，在適當(dāng)?shù)臏囟认?，使一些組成材料變脆，而其它的仍為柔性的。地毯的結(jié)構(gòu)
地毯可以構(gòu)造成紡織地毯、簇絨地毯或方塊地毯，如上文在背景技術(shù)部分中描述的。地毯(無(wú)論地毯為紡織的、簇絨的或者方塊地毯)表面的簇絨一般由聚丙烯、尼龍-6或尼龍_6，6、聚乙烯、聚酯、羊毛或棉，或者上述材料的任意組合的纖維制成。因此，任何上述材料都可以是地毯的組成材料。在紡織地毯中，一般紡織成地毯的纖維也由以上針對(duì)簇絨所列材料構(gòu)成。當(dāng)采用背襯層來(lái)使紡織地毯牢固時(shí)，典型地合成膠乳配混物與固體填料如白堊或粉煤灰一起使用?？捎玫暮铣赡z乳配混物的例子為SBR(羧化苯乙烯丁二烯共聚物)或NBR(丁腈橡膠)。 可替代地，熱塑性聚合物可用作熱熔性粘合劑。這些聚合物的例子包括聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。有時(shí)，可使用聚氯乙烯(PVC)或聚氨酯(PU)0在簇絨地毯中，一般主背襯織物由聚丙烯、尼龍-6、尼龍_6，6、聚乙烯、聚酯、羊毛或棉，或者上述材料的任意組合的纖維制成。背襯層可以是織物，可以是織造或非織造物。 由纖維制成的無(wú)紡織物的例子是毛氈。可用于將簇絨粘結(jié)在主背襯層的粘結(jié)劑包括SBR、 PVC、PU或熱熔性粘合劑，如PP或PE。如上所述，粘結(jié)劑可以粘結(jié)在第二背襯層上。通常情況下，第二背襯層可以由麻、黃麻、聚丙烯、尼龍-6或尼龍_6，6、聚乙烯、聚酯、羊毛或棉，或者上述材料的任意組合的纖維制成。第二背襯層可以是織物，并可以是織造或非織造物。除了第二背襯層，方塊地毯的構(gòu)造類似于上述的簇絨地毯。通常情況下，方塊地毯的第二背襯層的厚度為2至4mm，如2. 5mm。其-般由PVC、浙青、PP、PE、SBR或PU或者上述組成材料的組合制成。在某些方塊地毯中，第二背襯層通過(guò)包含填料使之牢固或增強(qiáng)，所述填料如可以為玻璃纖維稀松平紋布形式的玻璃纖維。如上所述，地毯冷卻至的溫度的選擇基于所希望回收的一種或多種組成材料。一般在第一冷卻循環(huán)中，可采用的溫度范圍為-15°C至-30°C，在該溫度下，熱塑性材料如PP、 PE和浙青可以是脆性的。當(dāng)施加機(jī)械力時(shí)，這些脆性材料可破碎成碎片或顆粒，而地毯纖維保持完整。隨后的分離步驟(通過(guò)任選的干燥步驟預(yù)處理)將碎片化的材料與地毯纖維分離。對(duì)分離的碎片可進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)?？商娲?，它們無(wú)需進(jìn)一步分離可以在新的方塊地毯中再用作主背襯或第二背襯。纖維可經(jīng)受進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)， 如分離不同纖維組成材料(如將羊毛與尼龍分離，或者將尼龍-6與尼龍_6，6分離)。作為更具體的實(shí)例，一個(gè)典型的方塊地毯可由尼龍簇絨、聚丙烯主背襯層、SBR粘結(jié)劑與碳酸鈣填料粘結(jié)簇絨、以及由玻璃纖維使之牢固的浙青第二背襯層制成。第一冷卻循環(huán)的溫度范圍為-15°C至-30°C，將導(dǎo)致除尼龍以外所有組分變脆(碳酸鈣和玻璃纖維在室溫下變脆)。脆化的聚丙烯、SBR和浙青與碳酸鈣和玻璃纖維一起被破碎成碎片，剩下的尼龍纖維保持完整。如上所述的分離步驟，任選之前經(jīng)干燥步驟預(yù)處理，使尼龍纖維可以與碎片分離。組成材料的碎片可用于在新的方塊地毯中形成高質(zhì)量的主背襯或第二背襯層。 無(wú)需進(jìn)一步分離，分離的尼龍纖維可再利用，或者可使用進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)來(lái)分離尼龍-6和尼龍-6，6。第二實(shí)例基于類似的方塊地毯，其由尼龍和羊毛混合簇絨、聚丙烯主背襯層、SBR 粘結(jié)劑與碳酸鈣填料粘結(jié)簇絨、以及由玻璃纖維使之牢固的浙青第二背襯層制成。第一冷卻循環(huán)的溫度范圍也是-15°C至-30°C，優(yōu)選約-30°C，將導(dǎo)致除尼龍和羊毛上以外所有組分變脆(碳酸鈣和玻璃纖維在室溫下變脆)。脆化的聚丙烯、SBR和浙青與碳酸鈣和玻璃纖維一起被破碎成碎片，剩下的尼龍和羊毛纖維保持完整。如上所述的分離步驟，任選的經(jīng)干燥步驟預(yù)處理，使尼龍和羊毛纖維可以與碎片分離。對(duì)尼龍和羊毛纖維實(shí)施第二冷卻循環(huán)，使尼龍脆化，所述的尼龍可以接著進(jìn)行碎片化并與仍為纖維狀的羊毛分離。無(wú)需進(jìn)一步分離，回收的尼龍可再利用，或者進(jìn)一步的冷卻和分離循環(huán)可用于將尼龍-6和尼龍_6，6分
1 O工藝和裝置實(shí)例用于分離地毯的組成材料的工藝實(shí)例在圖1中說(shuō)明。用于該工藝的合適的裝置在圖2中示意性說(shuō)明。首先，在旋轉(zhuǎn)撕碎機(jī)1中，將要回收的地毯切割成約100X150mm的片。所述的撕碎為外界機(jī)械處理。加入水作為潤(rùn)滑劑，并且還起到抑制撕碎過(guò)程產(chǎn)生的灰塵的作用，并降低著火的風(fēng)險(xiǎn)。將地毯碎片在傳送輸送機(jī)21上運(yùn)出撕碎機(jī)，并經(jīng)過(guò)磁鐵8清除金屬雜質(zhì)。 接著，通過(guò)將碎條穿過(guò)干燥輸送機(jī)22上的干燥隧道2干燥碎條。干燥機(jī)2將熱空氣(從撕碎機(jī)1獲得熱量)在輸送機(jī)上穿過(guò)地毯碎條?？梢哉駝?dòng)輸送機(jī)以促進(jìn)干燥。下一步，碎條被冷卻至其中一種或多種組成材料是脆的，且一種或多種組成材料是非脆性的溫度。這在冷卻隧道3中完成。輸送機(jī)22將干燥的碎條供給到冷卻隧道的吸入漏斗，內(nèi)部螺桿以預(yù)定的速率運(yùn)送它們穿過(guò)隧道。來(lái)自儲(chǔ)存器31的液氮每隔一段時(shí)間沿長(zhǎng)度噴入，傳感器測(cè)量操作溫度。冷卻后，冷碎條由另外的傳送輸送機(jī)23傳送至一組錘磨機(jī)4，其中脆性材料被碎片化，柔性材料保持完整。為了增加生產(chǎn)量，提供多個(gè)錘磨機(jī)4 (具有備用磨機(jī)如使檢修時(shí)無(wú)需停止生產(chǎn))。以本身已知的方式，將液氮供給到錘磨機(jī)4中用于低溫研磨。下一步，逐漸變暖的柔性組成材料與碎片化的組成材料的混合物在第二干燥機(jī)5 中再次干燥，原則上類似于第一干燥機(jī)。這除去起初在冷材料上聚集成霜的水。來(lái)自錘磨機(jī)4的操作熱量可用于溫暖用于干燥機(jī)的空氣。將粉碎的混合物供給到一個(gè)或多個(gè)旋流空氣分級(jí)器6中，將碎片與纖維分離，并任選同樣基于其不同的粒度或密度將碎片相互分離。 分級(jí)器6可保留粗的碎片，而較小的碎片被提走。纖維由于在第二干燥步驟中聚集的靜電荷而簇集到一起，這使它們較容易與碎片分離。灰塵可以在袋式過(guò)濾器中收集。纖維和分級(jí)的顆?？梢允褂靡阎姆椒ǚ珠_(kāi)轉(zhuǎn)移并收集?？蛇M(jìn)行輔助分離。一種選擇是使經(jīng)加工的材料，或特別收集的這些材料的級(jí)分受到進(jìn)一步的冷卻和碎片化。圖3是關(guān)于對(duì)基本工藝示意性說(shuō)明的一種選擇，具有從旋流分級(jí)器6返回到低溫冷卻器3的進(jìn)口的再循環(huán)線9。圖2是相同選擇的完整工藝線。例如，分離的纖維可以再次冷卻以進(jìn)行選擇性脆化，并再次進(jìn)行低溫錘磨實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的分離。碎片和纖維的混合物接著進(jìn)行干燥和分離。這可以使用半間歇式工藝。附加的下游冷卻/研磨設(shè)備可用作再循環(huán)的替代。因此，另一種可能性是輔助離心研磨機(jī)7，如在圖2中分級(jí)器6下游的示意性展示， 在控制的溫度下提供具有選擇性脆化的研磨并能夠進(jìn)一步分離，例如將表面纖維與殘留的背襯材料進(jìn)一步分離。
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權(quán)利要求
1.處理廢棄地毯或墊子材料以將其組成材料分離的方法，包括如下步驟(a)任選地，干燥材料；(b)將材料冷卻至其中至少一種組成材料脆化的溫度；(c)向經(jīng)冷卻的材料施加機(jī)械力，將一種或多種脆化的組成材料破碎成碎片；(d)任選地，將來(lái)自步驟(c)的材料干燥；(e)分離材料，以將所述的一種或多種組成材料的碎片與其它一種或多種組成材料分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包括干燥步驟(a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中包括干燥步驟(d)。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中在冷卻步驟中，所述材料至少被冷卻降至-10°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述材料至少被冷卻降至-20°C。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中將從步驟(e)回收的分離的組成材料，任選地在初步干燥之后，冷卻至其中一種或多種組成材料脆化的溫度，并經(jīng)受機(jī)械力以使得脆化的材料破碎成碎片，以及任選地初步干燥之后，將所述碎片與其他材料進(jìn)一步分離。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中未經(jīng)所述冷卻脆化的纖維或簇絨組成材料在分離步驟中與所述的碎片分離。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中材料的尼龍纖維與織造或非織造的聚合物材料的背襯層分離，所述背襯層在過(guò)程中脆化并破碎。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中在冷卻步驟中，熱塑性組成材料脆化。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中由分離回收的聚合物如尼龍隨后被再利用， 任選地在解聚之后。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中在最初步驟中，材料經(jīng)撕碎以產(chǎn)生用于所述冷卻(b)的加工碎片。
12.用于實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法的裝置，包括用于冷卻地毯或墊子的冷卻裝置；破碎裝置，例如錘磨機(jī)或軋輥，用于向冷卻的地毯或墊子施加機(jī)械力，以將其中脆性的組成材料破碎成碎片；分離機(jī)，用于將所述的碎片與地毯或墊子的一種或多種其它組成材料分離； 以及干燥設(shè)備，用于在碎片分離之前和/或在冷卻裝置之前干燥材料或其碎片。
13.權(quán)利要求12的裝置，包括輸送機(jī)構(gòu)，用于將材料從一個(gè)所述裝置單件運(yùn)至下一個(gè)。
14.權(quán)利要求12或13的裝置，其中冷卻裝置包括冷卻隧道。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于從廢棄地毯等產(chǎn)品中回收材料的方法和裝置。地毯材料最初撕碎成粗片。任選地將其干燥，并接著經(jīng)冷卻使至少一種組分，如聚合物背襯材料脆化，而剩余的其它組分，如簇絨纖維為柔性的。在冷卻的條件下，所述片經(jīng)機(jī)械作用，如錘磨或輥軋而將脆化的材料破碎，并將這些碎片與其它材料分離并回收。優(yōu)選在機(jī)械碎片化之后，分離之前，實(shí)施干燥步驟。該過(guò)程可重復(fù)，任選地在不同溫度下選擇性脆化并碎片化不同的組分，便于它們的分離。
文檔編號(hào)B29B17/02GK102232013SQ200980144511
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者I·沃特斯 申請(qǐng)人:Desso集團(tuán)有限責(zé)任公司, 黑達(dá)勒有限公司