專利名稱：從復(fù)合材料分離纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)纖維增強(qiáng)塑料制造過(guò)程中的廢物副產(chǎn)品進(jìn)行處理的方法及裝置。
纖維增強(qiáng)塑料應(yīng)用廣泛，它主要是采用了用熱固性樹脂浸漬的纖維基料。一種更受歡迎的纖維增強(qiáng)材料是玻璃纖維，它可以以氈片形式使用，或者是編織的或不規(guī)則的，或者是分布在樹脂粘結(jié)劑中的切斷的纖維。
采用纖維增強(qiáng)塑料的制造技術(shù)常常需要對(duì)完成的產(chǎn)品進(jìn)行修邊。這些廢邊料以及制作不當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品產(chǎn)生了相當(dāng)多的廢物料，而這只能作為填地料處理掉。而且，一旦產(chǎn)品的使用壽命過(guò)了期，就通常只能作為填地料處理掉。
在汽車工業(yè)中用得越來(lái)越多的另一種產(chǎn)品是一種片狀成型料(SMC)，它用來(lái)制作用于面板、檔板之類的復(fù)雜型材。這些產(chǎn)品是大量生產(chǎn)的，因而不可避免地有一些產(chǎn)品沒(méi)有足夠好的質(zhì)量。因此，在制造過(guò)程中及在產(chǎn)品壽命終止時(shí)又有許多廢物料要加以處理。
以前，利用纖維增強(qiáng)塑料的廢料副產(chǎn)品的嘗試還不是成功的。這一部分是因?yàn)榇蠖鄶?shù)尋求減少?gòu)U料尺寸的方法會(huì)產(chǎn)生過(guò)多熱量，而這又會(huì)使樹脂熔化而使過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。但人們也認(rèn)識(shí)到，許多廢物料含有纖維，如果它能在損傷較小的情況下從樹脂中分離出來(lái)的話，是可以回收利用的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從纖維增強(qiáng)塑料中分離出纖維的方法和裝置，它們克服或減輕了上述缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，一種從纖維增強(qiáng)塑料分離出纖維的方法包括以下步驟將所述材料撕碎成許多離散的碎片，將所述碎片喂入粉碎機(jī)以對(duì)所述碎片進(jìn)行沖擊，從所述粉碎機(jī)提供不分類的輸出料，從所述輸出料中分離出已脫離的纖維并將至少一部分剩余的輸出料喂入一粉碎機(jī)以使之進(jìn)一步減小。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)利用主軸轉(zhuǎn)錘式的粉碎機(jī)，即大家熟知的成纖器，可從樹脂獲得分離得很好的纖維而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的熱量或過(guò)度損害纖維。
最好粉碎機(jī)是風(fēng)吹式的，這樣纖維夾帶在氣流里并有效地穿行過(guò)粉碎機(jī)。
經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)后的自由纖維的分離保證了自由纖維不會(huì)由粉碎機(jī)再次處理，以在回收的纖維中維持最大的纖維長(zhǎng)度。
更好地，由粉碎機(jī)進(jìn)一步處理的那部分其余的輸出料經(jīng)過(guò)選擇而包含大體上一致的纖維增強(qiáng)塑料碎片，這樣，進(jìn)一步的處理是將纖維分離而不是再處理已經(jīng)分離出的纖維。
利用撕碎機(jī)將材料破碎成尺寸統(tǒng)一的小的離散碎片，方便了粉碎機(jī)的操作。對(duì)于某些類型的廢料，有相大數(shù)量的自由纖維可在用粉碎機(jī)粉碎之前或者在撕碎機(jī)撕碎之前或之后先加以分離，而這進(jìn)一步有助于粉碎機(jī)的操作。
在一個(gè)實(shí)施例中，由粉碎機(jī)處理的材料逐級(jí)通過(guò)多個(gè)越來(lái)越細(xì)的篩子而在每個(gè)階段都將自由纖維除去。最終產(chǎn)生的副產(chǎn)品就可進(jìn)行碾磨以生產(chǎn)細(xì)粉，此細(xì)粉可用作樹脂增量劑或其特性與市售商品相當(dāng)?shù)奶盍稀?br> 在第二個(gè)實(shí)施例中，更可取地利用篩子或滾筒篩在粉碎機(jī)處理后對(duì)自由纖維進(jìn)行分離。業(yè)已發(fā)現(xiàn)滾筒在從復(fù)合材料的大碎片中分離出自由纖維并允許復(fù)合材料通過(guò)粉碎機(jī)進(jìn)行再處理方面是有效的。
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，實(shí)施例只作為舉例用，圖中

圖1示意性地表示了從纖維增強(qiáng)塑料中分離出纖維的方法和裝置;
圖2是如圖1所示方法中使用的裝置的剖示圖;
圖2a是圖2所示裝置的部分放大圖;
圖3是將處理過(guò)程中回收的產(chǎn)品的纖維尺寸分布與市售產(chǎn)品相比較的曲線圖;
圖4示意性地表示了圖1所示方法的另一實(shí)施例;
圖5是圖3方法中使用的裝置的另一部件的剖示圖;
圖6示意性地表示了圖1和圖4的方法的又一實(shí)施例;
圖7是用于圖6所示實(shí)施例的篩網(wǎng)的放大示意圖。
請(qǐng)參看圖1。圖中用標(biāo)號(hào)10表示的諸如纖維玻璃復(fù)合材料之類的纖維增強(qiáng)塑料的廢料被導(dǎo)入一撕碎機(jī)12。廢料可包括固化樹脂和纖維產(chǎn)品，也可包括在制造過(guò)程中修整下來(lái)的纖維布或氈片。
撕碎機(jī)12是一低速高扭矩撕碎機(jī)，它采用的是一對(duì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，軸上有許多交叉帶鉤刀片。這種撕碎機(jī)可從安大略省劍橋市的撕碎技術(shù)有限公司(Shred-Tech Limited)購(gòu)得。撕碎機(jī)12使廢料減小成離散的碎片，典型地為8cm×8cm左右的長(zhǎng)條，其厚度由原始進(jìn)料決定。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，撕碎機(jī)12中采用的鉤齒的最佳傾斜角在10°至20°之間，當(dāng)在20rpm至26rpm的轉(zhuǎn)速下工作時(shí)15°的傾斜角表明是令人滿意的。還發(fā)現(xiàn)進(jìn)料小得太厲害，比如減小成3cm×3cm，一般會(huì)導(dǎo)致降低長(zhǎng)纖維的回收量。
將如標(biāo)號(hào)14所示的撕碎的碎片置于振動(dòng)著的無(wú)孔篩網(wǎng)16上。無(wú)孔篩網(wǎng)16使已在撕碎機(jī)12內(nèi)被釋放的自由纖維仍與被樹脂粘結(jié)住的纖維分離開來(lái)并可由氣動(dòng)提升機(jī)18除去。此纖維的致密度(consistency)與市售的36mm切斷絲束相類似。業(yè)已發(fā)現(xiàn)采用混合廢物料例如手工敷層制的樹脂增強(qiáng)廢物料，10%左右的初始廢料可由撕碎機(jī)12釋放而成自由纖維并由氣動(dòng)提升機(jī)18提取出。分離出的自由纖維由清花機(jī)20進(jìn)一步提純，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)從清花機(jī)20可獲得純度為88%左右的自由纖維。
標(biāo)號(hào)22所示的其余廢料被送入粉碎機(jī)24以進(jìn)一步分離。圖2更詳細(xì)地示出了粉碎機(jī)24，它是一個(gè)立軸轉(zhuǎn)錘碾磨機(jī)，即人所共知的成纖器。如圖1所示的在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用的成纖器是由魁北克黑湖的富尼鋼鐵工廠(Fournier Stecl Works)制造的“實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的成纖器”，其型號(hào)為D6624RE。粉碎機(jī)24采用一主軸52，軸上有許多轉(zhuǎn)錘54，它們以樞軸方式安裝在此軸上以在水平面內(nèi)擺動(dòng)。一不穿孔的破碎機(jī)56設(shè)置在軸52周圍，這樣導(dǎo)入粉碎機(jī)的物料受到轉(zhuǎn)錘54沖擊或擊在破碎板上。靜止的指狀物57介于轉(zhuǎn)錘54之間。從圖2a可見，板56徑向向內(nèi)的表面設(shè)有鋸齒，徑向表面59與軸52的旋轉(zhuǎn)方向基本上相對(duì)。
每個(gè)轉(zhuǎn)錘54包括一增大的頭部58，它分別有一前端面60和一后端面61，還有端面62以及上下面63。最好每個(gè)面60、61、62、63的交界處角度為90°，而且交界處不做成圓角，這樣可提供“尖利的”邊緣。同時(shí)最好頭部的各面由適當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)方法進(jìn)行表面硬化處理。物料從進(jìn)口64到出口66以垂直方向穿過(guò)粉碎機(jī)24。物料由空氣夾帶來(lái)加強(qiáng)其流動(dòng)，空氣流動(dòng)方向用箭頭68表示，它攜帶著產(chǎn)物經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錘54。粉碎機(jī)24不包括在其他類型的錘碾機(jī)中常用的分類篩，這樣在出口66處的物料就不分類并由單一通路從進(jìn)口64進(jìn)到出口66。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)采用不分類的立軸轉(zhuǎn)錘碾磨機(jī)可以有效地將纖維與樹脂分離而不損傷纖維。
相反，當(dāng)廢物導(dǎo)入采用了分類篩的球磨機(jī)、棒磨機(jī)或震碎箱內(nèi)時(shí)，材料沒(méi)有被粉碎而只是被簡(jiǎn)單地磨光了。
發(fā)明人深信不用分類篩并因而采用了單一通路的粉碎過(guò)程減少了在磨碎機(jī)中的再循環(huán)并因此防止了物料過(guò)度加熱或纖維的過(guò)度傷害。而且，轉(zhuǎn)錘的運(yùn)動(dòng)沿著纖維方向使物料粉碎并因此釋放出了纖維。
圖1的實(shí)施例中，來(lái)自粉碎機(jī)24的物料喂送到一振動(dòng)篩網(wǎng)26。振動(dòng)篩網(wǎng)26是10網(wǎng)目篩網(wǎng)，它有由直徑為0.51mm的金屬絲所構(gòu)成的2.03mm的網(wǎng)孔。來(lái)自粉碎機(jī)的物料在篩網(wǎng)26上分離成通過(guò)篩網(wǎng)落下的物料28和太大而無(wú)法通過(guò)篩網(wǎng)26因而留在上面的物料30以及由氣動(dòng)提升機(jī)32提取的自由纖維。氣動(dòng)提升機(jī)32提取的自由纖維可與清花機(jī)20的輸出料相結(jié)合以產(chǎn)生與市售24mm切斷絲束相類似的纖維較長(zhǎng)的回收品。
留在10網(wǎng)目篩網(wǎng)上面的物料30送回粉碎機(jī)24進(jìn)一步處理并最后在篩網(wǎng)26上分離。
落下的物料28作為原料33送到35網(wǎng)目篩網(wǎng)34，篩網(wǎng)34有由直徑為0.216mm的金屬絲所構(gòu)成的0.51mm的網(wǎng)孔。此篩網(wǎng)再將原料33分成通過(guò)篩網(wǎng)34和落下物料36和通不過(guò)篩網(wǎng)34因而留在上面的物料38以及由氣動(dòng)提升機(jī)40分離的自由纖維。實(shí)際上，當(dāng)采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)由氣動(dòng)提升機(jī)40提取的纖維可作為具有與市售的8mm-12mm切斷絲束相類似的致密度的最終產(chǎn)品來(lái)加以使用。
落下物料36作為原料37送到又一個(gè)振動(dòng)篩網(wǎng)42，篩網(wǎng)42是一個(gè)具有由0.152mm直徑的金屬絲構(gòu)成的0.27mm網(wǎng)孔的60網(wǎng)目的篩網(wǎng)。篩網(wǎng)42將通過(guò)氣動(dòng)提升機(jī)44提取的自由纖維進(jìn)一步分離開并將留在上面的物料46和落下的物料48送到一碾磨裝置50。由氣動(dòng)提升機(jī)44提取的纖維其致密度與3mm碾磨的纖維相似，并且如果廢物料是玻璃纖維增強(qiáng)的時(shí)候純度一般為60%。
碾磨裝置50是一由流體能量驅(qū)動(dòng)的碾磨機(jī)，其中由一對(duì)噴氣流夾帶著的顆粒物料流束受沖擊并粉碎。這種碾磨機(jī)一般稱為微粉磨機(jī)，可生產(chǎn)10微米左右的非常細(xì)的粉末。業(yè)已發(fā)現(xiàn)此粉末可用作樹脂的增量劑或填料來(lái)生產(chǎn)纖維玻璃增強(qiáng)產(chǎn)品。
從上可見，此方法可提供與市售的新纖維差不多的自由纖維，同時(shí)能從樹脂產(chǎn)生出可作為填料或增量劑重新使用的粉末。
當(dāng)廢物料包括玻璃纖維時(shí)，由氣動(dòng)提升機(jī)提取的纖維其纖維相對(duì)于樹脂的純度典型地為60%左右，然而我們相信夾帶在纖維里的樹脂小碎片沒(méi)什么害處，甚至還能增強(qiáng)纖維的特性。
如圖3所示，從氣動(dòng)提升機(jī)44提取的纖維具有與市售碾磨成3mm的纖維產(chǎn)品差不多的纖維長(zhǎng)度特性，而且典型地純度也為60%。纖維尺寸分布是采用濕網(wǎng)分類法的Bauer Mc Nett測(cè)試機(jī)獲得的。
在每條纖維生產(chǎn)線中采用與20所示相類似的清花機(jī)可從樹脂中進(jìn)一步分離出纖維。然而，測(cè)試中發(fā)現(xiàn)這種清花機(jī)會(huì)減小自由纖維的長(zhǎng)度并因此而不能令人滿意。
在玻璃增強(qiáng)復(fù)合材料的測(cè)試中，發(fā)現(xiàn)廢料的通過(guò)重量的30%至40%回收成纖維，且大多數(shù)是從10網(wǎng)目篩網(wǎng)26回收的。碾磨機(jī)50的產(chǎn)量為總通過(guò)量的重量的20%左右。因此可見，超過(guò)50%重量的原始廢物料回收成可重新利用的材料。采用如上所述的粉碎機(jī)可獲得上述結(jié)果，但粉碎機(jī)在轉(zhuǎn)錘頭部的各面60、61、62、63的交界處有圓角邊緣，且不進(jìn)行表面硬化處理。我們發(fā)現(xiàn)采用銳邊緣和表面硬化可提高纖維的提取量。
在圖4和圖5中揭示了又一種方法，盡管如圖所示此裝置可用于不同類型的廢物料，但這種方法對(duì)SMC型的廢物料特別有利。圖中，相同部件同相同的標(biāo)號(hào)表示，但為清楚起見加上了一個(gè)后標(biāo)a。
在圖4的方法中，SMC廢物料首先由撕碎機(jī)12a撕成小碎片。撕碎機(jī)12a的輸出料排到一傳送帶69上，傳送帶69有選擇地將撕碎的廢料送向粉碎機(jī)24a、清花機(jī)20a或切斷機(jī)71中。不同類型的廢料有不同的特性，因此，比如一些廢料主要是玻璃氈片，這就最好用切斷機(jī)73處理。類似地，一些廢料有較多的自由纖維，而這最好用清花機(jī)20a分離。通過(guò)不同的裝置和傳送帶，混合的廢料可有效且有選擇地進(jìn)行處理。
因?yàn)镾MC廢料中自由纖維很少，撕碎機(jī)12a的輸出料就喂入與上述相同的粉碎機(jī)24a。廢料在單一地通過(guò)粉碎機(jī)24a后喂入一對(duì)料倉(cāng)73中的一個(gè)，料倉(cāng)73用來(lái)儲(chǔ)存粉碎機(jī)的輸出料并將廢物料在料倉(cāng)73內(nèi)循環(huán)以使廢物料在料倉(cāng)內(nèi)獲得均勻的分布。清花機(jī)20a的輸出料也喂入料倉(cāng)73a以便隨后的處理。料倉(cāng)內(nèi)的廢物料然后由傳送帶75喂入一由滾筒70進(jìn)行工作的第一分離級(jí)。
滾筒70包括一靜止的殼體72，一圓柱形篩子74可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體72內(nèi)以繞一基本水平的軸線旋轉(zhuǎn)。一槳葉組76包括一軸78和幾個(gè)槳葉80，它也可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體72內(nèi)與篩子74共軸。一電動(dòng)機(jī)使篩子74沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)而使槳葉組76沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣篩子74就和漿葉80反向旋轉(zhuǎn)?？諝鈱?dǎo)入篩子74的中央并如箭頭86所示穿過(guò)篩子74而徑向向外流動(dòng)。
來(lái)自料倉(cāng)73的粉碎機(jī)24a的輸出料喂入篩子74的內(nèi)部，在那里自由纖維和小顆粒樹脂穿過(guò)篩子以收集在殼體72的底部并由螺旋推運(yùn)器82排出。對(duì)于SMC廢料，發(fā)現(xiàn)粉碎機(jī)24a的輸出料包括較高比例、典型地為5%至10%的重量的較大的SMC廢物料的離散碎片。這些碎片俗稱“像章”，其尺寸典型地與硬幣相同，即直徑為1cm至3cm，其厚度為廢料原來(lái)的厚度。相信像章狀料的存在阻止了軌道振動(dòng)篩上的纖維分離，但我們驚奇地發(fā)現(xiàn)篩子74和槳葉80在滾筒內(nèi)的反向轉(zhuǎn)動(dòng)促進(jìn)了纖維的分離。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)槳葉繞篩子74轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)槳葉80對(duì)廢料的較有力的攪動(dòng)使纖維能由空氣流定向沿徑向穿過(guò)篩子74而將像章狀料留在篩子74內(nèi)。為了得到最佳的分離效果，葉片80應(yīng)比較接近篩子74，如果具有較軟的葉片端的話，可以接觸篩子74。一般間距最好小于12mm，雖然通過(guò)篩子74的空氣流中的間距是可以調(diào)節(jié)以在篩子74內(nèi)提供強(qiáng)有力的運(yùn)動(dòng)以及纖維在氣流中的定向的。我們發(fā)現(xiàn)，4.5網(wǎng)目(約1/4英寸)的篩子對(duì)這種分離是有效的。長(zhǎng)達(dá)1英寸的纖維可由空氣流定向而穿過(guò)篩子，但較大的碎片或像章狀料則被留下。
像章狀料從篩子74中央除去并再經(jīng)過(guò)一粉碎機(jī)24a。如圖4所示，可采用第二個(gè)粉碎機(jī)24a，廢物料則在喂回到滾筒70之前經(jīng)過(guò)一漩風(fēng)分類器77。來(lái)自分類器77的空氣穿過(guò)用來(lái)收集灰塵和小顆粒的濾袋79而排出。或者，未通過(guò)篩子70的物料可再經(jīng)過(guò)第一粉碎機(jī)24a并通過(guò)料倉(cāng)73進(jìn)行再處理。像章狀料可組成5%至15%的喂入到粉碎機(jī)24a的廢物料。
從滾筒落下的物料，即經(jīng)過(guò)篩子74的物料通過(guò)一分類器81饋入到一與上述相似的10網(wǎng)目軌道篩網(wǎng)26a。分類器81還接收流過(guò)篩子70的空氣，這樣夾帶在空氣流中的所有纖維就被進(jìn)一步分離并喂入到篩網(wǎng)26a。篩網(wǎng)26a將纖維和樹脂分離開，自由纖維則被氣動(dòng)提升機(jī)30從篩網(wǎng)26a的表面提升?；厥盏睦w維經(jīng)過(guò)一分類器83以將灰塵分離掉，然后就可重新加以利用，其致密度與1英寸切斷絲束的致密度相同。
留在篩網(wǎng)26a上的物料30a主要是樹脂，它經(jīng)過(guò)料倉(cāng)85而送到一磨碎機(jī)50a以磨成填料。磨碎機(jī)50a的輸出料在袋濾器87里過(guò)濾，而固體物料在一漩風(fēng)分類器89里分類。大小在分類器89的切割尺寸以下的固體，收集在料倉(cāng)93里以作為樹脂填料使用。大于分類器89切割尺寸的固體與料倉(cāng)85輸出物料相結(jié)合以給磨碎機(jī)50a提供原料。
從篩網(wǎng)26a落下的物料28a由較短的纖維和樹脂組成，它被喂送到由一第二滾筒篩88提供的另一個(gè)分離裝置。滾筒篩88與滾筒篩70類似，因此這里不再詳細(xì)描述。滾筒篩88的篩子是一60網(wǎng)目的篩子，它用來(lái)將短纖維從樹脂中分離出。我們同樣發(fā)現(xiàn)，滾筒篩88的運(yùn)動(dòng)對(duì)于完成保持在篩內(nèi)并喂入磨碎機(jī)50a的料倉(cāng)85的樹脂的分離是有利的。通過(guò)篩子的較短纖維在由分類器95除塵后收集起來(lái)并發(fā)現(xiàn)其致密度與磨碎的纖維相同。
來(lái)自切割機(jī)71的廢物料直接喂入一除塵器97，然后送到10網(wǎng)目的篩網(wǎng)90。自由纖維從篩網(wǎng)90被空氣提升起并收集在料倉(cāng)92里，在那里其致密度與切斷絲束相同。篩網(wǎng)90落下的物料和留在其上的物料都送回到料倉(cāng)73以作為滾筒篩70的原料。
因此可見圖4所述的方法提供了一種簡(jiǎn)單連續(xù)的方法，它可依靠每個(gè)階段的機(jī)械分離從SMC廢物料中有效地回收纖維。
在對(duì)圖4中的方法進(jìn)行初始測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)從氣動(dòng)提升機(jī)32a回收的纖維其重量是廢物原料的31%，7.2%的廢物原料從滾筒篩70以像章狀料形式回收，8.5%從留在10網(wǎng)目篩網(wǎng)26a上的物料30a中回收。
在滾筒篩88的后續(xù)處理中，喂到滾筒篩的原料的10%-15%回收成纖維，其余部分喂入碾磨機(jī)50a。
圖6示出了分離玻璃纖維方法的另一個(gè)實(shí)施例，圖中凡是與圖1中相同的標(biāo)號(hào)都表示相同的部件，但為清楚起見增加一后綴b。圖6中的實(shí)施例曾用來(lái)成功地處理多達(dá)每小時(shí)1800磅的SMC廢物料，而其最佳的通過(guò)量是每小時(shí)1500磅左右。如此，圖6實(shí)施例提供了可從上述方法獲得的有用的性能指標(biāo)。
因此請(qǐng)參看圖6。SMC廢料物喂入撕碎機(jī)12b并進(jìn)入粉碎機(jī)24b。SMC廢料的特性是，在撕碎機(jī)12b中不會(huì)產(chǎn)生很多的自由纖維，可直接饋送到粉碎機(jī)24b。氣流68b也送進(jìn)粉碎機(jī)24b，未分類的輸出物送到漩風(fēng)分類器97。一輔助空氣流99有助于將粉碎機(jī)24b的輸出物傳送到分類器97。分類器97將灰塵從未分類的輸出物中除去，并將其通過(guò)一氣管101傳送到過(guò)濾器79。
分離器97的分類后的輸出物經(jīng)過(guò)一氣閘103并送到滾筒70b。滾筒70b的操作如上對(duì)照?qǐng)D4所述，通過(guò)的物料包括收集并送到漩風(fēng)分類器81b的自由纖維和樹脂顆粒。通過(guò)的物料也是從螺旋推運(yùn)器82b以及從經(jīng)過(guò)篩子74b的夾帶在氣流中的纖維中收集出并在進(jìn)入分類器81b之前結(jié)合在一起。留在滾筒70b上的物料通過(guò)回收管路105喂入到一分離器107。分離器107將細(xì)顆粒通過(guò)一氣管109喂入到過(guò)濾器79b。分離器107的輸出料經(jīng)過(guò)氣閘111進(jìn)入粉碎機(jī)24b的進(jìn)料里。再處理的留在上面的物料或像章狀料可達(dá)粉碎機(jī)24b進(jìn)料的25%。
分類器81b將通過(guò)氣管113的細(xì)顆粒分離開以收集在過(guò)濾室79b里，纖維和樹脂顆粒通過(guò)分類器的81b氣閘115喂送到10網(wǎng)目的篩網(wǎng)26b。
如上所述，對(duì)于10網(wǎng)目的篩網(wǎng)26b，通過(guò)的物料28b被喂入以便進(jìn)行如上結(jié)合圖4或圖1所述的將較短纖維進(jìn)一步分離的過(guò)程。我們發(fā)現(xiàn)留在10網(wǎng)目篩網(wǎng)上的物料基本上是樹脂顆粒，并直接送到碾磨機(jī)使之減小成細(xì)粉末。自由纖維通過(guò)氣動(dòng)提升機(jī)32b提升并送到分離器83b，在那里細(xì)顆粒材料被提取出并轉(zhuǎn)送到過(guò)濾室79b，纖維物料通過(guò)氣閘117進(jìn)行傳送以作為回收產(chǎn)品使用。
在圖7中更詳細(xì)地示出了氣動(dòng)提升機(jī)32b和10網(wǎng)目篩網(wǎng)26b的操作。
參看圖7，篩網(wǎng)26b有網(wǎng)眼119并且受振動(dòng)以促使顆粒物料經(jīng)過(guò)網(wǎng)眼119。篩網(wǎng)26b通過(guò)在其上邊緣的軌道運(yùn)動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)并受約束而使其下邊緣以基本上為往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)網(wǎng)眼119的顆粒物料收集在料斗121里并作為通過(guò)的物料28b傳送以便進(jìn)一步處理。
篩網(wǎng)26b的下邊緣制成一開孔板123，其上的開孔大于網(wǎng)眼119。一氣動(dòng)提升機(jī)125位于開孔板123上方并有一用樞軸連接的前翼127和一用樞軸連接的后翼129，它們固定在氣管131上。一風(fēng)扇(未畫出)將空氣驅(qū)過(guò)氣管131以?shī)A帶自由纖維并將其從篩網(wǎng)26b提升起。
氣動(dòng)提升機(jī)125離開篩網(wǎng)26b表面一較大距離，典型地為6英寸左右，翼127、129的取向可促使纖維夾帶在篩網(wǎng)26b的后邊緣，即靠近翼129。在操作中，我們發(fā)現(xiàn)由于通過(guò)滾筒篩70b的物料沉積在網(wǎng)眼119上，通過(guò)物料被分離而自由纖維以及留在上面的物料逐漸沿著網(wǎng)眼119移動(dòng)。當(dāng)自由纖維及留在上面的物料經(jīng)過(guò)開孔板123時(shí)，留在上面的物料快速地通過(guò)開孔123，從而提高了在篩網(wǎng)26b上的纖維密集度。纖維在最大量地分離后從后邊緣提升起，這樣在傳送給漩風(fēng)分離器83b時(shí)就比較干凈。留有開孔板上的所有物料通過(guò)翼129下的后邊緣排出以進(jìn)行如上所述的進(jìn)一步處理。
采用圖6所示裝置的作為例子的結(jié)果如下通過(guò)物料 撕碎機(jī)輸出物的重量百分比撕碎機(jī)輸出物 100%再處理的留在滾筒上的物料 10%粉碎機(jī)24b的凈通過(guò)物料 110%(典型地為1500lb/br)回收物料留在滾筒篩上的物料(像章狀料) 10%10網(wǎng)目篩網(wǎng)氣動(dòng)提升機(jī)(纖維) 20%留在10網(wǎng)目篩網(wǎng)上的物料(樹脂) 15%10網(wǎng)目篩網(wǎng)通過(guò)物料(纖維樹脂) 55%過(guò)濾器79b回收的灰塵(從所有階段) 10%從氣動(dòng)提升機(jī)回收的纖維典型地有40%重量的玻璃含量，并且其致密度與25mm切斷絲束的相同。我們發(fā)現(xiàn)通過(guò)物料28b有很大玻璃含量的較短樹脂，典型地為35%的玻璃含量，其余是樹脂和碳化鈣填料。
通過(guò)物料28b在40網(wǎng)目的篩網(wǎng)上作了進(jìn)一步的處理，所述篩網(wǎng)與圖1中34所示的相似但沒(méi)有氣動(dòng)提升機(jī)。
下面是獲得的結(jié)果，以撕碎機(jī)輸出料的百分比來(lái)表示留在40網(wǎng)目篩網(wǎng)上的物料 30%(纖維+樹脂)40網(wǎng)目篩網(wǎng)的通過(guò)物料 25%對(duì)留在40網(wǎng)目篩網(wǎng)上的物粉進(jìn)行的分析表明，其玻璃含量的重量百分比為35%，其致密度與磨成8mm的纖維、27%的碳化鈣填料和32%的樹脂的致密度相似。
40網(wǎng)目篩網(wǎng)的通過(guò)物料，其玻璃含量為28%，其致密度與磨成3mm的纖維、41%碳化鈣材料和31%的樹脂的致密度相似。
因此對(duì)留在40網(wǎng)目篩網(wǎng)上的物料及通過(guò)的物料進(jìn)一步處理將產(chǎn)生另外的玻璃產(chǎn)品，樹脂和填料由碾磨機(jī)50處理以作填料之用。
權(quán)利要求
1.一將從纖維增強(qiáng)塑料材料中分離出纖維的方法，其特征在于包括下列步驟將所述物料撕碎成許多離散的碎片，將所述碎片喂入一粉碎機(jī)以對(duì)所述碎片進(jìn)行沖擊，從所述粉碎機(jī)提供未分類的輸出料，從所述輸出料分離自由纖維并將至少一部分所述輸出物的其余物料喂入到一粉碎機(jī)以使之進(jìn)一步減小。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的自由纖維通過(guò)使所述輸出料經(jīng)過(guò)一篩子并從所述篩子由一空氣流將所述纖維提升起而得以將纖維分離。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的篩子對(duì)所述輸出料相對(duì)于一標(biāo)定尺寸進(jìn)行分類，大于所述標(biāo)定尺寸的那部分輸出物料在去除所述自由纖維后被喂入一粉碎機(jī)以進(jìn)一步進(jìn)行分離。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，小于所述標(biāo)定尺寸的那部分輸出物料傳送到另一個(gè)分離裝置，在那里分離出的自由纖維由一空氣流夾帶而取出。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述碎片由一空氣流夾帶而受迫通過(guò)所述粉碎機(jī)。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述粉碎機(jī)包括可在一殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的沖擊件，所述物料沿著基本上與所述沖擊件轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行的方向通過(guò)所述殼體。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸是垂直方向的。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，物料沿垂直方向流過(guò)所述殼體。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述粉碎機(jī)包括一可繞所述軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的軸和與所述軸連接且可繞與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線平行但隔開的各自軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)錘。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)錘安排成沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸線間隔開的多層結(jié)構(gòu)，靜止的指狀物介于所述各層之間。
11.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述撕碎機(jī)和所述粉碎機(jī)之間有一篩子，經(jīng)過(guò)所述篩子的物料不經(jīng)過(guò)所述粉碎機(jī)。
12.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，從所述篩子提升起的自由纖維由另一個(gè)篩子分類以將夾帶在所述纖維內(nèi)的顆粒材料分離出去。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在所述的另一個(gè)篩子上分離的自由纖維從那里被提升起。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，大于所述篩子的標(biāo)定尺寸的顆粒物料通過(guò)一粉碎機(jī)以進(jìn)一步減小。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在所述各篩子之間有一滾筒篩以釋放出夾帶在所述纖維里的顆粒物料。
16.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述滾筒篩位于所述粉碎機(jī)和所述篩子之間，所述自由纖維經(jīng)過(guò)所述滾筒篩，較大的顆粒材料被所述滾筒篩保留住。
17.如權(quán)利要求16所述方法，其特征在于，所述較大顆粒物料喂入所述粉碎機(jī)。
18.一種從纖維增強(qiáng)塑料中分離出纖維的方法，包括下列步驟將所述物料撕碎成許多離散的碎片，將所述離散碎片通過(guò)一粉碎機(jī)，從粉碎后的物料中分離出自由纖維并將至少一部分所述物料送回到所述粉碎機(jī)以進(jìn)一步使之減小。
全文摘要
將經(jīng)過(guò)熱固性樹脂浸漬的樹脂增強(qiáng)纖維廢物料例如樹脂增強(qiáng)的玻璃纖維廢物料進(jìn)行處理以回收纖維，其法是先將廢物料撕碎，然后粉碎撕碎的廢物料并將被粉碎后的廢物料過(guò)篩以分離自由纖維。余下來(lái)的廢物料經(jīng)碾磨以產(chǎn)生適于作填料的細(xì)微粉末。在完成粉碎過(guò)程中對(duì)粉碎后的廢料不加以分類，對(duì)一部分在標(biāo)定切割尺寸以上的粉碎后的物料進(jìn)行再處理。在過(guò)篩過(guò)程中自由纖維由一空氣提升機(jī)加以分離。
文檔編號(hào)B29K105/06GK1072880SQ92110478
公開日1993年6月9日 申請(qǐng)日期1992年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月18日
發(fā)明者布賴恩·西姆斯, 克雷格·A·布思, V·I·拉克什曼南 申請(qǐng)人:鳳凰纖維玻璃股份公司