CN107083020A

CN107083020A - 碳纤维及其制品的回收再利用方法

Info

Publication number: CN107083020A
Application number: CN201710354867.0A
Authority: CN
Inventors: 王利君; 蒋文豪; 王奇霞
Original assignee: Changshou City Onsee Composite Materials Co Ltd
Current assignee: Changshou City Onsee Composite Materials Co Ltd
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2017-08-22

Abstract

一种碳纤维及其制品的回收再利用方法，以回收的碳纤维废丝、碳纤维织物边角料、碳纤维毡、碳纤维粉末和报废碳纤维零部件作为原料；将碳纤维废丝切断并开松，再形成棉层，将棉层梳理成单纤网层，将单纤网层铺网，再针刺，收卷，得到再生碳纤维毡；将碳纤维织物边角料的碳纤维丝拉出，再与上述相同方法得到再生碳纤维毡；将回收的碳纤维毡铺设在模具中，再对模具封闭并加热，得到增厚碳纤维毡；先将碳纤维粉末与树脂相混合，得到碳粉树脂，再将碳纤维毡铺叠，得到叠层碳纤维毡，将碳粉树脂引入叠层碳纤维毡并定型，得到由碳纤维毡与碳粉树脂相结合的碳毡制品；将报废碳纤维零部件粉碎，得到碳纤维粉末。节约资源，循环利用且回收料的适应性广。

Description

碳纤维及其制品的回收再利用方法

技术领域

本发明属于废弃纤维及其制品的回收技术领域，具体涉及一种碳纤维及其制品的回收再利用方法。

背景技术

前述的碳纤维及其制品是指废弃的碳纤维以及废弃的碳纤维制品，废弃的碳纤维如碳纤维生产厂商在生产碳纤维的过程中产生的废碳纤维丝，废弃的碳纤维制品包括碳纤维布在织造过程中裁除的冗余边角料、废弃的各类碳纤维制品以及碳纤维原料制备过程中回收的粉末，等等。

如果不能有效地将前述废弃的碳纤维以及废弃的碳纤维制品加以回收再利用，那么毫无疑问会造成资源浪费，与目前全社会倡导的节约型节能型经济精神相悖。

在公开的中国专利文献中可见诸与碳纤维及其制品的回收再利用相关的技术信息，典型的如发明专利申请公布号CN105199139A推荐的“一种碳纤维复合材料回收方法”，其是将废弃的碳纤维复合材料投入搅拌清洗设备中并在20-50℃下实施清洗，再引入热风式烘干设备并采用粉碎设备粉碎成3-10cm的碎片，而后将碎片平铺于托盘上并引入微波炉辐照加热处理（微波炉内充入有惰性气体）5-8min而藉以使碳纤维复合材料降解，最后回收固态的碳纤维回收物。该专利申请方案虽然具有说明书第0011段记载的技术效果，但是存在以下缺憾：其一，由于针对的回收物为碳纤维复合制品，因而对回收物具有挑剔性，例如并不适宜对废弃的碳纤维丝、碳纤维布边角料乃至前述粉末的回收；其二，该专利未给出固态碳纤维回收物如何依需应用；其三，由于需要依次经清洗、烘干、粉碎和加热降解，因而不仅回收工艺环节多，而且能耗大。

针对上述已有技术，本申请人作了持久而有益的探索并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种碳纤维及其制品的回收再利用方法，该方法有助于节约资源、体现循环经济精神并且具有对回收料适应性广以及能与实际使用相结合的长处。

本发明的任务是这样来完成的，一种碳纤维及其制品的回收再利用方法，包括以下步骤：

A)原料准备，以回收的碳纤维废丝、碳纤维织物边角料、碳纤维毡、碳纤维粉末和报废碳纤维零部件作为原料；

B)分类使用，将步骤A）中所述的碳纤维废丝切断并引入开松机开松，开松后引入气纤分离储棉仓中，在气纤分离储棉仓中均匀堆积，再由导辊输出形成棉层，将棉层引入梳理机梳理成单纤网层，将单纤网层经铺网机铺网，再引入针刺机针刺，收卷，得到再生碳纤维毡；将步骤A）中所述的碳纤维织物边角料的碳纤维丝拉出，得到碳纤维废丝，再与所述回收的碳纤废丝的相同方法直至得到再生碳纤维毡；将步骤A）中所述的回收的碳纤维毡铺设在模具中并灌入碳树脂胶，再加热压制成作为雕刻工艺品用或者作为制备碳纤维长短丝毡用的纯碳毡，或者将碳纤维毡均匀地铺置在模具中，将由树脂与稀释剂调制而成的稀释树脂均匀地淋洒至铺叠于模具中的碳纤维毡上，再对模具封闭并在模具承载的状态下引入加热床加热，得到增厚碳纤维毡；先将步骤A）所述的碳纤维粉末与树脂相混合，并且控制碳纤维粉末与树脂两者的质量%比，得到碳粉树脂，再将步骤A）所述的碳纤维毡铺叠，得到叠层碳纤维毡，而后将所述碳粉树脂引入叠层碳纤维毡并经加温加压定型，得到由碳纤维毡与碳粉树脂相结合的碳毡制品；将步骤A）中所述的报废的废碳纤维零部件粉碎，得到碳纤维粉末。

在本发明的一个具体的实施例中，步骤B）中所述的将单纤网层经铺网机铺网所铺出的棉网的克重为100-500g/m²；所述的再生碳纤维毡的宽度为600-2500mm；所述针刺机的数量为1至3台。

在本发明的另一个具体的实施例中，步骤B）中所述的回收的碳纤维毡与所述碳树脂胶两者的质量%比为：回收纯碳纤维毡50-70%，碳树脂胶为30-50%。

在本发明的又一个具体的实施例中，步骤B）中所述的加热压制的加热温度为80-300℃，压力为小于10MPa。

在本发明的再一个具体的实施例中，当将由步骤B）中所述的纯碳毡用作雕刻工艺品时，则在纯碳毡的表面覆盖雕刻加工层或雕刻填充层。

在本发明的还有一个具体的实施例中，当用由步骤B）中所述的纯碳毡用于制备所述的碳纤维长短丝毡时，则在所述加热压制的所述纯碳毡的行出方向将预先放入有长、短碳纤维丝的碳纤维网层铺叠至纯碳毡的表面并由针刺机针刺，得到碳纤维长短丝毡。

在本发明的更而一个具体的实施例中，调制成步骤B）中的所述的稀释树脂中，所述树脂的质量%比为20-50%，而所述的稀释剂的质量%比为50-80%，所述的树脂为环氧树脂，所述的稀释剂为丙酮或酒精。

在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤B）中所述的加热床加热的加热温度为30-300℃，并且加热床加热的时间为10-24min；所述的加温加压定型的温度为80-300℃，压力为小于10MPa。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤B）中所述的控制碳纤维粉末与树脂两者的质量%比是将碳纤维粉末的质量%比控制为30-50%，将树脂的质量%比控制为50-70%。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，步骤B)中所述的碳纤维毡与所述碳粉树脂两者的质量%比分别为40-60%和40-60%。

本发明提供的技术方案由于能将废弃的碳纤维废丝、碳纤维织物边角料、碳纤维毡、碳纤维粉末和报废的碳纤维零部件回收并且分别制成再生碳纤维毡、纯碳毡、增厚碳纤维毡和碳毡制品等，因而有助于节约资源，有利于体现目前全社会倡导的循环经济精神并且回收料的适应性广以及能与实际应用相结合。

具体实施方式

实施例1：

A)原料准备，以回收的碳纤维废丝、碳纤维织物边角料、碳纤维毡、碳纤维粉末和废碳纤维零部件作为原料；

B)分类使用，将步骤A）中所述的碳纤维丝切断并引入无纺织机械中广泛使用的开松机开松，开松后引入气体分离储棉仓中，在气纤分离储棉仓中均匀堆积，再由导辊输出形成棉层，将棉层引入梳理机梳理成单纤网层，将单纤网层经铺网机铺叠成棉网，再引入3台直线排列的针刺机针刺，即在第一台针刺机完成针刺后紧接着由第二台针刺机继续针刺，进而由第三台针刺机针刺，而后收卷，得到宽度为600mm并且克重为500g/m²的再生碳纤维毡，由于前述的开松机、气纤分离储棉仓、梳理机、铺网机和针刺机属于公知的无纺机械设备，因而申请人不再加以说明；以手工或机械方式将步骤A）中所述的碳纤维织物边角料的碳纤维丝拉出，得到碳纤维废丝，再与前述回收的废碳纤维丝的相同方法直至制成再生碳纤维毡；将步骤A）中所述的回收的碳纤维毡铺设在模具中并灌入碳树脂胶，回收的碳纤维毡与碳树脂胶的质量%比分别为70%和30%，再加热压制成作为雕刻工艺品用或者作为制备碳纤维长短丝毡用的纯碳毡，其中，所述加热压制的加热温度为300℃，压力为10MP，并且当作为雕刻工艺品用的纯碳毡时，在纯碳毡的表面覆盖雕刻加工层或者雕刻填充层，该雕刻加工层和雕刻填充层通过所述碳树脂胶与纯碳毡可靠地结合为一体，而当纯碳毡用于制备碳纤维长短丝毡时，则在前述加热压制之前的纯碳毡的行出方向将预先放入有长、短碳纤维丝的碳纤维网层铺叠至纯碳毡的表面并且由针刺机针刺，得到碳纤维长短丝毡；将步骤A）所述的碳纤维粉末与树脂（环氧树脂）按质量%比分别为40%和60%的比例相互混合，得到碳粉树脂，再将步骤A）所述的回收的碳纤维毡铺叠，碳粉树脂与回收的碳纤维毡的质量%比分别为60%和40%，得到叠层碳纤维毡，而后将碳粉树脂引入叠层碳纤维毡并经加温加压定型，加温加压定型的加温温度为190℃，压力为5MPa，得到由碳纤维毡与碳粉树脂相结合的碳毡制品；将步骤A）中所述的报废的废碳纤维零部件粉碎，得到碳纤维粉末，按前述碳纤维粉末与树脂相互混合的相同方式直至制成所述的碳毡制品。

实施例2：

将步骤A）中所述的回收的碳纤维毡均匀地铺叠在模具中，将由质量%比为20%的树脂（环氧树脂）与由丙酮充任（充当）的并且质量%比为80%的稀释剂调制而成的稀释树脂均匀地淋洒至铺叠于模具中的碳纤维毡上，再对模具封闭并引入加热床加热，加热床加热的温度为160℃，加热的时间为15min，得到增厚碳纤维毡，其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

仅将步骤B）中的再生碳纤维毡的宽度改为1500mm，将克重改为100g/m²，将针刺机的台数改为2台，将回收碳纤维毡与碳树脂胶的质量%比分别改为60%和40%，将加热压制的加热温度改为80℃，压力改为5MPa，将碳纤维粉末与树脂的质量%比分别改为30%和70%，将碳粉树脂与回收的碳纤维毡的质量%比分别改为40%和60%，将加温加压定型的加温温度改为300℃，将压力改为10MPa，其余均同实施例1的描述。

实施例4：

仅将步骤B）中的再生碳纤维毡的宽度改为2500mm，将克重改为300g/m²，将针刺机的台数改为1台，将回收碳纤维毡与碳树脂胶的质量%比改成各为50%，将加热压制的加热温度改为180℃，压力改为1MPa，将碳纤维粉末与树脂的质量%比各改成50%，将碳粉树脂与回收的碳纤维毡的质量%比各改成50%，将加温加压定型的加温温度改为150℃，将压力改为2MPa，其余均同实施例1的描述。

实施例5：

仅将环氧树脂的质量%比改为50%，将稀释剂改用酒精（乙醇），并且将质量%比改为50%；将加热床加热的温度改为300℃，加热的时间改为10min，其余均同对实施例2的描述。

实施例6：

仅将环氧树脂的质量%比改为35%，将稀释剂改用酒精（乙醇），并且将质量%比改为65%；将加热床加热的温度改为165℃，加热的时间改为24min，其余均同对实施例2的描述。

Claims

1.一种碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于步骤B）中所述的将单纤网层经铺网机铺网所铺出的棉网的克重为100-500g/m²；所述的再生碳纤维毡的宽度为600-2500mm；所述针刺机的数量为1至3台。

3.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于步骤B）中所述的回收的碳纤维毡与所述碳树脂胶两者的质量%比为：回收纯碳纤维毡50-70%，碳树脂胶为30-50%。

4.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于步骤B）中所述的加热压制的加热温度为80-300℃，压力为小于10MPa。

5.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于当将由步骤B）中所述的纯碳毡用作雕刻工艺品时，则在纯碳毡的表面覆盖雕刻加工层或雕刻填充层。

6.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于当用由步骤B）中所述的纯碳毡用于制备所述的碳纤维长短丝毡时，则在所述加热压制的所述纯碳毡的行出方向将预先放入有长、短碳纤维丝的碳纤维网层铺叠至纯碳毡的表面并由针刺机针刺，得到碳纤维长短丝毡。

7.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于调制成步骤B）中的所述的稀释树脂中，所述树脂的质量%比为20-50%，而所述的稀释剂的质量%比为50-80%，所述的树脂为环氧树脂，所述的稀释剂为丙酮或酒精。

8.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于步骤B）中所述的加热床加热的加热温度为30-300℃，并且加热床加热的时间为10-24min；所述的加温加压定型的温度为80-300℃，压力为小于10MPa。

9.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于步骤B）中所述的控制碳纤维粉末与树脂两者的质量%比是将碳纤维粉末的质量%比控制为30-50%，将树脂的质量%比控制为50-70%。

10.根据权利要求1所述的碳纤维及其制品的回收再利用方法，其特征在于步骤B)中所述的碳纤维毡与所述碳粉树脂两者的质量%比分别为40-60%和40-60%。