CN118414236A - 从包含未固化的橡胶和增强材料的复合产品中回收组分材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从复合产品中回收组分材料的方法，所述方法包括：a)提供包含多种组分材料的复合产品，所述组分材料包括未固化的橡胶和选自织物和/或金属的增强材料；b)制备复合产品的一个或多个标准化片材，其中每个标准化片材具有125mm或更小的最大厚度；并且c)将加压水喷射到所述标准化片材的一个或多个表面上，其中水的压力高达500巴，从而将未固化的橡胶从所述增强材料上剥离并产生未固化的橡胶织物和增强材料的混合物。

Description

从包含未固化的橡胶和增强材料的复合产品中回收组分材料 的方法

本发明涉及从复合产品中回收组分材料的方法。该方法适用于以可重复使用的形式回收未固化的橡胶，并且可以使未固化的橡胶作为原材料重新配混。

特别地，本发明的方法可用于从复合产品中回收未固化的橡胶、金属和织物，使得这些组分材料中的每一种都可重复使用。

背景技术

包括固化的(硫化)橡胶的复合废品，例如报废轮胎，可以通过使用机械尺寸减小设备(如粉碎机、造粒机和细粉磨机)来回收。

在橡胶制品制造过程中，产生可包括未固化的或“绿色(green)”橡胶的废物。例如，轮胎由包含聚合物以及金属和织物增强件的基材制造。金属珠和织物帘线用于帘布层中并加强侧壁。在制造过程期间的任何点处，基材可能被废弃。废弃可能是由于组装不良、厚度或含量变化，或质量控制上的一些其他此类错误或失败。被废弃的零件通常被打包或包装到托盘箱中并被发送以进行加工或处置。

除非使用大量的抗粘添加剂，否则如用于固化的报废轮胎的常规方法(如切碎和造粒)不能用于加工这些基材。在不添加此类添加剂的情况下，未固化的橡胶粘附到表面和自身。当暴露于金属刀片时，未固化的橡胶将粘附到刀片上并积聚以形成团聚的球。继续暴露于摩擦源会加热未固化的橡胶并导致着火的风险。尽管合适的添加剂是已知的，如滑石、白垩和金属皂，但这些添加剂的添加显著影响未固化的橡胶作为原材料再加工的适用性。

通常，基材内金属和织物的存在不允许未固化的橡胶作为原材料的回收和重新配混。由于未固化的橡胶的极粘性质，粘附到金属和织物上的橡胶不能容易地除去。如果要重复使用这些材料(未固化的橡胶、金属和织物)，则组分材料的分离是必要的。

由于这种困难，通常将包含未固化的橡胶的废基材送去燃烧。

轮胎的生产与高碳足迹(carbon footprint)相关。因此，希望回收未固化的橡胶以作为原材料重新用于初级应用中，以抵消碳足迹并从所产生的排放中获益。废弃的橡胶基质的重复使用也将减少对增加橡胶种植的需求，取代林区。此外，可以有利地减少对石油衍生产品(如合成橡胶聚合物和炭黑)的需求。

废物流的规模约为每年生产的所有轮胎的10％。每年约有4000万吨天然橡胶、合成橡胶和炭黑被浪费掉。显然，如果实现更有效地使用废物流，则对环境将具有显著的益处。

然而，任何合适的废物管理解决方案将需要能够以显著的产出量在大的工业规模上操作。

除了机械处理途径之外，仅进行了小规模和非商业可行的尝试，例如从橡胶片剥离单独的导线。

非机械粉碎方法是已知的，例如使用水射流，并且这些方法特别用于回收包含硫化橡胶的用过的产品。

在JP2005046758A中，描述了一种用水射流压碎橡胶轮胎的方法，其中，通过直径为至的喷嘴以70MPa至175MPa的压力和30升/分钟或更大的流速喷射水射流。

US5944925A讨论了通过移除磨损的胎面并安装新的胎面来给轮胎重新胎面翻新。该文献提供了一种在粘结之前处理硫化橡胶表面的方法，其中，通过施加高压流体射流产生表面粗糙度并消除降解的表面颗粒。

在ITMI20081559A1中，详细描述了一种用于回收报废轮胎的方法。该方法使用水射流技术粉碎轮胎，并从轮胎分解中获得橡胶粉、钢和尼龙纤维。

在RU2114731中描述了一种将磨损的橡胶汽车轮胎水射流切割成橡胶碎屑的方法。当切割金属帘线轮胎时，橡胶与金属帘线分离，并且金属帘线也可以用作可回收材料或废金属。

在WO2011/158002A1中，提供了一种用于将用过的车辆轨道还原为可用的组成部分的方法。该方法使用高压水射流并产生橡胶碎屑浆料，该橡胶碎屑浆料还可包括织物组分。

WO2012/127510使用水射流处理硫化橡胶。描述了1000-4000巴的压力，水流量为8-16升/分钟。

WO2013/105553A1将橡胶材料粉碎至例如0.5mm至3mm的粒度，并描述了使用水射流从该橡胶碎屑中除去杂质。

EP3815867A1描述了通过涉及使用水射流技术粉碎热固性聚合物，然后干燥粉碎的热固性聚合物的方法来回收热固性聚合物物体。

RU2746836C1描述了在废橡胶化金属帘线中从金属帘线分离未硫化橡胶。该方法利用水在高压下的作用，据称其破坏橡胶化钢帘线中橡胶和金属之间的结合。具体地，提供进料，其是废料/废橡胶化金属帘线(未硫化橡胶化合物)，并且其位于不锈钢格栅上的工作腔室中，然后用具有500至3000巴的压力功率的水射流冲击，流速为15升/分钟或更高。这被描述为通过破坏进料的完整性而导致橡胶的完全分离。

然而，仍然需要一种方法，该方法允许从未固化的橡胶复合产品中以适于重复使用的形式回收所有单独的材料。

发明内容

本发明提供了一种从复合产品中回收组分材料的方法，所述方法包括：

a)提供包含多种组分材料的复合产品，所述组分材料包括未固化的橡胶和选自织物和/或金属的增强材料；

b)制备复合产品的一个或多个标准化片材，其中每个标准化片材具有125mm或更小的最大厚度，优选110mm或更小，更优选100mm或更小；

c)将加压水喷射到所述标准化片材的一个或多个表面上，其中水的压力高达500巴，从而将未固化的橡胶从所述增强材料上剥离并产生未固化的橡胶织物和增强材料的混合物。

本发明的方法是一种工业上可行的方法，其可以将未固化的橡胶和选自织物和/或金属的增强材料从它们结合在一起的复合材料形式变为它们彼此分开的混合物形式。然后可以单独重复使用组件材料。

有利地，未固化的橡胶以不含污染并且适合于重新配混和重复使用的形式获得。在另一个益处中，增强材料(金属和/或织物)以其未损坏并且适合于重复使用的形式获得。

特别地，通过将复合产品制备成最大厚度为125mm，如110mm或更小，优选最大厚度为100mm的标准化片材，已经确定未固化的橡胶可以使用非侵蚀性条件从金属和/或织物上剥离，这意味着避免了对金属和/或织物的损坏。

这与现有工艺形成对比，在现有工艺中，水在非常高的压力下使用，因此起到切穿整个产品的作用，导致对至少一些组分材料的损坏。可以理解的是，如果织物被撕开，那么它不能重复使用，并且如果金属被切割，那么这可能暴露危险的金属碎片。

在防止橡胶污染方面，避免侵蚀性条件是进一步有益的。切割或撕裂材料的侵蚀性条件导致橡胶被金属和/或织物碎片污染。当考虑重复使用橡胶时，避免这种污染显然是有利的。

通过将片材标准化使得它们相对较薄，并且优选它们的厚度基本均匀，已经发现500巴或更低的加压水有效地将橡胶从增强材料剥离，并且有利地，橡胶形成可以容易地去除和处理的碎屑和/或颗粒。

已经确定，在步骤c)中，水不应在大于500巴的压力下使用，因为这会导致增强材料(特别是织物材料)的损坏。在一个实施方案中，水在小于500巴的压力下使用。在一个实施方案中，水在110巴至500巴，或120巴至500巴，优选130巴至500巴的压力下使用。在一个优选实施方案中，可以在130至450巴，例如150至400巴，例如200至400巴的压力下使用水。

在一个实施方案中，增强材料是金属，并且使用的压力为130至500巴，例如150至450巴或200至400巴，如300至400巴，例如约375巴。在500巴以上，已经确定金属丝被剥离过猛，并且橡胶将不会从所得金属丝带中完全去除。

在一个实施方案中，增强材料是织物，并且使用的压力为130至400巴或200至400巴，例如225至375巴，如275至350巴，例如约340巴。

在本发明中，可以在喷射阶段中施加每面积恒定的单位力，例如使用喷嘴将加压水引导到表面上。本发明的方法在工业规模上是受控的和可重复的。通过进行片材的标准化，由水射流施加的力在整个片材上是均匀的。

在本发明方法的步骤c)中使用的压力具有类似于高压清洗的大小，而不是高得多的水射流切割压力。水射流切割通常涉及至少约10000psi(689巴)的压力并且通常高于20000psi(1379巴)，例如约60000psi(4136巴)或更高。

在本发明的一个实施方案中，所述方法还包括以下步骤中的一个或多个，如两个或更多个：

d)从所述混合物中分离金属，例如通过使用磁体；和/或

e)从所述混合物中分离织物，例如通过使用过滤器或筛网或通过抽吸或浮选；和/或

f)从所述混合物中分离所述未固化的橡胶，例如可以抽出(drawn off)橡胶。

可以理解的是，步骤d)和e)和f)可以以任何顺序进行。

在一个实施方案中，进行步骤d)和e)(以任一顺序)，并且留下未固化的橡胶作为最终分离的产物。

在一个优选实施方案中，所述方法产生三种单独的产品：(i)未固化的橡胶，(ii)金属和(iii)织物。这些单独的产品中的每一种都适合重复使用。

可以任选地干燥未固化的橡胶，例如使用脱水和干燥输送机。未固化的橡胶可以任选地经受橡胶调节。在一个实施方案中，所述未固化的橡胶随后被重新配混。

具体实施方式

复合产品

本发明的方法允许从复合产品中回收组分材料。复合产品包含未固化的橡胶和选自织物和/或金属的增强材料。

织物可以是合成纤维材料。在一个实施方案中，复合产品包含选自以下的织物：人造丝、尼龙、聚酯和芳族聚酰胺及其组合。例如，织物可以是条带或股线或纤维的形式。

金属可以是合金。在一个实施方案中，复合产品包含金属，其为钢，例如不锈钢。钢可以例如是钢帘线和/或钢丝的形式。

复合产品可以是在橡胶制品制造过程中产生的废品。在一个实施方案中，复合产品是来自轮胎制造过程的废品。

如本领域技术人员将意识到的，在轮胎制造过程中，生产单独的组件，随后将其组装成包含未固化的橡胶以及织物和金属增强材料的产品。

在轮胎制造过程中形成的一种产品将包含帘布层形式的织物摩擦材料，例如由尼龙纤维(如PA6纤维)制成，并且对准并涂覆有未固化的橡胶。织物股线可以涂覆有粘合促进剂。

在轮胎制造过程中形成的另一种产品是金属摩擦材料，其包括包封在未固化的橡胶中的钢丝。这些金属摩擦材料可以例如被生产为准备用于胎圈增强的环，或者被生产为待结合到轮胎主体中的平坦片材。

然后，将组装另一产品，其可以形成轮胎的主体，并且这将包含织物和金属增强材料以及未固化的橡胶。

因此，来自轮胎制造过程的废品可以是例如由于不良组装、厚度或含量变化或质量控制上的一些其他此类故障或失败而被废弃的任何此类产品。这些废品与报废轮胎不同；橡胶是未固化的(未硫化的)。

本领域技术人员将理解，不同的复合产品可具有一系列不同的组成。由于胎面或丁基衬里的存在，整个轮胎可含有相对低水平的纤维和金属作为增强材料，例如低至5wt％的织物和12wt％的金属，而用于制造轮胎的各个组成部分可具有高得多的百分比水平的纤维或金属增强材料。例如，金属摩擦材料可以具有高达90wt％的金属含量，并且织物摩擦材料可以具有高达80wt％的织物含量。基本上，这些摩擦材料产品包含增强材料以及橡胶涂层以促进粘附。

步骤a)中提供的复合产品可以例如包含5wt％或更多，或10wt％或更多，或20wt％或更多的未固化的橡胶。在一个实施方案中，未固化的橡胶的量可在5wt％至90wt％的范围内。

步骤a)中提供的复合产品可以例如包含10wt％或更多，或15wt％或更多，或20wt％或更多的增强材料，其可以是纤维和/或金属。在一个实施方案中，织物和/或金属增强材料的量可以在10wt％至90wt％的范围内。

复合产品可任选地包括除未固化的橡胶和增强材料之外的另外的材料。本领域技术人员将尤其了解本领域已知的用于包含在轮胎中并且通常与未固化的橡胶配混的化学品。

例如，可存在于复合产品中的另外的材料包括以下中的一种或多种：填料(例如选自炭黑、二氧化硅、碳和白垩及其组合)、增塑剂、硫化剂(例如硫和/或氧化锌)和抗老化剂。

如本领域技术人员将理解的，这些另外的材料通常将与未固化的橡胶配混，因此在本发明中，当存在此类另外的材料时，未固化的橡胶的回收是包含任何此类另外的材料的配混形式的未固化的橡胶的回收。因此，未固化的橡胶以准备固化的形式回收。

复合产品的片材

为了确保该方法的有效性，起始产品必须被标准化以确保从增强材料中有效除去未固化的橡胶。

因此，该方法包括步骤b)，其中制备复合产品的一个或多个标准化片材，其中每个标准化片材具有100mm或更小的最大厚度。

因此，需要复合产品的片材。

如果复合产品在步骤a)中不以片材形式提供，例如，如果其以捆包的形式提供，则步骤b)包括：

b-i)将所述复合产品切割成一个或多个切片的形式；

然后，

b-ii)对每个切片进行厚度标准化，使得每个片材的厚度为125mm或更小，如110mm或更小，优选100mm或更小。

如果复合产品在步骤a)中已经以片材形式提供，则步骤b)包括：

b-0)进行厚度标准化，使得每个片材的厚度为125mm或更小，如110mm或更小，优选100mm或更小。

如果需要步骤b-i)，则可以通过任何合适的方法实现切割。例如，可以使用高压水射流切割，或者在一个优选实施方案中，可以使用剪切闸刀。也可以考虑使用低速带锯。

可以使用剪切切割系统进行切割。复合产品，例如以捆包的形式，可以安装到输送机上并供给到切割头。然后，切割头从复合产品的前缘移除片材。然后，根据需要重复该去除片材的切割步骤，以获得一个或多个片材。

一旦获得了片材，任选地，可以再次切割该片材(例如，可以将其切成两半)以减小该片材的厚度。

在步骤b-i)中获得的该(或每个)切片可以例如为约500mm厚或更小，例如150至400mm厚，或175至300mm厚，如约200mm厚。

本领域技术人员将理解，片材可以是任何长度和宽度，并且在这方面的唯一限制是具有合适尺寸的设备来处理片材，特别是进行厚度标准化步骤。因此，本发明不限于在宽度和长度方面具有任何特定尺寸的片材。

在一个实施方案中，切片具有高达5m的宽度，如高达3m或高达2m，例如宽度可以为0.1m至2.5m或0.2m至2m。

在一个实施方案中，切片具有高达5m的长度，如高达3m或高达2m，例如宽度可以为0.1m至2.5m或0.2m至2m。

宽度和长度可以大致相同，使得片材的横截面基本上为正方形，但这不是必需的。矩形形状也可以被容易地加工。

厚度标准化

复合产品的片材(如步骤a)中提供的或如步骤b-i)中获得的)经受厚度标准化。

厚度标准化步骤是为了确保每个片材具有125mm或更小，优选110mm或更小，更优选100mm或更小的最大厚度。

厚度标准化步骤包括将压力施加到每个片材上。通常，涉及将重量作为力施加到金属板的技术是有用的。

在这方面可以使用任何合适的设备。本领域技术人员将熟知压制设备，如压延机、压带机或液压机，其中任何一种都可以合适地使用。

通常，可以使用将减小片材厚度的任何设备或技术；重要的是片材具有不超过125mm的最大厚度；优选110mm或更小，更优选100mm或更小。

本领域技术人员还将意识到允许实现片材厚度的技术。此外，测量片材的厚度以检查其满足要求可以使用标准设备(如量规或卡尺)容易地实现。

在一个实施方案中，通过物理止动系统实现期望的厚度。压模工具具有在顶板和底板之间的模腔，片材可以放置于该模腔内。该工具设置有位于顶板和底板之间的突起，该突起用作顶板朝向底板移动的止动件，从而防止压力机完全闭合。因此，突起在底板上方延伸的高度控制压制的片材的厚度。突起可以是单个销钉或凸耳，或者可以使用多个间隔开的销钉或凸耳，或者连续的突起壁可以一直围绕腔体周边延伸。

在另一个实施方案中，可以使用接近开关。开关被配置为当达到正确的厚度时被激活，并因此在那时停止闭合机构。

接近开关可以特别适合于较慢闭合的压力机系统，而物理止动系统可以更适合于较快闭合的压力机系统。

在一个实施方案中，施加压力的时间为30秒或更长，例如30秒至10分钟，优选30秒至5分钟。

本领域技术人员将理解，温度不应超过90℃，以确保橡胶保持未固化。

该过程可以是自动化的，具有待施加的预设压力和待施加压力的时间段。可以以自动化方式监测该过程。

还可以编程自动调节，使得如果未实现预设的期望厚度，则压力将自动增加。

当片材的厚度减小时，片材将扩展。橡胶含量越大，扩展越高。

通常，约500吨/平方米的按压力可能是合适的。本领域技术人员将理解，这可以根据需要进行调整。

在一个实施方案中，压力机是至少50吨压力机，例如至少100吨压力机，如500吨压力机或1000吨压力机。

在一个实施方案中，压板是至少一平方米的压板。

在一个实施方案中，片材可以经受厚度标准化，使得它们具有110mm或更小的最大厚度，优选100mm或更小。

例如，片材可以经受厚度标准化，使得它们具有80mm或更小的最大厚度，例如70mm或更小，优选60mm或更小，例如50mm或更小。

在一个优选实施方案中，片材经受厚度标准化，使得它们具有40mm或更小的最大厚度，例如30mm或更小。

可能期望确保至少3mm的厚度，以确保片材易于处理。在一个实施方案中，片材的厚度为3mm至100mm，如3mm至60mm，优选5mm至40mm。

具有片材厚度的均匀性允许通过在喷射步骤c)中施加每面积恒定的单位力来均匀地去除橡胶。

在一个实施方案中，步骤b)中的所有片材经受厚度标准化，使得它们都具有基本上相同的最大厚度(±5mm，优选±3mm)。

通过具有片材的标准化厚度，遍及片材的流动和压力尽可能均匀，以有助于在与所有片材的增强材料的明确分离方面的一致结果。

通过施加压力的厚度标准化步骤的另一个益处是这为每个片材产生平坦的表面。然后，步骤c)中的水射流更有效地将未固化的橡胶从增强材料剥离，因为没有隐藏或难以到达的部分。

任选的预热

一旦片材已经经受厚度标准化，它们可以任选地在步骤c)中用加压水喷射之前被预热。

为了避免未硫化橡胶的固化，优选不将片材加热至高于90℃的温度。

在一个实施方案中，将从步骤b)获得的片材预热至40℃至90℃的温度。

在一个优选实施方案中，在步骤c)之前，将从步骤b)获得的片材预热至40℃至80℃，或40℃至70℃，更优选40℃至60℃，如40℃至50℃或40℃至45℃的温度。

可以使用任何合适的设备进行预热，例如加热隧道(heating tunnel)或烘箱。本领域技术人员将意识到例如拉幅机烘箱，并且可以适当地使用这样的烘箱，其中使用传送带移动材料。因此，承载片材的传送带可以在多个气室下方通过，暖空气通过这些气室吹送。气室垂直于片材在输送机上的行进，并且当片材行进通过时，它们被暖空气加热。

加压水喷射

在步骤c)中，将加压水喷射到标准化片材的表面上，由此水的压力高达500巴。

可以在高压清洗站中进行该步骤。高压清洗站可以任选地是多喷嘴站。可以存在任何合适数量的喷嘴，但是这可以是两个或三个或四个或更多个，例如10个或更多个，或20个或更多个，例如25个或更多个，或50个或更多个。

使用一个或多个喷嘴将加压水适当地喷射到片材上，所述喷嘴可以是固定喷嘴或者可以是例如以摆动运动移动的喷嘴。后者可以是优选的，因为它可以实现加压水在片材表面上的增加的覆盖范围。

喷嘴可以位于片材的上方和/或下方。在一个实施方案中，在片材上方和下方都存在喷嘴。

在一个优选实施方案中，存在位于片材上方和下方的摆动喷嘴，从而将加压水引导到片材的上表面和下表面以及覆盖其表面区域。

本领域技术人员将理解，任何给定的喷嘴将具有其将引导水的覆盖区域。因此，本领域技术人员可以设计适当间隔的固定喷嘴的阵列，使得当喷嘴喷洒加压水时，片材的整个表面区域受到加压水的冲击。可替代地，本领域技术人员可以设计适当间隔的摆动喷嘴的阵列，使得在喷嘴喷洒加压水的摆动循环过程中，片材的整个表面区域受到加压水的冲击。

在一个实施方案中，在步骤c)中，加压水被引导覆盖片材的整个上表面和整个下表面。然而，实现100％覆盖率不是必需的；例如，通过将加压水引导覆盖片材的表面积的50％或更多，特别是75％或更多，或80％或更多，或90％或更多，可以实现良好的结果。

可以使用的喷嘴头的实例包括铅笔喷射器、清洗喷枪、扇形头和摆动头(内部摆动或外部摆动)。

已经确定，在步骤c)中，水不应在大于500巴的压力下使用，因为这会导致织物损坏。在一个实施方案中，水在小于500巴的压力下使用。在一个实施方案中，水在110巴至500巴，或120巴至500巴的压力下使用。

在一个优选实施方案中，水在130巴至500巴，或130巴至495巴的压力下使用。在一个实施方案中，水在130巴至490巴，或130巴至482巴，或130巴至475巴的压力下使用。在一个实施方案中，水在130巴至450巴或130巴至400巴，例如130巴至350巴的压力下使用。在一个实施方案中，水在150巴至450巴或150巴至400巴，例如200巴至400巴或225巴至375巴的压力下使用。

本领域技术人员还将理解，可以根据需要改变喷嘴与片材表面的距离，以影响水的拍击力(其根据高度变化)。

在一个实施方案中，水射流喷嘴与基材的距离为10mm至200mm，或15mm至200mm，或20mm至200mm，如30mm至150mm。

优选地，该距离为40mm至100mm，更优选40mm至90mm，例如40mm至80mm或60mm至80mm，特别是70mm至80mm。已经发现这些距离在清除宽区域上的橡胶方面给出了最佳结果。

通常，可以看到在距基材200mm的距离处发生水射流偏转到开口金属丝网传送器上。因此，在一个实施方案中，该距离小于200mm，例如从30mm至150mm，并且特别是从40mm至100mm。

相对于基材的喷嘴的角度也可以改变。当90°完全垂直时，在一个实施方案中，该角度为60°至90°，例如62°至88°或70°至88°。在一个实施方案中，相对于基材的喷嘴的角度为约88°。

在这方面，已经确定，通过使射流的角度在60°至90°例如62°至88°或70°至88°的范围内，可以显著增加发生未固化的橡胶剥离的面积。例如，对于保持在80mm的距离和与基材平面成88°的角度处的8mm摆动头，可以剥离80mm宽和5mm深的区域。

在一个实施方案中，待剥离的橡胶材料的厚度为5mm至10mm厚。

在一个实施方案中，剥离橡胶材料的速度为2至4米/分钟，如2.5至3.5米/分钟，例如约2.8米/分钟。

如上所述，在本发明中，复合产品的片材(如步骤a)中提供的或如步骤b-i)中获得的)经受厚度标准化。已经发现，通过使用用于复合产品的特定标准化厚度的片材，然后在步骤c)中，水从复合产品中剥离未固化的橡胶，得到包含未固化的橡胶和增强材料的混合物。

因此，有利地，在橡胶上存在剥离效果，而不是粉碎效果。

然后可以容易地从增强材料中除去未固化的橡胶。

已经发现，通过使用根据本发明的方法，未固化的橡胶以颗粒和/或碎屑的形式与增强材料分离。因此，有利地，它是可以容易地去除和处理的微粒形式。

步骤c)中使用的水可以处于环境温度或可以被加热。在一个实施方案中，所用的水被加热；已经发现这改善了剥离过程。

在一个实施方案中，在将水喷射到片材上之前，可以将水预热至高达90℃的温度，优选40℃至90℃。

本领域技术人员将理解，将水加压至高压的结果是水的温度将升高；然而，在本发明中，向水提供外部热量以实现受控的温度。

水的加热可以例如使用燃烧器加热器来进行，以在水被喷射到片材上之前加热水。本领域技术人员将理解，燃烧器温度可以设定为高于水的期望温度；例如，燃烧器温度可以设定为高达150℃，因为水不会达到与燃烧器本身相同的温度。

在一个优选实施方案中，在将水喷射到片材上之前，将水预热至40℃至80℃，或50℃至70℃的温度。

在一个实施方案中，使用预热的水以将未固化的橡胶加热至35-50℃的温度，优选40-50℃，例如40-45℃。

在一个优选实施方案中，将水预热至约80℃；这可以具有将未固化的橡胶加热至约45℃的温度的效果。在另一个优选的实施方案中，使用燃烧器将水预热至约60℃；这可以具有将未固化的橡胶加热至约40℃的温度的效果。

在一个实施方案中，水作为冷水供应，例如在约5至15℃，如约9℃的温度下，然后由于增压将水加热，例如导致基材温度在20至25℃的范围内。当增强材料是金属时，这可能特别有用。

在另一个实施方案中，增强材料是织物，并且水在从35℃至50℃的范围内(例如，约39℃)的温度下供应。合适的是，压力为275-340巴，最优选的压力为340巴，特别是当使用5mm厚的基材时。在340巴下没有观察到纤维损坏，除了任何织物浸渍涂层被去除；在275巴下，织物浸渍涂层将在很大程度上保持完整。

在一个实施方案中，织物增强材料将达到30℃至40℃范围内的温度，如约36℃。

用于水的流速可以例如为5升/分钟至80升/分钟或更高，如7升/分钟至60升/分钟或更高。在一个实施方案中，流速为5升/分钟至50升/分钟，如7升/分钟至40升/分钟。在一个实施方案中，流速为5升/分钟至30升/分钟，如7升/分钟至15升/分钟。

特别是当增强材料是织物时，在一个实施方案中，标准化片材被限制在两个输送机之间，以最小化移动并确保完全剥离效果。输送机可以适当地是网状输送机。上部输送机可以例如是开口金属丝网，例如具有10至20mm的开口金属丝网，以限制水射流偏转。下部输送机可以例如是实心带或板条钢输送机。

使用包括开口(如孔或板条)的下部输送机可能是有益的，因为这允许水和剥离的未固化的橡胶材料通过。在一个实施方案中，下部输送机包括开口，例如切割孔，并且这些开口可以例如具有5mm至20mm的最大直径，如约10mm。开口可以例如构成下部输送机的表面积的50％-60％。

下部输送机可以连接到附件，该附件定位成捕获剥离的未固化的橡胶材料。

橡胶

在步骤c)(“高压清洗”阶段)期间，未固化的橡胶从增强材料上剥离，因此与这些增强材料分离。它不再与金属和/或织物增强材料相关联，并且它形成可以容易地去除的碎屑和/或颗粒。

因此，作为该方法的另一步骤，可以从混合物中除去未固化的橡胶，例如可以抽出橡胶。

可以任选地干燥未固化的橡胶，例如以橡胶颗粒的形式。

与水射流过程相关的水含量可以例如意味着应选择能够递送1kwh/kg橡胶的干燥方案。

可以使用标准干燥技术干燥未固化的橡胶。这可以例如通过连续干燥或通过流化床干燥器进行。在一个实施方案中，使用空气干燥或射频干燥进行橡胶干燥。一种优选的干燥方法是通过具有保持在例如70℃至90℃，如约80℃的暖空气供应的旋转干燥器进行。

本领域技术人员将理解，干燥应在不固化橡胶的条件下进行。目的是除去水，但使橡胶保持未固化的形式，使得其可以重复使用。在一个实施方案中，干燥在高达90℃，例如50℃至80℃的温度下进行。

期望的是，最大橡胶碎屑温度不应大于90℃。例如，使用具有约80℃的暖空气供应的旋转干燥器干燥，可以确保最大碎屑温度为65℃。

在本发明的一个优选实施方案中，将未固化的橡胶输送通过振动输送机并通过安装有热空气气室的烘箱。气室适当地位于输送机的上方和下方。

未固化的橡胶可以任选地经受橡胶调节。

未固化的橡胶可以优选以干燥形式被包装用于储存和/或运输。

在一个实施方案中，将干燥的橡胶颗粒进料到料斗和包装机中。在一个优选实施方案中，包装机是立式填充和密封机。

橡胶可以适当地包装到袋(如低熔点EVA袋)中用于储存。

由此获得的干燥的橡胶是未固化的(未硫化的)形式，并且可以团聚成捆。它可直接用于下游配混。

因此，在一个实施方案中，所述未固化的橡胶随后被重新配混。

由于橡胶仍然未硫化并且不含金属和织物，因此橡胶可以在原始应用中被使用，或者可以被配混用于可替代的应用。

金属

在步骤c)期间，未固化的橡胶从金属和/或织物增强材料剥离，因此与这些增强材料分离。

因此，作为该方法的另一步骤，该方法可以包括从混合物中分离金属增强材料的步骤，例如通过使用磁体。

因此，可以使用磁体(如鼓形磁体或带上磁体(over-band magnet))从分离材料的主体中抽出金属。

与混合物分离的金属增强材料可以包装用于储存和/或运输。

在一个实施方案中，金属增强材料落入收集容器中。

织物

在步骤c)期间，未固化的橡胶从金属和/或织物增强材料剥离，因此与这些增强材料分离。

因此，作为该方法的另一步骤，该方法可以包括从混合物中分离织物的步骤，例如通过使用过滤器或筛网或通过抽吸或浮选。

因此，在一个实施方案中，织物可以通过使用筛(例如移动筛)从分离的材料的主体中抽出。织物可以是条带或股线或纤维的形式。因此，织物可以被移动筛捕获，该移动筛旋转并将织物释放到例如收集容器中。

在另一个实施方案中，织物可以通过使用浮选从分离的材料的主体中抽出。

在又一个实施方案中，织物可以通过用橡胶干燥然后通过抽吸抽取而从分离材料的主体抽出。

在一个实施方案中，可以通过振动的枢轴传送带(pintle belt)将织物从分离的材料的主体中抽出。多段织物被捕获在枢轴的顶部上，而橡胶碎屑落到枢轴的基部并落到传送带上，由此织物被振动离开传送带。当传送带返回下行轨道上时，织物被收集。

枢轴传送带可以由任何常规的传送带基材制成，如橡胶或PTFE涂覆的玻璃纤维材料。在一个实施方案中，枢轴垂直于传送带的平面附接或模制到传送带基材。枢轴可以由任何基材制成，如橡胶或金属。枢轴可以定位在传送带基材的部分或全部表面上。枢轴可以间隔开任何合适的距离，例如高达100mm或高达50mm，但优选地间隔开5mm至45mm的距离。在一个实施方案中，枢轴传送带可以以45°至75°之间的角度使用，例如约60°。

与混合物分离的织物增强材料可以包装用于储存和/或运输。

在一个实施方案中，织物增强材料落入收集容器中。

实施例

实施例1：在标准化片材样品上水射流的压力

提供了织物摩擦帘布层(未固化的橡胶加尼龙织物纤维)、金属摩擦材料(未固化的橡胶加钢)和未固化轮胎复合材料(未固化的橡胶加尼龙织物纤维加钢)的样品。

每种均以片材形式提供或切成片材。

然后，通过向金属板施加重量作为力来压制片材，以获得标准化厚度。实施例测试了每个片材样品的厚度范围，从30mm至100mm。

然后使用预定义的喷嘴和压力配置，使标准化片材各自在其上表面和下表面上经受加压水喷射。

在一些测试中，基材在水射流之前被预热。在一些测试中，水在喷射之前被预热。

细节和结果显示在下表中：

可以看出，如果使用超过500巴的压力，则不再可能在不损坏增强材料的情况下获得未固化的橡胶与增强材料的明确分离，例如发生织物侵蚀，未固化的橡胶被织物或金属污染，并且材料不是能够重复使用的形式。

相比之下，发现如果使用500巴或更低的压力，则可以从增强材料明确地移除橡胶，形成可以容易地去除的颗粒，并且增强材料保持未损坏和可重复使用。对于30mm至100mm范围内的标准化片材厚度，结果良好。

因此，本发明的益处在于，其允许以可重复使用的形式回收未固化的橡胶，并且该未固化的橡胶具有洁净品质，使得其可以作为原材料重新配混。

从“绿色”的角度来看这是是有利的，这减少了对原始给料的需求并减少了相关的环境影响，如碳排放和自然资源消耗。

本发明的方法还有利地允许金属和织物增强材料以未损坏的形式分离和回收，由此这些组分材料可以重复使用。

实施例2：用于喷射的距离和角度

提供了各种金属和织物摩擦片材，其已经根据本发明标准化，并放置在金属丝网输送机上。输送机的长度为88cm，并且由呈10mm三角形开口的连接几何形状的5mm直径的金属丝制成。

水射流喷枪由固定支架夹紧，该固定支架允许喷嘴相对于基材移动。然后，使用8mm直径的内部摆动水射流喷嘴从复合材料产品的标准化片材上剥离橡胶。

所使用的水射流单元是可变压力和温度单元，其具有500巴的最大压力和95℃的最大温度。最大水流速为30升/分钟。

喷枪和具有内部摆动的8mm水射流喷嘴相对于材料以各种距离和角度定位。

使用15mm至200mm范围内的距离去除未固化的橡胶。结果表明，为了确保成功地去除宽区域的未固化的橡胶，距基材的最佳距离为约40-100mm，特别是约60-80mm。相反，当喷枪远离基材移动时，例如在约200mm的距离处，保持网输送机使流偏转。

结果表明，可以成功地使用一定范围的角度。结果特别表明，用于确保未固化的橡胶成功地从宽区域移除的有益角度为62°至90°，特别是70°至88°。

实施例3：橡胶的示例性干燥条件

取两个橡胶样品，其根据本发明已经与织物摩擦材料分离。(i)使用空气循环干燥烘箱和(ii)在旋转干燥器中干燥橡胶样品。使用接触式K型热电偶测量温度。

干燥烘箱：将重101.2g的样品放入干燥烘箱中。干燥器的设定点设定在80℃。1小时36分钟后，样品重量损失已经稳定，发现样品重67.4g。发现与水射流相关的水分含量为33.4％。发现最终橡胶温度为72.3℃。

旋转干燥器：将重235.6g的样品放入旋转干燥器中。干燥器的温度设定为80℃。发现在16分钟后稳定的橡胶重量损失为67.1g，并且发现水分含量为28.48％。发现最终橡胶温度为65℃。

Claims (22)

1.一种从复合产品中回收组分材料的方法，所述方法包括：

a)提供包含多种组分材料的复合产品，所述组分材料包括未固化的橡胶和选自织物和/或金属的增强材料；

b)制备复合产品的一个或多个标准化片材，其中每个标准化片材具有125mm或更小的最大厚度；

c)将加压水喷射到所述标准化片材的一个或多个表面上，其中水的压力高达500巴，从而将未固化的橡胶从所述增强材料上剥离并产生未固化的橡胶织物和增强材料的混合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤a)中提供的所述复合产品包括未固化的橡胶、织物增强材料和金属增强材料。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，步骤a)中提供的所述复合产品包含选自以下的织物增强材料：人造丝、尼龙、聚酯和芳族聚酰胺及其组合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤a)中提供的所述复合产品包含金属增强材料，所述金属增强材料是钢。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤b)包括制备复合产品的一个或多个标准化片材，其中每个标准化片材的最大厚度为110mm或更小，如100mm或更小。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤b)中，所述片材经受厚度标准化，使得它们都具有在±5mm的公差内相同的最大厚度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，步骤a)中提供的所述复合产品不是片材形式，并且其中，步骤b)包括：

b-i)将所述复合产品切割成一个或多个切片的形式；

然后，

b-ii)对每个切片进行厚度标准化，使得每个片材的厚度为125mm或更小，如100mm或更小。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，步骤a)中提供的所述复合产品是片材形式，并且其中，步骤b)包括：

b-0)进行厚度标准化，使得每个片材的厚度为125mm或更小，如100mm或更小。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤b-i)中获得的所述片材为500mm厚或更小，如150mm至400mm厚，

或根据权利要求8所述的方法，其中，步骤a)中提供的所述片材为500mm厚或更小，如150mm至400mm厚。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述厚度标准化步骤包括：在每个片材上施加压力，如通过使用压延机、压带机或液压机。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤b)中，所述片材经受厚度标准化，使得它们的最大厚度为60mm或更小，如3mm至40mm。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤c)之前，将从步骤b)获得的所述片材预热至40℃至90℃的温度。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)中，在将所述水喷射到所述片材上之前，将所述水预热至40℃至90℃。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)中，存在位于所述片材的上方和下方的喷嘴，从而将加压水引导到所述片材的上表面和下表面。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)中，加压水被引导覆盖所述片材的表面积的75％或更多。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)中，使用摆动喷嘴将所述加压水喷射遍及所述片材的表面。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)中，所述水在(a)从130巴至500巴，或(b)从130巴至495巴，或(c)从150巴至450巴，或(d)从200巴至400巴的压力下使用。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤中的一个或多个，如两个或更多个：

d)从所述混合物中分离金属，例如通过使用磁体；和/或

e)从所述混合物中分离织物，例如通过使用过滤器或筛网或通过抽吸或浮选；和/或

f)从所述混合物中分离所述未固化的橡胶，例如可以抽出橡胶。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，将所述未固化的橡胶分离，然后干燥，并且任选地然后包装用于储存和/或运输。

20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，其中，所述未固化的橡胶随后被再配混或重复使用。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中，所述金属随后被重复使用。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，其中，所述织物随后被重复使用。