CN207683063U - 一种利用废弃复合材料生产结构件的系统 - Google Patents
一种利用废弃复合材料生产结构件的系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,包括依次设置的团状混合料生产单元、片状混合料生产单元及模压成型单元;其中,片状混合料生产单元包括:水平料膜输送机构,由第一传送带及设置在第一传送带上方的料槽和刮刀组成;竖向料膜输送机构,由第二传送带、设置在第二传送带出料端下方且位于第一传送带出料端处的料膜转向辊以及设置在第二传送带上方的料槽和刮刀组成,料槽和刮刀沿相应传送带的传送方向依次设置;玻璃纤维切断短丝下料模块;压辊模块,设置在料膜转向辊传送方向上。与现有技术相比,本实用新型系统设计巧妙,结构简单、自动化程度高,提高了物料利用率,为废弃复合材料的再利用提供了新的思路。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料回收技术领域,尤其是涉及一种利用废弃复合材料生产结构件的方法及系统。
背景技术
随着复合材料力学性能的不断提高,很多大型部件也都采用复合材料制作,例如大型风力发电叶片、船体等,这些复合材料大型部件破损或寿命到期后的回收却是长期困扰广大技术人员的难题。
风电叶片主要采用热固性材料及纤维材料制成,一般大型风力发电叶片的叶片长度为40m以上,最大宽度可达2m以上,体积庞大。当风电叶片到达使用期限时,需要对其进行处理,目前没有较成熟的处理方法,都是用人工切割的方式将其切割成相对小的叶片块(但还是比较大,最大尺寸不超过两米)以备再利用或丢弃。实际中通常采用丢弃的处理方法,二次利用有限,造成物料浪费,物料利用率低。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用废弃复合材料生产结构件的系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,包括依次设置的团状混合料生产单元、片状混合料生产单元及模压成型单元;
所述的片状混合料生产单元包括,
水平料膜输送机构,由第一传送带及设置在第一传送带上方的料槽和刮刀组成,
竖向料膜输送机构,由第二传送带、设置在第二传送带出料端下方且位于第一传送带出料端处的料膜转向辊以及设置在第二传送带上方的料槽和刮刀组成,料槽和刮刀沿相应传送带的传送方向依次设置,
玻璃纤维切断短丝下料模块,设置在第一传送带的上方,且位于刮刀和第一传送带的出料端之间,
压辊模块,设置在料膜转向辊传送方向上。
优选地,所述的刮刀由架设在相应传送带上方的刮刀本体及设置在刮刀本体两端且背向传送方向翻折的挡板组成,所述的刮刀本体的刀口朝下,并且与放置在传送带上的聚乙烯薄膜之间隔有间隙,所述的挡板底部与放置在传送带上的聚乙烯薄膜相接触。
优选地,所述的料槽的底部设有下料口,所述的下料口为狭缝式下料口,狭缝式下料口的长度方向沿相应传送带的宽度方向设置。
优选地,所述的玻璃纤维切断短丝下料模块为玻璃纤维毡切断机,并设有狭缝式下料口,缝式下料口的长度方向沿相应传送带的宽度方向设置。
优选地,所述的压辊模块包括多个依次设置的压辊,沿传送方向分为常温压合段、高温压延段和降温压合段。
优选地,所述的团状混合料生产单元包括现场处理设备和异位处理设备,
所述的现场处理设备为水刀切割机,设置在装机现场,用于将回收的大尺寸破损叶片分割成小尺寸叶片块,
所述的异位处理设备包括依次设置的撕碎模块、粉碎模块、气流分选模块、活化模块和成料模块。
优选地,
所述的撕碎模块包括依次设置的至少两个撕碎机,且后一撕碎机的破碎粒度小于前一撕碎机的破碎粒度,
所述的粉碎模块为粉碎机,相邻的撕碎机之间通过传送带连接,最后一个撕碎机与粉碎机之间通过气力输送器连接,
粉碎机的出口处设有筛网,筛网的孔径不大于1250目,该筛网呈三角形,一个顶点处向下倾斜,并在该顶点处设有筛余物出口,筛余物出口通过筛余物回收管道与气力输送器的进口连接。
优选地,所述的气流分选模块为气流分选机,所述的气流分选机的入口设置在筛网的下方。
优选地,
所述的活化模块为依次设置的高压反应釜、抽滤器和干燥器,高压反应釜设有搅拌机构及温控机构,
所述的成料模块为反应釜。
优选地,所述的模压成型单元为模压成型模具。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
(1)将树脂玻纤与聚乙烯薄膜制备成片状混合料,可以通过模压成型制备成各种结构件,应用范围更加广泛。
(2)片状混合料生产单元结构设计巧妙,通过简单的设备,实现团状粉料和玻璃纤维切断短丝在聚乙烯薄膜上的自动分层分布,而且分布平均,效率高。
(3)辊压单元先通过常温压合段将其压实,然后通过高温压延段将团状混合料浸透玻璃纤维切断短丝,并与聚乙烯薄膜形成整体,最后经过降温压合段形成片状材质,收卷即可,通过简单的控制压辊的温度和压力即可实现,不需要购买高昂的专用设备。
附图说明
图1为本实用新型的系统的三个单元的示意图;
图2为本实用新型的团状混合料生产单元的示意图;
图3为本实用新型的片状混合料生产单元的示意图。
图中,I为团状混合料生产单元,II为片状混合料生产单元,III为模压成型单元,1为待回收的大尺寸破损叶片,2为水刀切割机,3为叶片块,4为第一撕碎机,5为传送带,6为第二撕碎机,7为气力输送器,8为粉碎机,9为筛网,91为筛余物出口,92为筛余物回收管道,10为气流分选机,11为高压反应釜,12为反应釜,13为第一传送带,14为料槽,151为刮刀本体,152为挡板,16为第二传送带,17为料膜转向辊,18为玻璃纤维毡切断机,19为压辊模块,20为聚乙烯薄膜,21为玻璃纤维毡。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1
一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,如图1所示,包括依次设置的团状混合料生产单元I、片状混合料生产单元II及模压成型单元III。
其中,团状混合料生产单元I,如图2所示,包括现场处理设备和异位处理设备,其中,现场处理设备为水刀切割机2,设置在装机现场,用于将待回收的大尺寸破损叶片1分割成小尺寸叶片块3,异位处理设备包括依次设置的撕碎模块、粉碎模块、气流分选模块、活化模块和成料模块,可以设置在指定工厂中。具体地,本实施例中,撕碎模块包括至少两个串联设置的撕碎机,且后一撕碎机的破碎粒度小于前一撕碎机的破碎粒度,例如图1所示,撕碎模块具有第一撕碎机4和第二撕碎机6共两个撕碎机,第二撕碎机6的破碎粒度小于第一撕碎机4的撕碎粒度。粉碎模块为粉碎机8,相邻的撕碎机之间通过传送带5连接,第二撕碎机6与粉碎机8之间通过气力输送器7连接。粉碎机8的出口处设有筛网9,筛网9的孔径不大于1250目,该筛网9呈三角形,一个顶点处向下倾斜,并在该顶点处设有筛余物出口91,筛余物出口91通过筛余物回收管道92与气力输送器7的进口连接,一般地,筛网与水平面的夹角为30~45°,在既保证了筛余物可以更好地向筛余物出口滚动,又避免了粉料在网面上停留时间过短造成的符合粒度要求的粉料来不及过筛。如图1~2所示。气流分选模块为气流分选机10,气流分选机10的入口设置在筛网9的下方。为了更好地避免粉料飞散,气流分选机10的入口和筛网9之间可以设置密封管路;本实施例的活化模块为依次设置的高压反应釜11、抽滤器和干燥器,高压反应釜11设有搅拌机构及温控机构;成料模块为反应釜12。
片状混合料生产单元II,如图3所示,包括水平料膜输送机构、竖向料膜输送机构、玻璃纤维切断短丝下料模块和压辊模块19。其中,水平料膜输送机构由第一传送带13及设置在第一传送带13上方的料槽14和刮刀组成;竖向料膜输送机构由第二传送带16、设置在第二传送带16出料端下方且位于第一传送带16出料端处的料膜转向辊17以及设置在第二传送带16上方的料槽14和刮刀组成,料槽14和刮刀沿相应传送带的传送方向依次设置;玻璃纤维切断短丝下料模块设置在第一传送带13的上方,且位于刮刀和第一传送带13的出料端之间;压辊模块19设置在料膜转向辊17传送方向上。
具体地,本实施中,刮刀由架设在相应传送带上方的刮刀本体151及设置在刮刀本体151两端且背向传送方向翻折的挡板152组成,所述的刮刀本体151的刀口朝下,并且与放置在传送带上的聚乙烯薄膜20之间隔有间隙,所述的挡板152底部与放置在传送带上的聚乙烯薄膜20相接触;料槽14的底部设有下料口,所述的下料口为狭缝式下料口,狭缝式下料口的长度方向沿相应传送带的宽度方向设置;玻璃纤维切断短丝下料模块为玻璃纤维毡切断机18,并设有狭缝式下料口,缝式下料口的长度方向沿相应传送带的宽度方向设置。所述的压辊模块19包括多个依次设置的压辊,沿传送方向分为常温压合段、高温压延段和降温压合段,所述的高温压延段的压辊温度为50℃。
模压成型单元III为模压成型模具,根据需要设置。
在一个优选的实施例方式中,采用上述系统的方法,包括以下步骤:
(1)将废弃复合材料粉碎并分离出树脂玻纤粉料和密度小于树脂玻纤粉料的轻质物料粉料后,将树脂玻纤粉料活化,并与树脂、短玻纤、引发剂、脱模剂及填料混合,制备出团状混合料;
(2)将团状混合料沉积在聚乙烯薄膜表面,形成料膜,并与玻璃纤维切断短丝辊压形成料膜-玻璃纤维切断短丝-料膜结构的三明治混合料,进一步辊压形成片状混合料;
(3)通过模压成型将片状混合料制备成结构件。
其中,废弃复合材料为玻璃纤维复合材料,包括废弃的大型风力发电叶片、玻璃钢船体、雷达罩或机舱罩。
本实施例中,团状混合料的制备包括以下步骤:
(1-1)将叶片块撕碎成最大尺寸不超过1250目的粉料;
(1-2)将粉料按材料类型进行分离,分离出树脂玻纤粉料以及密度小于树脂玻纤粉料密度的轻质物料粉料;
(1-3)用活化剂对树脂玻纤粉料进行活化,烘干后得到活化树脂玻纤粉料;
(1-4)将活化树脂玻纤粉料、树脂、短玻纤、引发剂、脱模剂和填料在低剪切力下搅拌混合均匀,得到用所述的团状混合料。
其中,步骤(1-1)中叶片块的撕碎采用以下方法:
(1-1-1)分别通过撕碎机对叶片块进行不少于两次的撕碎处理,并且后一次撕碎处理得到的碎块尺寸小于前一次撕碎处理得到的碎块尺寸;
(1-1-2)撕碎处理后的碎块输送至粉碎机进行粉碎,形成最大尺寸不超过1250目的粉料;
步骤(1-2)采用气流分选机对粉料按照密度大小差异进行分离;
步骤(1-3)将活化剂和树脂玻纤粉料按照质量比1000~5000:100~500的质量比加入高压反应釜中,先搅拌1~30min,再于1~160℃下搅拌处理5min~12h,然后过滤,保留滤余物。其中,活化剂可以为水、苯酚、二氯甲烷、三氯甲烷、硅烷偶联剂、马来酸酐、乙醇、乙二醇、丙醇、丁醇、四氢萘和十氢萘中的任意一种或多种组合。例如本实施中,活化剂采用水,水和树脂玻纤粉料的质量比为1000:200,在高压反应釜中先搅拌5分钟,再于120℃下搅拌处理3h,进行活化处理。实际中还可以根据具体选择的活化剂及合适的温度进行火化处理,例如选择乙醇和丙醇的混合液在70℃下进行活化处理等。
步骤(1-4)中团状混合料的制备采用以下方法:
将树脂、短玻纤、引发剂、脱模剂和填料按照质量比20:20:10:5:45~50:40:0.1:0.1:9.8依次加入反应釜中,搅拌均匀,然后在搅拌条件下加入活化树脂玻纤粉料,搅拌5~30min混合均匀,得到团状混合料,活化树脂玻纤粉料添加量为团状混合料的20~80wt%。例如本实施例中,树脂、短玻纤、引发剂、脱模剂和填料的质量比为35:25:5:3:32,活化树脂玻纤粉料添加量为团状混合料的60wt%,加入活化树脂玻纤粉料后,搅拌时间为15分钟。其中,树脂为环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂和氨基树脂中的一种或多种组合;短玻纤为长度5mm~20cm的E-玻纤或C-玻纤;引发剂为BPO、偶氮二异丁腈、三氟化硼及其络合物、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐中的一种或多种组合;脱模剂为硬脂酸钠、聚乙二醇、聚乙烯蜡、高粘度硅油、甲基硅油和氨基改性硅油中的一种或多种组合;填料为滑石粉、碳酸钙、铝粉、铁粉、硅藻土和蒙脱土中的一种或多种组合。例如本实施例中,树脂为环氧树脂,短玻纤为长度1cm的E-玻纤,引发剂为BPO,脱模剂为硬脂酸钠,填料为蒙脱土,为了分散更加均匀,蒙脱土选择纳米级蒙脱土。
本实施例中,片状混合料的制备采用以下方法:
(2-1)将团状混合料加入料槽中,从料槽落在从其下方经过的聚乙烯薄膜上,并在刮刀的作用下均匀涂覆在聚乙烯薄膜上,形成料膜;
(2-2)两个料膜涂覆有团状混合料的一面相对,并在辊压前将玻璃纤维切断短丝沉降于一个料膜上,通过辊压形成料膜-玻璃纤维切断短丝-料膜结构的三明治混合料;
(2-3)将三明治混合料进一步辊压,形成片状混合料。
其中,其中,所述的玻璃纤维切断短丝为长度5mm~20cm的E-玻纤或C-玻纤;所述的料膜上团状混合料的用量为100~500g/m2;玻璃纤维切断短丝的用量为100~500g/m2;本实施例中,玻璃纤维切断短丝长度为10mm的E-玻纤,料膜上团状混合料的用量为300g/m2,玻璃纤维切断短丝的用量为100g/m2。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本实用新型不限于上述实施例,本领域技术人员根据本实用新型的揭示,不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,包括依次设置的团状混合料生产单元(I)、片状混合料生产单元(II)及模压成型单元(III);
所述的片状混合料生产单元(II)包括,
水平料膜输送机构,由第一传送带(13)及设置在第一传送带(13)上方的料槽(14)和刮刀组成,
竖向料膜输送机构,由第二传送带(16)、设置在第二传送带(16)出料端下方且位于第一传送带(16)出料端处的料膜转向辊(17)以及设置在第二传送带(16)上方的料槽(14)和刮刀组成,料槽(14)和刮刀沿相应传送带的传送方向依次设置,
玻璃纤维切断短丝下料模块,设置在第一传送带(13)的上方,且位于刮刀和第一传送带(13)的出料端之间,
压辊模块(19),设置在料膜转向辊(17)传送方向上。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,所述的刮刀由架设在相应传送带上方的刮刀本体(151)及设置在刮刀本体(151)两端且背向传送方向翻折的挡板(152)组成,所述的刮刀本体(151)的刀口朝下,并且与放置在传送带上的聚乙烯薄膜(20)之间隔有间隙,所述的挡板(152)底部与放置在传送带上的聚乙烯薄膜(20)相接触。
3.根据权利要求1所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,所述的料槽(14)的底部设有下料口,所述的下料口为狭缝式下料口,狭缝式下料口的长度方向沿相应传送带的宽度方向设置。
4.根据权利要求1或3所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,所述的玻璃纤维切断短丝下料模块为玻璃纤维毡切断机(18),并设有狭缝式下料口,缝式下料口的长度方向沿相应传送带的宽度方向设置。
5.根据权利要求1或3所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,所述的压辊模块(19)包括多个依次设置的压辊,沿传送方向分为常温压合段、高温压延段和降温压合段。
6.根据权利要求1所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,所述的团状混合料生产单元(I)包括现场处理设备和异位处理设备,
所述的现场处理设备为水刀切割机(2),设置在装机现场,用于将回收的大尺寸破损叶片(1)分割成小尺寸叶片块(3),
所述的异位处理设备包括依次设置的撕碎模块、粉碎模块、气流分选模块、活化模块和成料模块。
7.根据权利要求6所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,
所述的撕碎模块包括依次设置的至少两个撕碎机,且后一撕碎机的破碎粒度小于前一撕碎机的破碎粒度,
所述的粉碎模块为粉碎机(8),相邻的撕碎机之间通过传送带(5)连接,最后一个撕碎机与粉碎机(8)之间通过气力输送器(7)连接,
粉碎机(8)的出口处设有筛网(9),筛网(9)的孔径不大于1250目,该筛网(9)呈三角形,一个顶点处向下倾斜,并在该顶点处设有筛余物出口(91),筛余物出口(91)通过筛余物回收管道(92)与气力输送器(7)的进口连接。
8.根据权利要求6所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,所述的气流分选模块为气流分选机(10),所述的气流分选机(10)的入口设置在筛网(9)的下方。
9.根据权利要求6所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,
所述的活化模块为依次设置的高压反应釜(11)、抽滤器和干燥器,高压反应釜(11)设有搅拌机构及温控机构,
所述的成料模块为反应釜(12)。
10.根据权利要求1所述的一种利用废弃复合材料生产结构件的系统,其特征在于,所述的模压成型单元(III)为模压成型模具。
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CN109157985A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-08 | 黄山学院 | 一种膜分离材料混合制膜装置 |
CN115446083A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-12-09 | 湖州明境环保科技有限公司 | 一种基于废弃物减量用退役风机叶片回收装置及方法 |
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