碳纤维加压水蒸气回收法优势分析

  如今,生产制造型企业面临比以往任何时候都更大的压力,要求在零部件的使用寿命结束时提供有效的回收或再利用解决方案,或者采用无废物生产过程、或者能够对制造过程中产生的边角料重新利用。迄今为止,回收复合材料部件和材料最常见的方法是裂解(无氧/热)或热解(基于热)、溶剂溶解(基于化学)、水溶解(基于水,如超临界水)或机械粉碎(切碎或切碎整个零件以供重复使用等)。这些工艺的最终产品大多数是机械性能降低的纤维(树脂已被热分解或化学分解),适合切碎以作为填料再利用,在无纺布、毡、注塑成型或喷涂应用。

  英国Longworth公司(前身为B&M Longworth,Blackburn, U.K.)是一家宣称采用一种新方法来回收近乎原始级纤维和树脂的公司。该工艺称为DEECOM,使用高温蒸汽和压力来分离和回收材料。经过十年的开发和验证该技术,该公司准备在今年推出 DEECOM商业化的复合材料回收利用。

  系统的第一次迭代是间歇处理废弃物。要回收的材料被送入一个大型压力容器的顶部。饱和水蒸汽通过管道进入DEECOM的加热系统,过热至至少400℃(752°F),然后进入压力容器。当过热水蒸汽仍然存在时,容器的压力至少比大气压力高0.5巴,并经历几个压缩和减压循环—循环的频率和强度取决于每种材料的特性。实际上,每次减压都会从纤维中分离出更多的树脂。

  研究人员认为这时树脂变成了一种气体或液体,取决于树脂的类型及其对过程的反应,它们会下降到一个收集区,纤维会尽可能完整地保留下来:“它没有弯曲、损坏或烧焦,它实际上只是清洁而已。它的状态与你放入时完全相同,长度和一切都一样。唯一输出的其它废物是通过烟囱排出的蒸汽。如果需要,可以收集这些蒸汽进行热回收,进一步减少工艺的环境足迹。整个过程的时间取决于特定部分所需的压缩/解压缩周期数。

  系统运转过程中三个关键的工艺参数是温度、压力和时间这些参数随着材料的每种混合以及被加工零件或材料的尺寸而变化。三个参数的任何组合都会得到非常不同的结果。研究人员发现,即使是一个参数任何微小变化都可能完全改变结果。

  此外,该公司最近开发了一种连续系统,作为间歇系统的有效替代方案。在连续系统中,固化或未固化的废弃物通过螺杆连续送入系统,并根据设定参数通过一系列腔室进行压缩和减压。对于需要回收大量复合材料废弃物的回收设施来说,这种连续处理装备是最理想的。该系统被认为能够与传统的热解系统相媲美,处理量大、且对环境的影响较小。而对于不需要连续大量处理废弃物的回收设施,则更适合选用间歇处理装置。