[发明专利]层压材料回收的方法和系统

说明书

背景

技术领域

本公开一般地涉及回收复合材料的方法和系统，更尤其地涉及回收复合层压材料成为回收物(recyclate)的方法和系统，所述回收物保持与复合层压材料——从所述复合层压材料回收所述回收物——基本上相同的纤维体积分数和薄层水平纤维定向(lamina level fiberalignment)。

相关技术描述

复合结构用于大范围的应用中，包括航空器、太空船、旋翼机、水运工具、体育用品、风力涡轮机组件、汽车、卡车和其他交通工具和结构的制造。尤其地，复合结构可由具有排列的、高纤维体积分数增强的复合多层层压材料制造，所述排列的、高纤维体积分数增强例如固化树脂基体中的碳纤维，其在复合结构寿命期间提供强度和结构支撑。

达到它们寿命终点的这种复合结构通常送至垃圾填筑地或废物焚烧炉。在这种复合结构的制造过程期间产生的复合材料废料，比如碎屑(scrap)、切屑(trimming)等也以相同的方式处理。对于回收这种寿命终点的复合结构和制造的废料或碎屑，已经发展了增加的意识和需要。但是，通常包括移出基体树脂以获得增强纤维的复合层压材料的回收可由于不同组分材料的紧密性质(intimate nature)和在回收之后已知方法留下层压材料的情形而具有挑战性。

回收不同层压材料和复合材料的已知方法通常使用机械粉碎和/或热解，用于回收能量和/或选择的更高价值组分，比如碳纤维。但是，这种已知方法的产物的价值可由于纯度问题和/或回收物的形式而受限。而且，对于这种不同层压材料的大量分离和分选，可能需要人工劳动，其可增加开支。

另外，回收层压连续的纤维复合材料的已知方法可能移出树脂基体并产生仅适于低价值、低纤维体积应用的随机纤维或丝状材料。随机定向的回收的纤维可能是不期望的，并与层压复合材料中使用的组织化的、高填充密度的定向纤维——所述随机定向的回收的纤维是从该定向纤维回收的——相比，可具有减小的价值。将回收的随机定向的纤维重新定向成排列的高体积分数形式的已知方法可能给制造回收物附加增加的成本。

因此，本领域需要用于回收复合层压材料以回收有价值的纤维和树脂的改进的系统和方法，其提供优于已知系统和方法的优点。

发明内容

满足了对回收复合层压材料以回收有价值的纤维和树脂的改进的系统和方法的该需要。如在下面详述中所讨论的，改进的系统和方法的实施方式可提供优于已知系统和方法的明显的优点。

在本公开的实施方式中，提供用于回收固化复合层压材料成为分层回收物的方法，所述分层回收物保持与固化复合层压材料基本上相同的纤维体积分数和薄层水平纤维定向。该方法包括提供固化复合层压材料，其包括树脂基体和具有纤维体积分数和薄层水平纤维定向的多个纤维。该方法进一步包括通过浸泡在一种或多种液体溶剂中，从而固化复合层压材料大量吸收一种或多种液体溶剂，来预处理固化复合层压材料。该方法进一步包括移出任何未被固化复合层压材料吸收的过量的一种或多种液体溶剂。该方法进一步包括预加热大量吸收有一种或多种液体溶剂的固化复合层压材料至低于一种或多种液体溶剂的最低溶剂沸点的温度。该方法进一步包括快速加热预加热的大量吸收有一种或多种液体溶剂的固化复合层压材料至高于一种或多种液体溶剂的最高溶剂沸点的温度，从而实现一种或多种液体溶剂的液气相变，以使固化复合层压材料分层。该方法进一步包括获得分层回收物，其保持与固化复合层压材料基本上相同的纤维体积分数和薄层水平纤维定向。