[发明专利]用于分离人工草皮产品的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及用于以与它们的原始开端(original outset)几乎相同的形式回收再利用人工或人造的草皮产品的个体组分的改进的方法。结果通过以下方法获得：在该方法中，草皮在减小尺寸之后经受以特定顺序的至少三个特定的分离步骤，因此分离是基于尺寸、比重以及比重、尺寸和形状。

背景

人工草皮已经作为用于橄榄球、棒球和足球的场地的表面被使用了许多年。在近些年，其已经在期望天然草的替代物的其他应用中被使用。这些应用包括至少运动场、住宅和商业草坪以及其他的景观设计、道路、彩弹球场(paintball field)、网球场、球洞区(putting green)、狗活动区(dog run)等。

通常，人工草皮包括草状织物，该草状织物具有背衬和多个类似草的直立的带状物(也被称为面纤维(face fiber))。许多人工草皮产品还包括分散在直立的带状物中的填充物材料，所述填充物材料可以由砂、轮胎橡胶粉(tire rubber crumb)、或其他颗粒单独地或彼此组合地组成。填充物材料模拟天然草皮中的土壤，充当道渣，和/或有助于使草皮适合于特定用途的草皮的物理性质，例如弹性。

人工草皮具有有限的使用期限，这取决于草皮的构造、其所用于的应用、风化作用(weathering)和草皮如何被维护。

例如，用作运动场地的典型的人工草皮可具有从约8年至15年的使用寿命。大量的人工草皮目前正被用于许多的运动场地和用于其他应用。

由于材料的组成的范围是从再循环的橡胶、砂至塑料，因此草皮的处置是非常昂贵的。为了避免将草皮以很大成本送至垃圾填埋场，再循环和再使用所有或部分的人工草皮近些年来一直是被探索的选项。

用于再循环地毯和用于使用再循环的地毯废料(carpet scrap)制备地毯背衬的方法是已知的。这样的方法中的一些涉及例如通过切割、和加工仅纱线从背衬中分离地毯纱线或毛簇(tuft)。

然而，人工草皮在组成上不同于地毯，并且组成上的那些差异使得常规的地毯再循环工艺不适合于再循环人工草皮。大多数的地毯产品使用尼龙面纤维，而大多数的当前的人工草皮产品使用聚乙烯。

大部分地毯的主要涂层是乳胶涂层，而在大部分人工草皮中的涂层是聚氨酯。在美国，仅少部分的阔幅地毯包括含聚氨酯的涂层，并且仅少部分的人工草皮具有含乳胶的涂层。

在过去6年中制造的大部分人工草皮已经使聚氨酯涂层应用于背衬。有人相信，聚氨酯涂覆的人工草皮总体上不能被再循环。这是因为聚氨酯涂层不能被有效地再循环。聚氨酯是热固性的(相对于热塑性)，并因此对于再循环是困难的且高成本的。

尽管如此，从地毯中回收聚氨酯在US 5,185,380中被描述，其中背衬被刮去、粉碎、经受旋风式分级(cyclone classification)步骤以移除硬质无关成分，例如金属和PVC，并且非硬质成分在高压和高温下被凝固以提供片材。此方法因此从使用过的地毯提供了新的产品。

在草皮中，涂层被应用于簇状材料的背衬，目的是将面纤维锁定在初级背衬(primary backing)中。还可以应用热熔粘合剂或聚氨酯泡沫的另外的涂层。此次级涂层典型地被用于附接次级背衬，该次级背衬可以是聚酯或聚丙烯。

许多人工草皮产品包括在地毯中未发现的并且与常规的地毯再循环方法不相容的、或在常规的地毯再循环方法中至少不合意的组分。例如，常规的地毯不包括填充物。用于人工草皮设施的典型的填充物材料单独地或彼此组合地包括砂、轮胎橡胶粉和/或其他颗粒。因此，再循环人工草皮提出了在地毯的再循环中未遇到的独特的问题。

从草皮的剩余物中分离填充物可能需要使用特殊的设备，并且可能存在与分离的填充物的处置相关的环境顾虑。在再循环工艺中的另外的顾虑是任何残余的填充物颗粒对尺寸减小工艺(size reduction process)和对最终产品的性质的影响。

因此，已经进行尝试以再循环和再使用现有的人工草皮或现有的人工草皮的至少一部分，以避免将整个人工草皮在其不再可用时送至垃圾填埋场。这样的工艺在WO 2010/075098中被描述，其中填充物与背衬和草状纤维被分离，随后减小尺寸并且进一步移除填充物，随后团聚。团聚的草皮碎片的颗粒被放置于挤出机中。颗粒被挤出以形成挤出物，例如以股或带的形状。因此大部分已知的工艺将地毯或草皮的成分再循环为混合组分的新产品而没有将产品反向建造(reverse engineer)为个体的起始组分。