[发明专利]废纤维强化塑料的粉碎方法及装置

说明书

本发明涉及为了再利用而将很难粉碎的纤维强化塑料(以下称为FRP)的废料及制造过程中产生的下脚料以较高的效率粉碎成具有适当粒度的高性能粉末的方法及装置。

粉末是无机化工、有机化工、金属工业及食品工业等众多工业中所采用的原料的一种形态，而且也是制成品的一种形态。因此，本发明的使用能提高上述各个产业中制成品的特性，而且能够使各个产业中的各种复合材料的性能显著提高。

纤维强化塑料(FRP)是指由纤维状的加强材料和作为基本材料的热固型树脂形成的复合材料，例如加入了玻璃纤维作为加固材料的树脂(GFRP)、加入了碳纤维的树脂(CFRP)以及加入了有机纤维的树脂等。它们的废料也具备耐久性好、强度高、重量性等优异性能，因此，粉碎起来很困难，特别是纤维的切断非常困难。

因使用的目的不同，树脂的种类也有种种各样，如异构系列的中等耐蚀性的不饱和聚酯树脂、高耐蚀性树脂中的双酚系列不饱和聚酯树脂、耐氧化性树脂中的牛油系列不饱和聚酯树脂以及高耐蚀性树脂中的环氧树脂等等。

成品的种类仅以GFRP为例，广泛使用于工业建材、运输机械(汽车、车辆)、建筑材料(平板、波纹板、净化槽、坐便器、杂物、头盔、净水塔及浴室设备)等领域。

一般来说，将物体粉碎成粉末状的方式粗略地说有二种：(1)依靠冲击应力进行粉碎和(2)依靠压缩力进行压碎。人们已设计出多种应用上述二种方式的粉碎装置，并已使之实用化。但是对于不易粉碎及不易压碎的FRP材料而言，目前还没有能够以较高的效率进行粉碎并制成具有一定粒度的粉末的粉碎方法和装置。

对于FRP之类的工业废料，就连制造厂家也是委托外部的工业废料处理公司将自己厂内产生的修剪下来的聚合物残渣及不及格产品回收、埋掉，这样做的制造厂家的比例极高，造成费用增加，给经营造成压力。另外从使用者方面看，住宅装修造成废料量剧增，只是单元式浴室每年要埋掉10～15万个，平板、波纹板每年也要埋掉1万吨以上。沿海的22万艘渔船、10万艘出租帆船也要逐渐废弃，其中一部分将被违法抛弃。这么多的废弃物对地球的环境保护也产生了很大的问题。FRP即便埋入土中也不会产生半永久的腐烂，烧掉时废气会引起大气污染，经浓缩的残渣中的重金属也会引起二次公害等问题。因此虽然FRP在工业上被广泛使用，但对其废弃物却没有能进行充分的调查，处理技术和方法也未能确立。

鉴于这样的现状，本发明无论是从防止公害的角度出发，还是从资源的有效利用的方面着想都是极其有效的手段，其目的是通过将FRP废弃物进行粉碎，将它与(比方说)水泥类无机材料进行复合，得到已除去静电的或者更进一步表面已经改性从而具有亲水性的高性能、高品质的FRP微细粉末，以实现FRP的再利用。

开发本发明的前提条件是要满足下列各点：第一是不能产生任何二次公害，第二是具备作为反复循环使用的粉末需的物理条件，第三是能高效率地进行粉碎处理。

为了实现回收粉末的目的，发明人选择了机械粉碎方法，而不是燃烧、加热溶解及药品溶解等化学方法。但是，在使用各种常用粉碎机进行的试验中，得出了哪一种都不太适合于粉碎FRP的结论。

也就是说，试验结果表明，在利用冲击力的粉碎方式如利用锤式粉碎机行粉碎时，要达到将材料压碎的程度是可能的，但要将材料粉碎成粉末是不可能的。另一方面，在使用压缩力的压碎方式(如捣磨机)中，能使材料变形，但不能压碎材料的组织构造。因此要实现上述目的是不可能的。

申请人将以前从未试过的磨削加工方式作为在无公害的状态下将难于粉碎的FRP完全地加以粉碎并且回收的手段。一般的研削加工是以很高的精度除去一定量的加工材料的表面，其目的是使材料表面达到规定的尺寸和表面光洁度。切割下来的材料粉末即为废弃物。

因此，发明人采用逆向思维，想到了将材料不加保留地全部切削掉以实现粉碎的方案。基于这种新颖构思的本发明是要提供一种能够以很好的效率并且无公害地对难于加工的FRP进行处理的粉碎方法和装置。

本申请中有关废纤维化塑料(FRP)的粉碎方法的发明的特征在于：将FRP废料推送至高速旋转的磨削轮的外表面，粉碎成微细粉末状，该方法是将外表面上紧密地结合有粒度粗于270目的金刚砂粒的金刚石砂轮用作磨削轮；FRP废料被粉碎时，因高压电晕放电而离子化了的空气吹向上述金刚石砂轮的外表面，从而消除掉上述FRP废料微粉中的静电，并对金刚石砂轮进行冷却。