Métodos y sistemas para el reciclaje de materiales laminados.

Un método (300) para el reciclaje de un material laminado compuesto curado (30) en un reciclado deslaminado (52),

comprendiendo el método:

proporcionar (302) un material laminado compuesto curado (30) que comprende una matriz de resina y una pluralidad de fibras, donde el volumen de la fibra en el material laminado compuesto curado viene dado por una fracción de volumen de la fibra y donde la pluralidad de las fibras se alinean a nivel de la lámina;

preacondicionar (304) el material laminado compuesto curado (30) por inmersión en uno o más disolventes líquidos para que el material laminado compuesto curado absorba sustancialmente el uno o más disolventes líquidos;

eliminar (306) cualquier cantidad en exceso de los uno o más disolventes líquidos no absorbidos por el material laminado compuesto curado;

precalentar (308) el material laminado compuesto curado (30) absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por debajo del punto de ebullición del disolvente más bajo de los uno o más disolventes líquidos; y

calentar rápidamente (310) el material laminado compuesto curado (30) precalentado absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por encima del punto de ebullición de un disolvente más alto del uno o más disolventes líquidos, para efectuar un cambio de fase de líquido a gas del uno o más disolventes líquidos con el fin de deslaminar el material laminado compuesto curado;

obteniendo de este modo (312) un reciclado deslaminado que mantiene una fracción de volumen de fibra y una alineación de la pluralidad de fibras a nivel de la lámina sustancialmente iguales que los del material laminado compuesto curado.

Métodos y sistemas para el reciclaje de materiales laminados Antecedentes Campo de la divulgación La divulgación se refiere en general a métodos y sistemas para el reciclaje de materiales compuestos, y más particularmente, a métodos y sistemas para el reciclaje de materiales laminados compuestos en reciclados que mantienen una fracción de volumen de fibra y una alineación de la fibra a nivel de la lámina sustancialmente igual que los materiales de laminado compuestos a partir de los cuales se reciclan.

Descripción de la técnica relacionada Las estructuras compuestas se usan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo en la fabricación de aeronaves, naves espaciales, helicópteros, motos acuáticas, artículos deportivos, componentes de turbinas eólicas, automóviles, camiones y otros vehículos y estructuras. En particular, las estructuras compuestas pueden estar hechas de materiales laminados compuestos de múltiples capas que tienen un refuerzo alineado de fracción volumétrica de la fibra elevada, por ejemplo, fibras de carbono en una matriz de resina curada, que proporcionan fuerza y soporte estructural durante la vida de las estructuras compuestas.

Tales estructuras compuestas que llegan al final de su vida se envían normalmente a vertederos o incineradoras de residuos. Los residuos de materiales compuestos, tales como chatarra, recortes y similares, creados durante el proceso de fabricación de dichas estructuras compuestas también están dispuestas de la misma manera. Se ha desarrollado una mayor conciencia y necesidad del reciclaje de dichas estructuras compuestas al final de su vida y de los residuos de fabricación o chatarras. Sin embargo, el reciclaje de materiales laminados compuestos, que por lo general consiste en la extracción de la resina de matriz para obtener la fibra de refuerzo, puede ser un reto debido a la naturaleza íntima de los materiales componentes diferentes y al estado donde los procesos conocidos dejan los materiales laminados después de la recuperación.

Los procesos conocidos para el reciclaje de materiales laminados y compuestos diferentes utilizan típicamente trituración mecánica y / o pirólisis para la recuperación de energía y / o seleccionar los componentes de mayor valor, tales como fibras de carbono. Sin embargo, los productos de tales procesos conocidos pueden estar limitados en su valor debido a problemas de pureza y / o a la forma de la reciclado. Por otra parte, puede ser necesario trabajo manual para la macroseparación y clasificación de tales materiales laminados diferentes, lo que puede incrementar los gastos.

Además, los procesos conocidos para el reciclaje de compuestos laminados de fibra continua pueden eliminar la matriz de resina y el resultado en materiales de fibra o filamento aleatorios que sólo son adecuados para aplicaciones de bajo volumen de fibra y valor bajo. Las fibras recuperadas orientadas al azar pueden ser indeseables y pueden ser de un valor reducido en comparación con las fibras orientadas de alta densidad y de elevado empaquetamiento utilizadas en los materiales compuestos laminados de la que se reciclaron. Los procedimientos conocidos para reorientar fibras orientadas al azar recuperadas en formas de fracción volumétrica elevada alineadas puede agregar mayor costes para la fabricación del producto reciclado.

De acuerdo con lo anterior, existe una necesidad en la técnica de mejores sistemas y métodos para reciclar materiales laminados compuestos para la recuperación de fibras y resinas valiosas que proporcionan ventajas sobre los sistemas y métodos conocidos.

Sumario Esta necesidad de sistemas y métodos mejorados para el reciclaje de materiales laminados compuestos para la recuperación de fibras y resinas valiosas se satisface. Como se discute en la siguiente descripción detallada, las realizaciones de los sistemas y métodos mejorados pueden proporcionar ventajas significativas sobre los sistemas y métodos conocidos.

En un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para reciclar un material laminado compuesto curado en un reciclado deslaminado que mantiene una fracción de volumen de fibra y una alineación de la fibra a nivel de la lámina sustancialmente igual que el material laminado compuesto curado. El método comprende proporcionar un material laminado compuesto curado que comprende una matriz de resina, donde el volumen de la fibra en el material laminado compuesto curado viene dado por una fracción de volumen de la fibra y donde la pluralidad de las fibras se alinean a nivel de la lámina. El método comprende además preacondicionar el material laminado compuesto curado por inmersión en uno o más disolventes líquidos para que el material laminado compuesto curado absorba sustancialmente el uno o más disolventes líquidos. El método comprende además la eliminación de cualquier cantidad en exceso de los uno o más disolventes líquidos no absorbidos por el material

laminado compuesto curado. El método comprende además precalentar el material laminado compuesto curado absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por debajo del punto de ebullición del disolvente más bajo de los uno o más disolventes líquidos. El método comprende además calentar rápidamente el material laminado compuesto curado precalentado absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por encima del punto de ebullición del disolvente más alto de los uno o más disolventes líquidos, para efectuar un cambio de fase de líquido a gas de los uno o más disolventes líquidos a fin de deslaminar el material compuesto laminado curado, obteniéndose de este modo un reciclado deslaminado que mantiene una fracción de volumen de fibra y una alineación de la pluralidad de fibras a nivel de la lámina sustancialmente igual que el material laminado compuesto curado.

También se describe un método para el reciclaje de residuos de laminado compuesto curado en reciclado deslaminado que mantiene una fracción de volumen de fibra y una alineación de la fibra a nivel de la lámina sustancialmente igual que los residuos del laminado compuesto curado. El método comprende proporcionar residuos del laminado compuesto curado que comprenden una matriz de resina y una pluralidad de fibras que tienen una fracción de volumen de fibra y una alineación de la fibra a nivel de la lámina. El método comprende además la reducción del tamaño de los residuos de laminado compuesto curado a través de un proceso de reducción del tamaño para obtener escamas de laminado compuesto curado. El método comprende además la separación de la contaminación y la clasificación de las escamas de laminado compuesto curado. El método comprende además preacondicionar las escamas de laminado compuesto curado por inmersión en uno o más disolventes líquidos para que las escamas de laminado compuesto curado absorban sustancialmente el uno o más disolventes líquidos. El método comprende además la eliminación de cualquier cantidad en exceso de los uno o más disolventes líquidos no absorbidos por las escamas de laminado compuesto curado. El método comprende además precalentar las escamas de laminado compuesto curado absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por debajo del punto de ebullición de un disolvente más bajo de los uno o más disolventes líquidos. El método comprende además calentar rápidamente las escamas de laminado compuesto curado precalentadas absorbidas sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por encima del punto de ebullición de un disolvente más alto del uno o más disolventes líquidos, para efectuar un cambio de fase de líquido a gas del uno o más disolventes líquidos con el fin de deslaminar las escamas de laminado compuesto curado. El método comprende además obtener reciclado deslaminado que mantienen una fracción de volumen de fibra y una alineación de la fibra a nivel e la lámina sustancialmente iguales que los residuos de laminado compuesto curado. El método puede además comprender la separación de la contaminación y la clasificación del reciclado deslaminado en reciclado deslaminado con una matriz de resina intacta y reciclado deslaminado sin una matriz de resina intacta o usando el reciclado deslaminado con la matriz de resina intacta como alimento directo para un compuesto de moldeado. El método puede además comprender adicionalmente procesar el reciclado deslaminado sin la matriz de resina intacta que puede incluir las etapas de retirar la matriz de la resina del reciclado deslaminado sin la matriz de resina intacta, aplicar un material aglutinante a la pluralidad de fibras del reciclado deslaminado sin la matriz de resina intacta para... [Seguir leyendo]

1. Un método (300) para el reciclaje de un material laminado compuesto curado (30) en un reciclado deslaminado (52) , comprendiendo el método:

proporcionar (302) un material laminado compuesto curado (30) que comprende una matriz de resina y una pluralidad de fibras, donde el volumen de la fibra en el material laminado compuesto curado viene dado por una fracción de volumen de la fibra y donde la pluralidad de las fibras se alinean a nivel de la lámina; preacondicionar (304) el material laminado compuesto curado (30) por inmersión en uno o más disolventes líquidos para que el material laminado compuesto curado absorba sustancialmente el uno o más disolventes líquidos; eliminar (306) cualquier cantidad en exceso de los uno o más disolventes líquidos no absorbidos por el material laminado compuesto curado; precalentar (308) el material laminado compuesto curado (30) absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por debajo del punto de ebullición del disolvente más bajo de los uno o más disolventes líquidos; y calentar rápidamente (310) el material laminado compuesto curado (30) precalentado absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por encima del punto de ebullición de un disolvente más alto del uno o más disolventes líquidos, para efectuar un cambio de fase de líquido a gas del uno o más disolventes líquidos con el fin de deslaminar el material laminado compuesto curado; obteniendo de este modo (312) un reciclado deslaminado que mantiene una fracción de volumen de fibra y una alineación de la pluralidad de fibras a nivel de la lámina sustancialmente iguales que los del material laminado compuesto curado.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende además separar y clasificar la contaminación (314) del reciclado deslaminado en reciclado deslaminado con una matriz de resina intacta (150) y reciclado deslaminado sin una matriz de resina intacta (152) .

3. El método de la reivindicación 2, que comprende además el uso de (316) de reciclado deslaminado con la matriz de resina intacta como alimentación directa para un compuesto de moldeado.

4. El método de la reivindicación 2, que comprende además procesar el reciclado deslaminado sin la matriz de resina intacta (152) , comprendiendo las etapas:

eliminar la matriz de resina (56) del reciclado deslaminado sin la matriz de resina intacta (152) ; aplicar un material aglomerante (194) a la pluralidad de fibras (32) del reciclado deslaminado sin la matriz de resina intacta con el fin de mantener la pluralidad de fibras intactas; y usar el reciclado deslaminado con el material aglutinante como alimentación (196) para un compuesto de moldeado.

5. El método de la reivindicación 1, donde el uno o más disolventes líquidos (60) se selecciona de: agua, alcohol bencílico, acetona, metiletilcetona (MEK) , ácido clorhídrico, y una combinación de uno o más de los mismos.

6. El método de la reivindicación 1, donde el preacondicionamiento (304) se lleva a cabo con calor, presión, o una combinación de calor y presión.

7. Un sistema para el reciclaje de un material laminado compuesto curado (30) en un reciclado deslaminado, comprendiendo el sistema:

un material laminado compuesto curado (30) que comprende una matriz de resina (56) y una pluralidad de fibras (32) , donde el volumen de la fibra en el material laminado compuesto curado viene dado por una fracción de volumen de la fibra y donde la pluralidad de las fibras se alinean a nivel de la lámina; un aparato de preacondicionamiento por empapando con disolvente (58) que contiene uno o más disolventes líquidos para empapar el material laminado compuesto curado de modo que el material laminado compuesto curado absorba sustancialmente el uno o más disolventes líquidos; un aparato para la retirada de disolvente líquido (66) para la eliminación de cualquier cantidad en exceso de los uno o más disolventes líquidos no absorbidos por el material laminado compuesto curado; un aparato de energía de precalentamiento (68) para precalentar el material laminado compuesto curado absorbido sustancialmente con el uno o más disolventes líquidos hasta una temperatura por debajo del punto de ebullición del disolvente más bajo de los uno o más disolventes líquidos; y un aparato de deslaminado de cambio de fase (136) para calentar rápidamente el material laminado compuesto curado precalentado hasta una temperatura por encima del punto de ebullición del disolvente más alto de los uno o más disolventes líquidos, para efectuar un cambio de fase de líquido a gas de los uno o más disolventes líquidos a fin de deslaminar el material compuesto laminado curado para obtener un reciclado deslaminado que mantiene una fracción de volumen de fibra y una alineación de la pluralidad de fibras a nivel de la lámina que es sustancialmente igual que el material laminado compuesto curado.

8. El sistema de la reivindicación 7, que comprende además un aparato para separar y clasificar la contaminación (148) para separar y clasificar el reciclado deslaminado en reciclado deslaminado con una matriz de resina intacta (150) y reciclado deslaminado sin una matriz de resina intacta.

9. El sistema de la reivindicación 8, donde para el reciclado deslaminado sin la resina intacta, comprendiendo el sistema además un aparato para la eliminación de la matriz de resina (184) y un aparato de aplicación de aglutinante (186) .

10. El sistema de la reivindicación 7, donde el uno o más disolventes líquidos (60) se selecciona de: agua, alcohol 10 bencílico, acetona, metiletilcetona (MEK) , ácido clorhídrico, y una combinación de uno o más de los mismos.