Un procedimiento de reciclar material compuesto (36) que comprende fibras de carbono y una resina,

comprendiendo el procedimiento: proporcionar un horno (1; 100) que comprende al menos una porción de calentamiento (2; 102); proporcionar un transportador (6; 106) para transportar el material compuesto (36) a través del horno (1; 100); cargar el material compuesto (36) en el transportador (6, 106) y transportar el material compuesto a través del horno (1; 100); y eliminar la resina del material compuesto (36), a medida que recorre la porción de calentamiento (2; 102) del horno (1; 100) sobre el transportador (6; 106), por medio de la descomposición química a una primera temperatura, con la generación de humos resultante; caracterizado porque el procedimiento comprende detectar un porcentaje de oxígeno en una atmósfera en la porción de calentamiento (2; 102) cuando el material compuesto (36) ha entrado en esta porción; eliminándose los humos generados de la porción de calentamiento (2; 102) de una manera controlada, de tal manera que se controla el porcentaje de oxígeno en la atmósfera en la porción de calentamiento (2; 102).

Campo de la invención

Esta invención se refiere al reciclado de fibras de carbono usado en materiales compuestos. Las fibras de carbono se usan comúnmente para fabricar materiales compuestos que comprenden fibras de carbono tejidas, troceadas o molturadas en una matriz de resina. Dichos materiales compuestos pueden ser muy ligeros, resistentes y duraderos.

Las fibras de carbono comprenden láminas plegadas de capas de carbono. Las fibras de carbono son normalmente no reactivas y son resistentes al fuego y a la corrosión. Cada fibra puede tener aproximadamente 7 micrómetros de diámetro. Los materiales compuestos de fibra de carbono formados de una resina e impregnados con fibras de carbono continuas, troceadas o molturadas pueden tener elevadas resistencias a la tracción y densidades relativamente bajas y por tanto, se están desarrollando muchas aplicaciones para estos materiales.

La producción de fibra de carbono virgen es del orden de 30.000 toneladas por año y la demanda de fibra de carbono es significativamente mayor que la producción, de tal manera que las fibras de carbono no están libremente disponibles.

Aunque la demanda de fibras de carbono es elevada, se ha encontrado que existe un significativo desperdicio de material en los procedimientos de producción y se estima que tanto como un 40% de fibra de carbono virgen se echa a perder en la fabricación de productos de fibra de carbono. Este material envía tradicionalmente a un vertedero.

Los materiales compuestos que alcanzan el final de su vida se envían también a un vertedero. Estos materiales, según se ha descrito anteriormente, son duraderos y en general químicamente inertes. Consiguientemente, se puede esperar que los materiales compuestos de fibra de carbono situados en un vertedero permanezcan sin cambios durante un periodo muy largo de tiempo. Con la actual presión sobre el espacio del vertedero, esto es indeseable. Además, se están considerando e implementando regulaciones que restringen el uso del vertedero para materiales compuestos.

Además la demanda de fibra de carbono es tal que es deseable un medio y procedimiento de reciclaje de la fibra de carbono y de los materiales compuestos de fibra de carbono.

Se han realizado algunos intentos a pequeña escala para el reciclaje de fibras de carbono pero se ha encontrado que son complejos y no adecuados para una producción a mayor escala. Numerosos procedimientos existentes emplean atmósferas inertes tales como atmósferas de nitrógeno y además requieren un extenso pretratamiento que incluye un tratamiento de molienda y/o químico de cualquier material que se va a reciclar. Se sabe como llevar a cabo el tratamiento de los materiales compuestos en atmósferas inertes. Estos procedimientos conocidos requieren el uso de unidades selladas de tal manera que se pueda purgar la atmósfera y un gas inerte introducido. Se introducen coste y complejidad en dichos procedimientos de hornos sellados. Consiguientemente, se ha encontrado que el coste del reciclado es elevado, los procedimientos son complejos y dan como resultado un producto final de utilidad limitada para la industria debido a la molienda del material compuesto de fibra de carbono antes del reciclado. Se ha encontrado adicionalmente que el material de fibra de carbono resultante tiene una proporción de hollín en o alrededor de las fibras y de esta manera el producto final no es un producto limpio.

Se ha buscado procedimiento económico sencillo de reciclar materiales compuestos de fibra de carbono durante muchos años.

El documento WO03089212 da a conocer un procedimiento de reciclado de material compuesto de fibra de carbono en el que el material que se va a reciclar se transporta a través de un horno y se elimina la resina de la fibra de carbono en condiciones pirolíticas.

El documento JP6099160 da a conocer un procedimiento de recuperación de fibras de carbono a partir de un plástico reforzado con fibra de carbono tratándolo en una atmósfera de gas controlada sin combustión, para descomponer térmicamente el plástico. El documento JP6298993 da a conocer un procedimiento de recuperación de fibra de carbono de un material compuesto con el fin de someter el material compuesto a una descomposición térmica y controlar la temperatura de la descomposición y de la atmósfera en la cual se produce la descomposición.

El documento US2006246391 da a conocer un horno de túnel para tratar material carbonáceo en el que un dispositivo de transporte mueve el material carbonáceo a través y a lo largo de la longitud del paso del horno de túnel. Se controla la temperatura y se controla la atmósfera para evitar la oxidación del material carbonáceo. Se mantiene la atmósfera tenue de tal manera que los quemadores consumen todo el oxígeno.

El documento DE2810043 da a conocer un horno para reciclar material compuesto de fibra de carbono en un horno que tiene un transportador y un medio para controlar la atmósfera.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de reciclar material compuesto que comprende fibras de carbono y una resina, teniendo el procedimiento todas las características de la reivindicación 1.

El procedimiento puede comprender:

proporcionar un horno que comprende al menos una porción de calentamiento;

proporcionar un transportador para transportar el material compuesto a través del horno;

introducir el material compuesto en el transportador; eliminando la resina en la porción de calentamiento del horno por medio de descomposición química a una primera temperatura, con la generación de humos resultante;

en el que los humos generados se eliminan de la porción de calentamiento de una manera controlada, de tal manera que se controla la composición en la atmósfera en la porción de calentamiento.

Se proporciona específicamente un procedimiento de reciclado de material compuesto que comprende fibras de carbono y una resina, comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un horno que comprende al menos una porción de calentamiento;

proporcionar un transportador para transportar el material compuesto a través del horno;

introducir el material compuesto en el transportador y transportar el material compuesto a través del horno;

detectar un porcentaje de oxígeno en una atmósfera en la porción de calentamiento cuando el material compuesto ha entrado en esta porción; y

eliminar la resina del material compuesto a medida que recorre la porción de calentamiento del horno en el transportador, por medio de descomposición química a una primera temperatura, con la generación de humos resultante;

en el que los humos generados se eliminan de la porción de calentamiento de una manera controlada, de tal manera que se controla el porcentaje de oxígeno en la atmósfera.

Preferiblemente, la porción de calentamiento del horno tiene una atmósfera que comprende aire y el humo generado. Los humos (o humo) generados se eliminan de la atmósfera en la porción de calentamiento de una manera controlada de tal manera que el porcentaje de oxígeno dentro de la atmósfera de la porción de calentamiento es suficientemente elevado de tal manera que apoya la descomposición y la combustión de la resina pero es suficientemente bajo para minimizar o evitar la combustión de la fibra de carbono.

Preferiblemente, la descomposición química en la porción de calentamiento se produce al menos parcialmente por medio de un frente de llama sobre la superficie del material compuesto. El frente de llama puede estar presente a lo largo de la anchura del material compuesto a medida que pasa a través del horno en el transportador.

El horno puede tener una o más zonas de temperatura. Se entenderá que se puede variar la temperatura de cada zona. Uno o más elementos de calentamiento en una zona de calentamiento primario pueden conducir al material compuesto a una primera temperatura a la cual se puede producir la descomposición y la combustión del material de la resina. Pueden estar presentes opcionalmente elementos de calentamiento adicionales en zonas de calentamiento posteriores para calentar el material compuesto a una temperatura desead o para mantener el material compuesto a una temperatura deseada.

Se pueden seleccionar los elementos de calentamiento a partir de elementos de calentamiento eléctricos o por medio de gas, pero... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de reciclar material compuesto (36) que comprende fibras de carbono y una resina, comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un horno (1; 100) que comprende al menos una porción de calentamiento (2; 102);

proporcionar un transportador (6; 106) para transportar el material compuesto (36) a través del horno (1; 100);

cargar el material compuesto (36) en el transportador (6, 106) y transportar el material compuesto a través del horno (1; 100); y eliminar la resina del material compuesto (36), a medida que recorre la porción de calentamiento (2; 102) del horno (1; 100) sobre el transportador (6; 106), por medio de la descomposición química a una primera temperatura, con la generación de humos resultante;

caracterizado porque el procedimiento comprende detectar un porcentaje de oxígeno en una atmósfera en la porción de calentamiento (2; 102) cuando el material compuesto (36) ha entrado en esta porción; eliminándose los humos generados de la porción de calentamiento (2; 102) de una manera controlada, de tal manera que se controla el porcentaje de oxígeno en la atmósfera en la porción de calentamiento (2; 102).

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que se produce la descomposición química al menos parcialmente en la porción de calentamiento (2; 102) por medio de un frente de llama sobre la superficie del material compuesto (36).

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 en el que se controla la dimensión del frente de llama en la dirección del recorrido del material compuesto (36) a 10 cm o menos controlando el porcentaje de oxígeno en la atmósfera en la porción de calentamiento (2; 102).

4. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que el transportador (6; 106) transporta el material compuesto (36) de tal manera que el material no se rota, voltea, tritura o impacta al pasar por los codos en su tránsito a través del horno.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que el transportador (6; 106) comprende un transportador lineal.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que el porcentaje de oxígeno en la atmósfera se detecta periódica o continuamente.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior en el que se proporcionan uno o más venteos (38; 112), adecuados para liberar los humos generados de la porción de calentamiento (2; 102), en el horno;

en el que opcionalmente el o cada venteo (38; 112) se controla para que se pueda abrir en un grado que se puede variar entre 0 y 100%;

y en el que el grado al cual el o cada venteo (38; 112) se abre se controla opcionalmente mediante un controlador en respuesta a un porcentaje de oxígeno presente en la atmósfera.

8. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las opciones de la reivindicación 7 en el que el o cada venteo (38; 112) se abre a un grado seleccionado durante un lapso predeterminado de tiempo o durante un lapso de tiempo que se controla mediante un controlador en respuesta al porcentaje de oxígeno presente en la atmósfera.

9. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8 en el que el humo se extrae a través del o de cada venteo (38; 112) en una posición abierta por medio de un tiro natural que actúa sobre los humos.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el horno (1; 100) comprende al menos una primera porción de calentamiento (2; B) y una segunda porción de calentamiento (22; C); y

el transportador (6; 106) es para transportar el material compuesto (36) a través de la primera porción de calentamiento (2; B)

comprendiendo el procedimiento además:

transportar el material (36) que se va a reciclar a través de la segunda porción de calentamiento (22, C) sobre el transportador (6; 106), después de transportarse a través de la primera porción de calentamiento (2; B), y

operar la segunda porción de calentamiento (22, C) a una segunda temperatura, seleccionándose la segunda temperatura para controlar la eliminación del hollín de las fibras de carbono.

11. Un horno (1; 100) para reciclar material compuesto de fibra de carbono (36) que comprende fibra de carbono y un componente de resina, comprendiendo el horno (1; 100) una porción de calentamiento (2; 102) para calentar el material a una primera temperatura con el fin de eliminar la resina por medio de descomposición química con la generación de humos resultante, y

un transportador (6; 106) para transportar el material compuesto (36) a través de la porción de calentamiento (2; 102), en el que la porción de calentamiento (2; 102) comprende unos medios de detección de oxígeno (40)

caracterizado porque el horno comprende también un controlador que está dispuesto para controlar un porcentaje de oxígeno en la atmósfera en la porción de calentamiento (2; 102) controlando la eliminación de los humos generados procedentes de la porción de calentamiento (2; 102) en el que el controlador se adapta a controlar la velocidad de extracción de los humos de la porción de calentamiento (2; 102) en respuesta al porcentaje de oxígeno en la atmósfera de la porción de calentamiento (2; 102).

12. Un horno de acuerdo con la reivindicación 11 en el que el transportador (6; 106) comprende un transportador lineal.

13. Un horno (1; 100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12 en el que el horno es un horno abierto, en el que opcionalmente el horno tiene al menos una apertura variable (24; 104)

14. Un horno (1; 100) de acuerdo con la reivindicación 11 en el que la porción de calentamiento comprende uno o más venteos que se pueden abrir a un grado que se puede variar entre 0% y 100% y el controlador está adaptado para controlar el grado al cual se abre el o cada venteo, controlando de esta manera una velocidad de extracción de los humos de la porción de calentamiento (2; 102).

15. Un horno (1; 100) de acuerdo con la reivindicación 11 en el que el transportador (6; 106) comprende un mecanismo de alimentación continua para permitir que se transporte el material continuamente a través del túnel de calentamiento.