用於處理工業用紡織品的方法
2023-04-29 01:30:01
用於處理工業用紡織品的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於處理包括熱塑性纖維並且包含一種塗層的工業用紡織品(例如，可充氣安全氣囊)的方法，具體地該方法利用離心傾析原理來分離纖維碎屑與塗層材料。本發明還涉及一種用於製造(特別是用於模製)熱塑性組合物的方法，該熱塑性組合物通過使用所獲得的纖維碎屑以及任選的增強填充劑獲得。本發明的顯著特徵涉及製備無塗層的織物的，從而導致具有提高的機械性能的配製品。
【專利說明】用於處理工業用紡織品的方法
[0001]本發明涉及一種用於處理基於熱塑性纖維並且包含一種塗層的工業用紡織品(例如，特別是氣囊)的方法，該方法利用離心傾析原理來分離纖維殘渣與塗層材料。本發明還涉及一種用於製造(特別是用於模製)熱塑性組合物的方法，該熱塑性組合物通過使用所獲得的纖維殘渣和任選的增強填充劑獲得。本發明的顯著特徵是基於無塗層的織物的製備，從而導致具有提高的機械性能的配製品。
現有技術
[0002]工業用紡織品總體上是由熱塑性纖維組成的用於特定應用(例如像阻燃性、機械強度、電和/或熱傳導性，或人員的保護)的針織的、織造或非織造的物品。它們總體上是使用塗層進行表面處理，例如通過塗覆施用。
[0003]作為塗覆的工業用紡織品的例子，可以提及的是氣囊，它們是用於保護車輛乘員的可充氣保護袋，在該袋內氣體可以通過爆炸性化學反應非常迅速地注入，以便使它們膨脹並因此緩衝撞擊。當與位於發動機罩前端和擋風玻璃底端的撞擊檢測傳感器連接時，它們充氣並且減少與行人或車輛撞擊過程中嚴重損傷的風險。這些物品總體上包括基於聚醯胺或聚酯的袋子(通常是處於纖維的織物的形式)，具有數層，以及在一個面上的矽酮塗層。氣囊是通過沉積矽酮組合物來很大量的製造，該組合物可以交聯以形成一薄層矽酮彈性體。
[0004]由於熱塑性纖維和用於塗層的聚合物(如矽酮)的不相容性，回收這些工業用紡織品(如塗覆的氣囊)出現了問題。這是因為機械地分離這兩種材料是非常困難的。由於塗層的存在，它們未經預處理直接再利用導致了低質量的性能，這也不利地影響了模製零件的表面外觀並往往導致模具在注塑過程中的嚴重結垢。
[0005]這樣，從日本專利申請JP2003191239已知將基於聚醯胺的氣囊切割成塊並擠出它們以便形成準備在模製物品製造中使用的料粒。然而，從廢聚醯胺材料獲得的這些物品不具有令人滿意的機械特性。文獻中描述了以下方法，這使之有可能在無填料樹脂中併入聚醯胺紡織廢料，如在文件JP2004018614中，以產生一種具有相當於「新」材料的那些性能的再生的聚醯胺。聚醯胺殘渣可能由氣囊造成。沒有提及矽酮的存在，或殘渣的尺寸的信息。在申請JP2003119330中給出了一種使用馬來酸接枝的乙烯/烯烴共聚物通過熔融共混來回收氣囊的方法的說明。沒有提及矽酮的存在，或殘渣的尺寸，或分散規模的信息。
[0006]此外，眾所周知的是試圖從矽酮材料分離聚醯胺材料。專利EP0950684描述了一種在攪拌和溫度以及通過酸中和的存在下通過使用鹼金屬氫氧化物用於回收包含矽酮樹脂的聚醯胺的方法。在專利US6911546和US6916936中，塗層的解聚作用是在親核反應物與碳烯的存在下進行的。此方法具有解聚成分之一的效果。申請W02007/009856描述了一種在季銨的存在下通過結合使用鹼性氫氧化物溶液從氣囊織物去除矽酮的方法。在申請W02008/032052中，所提出的是在高溫下在表面活性劑和醇的存在下通過結合使用鹼性氫氧化物溶液處理氣囊廢物或回收聚醯胺。申請W02007135140和W02008043764涉及在鹼性介質或碳烯中通過使用相轉移催化劑解聚該塗層。[0007]然而，這些化學方法一方面未導致聚醯胺的完美分離，以及另一方面未導致矽酮塗層的完美分離。因此對於開發一種易於進行的方法存在一種需要，這使得有可能最佳回收(特別是在產量方面)工業用紡織品，而沒有特別不利地影響或降低熱塑性基質。
[0008]因此，對於在製造回收的熱塑性製劑中經濟地使用這些包含矽酮塗覆的聚醯胺、工業後的或壽命結束的來源的工業用紡織品(特別是氣囊)存在一種需要，該熱塑性製劑表現出與標準第一選擇的熱塑性製劑的那些相似的特性。
[0009]發裡
[0010]剛剛已經證明了工業用紡織品(如氣囊殘渣)通過首先從這些殘渣製造微米級顆粒，處理它們以便在呈現可控制的密度的適合的特定介質中消除塗層，並隨後通過離心力分離有利的熱塑性材料回收可能是最佳的。獲得的熱塑性材料隨後可被用於生產熱塑性料粒和/或物品。
[0011]因此，本發明的主題是一種用於處理基於熱塑性纖維的包含塗層的工業用紡織品的方法，該方法至少包括以下步驟:
[0012]a)處理所述紡織品以得到一種至少包含以下各項的混合物:
[0013]-熱塑性纖維顆粒，以及
[0014]-球形或類球形的塗層材料顆粒，呈現在15μ m與750 μ m之間的平均直徑；
[0015]b)將步驟a)中獲得的混合物用一種介質懸浮，該介質允許分離該塗層材料與熱塑性纖維顆粒；所述介質具有在該熱塑性纖維顆粒的密度與該塗層材料的密度之間的密度，
[0016]特別地，所述介質呈現鹼性pH和/或包括有機或金屬鹽類；非常特別地，所述介質呈現鹼性pH ；
[0017]c)通過離心力分離該塗層材料與該熱塑性纖維顆粒；
[0018]d)任選地處理在步驟c)中回收的熱塑性纖維顆粒以中和pH ；
[0019]e)乾燥該熱塑性纖維顆粒。
[0020]在本發明的含義內，工業用紡織品應理解為是指基於熱塑性纖維的織造、非織造、編織或針織的物品。
[0021]例如，熱塑性纖維總體上是基於聚醯胺、聚烯烴、聚酯和/或聚氨酯的纖維。例如，該塗層總體上是基於聚氯乙烯、聚氨酯、丙烯酸物質(acrylic)、彈性體和/或矽酮。
[0022]工業用紡織品的熱塑性纖維上的塗層特別地可以通過塗覆、絡合、浸潰或粘合獲得。在塗覆的情況下，該塗覆總體上是在液體狀態下施用並隨後進行乾燥和任選地交聯。絡合是通過層壓到紡織品支持物上進行。浸潰是通過溶解、熔融、除塵、混合或轉移方法進行。粘合是紗線或紡織品的一種特定的處理旨在增強橡膠。為了獲得固化後在纖維與彈性體之間的粘合，必須通過一種處理創建化學橋聯，該處理將與橡膠配製品反應的組分固定到該纖維。
[0023]塗覆是在紡織表面上通過例如直接塗覆、輥或刮刀塗覆、轉移塗覆，通過層壓或組裝，通過發泡，或通過粘合塗覆進行。
[0024]在本發明的含義內，技術紡織殘渣應理解為是指生產廢料，如邊角料(CUy )或邊料，特別是在塗覆或切割應用的步驟中產生的，或不能出售的不合格產品，或還有在壽命終止的物品或物品塊。通過舉例，氣囊殘渣總體上包括基於例如聚醯胺、聚酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚己二醯丁二胺或聚氨酯的袋或一塊袋。這些物品在一個或多個層上總體上是處於纖維織物的形式，並且總體上包括基於矽酮、聚氯乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯、彈性聚合物(如橡膠、聚烯烴類、氟彈性體、EPDM或基於聚氯丁二烯的橡膠)的塗層。
[0025]特別優選的是使用基於聚醯胺的氣囊殘渣。特別優選的是使用基於聚醯胺的殘渣，該殘渣包含基於矽酮的塗層。
[0026]可以提及的聚醯胺的類型是，例如半結晶或無定形聚醯胺，如脂肪族或半芳香族聚醯胺。可以特別提及的是(共)聚醯胺6、6.6、4.6、6.10、6.12、11、12，和/或共混物，如聚醯胺6/6.6。
[0027]工業用紡織品、工業用紡織品殘渣以及特別地氣囊殘渣(如袋或袋殘渣或袋的邊角料或邊料)通常被切碎或研磨並且然後製成顆粒的形式，例如粉末。
[0028]特別地上述的混合物可以根據標準的並且已知的方法獲得，特別是在造紙行業領域，例如微粉化、機械摩擦或使用熱磨機。
[0029]例如，有可能使用刀片進行微粉化、使用壓縮氣體進行微粉化、使用轉子/定子的剪切作用進行微粉化或還有可能在一個固定的微粉化盤與一個旋轉的微粉化盤的型材的研磨元件之間進行微粉化。
[0030]通過研磨並且然後微化獲得步驟a)中的顆粒的混合物是優選的。
[0031]例如，有可能進行殘渣的微粉化，通常是通過微粉化預研磨，特別是在配備有篩的刀研磨機或盤研磨機中。此篩可以呈現在50μπι與800μπι之間的篩目。根據這樣的方法，在微粉化後通常觀察到兩種類型的顆粒:球形或類球形顆粒以及纖維顆粒。
[0032]根據本發明微粉化後的顆粒包括熱塑性纖維顆粒與以特定的球形或大致球形的顆粒。塗層材料的顆粒有利地具有在50μπι與300μπι之間的平均直徑。熱塑性纖維顆粒有利地具有在200μπι與1100 μ m之間的長度。
[0033]在該方法的此步驟中，熱塑性纖維顆粒仍然部分塗覆有塗層材料。
[0034]這些球形塗層顆粒的尺寸可以通過光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡測量。
[0035]此外，顆粒優選呈現在50 μ m與500 μ m之間，更優選在100 μ m與350 μ m之間的中數直徑D50。物體的粒度分布可以通過雷射衍射測量獲得，特別是在來自馬爾文(Malvern)的粒度儀上，例如通過使用溼路線模塊。將所有顆粒類比為球體，在此計算中沒有考慮它們的縱橫比。D50篩目是這樣的尺寸使得50 %的顆粒小於這個尺寸並且50 %的顆粒大於這個尺寸。可以根據標準AFNOR IS013320-1的說明進行雷射衍射粒度分析。通過舉例，粒度分布可以通過下面的方案測量:將樣品懸浮在乙醇中後，使用配備有Hydro S模塊的MalvernMaster粒度儀2000光衍射粒度儀。測量條件如下:在粒度儀的室中攪拌:1400轉/分；光學模型:夫琅和費；測量範圍:從IOOnm至3000 μ m。
[0036]然後將步驟a)中獲得的顆粒的混合物用一種介質懸浮，這使之有可能分離塗層材料與熱塑性纖維顆粒；所述介質呈現在該熱塑性纖維顆粒的密度與該塗層材料的密度之間的密度。
[0037]特別地,所述介質呈現在從0.95 X ((mfth+mmrev) /2)延伸至 1.05 X ((mfth+mmrev) /2)的範圍內的密度。
[0038]其中
[0039]mfth代表熱塑性纖維顆粒的密度並且[0040]mmrev代表塗層材料的密度。
[0041]更具體地，所述介質呈現在從0.98X ((mfth+m?ev)/2)延伸至L 02 X ((mfth+mmrev)/2)的範圍內，確實甚至是在從0.99 X ((mfth+mmrev)/2)延伸至
1.0I X ((mfth+mmrev) /2)的範圍內的密度。
[0042]該介質可以呈現在lg/cm3與1.5g/cm3之間,特別是在1.03g/cm3與1.5g/cm3之間，例如在lg/cm3與1.12g/cm3之間，並且更特別地在1.05g/cm3與1.12g/cm3之間的密度。
[0043]所採取的本體的密度是一個特徵為均質材料每單位體積的重量的物理量。
[0044]使之有可能分離塗層和熱塑性纖維顆粒的介質本質上取決於組成工業用紡織品的材料。
[0045]特別地，此介質是一種水溶液。非常特別地，此溶液沒有醇，特別是C1-C6醇類型和/或乙二醇類型；還更特別地，它沒有除水以外的溶劑。
[0046]根據一種替代形式，此介質沒有表面活性劑。還更特別地，所述介質主要是由水和任選的鹼或酸(特別是鹼)組成。
[0047]例如，可以使用鹼性介質，特別是呈現大於或等於10的pH，更優選為14的pH，特別是用於進行在熱塑性纖維上的矽酮塗層的分離。已知從組成塗層的材料離解聚醯胺材料的多種鹼性化學方法。為此目的可以特別提及專利申請W02007/135140。所述介質可以特別是含有鹼金屬或鹼土金屬氫氧化物的水溶液。作為鹼金屬氫氧化物，可以特別提及LiOH、NaOH 和 KOH。
[0048]對於其他塗層，將選擇鹼性或酸性溶液或有機或金屬鹽的溶液，其濃度將被調整以便該溶液的密度在熱塑 性纖維顆粒與塗層的那些之間。
[0049]例如，懸浮可以通過混合以及攪拌進行。該懸浮可以呈現範圍為從10%至50%，特別地從15 %至40 %，例如從20 %至30 %的固/液比。
[0050]特別地，懸浮步驟b)是在範圍為從10°C至80°C，非常特別地從15°C至50°C的溫度下，確實甚至是在環境溫度(也就是說從約18°C至約25°C)下進行。根據一種替代形式，此步驟沒有加熱。這特別地呈現了限制此方法經濟和能量成本的優點。
[0051]該方法因此使之有可能在步驟b)中顆粒在懸浮液中具有短的停留時間。因此，這些顆粒在懸浮液中的停留時間可以小於45分鐘、特別地小於30分鐘、特別地小於20分鐘、非常特別地小於10分鐘、確實甚至可以是約5分鐘。
[0052]在該方法的此步驟中，熱塑性纖維顆粒幾乎全部從塗層材料分離，這在介質中以球形或大致球形的形式發生。
[0053]> 一方面，通過熱塑性纖維顆粒的離心力分離，在另一方面，通過塗層材料的顆粒的離心力分離，可以通過離心力以多種方式進行。
[0054]特別優選的是使用離心傾析技術或基於通過在旋轉機械(如離心機、輥筒離心機、輥筒螺杆離心機或板式分隔器)中特別是在高速下旋轉該懸浮液產生離心力的離心法。
[0055]特別優選的是使用水平軸離心傾析器(被稱為HM:Ds)，其特別地使之有可能通過離心傾析從載液中分離固體顆粒。懸浮液進入一個放置有螺杆輸送器的圓錐形輥筒。該液體在輥筒內形成液體環，而固體通過離心作用平貼在輥筒的表面。通過在機器的圓柱體部分的水平進行溢流將離心濾液排出，其中沉積在輥筒上的固體通過螺杆在機器的圓柱體部分方向輸送，在那裡他們被排出。
[0056]為此目的，特別有可能使用如在申請W09740941中提及的離心傾析器。還可以提及來自福樂偉(Flottweg)的離心機,如Tricanter?、Sedicanteru?和Sorticanter?。
[0057]然後將待分離的懸浮液通過軸向進料管引入傾析器。在通過適當的孔被引入到輥筒之前，該產品在分配腔中逐漸加速。圓錐形的輥筒在一個優化的速度下旋轉。該懸浮液隨著輥筒在運行速度下旋轉並在輥筒的內壁上形成同心層。在離心力場的作用下，存在於懸浮液中的固體顆粒平貼在輥筒的內壁。圓柱體區段的直徑和長度以及圓錐體的角度根據應用的特定要求來定義。輸送螺杆相對輥筒以不同的速度旋轉，這使得它能夠將已經傾析的固體顆粒向輥筒的錐形端輸送。差速確定固體顆粒在輥筒中的保留時間以及因此提取的固體的乾燥度。為了優化分離的目的，它可以在運行時進行調整。螺杆螺距與螺紋數形成主要設計變量的一部分。分離出的固體在輥筒的錐形端排出進入沉澱物收集器並且然後靠重力下降到排出料鬥。
[0058]然後可以任選地處理步驟c)結束時回收的熱塑性纖維顆粒以中和pH值，特別是在步驟b)中使用鹼性介質後。該中和可以使用例如水或酸進行。
[0059]乾燥可能是必須的以去除或減少熱塑性纖維顆粒的水或其他液體的含量。乾燥技術可以是機械的或熱的。特別優選的是通過熱空氣蒸發。熱量可以通過對流、紅外輻射、傳導、微波或高頻傳遞。
[0060]本發明還涉及能夠通過如上所述的本發明的方法獲得的熱塑性纖維顆粒。
[0061]本發明還涉及使用在熱塑性組合物的製造中獲得的熱塑性纖維顆粒，任選地包含增強或填充用填料或在本領域中通常使用的多種其他添加劑。
[0062]本發明還涉及一種熱塑性組合物，並且涉及其製備方法，通過熔融根據本發明的方法獲得的熱塑性纖維顆粒獲得。該組合物可包括至少一種增強和/或填充用填料。
[0063]為了改進根據本發明的組合物的機械特性，可以有利地向其添加至少一種增強和/或填充用填料，優選地選自由以下項組成的組:纖維填充劑，例如玻璃纖維、碳纖維和芳香聚醯胺纖維，以及非纖維無機填充劑，例如粘土、高嶺土、雲母、矽灰石和矽石。增強填充劑和/或填充用填料的摻入程度是與複合材料領域的標準相一致的。例如，填充劑的含量可以是相對於該組合物的總重量為I %至80%、優選10%至70%並且特別地在20%與50%之間。
[0064]根據本發明的組合物可以額外地包括通常在預期進行模製的聚醯胺組合物的製造中使用的添加劑。因此，可以提及潤滑劑、阻燃劑、增塑劑、成核劑、催化劑、韌度改進劑如任選地接枝的彈性體、光和/或熱穩定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、著色劑、顏料、去光澤劑(mattifying agent)、模製助劑或其他常規的添加劑。
[0065]對於組合物的製備，這些填充劑和添加劑可以通過適合每種填充劑或添加劑的正常方式加入到該熱塑性材料中，例如，在聚合過程中或在熔融共混過程中。該填充劑優選通過熔融路線加入到熱塑性塑料，特別是在熱塑性塑料擠出階段過程中，或通過固體路線，在機械混合器中，這對於固體混合物隨後被熔融是可能的，例如通過擠出工藝。因此，有可能獲得旨在隨後製造物品或者還有例如旨在通過模製直接製造物品的模製的顆粒或粉末。
[0066]該熱塑性纖維顆粒可以與其他具有相同或不同性質的熱塑性材料共混。
[0067]總體而言，加入相對於該組合物的總重量按重量計從0.5%至100%，優選按重量計從5%至90%並且更優選按重量計從15%至80%的熱塑性纖維顆粒。
[0068]根據本發明的組合物可以用作起始原料，例如作為基質，特別是在技術塑料的領域，例如通過模製、通過注塑模製、通過注塑/吹塑模製、通過擠出或通過擠出/吹塑模製、或通過紡絲得到的物品的製備中，或者為了獲得膜。例如該組合物可以用於通過擠出生產單絲、長絲、紗線和纖維。該物品也可以是具有大量種類尺寸的可以機器加工的各種半成品。可以通過例如焊接或粘合劑粘合來生產聚集物。通過擠出生產的物品可以特別是管、棒、型材的元件、塊、片和/或中空體。
[0069]通過熔融上述生產的料粒並將熔融的組合物進料至到注塑模製設備中來生產模製的零件。通過注塑模製生產的物品可以是機動車、建設或電力領域的零件。
[0070]在說明書中使用了特定的語言以便幫助對本發明的原理的理解。儘管如此，應該理解的是，這種特定語言的使用並不設想為對本發明的範圍的限制。特別地，熟悉有關【技術領域】的人員在他自己的一般知識的基礎上可以設想出多種修改和改進。
[0071]術語「和/或」包括含義「和」、「或」、以及這個術語所連接的要素的所有其他可能的組合。
[0072]鑑於以下純粹通過指示的方式給出的實例，本發明的其他細節或優點將變得更加清楚。
[0073]實驗部分
[0074]根據本發明的顆粒的製造
[0075]所使用的氣囊是研磨成碎片，基於聚醯胺66並在一個表面上塗覆有交聯的矽酮的工業廢料。矽酮聚合物的含量為按重量計10%。
[0076]將氣囊切碎並且然後在包括一排固定刀的Herbold研磨機中研磨。由此得到2cmX2cm的正方形的殘渣。然後將這些殘渣由具有一排固定刀和一排移動刀以及500 μ m篩的Herbold粉碎機微粉化。通過引用還可以使用非微粉化的殘渣。
[0077]然後熱塑性纖維顆粒以長度在0.8mm與1.5mm之間的纖維形式存在，而塗層材料的顆粒然後以呈現平均直徑為200 μ m的類球形顆粒的形式存在。這些顆粒的尺寸是通過光學顯微鏡測量的。
[0078]該顆粒呈現的中數直徑D50為108 μ m。
[0079]懸浮
[0080]將顆粒懸浮在密度為1.lg/cm3的液體中，通過引用，該液體為包含氫氧化鈉並呈現14的pH的液體1，亦或包含硫酸鎂並呈現約為7的pH的液體2。固/液比調整至在20%與30%之間。
[0081]通討離心力分離
[0082]然後將該懸浮液進料至來自福樂偉的Sorticanter'用於分離聚醯胺顆粒與塗層顆粒，具有以下參數:
[0083]-螺杆的旋轉速度:3000轉/分鐘
[0084]-輥筒的速度為1100轉/分鐘
[0085]-溫度25°C
[0086]測量了存在於兩個排出流束中的固體組分並分析了該化合物。結果在表I中提及。固體含量是通過從兩個排出流束中提取樣品並在大氣壓力下的烘箱中在80°C下乾燥至少一晚來測定的。每個出口流束中的固體含量由稱重差異定義。
[0087]表I
[0088]
【權利要求】
1.一種用於處理基於熱塑性纖維的包含塗層的工業用紡織品的方法，該方法至少包括以下步驟: a)處理所述紡織品以得到一種至少包含以下各項的混合物: -熱塑性纖維顆粒，以及 -球形或類球形的塗層材料顆粒，這些顆粒呈現在15μπι與750μπι之間的平均直徑； b)將步驟a)中獲得的混合物用介質懸浮，該介質允許分離該塗層材料與熱塑性纖維顆粒；所述介質具有在該熱塑性纖維顆粒的密度與該塗層材料的密度之間的密度； c)通過離心力分離該塗層材料與該熱塑性纖維顆粒； d)任選地處理在步驟c)中回收的熱塑性纖維顆粒以中和pH; e)乾燥該熱塑性纖維顆粒。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於該熱塑性纖維是基於聚醯胺、聚烯烴、聚酯和/或聚氨酯的纖維。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於該塗層是基於聚氯乙烯、聚氨酯、丙烯酸類物質、彈性體和/或矽酮。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其特徵在於該工業用紡織品是安全氣囊殘渣。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特徵在於步驟a)的顆粒的混合物是通過研磨並且然後微粉化獲得。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特徵在於步驟b)的介質是鹼性介質，特別是呈現大於或等於10的pH。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於步驟c)的分離是在水平軸離心傾析器中進行。
8.—種能夠通過根據權利要求1至7中任一項所述的方法獲得的熱塑性纖維顆粒。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的方法獲得的熱塑性纖維顆粒在熱塑性組合物的製造中的用途。
10.一種通過熔融根據權利要求1至8中任一項所述的方法獲得的熱塑性纖維顆粒來製備熱塑性組合物的方法。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於該組合物包含至少一種增強和/或填充用填料。
【文檔編號】B29B17/02GK103459113SQ201280016845
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月29日 優先權日:2011年3月31日
【發明者】C.巴斯雷 申請人:羅地亞運作公司