从纺织废料中提取的长碳纤维

碳纤维（ＣＦ）在工业上用作塑 料的增强物已有３５年的历史，除 了玻璃纤维和芳香聚酰胺纤维以 外，碳纤维的增强表现也非常好。 它是塑料增强物中的高科技材料， 被用于在极限负荷值下塑料的保
撕破设备运行不稳定。目前，碳纤 维正处于蓬勃发展中，世界各地的 产能都正在扩大，市场上对价格合 理的碳增强纤维需求量很大。
材料。 回用纤维的产量不取决于设备
尺寸。比起传统撕破设备动辄高达 ５００～１ ０００ ｋｇ／ｈ的产量，新工艺设 备适用于５０～３００ ｋｇ／ｈ的废料喂 入量，这样就可以使用分散的回用 设备进行处理。
戴自怡译李毓陵校
Ｌｏｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒｓ ｆｒＯｍ ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅｓ
Ｇｅｒａｌｄ Ｏｒｔｌｅｐｐ，Ｒｅｎａｔｅ Ｌａｔｚｋｅｎｄｏｒｆ Ｔｈａｒｉｎｇｉｓｃｈｅｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ卢ｒ Ｔｅｘｔｉｌ—ｕｎｄ Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ－Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇ ｅ．矿（ＴＩＴＫ），Ｒｕｄｏｌｓｔａｄｔ／Ｇｅｒｍａｎｙ
图３有中央除尘装置的回用碳纺织废料“成网一开松”工艺的装置实例
备即可完成，能源损耗大大小于传 统工艺。由于采用了低压力工艺， 因此阻止了碳粒子的排放。这样， 平均长度＞３０ ｍｍ的回用碳纤维 就有了更高的利用价值。
回用纤维材料避免了碳粉尘 和短纤维断裂，其提取度和开松度 可以直接通过改变工艺参数来调 节。试车结果显示，回用原料毫无 问题地可加工成１００％碳非织造
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从纺织废料中提取的长碳纤维
Ｇ．Ｏｒｔｌｅｐｐ，Ｒ．Ｌｔｉｔｚｋｅｎｄｏｒｆ
图林根纺织与塑料研究所（ＴＩＴＫ）（德国）
种机织物的样机，回收机织物涵盖
摘要：描述了一种从碳纤维纺织品废料中提取的长度大于２０ ｒｌｌｍ的回用纤维的方 法，它无需用撕破设备作预处理，因此再利用价值很高。回用碳纤维原料不合
格合理的增强
纤维嬲年
为纤维的价格高达每公斤２０欧元 ＴＩＴＫ已开发
以上。通常这些碳废料被磨碎后 了不用撕破
作为导电材料加入到塑料中。具 设备预处理
有较高回用价值的长碳纤维理论 回料的实验
上可以用传统的撕破工艺前处理， 室规模的工
但实际上并未实现产业化，原因是 碳纤维的导电性以及由此引起的
艺，并开发出 可来自百度文库回用各
的话，那么随 着加工碳纤
维生产商计划在２年内大规模地 维数量的不
扩大产能。
断增长，可以
在将碳纤维加工为纺织半成 从碳纺织废
品，如机织物、单向带、单向铺层材 料这一潜在
料、编织管、绳索、有芯编织带、定 资源中获得
向铺层材料及粗纱等的过程中，会 越来越多价
产生大量纺织废料。这些纺织废 料应该回用在高价值的用途中，因
１——缠结纤维；２——编织带；３——机织物；４——定向衬垫材料 图１各种纺织废料
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国际纺织导报２００７年第４期
１ 碳纤维纺织废料的特性
表１ 回用工序前后碳纤维的各项参数值
碳纤维纺织废料以机织物、定 向铺层材料、编织带以及作为缠结 纤维的形式出现，碳纤维总是以连 续的形式存在于浆料包覆的长丝 束中。它没有任何卷曲，并且纤维 或纱线的表面非常光滑。碳纤维 的拉伸强力很大，但是它比较脆， 与纤维轴向成斜角的很小的剪切 力和弯曲负荷都会轻易折断纤维， 就像玻璃纤维一样。
５ 新工艺的优势
新开发的碳纤维纺织废料回 用工艺无需撕破设备，所以保证了 设备能稳定运行。所有集料在低 压力条件下处理，从而减少了额外 的资金投入。整套设备里没有会 产生碳粉尘和飞花的电子传感器、 开关传动装置等。
新型碳纤维废料回用工艺流 程的优势在于它不但实现了碳纤 维的回用，且工艺简单、设备成本 低，回用碳纤维比～般碳纤维更具 价格优势。整个工艺利用现有设
由１００％碳纤维织成的机织物 和编织带可以很容易地被解散成 纤维状。碳纤维定向铺层材料可 用其他材料的股线缝边来固定纤 维，这就增加了分离原料的困难。 此外，这种股线也给接下来碳纤维 用作增强物带来了障碍。图１所 示的是各种废料。
２ 废料回用的工艺
获得回用长纤维的新方法是 按制织顺序在不同压力下解散废 料。首先破坏织物间的粘结，随后 解散纤维块，为了使这项工艺也能 加工长丝，各种操作可以集中在～ 起完成。此方法的核心装置是～ 套设备，它不适用于传统的纺织 业，但是符合此项工艺的目的。 图２所示的是碳纤维纺织废料再 利用方法的示意图。
用纤维的参数值。 从表１可知，碳纤维经回用工
序后作为纺织材料仍有相当高的 再利用价值，纤维的各项物理机械 性能并未被回用工序削弱。平均 长度＞３０ ｍｍ的纤维是作为碳纤 维增强塑料件的很好的半成品，在 实验室里，已成功运用这项工艺制 得了１００％碳纤维的非织造材料。
３ 回用纤维的性能４ 回用工艺复杂的流程
ｂｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ ＳＯ ｔｈａｔ ａ ｄｉｒｅｃｔ ｔｅｘｔｉｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｅｎａｂｌｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ
ａｇａｉｎｓｔ ｄｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｉｓ ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｐｌａｎｔｓ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ｉｎ ａ ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ ｌｉｎｅ ｆｏｒ ｔｅｘｔｉｌｅ ｃａｒ— ｂｏｎ ｗａｓｔｅｓ ｌｉｋｅ ｔｈｒｅａｄｓ，ｗｏｖｅｎ ｆａｂｒｉｃｓ，ｂｒａｉｄｉｎｇ ａｎｄ ｔａｐｅｓ．
如果工业化生产以纺织废料 为原料的长
这项被称为“成网一开松”工 艺的研究对实现碳纺织废料的回 用有着重要的影响，它的目的旨在 得到平均纤维长度≥２０ ＩＢｍ的再 生碳纤维，并证明集料有效地除尘 和包裹是工业应用时必要的预处理。
形，现在碳纤维也用于松散材料的 碳纤维成功
头端加固。由于用作增强物的碳 纤维的需求稳步增长，因此，碳纤
得到的设备实现的新回用工艺。 首先分级碳纤维废料被喂入第一 台落刀切断机，然后切断后的原料 在一条全自动生产线上通过所有 道次到达纤维分离器。粉碎机的 产量由整套设备的产能决定，可以 根据不同设备的产能来调节。中 央除尘设备可以过滤废气、碳粒 子，维护设备安全运行，同时利用 风动设备净化回用纤维以及粉碎 机排出的材料。
表１给出了原料和获取的回
图３所示的是使用市场上买
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ，ｔｅｘｔｉｌｅ ｗａｓｔｅ，ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ
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从纺织废料中提取的长碳纤维
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
Gerald Ortlepp， Renate Lützkendorf， 戴自怡 图林根纺织与塑料研究所(TITK) (德国)
新方法中的原料制备包括废 料最终拣选、去除杂质以及用两部 落刀切断机预压碎。
边长为３０～７０ ｍｍ的原料片 应预压碎，这一步与传统撕破工艺 的原料制备类似，在工艺上用粉碎
图２新型碳纺织废料回用的基本工艺
机取代了撕破机，这样也同时减少 了纤维粉尘。原料片粉碎后得到 了长纤维的缠结体以及留下的股 线。原料从风动粉碎机里出来，操 作必须在低风动压的条件下进行， 以防止飞花和碳纤维粉尘飞扬。 粉碎工艺的强度值可调范围很广， 根据所用原料和成品所需的粉碎 效果不同而有所改变。
国际纺织导报 MELLIAND - CHINA 2007,35(4)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gjfzdb200704005.aspx
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｓｈｏｗｎ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｃｌａｉｍｅｄ ｆｉｂｅｒｓ ｏｆ＞２０ ｍｍ ｌｅｎｇｔｈ ｆｒｏｍ ｔｅｘｔｉｌｅ ｃａｒｂｏｎ ｗａｓｔｅｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｅａｒｉｎｇ ｐｌａｎｔ ａｓ ａ ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｈｉｇｈ·ｖａｌｕｅｄ ｒｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｃｌａｉｍｅｄ ｆｉｂｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ ｆｒｅｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｕｓｔ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｓｈｏｒｔ ｆｉｂｅｒｓ．Ｔｈｅ ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ＣＦ ｒｅｃｌａｉｍｅｄ ｆｉｂｅｒｓ ｃａｒｌ
防弹布、安全气囊、工人的防护服， 甚至是军用织物。根据工艺条件
碳粉末和碳短纤维，其粉碎度和开松度可以调整，因此可直接进行纺织加工。 这项技术能有效地防止粉尘飞扬，并且可以用市场上买得到的机器设备加工， 回收股线、机织物以及编织绳、带等含碳废料。
关键词：碳纤维，纺织废料，回收利用
和所用纤维材料，缠结纤维的平均 长度可高达６０ ｎｌＩｌｌ。基于纤维长 度在加长，这些回用产品拥有更高 的再循环潜力。