再循环复合材料和相关方法与流程

再循环复合材料和相关方法

本技术是申请日为2017年8月10日，申请号为201780078172.2(国际申请号为pct/us2017/046245)，名称为再循环复合材料和相关方法的发明专利申请的分案申请。

技术领域

1.本文的实施方式涉及复合材料的再循环和再利用，尤其涉及风力涡轮机材料的再循环和再利用以产生复合材料，例如刨花板(particle board)。

背景技术：

相关技术的讨论

2.几乎每个产业都使用玻璃纤维和纤维增强材料来生产各种部件和产品。由于对消费品和工业产品需求的增加(尤其是在电子、航空器、建筑、可再生能源、汽车和基础设施开发(例如公共结构)中)，全球对这些材料的需求激增。在美国、中国和印度，近80％的消费品购买在使用一次后被丢弃。这些经济体为利用过剩的可用废弃材料提供了巨大的机会。全球对清洁能源和基础设施升级的需求预计也将推动复合纤维玻璃产业未来的增长。

3.然而，在许多方面，由于负面的环境影响，玻璃纤维和纤维增强材料在消费品和商业市场中均成问题。其它产品之中，例如，玻璃纤维隔热材料现在被视为是对环境以及个体健康(如果吸入的话)的潜在危害。事实上，加利福尼亚州要求“玻璃纤维生产商在加利福尼亚州制造或销售的玻璃纤维建筑隔热材料中使用至少30％的消费者用过的碎玻璃”(加州综合废物管理委员会，2009年)。与此同时，美国对再循环和再生消费品的需求在不断增长。根据环境保护局的说法，美国人现在与美国历史上任何时候相比在更多地回收。1990年，美国人回收了16％的废弃物，这一比例在2005年增加至32％。城市固体废弃物也减少了200万吨，降至全国不到2.46亿吨。

4.玻璃纤维和其他纤维增强材料长期以来难以再循环到新的和有用的产品中。例如，一些玻璃纤维制品制造商正试图在生产过程中大大增加再生玻璃纤维的使用。尽管这些公司已经研究了在国内外回收消费品用玻璃纤维的方法，但是制造商只能获得足够的再生玻璃纤维来代替玻璃纤维产品中使用的10％至25％的原生树脂(virgin resin)。特别地，风力涡轮机(wt)叶片是由玻璃纤维(纤维聚合物基质)复合材料(gfc)构成的大型物品，其在叶片的某些区域中具有木芯并且通常具有70/30的gfc/木材重量比率。聚合物基质可以是热固性树脂，例如环氧树脂、聚酯树脂或乙烯基酯树脂。树脂被固化(加热时不软化)并且是可回收风力涡轮机(rwtb)混合物的一部分。按比例，玻璃纤维增强聚合物(gfrp)约占叶片总重量的三分之二。在许多情况下，这种大型物品，即复合材料风车涡轮机叶片，被简单地埋在垃圾填埋场中或燃烧。

5.对最大限度地使用再生纤维增强产品(例如再循环上述风力涡轮机叶片)有兴趣的原因有很多。在再生玻璃纤维提供了降低制造成本的途径的同时，环境问题也激励制造商重复使用或再循环纤维增强产品。消费者正表现出对环保型制造商的偏好，并且联邦和州政府经常正调查从废物流中除去玻璃纤维的时间表的强制要求，或强制要求在成品中使

用再生复合材料。

6.过去尝试回收玻璃纤维失败的一个主要原因是因为确保进料充足供应的收集系统没有到位。此外，许多企业都失败了，这是因为他们无法获得足够的原材料来满足需求。此外，对或有负债的担忧阻止一些生产者将材料送去再循环。

7.关于风力涡轮机叶片，这种部件具有20至25年的预测寿命，并且目前没有可接受且可负担的解决方案用于分解废弃材料并随后将用于重建的这些材料再循环成有益的替代产品。有三种不同的再循环方法：机械方法、热学方法和化学方法。特别是机械技术，这是最简单的方法以及目前唯一达到商业水平的解决方案，其利用粉碎机(shredder)，其中所生产的材料产生复合材料、玻璃纤维和基质粉末的块件。特别地，该技术试图减少原始玻璃纤维的量，这能降低最终再造产品的成本。然而，作为制得复合材料中唯一的增强部件的粉碎的复合材料仍然困难。

8.关于可回收纤维增强原材料的缺乏，一个还可以帮助相关收集系统的可能的解决方案是，研究跟踪由风电场(wind farm)产业产生的废弃叶片部件的丰度，以便获得可用的废弃风力涡轮机叶片组分的数据库。然而，目前没有适用于风力涡轮机叶片材料的再利用、再制造、焚烧或处置以便再循环到有益产品(例如本文所公开的新型聚合物复合材料)中的有益跟踪方法和/或系统。

9.robert j wolf于2007年3月6日提交的名称为“method of recycling fiberglass reinforced plastics”的美国专利号8,361,358中描述并要求保护一种由再循环增强塑料提供产品的方法的背景信息，包括以下内容：“[a]再循环玻璃纤维增强塑料的方法。这些步骤包括用研磨机将用过的纤维增强塑料材料例如废料研磨成预定长度，以形成研磨的增强塑料材料。然后将研磨的增强材料与混合剂混合以形成复合材料，该复合材料被加热以固化复合材料以形成面板(panel)。”[0010]

william e.amour于1995年3月9日提交的名称为“method of recycling fiberglass reinforced plastics”的美国专利号5,569,424中描述并要求保护一种再循环废弃复合材料的方法的背景信息，包括以下内容：“[a]用于再循环废弃复合材料的方法和设备。该方法包括：将固化的废弃复合材料预切碎成尺寸可管理的条带；将预切碎的条带调节成树脂颗粒和松散纤维(其长度约为0.5英寸到1.5英寸)；将树脂颗粒和松散纤维与未固化的树脂混合；以及将所得混合物放入具有轮廓成形表面的模具中以形成复合部件。通过使复合材料条带通过具有高速旋转叶片的调节器来对其进行调节。旋转叶片包括多个成角度的切割尖端，其将废弃复合材料切碎成松散纤维和树脂颗粒。树脂颗粒和松散纤维穿过围绕切割叶片和切割尖端的圆柱形筛网中的孔。”[0011]

richard baker于1994年12月12日提交的名称为“recycled fiber reinforced resin containing product”的美国专利号5,681,194中描述并要求保护一种提供含有再生纤维增强树脂的产品的方法的背景信息，包括以下内容：“[a]含有再生纤维增强树脂的产品，以及制造这种含有再生纤维增强树脂的产品的方法，以及用于制造这种含有再生纤维增强树脂的产品的装置，所述产品包含与一定量粒状聚集体(granular aggregate)材料混合在一起的一定量的纤维增强树脂块，以及粘合剂，其中纤维增强树脂块和粒状聚集体被混合和埋置在粘合剂中，粘合剂选自具有初始塑性状态的材料，其中可将纤维增强树脂块和粒状聚集体混合，然后在不加热的情况下将粘合剂材料在室温下硬化成硬质块。”。

pearce等人在“recycling of wind turbine blades”(www.appropedia.com)中描述了关于再循环风力涡轮机叶片的其他背景信息，并且如“recycling of wind turbine blades,”renewable energy focus,pearce等人,no.9(7),第70-73页,2009中所述。

[0012]

gagas等人于2001年12月13日公开的名称为“composite structural components for outdoor use”的美国专利申请号2001/0051249中描述并要求保护一种提供复合结构部件的方法的背景信息，包括以下内容，“[a]本发明的结构体包括一系列相互连接的结构构件。诸如面板等的结构构件由包含具有足够强度的固化(交联)树脂作为其第一基本成分的组合物制成，当其按照下述填充时能支撑重达约700磅的重量而无明显弯曲，但其具有足够的弹性以进行弯曲和从冲击(例如与小船低速碰撞或沉重的人类携带的物体掉落)中回弹而不会破裂或断裂。固化的树脂基质含有第一填料和一定量的第二填料，第一填料基本上由能有效改善结构体的抗冲击性和耐火性的无机颗粒组成，第二填料基本上由能有效增强结构体的刚度和减少在其内部的裂纹扩展的纤维组成。可加入有效量的基本上由塑料微球组成的可选的第三填料，以将面板的重量减少至少10％而不显着影响交联树脂和第一填料和第二填料的其他基本性能，即弯曲强度、耐火性、抗冲击性、刚性、抗裂纹扩展性以及对户外环境特别是海洋环境的抵抗力。与用于构建这种结构体的常规材料相比，由本发明的复合材料的面板制成的墩子(pier)和船坞(dock)提供了优越的性能。”[0013]

因此，需要一种从风力涡轮机叶片中提取和再利用不同材料的改进方法，从而不仅解决环境问题而且还能提供有益的产品，例如但不限于新型复合面板。此外，需要跟踪这种叶片，这是因为随着更多叶片制造商和风电场运营商使用这种跟踪系统，将会有更大量的叶片被回收，因为回收方法更简单。此外，提供能够使稳定的材料流再循环的信息能实现使回收设施完美地适应材料的体积。使用本文的教导，来自风电场的材料的拾取也是自动化的，以节省时间和金钱。

[0014]

此外，追踪本文示例性实施方式的风车叶片的状态对于特定的回收设施可能是至关重要的。具体地，了解例如叶片制造、维护和处理时间的细节，这些信息可用于将这种叶片用于特定购买者的产品，以便为想要一致性的那些人增加可重复性(例如，以便保持玻璃纤维与木材的一致比例)并提醒那些可能提供不太理想的再生产品的特定批次的废弃叶片的购买者。本文的实施方式涉及这种需要。

技术实现要素：

[0015]

本公开涉及含有复合材料的产品以及处理该材料的方法和制造该产品的方法。在许多情况下，复合材料是玻璃纤维或其他纤维增强材料，包括含再循环的玻璃纤维或再循环的纤维的材料。复合材料被分解成用于形成新产品的颗粒。如本文所公开地，即使在复合材料在使用之前发出挥发性有机化合物(voc)或有害空气污染物的情况下，新产品也可设计成不排放voc且不排放有害空气污染物。产品可被设计用于结构应用，其非限制性示例是道路、铁路轨枕(railroad tie)、交通障碍物、电杆(telephone pole)和电杆横杆(telephone pole cross bar)、船坞铺板(dock planking)、海堤、桩、缓冲块(bumper stop)和支柱(post)。在其他应用中，产品可用于非结构或装饰性消费产品。

[0016]

此外，优选地，如本文所公开的风力涡轮机材料的再循环是指用于提取和再利用所需材料的再处理操作。这种待再处理/再循环的材料通常包括但不严格限于再循环风力

涡轮机叶片(rwtb)以便用于应用中，比如例如复合材料颗粒/纤维板面板。如本文所公开，因此这种再循环风力涡轮机叶片(rwtb)材料的特定机械和物理特性以有利的方式使用，从而在作为一种非限制性应用的复合材料颗粒/纤维板中提供新型增强。

[0017]

此外，本文产品(例如，复合材料颗粒/纤维板)所需的机械(例如，弹性模量(moe)、断裂模量(mor)、内结合强度(ib))和物理(例如，密度、含水量、吸水性(即吸收和/或吸附)、厚度膨胀密度)性能可以以某种方式改变，以提供相对于市场上类似材料的所需的整体改进的产品。具体地，通过利用再循环风力涡轮机叶片(rwtb)材料和通过利用例如所需的树脂％(mdi％)、在材料中的既存含水量(例如，约1.25％)以外的含水量％(mc％)以及其他因素(例如但不限于添加物、施加的压制压力和加热方案等)，提供了一种具有可变特性的改进的颗粒/纤维板产品。作为一个主要的示例，构造的rwtb复合材料颗粒/纤维板的moe(psi)几乎是天然刨花板的两倍。此外，rwtb复合材料颗粒/纤维板的厚度膨胀和吸水性能在制造材料中得到改善。

[0018]

为了进一步理解对常规天然纤维系复合材料的改进，本文的颗粒/纤维板复合材料的配置的所得性质包括但不限于改进的阻燃性(基于其热稳定性)、较小的厚度膨胀和改善的耐久性。这种所得颗粒/纤维板材料可用于基本上任何数量的家用或非家用(工业)应用，比如例如增加隔热、底层地板、家庭建筑、移动房屋装饰、家具、橱柜、台球桌、搁架、玩具、标志和墙壁衬里等。

[0019]

在第一方面，本发明包括一种将复合材料处理成较小块件的方法，可选地从材料中释放出树脂。在一些情况下，复合材料是玻璃纤维或另一种纤维增强材料，并且该方法产生纤维和树脂的块件和/或为纤维和树脂的混合物的块件。在一些实施方式中，小颗粒用于形成如本文所公开的新型复合材料产品。

[0020]

在第二方面，本发明包括一种用通过本文公开方法制备的经处理的复合材料生产产品的方法。在一些情况下，经处理的材料是如本文所公开的再循环或再生玻璃纤维或纤维增强材料。

[0021]

在一些实施方式中，本发明的方法可被视为废弃或损坏超出有用性的复合材料或原材料的再循环。在许多实施方式中，复合材料是大型成品，作为非限制性示例，例如船体、航空器部件和复合材料风车叶片。在这种情况下，可在使用本文公开的方法之前或之后进一步处理复合材料，以除去不需要的污染物或组分。

[0022]

在其他实施方式中，本发明的方法涉及用再循环组分生产复合材料产品。本发明的再循环组分包括已经通过本文公开的方法进行了处理的复合材料，例如玻璃纤维或其他纤维增强材料。在许多情况下，生产的产品不排放或排放少量voc或有害空气污染物。

[0023]

在进一步的实施方式中，本发明的方法涉及再循环程序，该再循环程序设定基准废物产生量并提供减少废物产生的目标和指标。该程序跟踪废物减少情况，并可每年或以其他方式报告结果。废物减少量可转换为可为其提供认证的碳当量。

[0024]

在另一方面，本发明包括含有通过公开方法进行了处理的复合材料的产品。在许多情况下，经处理的复合材料是再循环或再生玻璃纤维或其他纤维增强材料。该产品可为结构的或非结构的，也可具有装饰性方面。

[0025]

在其他非限制性实施方式中，产品包括另外的组分，例如橡胶、塑料、聚集体固体颗粒、聚集体岩石、二氧化硅、飞灰、水泥、砂和其他种类的碎石或砾石。在进一步的实施方

式中，通过将经处理的复合材料与树脂体系一起固化来生产产品。

[0026]

作为另一个非限制性方面，本文公开的制造复合材料产品的再循环方法包括：跟踪一个以上复合材料风力涡轮机叶片，其中跟踪还包括收集和组织关于能源生产者所使用的复合材料风力涡轮机叶片的信息；处理所跟踪的一个以上复合材料风力涡轮机叶片，以形成所得复合材料风力涡轮机叶片材料的至少一个尺寸为1/2英寸以下的块件；将经处理的所得复合材料风力涡轮机叶片材料与选自以下材料中的一种或多种材料混合：树脂、水分和一种或多种添加物；将经处理的复合材料风力涡轮机叶片材料的混合物形成为用于提供所得复合材料产品的形状；以及施加压力和温度以固化所形成的混合物。

[0027]

本文实施方式的另一方面涉及一种生产阻燃复合材料产品的再循环方法，包括：在整个监管链中跟踪复合材料风力涡轮机叶片材料；处理在跟踪步骤中识别的风力涡轮机叶片材料，以提供多个风力涡轮机叶片(wtb)原料块件，所述块件的一个以上尺寸为至少一英寸或更小；在处理设施(ppf)处接收经处理的风力涡轮机叶片(wtb)原料块件；精制经处理的风力涡轮机叶片(wtb)原料，以提供多个一个以上尺寸为约1/16英寸至约1/2英寸的复合材料块件；用一种以上液体喷涂所述多个复合材料块件以提供阻燃复合材料混合物，其中所述一种以上液体还包含：含量为3％至约10％的聚合甲基二异氰酸酯(mdi)树脂、水分和一种以上添加物；将阻燃复合材料混合物形成为用于提供所得阻燃复合材料产品的形状；在温度和压力下热压所形成的阻燃复合材料混合物，以固化所成形的复合材料混合物；以及切割固化的阻燃复合材料混合物以获得高度、长度和宽度中的一个以上的尺寸，从而提供所得的阻燃复合材料产品。

[0028]

本文实施方式的另一方面涉及一种用于再循环风力涡轮机叶片材料的跟踪方法，包括：制造一个以上风力涡轮机叶片；在系统的后端进行认证，该系统还包括：解决方案界面、制造商界面、能源生产商界面和数据库，其中认证还包括提供唯一的用户名和密码；在后端提供的表单(form)中创建新记录，其中新记录包括在整个监管链中待跟踪的一个以上风力涡轮机叶片的初始收集信息；将创建的新记录存储在数据库中；以及编辑表单，然后在编辑后通过后端途径存储，其中编辑由以下中的至少一个的用户(user)提供：解决方案界面、制造者界面和能源生产者界面，并且其中编辑还包括利用后端处的屏幕来提供选自以下中的至少一个信息：叶片制造、维护、处理时间以及与所跟踪的一个以上风力涡轮机叶片相关的任何其他相关信息。

[0029]

因此，使用rwtb材料制造复合材料刨花板被证明是对现有技术的改进，并且是对已达到最大寿命的风力涡轮机叶片的有益解决方案。而且，根据该结果，可以引入rwtb材料以提供复合材料的改进的特性和增强的材料性能，从而能够实现如本文所公开的新型颗粒/纤维板产品。

附图说明

[0030]

图1是说明处理复合材料的方法的图。

[0031]

图2是说明再循环复合材料以生产新型固体复合材料产品的方法的图。

[0032]

图3是说明与再循环或碳信用额处理并行的处理复合材料的方法的图。

[0033]

图4显示了可再循环风力涡轮机(rwtb)材料、纯玻璃纤维和纯木材的tga曲线，以进行在氮气下加热速率为20℃

·

min-1

的高达800℃的比较。

[0034]

图5a显示了断裂模量(mor)vs树脂％(即mdi％)、含水量*mc(％)和尺寸(英寸)结果的关系的条形图。

[0035]

图5b显示了moevsmdi(％)、mc(％)和尺寸(英寸)结果的关系的条形图。

[0036]

图5c显示了内结合强度(ib)vsmdi(％)、mc(％)和尺寸(英寸)结果的关系的条形图。

[0037]

图6a显示了morvs尺寸和密度结果的关系的条形图。

[0038]

图6b显示了moevs尺寸和密度结果的关系的条形图。

[0039]

图6c显示了ibvs尺寸和密度结果的关系的条形图。

[0040]

图7显示了本发明实施方式配置的可回收风力涡轮机(rwtb)材料的不同颗粒尺寸的弹性模量(moe)的条形图，以显示出其与传统天然纤维系刨花板相比的改进。

[0041]

图8a显示了浸渍2小时和4小时后可回收风力涡轮机(rwtb)颗粒/纤维板的厚度膨胀vsmdi％关系的比较。

[0042]

图8b显示了浸渍2小时和4小时后可回收风力涡轮机(rwtb)颗粒/纤维板的厚度膨胀vsmc％关系的比较。

[0043]

图8c显示了浸渍2小时和4小时后可回收风力涡轮机(rwtb)颗粒/纤维板的厚度膨胀vs颗粒尺寸关系的比较。

[0044]

图8d显示了浸渍2小时和4小时后可回收风力涡轮机(rwtb)颗粒/纤维板的厚度膨胀vs密度关系的比较。

[0045]

图9a显示了浸渍2小时和4小时后吸水量vs一定范围的树脂％(即mdi％)和对照常规天然纤维系复合材料的对比图。vsmc％。

[0046]

图9b显示了吸水量vs一定范围的含水量％(即mc％)和对照常规木材复合材料的对比图。

[0047]

图9c显示了吸水量vs一定范围的颗粒尺寸的对比图。

[0048]

图9d显示了针对复合材料的吸水量vs一定范围的密度配置的对比图。

[0049]

图10显示了如本文所公开的用于再循环目的的用于跟踪风力涡轮机叶片的系统/软件流程图。

[0050]

图11显示了用于输入数据的跟踪系统/软件的示例屏幕。

[0051]

图12显示了跟踪系统/软件的示例屏幕，其中可以实现初始输入数据的编辑。

[0052]

图13显示了如本文所公开的跟踪/软件系统的信息架构流程的示例。

具体实施方式

一般说明

[0053]

如本文所公开，风力涡轮机材料的再循环通常但不一定是指用于提取和再利用所需材料的再处理操作。这种待再处理/再循环的材料通常包括但不严格限于应用(比如例如复合板)中的再循环风力涡轮机叶片(rwtb)。特别地，这种再循环风力涡轮机叶片(rwtb)材料的机械和物理性质因此以有利的方式被使用，以便在作为一个非限制性应用的复合材料颗粒/纤维板中提供新型增强。

[0054]

优选地，本文产品(例如，复合材料颗粒/纤维板)所需的机械(例如，弹性模量(moe)、断裂模量(mor)、内结合强度(ib))和物理(例如，密度、含水量、吸水量和厚度膨胀密

度)性能可以以某种方式改变，以提供相对于市场上类似材料所需的整体改进的产品。具体地，通过利用再循环风力涡轮机叶片(rwtb)材料和通过利用例如所需的树脂％(mdi％)、在既存含水量(例如，约1.25％)以外的含水量％(mc％)以及其他因素(例如但不限于添加物、施加的压制压力和加热方案等)，提供了一种具有可变性能的改进的颗粒/纤维板产品。

[0055]

配置的性质包括但不限于如本领域普通技术人员已知和理解的改进的阻燃性(基于其热稳定性)、较小的厚度膨胀和改善的耐久性，其如本文公开的所得有益机械性能(即，断裂模量(mor)、弹性模量(moe)和内结合强度(ib))所示。这种所得颗粒/纤维板材料可用于任何数量的家用或非家用(工业)应用，比如例如增加隔热、底层地板、家庭建筑、移动房屋装饰、家具、橱柜、台球桌、搁架、玩具、标志和墙壁衬里等。

[0056]

如本文所公开，提供了使用rwtb材料制造复合材料刨花板的优异的机械和物理效果。例如，与现有产品(天然纤维/木系刨花板)相比，moe、mor和ib显示出本文产品例如复合材料产品(颗粒/纤维板)的机械性能的显着增强。作为本文所示示例，构建的rwtb复合材料颗粒/纤维板的moe(psi)几乎是天然纤维系刨花板的两倍。此外，rwtb复合材料颗粒/纤维板的厚度膨胀和吸水性能在制造材料中得到改善。

[0057]

因此，所获得的结果表明使用rwtb材料制造复合材料刨花板是已达到最大寿命的风力涡轮机叶片的最佳解决方案之一。而且，根据该结果，rwtb材料可以改善本文所得颗粒/纤维板复合材料的特性和材料性能。具体说明

[0058]

在本文的本发明的说明书中，应理解，除非隐含或明确地理解或另有说明，否则以单数形式出现的词包含其复数对应词，并且以复数形式出现的词包含其单数对应词。此外应理解，对于本文所述的任何给定组分或实施方式，除非隐含或明确地理解或另有说明，否则对于该组分列出的任何可能的候选物或替代物通常可单独使用或彼此组合使用。此外应理解，如本文所示的附图不一定按比例绘制，其中一些元件的绘制可能仅仅是为了让本发明更清楚。而且，可以在各个附图中重复附图标记以显示对应或类似的元件。另外应理解，除非隐含或明确地理解或另有说明，否则任何这些候选物或替代物的列表仅仅是说明性的而非限制性的。另外，除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的表示成分、组分、反应条件等的量的数字应理解为被术语“约”修饰。

[0059]

因此，除非有相反的指示，否则说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是可依赖于本技术公开的主题(subject matter)意欲获得的所需性质而变化的近似值。至少，并非试图将等同原则的应用限制在权利要求书的范围内，而是每个数值参数至少应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本技术公开的主题的宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值被尽可能精确地报告了。但是，任何数值固有地包含必然会由其各自检测测量中发现的标准偏差所引起的某些误差。

[0060]

出于本文讨论的目的，关于本文产品的密度以psi或lb/ft3为单位进行描述。弹性模量(moe)也称为杨氏模量，是衡量本文材料抵抗载荷下的弹性(可恢复)变形的能力的数字，单位为psi。断裂模量(mor)(即弯曲强度)是产品在破裂前的强度的度量，单位为psi。内结合强度(ib)是垂直于表面的以psi为单位的拉伸强度，即产品内部粘合性能的度量。厚度膨胀(以英寸为单位)是关于含水效应和内结合强度的重要因素，包括最终产品本身的膨胀。

[0061]

如本文所述，本公开包括处理或分解复合材料以供后续应用(例如本文公开的产品的生产)的方法。在一些情况下，该方法由复合材料或再生(或再循环)复合材料生产颗粒。作为非限制性实例，公开的分解复合材料的方法可包括撕碎或压碎、锤磨、切碎、切割、撕裂、撕开、敲击、研磨或其它的降解复合材料以形成复合材料的小块的方式。然后可研磨复合材料的小块以形成较小的复合材料颗粒。

[0062]

在一些实施方式中，本公开的方法用市售或工业粉碎机和市售或工业纤维-树脂产品研磨机实施。在一些情况下，本公开的粉碎机和/或研磨机是便携式的，使得复合材料的处理可以在现场或在材料的位置处实施，从而降低运输成本。

[0063]

在许多实施方式中，所公开方法中使用的复合材料会再循环预先存在的废弃、过剩或损坏超出有用性的复合材料产品或原材料。这种材料的来源的非限制性示例包括固化或未固化的废料和粗纱(roving)，它们来自玻璃纤维和纤维增强塑料制造者和产品制造者、船体和其他船用设备、复合材料涡轮叶片(包括风车叶片)和航空器零件。在许多情况下，输入材料是由聚酯和苯乙烯树脂形成的纤维增强材料。纤维材料的非限制性示例包括玻璃纤维、石墨、碳、尼龙和以及其他合成纤维。

[0064]

在某些情况下，复合材料太大而不能装入粉碎机或研磨机中。因此，本公开的方法可以包括压碎、切割、切碎、撕裂、撕开或其他的将复合材料的大块减小到适合商业或工业粉碎机、压碎机、切碎机或研磨机的尺寸和形状的方式。本领域已知用于减小复合材料尺寸的切割或压碎方法或程序，包括需要环境保护局(epa)的空气许可证才能进行室内或室外操作的那些方法和程序。

[0065]

在一些实施方式中，在如本文所公开的处理之前，对复合材料的尺寸和含量进行分类。也可在用合适的溶剂或清洁剂处理之前、在分解过程之前或期间对复合材料进行清洁。在某些情况下，清洁发生在粉碎之前。在许多实施方式中，复合材料包括不希望被包含在新型复合材料产品中的附加组分，或者外来材料已与复合材料混合。这种污染物的非限制性示例包括木制品、黑色金属和有色金属。在这种情况下，可以对复合材料进行附加处理以去除污染物。附加处理的非限制性示例包括将复合材料暴露于磁体或磁性表面以吸引和去除选定的金属污染物。这种磁体可为输送系统(例如振动输送机)的一部分。作为另一示例，可将复合材料的块件或颗粒放置在旋转装置(例如离心机或旋风分离器)中，并以高速旋转旋转，使得较重的物体例如金属或石头的块件与较轻的复合材料的块件或颗粒分离。当然，关于本公开方法中的每个动作可执行多个分离过程。在许多情况下，从本领域已知的这些和其他分离过程中收集的任何金属也可被再循环。

[0066]

本公开还包括诸如将复合材料的小块研磨成较小的复合材料颗粒等方法。可选地，如美国专利号5,569,424中所公开，可包含纤维和树脂的颗粒不需要被分离成纤维和树脂组分，其所记载全部内容通过引用并入本文。颗粒还可用于形成如本文所公开的固体复合材料产品。作为非限制性示例，颗粒可与树脂体系组合以产生固体纤维增强复合材料产品。在其他情况下，颗粒可与其他干燥粘合剂、填料、增强剂(reinforcement)或补强剂(strengthening agent)组合以产生干混合物产品。在其他情况下，颗粒可用作添加物或增强基质以增加强化产品的产品寿命、强度和/或耐久性。强化产品的非限制性示例包括塑料树脂、树脂铸件、壳体、纤维板、交通障碍物、铁路轨枕、铺板、混凝土、橡胶和木质复合材料产品。

[0067]

在许多实施方式中，待磨削的小块直径不大于约3英寸。在其他实施方式中，本发明的块件的直径不大于约2.5英寸，或不大于约2英寸，或不大于约1.5英寸。在一些实施方式中，所述块件的直径小于约1英寸至约3英寸。如整个本公开所使用，数值所跟着的术语“约”表示包括该数值和比该数值小十(10)％至大十(10)％的值的范围。

[0068]

在其他实施方式中，小块可为杆、条、立方体、矩形棱柱、圆柱或不规则形状的形状或形式，其中形状的宽度或长度小于约24英寸。在其他实施方式中，该块件的宽度或长度小于约18英寸，或小于约12英寸，或小于约10英寸，或小于约8英寸，或小于约6英寸，或小于约4英寸或小于约2英寸。

[0069]

在许多实施方式中，所公开的研磨方法产生平均纤维长度为约1英寸或以下的颗粒。在其他实施方式中，颗粒的平均纤维长度为约半英寸或以下，或约四分之一英寸或以下，或约八分之一英寸或以下。在一些实施方式中，本发明的颗粒的平均纤维长度为约半英寸至约八分之一英寸，或约半英寸至约四分之一英寸，或约四分之一至约八分之一英寸。

[0070]

如本文所述，本公开的方法包括用复合材料颗粒制造或形成固体复合材料产品。复合材料可为通过本文公开的分解方法生产的“再循环”材料。因此，本发明包括处理如本文所述的复合材料以形成复合材料颗粒的方法，然后将该复合材料颗粒用于制备固体复合材料产品。在一些实施方式中，该方法包括：将复合材料(例如再生材料)粉碎、压碎和/或研磨成颗粒，将颗粒与树脂组合以形成混合物，将混合物置于模型或模具中，以及固化混合物以形成固体复合材料产品。

[0071]

当然，根据本发明制备的颗粒可单独存储或与一种以上试剂混合存储。试剂的非限制性示例包括适用于形成复合材料产品的干粘合剂、填料、催化剂、增强剂和补强剂。作为非限制性示例，经研磨的复合材料(颗粒)可与聚集体岩石和/或二氧化硅组合并储存直至用于生产或制造复合材料产品为止。

[0072]

在一些实施方式中，树脂可能需要催化剂用于操作。在其他情况下，树脂不需要催化剂。在一些情况下，树脂可能需要施加热和/或压力来固化，而在其他情况下，树脂可在室温下固化。在其他情况下，树脂也可已经从预先存在的材料中再循环。树脂的非限制性示例包括可流动的塑料、聚合物、环氧树脂、饱和和不饱和的非苯乙烯化聚酯，和乙烯基酯树脂。在某些情况下，使用不含苯乙烯的聚酯树脂将减少或消除来自固化的固体复合材料产品中的voc或有害空气污染物的放气(outgassing)。

[0073]

如本文所公开，本公开的方法可包括：在添加或不添加其他组分的情况下，并且可选地不施加热或压力，固化树脂和颗粒的混合物。在许多情况下，将混合物处置、放置或倒入模型或模具中。在其他情况下，将混合物挤出成模型或封闭模塑。在其他情况下，将混合物倒成铸件。在其他情况下，可将混合物形成为大块或其他形状，可以由其机械加工或形成为多种产品。在其他实施方式中，施加适当的压力和温度以产生固化产物。

[0074]

在一些实施方式中，在形成固体复合材料产品时，用一种以上附加的组分实施制备复合材料产品的方法。颗粒-树脂混合物中组分的非限制性示例包括粘合剂、填料、树脂、催化剂、增强剂和补强剂。组分的其他非限制性示例包括聚集体固体颗粒、聚集体岩、砾石、砂、木材、织物、管材、棒材(rob)、条体(bar)、纤维、金属、蜂窝、隔离物(spacer)、填料、树脂、再生树脂、塑料树脂、催化剂、再生聚合物、纸纤维、粘合剂、水泥、氧化镁、水、水泥、石灰石、花岗岩、化学添加剂及它们的组合。在一些情况下，将附加的组分混入树脂-颗粒混合物

中。在其他情况下，在添加混合物之前将组分处置或放入模型、模具、铸模等中。在其他情况下，在添加混合物之后将组分放置或放入模型、模具、铸模等中。

[0075]

本公开还包括将复合材料颗粒与粘合剂、填料或其他增强材料组合的方法，可选地将该组合与树脂混合，可选地将混合物置于模具中并可选地固化该混合物。

[0076]

如本文所公开，固化的复合材料产品包含树脂和复合材料的颗粒以及可选的纤维增强材料。在许多情况下，产品还可包括附加组分，如聚集体岩石、砾石、砂、木材、织物、管材、棒材、条体、纤维，金属、蜂窝、隔离物、填料、树脂、再生树脂、塑料树脂、催化剂、再生聚合物、纸纤维、粘合剂、水泥、氧化镁、水、水泥、石灰石、花岗岩、化学添加剂及它们的组合。

[0077]

如上所述，本发明的复合材料产品包含树脂和复合材料颗粒。在一些情况下，复合材料颗粒形成不超过约50重量％的固化产物。在其他情况下，颗粒形成不超过约40重量％、约30重量％、约25重量％、约20重量％、约15重量％、约10重量％或约5重量％的固化产物。或者，在一些情况下，树脂占固化产物的小于约50重量％、约40重量％、约30重量％、约25重量％、约20重量％、约15重量％或约10重量％。

[0078]

在其他实施方式中，本公开的复合材料产品包含树脂、复合材料颗粒和聚集体颗粒或聚集体岩。在一些情况下，复合材料颗粒形成不超过约50重量％的固化产物。在其他情况下，颗粒形成不超过约40重量％、约30重量％、约25重量％、约20重量％、约15重量％、约10重量％或约5重量％的固化产物。在一些情况下，树脂占固化产物的小于约50重量％、约40重量％、约30重量％、约25重量％、约20重量％、约15重量％或约10重量％。在其他情况下，聚集体占固化产物的小于约80重量％、约70重量％、约60重量％、约50重量％、约40重量％、约30重量％或约20重量％。在其他实施方式中，产物还包含二氧化硅，该二氧化硅形成不超过约40重量％、约30重量％、约25重量％、约20重量％、约15重量％、约10重量％或约5重量％的固化产物。

[0079]

在一些实施方式中，本公开的复合材料产品包含树脂、复合材料颗粒、二氧化硅和聚集体岩。在某些情况下，固化产物中这四种组分的重量比为约25：15：20：40。在其他情况下，该比例为约20：20：20：40或约25：10：20：45。

[0080]

在其他实施方式中，本公开的复合材料产品可承受至少约10,000psi的压缩应力，其中压缩应力小于约7％。在其它实施方式中，在水中浸渍24小时后，本公开产品的重量可以增加小于约1％。

[0081]

现在已大概提供了本公开，通过参考以下实施例将更容易理解本公开内容，所述实施例是以举例的方式提供的，并且除非另有说明，否则所述实施例不旨在限制本公开。实施例实施例1原型制造使用以下混合物生产尺寸为约0.75”(英寸)

×

1.0”(英寸)

×

10”(英寸)的原型：

·

23重量％的树脂

·

15％的研磨回收的玻璃纤维产品，纤维长度为1/4

″

(英寸)

·

20％的二氧化硅

·

42％的尺寸不同的聚集体

1.将混合物装入高密度聚乙烯模具中并在真空压力下固化。在固化后机械加工原

型。实施例2原型试验-挠曲弯曲(flexural bending)

2.对实施例1的原型进行挠曲弯曲试验，结果如下。表1对每个样品进行弹性模量(moe)和断裂模量(mor)，并计算平均值。样品的平均moe为226,448psi，mor为2,901psi。实施例3原型试验-压缩

3.对实施例1的原型的较小部分进行压缩试验，结果如下。表2

原型部分表现非常好，平均最大应力为11,660psi。实施例4样品试验-吸水量

4.将样品完全浸入蒸馏水中24小时，结果如下。表3样本经历0.8311％的平均重量变化。实施例5

5.参考图1，在1中从原始设备制造者和其他回收源收集复合材料。在10中使用电锯或其他切割设备将复合材料切割成应有的尺寸以适合工业或商业粉碎机。在12中将复合材料粉碎成块件，然后在14中将该块件置于商业或工业研磨机中。在16中将得到的复合材料颗粒与树脂体系混合，并在视需要的外加的压力和温度下在模具或模型中在18中固化。实施例6参考图2，在20处收集并清洁重约22,000磅和长约220英尺的复合材料风车涡轮叶片。在22中将叶片切割成高度和宽度分别为约6.5

″

(英寸)

×

85

″

(英寸)的部分，以便装入商业或工业粉碎机中。将每个部分送入尺寸足够的粉碎机中，在24中生产出直径约1.5

″

(英寸)至2.5

″

(英寸)、长度不超过12

″

(英寸)的复合材料的小块。使用合适的筛网尺寸在26处将所得块件送入复合材料研磨机中，以产生平均纤维长度为1/4英寸的磨碎的复合材料的小颗粒。

7.在28处引入附加的填料、粘合剂或其它增强材料，以及树脂体系。填料是聚集体岩石和二氧化硅，树脂是不含苯乙烯的聚酯树脂。在30中将组合的混合物装入模型或模具中并固化以制造交通障碍物。在32中用为反光涂料和/或抗涂鸦涂料的涂饰剂处理交通障碍物。实施例7

8.将平均纤维长度为1/4英寸的经研磨的复合材料小颗粒与聚集体岩石、二氧化硅和不含苯乙烯的聚酯树脂以42：20：15：23的比例混合并充分混合。将混合物倒入铁路轨枕模具中，其中放置了4.5

″

(英寸)直径的pvc管。将混合物倒入周围并浸挂该管。将复合材料在室温下固化。由此产生的铁路轨枕可承受至少10,000psi，其中压缩应变小于7％。实施例8

9.参考图3，用于处理用于再循环和跟踪并应用再循环信用额的复合材料的系统包括例如在40中收集和组织在根据风能生产者的需求量身定制的软件程序中的与复合材料产品(例如风力涡轮机叶片或其他废料部件)有关的信息。在42中根据公开的方法处理损坏或废料部件。在44中处理者或回收者向风能生产者提供回收证书或解构证书。在46中处理者或回收者或其代理商还可收集再循环信用额并将再循环信用额传回给能源生产者。处理者或回收者将回收的复合材料与树脂和可选的其他组分组合以产生新型固体复合材料产品。实施例9颗粒/纤维板原型和材料和制造方法

[0010]

参考图3，使用上文在实施例8中论述的上述软件程序从制造者和/或风能源生产者(风能电场)收集和组织40(例如，跟踪)风力涡轮机复合材料信息，并且将在下面更详细地讨论。关于如何减少实践发生的教导如下所述。

[0011]

使用本文公开的跟踪系统/软件程序，风力涡轮机叶片被识别并且由风能源生产者提供。从承载梁中切割出叶片，该承载梁的宽度约5cm，长度约5cm，既存含水量(mc)为约1.25％。

[0012]

然后收集叶片1(参见图1)并使用公知机械将其处理/粉碎12(即切割、粉碎(参见图2中的参考符号1、10、12，图2中的22、24、26；和/或图3中的42))为手掌大小。然后将所得复合材料运送到华盛顿州立大学的复合材料和工程中心。虽然这种材料被风能生产者配置

成工作尺寸，但应理解，这种(将材料)减小到较小尺寸(的处理)也可以在任何选择的地点配置。

[0013]

然后将所接收的材料通过1/2

″

(英寸)、1/4

″

(英寸)、1/8

″

(英寸)、1/16

″

(英寸)筛网尺寸进行锤磨。应理解，对于实践的这种特定的减少，术语“锤磨”是指将材料粉碎成越来越小的块，直到这些块可以通过特定的筛网。虽然锤式粉碎机(例如，bliss锤式粉碎机)是有益的手段，但应理解，如本领域普通技术人员已知和理解，存在其他手段来实现所需尺寸。例如，hog磨机(其具有类似凿子的撞击元件以使rwtb块碰撞到破碎板上而破断)也可用于提供所需尺寸减小的材料。

[0014]

此外，还应理解，如本领域普通技术人员所理解，也可以使用用于提供所需尺寸的其他手段(例如，在公开市场中可得的常规磨机)并且通过特定筛网以在适当时同样地达到所需尺寸。

[0015]

为了制造本文公开的新型复合材料(即颗粒/纤维板)，选择聚合甲基二异氰酸酯(rubinate 1840)(pmdi)作为示例性树脂，但这并不排除可用于提供本文公开的所得颗粒/纤维板产品的有益性质的其他树脂。应注意，mdi有利地不含甲醛(因此得到的复合物不含甲醛)并且它在水存在下聚合并因此组合减少了关于产品本身的生态风险问题。然而，还应理解，本公开所使用的％范围的pmdi因其具有形成所需化学结合和机械结合(即高反应性和具有强粘结性)的能力而是优选的树脂，其令人惊讶和出乎意料地有助于本文公开的所得产物的优异机械性质和物理性质。

[0016]

为了获得所需rwtb复合颗粒/纤维板的综合机械和物理性能，首先，分析了使用不同树脂含量、含水量和颗粒尺寸对制造的复合材料的材料性能的影响。然后，还评估了密度和使用较小颗粒尺寸对rwtb复合材料刨花板特性的影响，使得这些信息可用于提供本文公开的新型方法和复合材料颗粒/纤维板。为了实现该目的以便能够实现本文的改进实施方式，在根据如下表4分析后，制备了11种rwtb阻燃复合材料颗粒/纤维板。表4

[0017]

因此，上面的表4显示了详细的实验计划。为了研究树脂含量对rwtb复合材料刨花板材料性能的影响，通过考虑恒定颗粒尺寸，将水平分别为3％、6％和10％(参见“树脂含量”标题下，并用灰色阴影区域表示)的pmdi树脂喷涂到rwtb材料中。还在喷涂pmdi树脂后，通过喷水调节三个mc水平(3％、5％和8％，参见“mc％”标题下，并用灰色阴影区域表示)。

[0018]

在第二步，为了考虑密度(每单位体积或面积的质量，例如，单位为lb/ft3、psi)对制造的颗粒/纤维板的材料性质的影响，将恒定水平为6％的pmdi树脂喷涂到rwtb材料中。喷涂pmdi树脂后，将水以5％的恒定水平喷入rwtb材料中，考虑了三种密度水平(65、70和75，见“密度”标题下，也用灰色阴影区域表示)。

[0019]

为了制造具有不同含量的复合材料颗粒/纤维板，然后将树脂化和加湿的rwtb热压至尺寸为约14

×

14英寸的刨花板，其厚度为0.3英寸。相应地，将热压温度和时间设定为138℃和5分钟，这是pmdi固化的加热方案，该加热方案通常如本文所公开的用于说明目的，但并非总是如此。最后，在完成热压工艺之后(参见例如图3中的42)，从制造的复合板中切割出11个复合材料颗粒/纤维板。

[0020]

为了评估rwtb复合材料刨花板的材料性质，研究了制造的复合材料刨花板的机械和物理性质。在试验之前，将复合材料刨花板保持在调节室中24小时。机械和物理试验基于astm d1037-12并与ansi 208.1-2009进行比较。统计分析基于如本领域技术人员已知的方差分析(anova)、tukey比较法。机械性能：弯曲性能和ib

[0021]

ib试验确定了面板在垂直于面板平面的方向上的内聚力/粘合性。试样为2平方英寸，厚度为0.3英寸。在室温下在三点弯曲试验中测量弯曲性能。试验根据astm d1037-12进行。如以上简述，弯曲试验确定了弯曲性能(例如，弹性模量moe、断裂模量mor)。试验的跨距是试样标称厚度的24倍。在跨距的中心将载荷施加到顶部表面。此外，试验期间以试验机器的十字头的均匀运动速率连续施加载荷。物理性质：吸水量和厚度膨胀吸水量试验按照astm d 1037-12进行。将经调节的样品在23

±

2℃的温度下浸入水中2小时和24小时。2小时后，从水中取出样品，用布擦去所有表面水，然后称重。浸渍24小时后，再次重复该过程。浸渍过程中重量(w)的增加百分比计算如下：其中m0和m

t

分别是经调节的重量和湿重。

[0023]

厚度膨胀的评估也类似于吸水量。为了评估厚度膨胀，平均厚度膨胀包括平均五个点，其中考虑在刨花板四个角处的四个点，以及位于中心的第五个点。热重分析(tga)

[0024]

图4显示了在20℃min-1

的加热速率下在氮气中记录的tga曲线。特别地，以20℃min-1

的加热速率在氮气下通过将rwtb材料以及用作对照的纯玻璃纤维和纯木材加热至至多800℃以进行tga，。通过tga的木材、玻璃纤维和rwtb材料的热降解曲线显示大多数降解事件发生在300℃和500℃之间。特别地，玻璃纤维(参见虚线曲线52)在超过350℃温度时降解，rwtb(参见实线表示的曲线54)材料在比玻璃纤维更低的温度水平(大约200℃)下开始降解，以及木材(参见曲线50)在更低的温度水平(大约50℃)下开始降解。在200℃之前的降

解几乎是针对蒸汽爆炸和水提取。tga结果表明，总损失的48％归因于在风力涡轮机叶片54材料中的热固性树脂、插入的木质材料和涂层，其中60％的残余被指定为玻璃纤维52的损失含量。因为木材54分析显示较大的肩部区域，所以这样的结果表明木材50材料损失了其原始重量的95％。从图4中所示曲线获取的一个重要信息是tga结果有利地表明rwtb材料54具有非常好的热稳定性(如与起始分解温度在约200℃处的玻璃纤维52和起始分解温度在约50℃处的木材50相比，其具有较高起始分解温度(约250℃)所示)。rwtb复合材料的机械性能

[0025]

为了评估rwtb复合材料的机械性能，使用三点弯曲试验(弯曲试验用于提供例如弹性模量)和内结合强度(ib)试验(用于确定与其他变量(如复合材料的颗粒尺寸和密度)相关的粘合效率)。

[0026]

因此，图5a-5c显示了rwtb复合材料刨花板的机械性能，特别考虑了mdi(％)、mc(％)和颗粒尺寸影响。具体地，图5a显示morvsmdi(％)、mc(％)和尺寸(英寸)结果的关系，图5b显示了moevsmdi(％)、mc(％)和尺寸(英寸)结果的关系，以及图5c显示了ibvsmdi(％)、mc(％)和尺寸(英寸)结果的关系。注意，在图5c中，最低ib为至少约100psi。图5a-5c中的由附图标记58标记的线表示根据ansi 208.1-2009(其是针对复合板的尺寸公差以及物理和机械性能的要求和试验方法所制定的标准)的最高等级的要求。图中所示的星号59(为简单起见，仅在图5a中标出一个)用于基于anova分析(即用于分析组平均值及其相关的过程之间的差异的模型)的显着差异。

[0027]

图6a-6c显示了考虑密度影响的rwtb复合材料刨花板的机械性能的结果。具体地，图6a显示了morvs尺寸和密度结果的关系，图6b显示了moevs尺寸和密度结果的关系，图6c显示了ibvs尺寸和密度结果的关系。

[0028]

图7最后显示了不同颗粒尺寸rwtb复合材料颗粒/纤维板与常规木质系刨花板相比的比较moe。因此，图7显示了与本实施方式的颗粒/纤维板的moe改进相比的常规天然纤维系复合板的moe差异。该图还显示与mor结果类似，如下详述的趋势是减小颗粒尺寸也会降低moe。

[0029]

根据所获得的令人惊讶和意想不到的结果，在moe、mor以及ib方面，与常规材料相比，树脂含量(即mdi％)提供了优异的性能。然而，结果还表明mc％可能对针对mor、moe和ib的机械性能没有显着影响。重要的是，具有10mdi％、5％mc和1/2

″

(英寸)颗粒尺寸的rwtb复合材料刨花板具有最大量的moe(即7.41e+5psi)，以及具有1/16

″

(英寸)颗粒尺寸、6mdi％和5mc％的rwtb刨花板具有等于约3e+5psi的最小量的moe。

[0030]

此外，与moe一样，具有10mdi％和5mc％的rwtb复合材料1/2英寸颗粒/纤维板具有mor和ib两者的最大量，即两者分别为5.914e+5psi和34psi。具有1/16英寸颗粒尺寸的rwtb复合材料刨花板具有最小量的mor(2.290e+3psi)，以及具有3mdi％、5mc％和1/2英寸颗粒尺寸的颗粒/纤维板具有等于119psi的最小量的ib。最后，ib试验显示最佳结果是1/4英寸颗粒尺寸并且与moe和mor类似，与较大颗粒尺寸相比，1/16英寸颗粒尺寸对ib试验结果的影响最小。

[0031]

另外，根据所得结果，颗粒尺寸对机械性能也没有显着影响。使用1/2

″

(英寸)、1/4

″

(英寸)、1/8

″

(英寸)和1/16

″

(英寸)这四个颗粒尺寸。moe的结果表明，通过将颗粒尺寸减小到1/16，moe减少得更多，在颗粒尺寸1/2

″

(英寸)、1/4

″

(英寸)和1/8

″

(英寸)之间没有显

着差异。厚度膨胀

[0032]

厚度膨胀的结果在图8a、图8b、图8c和图8d中示出，其中比较本文实施方式的rwtb颗粒/纤维板的厚度膨胀的结果。特别地，图8a显示了厚度膨胀vsmdi％的关系。图8b显示了厚度膨胀vsmc百分比的关系，图8c显示了厚度膨胀vs颗粒尺寸的关系，图8d显示了厚度膨胀vs密度的关系。因此，图8a和图8b显示了本文公开颗粒/纤维板在分别浸渍2小时和24小时时的mdi树脂％和mc％的变化。在浸渍2小时和24小时时，图8a中所示的mdi％包括3mdi％62、6mdi％64、10mdi％66，与天然纤维系刨花板参照68(配置有4％mdi、10％mc麦秸)相比较。

[0033]

在浸渍2小时和24小时时，图8b中所示的mc％包括3mc％69、6mc％70和10mc％71，与天然纤维系刨花板参照68(配置有4％mdi、10％mc麦秸)相比较。关于图8c和图8d，同样地在浸渍2小时和24小时时，这些图的变量包括颗粒尺寸(图8c)1/2

″

(英寸)72、1/4

″

(英寸)74、1/8

″

(英寸)76、1/16

″

(英寸)78，以及密度的变量(参见图8d)包括65lb/ft

3 82、70lb/ft

3 84和75lb/ft

3 86。

[0034]

因此，与天然纤维系刨花板(即参照68)相比，rwtb颗粒/纤维板的厚度膨胀显示出rwtb颗粒/纤维板的明显改善的特性。浸渍2小时后rwtb颗粒/纤维板(颗粒尺寸＝1/2

″

(英寸)72、mdi＝3％62，mc＝5(％))的厚度膨胀的最大量为1.96(％)，并且2小时后对照样品的厚度膨胀为14.6(％)。

[0035]

这样的结果表明，本文公开的颗粒/纤维板的最大厚度膨胀是天然纤维系刨花板的13％。另外，浸渍24小时后，rwtb颗粒/纤维板的最大厚度膨胀等于约3.69％，浸渍24小时后的天然纤维系刨花板的厚度膨胀为约27.3(％)。该结果表明，浸渍24小时后，本文公开的rwtb复合材料颗粒/纤维板的最大厚度膨胀为天然纤维系刨花板68的13.5％或以下。

[0036]

浸渍2小时后厚度膨胀的最佳结果是颗粒尺寸＝1/8

″

(英寸)76，密度＝70lb/ft384(mdi＝6％，mc＝5％)的颗粒/纤维板。特别是，浸渍2小时后的厚度膨胀等于约0.11(％)，在浸渍24小时后，具有1/16

″

(英寸)78颗粒尺寸和65lb/ft

3 82的rwtb刨花板具有等于0.71％的最小膨胀量。在比较rwtb颗粒/纤维板与天然纤维系刨花板68的结果时，这两种特定颗粒/纤维板的厚度膨胀分别为天然纤维系刨花板的0.75％和2.6％。

[0037]

关于mdi(％)(例如参见图8a)，浸渍24小时后，通过将mdi(％)的量从3％增加至10％，厚度膨胀从3.69％减少至1.88％。因此，这样的结果表明mdi％对rwtb复合材料颗粒/纤维板的厚度膨胀具有显着影响。评价mc％的效果(例如，参见图8b)，结果表明浸渍24小时后，通过增加mc％的量，厚度膨胀增加，并且在具有3％和5％的mc％的rwtb刨花板的厚度膨胀之间没有显着差异。然而，应注意，通过将mc％增加到8％(参见图8b中的附图标记71)，厚度膨胀会增加到一定程度。

[0038]

研究密度(lb/ft3)的影响(例如参见图8d)，本文公开的rwtb复合材料颗粒/纤维板的厚度膨胀表明，浸渍2小时后，与具有等于70lb/ft

3 84和75lb/ft

3 86密度的rwtb颗粒/纤维板相比，颗粒尺寸＝1/8

″

(英寸)、密度＝65lb/ft3的rwtb刨花板能吸收更多的水，但浸渍24小时后，通过增加密度，厚度膨胀显着增加。

[0039]

颗粒尺寸(例如参见图8c)调查包括保持密度(lb/ft3)恒定并等于约65lb/ft3。结果表明，浸渍24小时后，通过减小颗粒尺寸可以减小厚度膨胀。对于具有1/2

″

(英寸)72颗粒

e-84)标准(其由纽约州布法罗的guardian labs提供)。

[0049]

火焰蔓延速率(fsr)是材料快速燃烧以及使火焰从材料或组件表面的点火源传播开的倾向的行业指标。此类测试的目的是向建筑商/建筑师/消防工程师等提供足够的信息，以便他们可以选择适当的材料，这些材料不会导致由结构内火灾造成的生命安全问题。

[0050]

用于测试本文公开的材料的方法需要将样品暴露于火焰源以点燃它们。样品是自支撑的，并且在样品上放置1/4

″

(英寸)厚的水泥板作为盖子保护。测量火焰蔓延的速率和距离，即fsr，并根据结果分配指数值。astm e-84行业等级如下：a＝0-25，b＝26-75，c＝76-200，d＝201-500，e＝超过500。因此，等级越低，复合材料着火花费的时间越长，火焰蔓延越慢。

[0051]

因此，如下表5所示，测试三个12

″

(英寸)

×

12

″

(英寸)样品的火焰蔓延速率(fsr)，以说明本文公开的颗粒/纤维板的有益阻燃性能：1)华盛顿州立大学(wsu)纤维/刨花板，以及用于比较测试：2)天然纤维刨花板和3)定向刨花板(oriented strand board；osb)板。

[0052]

虽然结果测试的详细信息如下表5所示，但值得注意的是，与天然纤维刨花板(样品2)(也是a等级)相比，虽然烟雾水平与天然纤维刨花板(其astm等级也为a)相似，但是wsu颗粒/纤维板(样品1)的astm等级为a，且没有听得见的噼啪声或通过材料的开裂/裂缝扩大或火焰燃烧。与wsu颗粒/纤维板(样品1)和天然纤维刨花板(样品2)相比，osb板(样品3)具有“b”等级并且在移除火炬后燃烧1分24秒。表5

跟踪器

[0053]

上面讨论了本文的实施方式可以包括处理复合材料的系统，用于回收和跟踪并应用再循环信用额，包括例如在40中(参见图3)收集和组织在软件程序中的与复合材料产品(例如风力涡轮机叶片)有关的信息。

[0054]

通常，本文的实施方式包括制造的风力涡轮机叶片和/或所得经处理的风力叶片材料(即blade tracker)的跟踪系统/软件方法。然而，虽然跟踪用于回收目的的风力涡轮机叶片和/或风力叶片材料或许多叶片或材料以提供颗粒/纤维板是优选实施方式，但必须注意的是，跟踪系统/软件还可以用于跟踪任何固化或未固化的废料、玻璃纤维、纤维增强产品、塑料、来自船体和航空部件的材料等(视需要用于再循环成复合材料的目的)。

[0055]

图10大概阐述了如本文所公开的如附图标记100所示的用于跟踪风力涡轮机叶片的系统/软件。系统100包括控制器和数据系统(通常由附图标记150表示)，用于监视和提供用户界面方法。控制器和数据系统150与界面(即风电场操作者界面108、叶片制造者界面、解决方案界面120和叶片数据库界面116)一体化，以便在后端103中能够实现表单和概要生成(如由个体的工作站(例如，风电场工作者、叶片制造者或管理员)所提供的)。风电场操作者界面

[0056]

最初，用户(例如工程师、操作者、技术人员、管理员(例如与制造者、风电场等相关联的))使用例如下述逻辑处理器(计算机)，使用由系统/软件100提供的界面108，打开定制的预先设计的固定和/或可编辑表单103。为了便于使用，一个以上初始或后续表单的打开可以配备有图形用户界面(gui)。因此，在后端103(后端是指用户通过外部应用间接启用的访问，即blade tracker软件)中提供的表单使用户能够操纵数据或选择选项，然后查看由例如gui提供的屏幕以查看数据或输出数据。

[0057]

首先生成的表单使得能够从存储于系统100中的时刻中跟踪给定涡轮机叶片的新记录(情况)，并且通过监管链跟随。初始输入和随后数据输入提供(分配)初始数据(叶片制造、组成、处置时间，以及在其整个寿命期间叶片跟踪所需的任何其他相关信息(例如叶片材料的特定注释、外来数据等))。

[0058]

用户可以选择它们想要生成的表单，然后输入完成表单所需的任何其他详细信息。例如，维护数据就是这样一种数据输入：可以在叶片的生命周期内输入到此表单中的数据输入。可以选择保存表单或打印表单。还有一个选项是也可以自动归档(在内存中)该表单。如上所述，视需要，存在提供有关于整个风电场数据的概要，其中操作者可以看到要更换的叶片、运输到风电场的叶片以及各种成本估算和其他信息。叶片制造者界面

[0059]

关于叶片制造者界面112，作为一个示例性实施方式，系统100的制造者用户可以决定选择他们想要查看的风电场操作者和特定叶片。此后，叶片制造者可以在给定屏幕上查看叶片或机组(farm)级别的所有相关信息(例如，使用gui)，以便他们可以相应地规划生产。

[0060]

为了帮助跟踪特定的叶片材料或材料批次，制造者可以标记(识别标签)材料或批次以便于监管链的跟踪。标签可以是非机器可读标签或其他非机器可读手段的形式。标签的示例包括但不限于rfid标签、条形码、全息标签或其他合适的认证手段，它们耦合、包含或附属于特定叶片或是由各自特定叶片产生的重新配置的材料。因此，识别标签使用户能够通过由待提供材料的制造者或后续的持有者输入数据来有效地跟踪材料。为了便于使用，可以使用系统100，容易地上载这些信息以便将数据输入到现有的或新提供的表单中并存储在叶片数据库116中。可以使用例如扫描仪、条形码读取器、操作者输入或认证跟踪系统的技术人员已知和理解的方法来实现信息的便捷上载。解决方案界面

[0061]

关于解决方案界面112，管理员可以以风电场特定或整体视图中查看所有风电场的数据，以允许规划再循环工作。还有一种表单可以操纵任何风电场的数据，以便管理员(例如，global fiberglass solutions)可以向对它们的软件有问题的风电场操作者提供支持。

[0062]

用于通过上述任何手段输入数据的界面108(风电场界面)和112(叶片制造者界面)和解决方案界面120使得数据库116能够提供关于例如叶片制造、尺寸、组成、维护和处置时间等的重要信息。如上所述，在为特定购买者提供颗粒/纤维板产品时，这种信息不仅增加了所需产品的可重复性特征，而且也能提醒可能已产生不太理想的再生产品的特定批次的废弃叶片的那些购买者。

[0063]

图11显示了要放置的订单(order)的示例屏幕，包括例如其标识id(例如，加标记的id)124、关联日期126、单元128和状态130。还值得注意的是与用作服务器的系统100关联的控件(例如，前进和后退按钮132)和web浏览器输入窗口(http请求134)。因此，示例http请求134输入窗口可以启用其他内容，或执行其他功能，例如向特定叶片制造者发送消息。响应可以并且通常包含关于特定屏幕和相关跟踪材料的信息。图12显示了可以实现初始输入数据的编辑的示例屏幕。示例编辑功能包括编辑安装日期140和用于提供信息注释142的窗口。图13显示了用于跟踪/软件系统100的信息架构流程的示例。特别地，叶片制造者和/或风电场用户可以提供关于针对特定叶片的模型156的信息(以便详细说明尺寸、组分等)并存储在如图10所示的数据库116中。可以使用后端103上的表单生成(参见图10)和批次158的跟踪材料来放置订单170，并且可以识别和订购单元166。如本文所理解，批次是指特定组、集合和/或大数目或大量的风力涡轮机叶片或叶片复合材料。

[0064]

因此，跟踪系统100的每个用户可以使用唯一的用户名和密码认证到系统100中。如果风电场操作者或oem决定购买系统100，则给予他们许可证号码，他们可以使用该许可证号码来创建他们想要的尽可能多的用户帐户。叶片制造者和风电场所有者被联系在一起。叶片制造者能够创建可以为其各自客户访问数据的帐户。如图10所示，解决方案界面120还可以访问与叶片制造者和所有风电场操作者相同的数据。如图13所示的数据流和操作遵循图10中总体所示的过程。

[0065]

风电场操作者和叶片制造者可以对数据进行更改，而管理员则提供客户支持问题。还可以向oem制造者(即原始设备制造者)提供对数据的访问，通常处于只读状态。各个界面与后端103通信(参见图10)，以便在数据库116中进行必要的改变(参见图10)。

[0066]

回到图10，系统100可以是本地化的，但更经常且优选地是基于网络的系统(其有益地使得能够从几乎任何具有因特网访问的计算机进行访问，而不管平台如何)。由于系统可以估计叶片何时到期，因此可以根据系统数据非常有效地规划回收操作。

[0067]

作为系统400的示例性论述，如图10所示，这种系统100可以由已知类型的各种电路的控制器和数据系统直接或远程地指导。这样的控制和数据系统150因此可以是台式计算机、笔记本电脑、网络服务器、服务器计算机的形式，或者可以通过通用或专用处理器(数字信号处理器(dsp))、固件、软件和/或硬件电路中的任何一个或它们的组合来实现，以为本文公开的示例配置提供仪器控制、数据分析等。

[0068]

系统100也可使用单独的软件模块、部件和例程(如图10所示，其形式为以合适的编程语言(例如c、c#、c++)编写的公开的软件程序(program)、规程(procedure)或过程(process))。另外，可将计算机程序、规程或过程编译成中间体、目标或机器代码并且被呈现用于作为指令和控制功能的执行，以便由系统100实现。

[0069]

也可将源、中间体和/或目标代码和相关数据的各种实现存储在一个以上计算机可读存储介质(其包括只读存储器、随机存取存储器、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备

和/或其他合适的介质)中。如本文所使用，术语“计算机可读存储介质”本身不包括传播信号，并且指的是本领域普通技术人员已知和理解的介质，其具有可以被机器/计算机读取(即扫描/感测)并被机器/计算机的硬件和/或软件解释的形式提供的编码信息。

[0070]

在优选实施方式中，系统100通过其他类型的网络(包括孤立的局域网和/或蜂窝电话网络(cellular telephone network))连接到其他设备。连接也可以是无线连接或物理耦合。作为无线连接的非限制性示例，这样的布置(arrangement)可以包括商业无线接口，例如但不限于无线电波(wifi)、红外(irda)或微波技术(其还允许集成到可用的便携式个人设备(例如但不限于蜂窝电话、寻呼机、个人识别卡、笔记本电脑等)中)。无线通信因此可以提供信号(包括用于叶片到期的警报消息等)。

[0071]

关于物理有线耦合，耦合可以通过专用耦合i/o手段(例如usb接口(图中未示出))，以提供例如经由嵌入式软件(例如，固件)的操作数据(反馈)或从系统100接收或向系统发出的指令(使用作为一种布置的控制器和数据系统150)。

[0072]

在一些实施方式中，系统100还可以包括能够远程调整所存储的信息的基于互联网的配置界面(基于网络的平台)。该界面可以通过网络浏览器访问，例如，通过安全或不安全的网络连接。基于互联网的配置界面允许由中央计算机系统或另一设备远程更新系统100。

[0073]

这种基于网络的平台实现了与现有客户系统的可移植性(portability)和兼容性。对于风电场操作(即，使用风力涡轮机叶片的能源生产者)，所述系统可以存储叶片信息，生成叶片所需的所有形式，并根据叶片信息进行预测。叶片制造者将能够从例如风电场查看叶片信息和状态，然后根据该数据进行生产预测。具有访问权限的监督组织可以查看所有数据以规划回收工作并充当管理员。

[0074]

在使用跟踪器系统100(参见图10)的示例性操作方法中，为了说明如何最终提供复合板，在面板处理设施(ppf)中以1

″

(英寸)－(minus)(任何方向小于1

″

(英寸))颗粒接收rwtb原料(使用跟踪器软件用于跟踪该材料，以便保持玻璃纤维与木材的符合率)。叶片的初始研磨在现场(例如，在要丢弃材料的风电场)用移动设备完成，以使其降低至1

″

(英寸)-减粒级(size fraction)(例如，一个以上尺寸为至少一英寸或以下)。进一步，通过锤磨机(或类似的机械磨机)将rwtb精制到一致的尺寸，用于生产的面板。然后将精制的rwtb送至干共混器系统，连续或分批，喷涂树脂、潜在的水和任何其他可考虑的加工添加物。树脂、水和液体添加物通常用空气压力喷洒，其中液体被空气雾化然后分散在rwtb的表面。然后将与树脂和其他添加物(称为“配料(furnish)”)干混的rwtb在连续带上形成均匀分布的垫子。然后，形成的连续配料垫进入压力机(press)，在压力机上对垫子进行加热加压。在2-10分钟后，树脂已固化，面板被推出压力机。将面板切割成所需尺寸并打磨以使表面光滑用于二次层压或最终使用。

[0075]

现在已经充分描述了本发明的主题事项，本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在宽范围的等效参数、浓度和条件下执行相同的操作，并且无需过度实验。

[0076]

应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以任何组合混合和匹配关于本文的各种实施方式描述的特征。尽管已经详细说明和描述了不同的所选实施方式，但是应理解，它们是示例性的，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种替

换和变更。技术特征：

1.一种生产复合材料产品的再循环方法，包括：跟踪一个以上由能源生产者使用的复合材料风力涡轮机叶片以获取一个以上跟踪的复合材料风力涡轮机叶片，其中所述跟踪包括收集和组织与所述能源生产者使用的一个以上所述复合材料风力涡轮机叶片有关的信息；处理一个以上跟踪的复合材料风力涡轮机叶片，以形成所得复合材料风力涡轮机叶片材料的多个块件，每个所述块件的至少一个尺寸为1/2英寸以下；将经处理的所得复合材料风力涡轮机叶片材料与以下材料混合：树脂、水分和一种以上添加物；将经处理的复合材料风力涡轮机叶片材料的混合物形成为用于提供所得复合材料产品的形状；施加压力和温度以固化所形成的混合物；和提供用于一个以上跟踪的复合材料风力涡轮机叶片的监管链记录，其反映一个以上跟踪的复合材料风力涡轮机叶片从所述跟踪步骤到处理步骤、混合步骤、形成步骤和施加步骤的路径。2.根据权利要求1所述的再循环方法，其中，所述跟踪步骤还包括将信用额再循环给所述能源生产者。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在固化前，所述一种以上添加物包含以下中的至少一种：粘合剂、填料、催化剂、补强剂、填料、聚集体固体颗粒、聚集体岩石、砾石、砂、木材、织物、管材、棒材、条体、纤维、金属、蜂窝、隔离物、填料、催化剂、再生聚合物、纸纤维、水泥、氧化镁、水泥、石灰石、花岗岩、二氧化硅和化学添加剂。4.根据权利要求1所述的再循环方法，其中所述树脂和水分包含3％至约10％范围的聚合亚甲基二苯基二异氰酸酯(mdi)树脂和在既存含水量以外的约5％含水量(mc)。5.根据权利要求1所述的再循环方法，其中所得复合材料产品是刨花板或纤维板，所述刨花板或纤维板被配置有还包括至多约7.41e+5psi的弹性模量(moe)、至多约5.914e+5psi的断裂模量(mor)和至少100psi的内结合强度(ib)的机械性能。6.根据权利要求1所述的再循环方法，其中所得复合材料产品是刨花板或纤维板，所述刨花板或纤维板被配置为有在约250℃处的起始分解温度。7.根据权利要求1所述的再循环方法，其中所述方法进一步包括在处理步骤、混合步骤、形成步骤和施加步骤之后，向所述能源生产者提供一个以上再循环或解构的证书，以及再循环和解构的信用额。8.根据权利要求1所述的再循环方法，其中形成步骤将所述所得复合材料产品形成为复合材料刨花板或纤维板。

技术总结

本发明公开了由纤维-树脂复合材料生产纤维和树脂的颗粒的方法。所述颗粒可与树脂体系组合，并可选地与填料、粘合剂或增强剂组合，以产生新型固化的固体复合材料产品。产生新型固化的固体复合材料产品。

技术研发人员：李辉 K

受保护的技术使用者：GFSI集团有限责任公司

技术研发日：2017.08.10

技术公布日：2022/7/25