專利名稱：加固用破碎片和使用它的纖維增強(qiáng)制品及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以廢棄的纖維加工品為原料的再利用技術(shù)，具體地說(shuō)，是關(guān)于加固用破碎片和使用它的纖維增強(qiáng)制品以及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
使用過(guò)的工業(yè)制品，包括纖維加工制品，一般通過(guò)掩埋、焚燒等方式處理。近年來(lái)，由于擔(dān)心環(huán)境問(wèn)題、控制資源消費(fèi)、減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)，正在推進(jìn)以這類廢物為資源的再利用。
一方面，玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚酰胺纖維等高性能纖維不僅用于纖維加工制品，也被用作為纖維增強(qiáng)樹脂的加固材料廣泛應(yīng)用。眾所周知，這樣的纖維增強(qiáng)樹脂在航空、航天、建筑、建材、船舶、汽車、車輛、大型容器等廣泛領(lǐng)域得到應(yīng)用，今后其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷找鏀U(kuò)大。
因此，如果通過(guò)對(duì)已經(jīng)成為廢物的纖維加工制品的再生處理，使其能夠作為纖維增強(qiáng)樹脂的加固材料再利用，作到廢物不廢棄，對(duì)于減輕環(huán)境負(fù)荷、形成資源循環(huán)型社會(huì)是非常有意義的。
關(guān)于這一點(diǎn)，日本專利“特開平7-132562號(hào)公報(bào)”公開了將用纖維增強(qiáng)塑料廢物生產(chǎn)的碎片添加在塑料中制成的FRP碎片強(qiáng)化塑料。然而，該技術(shù)是纖維增強(qiáng)塑料的廢物的再利用，并不是不含樹脂的纖維加工制品的再利用。
一般，纖維加工制品的破碎片如果不作樹脂處理，纖維間的聚束性差，會(huì)成為蓬松的棉狀物。特別是由高性能纖維形成的纖維加工制品，破碎時(shí)的抗拒力大，難于破碎，所以，不僅要加大加工機(jī)械的動(dòng)力，也會(huì)加劇破碎片的大小、纖維長(zhǎng)度分布等品質(zhì)的離散度。所以，存在著直接破碎纖維加工制品得到的加固材難于在基質(zhì)中成塊狀地均勻混合，不能充分發(fā)揮纖維增強(qiáng)樹脂的功能等問(wèn)題。另外，作為再循環(huán)對(duì)象的纖維加工制品是使用后夾雜有污物和異物的廢物，直接破碎有時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械的故障，對(duì)纖維增強(qiáng)樹脂的性能產(chǎn)生不良影響。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于提供以廢棄的纖維加工制品為資源的能夠有效再利用的加固用碎片和使用它的纖維增強(qiáng)制品以及它們的制造方法。
本發(fā)明者針對(duì)把為再循環(huán)對(duì)象的纖維加工制品作為資源再利用不斷深入研究后發(fā)現(xiàn)，使纖維加工制品在附著樹脂的狀態(tài)下破碎，能提高纖維彼此間聚束性，能防止破碎片形成棉狀物，并能高效率地破碎，易于混入基質(zhì)中，達(dá)成了本發(fā)明。
具體地，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的特征在于，本發(fā)明的加固用破碎片是通過(guò)使加工纖維制品在附著樹脂的狀態(tài)下破碎而得到。
這樣的破碎片不容易成為蓬松的棉狀物，且質(zhì)量離散度減小。因而，適宜作為纖維增強(qiáng)樹脂的加固材料。就是說(shuō)，上述破碎片容易在含有熱塑性樹脂及熱固性樹脂的基質(zhì)中均勻分散，能夠提高纖維增強(qiáng)樹脂的性能。另外，該破碎片還可以用于橡膠加固。
再有，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的加固用破碎片的特征在于，將纖維加工制品清潔化處理后，用分散或者溶解在溶劑中的樹脂浸漬前述纖維加工制品，然后使之干燥，用剪斷式破碎裝置破碎該纖維加工制品。如此，通過(guò)使清潔化處理的纖維加工制品浸漬樹脂后干燥，用剪斷式破碎裝置破碎該纖維加工制品的方法，能夠高效地制造適合作纖維增強(qiáng)樹脂的增強(qiáng)材料的破碎片。特別是使用過(guò)的纖維加工制品附著有污物和異物時(shí)，若直接破碎會(huì)導(dǎo)致機(jī)械故障，對(duì)纖維加固樹脂的性能造成不良影響。但是通過(guò)對(duì)纖維加工制品進(jìn)行清潔處理就能避免這些問(wèn)題。
在用剪斷式破碎機(jī)進(jìn)行破碎處理過(guò)程中，最好是采用多工序逐次地減小破碎片的長(zhǎng)度，最終達(dá)到長(zhǎng)度在5mm以下的破碎片占重量比50％以上。例如，用剪斷式破碎機(jī)的破碎處理可以分為二道工序，首先破碎成長(zhǎng)度5-20mm的破碎片占全部破碎片總重量的50％以上，然后再次破碎成長(zhǎng)度5mm以下的破碎片占總重量的50％以上。
按照本發(fā)明可以提供纖維增強(qiáng)樹脂制品，即，將依據(jù)上述方法得到的破碎片分散在含有熱塑性樹脂或熱固性樹脂的基質(zhì)中形成的纖維增強(qiáng)樹脂制品。最好是提供耐熱性摩擦滑動(dòng)部件，即，將依據(jù)上述方法得到的破碎片分散在含有熱塑性樹脂或熱固性樹脂的基質(zhì)中形成的耐熱性摩擦滑動(dòng)部件。
再有就是提供纖維增強(qiáng)樹脂制品的制造方法，即，將上述那樣制成的破碎片分散在含有熱塑性樹脂或熱固性樹脂的基質(zhì)中之后，由這些碎片和基質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合材料制成成形品的纖維增強(qiáng)樹脂制品的制造方法。最好是提供耐熱性摩擦滑動(dòng)部件的制造方法，即，將上述那樣制成的破碎片分散在含有熱塑性樹脂或熱固性樹脂的基質(zhì)中之后，由這些碎片和基質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合材料制成成形品的耐熱性摩擦滑動(dòng)部件的制造方法。
通過(guò)對(duì)上述作為再循環(huán)對(duì)象的纖維加工制品的再生處理，以它的破碎片作為增強(qiáng)材料再利用的纖維增強(qiáng)樹脂，能夠作為以運(yùn)輸機(jī)械部件、工業(yè)機(jī)械部件、電氣機(jī)械部件為代表的工業(yè)材料廣泛應(yīng)用。特別適合用作要求具有耐熱性、耐摩擦滑動(dòng)性的汽車及機(jī)械裝置的軸承、軸瓦、剎車部件、離合器部件等摩擦滑動(dòng)部件。
特別是，按照本發(fā)明可提供纖維增強(qiáng)橡膠制品，即，將上述方法得到的破碎片分散在由橡膠構(gòu)成的基質(zhì)中得到的纖維增強(qiáng)橡膠制品。再有就是提供纖維增強(qiáng)橡膠制品的制造方法，即，將上述方法得到的破碎片分散在由橡膠構(gòu)成的基質(zhì)中得到纖維增強(qiáng)橡膠制品的制造方法。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是本發(fā)明使用的一例撕碎型的剪斷式破碎裝置的剖面圖。
圖2是本發(fā)明使用的一例旋轉(zhuǎn)型的剪斷式破碎裝置的剖面圖。
圖3是本發(fā)明使用的另一例旋轉(zhuǎn)型的剪斷式破碎裝置的剖面圖。
圖4是本發(fā)明獲得的纖維增強(qiáng)樹脂制品的局部放大剖面圖。
發(fā)明的最佳實(shí)施形態(tài)以下對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明中所說(shuō)的纖維加工制品不只是指合股紗、加捻紗、編制物、機(jī)織物等一次加工制品，也包括用這些纖維制作的作業(yè)用手套、防護(hù)服、工業(yè)材料等二次加工制品。作為再循環(huán)對(duì)象的纖維加工制品，一般是指使用過(guò)的纖維加工制品，但也包括制造這些加工制品時(shí)產(chǎn)生的不合格品、廢品、碎屑等。
作為再循環(huán)對(duì)象的纖維，能例舉出如全芳香族聚酰胺纖維、碳纖維、玻璃纖維、聚對(duì)苯酚苯基噁唑纖維(PBO)(ポリパラフエニレンベンズビスオキサゾ一ル)、芳香組聚酯纖維、聚乙烯醇纖維等，作為全芳香族聚酰胺纖維能例舉出聚對(duì)苯基對(duì)苯二酸二胺(PPTA)(ポリパラフエニレンテレフタルアミド)等對(duì)位系全芳香族聚酰胺纖維。
對(duì)于使用過(guò)的纖維加工制品最好要預(yù)先清潔化處理。關(guān)于清潔化處理，除了要除去附著在纖維加工制品上的污物之外，還要除去塑料、金屬等夾雜物以及油分，以免在破碎時(shí)發(fā)生故障，使破碎能高效率地進(jìn)行。這種清洗對(duì)于提高破碎片以及使用該破碎片的纖維增強(qiáng)制品的質(zhì)量也是重要的。
作為附著在纖維加工制品上的樹脂，可以使用熱塑性樹脂或熱固性樹脂。這些樹脂最好以溶解或分散在水、有機(jī)溶劑等溶劑中的形態(tài)附著在纖維加工制品上。
作為溶解或分散在溶劑中的樹脂，可以例舉出如尼龍、聚酯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚氨酯、尿素樹脂、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、酚醛樹脂、氟樹脂、聚酰亞胺樹脂等。此處使用的樹脂應(yīng)該選擇與基質(zhì)樹脂同一種的樹脂或者是能與之良好相溶的樹脂。若選擇與基質(zhì)樹脂相溶性差的樹脂，纖維在得到的纖維增強(qiáng)樹脂中的分散性以及與樹脂的粘結(jié)性差，不能得到性能良好均勻的制品。
將熱塑性樹脂作為基質(zhì)使用的場(chǎng)合，作為附著在纖維加工制品上的樹脂，最好使用尼龍、聚酯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚氨酯、尿素樹脂、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂等。例如，將尼龍作為基質(zhì)使用的場(chǎng)合，作為附著在纖維加工制品上的樹脂，最好選用在水或甲醇中可溶的尼龍，或者選用對(duì)水呈現(xiàn)溶解性或分散性的聚胺酯或尿素樹脂等。作為有機(jī)溶劑，可以例舉出醇類、酮類、乙酸酯類等。
將熱固性樹脂作為基質(zhì)使用的場(chǎng)合，作為附著在纖維加工制品上的樹脂，可以選擇環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、氟樹脂、聚酰亞胺樹脂、硅酮樹脂等。在將這些熱固性樹脂分散在水中的狀態(tài)或者溶解在有機(jī)溶劑的狀態(tài)下浸漬纖維加工制品，然后使之干燥就可以了。從制造的角度以及處理方便的角度考慮，最好選用能分散在水中的熱固性樹脂。
對(duì)于干燥狀態(tài)的纖維加工制品，樹脂的附著量占總重量的重量百分比可以在2％～30％之間，最好在5％～20％之間。若樹脂的附著量不足重量百分比的2％，破碎時(shí)纖維彼此之間的聚束性不足，破碎片成為蓬松的棉狀物，所以難于使這種破碎片在基質(zhì)中均勻分散。另一方面，若樹脂的附著量超過(guò)30％重量比，纖維彼此間會(huì)牢固地形成一體，在這種情況下，聚束的纖維構(gòu)成的破碎片在基質(zhì)中的分散性變壞。纖維加工制品的破碎處理最好使用剪斷式破碎裝置。作為這樣的剪斷式破碎裝置可以例舉出鍘刀型、撕碎型、具有旋轉(zhuǎn)刀和固定刀的旋轉(zhuǎn)型破碎裝置，也可以將它們組合使用。
圖1所示是撕碎型的剪斷式破碎裝置的一例。該剪斷式破碎裝置是將從投入口1送入的纖維加工制品在破碎部2破碎后從排出口3排出。破碎部2的結(jié)構(gòu)為在2根旋轉(zhuǎn)軸4a、4b上分別交互地安裝有旋轉(zhuǎn)刀5a、5b和襯套6a、6b，這些旋轉(zhuǎn)刀相互嚙合，旋轉(zhuǎn)軸4a、4b以能卷入纖維加工制品的方式互為反方向旋轉(zhuǎn)。另外，相鄰?fù)虻男D(zhuǎn)刀5b、5b間配置接觸襯套6b的刮刀7。特別地，在排出口3的開口處附加有由旋轉(zhuǎn)刀8和固定刀9組成的破碎機(jī)構(gòu)。
在上述剪斷式破碎裝置上，從投入口1投入的纖維加工制品因破碎部2的旋轉(zhuǎn)刀5a、5b間的剪斷作用被撕裂，進(jìn)而被旋轉(zhuǎn)刀8和固定刀9間的剪斷作用破碎成為碎片。
圖2是旋轉(zhuǎn)型剪斷式破碎裝置的一例。該剪斷式破碎裝置是將從投入口11送入的纖維加工制品通過(guò)破碎部12被破碎，其結(jié)構(gòu)為破碎部12具有用網(wǎng)格狀擋板13圍起的圓筒狀保持空間14，配置有向該空間突出的一對(duì)固定刀15，同時(shí)將放射狀安裝了多數(shù)個(gè)旋轉(zhuǎn)刀16的旋轉(zhuǎn)軸17安置在保持空間14內(nèi)。旋轉(zhuǎn)軸17旋轉(zhuǎn)，在固定刀15與旋轉(zhuǎn)刀16之間產(chǎn)生剪斷作用。通過(guò)擋板13的破碎片從排出口18被排出。
在上述剪斷式破碎裝置上，從投入口11投入的纖維加工制品靠破碎部12的固定刀15與旋轉(zhuǎn)刀16間的剪斷作用被破碎成為碎片。此時(shí)，破碎片的長(zhǎng)度分布取決于擋板13的網(wǎng)格的孔徑。
圖3所示是另一例旋轉(zhuǎn)型破碎裝置。該剪斷式破碎裝置是將從投入口21送入的纖維加工制品通過(guò)破碎部22進(jìn)行破碎。破碎部22具有由網(wǎng)狀擋板23圍成的圓筒狀保持空間24，配備有向該保持空間24突出的一對(duì)固定刀25，同時(shí)在該保持空間24內(nèi)配備有以放射狀安裝了多數(shù)個(gè)旋轉(zhuǎn)刀26的旋轉(zhuǎn)軸27。使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，即在固定刀25與旋轉(zhuǎn)刀26之間產(chǎn)生剪斷作用。擋板23的外側(cè)設(shè)置有收容部28，該收容部28收容通過(guò)擋板23的被破碎的破碎片。收容部28的下端連接著排出管29，通過(guò)該排出管29破碎片被吸引到外部。
在上述剪斷式破碎裝置上，從投入口21被投入的纖維加工制品依靠破碎部22的固定刀25和旋轉(zhuǎn)刀26之間的剪斷作用被破碎成為破碎片。此時(shí)，破碎片的長(zhǎng)度分布取決于擋板23的網(wǎng)格孔徑。
在本發(fā)明中，關(guān)于作為加固材料而使用的破碎片的尺寸，基于其向基質(zhì)中的分散效果和作為加固材料被要求的纖維長(zhǎng)度考慮，最好使之在10mm以下。為了高效率地得到這樣的破碎片，最好將利用剪斷式破碎裝置進(jìn)行破碎處理的過(guò)程分為二個(gè)階段進(jìn)行，首先通過(guò)粗破碎使長(zhǎng)度5-20mm的破碎片占總重量的50％以上，然后再次將其破碎至長(zhǎng)度小于5mm的破碎片占總重量的50％以上。
在用旋轉(zhuǎn)型剪斷裝置實(shí)施這種粗破碎處理和細(xì)破碎處理的場(chǎng)合，可以控制各工序中設(shè)置在排出破碎片前的擋板的孔徑以及旋轉(zhuǎn)速度。此時(shí)，也可以將破碎能力不同的多種旋轉(zhuǎn)型剪斷裝置組合使用，也可以用同一剪斷式破碎裝置反復(fù)進(jìn)行破碎處理2-3次。此處應(yīng)注意，在細(xì)破碎工序中旋轉(zhuǎn)刀的數(shù)目最好是比粗破碎時(shí)多，旋轉(zhuǎn)刀的旋轉(zhuǎn)速度也要比粗破碎時(shí)快。另外，最好使用撕碎型破碎裝置進(jìn)行粗破碎處理，用旋轉(zhuǎn)型破碎裝置進(jìn)行細(xì)破碎處理。
按照上述方法得到的樹脂處理的破碎片，不容易成為蓬松的棉絮物，且質(zhì)量一致性好，因而能夠有效地用于纖維增強(qiáng)樹脂的加固材料。另外，上述破碎片等的擋板通過(guò)性也好。
作為形成纖維增強(qiáng)樹脂的基質(zhì)樹脂，可以使用熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
作為用作基質(zhì)的熱塑性樹脂，可例舉出如尼龍、聚酯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚對(duì)苯硫化物(PPS)、聚醚酮醚(PEEK)、聚醚酮基酮(PEKK)、聚酰胺亞胺等。也可以使用作為熱塑性樹脂的一種形態(tài)的熱塑性聚醚酯彈性體等熱塑性彈性體。
另一方面，被用作基質(zhì)的熱固性樹脂，可以例舉出環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、呋喃樹脂、酮樹脂、磺胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、脲素樹脂、乙烯酯樹脂、聚胺樹脂、硅樹脂、醇酸樹脂等，最好使用與附著在纖維加工制品上的樹脂相同種類的樹脂，或者是與之相溶性好的樹脂。
作為摩擦滑動(dòng)部件的基質(zhì)樹脂，應(yīng)該是從尼龍、聚酯、聚碳酸酯、聚縮醛、PPS、PEEK、PEKK、聚酰胺亞胺樹脂中選出的熱塑性樹脂，或者是從環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、醇酸樹脂中選出的熱固性樹脂。纖維加固樹脂制品的基質(zhì)中當(dāng)然必須要含有樹脂，除此之外也可以添加纖維加固樹脂制品中通常使用的各種添加劑，如玻璃粉、碳酸鈣、硫酸鋇、木屑等增量劑(充填劑)以及石墨等潤(rùn)滑劑。但是，在纖維加固樹脂制品中的樹脂含量的重量百分比應(yīng)在5％-95％。另外，纖維加固樹脂制品中纖維的含量雖然取決于該制品的用途，但一般要在重量百分比5％-50％之間，最好是10％-45％。
在本發(fā)明得到的破碎片不僅用作纖維加固樹脂制品的加固材料，也可以用作纖維加固橡膠制品的加固材料。在這種場(chǎng)合，可以使碎片分散在由橡膠構(gòu)成的基質(zhì)中。
上述橡膠組成物的橡膠成分沒(méi)有特別的限制，例如，天然橡膠、異戊橡膠、丁二烯橡膠、乙烯-丁二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、丙烯酸橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚胺酯橡膠等。當(dāng)然，可以在橡膠組成物中添加通常使用的各種添加劑。
使本發(fā)明得到的破碎片分散在基質(zhì)中制造纖維加固制品之際，將破碎片與基質(zhì)混合成形的方法沒(méi)有特別的限制。例如可以用攪拌機(jī)混煉煉和攪拌。但如果用螺旋式擠出機(jī)進(jìn)行混煉，則能夠提高向基質(zhì)中的分散性。另外，如果用螺旋式注射成形，能進(jìn)一步提高分散性，生產(chǎn)效率也高，經(jīng)濟(jì)效益也好，對(duì)于推動(dòng)資源再循環(huán)是有益的。另外，將破碎片與基質(zhì)混煉提高分散性之后，通過(guò)在模具內(nèi)壓縮均勻流動(dòng)的成形方式，對(duì)于一些制品來(lái)說(shuō)也是有效的成形手段。由熱塑性樹脂構(gòu)成基質(zhì)的場(chǎng)合，可以用擠出機(jī)混煉作丸，用注射成形機(jī)成形。
圖4是本發(fā)明得到的纖維加固制品的局部放大圖。如圖4所示，本發(fā)明的纖維加固制品是使破碎片32分散在基質(zhì)31中的產(chǎn)品，該破碎片32是將纖維加工制品在附著了樹脂的狀態(tài)下破碎得到的。
實(shí)施例以下結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。
首先對(duì)使用熱硬化樹脂作基質(zhì)的情況進(jìn)行說(shuō)明。此處，所用的物理性能測(cè)試方法如下機(jī)械性能將模塑成形得到的樣品加工成長(zhǎng)95mm、寬15mm、厚2.5mm的試驗(yàn)片，按照J(rèn)IS K 7171進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，求出彎曲強(qiáng)度(MPa)和彎曲彈性率(MPa)摩擦性能參考JIS D 4411，按照J(rèn)IS K 7218進(jìn)行摩擦試驗(yàn)，求出動(dòng)摩擦系數(shù)和磨耗量(mg)。摩擦的對(duì)應(yīng)材料是鑄鐵FC25。摩擦條件載荷0.98MPa、速度4m/秒。
實(shí)施例1將使用過(guò)的芳香族聚酰胺纖維材質(zhì)的作業(yè)用手套用中性洗滌劑洗滌15分鐘后離心脫水，使之干燥。將清潔后的手套浸漬在20％濃度的水分散性的可溶性酚醛樹脂乳濁液(日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社產(chǎn)PE-201L)中，通過(guò)3分鐘離心脫水調(diào)整樹脂的附著量，在180度干燥20分鐘。最后得到樹脂附著量約10％的手套。
然后，將該手套用圖1所示的剪斷式破碎裝置反復(fù)2次進(jìn)行破碎處理。第一次破碎處理得到絲束的長(zhǎng)度3-10mm程度的絲束狀破碎片和纖維長(zhǎng)度1-5mm程度的纖維狀破碎片。這其中只有少量的絲束纏繞，通過(guò)第二次破碎處理，絲束的長(zhǎng)度變短，其比例也減少到一半以下，纖維狀破碎片的比例增加了。另外，用剪斷式破碎裝置的處理速度第一次大約為100g/分，第二次處理大約為200g/分，第二次的處理速度提高了。這依賴于破碎刀的排出能力，若破碎片細(xì)到一定程度，多次也不能通過(guò)擠出機(jī)。
將上述得到的破碎片按照20％的重量比與粉末狀酚醛清漆型酚醛樹脂(日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社產(chǎn)J-375)混合，用通用攪拌機(jī)混合1分鐘制作樹脂和纖維的混合材料。然后添加玻璃粉混合，將其注入模具在150℃預(yù)成形，在180℃使之硬化，得到破碎片含量的重量百分比為6％、樹脂含量的重量百分比為24％的纖維增強(qiáng)樹脂成形品。該成形品的物理性質(zhì)列于表1。
實(shí)施例2將使用過(guò)的芳香族聚酰胺纖維制的作業(yè)用手套用中性洗滌劑洗滌15分鐘后使之干燥。將清潔后的手套浸漬在20％濃度的水分散型可溶性酚醛樹脂懸濁液(日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、PE-201L)中，經(jīng)3分鐘離心脫水調(diào)整樹脂的附著量，然后在180℃干燥20分鐘。最后得到樹脂附著量為10％重量比的手套。
接下來(lái)將該手套用圖2所示的旋轉(zhuǎn)型破碎機(jī)(粗破碎機(jī)A)和比其旋轉(zhuǎn)刀數(shù)目更多轉(zhuǎn)速更快的如圖3所示的旋轉(zhuǎn)型破碎裝置(細(xì)破碎機(jī)B)進(jìn)行破碎處理。即，將上述手套按一定量分批逐次投入安裝有孔徑12mm擋板的粗破碎機(jī)A，進(jìn)行粗破碎，破碎片周期地通過(guò)擋板孔被吸引排出。通過(guò)粗破碎得到絲束長(zhǎng)10mm左右的絲束狀破碎片和纖維長(zhǎng)5mm以下的纖維狀破碎片，其中絲束狀破碎片的含量占總重量的50％以上。然后，將粗破碎得到的破碎片投入安裝有孔徑2mm擋板的細(xì)破碎機(jī)B，以2000轉(zhuǎn)/分的高速度破碎，得到纖維長(zhǎng)度在1-3mm左右的短纖維狀破碎片。這當(dāng)中絲束狀的破碎片已經(jīng)完全不存在了。此時(shí)，粗破碎機(jī)A的處理速度是500g/分，細(xì)破碎機(jī)B的處理速度是300g/分。
將上述處理后得到的破碎片與熱塑性酚醛樹脂(日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、J-375)混合，破碎片的含量占樹脂的重量的20％，用萬(wàn)能攪拌機(jī)混煉10秒鐘，制作樹脂與纖維的復(fù)合材料。然后添加作為增量劑的玻璃粉混合，將其注入模具，在150℃預(yù)成形，在180℃使之硬化，得到破碎片含量為重量百分比8.5％、樹脂含量為重量百分比21.5％的纖維增強(qiáng)樹脂成形品。
實(shí)施例3按照與實(shí)施例2相同的方法得到纖維狀破碎片后，將該破碎片與粉末狀的熱塑性酚醛樹脂(日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社、J-375)混合，破碎片的重量相當(dāng)于酚醛樹脂重量的25％，用萬(wàn)能攪拌機(jī)混煉10秒鐘，制作樹脂與纖維的復(fù)合材料。然后，添加作為增量劑的玻璃粉混合。將其注入模具，在150℃預(yù)成形，在180℃使之硬化，得到破碎片含量為重量百分比10％、樹脂含量為重量百分比20％的纖維增強(qiáng)樹脂成形品。該成形品的物理性質(zhì)列于表1。
表1


如表1所示，實(shí)施例1-3的纖維增強(qiáng)制品中每一個(gè)都具有能夠作為耐熱性摩擦滑動(dòng)部件使用的物理性能。
下面對(duì)以熱塑性樹脂作基質(zhì)的情況進(jìn)行說(shuō)明。此處物理性能的測(cè)定方法如下。
C.機(jī)械性能對(duì)于以注射成形得到的啞鈴形試驗(yàn)片，按照ASTM D-638測(cè)定拉伸強(qiáng)度(MPa)和拉伸彈性率(MPa)。
D.摩擦性能用注射成形的試驗(yàn)片測(cè)定它與對(duì)應(yīng)的鋼鐵材料(S45C)的摩擦系數(shù)。該摩擦系數(shù)越小耐磨擦性能越好。
實(shí)施例4將使用過(guò)的芳香族聚酰胺纖維制的作業(yè)用手套用中性洗滌劑洗滌后離心脫水。將該清潔處理后的手套浸漬在20％的聚胺酯水乳濁液中，離心處理后在150℃干燥1小時(shí)，得到樹脂附著量為重量百分比10％的手套。
將該手套用破碎機(jī)破碎，得到長(zhǎng)度3mm的破碎片。將該破碎片與尼龍66顆粒按照25％比75％的比例混合，將其用擠出機(jī)混煉擠出，切割成長(zhǎng)度約3-5mm，得到芳香族聚酰胺纖維含量占22.5％重量百分比的顆粒。將該顆粒再次送入擠出成形機(jī)，擠入模具得到成形品。該成形品的物理性質(zhì)列于表2。
實(shí)施例5將使用過(guò)的芳香族聚酰胺纖維制的作業(yè)用手套用中性洗滌劑洗滌后離心脫水。將該清潔處理后的手套浸漬在20％的尼龍樹脂溶解水溶液中，離心脫水后在120℃干燥1小時(shí)。得到樹脂附著量為10％重量百分比的手套。
將該手套用破碎機(jī)破碎，得到長(zhǎng)度3mm的破碎片。以該破碎片和尼龍66顆粒作原料，按照與實(shí)施例4相同的方法得到成形品。該成形品的物理性質(zhì)列于表2。
比較例以尼龍66顆粒為原料得到擠出成形品。該成形品的物理性質(zhì)列于表2。
表2

由表2可知，實(shí)施例4-5的纖維增強(qiáng)樹脂成形品中每一個(gè)都比不含加固纖維的場(chǎng)合呈現(xiàn)出更良好的物理性能。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，按照本發(fā)明，將作為再循環(huán)利用對(duì)象的纖維加工制品清潔處理后，在該纖維加工制品上浸漬樹脂后使其干燥，然后用剪斷式破碎裝置破碎，能夠得到適于用作纖維加固樹脂的增強(qiáng)材料的破碎片，通過(guò)將該種破碎片混入基質(zhì)中能夠得到纖維加固樹脂制品，進(jìn)而能夠得到用作耐熱性的摩擦滑動(dòng)部件的纖維加固樹脂制品。其結(jié)果是能夠大幅度地減少纖維加工制品的廢棄及焚燒產(chǎn)生的工業(yè)廢料，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。
權(quán)利要求
1.一種加固用破碎片，其特征在于，在附著樹脂的狀態(tài)下破碎纖維加工制品形成。
2.如權(quán)利要求1記載的加固用破碎片，其特征在于，前述纖維加工制品的纖維是從全芳香族聚酰胺纖維、聚對(duì)苯酚苯基噁唑纖維、芳香族聚酯纖維、聚乙烯醇纖維中選出的至少一種纖維。
3.如權(quán)利要求1或2記載的加固用破碎片，其特征在于，附著在前述纖維加工制品上的樹脂是從尼龍、聚酯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚聚氨酯、尿素樹脂、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、酚醛樹脂、氟樹脂、聚酰亞胺樹脂樹脂中選出的至少一種樹脂。
4.一種加固用破碎片的制造方法，其特征在于，將使用過(guò)的纖維加工制品清潔處理后，使用在溶劑中分散或溶解的樹脂浸漬前述纖維加工制品并使之干燥，然后使用剪斷式破碎裝置將該纖維加工制品破碎。
5.如權(quán)利要求4記載的加固用破碎片的制造方法，其特征在于，前述纖維加工制品的纖維是從全芳香族聚酰胺纖維、聚對(duì)苯酚苯基噁唑纖維、芳香族聚酯纖維、聚乙烯醇纖維中選出的至少一種纖維。
6.如權(quán)利要求4或5記載的加固用破碎片的制造方法，其特征在于，附著在前述纖維加工制品上的樹脂是從尼龍、聚酯、聚碳酸酯、聚縮醛、聚氨酯、尿素樹脂、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、酚醛樹脂、氟樹脂、聚酰亞胺樹脂樹脂中選出的至少一種樹脂。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)記載的加固用破碎片的制造方法，其特征在于，在用前述剪斷式破碎裝置進(jìn)行破碎處理中，是采用多道工序逐步減小破碎片的長(zhǎng)度。
8.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)記載的加固用破碎片的制造方法，其特征在于，在用前述剪斷式破碎裝置進(jìn)行破碎處理中，是采用多道工序逐步減小破碎片的長(zhǎng)度，最終長(zhǎng)度在5mm以下的破碎片部分占總重量的50％以上。
9.如權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)記載的加固用破碎片的制造方法，其特征在于，將用前述剪斷式破碎裝置的破碎處理分為粗破碎工序和細(xì)破碎工序二個(gè)階段實(shí)施，前述粗破碎工序使長(zhǎng)度5-20mm的破碎片占全部破碎片重量百分比50％以上；前述細(xì)破碎工序使長(zhǎng)度5mm以下的破碎片占全部破碎片重量百分比50％以上。
10.一種纖維加固樹脂制品，其特征在于，使按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)記載的破碎片分散在含有樹脂的基質(zhì)中形成。
11.一種纖維加固樹脂制品的制造方法，其特征在于，使按照權(quán)利要求4-9任一項(xiàng)記載的制造方法得到的破碎片分散在含有樹脂的基質(zhì)中之后，由該破碎片與基質(zhì)的復(fù)合材料獲得成形品。
12.一種耐熱性摩擦滑動(dòng)部件，其特征在于，使按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)記載的破碎片分散在含有樹脂的基質(zhì)中形成。
13.一種耐熱性摩擦滑動(dòng)部件的制造方法，其特征在于，使按照權(quán)利要求4-9任一項(xiàng)記載的制造方法得到的破碎片分散在含有樹脂的基質(zhì)中之后，由該破碎片與基質(zhì)的復(fù)合材料獲得成形品。
14.一種纖維加固橡膠制品，其特征在于，使按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)記載的破碎片分散在由橡膠組成物構(gòu)成的基質(zhì)中形成。
15.一種纖維加固橡膠制品的制造方法，其特征在于，使按照權(quán)利要求4-9任一項(xiàng)記載的制造方法得到的破碎片分散在由橡膠組成物構(gòu)成的基質(zhì)中之后，由該破碎片與基質(zhì)的復(fù)合材料獲得成形品。
全文摘要
提供了以成為廢物的纖維加工制品為原料，能夠有效再利用的增強(qiáng)用破碎片、利用該破碎片的纖維加固制品以及它們的制造方法。將纖維加工制品清潔化處理后，使該纖維加工制品浸含樹脂并使之干燥，然后，將該纖維加工制品用剪斷式破碎機(jī)破碎。使該破碎片分散在基質(zhì)中，用這些破碎片與基質(zhì)的復(fù)合材料制得成形品。
文檔編號(hào)C10M147/00GK1628015SQ0282900
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2002年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月20日
發(fā)明者角田敦, 塚本光一 申請(qǐng)人:杜邦-東麗株式會(huì)社