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6.2 FRP叶片回收工艺
FRP叶片回收工艺大致有三种:填埋法、焚化法和回收法。
6.2.1填埋法
直接把废FRP叶片埋到地下。简单易行,成本极低,但占据地盘(土地不可再生),污染源依然如故,只不过被一层薄土掩盖住了而已。因此2005年6月德国颁布了禁止填埋FRP的法令。当今丹麦大部分废FRP叶片都填埋掉。1995年丹麦通过了禁止填埋、丢弃汽车轮胎的法律,于是回收废轮胎行业应运而生。该国人民呼吁将该法律套用到废FRP上,但政府却答复:这难题让市场去解决吧!
6.2.2 焚化法
把废FRP叶片焚烧掉(如:在热电厂焚烧)。所产可燃物质可用于发电和回收热能,产的残渣率约60%,残渣中的玻纤可作FRP填料。
6.2.3 回收法
回收法可分为物理回收和化学回收。
(1)物理回收
2003~2005年欧洲有的研究单位进行了机械回收FRP(包括FRP叶片)研究:把FRP研磨碎,回收纤维被再利用。丹麦Erik Grove-Nielsen公司机械回收FRP:挤压废FRP,回收纤维的拉伸强度不会降低。
REACT国际协会设计、研制能加工出理想规格纤维的(fit-for-purpose-size-reduction)混杂纤维梳散机(a hybrid shredder),其产量约2.5t/d。其原理、工序是:①用锤猛击废FRP,使树脂与纤维剥离,确保纤维(指回收纤维,下同)长15~25mm,且内伤最小(“minimal internal damage”);②纤维再生工艺(a reactivation):用新化学粘结剂处理纤维表面,从而提高它与新基材的粘结性能;③清除纤维表面的杂质(杂质会降低纤维与基材的粘结性);④纤维按长度分等级。
(2)化学回收
化学回收有溶剂溶解工艺和高温分解工艺等。下面试举后者的一个实例。
丹麦ReFiber公司的高温分解与气化工艺(pyrolysis and gasification):将废FRP连续喂入无氧回转焚化炉(oxygen-free rotating oven),废FRP在无氧气氛中高温(500℃)焚化后,所产合成煤气(synthetic gas, 废FRP里树脂焚化产物)用于发电或供应焚化炉;回收GF与少量PP纤维混合后喂入加热炉,PP纤维熔化并涂敷GF表面,成为稳定的保温板坯(stable insulation slab)。另外,利用高温分解工艺,从CF/环氧预浸料回收的CF,与原始值相比,其弹性模量不变,最大拉伸强度下降5%。[6]
6.3 FRP叶片的材料更新近况
一般地说,FRP叶片污染环境的解决办法就是:材料更新换代——用热塑性树脂取代传统的热固性树脂来加工叶片。“热塑性树脂及其复合材料(FRTP)可以回收且轻(跟环氧树脂相比),但易发生蠕变,用胶粘剂胶结FRTP壳体比较困难。因此,不适于加工大型风电机叶片。”[2]实践说明,用普通FRTP加工小功率(如:5KW)叶片,可以胜任;但加工更大功率(如:MW级)的叶片就成问题——这就必须选用高性能FRTP加工。这也就是说,传统FRP叶片材料的更新换代,必须进行一系列科学实验、研究——系统工程,方能成功。下面试举实例:例一:“Gaoth Teo、三菱重工和Cyclics公司合作,选用CBT™树脂(低粘度工程热塑性树脂)、无害环氧树脂和一种增强型添加剂等,破天荒地研制成可回收[注]、长12.6m风力机叶片。([注]:平均每台风力机回收叶片材料19t)”[2]例二:瑞典利用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)做叶片芯材。PET可回收,而且回收料的性能、强度如初。例三:Risoe DTU公司宣布:帮助中国林业部门利用竹纤维(bamboo shreds)/环氧树脂试制叶片。后来,因环氧树脂不可回收,又希望进一步用生物粘结剂(bio-based adhesive)取代上述环氧树脂。[6]
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