用于再循环弦线的方法和装置与流程

1.本发明涉及用于再循环弦线的方法和装置。我们对运动球拍弦线的再循环特别感兴趣。然而，本发明还旨在再循环工业弦线，例如用于帆船、攀岩、登山，或甚至其它运动的那些弦线。还认为本发明可以应用于乐器(尤其弦乐器)的弦线。


背景技术：

2.目前，运动球拍(网球、壁球、羽毛球)上的断裂弦线或用过的弦线被扔进垃圾桶或不小心扔掉。
3.只要在先前的情况下，弦线是从动物或植物来源的天然纤维中获得的，它们就可以被视为自然生物降解材料，并且从环境角度来看，它们的填埋或甚至在任何此类地方的丢弃都不是问题。
4.然而，事实证明，在越来越多的情况下，这些弦线包含合成组分和不可直接生物降解的工业纤维。因此，将它们安置在垃圾箱中会对环境产生负面的生态影响。一些组分可以被视为有毒废物。
5.公共当局和非政府组织面临着管理与人类活动相关的废物并实现真正的循环经济和极高再循环率的压力。
6.本发明提供一种解决方案，由此可以再循环许多弦线。


技术实现要素：

7.为此，提出一种用于再循环复合弦线的过程，其中所述过程包括：
[0008]-识别弦线类型的步骤，以及包括如下文定义的以下步骤/s1/、/s2/、/s3/、/s4/中的一个或另一个的分离组分的至少一个步骤：
[0009]
/s1/-机械分离步骤，
[0010]
/s2/-化学分离步骤，
[0011]
/s3/-热分离步骤，
[0012]
/s4/-生物分离步骤。
[0013]
在这些步骤之后，可以有利地再循环弦线，特别是运动球拍的弦线，且因此避免将它们扔进垃圾箱中。
[0014]
此方法可以围绕弦线，尤其球拍弦线的处理建立“绿色循环经济”。循环经济可以通过将污染废物的组分转化成可回收资源来使用污染废物。
[0015]
取决于弦线的组分，通过将弦线重新引入到新的生产循环中来转化其各个组分。
[0016]
因此，提出一种可以不将弦线扔进残留生活垃圾中，使得生活垃圾不再被丢弃，而是进行回收的解决方案；归功于本地再循环或回收收集废物的技术解决方案。
[0017]
在与系统相关的本发明的各个实施例中，也可以任选地使用单独或组合进行的以下布置中的一个和/或另一个。
[0018]
根据所关注的实施例，要再循环的弦线是用于具有弦线的运动球拍的弦线。在具
有弦线的运动设备中，包含(特别是，但非排他地)网球、羽毛球、壁球。
[0019]
根据另一实施例，所提出的方法可以用于针对帆船、攀岩、登山或其它运动使用的工业弦线。根据另一实施例，所提出的方法可以用于乐器弦，所述乐器具体来说例如小提琴、大提琴、吉他、低音提琴的弦乐器。
[0020]
根据所关注的实施例，要再循环的弦线是网球拍弦线。本发明人已发现，对于网球拍弦线，复合弦线的数量越来越多。
[0021]
另一方面，对于专业玩家和经验丰富的业余玩家来说，所述玩家倾向于在弦线断裂或达到其实际寿命之前更换弦线，这样显著地增加消耗量并使提出的再循环解决方案更具吸引力。
[0022]
根据一个选项，网球拍弦线包括具有涂层材料的结构纤维的组合件，所述结构纤维包括芳纶和/或聚酯和/或聚酰胺纤维和/或聚烯烃和/或聚乙烯，并且所述涂层材料包括聚氨酯和/或弹性体。因此，所提出的过程可以处理种类繁多的网球用工业弦线或其它用途的弦线。因此包含纤维方面的大部分常用组分，并且可以实现非常高的可循环率。
[0023]
根据一个实施例，对于纤维和涂层的机械分离步骤(s1)，提供剥离绳股的步骤和/或研磨绳股的步骤。因此，当待加工的弦线的长度允许时，弦线可以穿过类似于挤出机的机器，其中刨丝器至少剥离涂层材料的外边缘。至于研磨步骤，后者允许将线股切割成小块，然后可以通过化学、热或生物分离步骤进行处理。
[0024]
根据一个实施例，对于化学分离步骤，可以指定纤维涂层在溶剂中的溶解。因此，可以完全地且可靠地将工业纤维与涂层材料分离。
[0025]
根据一个实施例，热分离步骤可以包含蒸汽热分解步骤，其中将线股加热到高于150
°
。由此，根据不同组分的熔点，可以通过升高温度并首先回收具有最低熔点的组分，然后回收具有最高熔点的组分来逐渐地分离。
[0026]
根据另一实施例，生物分离步骤包括将绳股延长放置成与包括微藻和/或酶的活性生物制剂接触，使得绳股的某些所关注组分由所述活性生物制剂降解。因此，即使所需时间较长，此解决方案也是实现组分分离的最经济能量。
[0027]
根据另一实施例，此生物分离步骤可以用于通过再循环处理天然肠线。包括微藻和/或酶的活性生物制剂将天然肠线降解为基本化学组分，从而不再对环境产生任何有问题的影响。
[0028]
根据一个实施例，网球拍线的识别步骤是制造横截面，放大拍照并且分析细丝组，以导出至少以下类型中的分类：单芯多丝、多芯多丝、多芯多护套、多芯单护套。由此，然后可以根据获得的识别选择最合适的分离步骤。
[0029]
根据一个实施例，可以将获得的横截面与作为一个实例来自应用程序的参考截面进行比较。
[0030]
本发明还涉及一种用于再循环复合弦线，特别是网球拍弦线的机器，其特征在于，所述机器被配置为部分或全部实施上述方法。
附图说明
[0031]
在阅读通过非限制性实例给出的本发明实施例的以下描述时，本发明的其它方面、目的和优点将变得显而易见。还将结合附图更好地理解本发明，附图中：
[0032]
图1示出具有弦线的网球拍的图示，
[0033]
图2说明将再循环的若干类型的弦线区段，
[0034]
图3示出通过剥离的机械分离步骤，
[0035]
图4说明通过研磨的机械分离步骤，
[0036]
图5说明化学分离步骤，
[0037]
图6说明热分离步骤，
[0038]
图7说明生物分离步骤。
具体实施方式
[0039]
在各个图中，相同的参考标号表示相同或相似的元件。出于明确地呈现的原因，某些元件未必按比例表示。
[0040]
图1部分地示出具有弦线的网球拍。球拍包括框架1和弦线2。弦线穿过框架中制成的孔。弦线形成筛网。纵截面与截面相交。为了完成安装弦线的操作，形成几个结。
[0041]
在一些磨损之后，或者如果承受的应力超过所讨论类型的弦线可以承受的阈值，弦线2可能会断裂。如已经提及，一些用户或玩家预防性地更换弦线。
[0042]
为了从框架上取下弦线，可以在将弦线分段数次之后通过框架中的孔取出弦线细丝。
[0043]
我们对非常常见的情况感兴趣，在这种情况下，弦线2本身由具有涂层材料的结构纤维的组合件形成。当我们更详细地讨论弦线的组成时，我们还可以使用术语“线股”来表示整个弦线的单个元素。在一些情况下，线股可以包含实心芯32。
[0044]
备受关注的是外径在0.8mm与1.6mm之间的线股。根据实例，具体来说，处理外径在1mm与1.5mm之间的弦线细丝。
[0045]
关于网球拍的线股，股线的横截面具有1.2mm与1.4mm之间的直径。然而，应注意，在本发明的方法中还考虑较小到较大的直径。
[0046]
标记为4的涂层材料包括聚氨酯和/或弹性体。应注意，为了指定“涂层”，我们也提到“护套”。涂层材料弦线的抗拉强度机械振动小于结构纤维；但涂层材料确实有助于线股的凝聚力。
[0047]
如图2中所说明，线股的结构可以具有多种类型：单芯多丝、多芯多丝、多芯多护套、多芯单护套。
[0048]
图2、实例a：实心芯、1护套
[0049]
图2、实例b：实心芯、多护套
[0050]
图2、实例c：多丝、无芯
[0051]
图2、实例d：实心多芯、1护套
[0052]
图2、实例e：实心多芯、1护套
[0053]
图2、实例f：多芯、多导管
[0054]
图2、实例g：多芯、多导管
[0055]
在图中一般表示为3的结构纤维包括芳纶和/或聚酯和/或聚酰胺和/或聚烯烃和/或聚乙烯纤维。
[0056]
用于网球弦线或其它类型的弦线(参见上表)的结构纤维具体来说包含：
[0057]-芳纶：zylon(pbo)；凯夫拉尔(ppd-t)；凯夫拉尔49；黑色technora，
[0058]-聚酯：聚萘二甲酸乙二醇酯或pentex(pen)；聚酯(pes)；聚酰胺；尼龙；聚酰胺，
[0059]-聚烯烃：超高强度聚乙烯纤维或大力马；hdpe聚乙烯，
[0060]-钛：钛(ti)，
[0061]-碳：碳纤维，
[0062]-弹性体：聚丁烯；弹性体(橡胶)。
[0063]
芳纶
[0064]
芳纶纤维因其优异的抗冲击性而得到认可，并广泛用于制造个人防护设备(头盔、防切割手套、防弹背心等)。在划船运动中，或产品因其非常好的强度和较低的断裂伸长率(约3.5％)以及在静载荷下的显著稳定性(无蠕变)而受到赞赏。换句话说，这些纤维非常坚固(是不锈钢的五倍)，弹性非常弱，并且不会随着时间的推移而拉伸。
[0065]
芳纶纤维也用作复合材料中的增强物，以便为最终产品提供良好的温度稳定性(取决于基体，高达200℃)。然而，我们可以注意到一些不太积极的点：抗紫外线能力有限且成本高昂。
[0066]
聚酯
[0067]
聚酯纤维是消费纤维，以其寿命长、抗紫外线，以及优异的耐性机械和耐化学性而闻名。
[0068]
聚酯纤维可以以机械方式或化学方式再循环，每种方法都有一定的优点和缺点。机械方法涉及收集塑料瓶和工业废物，而化学过程则重复利用由聚酯制成的纺织产品，将其还原为单体，然后再将其转化为纺织品。
[0069]
聚酯再循环方法允许几乎无限期地重新产生材料：物品或织物可以多次再循环而不会损失质量。另外，化学生产的再循环聚酯不含重金属，这与新提取的石油制成的其对应物不同。
[0070]
聚酰胺
[0071]
聚酰胺或尼龙纤维是所谓的“工业”合成纤维。它用于纺织和塑料工业应用，并应用于需要高强度材料的各种产品中。聚酰胺广泛用于齿轮、配件和轴承，在汽车工业中用于底层零件，并且用作电动工具外壳的材料。它还用于制造各种股线、弦线、细丝、网和轮胎帘布，以及针织袜和针织服装。
[0072]
工业上可用的聚酰胺种类繁多且等级众多，其首字母缩写为
‘
pax.x’。
[0073]
聚酰胺的主要优点是其非常好的机械特性(牵引力、疲劳、冲击力、耐磨性)，以及良好的耐燃料性和耐油性。另一方面，它对环境空气中的湿度很敏感并且具有相当有限的抗紫外线能力。尽管如此，聚酰胺仍展现出色的成本/性能平衡。
[0074]
由于与聚合物的化学性质有关的原因(尼龙比聚酯更难再循环)，目前很少将聚酰胺再循环。
[0075]
聚烯烃
[0076]
来自聚烯烃家族的聚乙烯是所谓的“大众市场”塑料的一部分且消费量非常高。它们是适合再循环的塑料之一，尽管它们通常指定用于低增值应用。它们被细分成许多子类别，每个子类别具有特定特征(pehd、pebd、pebdl、uwmwpe
…
)。
[0077]
高强聚乙烯纤维(通常称为“超高分子量聚乙烯”，或uhmwpe)具有重量轻(相较于
1.44的芳纶密度，密度是0.95)和将动能转化为热能的高容量的优点。它们与凯夫拉尔竞争，越来越多地用于防弹背心和其它弹道应用以减轻重量。
[0078]
dyneema
tm
系列(来自制造商dsm)和spectra
tm
(来自制造商honeywell)的聚乙烯纤维的特征在于它们的阻力非常高并且这对于最小重量来说如此。事实上，对于相同的重量，这种纤维比高级钢强高达15倍且比芳纶纤维强40％。另外，这些纤维比水轻，极其耐用且耐霉菌、紫外线和化学品。
[0079]
至于缺点，应注意，耐热性差(从90℃蠕变；芳纶仅在400℃时降解)，以及使复合材料应用脆弱(需要表面处理)的差粘合性。
[0080]
钛
[0081]
钛是一种轻且耐久的金属，被视为“贵金属”。它展现有趣的工业特性，例如耐腐蚀、耐侵蚀和耐火。它具有延展性和生物相容性并且还展现允许成型薄而轻的零件的机械特性。
[0082]
由于钛的许多品质，它用于具有高附加值的许多领域：医疗、航空、石油化工产品以及新的机械和休闲运动，其中减轻重量成为衡量性能的标准。钛是将非常有趣的机械品质与腐蚀性环境中的极佳耐受性组合的金属，这使得表面处理变得不必要并使钛变得“生态”。另外，其密度比钢低2倍。
[0083]
钛主要以合金的形式用于航空和许多工业应用(能源、化学品等)。考虑到大部分生产废物，很好地组织碎屑的再循环以回收尽可能多的材料。在零件生产过程中，加工碎屑可以占高达钛消耗量的90％并不少见。如在弦线的结构纤维的情况下，这些碎屑用作副产物。
[0084]
碳
[0085]
碳纤维来自石油且展现极其有趣的特性：始终如一的刚性和机械稳定性、超轻的重量和对紫外线的不敏感性。只要不受到冲击，碳纤维的寿命几乎是无限的。
[0086]
现在在许多先进的技术应用中发现碳纤维，其中机械阻力与极低密度的组合是良好资产：运动设备、汽车、航空、机器人、军事设备、直升机螺旋桨、风力涡轮机、无人机。
[0087]
用于再循环碳纤维的最合适的技术之一是热解。材料经受高温(400℃与700℃之间)，以便导致树脂降解和成分分离。因此，取决于条件，获得可以用作燃料(能量回收，参见下文)的固体或气体残留物。纤维可以在工艺结束时回收以重新引入塑料或复合材料中。此技术的主要优点是保持再循环碳纤维的机械特性。
[0088]
方法
[0089]
在收集之后，再循环过程以弦线的识别步骤(表示为s0)开始。特别是对于网球拍弦线，识别步骤在于进行横向切割(通过凿子、切割器或其它锋利工具)，然后例如使用智能电话或数码相机放大拍照。
[0090]
通过区段和板进行的识别步骤可以包括对细丝组的分析以在至少以下类型中推导出分类：单芯多丝、多芯多丝、多芯多芯护套、单护套多芯。然后，您可以查阅区段的网页参考基并确定与之前获得的板最相似的区段。此过程可以有利地由智能电话应用程序支持。
[0091]
或者，识别步骤是获取在绳索自身上写入的参考。然后在网页上查阅产品标识表并在此处找到丝状结构和涂层的类型。
[0092]
或者，识别步骤是识别表示线股的制造商的标记。
[0093]
根据又另一实施例，呈现在线股的外护套上的一个或多个颜色可以用于确定形成用于识别步骤s0的另一方法的弦线类型。
[0094]
根据又另一实施例，记录表示制造商的标记以及表示线股类型的颜色两者，以推断将再循环的线股类型的标识(步骤s0)。
[0095]
在识别之后，过程涉及选择下方的一个或多个步骤，以将线股分成组件或较小的单个片段。
[0096]
优选地，收集用过的弦线的步骤将支持回收箱(特别是选择性箱)的使用，每个被设计成接收特定类型的弦线。
[0097]
s1-机械分离步骤
[0098]
图3说明剥离步骤和/或研磨线股的步骤。当待加工的线股的长度允许时，线股可以穿过类似于图3中所示的挤压机36的机器。
[0099]
在此机器36中，安装在滚轮37上的锉刀被夹在一起，并且使用滚轮的旋转运动，锉刀将涂层材料至少从线股区段的外边缘剥离。弦线的中心部21处于张力下并且在没有外边缘涂层22的情况下从机器中出来，所述外边缘涂层被收集在剥离机36的出口处的容器中。在所说明的实例中，所述布置是水平的。可以存在串联的若干锉刀(若干剥离遍次)。
[0100]
至于研磨步骤，后者允许将线股切割成小块，然后可以通过化学、热或生物分离步骤进行处理。为此，如图4中所说明，压碎机44包括料斗46，多段线股被倒入所述料斗中。两个(或更多个)反向旋转的滚轮47借助于多个表面齿将线股切碎。在低侧出口处，小的单元元件48收集在容器中。
[0101]
s2-化学分离步骤
[0102]
在这种情况下，溶剂用于完全地且可靠地将工业纤维与涂层材料分离。您可以使用三氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、四氯乙烷、丙酮等。
[0103]
图5说明溶解设备，所述溶解设备包括用具有前述溶剂54的溶液填充的储罐53。线股55浸入其中，而对其长度(短股、长股)没有任何特定限制。
[0104]
在预定时间之后，认为溶剂溶液的作用足够并且将所得溶液过筛，纤维被筛网保留并且溶解在溶剂溶液中的涂层材料通过。
[0105]
s3-热分离步骤
[0106]
图6说明具有蒸汽热解步骤的一件设备，其中线股加热到高于150
°
。此处，已经示出固定设备，但是还提供具有渐进位移的实施例。
[0107]
根据不同组分的熔点，成分通过升高温度逐渐分离。具有最低熔点的组分首先被回收，且具有最高熔点的组分最后被回收。
[0108]
在所示实例中，在对其长度(短股、长股)没有任何特定限制的情况下，线股65放置在炉子63中，然后加热到第一预定温度t1，例如160℃，以便熔化绳索的成分中的一个。加热66可以通过不同构件(燃烧器、红外灯轨道、感应炉等)完成。
[0109]
然后提取熔化部分并分离其余部分。
[0110]
当然，可以用第二预定温度t2，例如220℃重复上文描述的操作，以便熔化绳索的另一组分，所述组分随后作为熔化部分分离。
[0111]
根据实例，在升高温度的逻辑中，我们可以首先分离聚烯烃，然后是聚酯，然后是
聚氨酯，然后是聚酰胺等。碳和钛纤维是最后的剩余组分。
[0112]
s4-生物分离步骤
[0113]
生物分离步骤涉及线股与包含微藻和/或酶的活性生物制剂的延长接触。
[0114]
因此，绳股中的某些感兴趣组分由所述活性生物制剂降解。应注意，即使所需时间较长，此解决方案也是实现组分分离的最经济能量。
[0115]
此外，此种生物分离步骤还用于处理天然肠线以进行再循环。包括微藻和/或酶的活性生物制剂将天然肠线降解为基本化学组分，从而不再对环境产生任何负面影响。
[0116]
图7说明溶解设备，所述溶解设备包括用具有贪婪酶74和/或微藻的溶液填充的储罐73。弦线细丝75浸入其中，而对其长度(短股、长股)没有任何特定限制。
[0117]
在预定时间之后，认为贪婪酶和/或微藻的作用足够并且将所得溶液过筛，纤维被筛网保留并且溶解在溶液中的涂层材料通过。
[0118]
分离成分的回收
[0119]
另外，存在用于从步骤/s1/到/s4/中的一个升级产品/组分的步骤。
[0120]
回收步骤包含例如将组分合并到新弦线中，和/或合并到带衬垫的技术服中，和/或合并到技术防护服中，和/或合并到阻燃技术服中。
[0121]
回收步骤可以包含能量回收，由此燃烧从前述分离步骤产生的一个或多个残留物。
[0122]
其它考虑因素
[0123]
应注意，用于识别、分离和回收步骤的不同步骤和解决方案经必要修改后适用于网球弦线以外的弦线类型，尤其是用于帆船、攀岩、登山或其它运动的技术弦线，以及弦乐器的弦线。