專利名稱：除去存在于氣體瓶表面上的復(fù)合材料涂層的方法
除去存在于氣體瓶表面上的復(fù)合材料涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除去存在于用于儲(chǔ)存加壓氣體的氣體瓶瓶體上的復(fù)合材料涂層使得將所述氣體瓶瓶體可以隨后再循環(huán)的方法。
通常，用于儲(chǔ)存氣體的氣體瓶有四種類型，即
-類型I的瓶，該瓶為整體由金屬(鋼或鋁)制成的瓶；
-類型II的瓶，該瓶為由涂覆有復(fù)合材料(如Kevlar/環(huán)氧化物)的金屬(鋼或鋁)瓶體構(gòu)成的瓶；
-類型III的瓶，該瓶為由涂覆有復(fù)合材料(如由Kevlar/環(huán)氧化物制成)的厚度小于類型I和II的瓶體的鋁瓶體構(gòu)成的瓶；和
-類型IV的瓶，該瓶為由涂覆有復(fù)合材料的吹塑聚乙烯或聚酰胺瓶體構(gòu)成的瓶。
類型II和III的瓶的優(yōu)點(diǎn)在于如下事實(shí)，即在保留與類型I的瓶相同的機(jī)械性能的同時(shí)，該瓶較輕。在非常特定的情況下使用類型IV的瓶。類型II和III的瓶具有被復(fù)合材料“皮膚”包圍的金屬瓶體(稱為襯里)，在其中儲(chǔ)存氣體。
然而，歐洲環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格且現(xiàn)在要求設(shè)計(jì)產(chǎn)品為再循環(huán)的。這些瓶因此目前以如下方式再循環(huán)。
首先將瓶切為兩部分，一方面回收金屬且另一方面回收復(fù)合材料并磨碎。
然而，將金屬襯里切為兩個(gè)半瓶不允許襯里直接作為氣體容器而再循環(huán)。它僅僅作為基礎(chǔ)金屬再循環(huán)，需要再熔化和重新成型以生產(chǎn)新的襯里。因此目前再循環(huán)操作并不是最優(yōu)的。
要解決的問題因此為提供允許有效和生態(tài)地再循環(huán)氣體瓶，尤其是類型II和III 的瓶，即由復(fù)合材料涂覆的金屬瓶體或襯里構(gòu)成的氣體瓶的方法，該方法不需要將用過的瓶的瓶體切為兩部分以將復(fù)合材料涂層從它們的表面除去，因此允許所述用過的瓶體不經(jīng)隨后的再熔化和重新成型而重新使用。
本發(fā)明的解決方案為除去存在于氣體瓶瓶體表面上的至少一個(gè)由纖維和至少一種樹脂形成的復(fù)合材料涂層的至少部分的方法，其中將所述涂料與至少一個(gè)液氮噴射流在-100°c以下的溫度和至少500巴的壓力下接觸從而除去存在于氣體瓶瓶體上的所述涂層的至少部分。
換言之，輸送一個(gè)或多個(gè)加壓液氮噴射流以沖擊要除去的復(fù)合材料涂層的表面。 一個(gè)或多個(gè)噴射流對(duì)涂料的沖擊將引起它從氣體瓶瓶體上剝離并在一個(gè)或多個(gè)液氮噴射流的壓力的作用下除去。
取決于各種情況，本發(fā)明方法可以包括一個(gè)或多個(gè)如下特征
-復(fù)合材料涂層由纖維和至少一種熱固性或熱塑性樹脂形成。
-涂料包含玻璃、玄武巖、碳或芳族聚酰胺纖維。
-涂料包含選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂和乙烯基樹脂的熱固性樹脂。
-涂料包含選自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺-6和聚酰胺-12類型的樹脂的熱塑性樹脂。
-瓶體的復(fù)合材料涂層由Kevlar/環(huán)氧化物或碳/環(huán)氧化物制成。
-至少一個(gè)液氮噴射流經(jīng)由至少一個(gè)輸送噴嘴輸送。
-至少一個(gè)液氮噴射流通過許多旋轉(zhuǎn)式或振蕩式噴嘴輸送。
-氣體瓶瓶體由金屬，優(yōu)選鋼或鋁構(gòu)成或由陶瓷構(gòu)成，
-氣體瓶瓶體由聚乙烯或聚酰胺構(gòu)成。
-液氮噴射流的壓力為4500巴以下，優(yōu)選1000-4000巴，甚至更優(yōu)選約3000-3800巴。
-液氮的溫度為約_130°C以下，優(yōu)選約_140°C至_230°C。
-使氣體瓶相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)輸送加壓液氮的噴嘴旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的解決方案因此為使用一個(gè)或多個(gè)液氮噴射流在非常高的壓力下除去存在于瓶體表面上的復(fù)合材料層并且可以借助設(shè)備例如

圖1的裝有示例性顯示在圖2中的帶噴嘴工具的設(shè)備進(jìn)行。
因此，如圖1所示，用于用低溫液體噴射流表面剝離的設(shè)備可用于除去氣體瓶10 的復(fù)合材料表面涂覆層13，該設(shè)備由如下裝置構(gòu)成儲(chǔ)存容器1如罐，用于儲(chǔ)存液氮(下文還稱為L(zhǎng)N2)，液氮經(jīng)由低壓液氮供應(yīng)管線6，即在約3-6巴和約-180°C的溫度下供應(yīng)；壓縮裝置2，具有內(nèi)部上游熱交換器和壓縮機(jī)，使液氮可達(dá)到超高壓(UHP)。壓縮裝置2因此壓縮來自儲(chǔ)存罐1的ΙΛ。
然后將處于第一壓力(UHP)下的LN2經(jīng)由轉(zhuǎn)移管線(7)轉(zhuǎn)移至外部的下游熱交換器3，其中用環(huán)境壓力液氮(在9處)使UHP LN2冷卻，通常獲得UHP液氮。
以上得到處于通常1000巴以上，通常2000-5000巴，有利地約3000-4000巴的壓力(UHP)和-140°C 以下，通常-140°CM -180°C，例如約-150°CM _160°C 的溫度下的 LN2, 將其輸送(在8處)至裝有輸送UHP液氮噴射流12的輸送噴嘴11的表面剝離工具4等。
罐1為高容量的固定或可移動(dòng)的罐如罐車或能夠儲(chǔ)存數(shù)千升液氮的儲(chǔ)存罐且通常位于戶外，即露天。
使罐1借助包括一個(gè)或多個(gè)控制閥的保溫管線與設(shè)備連接。此外還使LN2經(jīng)由保溫導(dǎo)管在該系統(tǒng)的各種元件之間轉(zhuǎn)移。總氣體流動(dòng)速率為約20L/min，即15m3/min。
通常壓縮裝置2、外部交換器3和以上整個(gè)工具4原則上位于一個(gè)或多個(gè)建筑物中。
如圖2所示，為了剝離存在于氣體瓶10表面上的復(fù)合材料涂層13，即由纖維/樹脂混合物形成的層，使用裝有供應(yīng)UHP LN2(在8處)的噴嘴11的工具4，噴嘴優(yōu)選制成旋轉(zhuǎn)或振蕩的以獲得UHP LN2噴射流12，用于剝離要加工的瓶10的表面，由此除去其上的復(fù)合材料表面涂覆層，然后能回收剝離的瓶10的瓶體14，即不含涂層13的瓶。
然后瓶10的瓶體14可再循環(huán)并且尤其可以用新的涂料層13覆蓋從而再次使用以儲(chǔ)存加壓氣體。實(shí)施例
為了顯示本發(fā)明方法的有效性，在如下條件下進(jìn)行試驗(yàn)。
用液氮噴射流在3200巴和-155°C的溫度下處理高為1. 68m且直徑為0. 23m的圓柱形氣體瓶，其鋼或鋁瓶體覆蓋有IOmm的Kevlar/環(huán)氧化物復(fù)合材料的表面涂覆層。使所述氮?dú)鈬娚淞魍ㄟ^具有許多噴嘴的旋轉(zhuǎn)工具，如圖2的工具噴射。噴射流形成0. 05 !的帶。旋轉(zhuǎn)工具的前進(jìn)速度為lm/min。當(dāng)該瓶的整個(gè)長(zhǎng)度已在0. 05 !的寬度上加工時(shí)，將該瓶旋轉(zhuǎn) 0. 053m(lmm 重疊)。
試驗(yàn)結(jié)果顯示復(fù)合材料“皮膚”或表面涂層在高壓液氮噴射流的作用下非常容易地從瓶體移除。將瓶體剝離約18-20分鐘。
此外，該剝離操作的生產(chǎn)量為約4m2/h。當(dāng)然，同時(shí)使用許多噴嘴可提高瓶加工的速度。
此外，所用方法并不影響瓶體的整體性，即液氮噴射流并不蝕刻金屬，由此允許容易重新使用，因此使該方法生態(tài)和環(huán)境友好的。
權(quán)利要求
1.一種除去存在于氣體瓶瓶體表面上的至少一層由纖維和至少一種樹脂形成的復(fù)合材料涂層的至少部分的方法，其中將所述涂層與至少一個(gè)液氮噴射流在-100°c以下的溫度和至少500巴的壓力下接觸從而除去存在于氣體瓶瓶體上的所述涂層的至少部分。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求的方法，其特征在于所述復(fù)合材料涂層由纖維和至少一種熱固性或熱塑性樹脂形成。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述涂層包含玻璃、玄武巖、碳或芳族聚酰胺纖維。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述涂層包含選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂和乙烯基樹脂的熱固性樹脂或選自聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺-6和聚酰胺-12類型的樹脂的熱塑性樹脂。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于瓶體的復(fù)合材料涂層由Kevlar/環(huán)氧化物或碳/環(huán)氧化物制成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于至少一個(gè)液氮噴射流經(jīng)由至少一個(gè)輸送噴嘴輸送，許多液氮噴射流優(yōu)選通過許多旋轉(zhuǎn)式或振蕩式噴嘴輸送。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其特征在于該容器的容器體由選自鋼或鋁的金屬、由陶瓷、由聚乙烯或由聚酰胺制成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于液氮噴射流的壓力為4500巴以下， 優(yōu)選1000-4000巴，甚至更優(yōu)選約3000-3800巴。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于氮?dú)獾臏囟葹?130°C以下，優(yōu)選-140°C至 _230°C。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于容器相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)輸送液氮的噴嘴旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種除去存在于蓄氣筒筒體表面上的至少一個(gè)由纖維和至少一種樹脂形成的復(fù)合材料涂層的至少部分的方法。在該方法中，在與所述涂層接觸時(shí)使至少一個(gè)液氮料流在小于-100℃的溫度和至少00巴的壓力下分散從而除去存在于蓄氣筒筒體上的所述涂層的至少部分。
文檔編號(hào)F17C13/00GK102510790SQ201080042576
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者C·特魯朔, F·里夏爾, J·昆塔 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司