报废汽车典型塑料零部件回收利用技术现状

报废汽车典型塑料零部件回收利用技术现状汽车中的塑料零部件，已经从普通装饰件发展到结构件、功能件，所用的材料也从普通塑料扩展到强度更高、冲击性更好的复合材料或塑料合金。主要的塑料零部件有保险杠、散热格栅、照明灯、仪表板(含副仪表板)、座椅、车门内板、顶棚、杂物箱、燃油箱等。近年来，我国轿车产销量大幅增加。从图1中可以明显看出，近两年我国轿车消费量呈阶梯式快速上升。在销量的不断攀升的同时，越来越多的汽车进入报废阶段。如按每辆汽车平均耗用塑料60kg计，年均近500万辆报废汽车产生废旧塑料高达30万t。这些废旧塑料如得不到妥善处理，将会污染我们赖以生存的自然环境，对人们健康造成严重的威胁。本文分别介绍汽车主要内外塑料零部件的国内外回收利用技术状况。国内外乘用车典型外饰件再利用技术及专利现状乘用车典型外饰件主要有保险杠、燃油箱、散热器格栅及车灯等。其主要成分及回收利用的特点如表1所示。1.保险杠图2为典型的保险杠回收工艺流程图。国内废旧汽车保险杠一般采用熔融法进行再利用，先使用化学溶剂浸泡脱除表面的漆膜，然后采用简单或复合再生法加工制作外观、性能要求不高的塑料制品。该法除漆效果及处理能力都比较低，产生的废液对环境危害较大。一些企业采用热解法进行回收利用,将回收的保险杠用于热解炼制燃油或燃气，但是其热解后的残余产物难以处置，易产生二次污染。此外，部分企业在回收的过程中加入少量化学药品改性他用。国外汽车保险杠回收利用过程中，除了采用化学法以外，更多采用物理法。根据塑料的透光性、密度或溶解性的差异，实现不同材料分。日本东京都立大学采用密度法，对水槽内塑料片施以强磁场，根据塑料带磁性能及浮沉深度不同而分离不同保险杠材料。高效去除表面涂膜是保险杠再利用的技术难点，国外的一些机构正在从事相关研究。韩国现代汽车公司采用水射流冲击的方式去除保险杆表面的漆膜。日本TatsudaN等在用高压水脱除漆膜后，采用双螺杆活性挤出机获得可满足制造新保险杠要求的塑料。日本SINTOKOGIO公司将保险杠粉碎至0.8mm左右，然后高速喷丸冲击塑料表面，将涂漆剥落，然后清洗回收。Yamamoto等人采用差速辊筒法去除塑料涂层回收塑料。2.燃油箱目前，国内报废燃油箱的回收利用主要有能量回收和热解两种方法。能量回收法是指将废旧燃油箱与煤混合后在水泥窑中焚烧生热，利用其产生的热量。热解法是指通过预处理、热裂、高温分解、冷却回收等流程处理报废塑料，获得热解燃油及燃气。这两种方法回收利用率较低，且回收过程中易产生二次污染。近年来，国外出现了多种新的燃油箱回收再利用技术。美国J.M.YERNAUX等建立了一套报废燃油箱回收系统，回收的HDPE材料性能良好，可用于燃油箱再生产。美国Brooks等采用蒸汽爆破法回收HDPE燃油箱，将报废塑料燃油箱和木材一起转化成一种混合纤维。日本的ITOM等通过热分解，催化反应及蒸馏等一系列过程回收报废燃油箱等塑料作为石油工业的原料。德国BASF公司采用蒸馏法去除油箱表层易爆物质和油污，通过延长加热时间防止油箱塑料物性的劣化。3.散热器格栅和车灯散热器格栅和车灯的主要材料是ABS和PMMA，其回收技术的难点的是去除格栅表面的油漆，以及格栅和灯具中的金属、玻璃等杂质。国内目前尚未报道专门针对散热器格栅和车灯的回收利用技术。除了焚烧及直接填埋处理外，大多用于生产低级的塑料产品或改性后他用，例如，将报废PMMA清洗、干燥、粉碎，然后加入到适量的丙酮溶液(CH2COCH2)中，可作于粘结玻璃、陶瓷、石材等的粘结材料。国外对上述两者的回收研究亦较为深入。荷兰FomaEngineering公司开发了可用于PMMA和ABS分离的离心分离系统，利用该分离系统可以获得精细分离的塑料，为生产高附加值的制品创造了条件。比利时K.Smolders等通过采用流化床进行热分解的方法将PMMA分解成MMA，使其回收率达到90%~98%。韩国的GARAMTECH公司将回收的报废车灯整体粉碎后，去除金属成分同ABS新原料混合后用于制造新的灯壳。国内外乘用车典型内饰件再利用技术及专利现状乘用车典型内饰件主要有仪表板、座椅、车门内板、顶棚及杂物箱等。其主要成分及回收利用的特点如表2所示。1.仪表板目前大多数的软质汽车仪表板由PVC外壳、反应注射PU泡沫和ABS/PC基体三部分构成。它是汽车上的重要功能件与装饰件，其组分及形状复杂，难以回收利用。国内多采用同燃油箱类似的回收方法，即能量回收和热解两种方法。国外相应的研究较多。Toshino等开发一套PP类仪表板回收再利用的技术，将废旧的PP仪表板粉碎，添加由70％~92％的石蜡聚合物和8％~30％的无机填料组成的混合物，之后加热熔融和捏炼，生产出PP占45％~65％、乙烯橡胶占10％~20％、无机填料占20％~40％的树脂合成物，将该树脂合成物用作生产新仪表板的基体。G.Ragosta等开发了一套针对具有多层结构的聚烃烯类仪表板回收再利用技术。该技术在再生过程中添加一种乙烯-丙烯共聚物和PP新料，使再生塑料的性能得到显著提高，可用于生产新的仪表板或相似的塑料部件。Botsch,M.利用风选和电选分离由ABS/PC、PU和PVC构成的仪表板，先把仪表板粉碎用风选分离出PU泡沫，然后用电选分离出ABS/PC和PVC。2.座椅座椅使用的塑料材料主要有表皮、骨架和缓冲垫。表皮材料一般是聚氯乙烯(PVC)人造革、各种化纤纺织品、真皮和人工皮等，缓冲材料为模压发泡的软质高弹性聚氨酯(PU)材料，骨架多为热塑性玻纤增强聚丙烯(GMT)材料。座椅的缓冲材料PU泡沫回收后可用于生产地毯衬垫等减振降噪部件。Sims等开发了一套新的回收方法，其方法是将颗粒化的废旧PU泡沫与泡沫胶布板物混合，添加MDI预聚物，生产新的泡沫塑料。StefanoAndreolli等人提出了废旧汽车座椅PU两种回收模式：闭环回收和开环回收。开发出的废旧汽车座椅PU回收工艺路线(见图3)，同时分析了回收各个阶段的费用和成品的价值，显示出废旧汽车座椅PU回收具有很高的经济价值。3.车门内板汽车车门内板材料一般由三层结构组成：表皮主要是TPO和PVC，中间层是PU泡沫或者PP泡沫，骨架一般为ABS和增强PP等。目前，国内外对车门内板材料回收利用研究的很少。陈铭教授领导的上海交通大学绿色设计小组正在研究用机械的方法回收车门内饰材料。部分汽车车门内板有织物，粉碎后先把织物筛选掉，然后分别用浮选、多次静电分选，得到单一成分的PP、PVC、ABS和TPO塑料。4.顶棚顶棚是汽车内饰件中大型及显著的装饰件之一。其主要是由PU、PP、ABS/PVC等多层不同材料复合粘接压制而成。由于顶棚材料成分复杂，且各层之间难以分离，目前国内外尚没有专门的回收利用技术，大多混同其他回收采用热解回收的方式制取燃料或燃气。5.杂物箱及地垫等的回收利用目前大多数轿车及中小旅行车的杂物箱材料多为PP，回收过程相对简单。国内外在回收的过程中，经过简单的清洗后同其他PP材料混合回收利用或是直接采用热解法制取化工原料、燃油和燃气等。杂物箱垫和汽车地垫材料多为橡胶或发泡软质PVC。橡胶材料回收方法比较成熟，这里不做叙述。对于发泡软质PVC材料，由于其密度小、质量轻，一般不做单独处理，混同其他难处理塑料材料采用热解法制取化工原料或燃烧法回收能量。我国报废汽车典型塑料部件回收系统现状及未来发展方向欧洲、美国、日本等发达国家在报废汽车塑料回收利用方面制定了比较完善的法律法规，建立起了较为有效的社会回收与再利用系统。我国报废汽车塑料的回收利用行业相关的法律法规还不健全，尚未建立完善的社会回收系统。导致报废汽车典型塑料零部件回收行业发展滞缓的原因有很多，其根本原因有以下三方面：1.相关机构及民众的报废汽车回收利用意识较为落后。2.是我国的报废汽车回收过程中信息流通不畅，导致管理、监督不力。3.相应的回收技术落后，回收成本高，企业不愿从事典型塑料零部件的回收工作。因此，要想实现我国报废汽车回收系统的良好运行，要从以下几方面入手：第一、建立完善的法律、法规体系。政府要从宏观上规范废旧汽车回收再利用过程，为其提供发展的方向，以保证回收体系健康顺利的成长。第二、要保证废旧汽车车流信息有效、高效。信息是建立废旧汽车逆向物流网络规范、有序和畅通的必要条件。第三、国家应加大对报废汽车回收利用新技术的扶持力度，保证有先进、可靠、环保及清洁的回收技术应用于实际生产过程中。报废汽车典型塑料零部件回收利用技术的发展，不仅可促进汽车再制造业的发展，同时是解决废旧汽车塑料带来的社会公害问题的重要途径，符合国家循环经济的发展要求。因此，应从绿色经济及可持续发展的角度出发，研究报废汽车典型塑料零部件的回收利用技术，对节约资源和保护环境，推动社会、经济、环境的协调发展具有重要的现实意义。