車用塑料回收再利用大有可為

文 / 陸 剛

汽車工業的發展同塑料工業的發展是密不可分的，近年來汽車輕量化已成為汽車材料發展的主要方向。汽車輕量化為塑料工業的發展提供了廣闊的空間。據介紹，發達國家已將汽車用塑料量的多少作為衡量汽車設計和制造水平的一個重要標志。國外汽車自身質量同過去相比已減輕了20%～26%。預計在未來的10年內，轎車自身的重量還將繼續減輕20%。而塑料在汽車中的應用，使汽車輕量化成為現實。

統計數據顯示，2012年國內汽車產銷雙雙突破1900萬輛，汽車產量的猛增以及汽車輕量化的要求，帶動了汽車用塑料需求的不斷增加。而與此同時，每年要處理從報廢汽車上拆下來的廢棄塑料需以萬噸計，車用塑料環保化的問題成為擺在我們面前的重要課題。因此，從研究環境保護的角度，重新認識我國汽車的塑料再生利用是非常必要的。隨著車用廢舊塑料總量的急劇增長,環境與發展的矛盾日益突出，加之人們的環境保護意識增強，以及所面臨的全球性能源和原材料危機，如何處理與利用好這些廢舊塑料將是擺在世人面前的一大難題。隨著塑料工業的迅猛發展,廢舊塑料的回收利用作為一項節約能源、保護環境的措施,普遍受到重視，對車用廢舊塑料的治理已經刻不容緩。尤其是發達國家,這方面的工作起步早,已經收到了明顯的效益。

一、車用塑料回收再利用的方法

為了提高汽車塑料材料再生利用率，必須從兩個方面著手解決。首先是設計上考慮使汽車零件容易拆卸，而且一個零件盡可能是單一品種材料，即使是復合材料也要盡量使用復合性少的材料；其次是開發材料再生技術，如分離技術、相溶技術、再生材料應用技術。豐田、福特等汽車公司在技術上已達到廢車材料回收率90%的目標，并開始實行。基于上述原則，熱塑性聚烯烴彈性體（TPO），PP發泡材料、GMT等材料的用量將有較大的增加。目前，塑料制品的實際利用率已達85%，預計2015年將達到95%。但汽車塑料的回收與再生利用，即便在一些回收處理技術較先進的國家也尚在研究完善之中。

國外主要是采用燃燒熱能利用的方法來處理廢舊塑料件，并通過一定的清潔裝置，將不能利用的廢氣和廢渣進行清潔處理。但日本及歐洲各國近年來分別提出了對汽車廢舊塑料的利用要求，并規定了具體年限。由于這些國家政府的高度重視，促進了汽車廢舊塑料的利用。美國福特汽車公司回收汽車塑料，并將運用到道路表面鋪設上。對于占汽車總用料約20%的非金屬汽車廢料，該公司傳統的做法是填埋處理。但是今后將回收這些廢料，其中塑料占10%。這些塑料將與細石料混合在一起，作為路面鋪設的材料。由于廢舊塑料的回收、再生與利用技術，在國外已經成為一個熱點，并正逐步成為一個新興的產業。

今后幾年間，我國將建設一批具有一定規模和水平的再生資源加工基地，研究開發一批急需的廢棄物無害化處理技術和再生資源加工利用技術；建設若干個不同層次、不同類型、不同規模的再生資源回收集散基地和規范化的再生資源交易市場；集中力量支持一批示范工程，主要包括以鋼鐵企業為龍頭的報廢汽車回收拆解一體化示范工程，廢家用電器、電腦再制造及加工處理示范工程等；對廢舊物資回收企業實行戰略性調整，通過組建企業集團，實行股份制改造，開辦中外合資合作企業等形式，培育一批有競爭力的大型廢舊物資回收企業集團。廢舊塑料回收、再生和利用更應從源頭抓起，科學地進行汽車部件的選材尤其是新產品的選材，更能促進塑料的回收和再生利用。

二、車用塑料典型部件的回收再利用實例

采用填埋處理和焚燒處理雖然能處理掉一些廢舊車用塑料，但是弊端也是顯而易見的，更好的方法是進行廢舊塑料的回收再生利用。乘用車典型外飾件主要有保險杠、燃油箱、散熱器格柵及車燈等，下面就分別介紹這幾種典型汽車零部件的回收利用技術。

廢舊保險杠一般采用熔融法進行再利用，先使用化學溶劑浸泡脫除表面的漆膜，然后采用簡單或復合再生法加工制作外觀、性能要求不高的塑料制品。該法除漆效果及處理能力都比較低，產生的廢液對環境危害較大。一些企業采用熱解法進行回收利用,將回收的保險杠用于熱解煉制燃油或燃氣,但其熱解后的殘余產物難以處置，易產生二次污染。此外，部分企業在回收的過程中加入少量化學藥品改性他用。國外汽車保險杠回收利用過程中，除了采用化學法以外，更多地采用物理法。根據塑料的透光性、密度或溶解性的差異，實現不同材料的分離處理。日本東京都立大學采用密度法，對水槽內塑料片施以強磁場，根據塑料帶磁性能及浮沉深度不同而分離不同保險杠材料。高效去除表面涂膜是保險杠再利用的技術難點，國外的一些機構正在從事相關研究。韓國現代汽車公司采用水射流沖擊的方式去除保險桿表面的漆膜。日本TATSUDA N 等在用高壓水脫除漆膜后，采用雙螺桿活性擠出機獲得可滿足制造新保險杠要求的塑料。日本SINTOKOGIO 公司將保險杠粉碎至0.8mm 左右，然后高速噴丸沖擊塑料表面，將涂漆剝落，然后清洗回收。

國內報廢燃油箱的回收利用主要有能量回收和熱解兩種方法。能量回收法是指將廢舊燃油箱與煤混合后在水泥窯中焚燒生熱，利用其產生的熱量。熱解法是指通過預處理、熱裂、高溫分解、冷卻回收等流程處理報廢塑料，獲得熱解燃油及燃氣。這兩種方法回收利用率較低，且回收過程中易產生二次污染。近年來，國外出現了多種新的燃油箱回收再利用技術。美國J.M.YERNAUX 等建立了一套報廢燃油箱回收系統，回收的HDPE材料性能良好，可用于燃油箱再生產。美國BROOKS 等采用蒸汽爆破法回收HDPE 燃油箱，將報廢塑料燃油箱和木材一起轉化成一種混合纖維。日本的ITOM 等通過熱分解，催化反應及蒸餾等一系列過程回收報廢燃油箱等塑料作為石油工業的原料。德國BASF 公司采用蒸餾法去除油箱表層易爆物質和油污，通過延長加熱時間防止油箱塑料物性的劣化。

散熱器格柵和車燈的主要材料是ABS 和PMMA，其回收技術的難點的是去除格柵表面的油漆，以及格柵和燈具中的金屬、玻璃等雜質。國內除了焚燒及直接填埋處理外，大多用于生產低級的塑料產品或改性后他用，例如，將報廢 PMMA 清洗、干燥、粉碎，然后加入到適量的丙酮溶液中，可作于粘結玻璃、陶瓷、石材等的粘結材料。荷蘭FOMA ENGINEERING 公司開發了可用于PMMA 和ABS 分離的離心分離系統，利用該分離系統可以獲得精細分離的塑料，為生產高附加值的制品創造了條件。比利時K.SMOLDERS 等通過采用流化床進行熱分解的方法將PMMA 分解成MMA，使其回收率達到90%～98%。韓國的 GARAMTECH 公司將回收的報廢車燈整體粉碎后，去除金屬成分同ABS 新原料混合后用于制造新的燈殼。

軟質汽車儀表板由PVC 外殼、反應注射PU 泡沫和ABS/PC 基體三部分構成，它是汽車上的重要功能件與裝飾件，其組分及形狀復雜，難以回收利用。國內多采用能量回收和熱解兩種方法。國外開發PP 類儀表板回收再利用的技術，將廢舊的PP 儀表板粉碎，添加由70%～92%的石蠟聚合物和8%～30%的無機填料組成的混合物，之后加熱熔融和捏煉，生產出PP占45%～65%、乙烯橡膠占 10%～20%、無機填料占20%～40%的樹脂合成物，將該樹脂合成物用作生產新儀表板的基體。

座椅使用的塑料材料主要有表皮、骨架和緩沖墊。表皮材料一般是聚氯乙烯 (PVC)人造革、各種化纖紡織品、真皮和人工皮等，緩沖材料為模壓發泡的軟質高彈性聚氨酯(PU)材料，骨架多為熱塑性玻纖增強聚丙烯(GMT)材料。座椅的緩沖材料PU 泡沫回收后可用于生產地毯襯墊等減振降噪部件。回收方法是將顆粒化的廢舊PU 泡沫與泡沫膠布板物混合，添加MDI預聚物，生產新的泡沫塑料。

汽車車門內板材料一般由三層結構組成：表皮主要是TPO和PVC，中間層是PU泡沫或者PP泡沫，骨架一般為ABS和增強PP等。部分汽車車門內板有織物，粉碎后先把織物篩選掉，然后分別用浮選、多次靜電分選，得到單一成分的PP、PVC、ABS 和TPO塑料。

頂棚是汽車內飾件中大型及顯著的裝飾件之一。其主要是由PU、PP、ABS/PVC等多層不同材料復合粘接壓制而成。由于頂棚材料成分復雜，且各層之間難以分離，大多混同其他回收采用熱解回收的方式制取燃料或燃氣。大多數轎車及中小旅行車的雜物箱材料多為PP，回收過程相對簡單。國內外在回收的過程中，經過簡單的清洗后同其他PP材料混合回收利用或是直接采用熱解法制取化工原料、燃油和燃氣等。對于發泡軟質PVC材料，由于其密度小、質量輕，一般不做單獨處理，混同其他難處理塑料材料采用熱解法制取化工原料或燃燒法回收能量。

三、車用塑料的回收再利用前景

塑料制品加工相對容易、耗能少、大部分制品可回收再利用，產品優點很多，應用范圍廣，是值得推廣使用的產品。塑料制品對減少人類對環境的破壞和降低能源消耗方面做出了貢獻。這是社會進步的結果，當然不正當的使用、過度的使用和不科學的應用，塑料制品也會對環境造成危害，對此我們應研究并防止其發生，使塑料制品為環境保護和節約能源起到積極作用。廢棄車用塑料有很多用途，亟待開發利用。據了解，目前我國廢棄塑料應用市場非常火爆，市場價值在1000億元以上。近年塑料原料漲價對該市場起到了巨大推動作用，廢棄塑料價格有很大增幅，較為純凈的PE、PP回收料價格最高達6000多元，幾乎接近未漲價前原料的價位。

無論是從充分利用地球資源角度，還是從環境保護的立場來看，都必須積極開展汽車廢舊塑料的回收利用技術的研究。廢棄塑料應用途徑很廣，除了顯著降碗料制品成本以外，還能加工很多產品，具有很大市場開發前景。例如塑木制品，用于建筑材料、鐵道枕木、界樁、隔音板材，下水井蓋、農用的簡單制品、家具和裝演等。有的塑料還能用作涂料原料，PET飲料瓶在增豁后還能再用作食品飲料瓶，在鋼鐵廠用作還原劑。在日本用來發電，在挪威用來建設高速公路，在美國用來做鐵道枕木。美國福特公司目前也開始回收汽車塑料，并將這些塑料與細石料混合用放路面鋪設，這對于各國汽車塑料“廢物利用”無疑是一個極好的啟示。

對汽車零部件特別是新產品的選材，要注重從環境保護出發，選擇的塑料品種盡量趨于集中統一，以便分類回收和整體回收，這是塑料回收再生利用的基礎；要選擇密度小、容易回收利用的品種，如熱塑性彈性體(TPE)，其性能介于塑料和橡膠之間；采用廢棄塑料瓶(PBT)生產的回收塑料，用于汽車連接器、燈座、能量吸收裝置，及車身壁板等部位；塑料業界與汽車行業加強合作，共同推進使用環保新材料，提高原材料的可回收率，實現90%以上的材料回收再利用。在抓好車用塑料“出生”環節的同時，也要做好“善終”工作。國外車用廢塑料的回收再生與利用，已逐步成為新興產業。如日本及歐洲各國政府分別提出了對車用廢塑料的回收利用要求，并制定了系列法規，其車用廢塑料和橡膠的回收利用率預計到2015年可達到95%。要縮小與國外的巨大差距，政府的重視是關鍵。為此，國家應確立汽車塑料應用技術的環保理念，加快車用廢塑料回收利用技術環節上的創新和開發；加快制定相關政策，完善鼓勵支持車用廢塑料等廢舊制品回收再利用的法規。同時，汽車工業及相關研究、設計和生產流通等部門應努力開展車用廢塑料回收再利用等技術的研究開發，力爭在較短時間內使車用廢舊塑料不再污染環境。

四、未來汽車新材料的發展方向

綠色制造日益成為汽車制造業的主要發展方向。特別是自歐盟議會及歐盟理事會通過了ELV相關指令后，對汽車的設計、材料的選擇以及制造等均提出了更高的要求。根據ELV的回收指令規定：每一輛報廢汽車，其平均重量至少應有85%能夠被再利用，其中，材料回收率至少為80%。自2015年1月1日起，這兩項指標將分別提升至95%和85%。這就意味著，汽車零部件的設計及其選用材料應遵循便于回收利用的原則。因此，汽車用非金屬材料的總體發展趨勢是共用化，也就是材料的集中化。當然，材料的選擇應盡可能地選擇可以回收的熱塑性材料，也就是盡量少用和不用熱固性材料。因此從回收利用的角度來看，熱塑性材料會更廣泛地應用在汽車內外飾中，這樣，材料的集中化和共用化也就順理成章。

制約汽車車身新材料應用的重要因素是價格，作為主要新材料的高強度鋼、玻璃纖維增強材料、鋁和石墨增強,其成本分別為普通碳鋼的1.1倍、3倍、4倍和20倍。所以只有大幅度降低這些新材料的制造成本才可能使諸多新材料進入批量生產。如玻璃纖維增強材料將在成本上成為鋼材的有力競爭者,雖然它的重量減輕有限,但價格卻能為用戶所接受。石墨合成材料盡管性能良好，但因其成本居高不下，目前它在汽車工業上很難有所作為。采用新材料與先進的制造工藝是相輔相成的，汽車工業正在努力開發新的制造方法，對傳統的工藝進行更新。例如：適用于輕量化設計的連接工藝近年來有所發展，如德國某汽車公司在大批生產的轎車上采用CO2激光束焊接，與傳統的焊接工藝相比，焊接成的高強度鋼板車身的強度提高了50%。又如，一些復合材料的SMC殼體的材料較厚，大約為2.5～3mm，限制了輕量化的幅度。法國雷諾公司采用新的A級表面精度的SMC模壓技術和低密度填料，減薄了零件厚度，使轎車殼體重量比普通SMC工藝下降了30%。據車界人士預測，在今后十年中，轎車自身質量還將減輕20%，除了大量采用復合材料和輕質合金外，車身設計方法也將發生重大變化。由于大量采用新型材料，傳統的車身結構及其設計方法可能不再適用，取而代之的是一種基于生物學增長規律的形狀優化設計法，這種設計方法既能減少零件質量,又延長了零件的使用壽命。此外,采用新的設計方法還能使車身零件數大幅度減少。如某車型的零件數已由400個減少到75個,質量減輕30%。美國克萊斯勒汽車公司尚未投放市場的概念車由于采用了創新的優化設計法，使整車自重降至544kg。這說明輕量化設計具有極大的潛力。

汽車所用的材料在不斷地發展，發展新材料的方法主要是：利用已有的知識和數據，使用計算機對新材料的性能進行模擬，揭示材料結構與性能關系；突破已有理論和規律，發展新概念，采用新技術制造新的材料。發展新材料的途徑是很多的，有時甚至是偶然地或意想不到地發現了新材料。目前汽車使用的塑料由幾十種高分子材料組成，世界各大汽車公司致力于減少車用塑料的種類，并盡量使其通用化。這將有利于材料的回收再生和生態環境的保護。未來汽車在工程塑料類型的選擇上將會發生巨大的變化。針對汽車安全性和舒適性、環保、節能的需要，將來應當積極開展無臭無味的內飾材料、吸振吸音材料、防靜電易回收材料、憎水和紅外線吸收玻璃以及輕量化材料。