再生塑料：循環(huán)經(jīng)濟(jì)開啟“飛馳人生”

標(biāo)題圖 包括車輛上乘客和行人防護(hù)等安全至關(guān)重要的區(qū)域在內(nèi)，發(fā)泡聚丙烯的使用正大幅度上升（ ? JSP）

在歐盟法規(guī)及其自身可持續(xù)發(fā)展計劃的推動下，歐洲汽車制造商要求使用含更多回收成分的聚合物。沃爾沃已取得很大進(jìn)展：這家瑞典汽車制造商的計劃是，到2025年，所造汽車用塑料中至少有25%由回收材料制成。回收利用對汽車工業(yè)來說絕對不是一個新的話題。多年來，人們一直試圖回收大量的廢舊塑料，如生產(chǎn)廢料、汽車廢料、裝載盤和輕量化包裝。此外，單輛汽車部件的回收利用率也在不斷提高。不管目前汽車工業(yè)中有關(guān)CO?中性生產(chǎn)的討論究竟如何，過去在塑料回收方面已經(jīng)做出了相當(dāng)大的努力。但目前的辯論再次加速了這一進(jìn)程。

由法國圣丹尼斯的材料生產(chǎn)商JSP International Sarl與德國卡塞爾的回收商General Industries Deutschland GmbH（GID）聯(lián)合建立的回收系統(tǒng)，就是這種發(fā)展的一個很好例證。GID從汽車制造商和供應(yīng)商那里收集由膨脹聚丙烯（EPP）制成的裝載盤，進(jìn)行回收利用，并將新生產(chǎn)的材料交付給JSP。JSP使用該材料生產(chǎn)EPP Arpro 5134 RE（表1），回收成分比例為25%。與原生材料相比，不僅在不犧牲機(jī)械性能或可加工性的情況下節(jié)省了資源，而且還減少了高達(dá)12%的CO?（e）排放量（圖1），CO?（e）代表CO?含量，描述所有轉(zhuǎn)化為CO?的溫室氣體的排放量。

圖1 與來自JSP的原生EPP相比，1kg含25%回收成分的EPP產(chǎn)生的CO?排放量減少了12%（來源：JSP）

表1 質(zhì)量濃度分別為45和60 g/l的EPP Arpro 5134 RE的塑性性能（來源：JSP）

為了提高電動汽車的工作范圍并減少傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的CO?排放，汽車工業(yè)中的塑料用量正在上升。今天的汽車50%是由塑料制造的。就重量而言，目前汽車工業(yè)中的聚合物成分約為18%。預(yù)測顯示，到2027年，這一比例可能會增至25%。

在汽車制造商使用的39種不同類型的塑料中，70%是由聚丙烯（PP）、聚氨酯（PU）、聚酰胺（PA）和聚氯乙烯（PVC）構(gòu)成的。得益于其多功能性，PP在汽車工業(yè)的不同應(yīng)用領(lǐng)域有著廣泛的用途，占汽車塑料使用量的30%。它也越來越多地以EPP的形式使用（標(biāo)題圖）。同樣，這些應(yīng)用也變得越來越重要，例如作為行人安全和乘客保護(hù)領(lǐng)域的沖擊能量吸收器。對于后者，它特別適合，這得益于其閉孔泡沫結(jié)構(gòu)，能確保對多次碰撞良好的能量吸收。

自2008年以來，JSP一直在供應(yīng)一種EPP，其中15%的回收成分來自包裝和生產(chǎn)廢料。然而，該產(chǎn)品僅用于小眾應(yīng)用，如配件絕緣。為了跟上歐洲日益增長的需求，JSP建立了一個EPP模壓件使用壽命結(jié)束時的閉環(huán)系統(tǒng)?；厥粘尚图?，從而獨(dú)立于原生材料供應(yīng)商。這就是JSP與塑料回收商GID的合作關(guān)系發(fā)揮作用之處。這家公司專注于汽車工業(yè)。為了在全國范圍內(nèi)開展塑料廢物處理，GID利用其生產(chǎn)場地，在OEM裝配廠運(yùn)營內(nèi)部工廠，建立移動回收廠，并與合作伙伴公司合作。僅在汽車行業(yè)，GID每年就將12000 噸的塑料廢料（表2）回收加工成高等級的回收材料（研磨料、團(tuán)聚體、再研磨料和混合料）。

在歐洲，每年約4500噸的可回收包裝是循環(huán)回收系統(tǒng)的重要來源（圖2），尤其是來自汽車行業(yè)的（如裝載盤）。由EPP制成的裝載盤是用于車輛部件用可回收貨柜，在OEM工廠和供應(yīng)商之間穿梭往來。大多數(shù)是針對特定車型部件而設(shè)計的定制托盤。當(dāng)該車型停產(chǎn)（EOP）時，OEM制造商會對所有托盤進(jìn)行報廢或處理。其使用壽命取決于所運(yùn)輸?shù)牟考Ｕ藓蟾鼡Q的部件貨柜大多可使用3～4年。隨著新車型的推出，所有的EPP貨柜最遲在4～6年后都將被報廢。GID的市場份額約為60%或每年2650噸，是汽車行業(yè)回收EPP裝載盤的市場領(lǐng)導(dǎo)者。

圖2：廢棄的裝載盤被收集、壓實，然后造粒（ ? JSP）

為此，幾年來該公司一直在與大多數(shù)OEM制造商合作，例如大眾、奧迪、西雅特、斯柯達(dá)、戴姆勒和歐寶。為了降低運(yùn)輸成本和CO?排放，在某種車型EOP之前，GID會提前與OEM制造商的貨柜管理部門討論淘汰計劃。同時也會考慮OEM制造商及其裝配廠在裝載盤方面所面臨的所有挑戰(zhàn)。由于使用EPP材料，裝載盤體積大而重量輕。由于缺乏空間，通常不可能考慮進(jìn)行儲存。

更重要的是，運(yùn)輸效率很低，成本也很高。GID經(jīng)常與本地EPP壓實處理商一起協(xié)作，例如，就在OEM的空貨柜現(xiàn)場將裝載盤壓實。這些裝置的壓實性能為150kg/h，專用EPP造粒機(jī)的處理能力為400kg/h。這樣，每車載重可從僅1.2t的未壓實EPP貨柜增加到22t。在此類EPP貨柜集中的所有其它地點(diǎn)，OEM制造商的簽約貨運(yùn)代理則直接將這些貨柜運(yùn)輸?shù)阶罱腉ID站點(diǎn)。這些收集中心位于一系列德國城鎮(zhèn)，包括不來梅、卡塞爾、不倫瑞克、沃爾夫斯堡、斯圖加特、英戈爾斯塔特、紐倫堡、埃斯威格（黑森）和內(nèi)卡蘇姆（巴登-符騰堡）。此外，該網(wǎng)絡(luò)還包括波蘭、捷克共和國、匈牙利、斯洛伐克、奧地利和西班牙的歐洲伙伴公司。

EPP裝載盤按照嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。這種嚴(yán)格的貨物內(nèi)部檢查，對于確保材料生產(chǎn)商的處理過程、模壓組件生產(chǎn)商的發(fā)泡過程以及滿足汽車制造商的規(guī)范所必需的質(zhì)量非常重要。特別是由于材料回收是獨(dú)立于生產(chǎn)商的，GID負(fù)責(zé)管理從供應(yīng)商到其回收設(shè)施的整個鏈條中的材料流。

根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分質(zhì)量：

只有無標(biāo)簽且不含異物的非ESD黑色貨柜才被評定為A級。所有其它裝載盤均為B級。

根據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對EPP貨柜進(jìn)行分類和壓實后，在德國埃斯威格的GID現(xiàn)場將其加工成EPP再研磨料（圖3）。除了在分揀和造粒過程中對貨物進(jìn)行內(nèi)部檢查外，GID還在自己的實驗室檢查回收物的關(guān)鍵性能，如熔體流動指數(shù)、缺口沖擊和拉伸強(qiáng)度以及填料含量。這確保了材料符合汽車工業(yè)的嚴(yán)格規(guī)范。

圖3：在Eschwege（黑森）現(xiàn)場，收集來的裝載盤被加工成EPP顆粒，隨后在實驗室檢查其關(guān)鍵性能（ ? GID）

回收商和材料生產(chǎn)商必須提供如此嚴(yán)格的質(zhì)量保證，以便讓回收材料可被用于車輛的安全相關(guān)區(qū)域。GID和JSP共同確保達(dá)到與原生材料同等的機(jī)械性能、排放量和易燃性。因此，由Arpro 5134 RE（圖4）制成的部件也可用于保險杠和行人保護(hù)區(qū)域（圖5）。

圖4：Arpro 5134 RE可以使用裂隙填充或壓力填充方法進(jìn)行處理（有/無負(fù)荷）（來源：JSP）

以前，當(dāng)使用含有回收成分的塑料時，部件制造商會在很大程度上避免與安全相關(guān)的應(yīng)用。這主要是由于諸如斷裂伸長率和抗拉強(qiáng)度等力學(xué)值的分布十分分散。如果要將這些材料用于上述領(lǐng)域，它們必須具有可比性，并且表現(xiàn)出更為恒定的特性。今后，含有回收成分的材料還必須符合原生材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。只有依靠材料生產(chǎn)商與回收商的緊密合作，才能實現(xiàn)這一目標(biāo)。