目前，诸多行业对回收材料的需求量很大，汽车行业也是如此。此前，零部件供应商对在与安全相关领域使用回收材料持保留态度，这是因为其机械性能差异太大。而现在，材料制造商JSP开发出的一种含25%回收成分的发泡聚丙烯，瞄准的就是这些应用领域。但为了确保高质量，必须与回收公司开展密切合作。
包括车辆上乘客和行人防护等安全至关重要的区域在内，发泡聚丙烯的使用正大幅度上升（© JSP）
在欧盟法规及其自身可持续发展计划的推动下，欧洲汽车制造商要求使用含更多回收成分的聚合物。沃尔沃已取得很大进展：这家瑞典汽车制造商的计划是，到2025年，所造汽车用塑料中至少有25%由回收材料制成。回收利用对汽车工业来说绝对不是一个新的话题。多年来，人们一直试图回收大量的废旧塑料，如生产废料、汽车废料、装载盘和轻量化包装。此外，单辆汽车部件的回收利用率也在不断提高。不管目前汽车工业中有关CO2中性生产的讨论究竟如何，过去在塑料回收方面已经做出了相当大的努力。但目前的辩论再次加速了这一进程。
由法国圣丹尼斯的材料生产商JSPInternationalSarl与德国卡塞尔的回收商GeneralIndustriesDeutschlandGmbH（GID）联合建立的回收系统，就是这种发展的一个很好例证。GID从汽车制造商和供应商那里收集由膨胀聚丙烯（EPP）制成的装载盘，进行回收利用，并将新生产的材料交付给JSP。JSP使用该材料生产EPPArpro5134RE（表1），回收成分比例为25%。与原生材料相比，不仅在不牺牲机械性能或可加工性的情况下节省了资源，而且还减少了高达12%的CO2（e）排放量（图1），CO2（e）代表CO2当量，描述所有转化为CO2的温室气体的排放量。
图1 与来自JSP的原生EPP相比，1kg含25%回收成分的EPP产生的CO2排放量减少了12%（来 源：JSP）
表1 质量浓度分别为45和60 g/l的EPP Arpro 5134 RE的塑性性能（来源：JSP）
为了提高电动汽车的工作范围并减少传统内燃机的CO2排放，汽车工业中的塑料用量正在上升。今天的汽车50%是由塑料制造的。就重量而言，目前汽车工业中的聚合物成分约为18%。预测显示，到2027年，这一比例可能会增至25%。
在汽车制造商使用的39种不同类型的塑料中，70%是由聚丙烯（PP）、聚氨酯（PU）、聚酰胺（PA）和聚氯乙烯（PVC）构成的。得益于其多功能性，PP在汽车工业的不同应用领域有着广泛的用途，占汽车塑料使用量的30%。它也越来越多地以EPP的形式使用（标题图）。同样，这些应用也变得越来越重要，例如作为行人安全和乘客保护领域的冲击能量吸收器。对于后者，它特别适合，这得益于其闭孔泡沫结构，能确保对多次碰撞良好的能量吸收。
自2008年以来，JSP一直在供应一种EPP，其中15%的回收成分来自包装和生产废料。然而，该产品仅用于小众应用，如配件绝缘。为了跟上欧洲日益增长的需求，JSP建立了一个EPP模压件使用寿命结束时的闭环系统。回收成型件，从而独立于原生材料供应商。这就是JSP与塑料回收商GID的合作关系发挥作用之处。这家公司专注于汽车工业。为了在全国范围内开展塑料废物处理，GID利用其生产场地，在OEM装配厂运营内部工厂，建立移动回收厂，并与合作伙伴公司合作。仅在汽车行业，GID每年就将12000吨的塑料废料（表2）回收加工成高等级的回收材料（研磨料、团聚体、再研磨料和混合料）。
表2 GID在汽车行业处理的塑料废料，按材料 分类（来源：GID）
在欧洲，每年约4500吨的可回收包装是循环回收系统的重要来源（图2），尤其是来自汽车行业的（如装载盘）。由EPP制成的装载盘是用于车辆部件用可回收货柜，在OEM工厂和供应商之间穿梭往来。大多数是针对特定车型部件而设计的定制托盘。当该车型停产（EOP）时，OEM制造商会对所有托盘进行报废或处理。其使用寿命取决于所运输的部件。整修后更换的部件货柜大多可使用3～4年。随着新车型的推出，所有的EPP货柜最迟在4～6年后都将被报废。GID的市场份额约为60%或每年2650吨，是汽车行业回收EPP装载盘的市场领导者。
图2 废弃的装载盘被收集、压实，然后造粒（© JSP）
为此，几年来该公司一直在与大多数OEM制造商合作，例如大众、奥迪、西雅特、斯柯达、戴姆勒和欧宝。为了降低运输成本和CO2排放，在某种车型EOP之前，GID会提前与OEM制造商的货柜管理部门讨论淘汰计划。同时也会考虑OEM制造商及其装配厂在装载盘方面所面临的所有挑战。由于使用EPP材料，装载盘体积大而重量轻。由于缺乏空间，通常不可能考虑进行储存。
更重要的是，运输效率很低，成本也很高。GID经常与本地EPP压实处理商一起协作，例如，就在OEM的空货柜现场将装载盘压实。这些装置的压实性能为150kg/h，专用EPP造粒机的处理能力为400kg/h。这样，每车载重可从仅1.2t的未压实EPP货柜增加到22t。在此类EPP货柜集中的所有其它地点，OEM制造商的签约货运代理则直接将这些货柜运输到最近的GID站点。这些收集中心位于一系列德国城镇，包括不来梅、卡塞尔、不伦瑞克、沃尔夫斯堡、斯图加特、英戈尔斯塔特、纽伦堡、埃斯威格（黑森）和内卡苏姆（巴登-符腾堡）。此外，该网络还包括波兰、捷克共和国、匈牙利、斯洛伐克、奥地利和西班牙的欧洲伙伴公司。
EPP装载盘按照严格的质量标准进行分类。这种严格的货物内部检查，对于确保材料生产商的处理过程、模压组件生产商的发泡过程以及满足汽车制造商的规范所必需的质量非常重要。特别是由于材料回收是独立于生产商的，GID负责管理从供应商到其回收设施的整个链条中的材料流。
根据以下标准区分质量：
◆ 有无异物（如EPE泡沫、装运包封、铰链、铝托盘等）。
只有无标签且不含异物的非ESD黑色货柜才被评定为A级。所有其它装载盘均为B级。
根据质量标准对EPP货柜进行分类和压实后，在德国埃斯威格的GID现场将其加工成EPP再研磨料（图3）。除了在分拣和造粒过程中对货物进行内部检查外，GID还在自己的实验室检查回收物的关键性能，如熔体流动指数、缺口冲击和拉伸强度以及填料含量。这确保了材料符合汽车工业的严格规范。
图3 在Eschwege（黑森）现场，收集来的装载盘被加工成EPP颗粒，随后在实验室检查其关键 性能（© GID）
回收商和材料生产商必须提供如此严格的质量保证，以便让回收材料可被用于车辆的安全相关区域。GID和JSP共同确保达到与原生材料同等的机械性能、排放量和易燃性。因此，由Arpro5134RE（图4）制成的部件也可用于保险杠和行人保护区域（图5）。
图4 Arpro 5134 RE可以使用裂隙填充或压力填充方法进行处理（有/无负荷）（来源：JSP）
图5 使用LS-Dyna软件进行有限元分析（FEA）：通过仿真测试汽车中 与安全相关的区域，如此处的行人保护区域。模拟中显示为红色的区域 由EPP组成，在发生碰撞时吸收部分冲击能量，例如与行人腿部碰撞的 能量（© JSP）
以前，当使用含有回收成分的塑料时，部件制造商会在很大程度上避免与安全相关的应用。这主要是由于诸如断裂伸长率和抗拉强度等力学值的分布十分分散。如果要将这些材料用于上述领域，它们必须具有可比性，并且表现出更为恒定的特性。今后，含有回收成分的材料还必须符合原生材料的质量标准。只有依靠材料生产商与回收商的紧密合作，才能实现这一目标。
本文翻译自KUNSTSTOFFE INTERNATIONAL杂志
作者：Matthias Henning、Jens Grunwald、Helge Lüsebrink
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