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汽车复合材料回收利用技术
发布日期:2014-10-15 11:16   

目前发达国家面临一个迫切的问题:汽车回收,热别是小汽车和卡车的回收问题。一般来说,业内有三种关于汽车回收的方法:

1.传统汽车在制造中不考虑回收的因素,因此大部分零部件都是由金属制成;

2.车身设计上采用可回收金属;

3.可回收车辆在制造中使用了大量非金属原材料制成的零部件。其中,复合材料的回收问题目前是一个新兴关注重点。

汽车回收的途径:车镜和其他部件

回收过程通常都为自动流水线:第一步,将价格低廉的零部件重新翻新;第二步,分离车辆结构框架,如车轮,制动器,发动机和其他零部件。最后一步是将金属部分报废,包括移走车座,车镜和其他零部件最后,在主要的非金属车辆的情况下回收是不同的,个别非可重复使用的特定组件依据它的特性视为备件。在这过程中,大家对复合材料最感兴趣,因为在未来车辆中轻型部件的使用必然离不开这种原材料。

汽车复合材料回收现状

尽管复合材料的许多优点使其很好地适应了汽车工业的发展要求,但其存在的一些缺点也是现代汽车工业所不能容忍的,如:原材料成本较高、弹性模量较低、材料特性分散性大、生产周期较长、可回收性差以及高温烘漆后易产生油漆爆破现象等。经过50多年的不断探索和研究,近年来,复合材料的新材料、新工艺和新技术不断涌现,从而在很大程度上使上述问题得以改善,促进了复合材料在各类汽车中的广泛应用。据统计,在欧美一些国家,汽车复合材料的用量约占本国复合材料总产量的33%左右,并保持持续增长状态。目前,复合材料在车身外覆盖件上的应用已相当成熟,并开始向内饰件、半结构件及结构件等的应用方向发展。

对汽车工业来说,复合材料的回收是一个具有战略意义的问题。现在,人们已经解决了热塑性汽车复合材料的回收问题,同时明确了热固性复合材料属于可回收材料的范围。

目前,世界上回收热固性汽车复合材料的方法主要有3种:通过焚烧回收热能;通过热降解回收可燃油和可燃气体;通过物理粉碎法重新生成玻纤、填料和固化树脂的混合物。其中,物理粉碎法是得到了广泛认同的、最为经济和方便的回收技术。当然,不可否认的是,对热固性汽车复合材料的回收仍然存在着一些问题,如:聚合物无法再次熔融和加工,增强纤维和填料的种类复杂而难以区分,回收物的经济价值不高等。为此,世界各国汽车复合材料业仍在努力,并不断取得新的进展。例如,意大利FIAT汽企业建立了一种SMC的回收体系,即将SMC粉粹至粒径小于50μm的粉末后,用作PVC汽车底漆的填料。初步计算结果显示,如果每辆汽车平均使用7kgPVC底漆,其中矿物填料为3kg,那么每辆新车可消耗大均2.5kgSMC粉末,其所带来的经济效益不容忽视。此外,在欧洲,由复合材料企业发起组成了ERCOM复合材料回收股份企业的联盟组织,目的是在欧洲范围内开展SMC废弃物的收集和回收工作,取得了很好的社会和经济效益。其具体做法是:

1)设立SMC废弃物收集网点,并通过ERCOM移动式破碎系统为这些网点提供服务。这些经破碎压缩后的废料最终被运回ERCOM回收工厂进行处理。据先容,ERCOM回收工厂的年产能高达6 000t

2) 与相关工厂合作,建立汽车复合材料部件的拆卸工厂。

3) 不断完善相关的拆卸标准,推动标准的实施,保证回收物的质量。

4) 建立健全对回收物和SMC部件的质量管理体系。

5)建立实验室,对采用SMC回收物生产的部件进行测试和检查,确保产品的质量安全。(下面是一组复合材料回收流程和回收成本的图表)

复合材料部件回收技术
   
目前对于复合材料的回收技术主要是从塑料回收的基础上发展的。从某种程度上讲,所有材料的回收,都会遇到或多或少的困难,而对于复合材料来说,纯聚合物易于回收利用。然而,人们却往往重视力学性能多于可回收性。

自增强热塑性塑料实际上是各向同性聚合物和纤维增强复合材料之间的桥梁。能够将轻质和良好的力学性能相结合,并能够通过现有的技术实现可回收性能。当考虑一个产品生命周期时,自增强热塑性材料显然要比其他复合材料更加环保(例如:GMTNMT2)。为制造业提供原材料,半成品原材料,半成品加工片材,就算大家不考虑环保因素,通过对比制造的成品部件,很明显,自增强PP原材料比传统纤维增强复合材料更具优势,更不用说,前者的使用更为环保。热固性复合材料在回收废弃零部件的时候,通常采用碾压的方式,使得纤维和树脂粉粉末离开。这种粉末可以在下一次的生产过程中作为填料,而提取出来的纤维同样也能再一次找到它的应用领域,例如可以作为混凝土、沥青的加固用途。而对于热塑性复合材料来说,具有较好的回收性能。目前的技术能够修复各类热塑性复合材料部件并作为备件重新投入使用。因此,未来的汽车维修工厂,会成为真正的技术中心,他们有高素质的专业技术人员和维修设备,以满足应用在汽车中的新型材料和新技术的需求。

 

由于原材料储备变得日益短缺,再加上环境污染问题,回收问题变得越来越重要。西班牙是欧洲地区将汽车回收问题放在首要考虑位置的国家。目前复合材料的回收比例相对较低,但这一领域确实也是大家以后应该关注的重点。

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