CN102199362B - 一种报废热固性塑料件的回收再制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，先拆解报废机械的非金属件分选出热固/塑性塑料件破碎；再将不饱和聚酯树脂、过氧化苯甲酸叔丁酯、硬脂酸锌分散混合，依次加入热固性塑料粉料和热塑性塑料得到的短切玻璃纤维混合固化；最后再放入液压机模压成型。该方法为物理方法回收，耗能小，污染小，过程不添加聚丙烯等原料，附加值高，能大量回收报废汽车废塑料，特别是目前不能再生的报废汽车废塑料，避免填埋和焚烧，保护环境，不产生二次污染，促进可持续发展。

Description

一种报废热固性塑料件的回收再制造方法

技术领域

报废机械废塑料回收再制造领域，涉及一种利用报废汽车热固性塑料件作为原料回收再利用制造板材或构件的方法。

背景技术

发改环资[2010]991号“关于推进再制造产业发展的意见”指出，加快发展再制造产业是建设资源节约型、环境友好型社会的客观要求。再制造有利于形成“资源－产品－废旧产品－再制造产品”的循环经济模式，可以充分利用资源，保护生态环境。 加快发展再制造产业是培育新的经济增长点的重要方面。我国汽车、工程机械、机床等社会保有量快速增长，再制造产业发展潜力巨大。2008年汽车保有量达4957万辆（不含低速汽车），机床保有量达700多万台，14种主要型号的工程机械保有量达290万台。其中大量装备在达到报废要求后将被淘汰，新增的退役装备还在大量增加。发展再制造产业有利于形成新的经济增长点，为社会提供大量的就业机会。

随着人们环保意识的提高，要求对报废汽车材料进行回收，特别是对环境污染较大的报废汽车废塑料。2006年发布的《汽车产品回收利用技术政策》要求建立报废汽车材料、物质的分类收集和分选系统，完善汽车再生资源的回收、加工、利用体系。第一阶段目标：2010年起，所有国产及进口的M2类和M3类、N2类和N3类车辆的可回收利用率要达到85％左右，其中材料的再利用率不低于80％；所有国产及进口的M1类N1类车辆的可回收利用率要达到80％，其中材料的再利用率不低于75％；第二阶段目标：2012年起，所有国产及进口汽车的可回收利用率要达到90％左右，其中材料的再利用率不低于80％。第三阶段目标：2017年起，所有国产及进口汽车的可回收利用率要达到95％左右，其中材料的再利用率不低于85％。

2008年，我国汽车保有量目前约为5000万辆, 至2010年末，中国的汽车保有量预期达到7167万辆。2009年我国汽车全年累计产销分别超到1300万辆。预计2010年, 中国汽车年总产量将达到1500万辆，汽车的生命周期一般为8~15年，汽车产量和保有量的增大，势必给我国的汽车回收行业带来冲击以及给废弃汽车回收技术带来挑战。每生产1辆汽车所耗用的塑料，经济型轿车为50~80公斤，中高级轿车60~150公斤甚至更多，轻、中型载货车则达60公斤以上。2005年我国汽车报废可记录的数据为65万辆，产生废弃塑料仅几万吨，但根据目前汽车消费情况和汽车生命周期，预计2015年至2020年，中国汽车报废可达600~800万辆，产生废汽车塑料50~80万吨，按目前国内的回收再制造工艺，这些废汽车塑料仅有很小部分能作为汽车零件再次使用，大部分要填埋和焚烧，将造成严重的环境污染，包括大气污染、土壤污染、水体污染以及城市环境污染等，必须采取有效技术对报废汽车塑料进行再利用。

另外汽车部件用塑料中，酚醛树脂（PF）、不饱和聚酯树脂（UF）环氧树脂（EP）等是典型的热固性材料，而PVC（聚氯乙烯）对环境影响也比较大（燃烧成生有毒气体），而且所有的汽车塑料构件在制造时都要添加添加剂改性或增强材料，比如玻璃纤维以增强其性能，或者表面涂装、涂漆，尽管汽车热塑性塑料构件可以通过溶化造粒回用，但由于增强材料如纤维的加入，为回收带来了不便。现用的复合材料热固性复合材料SMC、玻璃纤维增强热塑性复合材料GMT等现有技术难以回收。

相关数据显示，截至2007年，美国、加拿大等国的塑料回收率大约仅为39% (56.5 kg/辆车)，剩余61% (88.5 kg/辆车)仍在填埋处理。

目前也有人提出应用高温分解方法处理报废汽车塑料，热解方法是回收处理报废汽车塑料的较好的方法之一，可以热解出气体、液体和热解固体，对热解物作为燃料燃烧回收能量，但该技术正处于实验室研究阶段，工业上控制较为复杂，工业应用较少。

作为水泥窑焚烧生热方法会对大气产生污染，产生有毒气体。目前塑料件分离提纯技术（摩擦静电分选技术、风选技术）都难以对ASR进行处理。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种物理方法回收报废汽车塑料进行再制造的方法。

本发明目的是这样实现的：一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，按如下步骤进行：

（1）将报废机械的非金属件内外饰件进行拆解，并分选出热固性塑料件和热塑性塑料件，分别对热固性塑料件和热塑性塑料件采用两级破碎，其中塑料件中的纤维破碎至长度3mm以下，粉末破碎至在1mm以下；对两种破碎料分别经过铁磁分选分离出金属碎屑，再将热塑性粉末混合物进行旋风分选，将90%以上纤维分选出待用；所述的热固性塑料件泛指报废机械用所有热固性件以及SMC、GMT成形等复合材料，包括不饱和聚酯树脂件（UF）件、酚醛树脂（PF）件、环氧树脂（EP）件等是典型的热固性材料件；

（2）以模压料团为总重量份数，在10~50份的不饱和聚酯树脂里边高速搅拌边加入0.1~0.8份的过氧化苯甲酸叔丁酯作为固化剂、0.5~5份的硬脂酸锌粉末作为脱模剂，分散均匀后，将混合好的树脂糊倒入预先装入10~60份的废汽车热固性塑料粉料的混料机中，使废汽车热固性塑料粉料与树脂糊充分接触捏合，5~20分钟后加1~20份步骤（1）分选出的短切玻璃纤维分散均匀，卸料得到模压料团；操作中当观察料团中无白丝为准已达到粉料、树脂和纤维分散均匀的目的，卸料得到模压料团；

（3）将料团放置于设定温度的模具内，液压机上和下压头温100°C~200°C，压机施加为50吨~800吨压力，模压时间为10~30min，合模模压成型以制成构件。料团在模具内，于100°C~200°C下所述通过链引发和链增长来达到固化目的 ，所述通过链引发和链增长过程如下：

（1）链引发通过以下反应实现，

 

（2）链增长通过以下反应实现， 

上述的构件泛指所有相关领域构件，包括热压板材、建筑构件、给排水构件、或者汽车零部件、以及机械构件。

上述步骤（2）中短切玻璃纤维的加入为分批加入。

上述步骤（3）中将料团放置于设定温度的模具内添加硬骨架模压成型。

上述硬骨架为钢骨架或铸铁骨架。

上述硬质骨架由板材或棒材焊接而成，或者直接铸造成形、以及机加成形。

上述的硬质骨架必须去除表面的油污、铁锈不易于提高结合度的杂质，并在加工过程提高表面粗糙度，表面粗糙度Ra为6.3~12.0。

上述步骤（1）中对热固性塑料件采用两级破碎，一级破碎采用大型剪切式破碎机，二级破碎采用转子冲击式破碎机；对于热塑性塑料件，两级破碎均采用剪切式破碎机。

有益效果：本方法适用于不易再生的车用热固性塑料和复合材料，包括不饱和聚酯树脂（UF）、酚醛树脂（PF）、环氧树脂（EP）等是典型的热固性材料，以及PVC（聚氯乙烯）和SMC、GMT成形等复合材料。该方法为物理方法回收，耗能小，污染小，过程不添加聚丙烯等原料，附加值高，能大量回收报废汽车废塑料，特别是目前不能再生的报废汽车废塑料，避免填埋和焚烧，保护环境，不产生二次污染，促进可持续发展。

具体实施方式

实施例1 

将一辆报废轿车进行简单清理，放在举升机上，放掉液态油料，拆掉发动机等大总成，拆下保险杠、仪表板、车门装饰板、车灯等内外饰件，将烟灰缸等热固性构件选出，分别放置。将构件上的金属链接件尽量去除（如螺钉等）。分别将热固性构件和热塑性构件破碎，粗碎使用大型破碎机，细碎使用转子锤击式破碎机，使用2mm筛网，反复细碎两次，筛分，取最终破碎至1mm以下的热固性塑料粉末颗粒，热塑性塑料件中的纤维破碎至长度为3mm以下。再分别进行铁磁分选分离出金属碎屑，再将热塑性粉末混合物进行旋风分选，将90%的纤维分选出来。

再生板材各组分配比

成分	kg
		废热固性塑料粉料	2.5
过氧化苯甲酸叔丁酯	0.03
		不饱和聚酯树脂	2.0
硬脂酸锌	0.15
		玻璃纤维	0.8

按照表1配比，将不饱和聚酯树脂边高速搅拌边加入固化剂—过氧化苯甲酸叔丁酯、硬脂酸锌粉末，至肉眼观察无颗粒状粉末并达到色浆分散均匀。将混合好的树脂糊徐徐倒入预先装入废塑料粉料的铰刀式混料机中，使之与树脂糊充分接触捏合，15分钟后分批投加由热塑性粉末混合物旋风分选得到的短切玻璃纤维分散均匀，卸料。

称取4kg模压料团，将料团放置于设定温度的模具内。合模模压成型。液压机上和下压头温度为139°C，模压时间为12 min，压机为300吨压力得到成型件。

实施例2 

将一辆报废轿车进行简单清理，放在举升机上，放掉液态油料，拆掉发动机等大总成，拆下保险杠、仪表板、车门装饰板、车灯等内外饰件，将烟灰缸等热固性构件选出，分别放置。将构件上的金属链接件尽量去除（如螺钉等）。分别将热固性构件和热塑性构件破碎，粗碎使用大型破碎机，细碎使用转子锤击式破碎机，使用2mm筛网，反复细碎两次，筛分，取最终破碎至1mm以下的热固性塑料粉末颗粒，热塑性塑料件中的纤维破碎至长度为3mm以下。再分别进行铁磁分选分离出金属碎屑。

再生板材各组分配比

成分	kg
		废热固性塑料粉料	10
过氧化苯甲酸叔丁酯	0.1
		不饱和聚酯树脂	10
硬脂酸锌	0.5
		玻璃纤维	1

按照表1配比，将不饱和聚酯树脂边高速搅拌边加入固化剂—过氧化苯甲酸叔丁酯、硬脂酸锌粉末，至肉眼观察无颗粒状粉末并达到色浆分散均匀。将混合好的树脂糊徐徐倒入预先装入废塑料粉料的铰刀式混料机中，使之与树脂糊充分接触捏合，5分钟后分批投加短切玻璃纤维分散均匀，卸料。

称取4kg模压料团，将料团放置于设定温度的模具内，该模具中提前放置焊接钢筋框架增强。合模模压成型。液压机上/下压头温度为100 °C，模压时间为30min，压机为800吨压力。得到成型件。成型件根据中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 121-2000——再生树脂复合材料检查井盖（Composite material inspection well lid of regenerated resin）。试验荷载20 kN以上，允许残留变形，(1/500)D mm。试验结果表明，该实施例所制造产品满足使用要求以及行业标准。

实施例3 

将一辆报废轿车进行简单清理，放在举升机上，放掉液态油料，拆掉发动机等大总成，拆下保险杠、仪表板、车门装饰板、车灯等内外饰件，将烟灰缸等热固性构件选出，分别放置。将构件上的金属链接件尽量去除（如螺钉等）。分别将热固性构件和热塑性构件破碎，粗碎使用大型破碎机，细碎使用转子锤击式破碎机，使用2mm筛网，反复细碎两次，筛分，取最终破碎至1mm以下的热固性塑料粉末颗粒，热塑性塑料件中的纤维破碎至长度为3mm以下。再分别进行铁磁分选分离出金属碎屑，再将热塑性粉末混合物进行旋风分选，将90%的纤维分选出来。

再生板材各组分配比

成分	kg
		废热固性塑料粉料	60
过氧化苯甲酸叔丁酯	0.8
		不饱和聚酯树脂	50
硬脂酸锌	5
		玻璃纤维	20

按照表1配比，将不饱和聚酯树脂边高速搅拌边加入固化剂—过氧化苯甲酸叔丁酯、硬脂酸锌粉末，至肉眼观察无颗粒状粉末并达到色浆分散均匀。将混合好的树脂糊徐徐倒入预先装入废塑料粉料的铰刀式混料机中，使之与树脂糊充分接触捏合，15分钟后分批投加由热塑性粉末混合物旋风分选得到的短切玻璃纤维分散均匀，卸料。

称取4kg模压料团，将料团放置于设定温度的模具内，并添加硬框架增强。合模模压成型。液压机上/下压头温度为200 °C，模压时间为10min，压机为50吨压力得到成型件。成型件根据中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 121-2000——再生树脂复合材料检查井盖（Composite material inspection well lid of regenerated resin）。试验荷载20 kN以上，允许残留变形，(1/500)D mm。试验结果表明，该实施例所制造产品满足使用要求以及行业标准。

实施例4

将一辆报废轿车进行简单清理，放在举升机上，放掉液态油料，拆掉发动机等大总成，拆下保险杠、仪表板、车门装饰板、车灯等内外饰件，将烟灰缸等热固性构件选出，分别放置。将构件上的金属链接件尽量去除（如螺钉等）。分别将热固性构件和热塑性构件破碎，粗碎使用大型破碎机，细碎使用转子锤击式破碎机，使用2mm筛网，反复细碎两次，筛分，取最终破碎至1mm以下的热固性塑料粉末颗粒，热塑性塑料件中的纤维破碎至长度为3mm以下。再分别进行铁磁分选分离出金属碎屑，再将热塑性粉末混合物进行旋风分选，将90%的纤维分选出来。

再生板材各组分配比

成分	kg
		废热固性塑料粉料	30
过氧化苯甲酸叔丁酯	0.5
		不饱和聚酯树脂	30
硬脂酸锌	3
		玻璃纤维	10

按照表1配比，将不饱和聚酯树脂边高速搅拌边加入固化剂—过氧化苯甲酸叔丁酯、硬脂酸锌粉末，至肉眼观察无颗粒状粉末并达到色浆分散均匀。将混合好的树脂糊徐徐倒入预先装入废塑料粉料的铰刀式混料机中，使之与树脂糊充分接触捏合，20分钟后分批投加由热塑性粉末混合物旋风分选得到的短切玻璃纤维分散均匀，卸料。

称取4kg模压料团，将料团放置于设定温度的模具内，并添加硬框架增强。合模模压成型。液压机上/下压头温度为150 °C，模压时间为20min，压机为400吨压力得到成型件。

Claims (7)

1.一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，按如下步骤进行：

（1）将报废机械的非金属件内外饰件进行拆解，并分选出热固性塑料件和热塑性塑料件，分别对热固性塑料件和热塑性塑料件采用两级破碎，其中塑料件中的纤维破碎至长度3mm以下，粉末破碎至在1mm以下；对两种破碎料分别经过铁磁分选分离出金属碎屑，再将热塑性粉末混合物进行旋风分选，将90%以上纤维分选出待用；

（2）以模压料团为总重量份数，在10~50份的不饱和聚酯树脂里边高速搅拌边加入0.1~0.8份的过氧化苯甲酸叔丁酯作为固化剂、0.5~5份的硬脂酸锌粉末作为脱模剂，分散均匀后，将混合好的树脂糊倒入预先装入10~60份的废汽车热固性塑料粉料的混料机中，使废汽车热固性塑料粉料与树脂糊充分接触捏合，5~20分钟后加1~20份步骤（1）分选出的纤维分散均匀，卸料得到模压料团；

（3）将料团放置于设定温度的模具内，液压机上和下压头温度为100°C~200°C，压机施加为50吨~800吨压力，模压时间为10~30min，合模模压成型以制成构件。

2.根据权利要求1所述一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，其特征在于：所述步骤（2）中纤维的加入为分批加入。

3.根据权利要求1所述一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中将料团放置于设定温度的模具内添加硬骨架模压成型。

4.根据权利要求3所述一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，其特征在于：所述硬骨架为钢骨架或铸铁骨架。

5.根据权利要求3所述一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，其特征在于：所述硬质骨架由板材或棒材焊接而成，或者直接铸造成形、以及机加成形。

6.根据权利要求3所述一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，其特征在于：所述的硬质骨架必须去除表面的油污、铁锈不易于提高结合度的杂质，并在加工过程提高表面粗糙度，表面粗糙度Ra为6.3~12.0。

7.根据权利要求1所述一种报废热固性塑料件的回收再制造方法，其特征在于：所述步骤（1）中对热固性塑料件采用两级破碎，一级破碎采用大型剪切式破碎机，二级破碎采用转子冲击式破碎机；对于热塑性塑料件，两级破碎均采用剪切式破碎机。