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混合废塑料:用于汽车处理器的新金矿

Instead of going to landfills, previously unusable mixed waste like auto shredder residue is yielding a new trove of inexpensive 恩 gineering resins for car parts. Sortation technologies derived from the 矿业 industry can pull out usable ABS, PC, acrylic, PP, TPO, and PPO alloys.

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洗消机和汽车原始设备制造商(OEM)正将新的注意力集中在大量混合的塑料废料上,尤其是其中包含昂贵的工程树脂(例如ABS,聚碳酸酯,丙烯酸或尼龙)时。干净的工程树脂废料一直很有价值。但是由于经济疲软,洗消机现在正在处理一些大量但难以开采的资源,例如自动切碎机残留物(ASR)和被油漆,涂料,金属和其他塑料污染的废料。“汽车模塑商一直在努力降低成本,这是剩下的为数不多的节省成本之一,”美国商品总裁马克·利伯曼(Mark Lieberman)指出,这是从涂有保险杠和其他材料的高价值塑料中回收的材料。

“推动因素是经济学,”同意密歇根州奥本山市戴姆勒克莱斯勒公司车辆回收计划经理Gerald Winslow的看法,该项目四年来一直为R&D on “skin”浮选以从ASR中回收ABS,聚丙烯,聚氨酯泡沫和铜。此过程是用于分离高度混合的废物的几种新兴技术之一。这些技术起源于采矿和冶金行业,包括静电,重介质密度分离,水力旋流器,泡沫/皮肤浮选以及这些方法的组合。他们正在从涂漆的汽车保险杠(TPO和PC / PBT)中创造出价格更低廉的工程树脂的新来源。层压仪表板的穿孔(ABS覆盖有柔性PVC或TPO);和尾灯组件(ABS和丙烯酸)。取料器也“mining”地面电话,计算机和其他电子设备,以及一次性照相机和金属化CD。

再加工商为模塑商提供的不仅仅是价格适中的某些树脂的价格优惠。它们还带来了一定的价格稳定性,因为它们的成本与原油和原始树脂经济的波动并不直接相关。这就是为什么三大汽车制造商支持的一些新的填海工程旨在成为长期的供应安排。

 

回收IP报废

后处理商正在处理更复杂的混合物和更多类型的混合材料。美国商品交易所的利伯曼说,“我们不断扩大系统可以承受的变化范围,例如树脂类型,污染物或涂料的数量—油漆,粘合剂,清漆,底漆—该系统将删除。”去年,他的公司将干法工艺商业化,以回收层压的仪表板废料。

Instrument panels (IPs) are typically a three-layer sandwich of rigid substrate, PUR foam, and a flexible 皮肤. Substrates are primarily PC/ABS alloy, PPO/HIPS (Noryl) or glass-filled SMA (Dylark). The 皮肤 is primarily flexible PVC, TPO, or TPU. American Commodities' new dry-separation process emerged from a joint venture with Wipag in Neuburg, Germany, a reprocessor that has patented two dry processes, one for instrument panels, the other for painted bumpers. The joint venture, ACI Wipag, is based in Flint, Mich., and also has plants in Germany and England.

Wipag的IP回收程序自2000年2月开始在American Commodities上运行,首先将IP和打孔分割成1合1。片状。然后,薄片经过专利保护“selective grinding” step that removes the foam layer between substrate and 皮肤.

目前,PUR泡沫废料用途有限,但正在努力将其制成隔音材料。“如果您将平均尺寸为1到7毫米的PUR泡沫颗粒粘合在一起,则它们比连续泡沫是一种更有效的隔音材料,因为存在更多的破坏相,”Wipag的老板彼得·维德曼(Peter Wiedermann)说。 [R&D正在布拉德福德大学进行。在英国布拉德福德;位于密歇根州绍斯菲尔德的李尔公司;德国大众汽车公司;和法国的雷诺。

After removing the foam, the remaining plastics go through a proprietary separation stage based on physical hardness, since the flexible 皮肤 is always soft and the substrate always rigid. In this stage, the material undergoes a three-way split into soft flake, hard flake, and a third fraction of unseparated material that makes repeated passes through the system until separation is 99.97% complete.

 

去除油漆& coatings

从工程树脂废料中去除金属涂层和油漆也是一项增长的业务。例如,美国商品协会采用湿法工艺回收了约3000万磅/年的喷漆塑料,其中包括400万磅的消费后汽车保险杠。它的德国合作伙伴Wipag使用专有的干磨工艺,通过机械磨损从保险杠薄片上去除油漆。

MRC Polymers是一种用于汽车应用的再生工程树脂的合成商,是一家拥有四年历史的合资企业的合伙人,该合资企业回收涂漆和金属化塑料。称为“塑料回收解决方案”,位于山美国印第安纳州弗农市的化学产品可以去除标志,CD,DVD和镀膜镜片上的油漆和涂料。塑料再生解决方案还具有一种开发过程,可以通过溶解再生的薄片并过滤掉着色剂和添加剂来生产高价值的透明PC。

“我们正在努力使添加剂的过滤连续进行,例如换网器,”MRC的新销售子公司Scrap 资源资源 Management总裁Craig Lucas说。

位于俄亥俄州的Nisim Corp.是金属化CD的后处理机,使用分批清洗系统在一系列装有浓氢氧化钠溶液的加热槽中回收PC。热的苛性碱溶液会从CD上去除金属涂层,例如金。 Nisim会从磁盘中回收金金属和PC。在过去的一年中,Nisim添加了新的批处理解决方案,以从层压和印刷的标牌中回收透明的丙烯酸和PC。

 

在ASR中寻找价值

美国和欧洲开发的新工艺的目标是从汽车切碎机残渣中回收有用的塑料,这些残渣已被燃烧或驱除多年。在欧洲,ASR的回收特别受关注,去年5月通过的欧盟《汽车报废指令》最终将要求汽车中的几乎所有塑料都可以回收。 2005年之后,将必须回收85%的塑料,其中不超过5%的垃圾转化为能源。 2015年之后,必须回收95%的塑料,其中只有10%可以被焚化,而只有5%可以被填埋。欧洲汽车制造商将不得不支付大部分费用。

美国回收商Recovery Plastics International已在不同位置对ASR进行了测试,发现其中包含约50%“fluff”(纸张,织物和皮棉的混合物); 3-10%的金属; 18-22%橡胶;和15-27%的塑料以及残留的水分。大城市附近有更多的金属,而塑料却更少,在这些大城市中,报废了更多的金属器具。随着汽车制造中使用的材料的变化,ASR的组成也会随着时间而变化。如今,ASR的塑料含量约为15%,但当当今的汽车被切碎时,ASR的含量将增至30%。

Recovery Plastics在包括戴姆勒克莱斯勒在内的汽车工业的支持下一直在开发ASR回收技术。它的“froth” or “skin”浮选技术据说可以分离多种塑料,用途广泛。它将塑料悬浮在增塑剂和表面活性剂的水溶液中,使某些塑料具有高度的疏水性。给溶液充气后,即使薄片比水重,小气泡也会附着在薄片上,使它们漂浮。

自1983年以来,Recovery Plastics已建立了5个泡沫浮选厂,用于塑料分离。第一条生产线是在Wellman Inc.从PET瓶片中分离PVC的生产线。今年,在3月和4月的一次试运行中,Recovery Plastics回收了40万磅ASR在3000磅/小时的商业泡沫前浮选生产线上。试验运行回收了填充和未填充的PP,ABS,PUR泡沫和铜。填充的PP在传统的浮法/沉法中无法与其他材料分离,因为它会与金属和热固性材料一起下沉。

Recovery Plastics最近从两台金属粉碎机获得了35万美元的投资,以帮助满足戴姆勒·克莱斯勒(DaimlerChrysler)的预期采购订单,该订单用于分离的40万磅ASR,用于开发再生汽车零件。 Recovery Plastics总裁Ron Kobler预计,再生ASR塑料的平均成本约为24¢/lb—from 15¢/ lb用于PP / PE混合物至40-80¢/lb for ABS and ABS/ PC。

Kobler最初担心的是,挡风玻璃清洗瓶中的HDPE与PP一起漂浮,当随后将二者重新制粒时,它们会软化PP。他说,相反,HDPE被证明是PP的一种有利的增韧剂,类似于TPO的组成。 Kobler说与ABS相同:引擎盖下的零件非常坚硬,高耐热ABS与仪表板的非常柔韧,高冲击力的ABS混合,并生产出兼具上述两种特性的ABS混合物。

“从ASR回收的塑料最大的问题不是性能而是颜色,”MBA Polymers首席执行官Mike Biddle说,该公司致力于开发可回收耐用品的新技术。“由于颜色和表面问题,ASR塑料将不得不进入隐藏的黑色部分。最简单,最快的应用是汽车垫料部件,而不是新汽车部件。”MBA Polymers三年前对ASR恢复进行了测试。它在不同的试验中处理了数十万磅的ASR,得到了分离的PP,HIPS,ABS,PC和尼龙。 MBA现在正在参与一项针对ASR回收的发展性私人客户计划。

几家欧洲回收商也在研究允许自动拆解机和切碎机从ASR回收塑料的系统。法国的Galloo Plastics是属于比利时汽车拆解商Galloo NV的初创企业。 Galloo专有的ASR分离过程包括将ASR压碎以使其粗“preconcentrate” of 1-in. granules at the auto shredder. These granules are shipped to Galloo, where the 预浓缩 is shredded again down to less than 1/2-in. size. Separation starts with removal of ferrous and nonferrous metals; then vibrating trays sift out sand-like glass particles.

ASR is then aspirated to remove PUR foam 起毛. Galloo has supplied the foam to Renault for sound-deadening tests, but for now it isn't economically viable, says Hugue de Feraudy, managing director at Galloo Plastics.

接下来,将金属丝和金属废料在转鼓式滚筒中进行机械去除,剩下浓缩的塑料和木材。进入专有的浮子/水槽分离阶段“heavy media”(比水重的液体)以回收填充和未填充的PP。 Galloo Plastics已将回收的PP出售了六个月。它计划今年增加PE和ABS的回收率。

比利时工程公司Salyp NV还开发了ASR回收技术,计划将其销售给自动拆解机和切碎机。萨利普(Salyp)正在为其技术建立示范中心,该中心将于6月投入运营。其过程从干燥分离PUR泡沫开始,然后进行洗涤。该设备是根据美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的许可在美国制造的,该实验室先前开发了泡沫浮选工艺,将ABS和PS分离出来以回收冰箱废料。 (该过程的1000磅/小时的演示生产线仍在Argonne的实验室中。)

然后,Salyp的过程使用“热机械分选机”由Oekutec在德国锡根(Siegen)设计,由Soenen NV在比利时Roeselare建造。这个“TPS”机器加热,干燥并分离塑料薄片。相同的演示生产线还将从切碎的床垫中回收PUR泡沫和金属。

 

碎电子废料

MBA聚合物公司从地面完整的电话,计算机和其他电子产品中回收树脂,首席执行官比德尔(Biddle)将其复制“ESR” or “电子碎纸机残留物。”该公司可将1200万磅/年的混合材料转换为单树脂化合物,尽管其处理能力为20-30百万磅/年。 Biddle揭示了有关该过程的一些细节。

MBA's second production line started up last September to recover ABS and HIPS from ESR. The 90,000-sq-ft plant is laid out as a series of discrete operations connected by air conveying. They allow a wide array of sortation devices to be used for automatic separation of different feed streams into single resins.MBA uses magnets and eddy-current separators to extract ferrous and non-ferrous metals. A three-stage air-classification system uses jets of air to remove foam, film, elastomeric 皮肤s, paper, and other light materials. The system can be fine-tuned to produce up to four different material streams using only air, according to Biddle.

MBA还使用其专有的湿磨系统释放橡胶和金属等污染物。该步骤之后是水力旋流器中的一系列密度分离。 MBA还拥有一个配备八种不同类型树脂识别设备的实验室,包括中红外光谱仪,近红外光谱仪,短波近红外光谱仪和摩擦电动手持设备。 ,它为Biddle的R&D,说MBA从电子产品回收塑料的总成本为23¢ to 53¢/ lb,取决于使用的排序方法。

 

静电召唤

对静电分选(另一种冶金技术)的兴趣正在增加,因为它似乎是分离密度和颜色相同的两种树脂的第一种干法。“在过去的六个月中,我们已经进行了30多次咨询,大约是去年我们在NPE上展示该技术之前所进行咨询的两倍,”Carpco的销售工程师Eric Yan说。该公司拥有三个用于静电塑料/塑料分离的装置,并在美国和欧洲订购了另外几个装置。全国回收部门的1500磅/小时系统。位于北卡罗来纳州波克顿的Crown Cork and Seal公司将PVC与PET瓶片分离。它取代了由Recovery Plastics建造的较早的泡沫-泡沫分离设备。 Carpco说,对于相对简单的两种物料分离,干法工艺具有较低的运营成本和较高的产量。

静电分离对于分离两种以上树脂的混合物不是理想的,因为它可能需要多次通过或与其他方法(例如颜色分选)结合使用。 Nationwide拥有Carpco分离器,额定速度为1500 lb / hr或更高,具体取决于树脂密度。正在订购新的3000磅/小时的系统。

静电被用于金属/金属和金属/塑料的分离已有数十年的历史,但是塑料/塑料的分离只是在1990年代初才开始。原理相同,但设备不同。通过离子轰击将待分离的材料装填,可以完成塑料/金属分离。塑料会保留电荷,而金属会很快失去电荷,因此分离很容易,而塑料/塑料分离则比较棘手。它利用每种塑料固有的摩擦电特性,在不同的树脂薄片相互碰撞以及与充电腔室壁碰撞时赋予它们轻微的正电荷或负电荷。例如,当PP碰到PE薄片时,PP—摩擦电顺序更高—变为正,PE为负。但是,如果PE薄片碰到PVC薄片,则PE变为正极,而PVC变为负极。涂有环氧树脂的TPO保险杠薄片分为未涂漆的正片和涂有油漆的负片。

带电的薄片在强(60kV)电极之间通过,使带正电的带负电的薄片分离。不带电的薄片被循环再通过。

自1993年以来,德国的Hamos GmbH(以Progressive Design Concepts为代表)一直提供静电塑料/塑料分离器。在Butler-MacDonald Inc.在欧洲有15个装置,在美国有1个装置。Butler-MacDonald将静电和颜色分类结合使用(使用Satake USA的设备)从汽车仪表板,门板和后视镜中回收废料。

欧洲的五个Hamos装置将窗型废料分为硬质PVC和EPDM橡胶。超过6000磅/小时的大型窗户分离系统将于10月投入使用。 Hamos说,捷克共和国Visteon的另一套大型系统将自动尾灯薄片分类为丙烯酸和ABS,得到99.9%的纯薄片。其他单元将PP和PE瓶片分开,密度太接近以至于无法通过常规浮法/水槽法分离。

计算机回收可能是具有巨大静电分离潜力的应用程序。计算机具有相同的颜色和密度的PS机壳和ABS键盘。 Carpco是美国国防部一项计划的分包商,该计划名为“Deer2” (Demanufacturing of Electronic Equipment for Reuse and 回收利用). Carpco is developing a small-scale demo plant for Concurrent Technologies of Largo, Fla., a non-profit contractor to the DOD. The 鹿2 line will start up for demonstrations this September. It has three modules: grinding and cleaning; separation of metal and individual plastics; and polymer identification and property testing.

加拿大的Plas-Sep Ltd.提供带大型旋转充电鼓的静电分离器。带电的薄片离开感光鼓并通过静电场掉落,分成正负两个部分。 Plas-Sep的装置高6.5 x 9.75 ft x 13 ft,可处理2200 lb / hr的混合废料。 Plas-Sep说,订购了三套系统,一套用于宾夕法尼亚州的小型回收商,另一套用于德国的回收商。

 

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