李依凡，劉子睿

（重慶大學(xué)，重慶 401331）

1 研究背景和意義

汽車儀表盤是汽車內(nèi)飾中重要的工藝技術(shù)產(chǎn)品。近年來(lái)，隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈以及用戶要求的不斷提高，汽車儀表盤的表皮也逐漸趨于美觀化、高級(jí)化，其中搪塑表皮以其花紋美觀、可塑性強(qiáng)、手感舒適等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于中高檔汽車的軟質(zhì)儀表盤制造。但在表皮成型的過(guò)程中，為使表皮適配于儀表盤的外觀構(gòu)造，需對(duì)其進(jìn)行必要的裁剪，這一工藝補(bǔ)充會(huì)造成大量的PVC材料浪費(fèi)，使得材料的真實(shí)利用率大幅降低，同時(shí)因其不易降解的化學(xué)特性，大量PVC廢料的堆積會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染隱患。

1.1 我國(guó)廢棄PVC材料的回收再利用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)環(huán)境生態(tài)保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，廢棄PVC材料的合理處置成為亟需解決的問(wèn)題之一。相比于PVC材料的生產(chǎn)制造，我國(guó)廢舊PVC的回收利用技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際水平。目前，我國(guó)主要的PVC回收技術(shù)包括：一是物理回收法，二是化學(xué)回收利用，三是熱能回收法。物理回收指PVC廢料經(jīng)機(jī)械粉碎后成為粉末或顆粒再生料，用于二次生產(chǎn)，該方法在我國(guó)應(yīng)用得相對(duì)成熟，但其再生產(chǎn)品大多質(zhì)量差、功能局限，造成了經(jīng)濟(jì)效益的大幅降低；化學(xué)回收指通過(guò)化學(xué)處理使聚合物斷裂成為簡(jiǎn)單化合物而實(shí)現(xiàn)二次利用，該方法工藝相對(duì)復(fù)雜，成本較高，不適用于我國(guó)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，無(wú)法實(shí)現(xiàn)PVC廢料的高效利用；而熱能回收法，即通過(guò)大批量焚燒PVC廢料來(lái)回收燃燒過(guò)程所產(chǎn)生的熱能，亦無(wú)法實(shí)現(xiàn)材料本身的再利用，且焚燒產(chǎn)生的HCl會(huì)對(duì)焚燒設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，同時(shí)HCl與氰化物等物質(zhì)的存在也嚴(yán)重危害著生態(tài)環(huán)境與人體健康。

1.2 汽車行業(yè)內(nèi)PVC廢料再利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)背景

目前，我國(guó)汽車具有軟質(zhì)儀表盤車輛約占43%，其中PVC搪塑工藝作為軟質(zhì)儀表盤表皮制造工藝的首選，覆蓋絕大部分軟質(zhì)儀表盤的生產(chǎn)制造。但由于材料利用率不足65%，每年僅汽車內(nèi)飾領(lǐng)域產(chǎn)生的PVC廢料就可達(dá)6500t，如此低效率的回收會(huì)造成環(huán)境壓力的不斷增大、生產(chǎn)材料的浪費(fèi)以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值上的損失，相關(guān)再利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)已迫在眉睫。筆者現(xiàn)提出一種基于物理機(jī)械回收方法展開(kāi)的汽車儀表盤廢棄PVC搪塑表皮液氮粉碎回收方式，以及再生產(chǎn)品性能增強(qiáng)涂層開(kāi)發(fā)的再利用工藝建議，以供參考與討論。經(jīng)調(diào)查，目前汽車內(nèi)飾領(lǐng)域中并無(wú)相關(guān)的系統(tǒng)化可行技術(shù)，行業(yè)內(nèi)也缺少可應(yīng)用的具體研究成果。

2 廢棄PVC搪塑表皮再利用技術(shù)的開(kāi)發(fā)

2.1 廢棄PVC表皮液氮粉碎回收技術(shù)

PVC材料，即聚氯乙烯，憑借其優(yōu)良的機(jī)械性能以及低廉的成本，在不同行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)均得到了廣泛應(yīng)用，然而由于低溫條件分子鏈凍結(jié)的特點(diǎn)，導(dǎo)致該種材料的耐寒性與低溫抗沖擊性均較差，在低溫環(huán)境中會(huì)出現(xiàn)材料脆化、失去彈性的現(xiàn)象。另一方面，PVC材料的這種低溫脆化特性，又使得PVC材料的微米級(jí)顆?；鬯槌蔀榭赡埽勺鳛閷?duì)汽車儀表盤廢棄PVC搪塑表皮進(jìn)行原廠內(nèi)物理回收技術(shù)開(kāi)發(fā)的突破口。

通常，PVC粉末粒徑尺寸決定了搪塑制品的拉伸強(qiáng)度、塑化性能以及斷裂伸長(zhǎng)率等重要的理化特性，而在廢棄PVC再利用領(lǐng)域中，為了滿足再生產(chǎn)品的相關(guān)性能要求，一般要求將粉碎粉料以一定比例填入原生粉料，在混合后再制成再生產(chǎn)品；且對(duì)于回收粉料來(lái)說(shuō)，粒徑越小，再生產(chǎn)品性能的相對(duì)損失也越少，故在PVC粉料的回收再利用工藝中，對(duì)于回收粉料的粒徑尺寸控制是最重要的核心技術(shù)。

在常溫條件的PVC粉碎過(guò)程中，由于PVC材料本身的軟化點(diǎn)較低，機(jī)械粉碎產(chǎn)生的熱量會(huì)使粒徑極小的PVC粉料發(fā)生物理性質(zhì)改變，從而出現(xiàn)顆粒粘黏結(jié)塊的問(wèn)題。但如若利用前文所說(shuō)的PVC較差的耐寒性質(zhì)，在經(jīng)深度冷凍后，表皮材料的硬度增強(qiáng)而發(fā)脆，就可以實(shí)現(xiàn)PVC材料的微米級(jí)顆?；鬯?，進(jìn)而控制并確定回收粉料的最適粒徑尺寸。而液氮作為冷媒，不僅可以提供合適的低溫環(huán)境，且作為惰性氣體，氮?dú)饪杀ＷC與粉料混合處理過(guò)程中的粉料化學(xué)性質(zhì)不變以及粉碎過(guò)程中的安全性，是廢棄PVC搪塑表皮低溫粉碎回收技術(shù)的首選制冷劑。

2.2 再生PVC粉料搪塑表皮的增強(qiáng)涂層開(kāi)發(fā)

雖然通過(guò)對(duì)于回收粉料的粒徑控制，可在一定程度上減少再生表皮存在的性能損失，但由于廢棄表皮經(jīng)低溫粉碎處理后，材料仍存在現(xiàn)相對(duì)分子質(zhì)量的降低，按一定比例混合的再生料又經(jīng)過(guò)高溫加熱后塑化成型，使得表皮的脆性增加、韌性降低，易發(fā)生爆裂，其可能造成的表皮斷裂及碎片飛濺問(wèn)題在特殊環(huán)境下會(huì)對(duì)人體造成一定的傷害，不符合汽車儀表盤表皮氣囊區(qū)的安全生產(chǎn)要求。

行業(yè)內(nèi)在中高檔車型的生產(chǎn)中，存在一種聚氨酯半硬泡軟質(zhì)儀表盤，該儀表盤工藝是將聚氨酯泡沫填充至儀表盤的表皮與骨架之間，以利用聚氨酯半硬泡的優(yōu)良減震性能保障乘客在車輛受到外界沖擊時(shí)的人身安全，該種工藝在聚氨酯材料于裝飾表皮安全性能增強(qiáng)上的合理應(yīng)用，也可類似的運(yùn)用于再生PVC搪塑表皮的安全性能補(bǔ)充。

由于線性結(jié)構(gòu)的聚氨酯具有熱塑性強(qiáng)、高強(qiáng)度、耐磨、耐老化和耐低溫等一系列優(yōu)良的理化性能，其良好的低溫穩(wěn)定性可實(shí)現(xiàn)汽車儀表盤氣囊區(qū)低溫穩(wěn)定性的增強(qiáng)。從聚氨酯半硬泡軟質(zhì)儀表盤制造工藝的原理出發(fā)，可利用類似的模式，將以聚氨酯作為主要材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)的增強(qiáng)涂層噴涂在再生PVC搪塑表皮的背面，通過(guò)調(diào)整不同種類添加劑的組分含量，使所應(yīng)用的涂層配方滿足于再生PVC搪塑表皮的有效貼合、良好粘連。同時(shí)考慮到聚氨酯材料的成本較高，涂層可采用以氣囊區(qū)為主的部分表皮噴涂工藝，同時(shí)減少美觀功能區(qū)域的再利用表皮用料來(lái)實(shí)現(xiàn)安全要求的滿足以及經(jīng)濟(jì)成本的降低。

3 廢棄PVC搪塑表皮再利用技術(shù)的應(yīng)用前景分析與展望

3.1 汽車儀表盤廢棄PVC搪塑表皮原廠回收的經(jīng)濟(jì)分析

通過(guò)廢棄PVC表皮液氮粉碎回收技術(shù)以及局部表皮性能增強(qiáng)技術(shù)，可使搪塑表皮的厚度適宜，搪塑表皮的利用率提升10%，單輛份綜合材料用量降低36%，目前市場(chǎng)上軟質(zhì)搪塑PVC粉末的價(jià)格在40元/kg左右，搪塑表皮的平均重量在1.5kg左右，單輛份搪塑表皮的材料成本可節(jié)約21.6元。

經(jīng)計(jì)算，PVC低溫粉碎加工成本約為2.5元/kg，局部增強(qiáng)涂料的成本約為1.7元，因此，通過(guò)搪塑表皮低溫粉碎再利用技術(shù)以及局部涂層增強(qiáng)技術(shù)，單件儀表板表皮的綜合材料成本可節(jié)約19.65元，以我國(guó)搪塑表皮汽車年生產(chǎn)數(shù)量1000萬(wàn)輛份計(jì)算，僅此一項(xiàng)，我國(guó)汽車市場(chǎng)的年搪塑粉料可降低1.96億元?？梢?jiàn)，汽車儀表盤廢棄PVC搪塑表皮的原廠內(nèi)高效化回收與再利用具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

3.2 廢棄PVC材料回收再利用的發(fā)展前景與展望

汽車儀表盤廢棄PVC搪塑表皮的原廠內(nèi)高效化回收與再利用技術(shù)，可能成為PVC材料高效再利用在汽車領(lǐng)域的一種指向型技術(shù)，它在提升了PVC材料物理回收的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了廢棄材料的高效合理利用，具有很高的環(huán)保意義。由數(shù)據(jù)顯示，若每輛份汽車減少43%的PVC搪塑粉末用量，在我國(guó)每年可以減少645萬(wàn)kg的PVC搪塑粉末用量，相當(dāng)于節(jié)約11,610t標(biāo)準(zhǔn)煤，預(yù)計(jì)可減少30,186t碳排放。同時(shí)該技術(shù)的應(yīng)用與推廣可降低傳統(tǒng)的PVC廢料填埋及焚燒處理可能帶來(lái)的污染風(fēng)險(xiǎn)，減少搪塑領(lǐng)域的環(huán)境污染問(wèn)題。該應(yīng)用在汽車內(nèi)飾技術(shù)革新領(lǐng)域?qū)⒕哂泻艽蟮陌l(fā)展空間，同時(shí)也為PVC廢料處理中的高效再利用提供了一個(gè)可行的技術(shù)發(fā)展方向。