林明山林娜邵躍明

?

再生塑料材料在鐘表業(yè)中的應(yīng)用

林明山1，林娜1，邵躍明2

（1.漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械與自動化工程系，福建 漳州 363000；2.漳州市恒麗電子有限公司，福建 漳州 363000）

通過分析廢棄塑料對環(huán)境產(chǎn)生的影響、國內(nèi)外處理廢棄物的方法與手段、廢棄物回收處理的方法，并以再生塑料在鐘表業(yè)制造中的應(yīng)用，闡明再生塑料生產(chǎn)和應(yīng)用的過程中亟待標(biāo)準(zhǔn)化。

廢棄塑料；回收處理；再生材料；改性再生

塑料是三大合成高分子材料(塑料、橡膠、合成纖維)中應(yīng)用量最大．應(yīng)用面最廣的一種材料，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透至國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，例如應(yīng)用于包裝行業(yè)、家電產(chǎn)品、汽車用品以及農(nóng)用商品等[1]。塑料制品之所以能夠得到廣泛的應(yīng)用，是因為塑料具有質(zhì)量輕、比強度高、易加工成型材，優(yōu)異的絕緣性，絕熱性和耐化學(xué)腐蝕性等各方面的優(yōu)點，因此其已成為現(xiàn)代工業(yè)的支柱性材料之一，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，塑料行業(yè)的興起是依托石油產(chǎn)業(yè)的興起而發(fā)展壯大，眾所周知，我國是一個石油資源相對貧乏的國家，近年來在原油持續(xù)高漲的大環(huán)境下我國塑料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了“高成本時代”，不論是石化企業(yè)還是制品企業(yè)面臨著較大的成本壓力。面對當(dāng)今形勢下，廢棄塑料的回收及如何有效得利用回收料成為迫切解決的問題。

1 廢棄塑料對環(huán)境產(chǎn)生的影響

塑料行業(yè)的迅猛發(fā)展給人們生產(chǎn)、生活帶來便利的同時也帶來不少的負(fù)面作用，即白色污染。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，塑料總量中約有80%左右的通用塑料在10年內(nèi)轉(zhuǎn)化為廢棄塑料，其中有50%的塑料將在兩年內(nèi)轉(zhuǎn)化廢棄塑料。由于塑料微觀結(jié)構(gòu)特點，決定了塑料生物降解性能差、分解速度緩慢，長期分散于自然界中從而一方面會產(chǎn)生環(huán)境污染，另一方面也會給人類的身體健康帶來一些負(fù)面的影響[2]。因此，如何處理這些廢舊塑料使之即不成為環(huán)境的負(fù)擔(dān)又不影響人們的生活質(zhì)量成為一個亟待解決的社會問題，得到全人類的關(guān)注。

2 國內(nèi)外廢棄塑料處理的方法

歐美國家是塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較成熟的國家，針對廢棄塑料的問題在不同是時期采用的手段不一樣。20世紀(jì)80年代以前，廢舊塑料處理方式主要是以填埋和焚燒為主。填埋處理主要為在偏遠(yuǎn)的地區(qū)找一些空地將之填埋，隨著廢棄量的不斷增加，填埋所需要的土地也逐漸增加。然而土地資源是有限的，同時填埋的費用及填埋對環(huán)境的影響等問題逐漸轉(zhuǎn)化成焚燒來提取能量[3]。塑料焚燒時可以產(chǎn)生不少能量，可是在焚燒的過程中產(chǎn)生大量的煙霧及刺激性氣體，不僅給環(huán)境帶來污染而且也給人們的健康帶來極大的危害。在90年代，這些國家寄希望于塑料材料在環(huán)境中自行降解實現(xiàn)無害化來減輕廢棄塑料的處理壓力。由于只有含淀粉類的塑料才有自身降解功能，所以可降解塑料在全部塑料產(chǎn)品中的比例很小，同時降解技術(shù)未達(dá)到預(yù)期效果以及環(huán)保理念與資源的可持續(xù)發(fā)展的理念日益深入，從而廢棄塑料的再生利用備受重視。于是國外就著力研究了一些回收處理的新辦法、新工藝和新成果取得了一定的成效：歐盟國家廢塑料的回收利用率高達(dá)50%以上；美國廢塑料的回收利用可達(dá)45%；日本再生資源回收開展得比較早、做得比較好，廢塑料回收率高達(dá)60％以上[4]。

我國塑料工業(yè)雖然起步較晚，但也是一塑料消耗大國。我國每年產(chǎn)生的廢塑料料量都在持續(xù)增長，發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗和做法值得借鑒。因此，根據(jù)我國國情明確提出“以回收及再生利用為主，以填埋、熱解、焚燒、可降解等途徑為輔”作為我國廢棄塑料處理的最現(xiàn)實、最科學(xué)、最具活力和發(fā)展前景的方針政策，也是大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)使資源可持續(xù)發(fā)展是唯一選擇[3]。圖1為2006～2012年我國塑料廢棄物的回收情況，從圖中可顯示出從2006～2010年回收量增長較為緩慢，2010年之后增長速度較為明顯，從中說明人們對待塑料回收利用的意識逐漸增強，同時再生塑料行業(yè)蘊藏良好的商機。近年來，再生塑料行業(yè)中小企業(yè)如涌泉出現(xiàn)，投資活躍。目前，我國再生塑料企業(yè)約有1萬多家，回收網(wǎng)點遍布全國各地，已形成一批規(guī)模較大的再生塑料回收交易市場和加工集散地[5]，呈現(xiàn)良好的態(tài)勢。

圖1 2006～2012年我國廢棄塑料回收狀況

3 廢棄塑料再生處理

3.1 單純再生

直接采用塑料的加工成型過程中所產(chǎn)生水口料、下角料、邊角料、廢品等回料回收利用?；亓辖?jīng)過分選、清洗、破碎等處理后，借助加熱和剪切力的作用使聚合物熔化、混合，進(jìn)行塑化造粒。一般來說，在機械回收的壓出或擠出過程中，聚合物受到高溫和剪切應(yīng)力作用，分別或同時產(chǎn)生熱降解、機械降解和氧化降解，其性能會有一定程度的降低[6]，其性能變化情況與回?zé)掃^程中原生料與再生料的配比，但較之使用已久的廢舊料其性能變化比較不顯著。該處理方式收集廢塑料品種單一，品質(zhì)純凈，不沾附污物，便于分選和回收利用。生產(chǎn)廠家如能及時回收利用，可降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益[7]。

3.2 復(fù)合再生

3.2.1 直接再生

直接再生利用指廢舊塑料制品不需要改性，將廢塑料經(jīng)過分選、清洗、破碎、塑煉、造粒，直接加工成型制品。該方法廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)方面制取農(nóng)膜、棚膜等產(chǎn)品[3]；包裝行業(yè)制取包裝的緩沖填料、地毯的內(nèi)襯里[8]；生活用品方面，如垃圾桶、垃圾簍、拖鞋、壓制花盆等產(chǎn)品；也可應(yīng)用于建筑方面，如采用PE材料制作“類木材”生產(chǎn)公園的靠椅、采用硬質(zhì)廢板/管制作電線的防護(hù)管等[9]。該方法制作工藝簡單，但由于廢舊塑料在長期使用的過程性能和質(zhì)量都發(fā)生了巨大的變化，所以此法的再生制品質(zhì)量相對比較差。

3.2.2 改性再生

廢舊塑料回收改性再生的方法有三種：第一，物理改性。即通過混煉工藝進(jìn)行活化無機粒子的充填改性、增韌改性、增強改性、回收塑料的合金化等過程制備復(fù)合材料和多元共聚物[2]；第二，化學(xué)改性。即通過化氯化、接枝、共聚等方法在分子鏈張引入其他鏈接和功能基團(tuán)，或是通過交聯(lián)劑等進(jìn)行鉸鏈反應(yīng)，或是成形劑、發(fā)泡劑等化學(xué)反應(yīng)方法使其分子在結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化，改變材料性能，從而獲得更優(yōu)良的特殊性能。該方法的主要目的是依靠分子鏈上或鏈端的反應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行再次反應(yīng)，或在鏈上接上某種特征基團(tuán)或接上一個特性支鏈，或在大分子鏈間反應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是使舊高分子的結(jié)構(gòu)變性，從而改善和提高其性能[10]；第三，物理化學(xué)改性。它的工藝過程和特點是在特定的螺桿擠出機中，使多種組分的材料在進(jìn)行物理共混改性的同時進(jìn)行化學(xué)接枝改性；兩者改性完畢后又進(jìn)一步加強共混，然后在特定的溫度下造粒或直接成型。這是一種集接枝、交聯(lián)、共混為一體的綜合體系，其優(yōu)勢是可縮短改性過程的時間和生產(chǎn)周期，既使生產(chǎn)連續(xù)化，又能得到更有效的改性效果[8]。

4 再生塑料材料在鐘表業(yè)中的應(yīng)用

漳州鐘表是福建省特色產(chǎn)業(yè)，是漳州“十二五”計劃重點支持的產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)已形成一個龐大的石英鐘表產(chǎn)業(yè)集群，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)滞暾?，石英類各種成品及各種配件的生產(chǎn)企業(yè)一應(yīng)俱全。鐘表業(yè)與其他行業(yè)一樣，因節(jié)能環(huán)保，降低產(chǎn)品成本，提高市場競爭能力需要。漳州市恒麗電子有限公司是第一家通過自身掌握的技術(shù)生產(chǎn)再生料并將之應(yīng)用于鐘表產(chǎn)品殼體零件生產(chǎn)的企業(yè)，該公司主要利用鐘表殼體注塑過程中產(chǎn)生的水口料、邊角料、廢品以及回收兄弟公司、臨近企業(yè)所產(chǎn)生的塑料廢料，經(jīng)分選、清洗、破碎、塑煉、造粒后再將其化學(xué)改性，使之性能趨于原生材料，最后將再生料按一定的配比添加至原生料中進(jìn)行注塑成型，并取得一定的成效?，F(xiàn)以公司的一種改性材料-改性聚苯乙烯（改PS）為例，分析不同配比（如表1所示）改性材料的性能（如圖2所示）。圖2中的拉伸強度與伸長率是通過萬能拉伸試驗機測試結(jié)果，對應(yīng)值為各種類型試樣在外界條件相同的情況分別取五個試樣進(jìn)行測試取其平均值的結(jié)果，從圖中可顯示當(dāng)加入再生料時聚苯乙烯的強度增強但塑性降低；而且當(dāng)再生料加入比例逐漸升高則強度降低、塑性顯著降低，當(dāng)再生料含量為15%時，伸長率只達(dá)1.35%則塑性較差只達(dá)到鐘表殼體性能要求的臨界條件。

目前鐘表業(yè)在再生料應(yīng)用的過程中，都是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗及制品成型后再試驗進(jìn)而尋求最佳的配比、生產(chǎn)工藝、改性方法等，這種方法因缺乏檢測手段，而采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來衡量表殼材料的性能，常出現(xiàn)不符合鐘表某些專項性能指標(biāo)要求而導(dǎo)致客戶投訴或退貨。因此，現(xiàn)急需有一套比較完整的數(shù)據(jù)庫、生產(chǎn)工藝流程及再生料性能試驗方法來指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行有序生產(chǎn)至關(guān)重要。

表1 原生料（PS）與再生料不同配比試樣

5 小 結(jié)

解決塑料發(fā)展與環(huán)境問題的成功策略是實施“三R”戰(zhàn)略，即塑料制品的減量（Reduce），再使用(Reuse)和塑料廢棄物的回收利用(Recycle)。但如何建立一套再生料生產(chǎn)工藝流程、簡便測試再生料性能方法及再生料合理應(yīng)用的體系使各企業(yè)在生產(chǎn)和管理過程中有據(jù)可循，避免不必要的損失與浪費，實現(xiàn)更切實的“綠色環(huán)?！?、“節(jié)能減排”。

[1] 李平.新形勢給再生塑料行業(yè)提出了更高要求[J].資源再生，2012（9）：10.

[2] 張耀東，馬彥龍，衛(wèi)愛麗.廢舊塑料改性再生技術(shù)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].安全與環(huán)境，2007（5）：36-37.

[3] 劉英俊.廢舊塑料的利用及改性[J].塑料，2002，32（4）：50-54.

[4] 胡守仁.我國廢塑料回收和進(jìn)口現(xiàn)狀淺談[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2012，5（8）:24-26.

[5] 張莉.再生塑料及制品亟待標(biāo)準(zhǔn)化[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2012（14）：7-8.

[6] 王文斌，李飛，丁奎等.ABS回料／SB／DMMT復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能[J].工程塑料應(yīng)用，2012，40（5）：5-7.

[7] 薛允連.廢塑料的再生利用[J].合成材料老化與應(yīng)用，2001（1）：30-32.

[8] 金聲瑯，曹利江.塑料包裝廢棄物的回收處理研究[J].資源開發(fā)與市場，2008，24（7）：651-653.

[9] 魏京華.聚烯烴塑料廢棄物的回收再生利用[J].塑料工業(yè)，2005，33（S1）：41-45，55.

[10] 陳盛明.利用廢聚苯乙烯塑料制備專用材料的研究進(jìn)展[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報，2007，24（1）：38-40.

The Application of Renewable Plastic in the Watch-Clock Industry

LIN Ming-shan1，LIN Na1，SHAO Yue-ming2

(1. Department of Mechanical and Automation engineering, Zhangzhou Institute of Technology, Zhangzhou 363000,China; 2.Zhangzhou Move-best Electronics Co., Ltd. Zhangzhou 363000,China)

Through analyzing the waste plastics influenced on the environment, the method of recycling waste materials at home and abroad , and the application of recycled plastics in the watch-clock industry manufacturing, and then put forward the existing problems of waste plastics industry was the production and application of the renewable plastic needs to be standardized.

waste plastics; recycle; renewable materials; modified regeneration

TG142

A

1673-1417（2014）01-0008-05

2014－01－15

福建省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項目（FJQI201054）

林明山（1964－），男，福建漳州人，副教授，高級工程師，主要研究方向：機械設(shè)計與制造、材料成形技術(shù)。

（責(zé)任編輯：季平）