回收塑料≠质量差!罗技、三星、博世、美诺坚持引入再生塑料

现如今,消费类电子产品、家用电器、IT和汽车市场的品牌和制造商正在大力推进公司的可持续发展计划,其中一个非常重要的方向就是通过在新产品中使用再生塑料。

 

但是,再生塑料=质量差吗?以往的偏见已经逐渐被打破。事实上,这些领域的主流公司已经开始慢慢接受并逐步引入再生塑料到最新推出的产品和项目中。

 

要知道,在这些领域中,所使用的塑料对材料性能(包括强度和刚度)的要求是非常高的。当然,这些初步尝试也得到了回收商、材料集团、技术公司和研发合作伙伴的支持。

 

今天,我们就来看看电子设备、家用电器和汽车领域的制造商对于回收塑料都有哪些要求。

 

IT和家用电器越来越依赖回收材料

 

德国美诺(Miele)表示,公司生产的家用电器和白色家电产品组合越来越依赖回收材料。美诺表示正在尽可能多地使用回收材料,推行循环经济原则,同时维持原有的产品质量水平。公司的目标是到2025年将塑料回收料的使用量增加到7500吨。

 

“美诺公司循环经济的漫漫长路,才刚刚开始。我们不仅要在包装中还要在成品中使用回收料和可回收材料。”美诺企业可持续发展和法规事务副总裁克里斯托夫·温德克尔(Christoph Wendker)说。对于废弃电气和电子设备(WEEE)金属来说,温德克尔说美诺已经在使用回收材料方面取得了很大进展,并且“非常有信心”对塑料制品也如法炮制。

 

美诺集团新开发了一种基底模块,适配几乎所有新的滚筒烘干机型号,通过使用泡沫成型工艺可节省30%的材料。美诺从2021年开始使用再生塑料制作该模块的盖子部分。美诺位于德国比勒费尔德的生产工厂越来越多地使用回收材料来制造真空吸尘器配件,例如软垫刷、缝隙吸嘴、除尘刷和专用附件。

目前正在研究其他配件(包括排气过滤器)是否可以更换为回收料。新型Boost CX1真空吸尘器上的Hygiene AirClean过滤网的框架100%由回收材料制成。环保包装是美诺的另一个目标领域。例如,美诺洗碗机配套使用的PowerDisk转盘洗碗粉盒子材料改为100%再生塑料。

 



美诺Hygiene AirClean过滤网框架由100%回收材料制成,为入门级Boost CX1型号(图片来源:美诺)

 

电脑配件集团罗技(Logitech)在2月份宣布,公司已经超额完成了将消费后回收(PCR)塑料融入产品的目标。罗技旗下的创意&生产力系列产品组合广泛地使用PCR塑料,目前65%的鼠标和键盘零件中包含PCR塑料,兑现了公司在2020年做出的50%产品使用PCR的承诺。罗技估计,到2021年,公司已经减少使用8000吨原生塑料。




罗技表示,现在65%的鼠标和键盘零件含有PCR塑料(图片来源:罗技)

 

“现在,消费者在购买鼠标和键盘的时候可选的产品很多,他们尽可以选择那些符合环保生活方式的产品。”罗技公司创造力与生产力部门总经理黛尔芬·多恩-克罗克(Delphine Donne-Crock)说,“罗技将大批量的消费后回收塑料作为首选材料,这样我们就能够真正采取有效的行动,让消费者更容易践行绿色的生活方式,并对减少我们的碳足迹。”

 



罗技(Logitech)表示,公司已经完成了将消费后回收塑料添加进创意&生产力系列产品的目标(图片来源:罗技)

 

每个罗技产品中回收塑料的百分比取决于产品的类型、颜色和材料,从最高的75% PCR含量到技术复杂、颜色较浅产品中的20% PCR含量不等。罗技表示,公司与供应商正在进行研发工作,产品调色板中目前包含30多种颜色,设计的目标是最大限度地提高每种产品中可回收成分的百分比,同时确保产品美观、耐用。

 

德国电动工具公司费斯托(Festool)正在使用由Otto Krahn集团旗下回收和复合公司Wipag提供的物料。费斯托生产的工业真空吸尘器中的一个组件使用了Wipag经二次碳纤维增强的化合物WIC PA 66作为原料。该款真空吸尘器需要处理大量灰尘和碎屑,因此在吸尘组件中集成了一个预分离器以提高吸力。Wipag表示,经过详细分析论证,选中了碳纤维含量为30%的WIC PA 66作为该组件的材料。

 



Wipag的WIC PA 66与工业用后碳纤维复合用于生产与Festool CT抽吸移动设备兼容的预分离器(图片来源:费斯托)

 

WIC化合物中的二级碳纤维来源于轻质部件生产废料,并由Wipag使用独家碳回收技术进行再加工。该公司表示,工业用后纤维的回收有助于减少产品的碳足迹,是碳纤维原生料的一种成本效益好的替代品。费斯托真空吸尘器预分离器中使用的WIC化合物也具有导电性,可防止灰尘旋转导致电压击穿。

在英国特尔福德经营冰箱回收业务的在线电器零售商AO表示,公司正在增加向其客户Volution(一家通风技术集团)供应的材料。AO为Volution提供了来自回收冰箱的回收高抗冲聚苯乙烯(HIPS),这些回收冰箱是从客户家中收集的,今后AO还将提供回收的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。rABS将用于生产一系列零件,包括通风和组件的风扇底盘,而HIPS将继续用于制造管道配件。

 

Volution Group业务发展总监Lee Nurse表示:“我们非常高兴能与AO合作,帮助我们将这种新的回收材料引入我们的设施。我们的采购团队继续推动实现我们的雄心壮志,公司设备内90%的塑料来自可回收资源,即使全球供应链形势复杂,我们仍在朝着这一目标前进,并取得巨大的成功。”

 

PA材料在电子和汽车应用中很常见,但废料的来源却不局限于这些行业。PA纤维可以经过回收用于技术应用,帝斯曼(DSM)就为其客户三星提供类似的服务,用于制造智能手机。三星Galaxy S22智能手机和Tab S8平板电脑使用了帝斯曼的可循环的高强度聚酰胺6(Akulon RePurposed PA 6)材料。

该材料来源于沿印度海岸沿线回收的废弃渔网。这些废弃渔网经过加工,制成这种性能优异的聚合物,其中可循环的高强度聚酰胺6含量不低于80%,应用在各种重要元件上,包括Galaxy S22系列的按键支架和S Pen手写笔的内部支架,以及Tab S8系列的内部支架。

 

三星电子材料研发经理普兰维尔·辛格·拉托尔(Pranveer Singh Rathore)表示:“此次开放的合作将我们的技术与帝斯曼的专业知识有机结合,帮助我们成功开发了一套兼顾环保和Galaxy用户需求的解决方案。Galaxy S22系列和Tab S8系列将三星的可持续发展愿景Galaxy for the Planet向前推进,这一愿景包括到2025年之前,在所有新款移动产品中使用可循环材料,从而减少环境足迹。”

 

Fairphone是一家总部位于荷兰的品牌,致力于树立业界较高的道德标杆,例如,其手机的主要组件含有可更换的模块,以延长产品的使用寿命。该公司还专注于可持续材料,坚持使用更多的再生塑料。科思创(Covestro)表示已为Fairphone 3及新一代的Fairphone 4的保护壳提供完全和部分回收的热塑性聚氨酯(TPU)材料,科思创部分回收的聚碳酸酯材料也应用于新一代的设备中。

 



新款 Fairphone 4使用了科思创的部分回收聚碳酸酯,保护壳中使用了百分百回收的TPU(图片来源:Fairphone)

 

该材料公司表示,科思创模克隆(Makrolon)PCR聚碳酸酯产品组合中的玻璃纤维增强等级为Fairphone 4需要承压的中框提供了理想的解决方案。“更强的硬度和抗冲击性与Fairphone的模块化设计理念十分契合。通过在外壳中使用聚碳酸酯以及在保护壳中使用TPU塑料,科思创还实现了在各部件使用单一材料,这将有助于智能手机的报废回收。”科思创表示。

 

回收塑料能经受严苛考验,媲美原生材料吗?

 

越来越多的制造商与行业合作伙伴开展了研发项目,以验证其产品中再生塑料的使用。博世(Bosch)和博世-西门子公司(Bosch-Siemens-Hausgeräte)参与了德国弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所(LBF)的一个项目,以比较再生塑料和原生料在高要求的应用(洗碗机的基架)中的性能。基架重约2公斤,是洗碗机的主要结构,固定护板、内部零件,如水泵、状态传感器和洗碗盐容器。

 

该项目使用的材料来源于汽车启动电池的外壳,这种材料经过回收并与添加剂重新复合,以增加强度并改善光学性能。研究人员制作了测试样本,并对其施加了大约100,000次的设定力。

Fraunhofer LBF表示,每次打开和关闭洗碗机门时,洗碗机底板上的一根手指粗的塑料柱都会受到机械应力,这是洗碗机底座托架上承受负载最大的区域。“如果我们假设洗碗机门每天打开15次,并且洗碗机使用寿命约为18年,则在洗碗机的整个使用寿命期间,洗碗机门将打开约100,000次。用回收材料制成的塑料柱能承受这种使用频率吗?”

 

Fraunhofer LBF的多米尼克·斯潘肯(Dominik Spancken)说:“虽然回收材料的强度降低了15%,但它的刚度特性与原生塑料相似。然而,更重要的是,这两种材料的塑性变形能力表现相同。总而言之,我们可以说:回收料可以承受与原生料相同的压力。”



Fraunhofer LBF表示,与原生料相比,使用再生材料制造的博世洗碗机箱底的组件表现出相似的性能(图片来源:博世)

 

对回收料制成的组件进行的进一步实验证实了测试样本的优良特性。结果非常振奋人心:Fraunhofer LBF表示,回收材料制成的零件仅仅在弹性方面与原生料制成的零件略有不同。

 

熔体过滤器需要具有高过滤性能和长时间运行的可靠、连续可用性

 

专门从事WEEE和废弃汽车材料的回收公司继续应对技术挑战,并且供应商通常也会提供相应的帮助。总部位于德国纽伦堡的Sysplast就积累了诸多回收高性能塑料的经验,1970年代该公司隶属于Grundig集团,现在是Energenta集团的一分子。Sysplast专门回收来自电子和汽车行业的苯乙烯材料,例如PS、ABS和PC/ABS。

 

熔体过滤技术公司Ettlinger(隶属于Maag)表示在2021年协助Sysplast调试了一台Leistritz挤出机并在生产线上安装了自清洁ERF 350高性能熔体过滤器。喂料是旧电器回收利用与后工业和消费后塑料混合加工的单一型再磨料。大部分喂料来源于Energenta Recycling Solutions。

 



在Sysplast,Ettlinger高性能ERF 350熔体过滤器在自清洁和基本免维护的基础上将杂质从熔体中分离出来。左:Sysplast董事总经理Udo Dobberke;右:Karsten Bräunig,Ettlinger销售经理(图片来源:Ettlinger)

 

Sysplast董事总经理乌多·多伯克(Udo Dobberke)说:“电子行业,包括电信、消费类电子和汽车行业,只接受加工方式和性能特征与新产品相当的产品。”出于这个原因,生产线的熔体过滤器需要具有高过滤性能和长时间运行的可靠、连续可用性,这正是Etllinger所擅长的。“我们无法承受网筛堵塞和过滤器更换带来的生产波动。而且因为我们生产用于优质应用的复合材料,过滤器分离杂质的水平必须可靠,同时要将熔体损失降至最低。”

表面改性在塑料电子和汽车零件中相对常见,将为回收带来一些特定的污染物。Sysplast从汽车行业以及卫生和家居用品行业回收电镀塑料,主要是ABS。该公司与其合作伙伴弗劳恩霍夫工艺工程与包装研究所(IVV)共同开发了一种塑料和金属完全回收利用的工艺。在这个过程中,自2021年底以来,Ettlinger ERF 350一直能够很好地从熔体中去除金属化过程产生的残留颗粒。

 

Sysplast与埃尔兰根大学塑料技术系主任一起启动了另一个项目,涉及油漆、喷涂和层压汽车保险杠的回收利用。第一次测试已经成功完成。

 

多伯克正在寻求扩大Sysplast的覆盖范围,并将其开发项目扩充到工业规模。他说:“到本世纪末,我们希望将目前每年约10,000吨的产量增加五倍,从而使Sysplast成为德语地区该材料的顶级回收商。到2022年底,第二个全新系统将每年增加17,000吨的产能。退役系统的升级将每年提升1,500吨产能。Ettlinger熔体过滤器也将再次成为系统的组成部分。”

 

回收汽车塑料的势头正盛

 

汽车领域最近的项目和合作表明,该行业的重要公司正在聚集势头。大型注塑成型商和一级供应商佛吉亚(Faurecia)与废物管理和回收集团威立雅(Veolia)签署了合作和研究协议,共同开发欧洲生产的汽车内饰模块的材料,旨在到2025年平均回收料的含量能够达到30%。目标应用包括仪表板、门板和中控台。

 

佛吉亚于2021年成立了跨公司可持续材料部门,以开发和制造新的材料。该部门旨在制造全套低碳座舱甚至负碳材料,以支持客户的可持续发展目标。

五年多来,威立雅一直在为法国的汽车行业供应再生PP复合材料。与佛吉亚的合作项目将使其能够将汽车产品范围扩展到汽车内饰。威立雅的目标是从2023年开始在其位于法国的现有回收基地生产回收料。

 

主要材料生产商巴斯夫透露了协助威立雅相关的公司回收汽车塑料的情况。巴斯夫与浙江丽孚科技有限公司签署了合作协议,开发用于汽车行业以及包装和消费行业的再生化合物。巴斯夫正在向丽孚科技供应全新的IrgaCycle添加剂,丽孚科技是威立雅华菲高分子科技(浙江)有限公司的子公司。

 



巴斯夫表示,IrgaCycle添加剂可改善被油漆、油墨或粘合剂残留物严重污染的再生塑料的加工和长期稳定性,例如汽车外部部件(如保险杠)(图片来源:巴斯夫)

 

丽孚科技的核心产品包括再生PP、HDPE、ABS和PA。巴斯夫的IrgaCycle添加剂用于改善被油漆、油墨或粘合剂残留物严重污染的再生塑料的加工和长期稳定性,例如用于汽车外部部件,如保险杠。

 

西班牙研究公司Aimplas是许多可持续塑料项目的合作伙伴,包括LIFE CIRC-ELV项目。总部位于瓦伦西亚的Desguace Cortés成功实施了一种新的回收工艺,包括分离报废车辆的PP保险杠和PE油箱,然后将其回收以重新引入生产周期。该项目开发了两个回收演示样品:一个是Aragon公司SIGIT生产的轮衬的闭环范例;另一个是开环范例,其中管道和管件是在葡萄牙的一家生产工厂制造的,与项目合作伙伴ISOLAGO临近。Aimplas在该项目中的作用包括在回收过程中优化保险杠和油箱的预处理。