从回收的热塑性保险杠上去除油漆，并在汽车工业中实现其工业再利用：采用喷砂技术的应用

《Results in Materials》：Paint removal from recycled thermoplastic bumpers and its industrial revalorization in the automotive industry: application of shot blasting technology.

本研究采用金属粒子冲击技术去除聚丙烯（PP）材质废旧车 bumpers 上的丙烯油漆，测试不同冲击角度（90度/掠射角）和粒子类型（球状/角状）的效率，发现角状粒子结合复合冲击角度效果最佳。通过超声处理可部分去除残留金属颗粒，但无法完全消除。经济分析表明，工业化设备每小时成本约11.5欧元，处理能力达72个 bumpers/hour，但需进一步优化清洁工艺。

　　在当今社会，随着汽车工业的迅速发展，塑料材料的使用日益广泛，成为制造车辆内外构件的重要组成部分。其中，聚丙烯（PP）因其轻质、耐化学性、良好的弯曲强度和低吸水性，被广泛应用于汽车的保险杠、座椅、仪表盘、燃油系统、车身结构以及电气部件等。据统计，塑料材料在汽车制造中所占的比例已达到平均12%。这种高比例的使用不仅降低了整车重量，从而减少了燃油消耗，也提升了汽车制造的经济效益。然而，随着塑料使用量的增加，所产生的废弃塑料也呈现出显著增长的趋势，尤其是那些来自汽车制造过程的工业废料。在欧洲联盟，仅2020年，报废车辆所产生的塑料废料就达到了615.6万吨，这使得塑料废弃物的有效管理成为实现循环经济的关键环节。

塑料回收技术主要分为机械回收和化学回收两大类。机械回收是最常见的做法，它依赖于一系列物理操作，包括收集、分离杂质、清洗或粉碎、必要时进行染色、磁力滚筒处理、挤出以及注塑成型等。然而，在机械回收过程中，存在诸多挑战，尤其是如何有效去除表面残留的油漆。这些油漆残留不仅会影响回收塑料的品质，还可能降低其热稳定性和机械强度，从而影响最终产品的性能。因此，开发高效的油漆去除技术，特别是针对含有填料（如滑石粉）的聚丙烯基材料，对于提高回收材料的质量和推动汽车工业的闭环回收体系具有重要意义。

本研究旨在利用金属颗粒冲击技术，从含有20%滑石粉的聚丙烯基废保险杠中高效去除丙烯酸类油漆。该技术通过压缩空气将金属颗粒以高速喷射到被涂覆的塑料表面，利用颗粒的动能将油漆剥离。研究的主要目标包括：（1）观察不同测试条件对油漆去除效果的影响；（2）评估该技术在实际工业环境中的可行性；（3）探讨多种处理方法以消除冲击过程中残留的金属颗粒。通过实验分析，研究发现采用90度与掠射角（小于45度）相结合的冲击角度能够显著提高油漆去除效率。此外，超声波浴处理在去除金属颗粒方面表现出最佳效果，但未能完全清除所有残留颗粒。

为了评估油漆去除的效果，研究采用CIELAB色彩分析方法，通过对比涂漆样品、未涂漆样品和去漆样品之间的颜色差异（DE*值）来衡量去除效果。实验结果显示，在相同的处理时间内，采用掠射角进行冲击处理的样品显示出更优的去漆效果。随着冲击时间的延长，去漆效率和处理速度均有所提升，但当采用90度冲击角时，去除效果相对较低。这一现象表明，冲击角度对油漆去除效率具有重要影响，合理的角度选择能够有效提升去除效果。

在工业可行性分析方面，研究计算了大规模处理中所需的能耗和时间成本。结果表明，使用工业涡轮喷砂机进行大规模处理，每处理一个大袋（500公斤）废保险杠需要约2.78小时，且每小时的处理成本约为11.5欧元。尽管喷砂技术在油漆去除方面具有较高的效率，但其处理过程中残留的金属颗粒仍可能影响回收材料的品质。因此，寻找更有效的金属颗粒去除方法成为实现高质量回收材料的关键。

为了解决金属颗粒残留问题，研究尝试了多种处理方法，包括使用气动枪、超声波浴和干式超声波处理。其中，超声波浴处理在去除金属颗粒方面表现最为出色，因为超声波的高频振动能够产生微小的气泡并引发空化效应，从而帮助剥离嵌入塑料表面的金属颗粒。然而，实验并未实现完全去除金属颗粒的目标，表明需要进一步优化处理条件或探索其他替代方案。

综上所述，金属颗粒冲击技术在去除聚丙烯基废保险杠表面的丙烯酸类油漆方面表现出良好的效果，尤其在采用90度与掠射角结合的冲击角度时，能够显著提升去除效率。然而，残留的金属颗粒仍然是影响回收材料品质的主要因素，因此，开发更有效的金属颗粒去除方法至关重要。通过进一步研究和优化处理工艺，可以有望实现更高质量的回收材料，从而推动汽车工业向更加可持续和环保的方向发展。