图1 车灯生产中的混合废料：完整组装的车灯(左)，以及镀铝塑料(右)(© Fraunhofer IVV)很少有某种单一材料能满足汽车工程的所有需求。
很少有某种单一材料能满足汽车工程的所有需求。然而，混合材料又难以通过适当的努力进行手工拆解，所以迄今为止生产废料只能经过热处理才能得到应用。而传感器辅助塑料分拣不仅能实现较大处理量，而且颇具经济潜力。
因为车灯与安全密切相关，故所有生产步骤均通过常规质量控制加以监测，存在缺陷的产品会被直接分离出来。在所调查的两家欧洲车灯制造商所属工厂中，每年会因此带来包含复合车灯模块和单一塑料组件的1100吨混合废物(图1)。即使利用最先进的技术，也无法从车灯回收足够纯净的塑料。其中包含大量深色塑料材料，无法通过传统的光谱分类方法进行分离。金属化的反射镜、装饰线以及带有特殊硬化和UV涂层的漫射盘，也对单一成分碎片分拣并实现现有材料潜在价值带来极大的困难。由于缺乏合适的回收方法，故只能通过昂贵的热处理方式来利用这些混合生产废料。
处理和分拣
在得到巴伐利亚州环境与消费者保护部补贴的ForCycle项目组中，德国弗赖辛(Freising)弗劳恩霍夫(Fraunhofer)研究所的工艺工程与包装IVV研究院证实，利用适当的加工链，完全可能对这种废物流进行材料回收。图2显示了从所研究的生产废料中回收样本废料的流程概念。
图2 ForCycle项目组的车灯生产废料回收过程概念(来源：Fraunhofer IVV)
识别并分离车灯中的塑料
手动拆卸车灯后，首先确定其主要塑料材料。图3显示了各种成分质量比较，分解后的车灯包含94%的塑料，主要是聚碳酸酯(PC)、聚丁烯对苯二酸酯(PBT)和聚丙烯(PP-TV40)，其中大多数为深色。除了PC和PBT，还识别出镀铝的耐高温聚碳酸酯(PC-HT)和聚醚酰亚胺(PEI)塑料。
机械分解后，塑料的直接分类已非易事。然而，对几种车灯进行的人工分析结果表明，其中含有约50%的深色塑料和20%的金属化塑料。这符合制造商使用PC、PBT、PP-TV40作为主要塑料的期望。但由于车灯型号的变化以及相关装配件的差异，在随后的回收过程中必须考虑各单一成分质量分布的持续变化。
图3 车灯组成(重量百分比)实例，以及对混合碎片(左)和纯塑料碎片(右)的差异化检查(来源：Fraunhofer IVV)
小规模回收技术测试
为测试可分拣性，利用两种光谱分类方法对车灯废料上的塑料试样进行系统的研究。通常，两种方法均可将镀铝塑料作为单一流加以分离，这适用于检测具有额外镀层的塑料。此外，这两种方法也能可靠地分离PP、PC和PBT等主要塑料类型的深色和透明成分，但PBT的检测方法则仍有待开发。由RTT Steinert开发的方法特别表现出PE-PP的高精度分离。依靠Unisensor过程，还可识别并分拣出聚甲醛(POM)和PEI。而先前对塑料的浸出，并不会影响这两种技术的特性。
图4 通过浸出分离金属塑料复合材料：浸出时间取决于烧碱浓度(来源：Fraunhofer IVV)
图5 经过RTT Steinert自动分拣后的碎片分拣量和纯度：指明的百分比分别指分离细小碎片后的原始输入量(来源：Fraunhofer IVV)
图6 自动分拣后纯度大于90% 的示范塑料碎片：PC碎片(左)，PP碎片(右)。为优化可比性，材料先被分成碎片然后破碎(来源：Fraunhofer IVV)
来自两家车灯生产商的全部材料样品(总计近500公斤)，以及两种分拣方法，在小规模技术测试上达到整体平衡。在此基础上进行的一项经济潜力分析表明，目前只可获得17%的塑料和23%的金属分拣量，因此尚不能实现经济效益。现场试验的低分拣量，与所研究的单只车灯90-95%以上的塑料成分相距甚远。因此，经济效益分析必须基于更高的分拣量进行，目前看来，可以通过优化破碎机分解(降低金属碎片中的塑料比例并减少细小碎片)(图7)来实现。
图7 纯塑料碎片潜力分析(16.5% 的金属在此未加考虑)。通过优化材料分解将效率提高80%也被当作实际的景象(来源：Fraunhofer IVV)
图8 按年废料量2000 t/a进行汽车车灯回收过程研发经济效益计算(来源：Fraunhofer IVV)
汽车前灯是经过高度复杂组装的产品，可以利用材料分解、铁与有色金属的分离(FE/NF)以及随后的自动化感应器辅助塑料分拣研究项目中的方法进行回收并获得理想的分拣量，特别是对PP和PC纯度具有较高的把握。加工链的优化潜力主要在于破碎机的分解水平以及对特殊塑料的识别(如PBT和PEI)，这提高了聚合物和金属碎片的分拣量和纯度，从而提升了整体经济效益。此外，还需要对准备实施的所要求的工作与硬件的变更展开进一步的研发。商业化废料收集和分拣将紧随审议中的商业废弃物条例的出台而涌现，并预计将迎来大量的类似废料流，这将为加工链的开发带来巨大潜力。
