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在JEC WORLD 2026展会(2026年3月10日至12日,法国巴黎北维勒班展览中心)上,康隆(CANNON)将展示其革命性的聚氨酯(PU)和玻纤增强聚氨酯复合材料(GFRP)回收利用工艺。
这项工艺由康隆与聚氨酯加工商MAP S.p.A.及贝加莫大学紧密合作开发,并获得了意大利为欧盟复苏基金"NextGenerationEU"战略计划共同资助。该项目名为POSSIBLE("生产可持续工业制品"的缩写),为聚氨酯及玻纤增强聚氨酯复合材料的报废回收与再利用奠定了技术基础,成功验证了粉碎的泡沫和颗粒状部件可用作新型复合材料配方中的二次增强材料。 热固性塑料约占全球塑料产量的12%,年产量超过4000万吨。其中,聚氨酯泡沫就占约1700万吨,占比超过42%。尽管聚氨酯因其机械强度、耐热性、稳定性以及可添加增强纤维等优点而备受青睐,但材料内部的化学交联结构与增强纤维的结合,使得传统的回收方法几乎无法实现。科研领域虽已开发出几种潜在的化学回收路径,但均停留在实验室阶段,普遍存在反应速率慢、成本过高或与现有聚氨酯生产工艺不兼容等问题。因此,康隆决定采用一种更为直接的解决方案,通过两种与公司高压发泡系统兼容的互补工艺,实现纯聚氨酯或复合硬质聚氨酯废料的再生利用。 康隆研发总监Maurizio Corti表示:“在塑料行业,可持续性与报废处理问题已成为关注焦点,特别是对于增强型热固性材料而言。然而,硬质聚氨酯泡沫和玻纤增强聚氨酯复合材料是实现汽车、建筑及技术装备能效目标不可或缺的材料,尽管它们仍属最难回收的材料之列。” "这源于其交联分子结构——这种结构确保了材料的稳定性和耐久性,但也导致无法进行熔融重塑。当前,填埋和焚烧是最常见的报废处理方式,但从法规监管和环境保护角度来看,这些方法正面临越来越多的限制。" 康隆移动出行与特种产品销售经理Dario Pigliafreddo表示:“正是在这种背景下,POSSIBLE项目应运而生。该项目为针对硬质聚氨酯泡沫及玻纤增强聚氨酯复合材料的回收利用开展定向实验提供了框架。其核心理念并非颠覆现有化学体系、引入复杂的工艺步骤或要求配置全新的生产线,而是将灵活性和模块化应用于一项成熟且高性能的玻纤浸渍工艺,在部分聚氨酯制造商已使用的高压发泡设备基础上进行改造,以实现再生颗粒料和粉末料的添加。” 项目期间,研究团队探索了两种互补的技术路径。第一种是将硬质聚氨酯泡沫废料转化为微米级粉末,将其分散在多元醇中形成浆料,并使用混合头作为液相组分进行计量添加。第二种路径是采用固态填料的方式,通过专用计量系统和康隆专利的Interwet-LFI长玻纤注射技术配套的FPL 36 IW混合头,将硬质聚氨酯泡沫颗粒料和玻纤增强聚氨酯复合材料添加到混合物料中。 在第一种路径中,硬质泡沫废料被转化为两种粉末:细粉(PU-A),大部分颗粒粒径小于75微米;以及较粗的粉末(PU-B),粒径在300至500微米之间。分散工艺是将干燥后的粉末在反应釜中与多元醇混合,添加量最高占多元醇流量的20%(重量比),相当于泡沫总重量的约5%。 为处理这些高粘度浆料,康隆将异氰酸酯和多元醇分为两路输送:一路为“清洁”流,另一路为“负载”流。这样既保证了较高的混合能量,也使系统在粘度可能超过10,000 mPa·s的情况下保持稳定。后续分析表明,所得板材均匀,再生粉末分布良好。此外,与参考样相比,导热系数仅上升约4%,这意味着即使泡沫中再生料含量达到3%,依然能够保持有效的隔热性能。 在第二种路径中,包括玻纤增强聚氨酯复合材料在内的聚氨酯废料被转化为颗粒料,然后作为固态填料直接加入Interwet-LFI混合头中。 该技术已应用于聚氨酯与短切玻纤的复合工艺,并可将再生颗粒料集成至混合流中。为确定最高效的喂料系统,项目团队测试了气力流化床输送和柔性螺旋输送两种方式。前者对于密实、规整的颗粒料效果良好,但在处理轻质或粉末状物料时稳定性不足。柔性螺旋输送机则表现出更强的通用性:可实现从几克到每秒超过100克的流量,无脉冲或架桥现象,是处理废弃玻纤增强复合材料颗粒料的理想选择。采用该配置生产的板材中,再生颗粒料含量最高可达40%(重量比),且在厚度方向上分布均匀。 康隆的后续测试表明,硬质聚氨酯及玻纤增强聚氨酯复合材料的回收可成为生产流程中不可分割的一环。该方案无需引入侵入式工艺,也无需对配方进行根本性调整,而是将废料转化为可在此过程中重复利用的材料,带来直接的经济与环境效益。这是热固性塑料循环利用领域的一项切实进展——这类材料曾被普遍认为是几乎无法回收的。 基于POSSIBLE项目期间开展的研究,康隆目前正致力于开发面向聚氨酯及玻纤增强聚氨酯复合材料回收的商业化可行方案,并将在不久的将来推向市场。 |