多层共挤吹塑中空单纯回收料循环利用的分析研究

刘军强 张友根

（1.秦川机床工具集团股份公司；2.上海浦东新区）

1.前言

多层共挤出吹塑中空容器具有优异的高阻隔性能，特别在六层汽车燃油箱领域得到广泛应用。废塑料再生的单纯回收料是多层共挤吹塑中空容器成型的主要原料，也是其结构组分中回收料层的主要组分。

本文基于生态环境保护为准则，以六层汽车燃油箱回收料层为研究对象，分析研究了多层共挤吹塑废塑料单纯回收料循环利用全套解决方案的驱动创新，指出废塑料回收再生塑料资源化循环利用的持续创新，不仅仅实现塑料资源效益高值化，更重要的是减少碳排放，防范环境污染风险高值化。

2.多层共挤出吹塑中空单纯回收料资源化内涵

单纯回收（简单回收）料指生产过程产生的边角废塑料，这种废料较为洁净，较少污染和含有杂质，不必分捡、清洗等前期处理，破碎后毋需历程化学法共混改性复合再生、物理法挤出造粒，破碎后即再生为持续加工的塑料原料。

多层共挤吹塑料制品的单纯回收料包含以HDPE为主要组分的多种聚合物，难以实现分类回收。HDPE多次循环回收利用不会明显影响其性能，创造了可多次循环利用的材料性能。多层共挤出吹塑单纯回收料，直接送入料斗与新料混合成型加工为多层共挤吹塑容器回料层的共混原料，实现“制品—制品”的废塑料循环利用的资源节约型绿色塑料工程技术，提高废旧塑料的应用价值，驱动多层化中空容器高值化可持续发展。

2.1 多层共挤出吹塑中空单纯回收料资源化循环利用特点

多层共挤出吹塑中空单纯回收料废塑料资源一般来自于本企业在线回收，包括多层共挤出吹塑过程中的产生的飞边、切割的料头和残次品，占制品重量的15%～40%。

单纯回收料在线再生成型塑料原料，不经过挤出造粒，减小了氧化的可乘之机。如单纯回收料盛放时间较长，应考虑使用稳定剂来防止树脂的氧化。特别是对于再生料，在多次加热后，其稳定性有所下降，需防范氧化风险。

2.2 多层共挤吹塑中空单纯回收料资源化再生特点

粉碎回收系统，贯彻清洁生产原则，废塑料优质高值化破碎物理再生成型塑料：

1）废塑料回收清洁度。粉碎前要保证飞边、废品中不含夹杂物或其他种类的塑料，否则影响到吹塑质量，制品会出现气泡、脱皮、表面粗糙、汇合线粘合性能差等缺陷。

2） 粉碎机的功率选择。根据所粉碎的制品类别，选择合适的粉碎机功率，但建议适当留有余量。比如对于六层燃油箱的料头、废品粉碎，就需要功率大点，一般需要50kW以上，但实际中，有用户选择75kW甚至90kW粉碎机。选择大功率的好处就是，无需再进行预切割，可以把整个报废制品进行粉碎，方便了工人操作。

如若粉碎机功率太小，就需要根据粉碎机吃料大小，对太大的料头，进行预先切割，喂入适合粉碎能力的形状大小合适的料头。否则，将会造成粉碎机堵塞，过热黏连，影响效率。

3） 清洁粉碎工艺技术。普通粉碎机，粉碎前材料的温度应该在40℃以下。严防粉碎过热粘附在粉碎机金属壁上产生结焦碳化、粉碎料黑斑而浪费塑料资源，影响回收质量。粉碎料采用封闭盛储，严防塑料微粒散射而污染周边环境。

4） 出料粉碎颗粒大小。出料粉碎颗粒宜小不宜大，有利于提高挤出加料控制质量及混炼稳定性，推荐球径均值＜5%D（挤出螺杆公称直径）。

2.3 多层共挤吹塑中空单纯回收料资源化技术与设备的持续创新

设备自洁性技术的持续创新。设备的抗污染是环保属性的重要组成部分。设备设置全封闭外罩达到尘埃治理要求。粉碎全程不见物料外露。自动收集及处理封闭罩内部尘埃。在粉碎机设置粉尘收集系统，以减少回收料里的微细颗粒散射而污染环境。大功率粉碎机的噪声治理是清洁生产的重点。

功能化高性能在线粉碎技术与设备的持续创新。实现在线粉碎，废塑料在高温下进行回收，降低粉碎的剪切力，不但降低粉碎能耗，而且不易产生粉状颗粒，实现绿色环保低碳粉碎作业。实现在线粉碎的技术关键如何克服废塑料温度太高问题，普通的回收设备不能满足高温塑料粉碎。意大利TRIA器亚公司吹塑中空在线回收边料粉碎机，用于粉碎200L以下中空容器油桶、15kg燃油箱以及IBC容器等，无需预切，可在线粉碎温度高达180℃的吹塑中空的废物料以及流道。

3.多层共挤出吹塑中空制品单纯回收料性能参数的研究

多层共挤出吹塑中空制品单纯回收料的技术性能参数视其组分和破碎实际而有所差别，为循环利用多层共挤出吹塑中空技术与设备的持续创新提供技术依据。

3.1 回收料松密度测试

塑料的松密度，也即通常所说的堆积密度。由于塑料粒料的形状不同，自由堆积起来后，颗粒之间的空隙体积则不一样，其松密度 也不一样。由于回收料的颗粒大小不一，因此其松密度与新原料的有所不同。这样，不同松密度的颗粒加入同样体积的螺杆加料段，将会得到不同的挤出量。表1是回收料与新料松密度实际测试数据。

表1 回收料与新料的松密度

表1数据来源于参考文献[1]。笔者曾测过六层汽车燃油箱的回收料松密度，其值为0.4g/cm3。从以上数值可以看出新原料的松密度明显高于回收料的松密度。在回收料专用挤出螺杆设计时，为了提高挤出产量的稳定性，必须进行缩容压实的特殊设计。

3.2 回收料组分检测

笔者曾做过六层汽车塑料燃油箱使用的粉碎回收再生料，对其组分进行分类测试。随机取出一定质量的再生回收料，根据目测，按照颗粒大小分四类堆放。

图1为六层燃油箱粉碎颗粒组分四类颗粒外形图。表2为四类回收料颗粒外形尺寸、重量及百分比分布。

图1 六层燃油箱粉碎颗粒组分四类颗粒外形图

根据以上测试结果可以看出，粉碎回收料组分中，主要是第Ⅱ类和第Ⅲ类中等大小的颗粒，占61%。占总比例的29%的第Ⅳ类粉末及细小颗粒状和9%的大颗粒第Ⅰ类，则是希望越少越好，这样能更好地提高回收料的挤出混炼稳定性。

表2 六层燃油箱回收料四类料颗粒外形尺寸、重量及百分比分布

表2反映出，粉末状颗粒占回收利用料较大比例，加料系统必须密闭式，以防范粉末尘埃二次污染风险。

表2反映出了粉碎颗粒与挤出螺杆两者之间实现稳定加料的尺寸参数的关系。粉碎料的颗粒用于挤出螺杆直径150mm，颗粒球径均值5.7mm，约为螺杆直径的4%，最大颗粒最大尺寸小于螺杆加料段槽深。

3.3 回收料熔融指数测试

熔融指数是衡量聚烯烃塑料加工性能的一项重要指标，一般熔融指数越大，塑料的熔体粘度越小，流动性能越好。

笔者和同事一起曾测试汽车燃油箱回收料的熔融指数。但由于回收料的组分含量不定，且大小不一，因此MFR及膨胀系数变化较大，很不稳定。

表3为六层汽车燃油箱回收料熔融指数测试数值。表4为六层汽车燃油箱主料熔融指数实际测试数据。

表3 六层汽车燃油箱回收料熔融指数实际测试数据表

表4 六层汽车燃油箱主料熔融指数测试数值表

通过表3和表4的数据对比，可以看出，对于组分复杂的回收料，其熔融指数变小，说明熔体流动性能有所降低。

4.多层共挤出吹塑中空制品多层结构组分的研究

多层共挤出吹塑中空制品多层组合都内含单纯回收料和新料混合组成的回料层，不但性能上有了很大的提高，而且既消化了料头，又降低了成本。

4.1 多层共挤出吹塑中空制品多层组分功能分析[1]

具有回收料层是共挤出吹塑中空制品结构的共同特征，也是实现资源节约型制造、循环经济绿色价值的体现。表5为六多层中空吹塑中空汽车燃油箱四类结构方案。

表5 六多层中空吹塑中空汽车燃油箱四类结构方案

从表5可看出：六层汽车燃油箱各层材料组成：新料层HDPE；回收料层为单纯回收料和新料混合组成；粘结层为马来酸酐接枝改性的LDPE，使相邻不同材料的两层实现良好的热熔；阻隔层为EVOH，阻隔层约占总质量的2～3%；力学性能由HDPE实现，占制品质量93%以上；新料层约占制品质量50%以上；回收料层处在中间，占制品质量40%以上，实现单纯回收料的循环利用，不影响制品的力学性能和阻隔性能。

4.2 多层共挤出吹塑中空制品回收料层组分及性能的分析

回收料层的单纯回收料和新料的组成比例根据单纯回收料的性能、成型性能要求、加工温度、剪切历程及停留时间等综合因素而定。如果单纯回收料加入太多，会影响最终制品的产品性能。这是因为回收料加入量增加时，型坯的熔体强度与离模膨胀率会减小，制品的某些性能，比如：耐环境应力、冲击韧性等会有所降低。

表5六层汽车燃油箱的五种方案说明，各层的比例具有持续创新的空间，方案Ⅱ的回料层所占比例比方案Ⅰ、Ⅴ高2%、比方案Ⅲ、Ⅳ高5%，有利于提高回收料的利用率。单纯回收料比例的增加，回收料层的比例增加，必须进行力学和阻隔性能的检测，以不影响产品质量为前提，适当把新料及新料层的比例降低，增加单纯回收料和回收料层的比例。

推荐回收料层中单纯回收料的比例不超过40%。单纯回收料循环利用次数增加，降低在回收料中的比例，有利于稳定制品质量。

新料与回收料两类材料的热收缩率不能有太大差异,粘结层和被粘结层的熔体粘度差异不宜过大，尽量做到收缩率完全匹配，实现物性变化质量的一致性。

5.多层挤出吹塑中空制品单纯回收料循环利用成型技术与装备的持续创新

单纯回收料不可避免含有粉尘和细小颗粒，即前文所述的第Ⅳ类状态物质（图1及表2）；细小颗粒以及颗粒所带绒毛状态，有吸水效应，因此粉碎好的回收料如若不能及时使用，就易受潮，影响最终制品质量。成型加工技术与装备必须考虑到上述因素，实现绿色成型加工。

5.1 上料系统持续创新要点

上料系统根据节3实际测试反映的回收料组分的实际情况持续创新，实现稳定加料，防范加料产生的二次污染风险。回收料层组分中单纯回收料与新料必须在料仓中搅拌均匀，否则将会影响制品的性能与整机的效率。

1） 在线回收直接破碎的回收料，配有除尘环节，以减少粉尘污染。且必须配有磁力架，防止金属异物混入回收料中，影响设备生产。

2） 储存的回收料，在使用前应对其进行干燥处理，干燥温度75℃～90℃，干燥时间一般选择2h～3h，具体根据回收料的干燥程度进行。

3） 如若采用真空上料系统，还需要考虑回收料架桥问题。由于直接粉碎回收料，颗粒大小不均匀，且颗粒表面不光滑，带有细小绒毛状，故易出现原料架桥，造成吸料不畅、断料、管路堵塞等问题，严重影响正常生产。因此，必须想法解决，通用做法是在回收料的上料系统中增加防架桥装置，即在不同环节的储料仓上面增加电机搅拌机构，间隔一定的时间，电机带动搅拌杆搅动料仓里的回收料，防止架桥。

5.2 挤出系统持续创新要点[2]

多层塑料燃油箱中各层的厚度比例由挤出系统控制。各挤出机稳定的挤出性能是实现这一目标的基础。多层共挤吹塑中空制品中各层的厚度比例直接与塑化混炼性能相关。由于回收料的松散、颗粒大小不均匀的特性，所以对于加工回收料的挤出机必须特殊设计，保证塑化混炼熔融体质量的稳定性。图2为回收料挤出机加料段结构示意图。

图2 回收料挤出机加料段结构示意图

5.2.1 挤出混炼系统持续创新要点

回收料挤出混炼系统根据节3反映的松密度实际及流动性能持续创新，提高混炼和输送能力。回收料层中有多种原料成份，该层挤出机要有很好的混炼能力，使得EVOH在HDPE中以小于0.02 mm的微粒状态均匀分布，提高两者之间的混合结合力。

挤出混炼系统持续创新要点：

1）混送料系统

单纯回收料组分中存在大尺寸颗粒、松密度较小、颗粒大小不均匀。图2中下料座与挤出机进料口相连接的下料口两者的形状一致，并可在条件允许下适当加大进挤出机的进料口，达到增加回收料与螺杆的接触面积，提高挤出加料的适应能力，稳定加料速率。

图2中机筒加料段冷却槽和冷水套组组成强制冷却系统，使被输送的物料的温度保持在软化点或熔点以下，避免熔膜出现，以保持物料的固体摩擦性质，不但提高固体输送量，而且挤出量对机头压力变化的敏感性较小。

2）回收料高质量混炼性能

表3和表4说明，回收料的熔融指数小，所以熔融所需的剪切热能大，材料保证熔融速率。单纯回收料往往粉碎不均匀，造成该层的挤出压力会波动，进而影响到各层的比例关系。因此必须有针对性的设计，以提高混炼质量。含有EVOH组分的回收料，EVOH与HDPE之间的相容性比较差，为提高混合料的物理性能，必须提高混炼性能，微细化成粒度小于10μm的微粒。上述三个方面说明，必须对回收料层的挤出系统，提高低温剪切混炼性能。回收料层挤出系统必须采用带强制喂料强制冷却的高剪切“IKV”结构：在机筒的加料区的衬套上开有形状不同的深而宽的纵向沟槽，同时在加料区设计强制冷却结构，外加双头螺棱设计，加之合理的屏障段和混炼段的设计。BM混炼元件使挤出过程中充分利用高密度聚乙烯的高剪切物料特性，优化熔融过程，均化回收料混合。“IKV”挤出系统不但极大提高了混炼性能及分散效果，而且输送效率由常规的0.3～0.5提高到0.6～0.85、塑化能力较常规设计的挤出机的塑化能力高50%以上，以及实现挤出量稳定输送。“IKV”结构也存在一些缺陷，比如螺杆与机筒磨损严重，冷却水带走的能量偏高等，在“IKV”结构基础上不断研究和改进，创新技术，提高塑化能力与塑化质量。

持续创新混炼技术。回收料层中有多种原料成份，挤出螺杆头部加装静态混炼器、新型的拉伸剪切混炼器等，进一步提高回收料层熔融料的混炼质量，实现更稳定的压力输出。JEW公司为提高挤出混炼质量，在挤出螺杆头部，加装了10道凹凸大环形破碎分散功能和3道凹凸小环形剪切功能的混炼螺杆头，熔融料经过再次拉伸、剪切、混炼，使回收料层的各种高分子材料以更小的微粒均匀分散捏合，提高回收料层的吹胀性能及制品的力学性能。

3）缩容排气挤出

缩容排气挤出将回收料层内含的废气、水分在压缩阶段彻底排出，稳定熔融料的密度质量。

由表1，回收料的松密度比较小，特别是废塑料粉碎后不经过挤出造粒直接作为成型原料挤出吹塑，内含空气比率较大，如果废塑料粉碎原料盛放一段时期后，还需考虑到内含水分，挤出技术设计必须考虑到上述两点对挤出质量及挤出速率的影响。如果回收料层原料的干燥度达到要求，松密度不小于0.50g/cm3，可以适当加深进料段螺槽深度，增加螺杆的压缩比，达到排气缩容挤出混炼，保证熔融质量。

废气、废汽得不到排出，影响熔融料挤出的稳定性，所以要有必要的排气（汽）装置/机构。

4）熔融料自洁性挤出技术

如果回收料层熔融料有夹杂物，在机头与挤出机之间，可在增加熔融料清洗的自动换网器，挤出熔融料输出经过过滤清洗提高清洁度，可进一步提高压力稳定输出、界面的粘合质量及制品的力学性能。

Nordson全自动自清洁式换网器采用全新的、更精简、更紧凑的设计，可实现更高的挤出熔融料清洁效率和质量，稳定输出压力。Nordson的BKG®HiCon™V型3G换网器使用液压驱动的反冲洗系统自动去除污染物，同时还能保持恒定的挤出率及挤出压力。新型换网器比Nordson早先的V型系统更精简高效，整个反冲洗程序和换网程序（包括充注和通风）可以自主地设置参数，反冲洗周期可缩短30%。在HiCon V型3G换网器中，从挤出机流出的熔体流在入口侧分开，被引导到四个过滤室，每个柱塞上各有两个过滤室。每对过滤室的位置使之可以过滤各自的熔体流，直到柱塞将一个过滤室从工艺中去除，以通过反冲洗清除积聚的污染物。在常规的操作中，聚合物会流经所有四个过滤室。当其中某个过滤室发生更换操作时，其他三个过滤室仍然留在生产位置。除了两个用于支撑滤网的柱塞外，还有一个液压驱动的，在反冲洗期间运行的柱塞。当整个换网器上的压差由于污染物积聚而提高到预设的水平时，反冲洗操作序列将针对所有过滤室自动启动。每个过滤室对应的柱塞将缩回并产生一个存储腔，用于容纳过滤后的聚合物熔体。这些物料会通过液压方法进行压缩，然后从相反的方向排出，回流经滤网，带走系统中的污染物。

5）熔融料挤出安全技术

塑化不良、回收料内含有不容易熔化的异物，引起挤出机头堵塞，对设备及人员造成安全风险。在国外设备上，一般还会在机头与挤出机之间增加防爆装置，增强设备的安全性。当机头压力达到防爆压力设定值时，防爆装置启动，设备自动停止运转。处理方法：检查加热器，必要时更换；核实各段设定温度；清理检查挤压系统及机头。

5.2.2 成型控制技术持续创新要点

智能控制系统通过加入智能化单元（包括机械、传感、电气和智能化软件，具有记忆、感知、计算和决策功能），根据挤出速率设定值，自动管理各种工艺参数，实现动态设置和存储，监控生产运行状态并自动调整，优化处理各种运行参数。智能化单元内置了人工智能算法，具备工艺参数学习能力，能够通过有限试验样本训练，找到适合特定产品的设备最优工艺参数，使设备操作更加便捷，以提高产品品质和附加值。

1）智能挤出控制技术

精密控制挤出速率达到精密控制各层厚度，从而稳定制品质量。回料层塑料组分的不均匀度，增添了挤出速率稳定性的技术控制的复杂性。挤出速率涉及到喂料速度、螺杆转速、计量泵转速、滤网、机筒各区的设定温度、机头压力等工艺参数，智能才能实现对各工艺参数进行闭环调整优化达到最佳匹配，达到设定值。

2）智能回料层比例混合及输送系统

智能混料加料系统。提高单纯回收料和新料两者之间混合比例的精度，提高回收料层性能的稳定性。自动控制并监视的智能比例混料上料输送系统，包括吸料机到混料槽的完整的输送系统，实现单纯回收料和新料两者之间按设定比例混合成回收料，采用自动控制运算方式，自动整定功能（自动精度校正），保证配料精度，计量能力可依据需求自行调节，输送至加料系统。美锴产品有限公司的新型WXB™重力挤出混料机包含一个增重式（GIW）重力秤和失重式（LIW）混料室，这些装置集合在一台配有Maguire®4088控制器的机器中，可用于多个挤出机执行共挤出。4088控制器是美锴最先进的混料机控制器，专为与工业4.0环境下的其他系统进行通信而设计。它使WXB™混料机能够与Maguire+Syncro™监控系统连接，通过单个触摸屏HMI控制实现对生产线所有部分的控制。大量的信息包括参数设定以及各种原料进入成型和挤出机的消耗量可以轻松地通过任何标准通信协议与第三方设备共享。混料机可处理多达12种原料，每种原料均有独立的分配阀。混料机可实现严格的公差±0.1%以内。

图3 失重式计量加料系统流量控制模式原理图

智能失重式计量加料系统。图3为失重式计量加料系统流量控制模式原理图。失重式计量加料系统持续创新包括三个方面：螺杆槽；搅拌器及螺杆本身。提高挤出加料计量精度，达到挤出量及挤出压力的稳定性称重传感器安装在计量料斗上，通过测量单位时间内料斗内物料重量的减少量，可以得到挤出机的即时产量。挤出机的PLC控制系统根据失重式计量料斗得到的即时产量值，实现挤出即时产量与挤出机电机转速的PID闭环控制。其中流量控制模式可根据预先设定产品产量，在自动模式中通过检测电机实际转速，根据实际产量与设定产量的偏差，通过自动调整电机转速予以消除，计量加料系统的应用可以很好地提高回收料挤出的稳定性。

3）智能回料层挤出温度控制技术

采用精度控制范围达±1℃的智能温度控制模块，实现混炼熔融温度达到期望值。吹塑成型的HDPE制品而言，氧化带来的缺陷不可小觑。特别是回料经多次循环利用后，氧化指数降低，对温度更敏感。避免氧化对制品的危害，挤出温度控制是关键。在实际生产过程中，要时刻注意回收料挤出机的设定温度与实际温度，特别注意0区和1区的温度变化。温度太高，则易堵塞，影响进料；温度太低，则影响塑化效果。温度加热系统采用高效率电磁感应加热装置，提高温度控制的灵敏度，不但降低能耗，而且降低热污染。

表6 回收料专用挤出机筒加热温度参数设定推荐值

为了更精确的控制回料层挤出温度，由于加料座有一定的长度，所以可以增加0区（加料座）的温度检测点，一般0区为1个热电偶，回收料挤出机可再增加一个；第二是，温度的PID控制，通过控制冷却水的流量，达到对回收料挤出温度的精确控制。表6为回收料专用挤出机筒加热温度参数设定推荐值。表6反映出，加料段的实际温度与设定温度之间的差距比较大，提出了一个问题，就是如何恒定原料温度和加料段的强制冷却控制性能，提高加料段的温控性能。

4）网络化监控技术

网络化技术应用是多层共挤中空塑料成型机绿色技术的智能控制系统的发展方向。网络化控制系统是综合自动化技术发展的必然趋势，是控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。随着计算机技术和网络通信技术的不断发展，工业控制系统也发生了巨大的技术变革，网络化控制系统（Networked Control System，NCS）是在控制系统中引入了计算机网络，从而使得众多的传感器、执行器、控制器等主要功能部件能够通过网络相连接，相关的信号和数据通过通信网络进行传输和交换，避免了点对点专线的铺设，而且可以实现资源共享、远程操作和控制，增加了系统的灵活性和可靠性。秦川机床工具集团股份公司远程监控系统，通过MODEM实现对设备PLC的远程监控，可以对PLC的程序读写，监测运行数据，实现远程编程、调试、实时控制，及时消除隐患，提高系统的可靠性。

5.3 多层共挤摸头熔体分配系统持续创新要点[3]

熔体分配系统是共挤出中空吹塑成型多层共挤机头的核心部分，其功能是将熔体均匀分布在圆周上，从而形成合格型坯，以进行吹塑成型。中空吹塑成型机的机头无论是储料式，还是连续式，其熔体分配部分关键在于合理的流道设计，使熔体分配均匀，各层压力、流速相当，以保证熔体在稳定状态下流动。

回收料组分不单一，流动性能下降，因此在流道体设计时需要注意以下几点：

1）流道体流道型式技术设计

实际经验与计算机仿真模拟分析相结合实现创新驱动，模拟显示熔体在流道内流动时各处的温度分布、压力分布、剪应力分布、流率分布、滞留时间，并可据此对流道的设计进行指导，寻求最佳方案，减少设计风险。先进先出”原则的心形包络曲线流道，恒定熔融料吹塑性能。

CAE和工匠精神相结合制造加工流道。流道中的所有流道半径必须大于3㎜。流道制造必须光滑，不能有死角，不得有料流漩涡区和料流停滞区，这些都是保证物料充满流道并能均匀流动、防止局部过热甚至分解的重要条件。由于回收料的流动性能降低，衣架式旋流道或者双螺旋复合流道，需特别注意熔接痕部位的制造加工，以免形成死区及熔接痕的出现。

2）流道体零件的表面处理

一般以表面镀铬和氮化处理为主。尽量镀铬，镀铬层将减少熔体粘附流道表面的倾向。

3）流道体零件制造材料

材料需满足易加工；耐压、耐温、耐磨损；具有足够的强度与刚度；具有足够的表面硬度，便于抛光至满意的表面质量；能经受适当的热处理，变形小、尺寸变化不明显；具有良好的导热性，且无内应力。选择合适材料，为后序零件加工、热处理的提供保证。常用的零件材料有40Cr、35CrMo、38CrMoAlA等。

5.4 多层共挤吹塑中空机头持续创新要点

六层汽车燃油箱加工采用连续挤出式多层共挤机头，其各层流道熔体分配均匀显得尤为重要。

多层共挤出机头的流变设计是关键，要能达到机头不依懒于生产率和原料粘度，每一层中具有良好的圆周分布，而最终在汇合后，也能保持在稳定的状态流动。图4为六层共挤出机头。

图4 六层共挤出机头

多层共挤出机头的特别要注意各单层料流汇合之处。一方面由于此处流道空间有变化，从而带来料流速度变化；另一方面由于来自不同流道熔体压力有差异，料流速度不一，黏度也不相同，汇合时，各熔体在流速分布上存在急剧的转移，需要重新调整界面位置。鉴于以上两点，就有可能在汇合处产生不稳定流动。因此在设计时，必须要各层料流在汇合处压力降要相等或接近，各层速度相等或接近。回料层流动性能低于新料，而且质量所占比例大，流动速率和挤出压力是挤出参数控制的重点，是共挤复合机头设计的关键。

德国ETA公司采用螺旋形熔体流道系统，挤出机头实现高性能资源节约型轻量化设计及制造技术，挤出机头的重量仅为具有普通心型流道分配系统挤出机头的1/3，实现高速灵敏的温控性能及启动性能，保证EVOH阻隔材料不会由于停机或预备时间过长而造成材料性能下降，从而达到制品高品质的稳定生产。

6.单纯回收料循环利用六层共挤吹塑燃油箱解决方案的持续创新[4]

近年来，随着世界各国对环保要求的日益提高，汽车尾气排放标准也日益严格，持续创新六层塑料燃油箱的阻隔性能成为整车尾气排放达标的最直接、最有效和最重要的第一选择。

阿托菲纳公司从事高分子材料开发，开发多层塑料汽车燃油箱的新材料，用作外层低温下冲击阻力的功能层Finathene级MS B HDPE，用作中间阻隔层的索阿诺尔（Soarnol）EVOH，用作内层阻隔层的具有最佳的阻气性和阻芳族性能Orgalloy FT 104 PA。Orgalloy FT 104 PA不但具有出色的化学稳定性和热稳定性，而且适合和回收料层热粘合作为内层直接与燃油持续接触起到阻隔功能，并且由于Orgalloy FT 104 PA具备和HDPE共挤相容性，与回收料层之间不需要粘接层，还可降低生产成本。阿托菲纳公司与汽车业的吹塑厂商TI Automotive合作一种内含回收料层的双阻隔层的六层结构Permablock AS6[Finathene级MS B HDPE（外层）/LLHDPE（粘结层）/Soarnol EVOH（阻隔层）/LLHDPE（粘结层）/HDPE(回收料层)/Orgalloy FT 104 PA（阻隔层、内层）]高阻隔性能的汽车燃油箱，符合美国加州空气资源委员会“部分零污染车辆（PZEV）”法规40CFR 1051（燃油箱总成HC渗透量小于1.5g/m2/24h），并取得了专利。

秦川机床工具集团股份公司自主开发的SCJC200×6六层汽车燃油箱共挤吹塑中空成型机，创新型“IKV”挤出混炼系统，不但具有对回料组分中单纯回收料中未能塑化的EVOH料实现剪切、碾碎、混炼均匀的功能，而且具有较大的挤出率；CAD大型熔体流动分析软件进行优化分析、设计的六层连续挤出机头，使各层熔体流速相对稳定一致实现紧密结合；六台挤出机实现集中自动上料，确保供料系统的稳定性与可靠性；智能100点型坯壁厚控制与挤出机联控，保证燃油箱壁厚实现预定的目标。整套技术与设备完全满足六层高档轿车燃油箱35L-88L的规格的成型加工，已成为众泰、北汽、广汽、奇瑞等品牌的多个车型的配套设备。

广东金明精机股份有限公司采用六层共挤技术研制的汽车油箱中空成型设备，具有低原料消耗、高阻隔性的优点，经检验油箱每天渗漏仅0.033g（单层油箱每天渗漏燃油20g），达到“零渗漏”的环保要求。

多层共挤吹塑单纯回收料用于“国Ⅵ”油箱解决方案的创新驱动。“国Ⅵ”油箱2020年开始使用，市场上还没有真正达到“国Ⅵ”标准的燃油箱。提高燃油系统的阻隔性能，还必须从燃油箱系统的结构和其关键零部件的结构、性能总体方案优化，才能确保燃油系统CH化合物排放量达到“国Ⅵ”法规要求。根据TI Automotive公司开发了双阻隔层（EVOH、PA）Permablock AS6塑料油箱及以往经验，“国Ⅵ”油箱结构组分同样有回收料层。原因一，“国Ⅵ”燃油箱生产比“国Ⅴ”燃油箱产生更多的料头、飞边，一般在20%～40%之间，这么多废塑料必须循环利用才符合生态环境保护的基本国策；原因二，挤出混炼技术的持续创新，夹杂多种高分子材料的废塑料的物理共混质量得到进一步提高，不会明显降低其成型和物化性能；原因三，回收层夹在六层中间，不影响燃油箱的力学性能。

7.结语

作为绿色循环经济的重要部分，回收塑料必将拥有更广阔的市场。对于回收塑料的产业市场，一方面是开拓新的应用市场，另一方面是开发专用终端设备，进而推动整个塑料回收产业的发展。