解决方案 · 回收料

回收料有异味、
MFI 漂移、制品开裂

PCR 和 rPP 带着新料所没有的历史:多次受热、日晒和使用,还混有其他塑料。正因如此,这种不稳定是可以测量、可以管理的。本页解释聚合物内部发生了什么,列出所有可选方案,并说明如何在每批料上机之前先做检验。

生产线上的现象

提高回收料比例或更换新来源时的典型症状。

  • MFI 批次间变化,温度、注射压力或螺杆转速需要不断调整;出现缺料、飞边,制品重量不稳定。
  • 制品变脆,跌落或使用中开裂,而同一副模具用新料从未开裂过。
  • 熔融时和成品上有异味;终端客户开始询问气味问题。
  • 黑点、凝胶、未熔颗粒,或表面分层剥落。
  • 颜色偏黄或偏灰,且批次间不同。
  • 表面有气泡或银纹。

每种症状指向不同的原因,所以先分清楚再动手。如果用 100% 新料问题依然存在,应检查机器或模具,而不是回收料。

现象可能原因快速检查
一换批次或换袋,表现就变回收来源不同,MFI 不同每批测 MFI;与留样比较
表面剥落或断面分层混入其他聚合物,例如 PP 中混有 PEDSC:看是否有第二个熔融峰
气泡、银纹水分或挥发物干燥树脂或打开排气口,看是否消失
黑点、凝胶烧焦或交联的物料、硬质杂质检查过滤网;测灰分
当天 QC 合格,不久后变脆残留稳定剂很少与新料对比测 OIT

机理:回收料如何降解

受热与氧化的历史

塑料每熔融一次——造粒、成型、回收——以及在阳光或高温下度过的每个月,都会产生自由基攻击聚合物分子链。原有的稳定剂(酚类主抗氧剂和亚磷酸酯类辅助抗氧剂)在此过程中被消耗。因此 PCR 通常残留的稳定剂很少,而且没人确切知道还剩多少。

分子链断裂,MFI 漂移

PP 主要以断链方式降解:分子变短,MFI 升高,制品变脆。PE,尤其是 HDPE,还会发生交联,因此 MFI 可能下降并出现凝胶。每批料的历史不同,所以每批的 MFI 也不同。

混杂的聚合物

PP 和 PE 不能混合成单一相。它们分成两相,界面结合弱,正是裂纹的起点和表面剥落之处。PET 污染更糟:它的熔点远高于 PP 的加工温度,所以在熔体中仍以硬颗粒存在。原制品中的滑石粉或碳酸钙等填料,会使密度和灰分波动。

异味(VOC)

异味有三个来源:包装原来盛装的东西(洗涤剂、食品、油类)、标签油墨和胶黏剂,以及塑料降解时形成的小分子,例如醛、酮和有机酸。熔融时的热量会把它们释放出来。

重新稳定

解决方法是一套各司其职的添加剂组合:新鲜抗氧剂(酚类 + 亚磷酸酯类)防止加工和使用中降解;除酸剂中和残留酸;相容剂或增韧剂粘合混杂的两相,恢复部分损失的韧性;如果异味是主要问题,再加气味吸附剂并配合熔融加工时的真空排气。

三个阶段:新料分子链长、稳定剂充足;再加工料分子链断裂、混有其他聚合物并有异味;重新稳定后,新鲜抗氧剂和相容剂粘合两相,但已断裂的分子链仍然是短的 新料 使用 + 再加工后 重新稳定后 分子链长 稳定剂充足 断链,MFI 漂移 混杂聚合物 + 异味 新抗氧剂阻止降解 相容剂粘合两相 抗氧剂(AO) 混入的其他聚合物,如 PP 中的 PE
概念示意图:新鲜抗氧剂能阻止进一步降解,但不能把已断裂的分子链重新连接。损失的韧性需要靠相容剂 / 增韧剂,或掺混新料来恢复。

所有可选方案

包括 ACS 不销售的方案——有些工厂只靠选择更好的来源或混合多批料就解决了问题。

方案解决什么局限ACS 是否提供?
降低回收料比例生产立即稳定达不到 ESG 和成本目标不是产品
选择更稳定的来源,例如单一回收流或工业后边角料波动更小价格更高、供应有限;部分客户把工业后回收料与消费后回收料分开计算可协助评估规格
在上游解决:清洗、分选、熔体过滤、真空排气从根源处理;异味和杂质更少需要设备投资,掌握在回收商手中不销售
使用前混合多批料,或按固定比例加入新料平滑批次间波动需要场地和混料设备;不能解决变脆问题不是产品——仅提供建议
用香精掩盖异味气味很快改善没有消除原因;部分客户不接受不销售
母粒形式的添加剂组合:抗氧剂 + 除酸剂 + 相容剂提高回收料比例,生产更稳定需要首次试验;无法重建已断裂的分子链ACS 的做法
已配好的 PCR / rPP 改性料可直接使用,无需自行混料规格须按制品逐一约定是(Pure Earth)

ACS 的做法与成本逻辑

我们从数据出发,而不是套用现成配方:您的回收料类型和来源、目标回收料比例、多批料的 MFI 记录、制品及终端客户用来验收的测试项目,以及您看到的症状。在此基础上有两条路线。

  • 如果您在厂内自行混入回收料:使用母粒形式的添加剂组合,按回收料比例添加。
  • 如果您不想自己混料:使用已内置添加剂组合的 Pure Earth PCR / rPP 改性料。

两者都通过经筛选的代工造粒(toll compounding)合作伙伴生产。rPET 和 rHDPE 方面,我们在适用时与 Royce Universal 合作,作为回收原料的来源(列出合作伙伴名称仅供参考背景)。

回收料越多,添加剂组合越多

回收料比例越高,混合料中残留的稳定剂越少,受污染的可能性越大,因此参考范围随回收料比例上升。

配方中的回收料比例添加剂组合的添加比例参考
不超过 30%1–2%
30–50%1.5–2.5%
50% 以上2–3%

行业一般参考范围,请在您自己的设备上通过试验确认

用百分比来思考成本

当树脂的价差超过添加剂组合成本加上额外废品时,使用回收料才划算。演算示例(仅为计算而假设的数字,不是市场价格):回收料比例 40%,回收料比新料便宜 20%,混合树脂成本约下降 40% × 20% = 8%。添加 2% 价格为树脂三倍的添加剂组合,成本约增加 2% ×(3 − 1)= 4%,在计入废品之前大约还剩 4% 的空间。

只要多出几个百分点的废品,就可能把这点空间完全吃掉,所以废品率必须实测,不能假设。在使用成本计算器中试算您工厂自己的数字。ESG 价值——例如终端客户把回收料比例写进规格——不在这个成本公式之内,需要另行评估。

如何检验和测量

回收料需要每批做来料检验,而不是只在开始时检验一次。始终比较三个样品:现行配方、新配方,以及作为基准的 100% 新料。

  • 每批测 MFI:ISO 1133 或 ASTM D1238(PP 230 °C / 2.16 kg,PE 190 °C / 2.16 kg)。绘制控制图并设定批次验收范围。
  • 灰分与污染:灰分(例如 ISO 3451)可显示带入的填料;DSC(ISO 11357)通过第二个熔融峰判断是否混有其他聚合物(PE 约 105–135 °C,视类型而定;PP 约 160–165 °C)。
  • 残留稳定剂:OIT(氧化诱导时间)反映材料抗氧化的时长;用来比较加入添加剂组合前后的差异。
  • 异味:盲评气味小组——将树脂或制品放入密封瓶,加热固定时间,由多人对照参考样品评分。
  • 韧性:悬臂梁或简支梁冲击(ISO 180 / ISO 179),或对实际制品做跌落测试。户外或高温下使用的制品,在烘箱加速老化后再测一次。
  • 留样:每批都保留样品,以便日后追溯问题。

ACS 没有自己的实验室。我们协助确定测试项目清单和批次验收标准;测量在您的 QC 实验室或外部实验室完成。

技术注意事项

本页的添加比例(let-down ratio)及技术数据均为一般参考值,并非性能保证。正式生产前,请在您自己的工艺中通过试验确认。

常见问题

PCR 回收料为什么有异味?能完全去除吗?

异味来自原包装内容物、标签油墨和胶黏剂,以及塑料自身降解产生的化合物。源头清洗、熔融加工时真空排气和气味吸附剂都能减轻异味,但没有任何一种方法能在所有情况下完全去除。请与终端客户约定气味判定标准,并用气味评价小组对照参考样品进行评定。

为什么 rPP 的熔体流动速率(MFI)每批都不一样?

每批料来自不同的制品,受热和使用经历各不相同。PP 降解越严重,分子链断裂越多,MFI 就越高。控制方法是:每批测 MFI、设定验收范围、使用前将多批料混合,并加入抗氧剂,使 MFI 在加工中不再继续升高。

加了抗氧剂,回收料能恢复到和新料一样的强度吗?

不能。抗氧剂能阻止进一步降解,但无法把已经断裂的分子链重新连接起来。损失的韧性需要靠相容剂或增韧剂,或掺混新料来恢复。目标值应按制品规格设定,而不是按新料数值。

PCR 可以用于食品接触包装吗?

食品接触对回收材料有专门要求,由您销售目标市场的监管机构和品牌商制定,使用前必须核实并确认。本页不构成法律意见;ACS 可以协助配方,但审批必须走相关主管机构的程序。

请 ACS 评估时,需要提供哪些东西?

两到三批回收料样品、目前使用的新料、出现问题的制品、您的回收料比例目标,以及终端客户用来验收制品的测试项目。如果有每批料的 MFI 数值,会很有帮助。