“面向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的消費(fèi)后高技術(shù)再生聚合物”（Post-Consumer High-tech Recycled Polymers for a Circular Economy，簡稱PolyCE）項(xiàng)目發(fā)布的《電氣電子產(chǎn)品面向再生和源自再生的設(shè)計：設(shè)計者實(shí)用指南》（以下簡稱《指南》），旨在幫助設(shè)計者/制造商將生命周期理念融入電氣電子產(chǎn)品的設(shè)計中，將產(chǎn)品使用的塑料材料的生命周期轉(zhuǎn)變?yōu)榭沙掷m(xù)生命周期。

PolyCE為電氣電子產(chǎn)品面向再生和源自再生的設(shè)計提供了一系列實(shí)用指南。這些指南可幫助設(shè)計者/制造商規(guī)劃項(xiàng)目的相關(guān)方面。某個指南是否相關(guān)，取決于設(shè)計者/制造商在設(shè)計過程中想要達(dá)成的目標(biāo)，進(jìn)而可以對應(yīng)到產(chǎn)品和零件兩個層面。如果設(shè)計者/制造商想開發(fā)新的產(chǎn)品概念，可以從產(chǎn)品層面入手；如果設(shè)計者/制造商想進(jìn)一步開發(fā)確定的產(chǎn)品概念，可以從零件層面開始。

其中，產(chǎn)品層面?zhèn)戎赜谠偕に嚨乃性O(shè)計和技術(shù)可行性。確定產(chǎn)品層面的要求，可以為新產(chǎn)品的概念和架構(gòu)奠定基礎(chǔ)。這種方法需要設(shè)計者/制造商對產(chǎn)品開發(fā)和再生工藝有深入的了解。零件層面?zhèn)戎赜谧畲笙薅鹊厥褂迷偕芰虾万?yàn)證特定的材料性能。這種方法需要對再生材料和材料特性有深入的了解。

設(shè)計者/制造商的目標(biāo)是最大限度地重復(fù)使用材料。這些指南旨在助力這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。此外，這些指南還與當(dāng)前歐盟的電氣電子廢物塑料回收利用系統(tǒng)保持一致，有助于設(shè)計者/制造商的產(chǎn)品材料在進(jìn)入再生過程時保持盡可能高的質(zhì)量。

這些指南既適用于面向再生的設(shè)計，也可用于源自再生的設(shè)計，但兩者要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)有所不同。其中，面向再生的設(shè)計的目標(biāo)包括：避免使用有害物質(zhì)；方便地獲取和移除有害的或污染的部件；使用能夠?yàn)閃EEE再生企業(yè)再生的可再生材料；使用允許釋放的材料組合和連接。源自再生的設(shè)計目標(biāo)主要是使用再生材料。

為更好地理解和使用指南、平衡產(chǎn)品開發(fā)與再生利用的需求（見圖1），設(shè)計者/制造商可以通過“從開始到概念→構(gòu)建產(chǎn)品架構(gòu)”和“從概念到生產(chǎn)→設(shè)計和工程制造零件”兩部分來應(yīng)用指南。

第1部分：從開始到概念→構(gòu)建產(chǎn)品架構(gòu)

針對“從開始到概念→構(gòu)建產(chǎn)品架構(gòu)”，《指南》從4個方面針對可再生利用性提出了多項(xiàng)行之有效的具體設(shè)計策略。

能夠方便地獲取和移除有害的或污染的部件

指南1：使用卡扣式解決方案固定產(chǎn)品中的電池，避免永久性固定，例如膠粘、焊接和封閉的方案。

如果電池在進(jìn)入破碎機(jī)之前未被手動移除，則有可能在再生過程中引發(fā)問題，例如，污染材料流，在再生過程中爆炸。同時，電池也被消費(fèi)者視為危險品，因此電池易于拆卸很重要。使用鋰離子電池時，須使用硬殼電池，軟殼鋰離子電池容易損壞和揮發(fā)，存在安全和火災(zāi)風(fēng)險。

指南2：固定產(chǎn)品中有價值的部件（印刷電路板、電纜、電線和電機(jī)），使用金屬螺釘、卡扣、壓配、收縮箔、自螺紋/錐形或連接器，避免永久性固定，如2K（模內(nèi)裝飾）、PSA膠帶、膠水、熔化（不同塑料、外殼）和焊接。

有價值的部件可能會帶來健康和安全風(fēng)險，這是因?yàn)楹艽笠徊糠值碾娮訌U物最終會流向第三世界國家。在這些國家，電子廢物在非常原始的條件下在街頭被再生利用，例如，通過燃燒電纜提取銅，將酸倒在印刷電路板上以提取稀有貴金屬等。這些做法會釋放出多種有毒煙霧，給人類健康和地球環(huán)境造成巨大風(fēng)險。

為避免這些風(fēng)險，設(shè)計者/制造商不要將有價值的部件粘合在一起，而是選擇卡扣式解決方案，以保證再生利用時可以方便地移除。有價值的部件更易取出，有助于減少再生利用對健康和環(huán)境的負(fù)面影響。最重要的是，它對“受控的”再生利用具有積極影響，可以使有價值的材料更多地再生為新材料。

指南3：將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的有害部件設(shè)計為一個模塊，形成一個不可再生利用的模塊，再生利用時無需尋找多個不同的有害零件。

使用一個模塊來放置所有的有害部件可以使再生過程更容易、更高效。對于再生工人來說，在手動拆卸步驟中更容易找到一個模塊，而不是花時間找到多個部件。它節(jié)省了再生過程中花費(fèi)的時間和精力，大大降低了成本，例如，使用外部電源而不是內(nèi)部電源。外部電源可能含有溴化阻燃劑（BFR），但可以在再生開始時進(jìn)行物理分離，以防止污染材料流。

指南4：為污染部件/材料（集塵袋、燈具、線組、繞線器、紙、紙板、紡織品、木材、泡沫、玻璃和陶瓷）提供分離的可能性。

為有害和污染的部件提供分離的可能性至關(guān)重要，否則它們很容易最終污染材料流。這些材料越容易取出，就越容易保持材料流的純凈。如果設(shè)計者/制造商不可能創(chuàng)造容易分離的可能性，須在產(chǎn)品上清楚地標(biāo)記銷毀方式，這將有助于再生過程的第一階段（即產(chǎn)品要破碎時）。

指南5：排空工作的液體和氣體，并使油箱、壓縮機(jī)和軟管等部件易于移除。

這一步具有重要意義，排出工作的液體和氣體可以避免在再生過程中污染材料流或周圍空氣。因此，在設(shè)計中，這些部件易于找到和取出很重要。如果無法滿足排空要求，破壞性操作的標(biāo)記可以在再生過程的第一階段（即產(chǎn)品破碎時）提供幫助。

使用能夠?yàn)閃EEE再生企業(yè)再生的可再生材料

指南6：避免在塑料上使用涂層。

盡可能避免使用涂層，所有形式的涂層都會污染材料流，或使再生過程變得困難。涂層會改變塑料的密度，這有可能導(dǎo)致塑料最終進(jìn)入錯誤的材料流。涂層材料本身也會污染材料流。印刷數(shù)字或線條來指示液位（與產(chǎn)品整體相比很?。┎粫l(fā)上述問題，而且對于再生利用的影響優(yōu)于使用貼紙（出于相同目的）。其他選項(xiàng)包括絲網(wǎng)印刷、模內(nèi)紋理、激光雕刻。

當(dāng)需要使用涂層時，密度差小于材料重量的1%是可以的，而且須始終避免多層噴涂。

指南7：避免使用泡沫。

當(dāng)需要使用泡沫時，務(wù)必使用熱塑性泡沫，不要使用彈性體或熱固性泡沫。

指南8：盡量減少磁鐵的使用。

磁鐵最終會進(jìn)入黑色金屬材料流，造成污染。

指南9：盡量減少熱塑性彈性體的使用。

不可再生利用的熱塑性彈性體必須被分離出來。未分離的顆?？杀灰暈槲廴疚?。

指南10：避免使用熱固性材料和復(fù)合材料。

當(dāng)需要使用熱固性塑料時，設(shè)計者/制造商使用密度范圍在0.85g/cm3~1.25g/cm3（常用再生塑料的范圍）之外的熱固性塑料。熱固性塑料不能再生利用，只能焚燒處置。

指南11：避免使用電鍍、鍍鋅、真空金屬化作為塑料涂層。

這些工藝連接塑料和金屬，會導(dǎo)致塑料密度變化，給再生利用帶來困難。

使用允許釋放的材料組合和連接

指南12：避免通過2K或xK工藝將不同的材料類型模塑在一起（不同的塑料材料注入同一模具，或包覆成型，或模內(nèi)貼標(biāo)），例如將熱塑性彈性體模塑到PP（如牙刷）上。如果材料類型相同，只是顏色和添加劑不同，則可以使用，例如將含有抗氧化劑的紅色PP模塑到含有滑石粉的黑色PP上。

不同類型的材料模塑在一起，會導(dǎo)致不可再生利用。通過2K或xK工藝連接的材料很難分離，會致使這些材料最終成為廢物，或者（取決于密度）污染其他塑料流。使用2K或xK工藝且不會導(dǎo)致材料化學(xué)結(jié)合的模內(nèi)組裝或組裝注射成型，可以在破碎過程中分離材料，且不會損失任何材料。

指南13：避免永久封閉材料的連接。避免使用以下連接方法將嵌件模塑到塑料中，包括鉚接、裝訂、壓配、螺釘、螺栓和螺母、釬焊、焊接和壓印。

設(shè)計者/制造商避免永久封閉材料的連接方法，有助于避免污染材料流。永久性的封閉材料會使不同的材料更難分離，上述工藝通常用于將一種材料緊密地封閉在另一種材料中，因此建議避免使用。

使用再生材料

指南14：對于注塑塑料零件，考慮使用有紋理的表面，避免均勻的高光澤表面。

再生塑料中可能存在的彈性體和玻璃痕跡會降低高光澤表面的質(zhì)量。

第2部分：從概念到生產(chǎn)→設(shè)計和工程制造零件

針對“從概念到生產(chǎn)→設(shè)計和工程制造零件”，《指南》從5個方面針對可再生利用性提出了多項(xiàng)具體設(shè)計策略。

避免使用有害物質(zhì)

指南15：避免使用“SIN清單”列出的未來限制物質(zhì)。

這些物質(zhì)主要用作塑料中的表面活性劑、溶劑、穩(wěn)定劑、增塑劑、防腐劑、顏料和涂料。物品中每種物質(zhì)的濃度不得超過1000ppm（0.1%）。

“SIN清單”是一份尚未受到限制的物質(zhì)清單，但相關(guān)機(jī)構(gòu)正在推動將其在未來列入SVHC清單（另見指南17）。SIN清單指明了未來將受到限制/禁止的物質(zhì)，具有重要的指示作用。如果這些物質(zhì)現(xiàn)在被用于材料中，那么這些材料流未來很可能無法滿足在新產(chǎn)品中再生利用和重復(fù)使用的要求。SIN清單網(wǎng)址為www.sinlist.chemsec.org。

指南16：避免使用鹵化聚合物（如聚氯乙烯PVC、聚四氟乙烯PTFE）。

PVC在典型的加工溫度下會使ABS、PC、PC/ABS、PP、PA、HIPS降解。產(chǎn)生的鹽酸會腐蝕擠出機(jī)和模具。

指南17：在外殼/外殼零件中避免使用REACH法規(guī)規(guī)定的高度關(guān)注物質(zhì)（SVHC）和CLP法規(guī)分類的致癌物質(zhì)（致癌1A或1B類）、致突變物質(zhì)（致突變1A或1類）、生殖毒性物質(zhì)（生殖毒性1A或1B類）。

這將避免這些物質(zhì)包含在塑料再生物中。

指南18：避免使用任何溴化阻燃劑（如PBDEs、TBBPA、PBBs、HBCDs等），確保產(chǎn)品100%不含溴化阻燃劑。

一些溴化阻燃劑已經(jīng)受到限制，而且未來更多溴化阻燃劑可能被禁用。如果這些物質(zhì)現(xiàn)在被用于材料中，那么這些材料流很可能無法滿足未來在新產(chǎn)品中再生利用和重復(fù)使用的要求。重要的是不要選擇更差的替代方案。

使用能夠?yàn)閃EEE再生企業(yè)再生的可再生材料

指南19：僅使用常用塑料，如ABS、MABS、PE、PP、PA、PC、PC/ABS、HIPS。

常用塑料很容易再生利用，應(yīng)始終作為設(shè)計者/制造商的首選。如果需要使用其他材料，請確保動機(jī)充分并得到支持。上述常用塑料有既定的再生流，這意味著它們很可能會被再生利用。其他材料目前在廢物流中的數(shù)量太少，無法經(jīng)濟(jì)可行地再生利用。

當(dāng)使用上述常用塑料以外的塑料時，設(shè)計者/制造商須選擇密度范圍在0.85g/cm3~1.25g/cm3之外的塑料。

指南20：避免使用玻璃纖維填充塑料。

玻璃纖維會污染材料流，降低機(jī)械特性并引起磨損。與其使用玻璃纖維增加塑料的模量，不如使用碳纖維或礦物質(zhì)填充塑料，例如以滑石礦物填充PP是可以再生利用的。

指南21：盡量減少熱塑性彈性體的使用。

盡量減少彈性體的使用，并選擇基于SEBS的熱塑性彈性體（TPE）。大多數(shù)彈性體在分離步驟中會被過濾掉。未過濾掉的部分彈性體很可能最終進(jìn)入PS流。當(dāng)基于SEBS的TPE用作彈性體并最終進(jìn)入PS流時，它可以充當(dāng)抗沖擊改性劑，因此危害最小。

指南22：避免使用聚合物混合物。

應(yīng)用單一材料流應(yīng)成為目標(biāo)。POM/ABS、PA/ABS、PC/PBT、PPE/PS、PET/PBT等混合物會污染材料流。（由于可以很好地再生利用，PC/ABS可以除外。）

指南23：盡量減少塑料材料中的添加劑。

添加劑會降低塑料流的純度。

指南24：避免使用熱固性橡膠。

熱固性橡膠不能再生利用，如果確需使用熱固性橡膠，應(yīng)使其易于分離，以避免污染其他材料流。

能夠方便地獲取和移除有害的或污染的部件

指南25：避免印刷電路板上的磁性元件。

印刷電路板含有許多有價值的有色金屬。如果將磁鐵放在印刷電路板上，印刷電路板可能會最終進(jìn)入黑色金屬流，從而導(dǎo)致有價值的有色金屬丟失，并污染黑色金屬流。

使用再生材料

指南26：對要求非?？量痰牧慵褂迷芰?。例如，透明光導(dǎo)板。

再生塑料不同于原生塑料，不能滿足每一個苛刻的要求。

指南27：對于注塑塑料零件，考慮增加更多的排氣口或更寬的排氣口。

由于生產(chǎn)過程中的污染或聚合物降解，再生聚合物可能會產(chǎn)生更高的碳排放。

指南28：為注塑零件選擇便于流動的產(chǎn)品模具，避免緊湊和狹窄的產(chǎn)品模具。

狹窄的產(chǎn)品模具導(dǎo)致的高剪切速率，會使聚合物產(chǎn)生應(yīng)力并降解。

指南29：對于注塑塑料零件，避免使用長注射路徑（從澆口到產(chǎn)品末端完全填充產(chǎn)品的長度）。

再生聚合物對剪切和溫度更敏感。一種可能的解決方案是使用多個注入點(diǎn)，同時考慮增加壁厚。

使用允許釋放的材料組合和連接

指南30：在零件或緊固件中避免將黑色金屬固定到有色金屬上。例如，避免使用螺釘（黑色金屬）將零件固定到鋁（有色金屬）上。

若將黑色金屬材料和有色金屬材料連接在一起，當(dāng)產(chǎn)品破碎成小塊時，極有可能會污染黑色金屬流或有色金屬流。例如，螺釘可能與主部件一起進(jìn)入有色金屬流，或者有色金屬可能跟隨螺釘進(jìn)入黑色金屬流。

指南31：勿將鋁、銅（包括黃銅）、不銹鋼或鋼以以下組合永久地固定在一起：部件的主要材料是鋁（鑄造），勿將一部分不銹鋼或鋼固定到其上；部件的主要材料是鋁（鍛造），勿將一部分鋁（鑄造）、銅、不銹鋼或鋼固定到其上；部件的主要材料是不銹鋼，勿將一部分銅固定到其上；部件的主要材料是鋼，勿將一部分銅或不銹鋼固定到其上；部件的主要材料是銅，勿將一部分鐵、鉛、銻或鉍永久地固定在其上。

指南31是基于材料的熱力學(xué)特性提出的，根據(jù)部件中的主要材料，少量的其他材料最終會污染該材料流。許多含有難以提取的污染物的材料流最終只會成為廢物，而良好且易于分離的材料組合可以帶來更少的污染以及廢物更少的材料流。

為了方便應(yīng)用，筆者將相關(guān)指南總結(jié)歸納為表1。

面向再生和源自再生的設(shè)計案例見電器微刊（ID：dianqiweikan）后續(xù)報道。

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