《電氣電子產(chǎn)品面向再生和源自再生的設(shè)計：設(shè)計者實用指南》介紹了地平線2020 PolyCE項目的一些案例研究。所有案例都遵循前述的源自再生的設(shè)計方法。

在這些案例中，設(shè)計者/制造商創(chuàng)建了演示件，以展示在批量生產(chǎn)過程中有效地重復(fù)使用源自WEEE的PCR塑料的可能性和挑戰(zhàn)。案例的目標(biāo)是在產(chǎn)品質(zhì)量上不妥協(xié)，并在可能的情況下實施面向再生的設(shè)計指南。

下文節(jié)選了飛利浦和惠而浦兩個家電企業(yè)的實踐案例，供大家參考。

飛利浦（PHILIPS）

在PolyCE項目中，飛利浦的目標(biāo)是開發(fā)新的概念和有形的演示件原型，以測試再生塑料的極限和可能性。通過應(yīng)用源自再生的設(shè)計方法，并著眼于開發(fā)的3個關(guān)鍵支柱（插入的復(fù)雜性等級工具、材料批準(zhǔn)6個步驟以及觀察與學(xué)習(xí)原則），飛利浦完成了多個演示件案例。這3個支柱構(gòu)成了《指南》所述的“插入式方法”的基礎(chǔ)。演示件則探索了“插入式方法”實施的可能性，并就解決材料驗證、美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、長期生產(chǎn)穩(wěn)定性和材料可用性方面的挑戰(zhàn)提供了實踐經(jīng)驗。下面依次介紹飛利浦真空吸塵器、男士剃須刀、Senseo咖啡機3個具體案例。

飛利浦地板護(hù)理演示件——真空吸塵器

飛利浦對真空吸塵器均實施并展示再生材料的質(zhì)量。通過對現(xiàn)有產(chǎn)品的部件和要求進(jìn)行提煉，飛利浦確定了對13個零件進(jìn)行模塑試驗和生產(chǎn)零件驗證，并對比使用原生ABS與使用消費后再生等級ABS（PCR ABS）在質(zhì)量（CTQ）測試[涉及沖擊、氣候、美學(xué)（高光黑色）和疲勞測試］中的主要區(qū)別。飛利浦在加工過程中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化加工參數(shù)可以補償模具收縮、圓形零件的平整度和較低的熔體溫度。這也是開發(fā)該演示件過程中付出最大努力的地方。由于飛利浦已在該產(chǎn)品中使用了再生PP，可以使用源自WEEE的再生塑料制造功能齊全的無袋真空吸塵器，包括未噴漆的入門級型號和噴漆的高端型號。在新的設(shè)計策略下，飛利浦真空吸塵器使用超過75%的再生塑料，與之前的型號相比再生塑料使用量增加了45%。在開發(fā)該演示件之前，早期的模塑試驗已經(jīng)證明了當(dāng)今一些再生塑料的質(zhì)量非常高。在某些情況下，再生材料的表現(xiàn)甚至超出了審美預(yù)期，如高光黑色真空吸塵器的演示件所呈現(xiàn)的樣子非常完美。

飛利浦男士剃須刀

剃須刀的內(nèi)框?qū)δ苄院兔烙^性要求不高，但飛利浦這一部件每年的塑料使用量達(dá)到130噸。在這一部件上成功應(yīng)用再生塑料，意味著飛利浦將朝著應(yīng)用再生材料的目標(biāo)邁出了一大步。但該部件對尺寸穩(wěn)定性、耐水性（IP67）、跌落測試和耐化學(xué)性方面有著嚴(yán)格的質(zhì)量要求（CTQ’s），因此飛利浦測試了黑色消費后再生PC/ABS（PCR PC/ABS）和淺灰色工業(yè)后再生PC/ABS（PIR PC/ABS）兩種材料的相關(guān)性能。結(jié)果表明，再生PC/ABS的耐化學(xué)性低于原生等級。這導(dǎo)致剃須刀在使用過程中受到施加在適配器插頭入口部分的力影響而形成小裂縫，進(jìn)而影響產(chǎn)品的水密性，未能達(dá)到所要求的性能。為了解決稍高的收縮率，飛利浦探索了不需要更換模具的設(shè)計思路，包括調(diào)整零件的工藝窗口和優(yōu)化模塑成型參數(shù)。但是，上述兩種方案均未能解決問題，需要制定新的設(shè)計思路以降低該模塊的力和公差，因此仍需對模具進(jìn)行輕微調(diào)整。

Senseo Eco演示件

飛利浦向咖啡機部門提出述求——通過閉合循環(huán)方法開發(fā)最具可持續(xù)性的Senseo咖啡機。在該演示件項目中，飛利浦選擇對現(xiàn)有模型進(jìn)行優(yōu)化?；谝焉鲜械漠a(chǎn)品，飛利浦評估了將再生塑料整合到產(chǎn)品中的不同可能性，在Senseo咖啡機和其他濃縮式咖啡機上進(jìn)行模塑試驗和產(chǎn)品驗證。結(jié)果表明，應(yīng)用再生ABS（PCR）和再生PC（PIR）取得了很好的效果。但為滿足市場需求，飛利浦還面臨巨大的挑戰(zhàn)——提供多個顏色的產(chǎn)品。飛利浦與Sitraplas一起進(jìn)行探索，并開發(fā)出擁有豐富顏色的再生PC，包括綠色、牛軋?zhí)亲厣?、漫射白色、深黑色和煙熏半透明黑色。專業(yè)的再生企業(yè)MGG聚合物公司為飛利浦提供了大型外殼部件所需的高光澤、深鋼琴黑色的再生ABS。Senseo Eco演示件是飛利浦克服材料可用性、熱穩(wěn)定性和顏色自由度等挑戰(zhàn)的重要案例研究。同時，該案例還減少了產(chǎn)品的碳足跡，有助于提高消費者的環(huán)保意識，達(dá)到超出預(yù)期的效果。最終，該產(chǎn)品的再生材料含量達(dá)到75%，成為將再生塑料融入新產(chǎn)品的優(yōu)秀案例之一。

總體來說，通過上述演示件可以得出結(jié)論，設(shè)計者/制造商只需進(jìn)行輕微的設(shè)計變更，源自WEEE的消費后再生ABS和PC/ABS以及工業(yè)后再生PC都可在新的電子設(shè)備中得到應(yīng)用。當(dāng)面對嚴(yán)苛的產(chǎn)品要求時，設(shè)計者/制造商則需要在材料層面進(jìn)一步開發(fā)。例如，在上述演示件案例中，飛利浦需要對再生PC/ABS的耐化學(xué)性和再生ABS的球壓耐受性進(jìn)行額外研究。在某些情況下，進(jìn)行輕微的設(shè)計更改或制定新的設(shè)計規(guī)則也可以彌補這一點。

飛利浦的演示件項目形成了如下的關(guān)鍵經(jīng)驗：

（1）與零件設(shè)計相關(guān)的特性，如抗沖擊性、耐化學(xué)性、材料收縮率和塑性強度等，需要進(jìn)一步的材料開發(fā)。

（2）再生ABS零件的IEC球壓要求可能導(dǎo)致在90℃以上失效。

（3）使用再生ABS可以達(dá)到飛利浦對顏色和光澤度的高要求。

（4）隨著時間的推移，模具污染會增加商業(yè)案例成本，需要更頻繁的清潔。

（5）再生塑料的氣味正在改善。

（6）飛利浦目前只愿意在成本降低的情況下改用可持續(xù)材料。這是合乎邏輯的，因為“插入式方法”并不會改進(jìn)質(zhì)量和/或增加功能性。

（7）使用再生塑料時需要更多的驗證工作和成本。

（8）RoHS和REACH安全等商業(yè)風(fēng)險始終相關(guān)，再生企業(yè)可以解決這些風(fēng)險。飛利浦鼓勵再生企業(yè)在可能的情況下進(jìn)行更頻繁的批次測試和一致性統(tǒng)計過程控制。

（9）稅收優(yōu)惠、采購階段再生材料補貼或原生塑料稅等形式的財政補償，有助于產(chǎn)生有利的商業(yè)案例，并改變企業(yè)在大批量、低利潤消費品中使用PCR塑料的競爭環(huán)境。

（10）市場數(shù)據(jù)顯示，并非所有消費者/國家都要求使用更多的再生塑料。

（11）近年來,源自WEEE的再生塑料的質(zhì)量不斷提高，黑色再生ABS等級目前已接近原生級。下一個，主要步驟是通過復(fù)合、顏色分類或化學(xué)/物理再生技術(shù)實現(xiàn)顏色自由。

（12）用于美國市場的產(chǎn)品使用的材料需要UL列名。UL黃卡測試的相關(guān)成本對于再生企業(yè)的生產(chǎn)批量來說通常過于昂貴。最重要的是，與原生塑料的注冊相比，再生企業(yè)需要交付更多的批次，這進(jìn)一步增加了運營成本，未來需要公平的競爭環(huán)境。

（13）由于每種產(chǎn)品和部件都需要驗證，企業(yè)從原生塑料轉(zhuǎn)向再生塑料需要時間。

惠而浦（Whirlpool）

惠而浦在PolyCE項目中開發(fā)的演示件的主要目標(biāo)是有效地重復(fù)使用源自WEEE廢物流的閉環(huán)再生塑料（PCR）。為此，單個零件或產(chǎn)品需要達(dá)到通常和預(yù)期的質(zhì)量和性能水平?；荻轴槍υ擁椖窟M(jìn)行了多個系列的材料測試試驗，以表征關(guān)鍵材料的物理機械性能。在獲得有利結(jié)果的情況下，該項目進(jìn)行了實驗室規(guī)模的材料測試和生產(chǎn)規(guī)模的模塑試驗，以創(chuàng)建有形的證據(jù)。該項目的重點放在由CaCO3填充再生（PCR）PP制成的洗衣機部件和由再生（PCR）聚苯乙烯制成的冰箱部件上。這兩種產(chǎn)品的PCR塑料覆蓋了所用熱塑性塑料總量的大部分（超過熱塑性材料總量的35%）。惠而浦的主要開發(fā)挑戰(zhàn)在于PCR塑料的質(zhì)量、性能（視覺和物理）和法律合規(guī)性。這些都不應(yīng)損害整個產(chǎn)品及部件的質(zhì)量，或消費者對于產(chǎn)品的期望。

惠而浦洗衣機內(nèi)筒

通常，在再生利用時，洗衣機會被歸類為大型家電類別而進(jìn)行收集和處理。此類別產(chǎn)品包括洗衣機、干衣機、洗碗機和烹飪器具。

該項目對來自兩個重組集群的材料進(jìn)行試驗，重組的目的是限制材料多樣性和（塑料）污染。這些集群的目標(biāo)材料是填充PP。第一個集群涵蓋整個洗衣機的塑料收集。第二個集群針對洗衣機內(nèi)筒，這也是洗衣機單獨的塑料零件。

當(dāng)再生過程結(jié)束時，惠而浦發(fā)現(xiàn)，從兩個集群中回收的分選后塑料片料的質(zhì)量或污染沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異。由于沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異并且“僅洗衣機”集群（整個洗衣機）的材料收集更為經(jīng)濟(jì)，進(jìn)一步的工作僅使用來自該集群的材料進(jìn)行。將最終的材料質(zhì)量與當(dāng)前的預(yù)處理方案結(jié)果進(jìn)行比較時發(fā)現(xiàn)，材料質(zhì)量有所提高。

目前的情況是，洗衣機內(nèi)筒對機械和化學(xué)應(yīng)力耐受性有很高的要求，所用的材料需要符合RoHS和REACH法規(guī)的相應(yīng)要求。對該再生塑料的法規(guī)、化學(xué)、熱學(xué)、機械性能和其他特性進(jìn)行的合規(guī)性測試結(jié)果表明，在特性層面上，該材料適合預(yù)期應(yīng)用，無需向其中添加添加劑。工業(yè)模塑試驗結(jié)果表明，該材料的加工性能沒有差異。零件的組裝沒有顯示出有關(guān)可焊性、焊接強度或尺寸公差的問題。

目前，剩下的主要問題是該材料在加速壽命測試期間的表現(xiàn)如何，以及是否可以實現(xiàn)收集程序的重組，以確保在該項目之外的材料可用性。

惠而浦冰箱

冷柜和冰箱屬于溫度交換設(shè)備（歐盟第1類），在再生利用時須與其他電器分開處理。這使得再生流在產(chǎn)品類型和材料水平上的異質(zhì)性較小。

在該演示件項目中，惠而浦對標(biāo)準(zhǔn)冰箱、白色抽屜和透明抽屜3個集群進(jìn)行測試。對來自這些集群的材料進(jìn)行的測試考慮了兩種可能的應(yīng)用。其中，來自標(biāo)準(zhǔn)冰箱集群的材料旨在重新用于冰箱內(nèi)膽和門內(nèi)膽。來自冰箱抽屜集群的材料將再次用于注塑冰箱抽屜。由透明抽屜流生產(chǎn)的片料則需要符合當(dāng)前透明PCR等級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

但是，測試發(fā)現(xiàn)，機械再生方法很難實現(xiàn)上述效果。因為破碎過程不可避免地存在雜質(zhì)。由于未能找到正確的解決方案且無法證明所涉及的額外成本是合理的，該項目不得不停止對透明抽屜集群和白色抽屜集群的試驗?？傮w來說，再生材料對于食品接觸要求的滿足情況仍然不確定，因此僅針對從標(biāo)準(zhǔn)冰箱集群回收利用的材料（再生HIPS，即rHIPS）進(jìn)行可行性試驗。

在相關(guān)試驗中，惠而浦對以下材料進(jìn)行了可擠出性和熱成型性測試：原生料和再生料的兩種混合物HIPS和rHIPS（質(zhì)量百分比m%/m%比率分別為80/20和50/50）；100% rHIPS。測試后，執(zhí)行組裝試驗，再執(zhí)行內(nèi)部測試協(xié)議。所有材料特性、加工性和功能性的測試都取得了有利的結(jié)果——再生材料被證明與原生材料質(zhì)量相似。但為獲得理想的美學(xué)效果，惠而浦未來還需要對再生材料進(jìn)行顏色優(yōu)化。

從技術(shù)角度來看，再生材料適合取代當(dāng)前使用的原生級材料。但是，由于該材料可能（現(xiàn)階段）不符合食品級法規(guī)，需要停止試驗。這仍是該材料應(yīng)用于冷柜和冰箱產(chǎn)品領(lǐng)域的最大障礙。目前，源自WEEE的可用rHIPS材料不在歐盟委員會評估和批準(zhǔn)用于食品級應(yīng)用的優(yōu)先清單中。

惠而浦演示件項目形成了如下關(guān)鍵經(jīng)驗：

（1）閉環(huán)再生和聚類顯示有利于保證再生材料的質(zhì)量及其在目標(biāo)產(chǎn)品中的適用性。類似應(yīng)用的材料源很可能滿足相同新產(chǎn)品的必要要求。

（2）已與Erion合作，在片料和顆粒料級別上測試有害遺留物質(zhì)的RoHS和REACH合規(guī)性。盡管有些片料不符合要求，但該物質(zhì)在復(fù)合過程中會被稀釋，從而確保在顆粒級別符合要求。

（3）如果可以重新安排廢物集群和收集計劃以獲得閉環(huán)再生塑料，循環(huán)經(jīng)濟(jì)可能會得到巨大的推動，惠而浦等制造商將樹立榜樣。

（4）對于WEEE和其他廢物源的機械再生企業(yè)來說，獲得食品接觸標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)的處理工藝非常困難。（中國家用電器協(xié)會 萬春暉編譯）

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