“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(jiǎn)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(jì)：設(shè)計(jì)者實(shí)用指南》（以下簡(jiǎn)稱《指南》），旨在幫助設(shè)計(jì)者/制造商將生命周期理念融入電氣電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(jì)提供了一系列實(shí)用指南。這些指南可幫助設(shè)計(jì)者/制造商規(guī)劃項(xiàng)目的相關(guān)方面。某個(gè)指南是否相關(guān)，取決于設(shè)計(jì)者/制造商在設(shè)計(jì)過(guò)程中想要達(dá)成的目標(biāo)，進(jìn)而可以對(duì)應(yīng)到產(chǎn)品和零件兩個(gè)層面。如果設(shè)計(jì)者/制造商想開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品概念，可以從產(chǎn)品層面入手；如果設(shè)計(jì)者/制造商想進(jìn)一步開(kāi)發(fā)確定的產(chǎn)品概念，可以從零件層面開(kāi)始。

其中，產(chǎn)品層面?zhèn)戎赜谠偕に嚨乃性O(shè)計(jì)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(jì)者/制造商對(duì)產(chǎn)品開(kāi)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(duì)再生材料和材料特性有深入的了解。

設(shè)計(jì)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(jì)者/制造商的產(chǎn)品材料在進(jìn)入再生過(guò)程時(shí)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(jì)，也可用于源自再生的設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)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(kāi)發(fā)與再生利用的需求（見(jiàn)圖1），設(shè)計(jì)者/制造商可以通過(guò)“從開(kāi)始到概念→構(gòu)建產(chǎn)品架構(gòu)”和“從概念到生產(chǎn)→設(shè)計(jì)和工程制造零件”兩部分來(lái)應(yīng)用指南。

第1部分：從開(kāi)始到概念→構(gòu)建產(chǎn)品架構(gòu)

針對(duì)“從開(kāi)始到概念→構(gòu)建產(chǎn)品架構(gòu)”，《指南》從4個(gè)方面針對(duì)可再生利用性提出了多項(xiàng)行之有效的具體設(shè)計(jì)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(dòng)移除，則有可能在再生過(guò)程中引發(fā)問(wèn)題，例如，污染材料流，在再生過(guò)程中爆炸。同時(shí)，電池也被消費(fèi)者視為危險(xiǎn)品，因此電池易于拆卸很重要。使用鋰離子電池時(shí)，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(xiǎn)。

指南2：固定產(chǎn)品中有價(jià)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(jià)值的部件可能會(huì)帶來(lái)健康和安全風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)楹艽笠徊糠值碾娮訌U物最終會(huì)流向第三世界國(guó)家。在這些國(guó)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(guò)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(huì)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(xiǎn)。

為避免這些風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)者/制造商不要將有價(jià)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(shí)可以方便地移除。有價(jià)值的部件更易取出，有助于減少再生利用對(duì)健康和環(huán)境的負(fù)面影響。最重要的是，它對(duì)“受控的”再生利用具有積極影響，可以使有價(jià)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(jì)為一個(gè)模塊，形成一個(gè)不可再生利用的模塊，再生利用時(shí)無(wú)需尋找多個(gè)不同的有害零件。

使用一個(gè)模塊來(lái)放置所有的有害部件可以使再生過(guò)程更容易、更高效。對(duì)于再生工人來(lái)說(shuō)，在手動(dòng)拆卸步驟中更容易找到一個(gè)模塊，而不是花時(shí)間找到多個(gè)部件。它節(jié)省了再生過(guò)程中花費(fèi)的時(shí)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(kāi)始時(shí)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(jì)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(guò)程的第一階段（即產(chǎn)品要破碎時(shí)）。

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(guò)程中污染材料流或周?chē)諝?。因此，在設(shè)計(jì)中，這些部件易于找到和取出很重要。如果無(wú)法滿足排空要求，破壞性操作的標(biāo)記可以在再生過(guò)程的第一階段（即產(chǎn)品破碎時(shí)）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(huì)污染材料流，或使再生過(guò)程變得困難。涂層會(huì)改變塑料的密度，這有可能導(dǎo)致塑料最終進(jìn)入錯(cuò)誤的材料流。涂層材料本身也會(huì)污染材料流。印刷數(shù)字或線條來(lái)指示液位（與產(chǎn)品整體相比很?。┎粫?huì)引發(fā)上述問(wèn)題，而且對(duì)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(shí)，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(shí)，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(huì)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(lái)。未分離的顆粒可被視為污染物。

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(shí)，設(shè)計(jì)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(huì)導(dǎo)致塑料密度變化，給再生利用帶來(lái)困難。

使用允許釋放的材料組合和連接

指南12：避免通過(guò)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(huì)導(dǎo)致不可再生利用。通過(guò)2K或xK工藝連接的材料很難分離，會(huì)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(huì)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(guò)程中分離材料，且不會(huì)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(jì)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(huì)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(duì)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(huì)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(jì)和工程制造零件

針對(duì)“從概念到生產(chǎn)→設(shè)計(jì)和工程制造零件”，《指南》從5個(gè)方面針對(duì)可再生利用性提出了多項(xiàng)具體設(shè)計(jì)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(lái)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(guò)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(dòng)將其在未來(lái)列入SVHC清單（另見(jiàn)指南17）。SIN清單指明了未來(lái)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(lái)很可能無(wú)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(huì)使ABS、PC、PC/ABS、PP、PA、HIPS降解。產(chǎn)生的鹽酸會(huì)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(lái)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(wú)法滿足未來(lái)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(jì)者/制造商的首選。如果需要使用其他材料，請(qǐng)確保動(dòng)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(huì)被再生利用。其他材料目前在廢物流中的數(shù)量太少，無(wú)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(shí)，設(shè)計(jì)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(huì)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?gòu)椥泽w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(huì)被過(guò)濾掉。未過(guò)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(shí)，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(huì)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(huì)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(jià)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(huì)最終進(jìn)入黑色金屬流，從而導(dǎo)致有價(jià)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(duì)要求非常苛刻的零件使用原生塑料。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(gè)苛刻的要求。

指南27：對(duì)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(guò)程中的污染或聚合物降解，再生聚合物可能會(huì)產(chǎn)生更高的碳排放。

指南28：為注塑零件選擇便于流動(dòng)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(huì)使聚合物產(chǎn)生應(yīng)力并降解。

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

再生聚合物對(duì)剪切和溫度更敏感。一種可能的解決方案是使用多個(gè)注入點(diǎn)，同時(shí)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(shí)，極有可能會(huì)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(huì)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(huì)成為廢物，而良好且易于分離的材料組合可以帶來(lái)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(jì)案例見(jiàn)電器微刊（ID：dianqiweikan）后續(xù)報(bào)道。

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