《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》介紹了地平線2020 PolyCE項(xiàng)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(jì)方法。

在這些案例中，設(shè)計(jì)者/制造商創(chuàng)建了演示件，以展示在批量生產(chǎn)過(guò)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(shí)施面向再生的設(shè)計(jì)指南。

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

飛利浦（PHILIPS）

在PolyCE項(xiàng)目中，飛利浦的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)新的概念和有形的演示件原型，以測(cè)試再生塑料的極限和可能性。通過(guò)應(yīng)用源自再生的設(shè)計(jì)方法，并著眼于開(kāi)發(fā)的3個(gè)關(guān)鍵支柱（插入的復(fù)雜性等級(jí)工具、材料批準(zhǔn)6個(gè)步驟以及觀察與學(xué)習(xí)原則），飛利浦完成了多個(gè)演示件案例。這3個(gè)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(shí)施的可能性，并就解決材料驗(yàn)證、美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)期生產(chǎn)穩(wěn)定性和材料可用性方面的挑戰(zhàn)提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。下面依次介紹飛利浦真空吸塵器、男士剃須刀、Senseo咖啡機(jī)3個(gè)具體案例。

飛利浦地板護(hù)理演示件——真空吸塵器

飛利浦對(duì)真空吸塵器均實(shí)施并展示再生材料的質(zhì)量。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的部件和要求進(jìn)行提煉，飛利浦確定了對(duì)13個(gè)零件進(jìn)行模塑試驗(yàn)和生產(chǎn)零件驗(yàn)證，并對(duì)比使用原生ABS與使用消費(fèi)后再生等級(jí)ABS（PCR ABS）在質(zhì)量（CTQ）測(cè)試[涉及沖擊、氣候、美學(xué)（高光黑色）和疲勞測(cè)試］中的主要區(qū)別。飛利浦在加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化加工參數(shù)可以補(bǔ)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(kāi)發(fā)該演示件過(guò)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(wú)袋真空吸塵器，包括未噴漆的入門(mén)級(jí)型號(hào)和噴漆的高端型號(hào)。在新的設(shè)計(jì)策略下，飛利浦真空吸塵器使用超過(guò)75%的再生塑料，與之前的型號(hào)相比再生塑料使用量增加了45%。在開(kāi)發(fā)該演示件之前，早期的模塑試驗(yàn)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(duì)尺寸穩(wěn)定性、耐水性（IP67）、跌落測(cè)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(cè)試了黑色消費(fèi)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(jí)。這導(dǎo)致剃須刀在使用過(guò)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(jì)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(wèn)題，需要制定新的設(shè)計(jì)思路以降低該模塊的力和公差，因此仍需對(duì)模具進(jìn)行輕微調(diào)整。

Senseo Eco演示件

飛利浦向咖啡機(jī)部門(mén)提出述求——通過(guò)閉合循環(huán)方法開(kāi)發(fā)最具可持續(xù)性的Senseo咖啡機(jī)。在該演示件項(xiàng)目中，飛利浦選擇對(duì)現(xiàn)有模型進(jìn)行優(yōu)化?；谝焉鲜械漠a(chǎn)品，飛利浦評(píng)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(jī)和其他濃縮式咖啡機(jī)上進(jìn)行模塑試驗(yàn)和產(chǎn)品驗(yàn)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(mǎn)足市場(chǎng)需求，飛利浦還面臨巨大的挑戰(zhàn)——提供多個(gè)顏色的產(chǎn)品。飛利浦與Sitraplas一起進(jìn)行探索，并開(kāi)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。?zhuān)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(shí)，該案例還減少了產(chǎn)品的碳足跡，有助于提高消費(fèi)者的環(huán)保意識(shí)，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(lái)說(shuō)，通過(guò)上述演示件可以得出結(jié)論，設(shè)計(jì)者/制造商只需進(jìn)行輕微的設(shè)計(jì)變更，源自WEEE的消費(fèi)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(duì)嚴(yán)苛的產(chǎn)品要求時(shí)，設(shè)計(jì)者/制造商則需要在材料層面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。例如，在上述演示件案例中，飛利浦需要對(duì)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(jì)更改或制定新的設(shè)計(jì)規(guī)則也可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。

飛利浦的演示件項(xiàng)目形成了如下的關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)：

（1）與零件設(shè)計(jì)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(qiáng)度等，需要進(jìn)一步的材料開(kāi)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(duì)顏色和光澤度的高要求。

（4）隨著時(shí)間的推移，模具污染會(huì)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?yàn)椤安迦胧椒椒ā辈⒉粫?huì)改進(jìn)質(zhì)量和/或增加功能性。

（7）使用再生塑料時(shí)需要更多的驗(yàn)證工作和成本。

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

（9）稅收優(yōu)惠、采購(gòu)階段再生材料補(bǔ)貼或原生塑料稅等形式的財(cái)政補(bǔ)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(rùn)消費(fèi)品中使用PCR塑料的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。

（10）市場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，并非所有消費(fèi)者/國(guó)家都要求使用更多的再生塑料。

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

（12）用于美國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品使用的材料需要UL列名。UL黃卡測(cè)試的相關(guān)成本對(duì)于再生企業(yè)的生產(chǎn)批量來(lái)說(shuō)通常過(guò)于昂貴。最重要的是，與原生塑料的注冊(cè)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(yùn)營(yíng)成本，未來(lái)需要公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。

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

惠而浦（Whirlpool）

惠而浦在PolyCE項(xiàng)目中開(kāi)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(gè)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?duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了多個(gè)系列的材料測(cè)試試驗(yàn)，以表征關(guān)鍵材料的物理機(jī)械性能。在獲得有利結(jié)果的情況下，該項(xiàng)目進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的材料測(cè)試和生產(chǎn)規(guī)模的模塑試驗(yàn)，以創(chuàng)建有形的證據(jù)。該項(xiàng)目的重點(diǎn)放在由CaCO3填充再生（PCR）PP制成的洗衣機(jī)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(guò)熱塑性材料總量的35%）?；荻值闹饕_(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)在于PCR塑料的質(zhì)量、性能（視覺(jué)和物理）和法律合規(guī)性。這些都不應(yīng)損害整個(gè)產(chǎn)品及部件的質(zhì)量，或消費(fèi)者對(duì)于產(chǎn)品的期望。

惠而浦洗衣機(jī)內(nèi)筒

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

該項(xiàng)目對(duì)來(lái)自?xún)蓚€(gè)重組集群的材料進(jìn)行試驗(yàn)，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(gè)集群涵蓋整個(gè)洗衣機(jī)的塑料收集。第二個(gè)集群針對(duì)洗衣機(jī)內(nèi)筒，這也是洗衣機(jī)單獨(dú)的塑料零件。

當(dāng)再生過(guò)程結(jié)束時(shí)，惠而浦發(fā)現(xiàn)，從兩個(gè)集群中回收的分選后塑料片料的質(zhì)量或污染沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異。由于沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異并且“僅洗衣機(jī)”集群（整個(gè)洗衣機(jī)）的材料收集更為經(jīng)濟(jì)，進(jìn)一步的工作僅使用來(lái)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(shí)發(fā)現(xiàn)，材料質(zhì)量有所提高。

目前的情況是，洗衣機(jī)內(nèi)筒對(duì)機(jī)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(duì)該再生塑料的法規(guī)、化學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械性能和其他特性進(jìn)行的合規(guī)性測(cè)試結(jié)果表明，在特性層面上，該材料適合預(yù)期應(yīng)用，無(wú)需向其中添加添加劑。工業(yè)模塑試驗(yàn)結(jié)果表明，該材料的加工性能沒(méi)有差異。零件的組裝沒(méi)有顯示出有關(guān)可焊性、焊接強(qiáng)度或尺寸公差的問(wèn)題。

目前，剩下的主要問(wèn)題是該材料在加速壽命測(cè)試期間的表現(xiàn)如何，以及是否可以實(shí)現(xiàn)收集程序的重組，以確保在該項(xiàng)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(lèi)），在再生利用時(shí)須與其他電器分開(kāi)處理。這使得再生流在產(chǎn)品類(lèi)型和材料水平上的異質(zhì)性較小。

在該演示件項(xiàng)目中，惠而浦對(duì)標(biāo)準(zhǔn)冰箱、白色抽屜和透明抽屜3個(gè)集群進(jìn)行測(cè)試。對(duì)來(lái)自這些集群的材料進(jìn)行的測(cè)試考慮了兩種可能的應(yīng)用。其中，來(lái)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(mén)內(nèi)膽。來(lái)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

但是，測(cè)試發(fā)現(xiàn)，機(jī)械再生方法很難實(shí)現(xiàn)上述效果。因?yàn)槠扑檫^(guò)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(wú)法證明所涉及的額外成本是合理的，該項(xiàng)目不得不停止對(duì)透明抽屜集群和白色抽屜集群的試驗(yàn)?？傮w來(lái)說(shuō)，再生材料對(duì)于食品接觸要求的滿(mǎn)足情況仍然不確定，因此僅針對(duì)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(yàn)。

在相關(guān)試驗(yàn)中，惠而浦對(duì)以下材料進(jìn)行了可擠出性和熱成型性測(cè)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(cè)試后，執(zhí)行組裝試驗(yàn)，再執(zhí)行內(nèi)部測(cè)試協(xié)議。所有材料特性、加工性和功能性的測(cè)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(lái)還需要對(duì)再生材料進(jìn)行顏色優(yōu)化。

從技術(shù)角度來(lái)看，再生材料適合取代當(dāng)前使用的原生級(jí)材料。但是，由于該材料可能（現(xiàn)階段）不符合食品級(jí)法規(guī)，需要停止試驗(yàn)。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(huì)評(píng)估和批準(zhǔn)用于食品級(jí)應(yīng)用的優(yōu)先清單中。

惠而浦演示件項(xiàng)目形成了如下關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)：

（1）閉環(huán)再生和聚類(lèi)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(lèi)似應(yīng)用的材料源很可能滿(mǎn)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(jí)別上測(cè)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(guò)程中會(huì)被稀釋?zhuān)瑥亩_保在顆粒級(jí)別符合要求。

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

（4）對(duì)于WEEE和其他廢物源的機(jī)械再生企業(yè)來(lái)說(shuō)，獲得食品接觸標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)的處理工藝非常困難。（中國(guó)家用電器協(xié)會(huì) 萬(wàn)春暉編譯）

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