欧洲电气电子产品轮回塑料设计实用指南（三）面向再生和源自再生的设计指南

“面向循环经济的消费后高技能再生聚合物”（Post-Consumer High-tech Recycled Polymers for a Circular Economy，简称PolyCE）项目发布的《电气电子产品面向再生和源自再生的设计：设计者实用指南》（以下简称《指南》），旨在帮助设计者/制造商将生命周期理念融入电气电子产品的设计中，将产品利用的塑料材料的生命周期转变为可持续生命周期。

PolyCE为电气电子产品面向再生和源自再生的设计供应了一系列实用指南。
这些指南可帮助设计者/制造商方案项目的干系方面。
某个指南是否干系，取决于设计者/制造商在设计过程中想要达成的目标，进而可以对应到产品和零件两个层面。
如果设计者/制造商想开拓新的产品观点，可以从产品层面入手；如果设计者/制造商想进一步开拓确定的产品观点，可以从零件层面开始。

个中，产品层面侧重于再生工艺的所有设计和技能可行性。
确定产品层面的哀求，可以为新产品的观点和架构奠定根本。
这种方法须要设计者/制造商对产品开拓和再生工艺有深入的理解。
零件层面侧重于最大限度地利用再生塑料和验证特定的材料性能。
这种方法须要对再生材料和材料特性有深入的理解。

设计者/制造商的目标是最大限度地重复利用材料。
这些指南旨在助力这一目标的实现。
此外，这些指南还与当前欧盟的电气电子废物塑料回收利用系统保持同等，有助于设计者/制造商的产品材料在进入再生过程时保持尽可能高的质量。

这些指南既适用于面向再生的设计，也可用于源自再生的设计，但两者要实现的目标有所不同。
个中，面向再生的设计的目标包括：避免利用有害物质；方便地获取和移除有害的或污染的部件；利用能够为WEEE再生企业再生的可再生材料；利用许可开释的材料组合和连接。
源自再生的设计目标紧张是利用再生材料。

为更好地理解和利用指南、平衡产品开拓与再生利用的需求（见图1），设计者/制造商可以通过“从开始到观点→构建产品架构”和“从观点莅临盆→设计和工程制造零件”两部分来运用指南。

针对“从开始到观点→构建产品架构”，《指南》从4个方面针对可再生利用性提出了多项行之有效的详细设计谋略。

能够方便地获取和移除有害的或污染的部件

指南1：利用卡扣式办理方案固定产品中的电池，避免永久性固定，例如胶粘、焊接和封闭的方案。

如果电池在进入破碎机之前未被手动移除，则有可能在再生过程中引发问题，例如，污染材料流，在再生过程中爆炸。
同时，电池也被消费者视为危险品，因此电池易于拆卸很主要。
利用锂离子电池时，须利用硬壳电池，软壳锂离子电池随意马虎破坏和挥发，存在安全和失火风险。

指南2：固定产品中有代价的部件（印刷电路板、电缆、电线和电机），利用金属螺钉、卡扣、压配、紧缩箔、自螺纹/锥形或连接器，避免永久性固定，如2K（模内装饰）、PSA胶带、胶水、熔化（不同塑料、外壳）和焊接。

有代价的部件可能会带来康健和安全风险，这是由于很大一部分的电子废物终极会流向第三天下国家。
在这些国家，电子废物在非常原始的条件下在街头被再生利用，例如，通过燃烧电缆提取铜，将酸倒在印刷电路板上以提取罕有贵金属等。
这些做法会开释出多种有毒烟雾，给人类康健和地球环境造成巨大风险。

为避免这些风险，设计者/制造商不要将有代价的部件粘合在一起，而是选择卡扣式办理方案，以担保再生利用时可以方便地移除。
有代价的部件更易取出，有助于减少再生利用对康健和环境的负面影响。
最主要的是，它对“受控的”再生利用具有积极影响，可以使有代价的材料更多地再生为新材料。

指南3：将产品构造中的有害部件设计为一个模块，形成一个不可再生利用的模块，再生利用时无需探求多个不同的有害零件。

利用一个模块来放置所有的有害部件可以使再生过程更随意马虎、更高效。
对付再生工人来说，在手动拆卸步骤中更随意马虎找到一个模块，而不是花韶光找到多个部件。
它节省了再生过程中花费的韶光和精力，大大降落了本钱，例如，利用外部电源而不是内部电源。
外部电源可能含有溴化阻燃剂（BFR），但可以在再生开始时进行物理分离，以防止污染材料流。

指南4：为污染部件/材料（集尘袋、灯具、线组、绕线器、纸、纸板、纺织品、木材、泡沫、玻璃和陶瓷）供应分离的可能性。

为有害和污染的部件供应分离的可能性至关主要，否则它们很随意马虎终极污染材料流。
这些材料越随意马虎取出，就越随意马虎保持材料流的纯净。
如果设计者/制造商不可能创造随意马虎分离的可能性，须在产品上清楚地标记销毁办法，这将有助于再生过程的第一阶段（即产品要破碎时）。

指南5：排空事情的液体和气体，并使油箱、压缩机和软管等部件易于移除。

这一步具有主要意义，排出事情的液体和气体可以避免在再生过程中污染材料流或周围空气。
因此，在设计中，这些部件易于找到和取出很主要。
如果无法知足排空哀求，毁坏性操作的标记可以在再生过程的第一阶段（即产品破碎时）供应帮助。

利用能够为WEEE再生企业再生的可再生材料

指南6：避免在塑料上利用涂层。

尽可能避免利用涂层，所有形式的涂层都会污染材料流，或使再生过程变得困难。
涂层会改变塑料的密度，这有可能导致塑料终极进入缺点的材料流。
涂层材料本身也会污染材料流。
印刷数字或线条来指示液位（与产品整体比较很小）不会引发上述问题，而且对付再生利用的影响优于利用贴纸（出于相同目的）。
其他选项包括丝网印刷、模内纹理、激光雕刻。

当须要利用涂层时，密度差小于材料重量的1%是可以的，而且须始终避免多层喷涂。

指南7：避免利用泡沫。

当须要利用泡沫时，务必利用热塑性泡沫，不要利用弹性体或热固性泡沫。

指南8：只管即便减少磁铁的利用。

磁铁终极会进入玄色金属材料流，造成污染。

指南9：只管即便减少热塑性弹性体的利用。

不可再生利用的热塑性弹性体必须被分离出来。
未分离的颗粒可被视为污染物。

指南10：避免利用热固性材料和复合股料。

当须要利用热固性塑料时，设计者/制造商利用密度范围在0.85g/cm3~1.25g/cm3（常用再生塑料的范围）之外的热固性塑料。
热固性塑料不能再生利用，只能点火处置。

指南11：避免利用电镀、镀锌、真空金属化作为塑料涂层。

这些工艺连接塑料和金属，会导致塑料密度变革，给再生利用带来困难。

利用许可开释的材料组合和连接

指南12：避免通过2K或xK工艺将不同的材料类型模塑在一起（不同的塑料材料注入同一模具，或包覆成型，或模内贴标），例如将热塑性弹性体模塑到PP（如牙刷）上。
如果材料类型相同，只是颜色和添加剂不同，则可以利用，例如将含有抗氧化剂的赤色PP模塑到含有滑石粉的玄色PP上。

不同类型的材料模塑在一起，会导致不可再生利用。
通过2K或xK工艺连接的材料很难分离，会致使这些材料终极成为废物，或者（取决于密度）污染其他塑料流。
利用2K或xK工艺且不会导致材料化学结合的模内组装或组装注射成型，可以在破碎过程等分离材料，且不会丢失任何材料。

指南13：避免永久封闭材料的连接。
避免利用以下连接方法将嵌件模塑到塑估中，包括铆接、装订、压配、螺钉、螺栓和螺母、钎焊、焊接和压印。

设计者/制造商避免永久封闭材料的连接方法，有助于避免污染材料流。
永久性的封闭材料会使不同的材料更难分离，上述工艺常日用于将一种材料紧密地封闭在另一种材料中，因此建议避免利用。

利用再生材料

指南14：对付注塑塑料零件，考虑利用有纹理的表面，避免均匀的高光泽表面。

再生塑估中可能存在的弹性体和玻璃痕迹会降落高光泽表面的质量。

针对“从观点莅临盆→设计和工程制造零件”，《指南》从5个方面针对可再生利用性提出了多项详细设计谋略。

避免利用有害物质

指南15：避免利用“SIN清单”列出的未来限定物质。

这些物质紧张用作塑估中的表面活性剂、溶剂、稳定剂、增塑剂、防腐剂、颜料和涂料。
物品中每种物质的浓度不得超过1000ppm（0.1%）。

“SIN清单”是一份尚未受到限定的物质清单，但干系机构正在推动将其在未来列入SVHC清单（另见指南17）。
SIN清单指明了未来将受到限定/禁止的物质，具有主要的指示浸染。
如果这些物质现在被用于材料中，那么这些材料流未来很可能无法知足在新产品中再生利用和重复利用的哀求。
SIN清单网址为www.sinlist.chemsec.org。

指南16：避免利用卤化聚合物（如聚氯乙烯PVC、聚四氟乙烯PTFE）。

PVC在范例的加工温度下会使ABS、PC、PC/ABS、PP、PA、HIPS降解。
产生的盐酸会堕落挤出机和模具。

指南17：在外壳/外壳零件中避免利用REACH法规规定的高度关注物质（SVHC）和CLP法规分类的致癌物质（致癌1A或1B类）、致突变物质（致突变1A或1类）、生殖毒性物质（生殖毒性1A或1B类）。

这将避免这些物质包含在塑料再生物中。

指南18：避免利用任何溴化阻燃剂（如PBDEs、TBBPA、PBBs、HBCDs等），确保产品100%不含溴化阻燃剂。

一些溴化阻燃剂已经受到限定，而且未来更多溴化阻燃剂可能被禁用。
如果这些物质现在被用于材料中，那么这些材料流很可能无法知足未来在新产品中再生利用和重复利用的哀求。
主要的是不要选择更差的替代方案。

利用能够为WEEE再生企业再生的可再生材料

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

常用塑料很随意马虎再生利用，应始终作为设计者/制造商的首选。
如果须要利用其他材料，请确保动机充分并得到支持。
上述常用塑料有既定的再生流，这意味着它们很可能会被再生利用。
其他材料目前在废物流中的数量太少，无法经济可行地再生利用。

当利用上述常用塑料以外的塑料时，设计者/制造商须选择密度范围在0.85g/cm3~1.25g/cm3之外的塑料。

指南20：避免利用玻璃纤维添补塑料。

玻璃纤维会污染材料流，降落机器特性并引起磨损。
与其利用玻璃纤维增加塑料的模量，不如利用碳纤维或矿物质添补塑料，例如以滑石矿物添补PP是可以再生利用的。

指南21：只管即便减少热塑性弹性体的利用。

只管即便减少弹性体的利用，并选择基于SEBS的热塑性弹性体（TPE）。
大多数弹性体在分离步骤中会被过滤掉。
未过滤掉的部分弹性体很可能终极进入PS流。
当基于SEBS的TPE用作弹性体并终极进入PS流时，它可以充当抗冲击改性剂，因此危害最小。

指南22：避免利用聚合物稠浊物。

运用单一材料流应成为目标。
POM/ABS、PA/ABS、PC/PBT、PPE/PS、PET/PBT等稠浊物会污染材料流。
（由于可以很好地再生利用，PC/ABS可以除外。
）

指南23：只管即便减少塑料材料中的添加剂。

添加剂会降落塑料流的纯度。

指南24：避免利用热固性橡胶。

热固性橡胶不能再生利用，如果确需利用热固性橡胶，应使其易于分离，以避免污染其他材料流。

能够方便地获取和移除有害的或污染的部件

指南25：避免印刷电路板上的磁性元件。

印刷电路板含有许多有代价的有色金属。
如果将磁铁放在印刷电路板上，印刷电路板可能会终极进入玄色金属流，从而导致有代价的有色金属丢失，并污染玄色金属流。

利用再生材料

指南26：对哀求非常苛刻的零件利用原生塑料。
例如，透明光导板。

再生塑料不同于原生塑料，不能知足每一个苛刻的哀求。

指南27：对付注塑塑料零件，考虑增加更多的排气口或更宽的排气口。

由于生产过程中的污染或聚合物降解，再生聚合物可能会产生更高的碳排放。

指南28：为注塑零件选择便于流动的产品模具，避免紧凑和狭窄的产品模具。

狭窄的产品模具导致的高剪切速率，会使聚合物产生应力并降解。

指南29：对付注塑塑料零件，避免利用长注射路径（从浇口到产品末端完备添补产品的长度）。

再生聚合物对剪切和温度更敏感。
一种可能的办理方案是利用多个注入点，同时考虑增加壁厚。

利用许可开释的材料组合和连接

指南30：在零件或紧固件中避免将玄色金属固定到有色金属上。
例如，避免利用螺钉（玄色金属）将零件固定到铝（有色金属）上。

若将玄色金属材料和有色金属材料连接在一起，当产品破碎成小块时，极有可能会污染玄色金属流或有色金属流。
例如，螺钉可能与主部件一起进入有色金属流，或者有色金属可能跟随螺钉进入玄色金属流。

指南31：勿将铝、铜（包括黄铜）、不锈钢或钢以以下组合永久地固定在一起：部件的紧张材料是铝（铸造），勿将一部分不锈钢或钢固定到其上；部件的紧张材料是铝（铸造），勿将一部分铝（铸造）、铜、不锈钢或钢固定到其上；部件的紧张材料是不锈钢，勿将一部分铜固定到其上；部件的紧张材料是钢，勿将一部分铜或不锈钢固定到其上；部件的紧张材料是铜，勿将一部分铁、铅、锑或铋永久地固定在其上。

指南31是基于材料的热力学特性提出的，根据部件中的紧张材料，少量的其他材料终极会污染该材料流。
许多含有难以提取的污染物的材料流终极只会成为废物，而良好且易于分离的材料组合可以带来更少的污染以及废物更少的材料流。

为了方便运用，笔者将干系指南总结归纳为表1。

面向再生和源自再生的设计案例见电器微刊（ID：dianqiweikan）后续宣布。

干系宣布点击查看：欧洲电气电子产品循环塑料设计实用指南（一）——面向再生和源自再生的设计；欧洲电气电子产品循环塑料设计实用指南（二）——面向再生和源自再生的设计