“面向循環經濟的消費后高技術再生聚合物”（Post-Consumer High-tech Recycled Polymers for a Circular Economy，簡稱PolyCE）項目發布的《電氣電子產品面向再生和源自再生的設計：設計者實用指南》（以下簡稱《指南》），旨在幫助設計者/制造商將生命周期理念融入電氣電子產品的設計中，將產品使用的塑料材料的生命周期轉變為可持續生命周期。

PolyCE為電氣電子產品面向再生和源自再生的設計提供了一系列實用指南。這些指南可幫助設計者/制造商規劃項目的相關方面。某個指南是否相關，取決于設計者/制造商在設計過程中想要達成的目標，進而可以對應到產品和零件兩個層面。如果設計者/制造商想開發新的產品概念，可以從產品層面入手；如果設計者/制造商想進一步開發確定的產品概念，可以從零件層面開始。

其中，產品層面側重于再生工藝的所有設計和技術可行性。確定產品層面的要求，可以為新產品的概念和架構奠定基礎。這種方法需要設計者/制造商對產品開發和再生工藝有深入的了解。零件層面側重于最大限度地使用再生塑料和驗證特定的材料性能。這種方法需要對再生材料和材料特性有深入的了解。

設計者/制造商的目標是最大限度地重復使用材料。這些指南旨在助力這一目標的實現。此外，這些指南還與當前歐盟的電氣電子廢物塑料回收利用系統保持一致，有助于設計者/制造商的產品材料在進入再生過程時保持盡可能高的質量。

這些指南既適用于面向再生的設計，也可用于源自再生的設計，但兩者要實現的目標有所不同。其中，面向再生的設計的目標包括：避免使用有害物質；方便地獲取和移除有害的或污染的部件；使用能夠為WEEE再生企業再生的可再生材料；使用允許釋放的材料組合和連接。源自再生的設計目標主要是使用再生材料。

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

第1部分：從開始到概念→構建產品架構

針對“從開始到概念→構建產品架構”，《指南》從4個方面針對可再生利用性提出了多項行之有效的具體設計策略。

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。

如果電池在進入破碎機之前未被手動移除，則有可能在再生過程中引發問題，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，存在安全和火災風險。

指南2：固定產品中有價值的部件（印刷電路板、電纜、電線和電機），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險，這是因為很大一部分的電子廢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境造成巨大風險。

為避免這些風險，設計者/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境的負面影響。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：將產品結構中的有害部件設計為一個模塊，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。它節省了再生過程中花費的時間和精力，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。如果設計者/制造商不可能創造容易分離的可能性，須在產品上清楚地標記銷毀方式，這將有助于再生過程的第一階段（即產品要破碎時）。

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，破壞性操作的標記可以在再生過程的第一階段（即產品破碎時）提供幫助。

使用能夠為WEEE再生企業再生的可再生材料

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，這有可能導致塑料最終進入錯誤的材料流。涂層材料本身也會污染材料流。印刷數字或線條來指示液位（與產品整體相比很小）不會引發上述問題，而且對于再生利用的影響優于使用貼紙（出于相同目的）。其他選項包括絲網印刷、模內紋理、激光雕刻。

當需要使用涂層時，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。

當需要使用泡沫時，務必使用熱塑性泡沫，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。未分離的顆粒可被視為污染物。

指南10：避免使用熱固性材料和復合材料。

當需要使用熱固性塑料時，設計者/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，或模內貼標），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工藝且不會導致材料化學結合的模內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量。

第2部分：從概念到生產→設計和工程制造零件

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

避免使用有害物質

指南15：避免使用“SIN清單”列出的未來限制物質。

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

“SIN清單”是一份尚未受到限制的物質清單，但相關機構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，具有重要的指示作用。如果這些物質現在被用于材料中，那么這些材料流未來很可能無法滿足在新產品中再生利用和重復使用的要求。SIN清單網址為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。產生的鹽酸會腐蝕擠出機和模具。

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

這將避免這些物質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），確保產品100%不含溴化阻燃劑。

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

使用能夠為WEEE再生企業再生的可再生材料

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，應始終作為設計者/制造商的首選。如果需要使用其他材料，請確保動機充分并得到支持。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量太少，無法經濟可行地再生利用。

當使用上述常用塑料以外的塑料時，設計者/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入PS流。當基于SEBS的TPE用作彈性體并最終進入PS流時，它可以充當抗沖擊改性劑，因此危害最小。

指南22：避免使用聚合物混合物。

應用單一材料流應成為目標。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入黑色金屬流，從而導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：對要求非常苛刻的零件使用原生塑料。例如，透明光導板。

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。

由于生產過程中的污染或聚合物降解，再生聚合物可能會產生更高的碳排放。

指南28：為注塑零件選擇便于流動的產品模具，避免緊湊和狹窄的產品模具。

狹窄的產品模具導致的高剪切速率，會使聚合物產生應力并降解。

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

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，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，當產品破碎成小塊時，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入有色金屬流，或者有色金屬可能跟隨螺釘進入黑色金屬流。

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特性提出的，根據部件中的主要材料，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。

為了方便應用，筆者將相關指南總結歸納為表1。

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

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