浅谈电子产品设计与环保

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环境科学导论 ……….

2011年7月2日

浅谈电子产品设计与环保

摘 要： 本文结合电子产品的环境影响的实际情况，研究了电子产品环保设计的各种表现形式，剖析了电子产品环保设计的实质和内涵，简要说明了电子产品环保设计的特征。 关键词：绿色设计 电子产品 绿色材料 绿色包装

正文

1 引言

现代工业在使经济高速增长、人类物质产品极大丰富的同时， 也使地球环境不断恶化， 人类生存环境遭受了史无前例的破坏。日益严重的环境问题， 已引起世界各国政府和人民的高度重视，人们的环保意识不断增强。70 年代起， 以保护环境、保护地球为宗旨的环境保护运动在全球蓬勃兴起， 随之一种旨在改善人类生活质量的新兴工业产品观念绿色产品 应运而生， 并促使以消除和减少产品对人类生存环境产生不良影响为目的 的全新产品设计概念绿色设计 方法的兴起和发展。

在此同时电子行业也有同样的命运，电子技术和电子产品也为人类创造了大量财富，但是同时也为人类带来堆积如山的有毒物质和严重的环境问题。随着这些问题的日趋严重，人们开始对电子产品的设计制造活动进行反思，由此而现出诸如“生命周期评价”、“绿色产品” 、“绿色设计”、“绿色制造”、“清洁化生产”、“再制造工程”以及“绿色消费”等新理论、新方法、新概念，并指导电子产品绿色设计制造全过程。 [1]

2 电子产品的环保设计思想

世界环保运动的蓬勃发展， 使得绿色产品消费正在成为一种国际消费主导潮流。目前， 世界许多国家和地区已制定了有利于环境保护、促进绿色消费的各项法规、政策以及各种市场准入制度， 贸易往来中已是 绿色壁垒 高筑。因此， 当代企业必须迅速转变经营理念， 顺应绿色消费大趋势， 树立绿色营销新观念， 积极开展产品的绿色设计与开发工作。 所谓产品的环保设计， 就是指在产品的整个生命周期( 开发设计、生产制造、使用、维护、回收、废弃等) 内， 优先考虑产品的环境属性( 无污染性、可拆卸性、可回收可重复利用性、资源节约性等) ， 并将其作为设计目标， 在实现产品应有的基本属性、使用寿命、质量等的同时， 保证满足环境设计目标要求。为此， 设计人员从产品的设计构思阶段起， 就要把降低能耗、易于拆卸、使之再生利用和保护生态环境等问题， 与保证产品性能、质量、寿命、成本的要求列为同等重要的设计目标， 通过预先设计来防止产品整个寿命周期内对环境可能产生的副作用， 然后再进入制造阶段； 而不是等产品产生了不良环境影响

[2]后， 再采取防治措施。可见， 产品的绿色设计， 就是要从根本上防止污染， 节约资源， 保护环境， 体现了一种与环境友好的设计思想。

尽管环保设计起步较晚， 难度较大， 但发展很快。目前， 工业发达国家在产品设计时， 都在努力追求小型化( 少用料) 、多功能( 一物多用、少占地) 、可回收利用( 减少废弃物的数量和污染) 等产品环境属性; 生产技术上努力追求节能、省料、无废少废、回收重

[3]用， 这些都是实现绿色设计思想的有效手段。近几年来， 在绿色设计领域内已形成一些

共识， 有些思想方法已在一些产品设计中得以应用， 如面向再生的设计方法、面向拆卸的设计方法、面向生命周期的评估以及并行工程、逆向工程等等。这些设计方法在一些领域的应用已比较成熟， 且已产生了相当大的社会经济效益， 如绿色冰箱、环保汽车等的问世。 3 电子产品的环保设计形式

（1）部件模块化设计: 电子产品特别是一些结构复杂的电子产品, 都是若干具有一定功

能的部件组成的。设计时应尽可能将各部件设计成相对独立的功能模块, 并使各模块间从逻 辑上及物理实现上都能较为方便地进行连接与分离, 从而使各个模块 独立成章 。这样可简

化整个产品的设计, 使产品的整机结构模块化, 使可重复使用或便于回收的功能部分具有物理结构上的独立性, 从而便于整机产品的维修、回收或重复使用。

（2）回收再利用设计：资源回收和再利用是回收设计的主要目标，其途径一般有原材料的再循环和零部件的再利用两种。电子产品的回收设计，要求要尽可能地降低材料的复杂度，采用回收价值高、具有相容性的材料，还要充分考虑产品报废后的回收。在考虑电子产品的再利用设计时，产品的零、部件要容易更换和维修，同时保证其易拆解性。在不增加生产成本的前提下，每个部件，尤其是关键部分、易损坏的零部件结构自身的完整性，对于再利用起着关键的意义。

（3）可拆卸设计：为了降低产品的装配和拆卸成本，在满足功能要求和使用要求的前提下，所设计生产的电子产品要采用易于拆卸的连接方法，拆卸部位的紧固件数量尽量少在加工组合产品时少用焊接法与胶接法，同时考虑产品拆解的顺序，以保证其易拆卸性，尽可能

[4]采用相同扣件以及固定零件，减少零、组件数目，多采用通用零件。

（4）可维修设计: 用可维修设计方法设计出的电子产品在发生故障后, 可通过适当的维修使产品恢复功能, 从而延长产品的寿命, 实现节能、省料 、无废少废的绿色目标。为了便于维修, 除产品整机结构要采用模块化设计、可拆卸性设计外, 各独立模块内部也要尽可能设计成可维修的。比如对具有机械性构架的零部件或易耗易损的材质材料、元器件, 应尽量将其设计得集中一些, 便于装卸; 对相互连接部分, 要进行专门的连接结构设计, 并预先试验, 以便在维修替换时, 尽量不影响、破坏与之相连的单元构架; 元器件及材料的型号和标称值要标注出来;另外, 采用标准化设计也是可维修设计的重要思路: 它有利于提高电子产品零部件的通用性、互换性, 从而大大提高电子产品的可维修性, 而且还有助于产品零部件的重复使用及回收; 再者, 对一些故障率较高、不易维修或难于维修的电子线路结构部分, 可借助于容错设计技术, 实现免维修设计。这种设计思路可从两方面展开: 一是从软件设计角度进行的程序容错设计, 二是从硬件角度开展的备份式设计, 如工作( 热) 贮备设计、冗余设计等等。

（5）环保设计：在电子产品设计过程中，加强环境保护意识，首先考虑产品的造型易于加工生产，尽可能采用最简单的结构和外形，缩小产品尺寸，减少重量；采用可识别的、相容的材料，组成产品的零部件材料种类尽可能少，尽可能少用甚至不用有毒材料，减少产品说明书；使用再生材料及生物可降解（ｂｉｏ ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ）的材料，并考虑废

[5]弃物处理方式。

（6）节省能源设计：降低生产阶段的能源耗用，降低产品消耗能原的量，减少体积与重量，节省运送能源，尽可能采用清洁型、可再生能源（ 也称绿色能源） ，如太阳能、风能、水能、地热能等。减少照明，加强散热及余热再利用，提高设备能源效率。

（7）资源再利用设计：首先在进行电子产品设计时，应尽量减少资源消耗的量，如在玩具设计中采用发条和重力原理就可以减少干电池的公害。此外还需采用产品多功能设计，产品可回收、可再使用，可修复、可再制，高可靠度，易升级，模块化；包装材料再利用；设计产品新系统，如采用租赁方式。同时还应该开展废弃物再资源化的设计。如利用樱花木、栎木、榉木等下脚料，做成英文字母的拼图、或游戏拼图等。每种木头的香味、颜色、手感都不同，儿童在玩乐中寓教于乐，还可以有助于加强节约的观念。

4 电子产品的环保材料的选择

所谓绿色材料是指可再生、可回收，并且对环境污染小，低能耗的材料。因此，电子产品在设计时尽可能采用绿色材料：

永续性的绿色材料，如：非氟氯碳化物，在无氟冰箱中的利用。

有助于回收的材料，如：以铝合金作为电器外壳

可生物降解的材料，比如可降解塑料包装材料既具有传统塑料的功能和特性，又可以在

完成使用寿命之后，通过阳光中紫外光的作用或土壤和水中的微生物作用，在自然环境中分裂降解和还原，最终以无毒形式重新进入生态环境。再如，用淀粉基聚合物制成的新型牙签，不光材料可降解，且外形晶莹美观。

用替代性材料，如无汞、镉的电池材料，无铅焊锡，钢构建材等。可再生原料制成的材料，如采用木制品、竹制品及木制 ／ 金属复合材料等。

材料回收的再利用，如避免锌铜杂质的铁，环保水泥（Ｅｃｏ－ｃｅｍｅｎｔ），废玻璃制的陶瓷等。

节省能源的功能材料，如双层电容，太阳能电池。

5 电子产品的环保包装设计原则

电子产品的环保包装，是产品环保设计的重要环节，主要要遵循以下几项原则： 材料最省，即绿色包装在满足保护、方便、销售、提供信息的功能条件下，应是 使用材料最少而又文明的适度包装。

尽量采用可回收或易于降解、对人体无毒害的包装材料。例如纸包装易于回收再利用，在大自然中也易自然分解，不会造成污染环境，也可回收重新造纸。纸材料还有纸浆注型制件、复合材料、建筑材料等多种用途。纸浆模塑制品除具有质轻、价廉、防震等优点外还具有很好的透气性，有利于生鲜物品的保鲜，在国际商品流通上，被广泛用于蛋品、水果、玻璃制品等易碎、易破、怕挤压物品的周转包装上。

尽量采用可重复使用和再循环使用的包装，如啤酒、饮料、酱油、醋等包装采用玻璃瓶反复使用。再生利用包装，可用物理和化学两种方法再生，物理方法是指直接彻底净化粉碎，无任何污染物残留，经处理后的塑料再直接用于再生包装容器。化学方法是指将回收的 ＰＥＴ 粉碎洗涤之后，在催化剂作用下，使 Ｐ Ｅ Ｔ 全部解聚成单体或部分解聚，纯化后再将单体重新聚合成再生包装材料。包装材料的重复利用和再生，延长了塑料等高分子材料作为包装材料的使用寿命，提高包装物的生命周期，从而减少包装废弃物 。

6 结束语

总之，电子产品的绿色设计着眼于人与自然的生态平衡，在整个设计过程中，将产品生命周期中的各个阶段（包括原材料制备、产品设计制造、产品使用维护、回收处理及再利用等） 看成是一个有机的整体，并从产品生命周期整体性出发，在保证产品的功能、质量和成本等基本性能的条件下，每一步设计都充分考虑到环境效益，将环境、安全性、能源、资源等因素集成到产品的设计活动之中，使所设计的产品对社会的贡献最大，对制造商、用户以及环境负面影响最小，从而提高人类生存环境的质量，并造福于人类及其后代。 参考文献:

［1］ 李琳，张铁，李杞仪．基于绿色理念的产品创新设计．现代制造工程，２００５．６． ［2］ 李美芳．绿色设计与可持续发展．现代制造工程，２００５．７．

［3］ 高瞩．工业产品绿色设计与制造范式的探寻．机电产品开发与创新，２００６．６． ［4］ 刘志峰, 刘光复. 产品的可拆卸性及其设计方法[ J] . 机械设计与研究, 1997, 总

第 57 期( 1) : 24- 26.

［5］ 罗竞存. 增强环保意识, 迎接新的挑战[ J] . 世界标准化与质量管理, 1997, 总第

278 期( 6) : 34.