Замена материалов

Пример: безсвинцовый припой Sony

Микрочипы, резисторы и другие детали прикрепляют к месту при помощи припоя – легкоплавкого сплава, содержащего по весу 60% олова и 40% свинца.

Из-за токсичности свинца 10 лет велась работа по замене припоя.

В 1999г. Sony создала другой припой:

93,4 % олово увелич. На 12%

2% серебра на 82 %

4% висмут на 11 %

0,5% медь

0,1% германий. На 93 %

Материал хорошо выполняет функцию спаивания, однако новая формула имеет ограничения по предложению материалов. Это вызовет проблемы в системе добыче и переработке.

Более серьезную проблему составляет то, что период истощения этих материалов в настоящее время достаточно короток и стал бы еще короче при новых темпах потребления (тал. 6.4.).

Период истощения – параметр, характеризующий возможность использования материала.

Как показывает табл. Серебро, висмут и германий имели бы период истощения менее 20 лет, но это не подходящая перспектива для замещающей технологии.

Таблица 6.4. Период истощения материалов до и после использования нового припоя

Материал	Время использования, года	Время использования с новым припоем, года
Олово Серебро Висмут Медь Германий

Рассмотрим также источники материалов:

Олово, серебро и медь получают из собственных руд. Однако, висмут встречается в тех же породах, что и свинец. Использование висмута требует добычи свинца (токсичного материала, которого хотели избежать), но сам свинец имеет период истощения 20 лет. Сходная ситуация и с германием, побочным элементом для цинка (период истощения 19 лет).

Таким образом, с точки зрения доступности ресурсов, новый припой терпит поражение…

Его широкомасштабное использование потребовало бы крайне быстрого роста предложения, периоды истощения его составляющих малы, их источники потенциально ограничены и он не может быть произведен без добычи материала, которого хотелось бы избежать с самого начала. Маловероятно, что было бы начато производство нового припоя, если бы инженеры по ресурсам оценили бы его состав с точи зрения доступности ресурсов.

Доступность ресурсов определяет:

· Период истощения;

· Содержание в породе (как основной или как побочный).

Даже если материал является удовлетворительным для конкретного применения всегда нужно рассматривать возможность его замены. Это позволит сократить издержки или улучшить проект с экологической точки зрения. Замещающие материалы должны удовлетворять всем технологическим, экономическим и экологическим требованиям предполагаемого применения.

Обычно продукт содержит много материалов и имеет потенциал для замены некоторых из них.

Пример: автомобиль, сокращение использования углеродистой стали, железа, цинка, а потребление высокопрочной стали, алюминия, меди и пластика – возросло (табл. 6.5).

Таблица 6.5. Материалы, используемые в автомобилях, кг.

Материал	1982г.	2002г.	% изменения
Углеродистая сталь Высокопрочная сталь Нержавеющая сталь Железо Пластик Резина Алюминий Стекло Медь Цинковое литье			-25 -11 -8 -2 -33

Там, где это имеет смысл, в укрепленных волокном пластмассовых компонентах теперь используют природные волокна, сокращая вес по сравнению с компонентами, укрепленными стекловолокном и увеличивая рециклируемость.

Пример: ружейная дробь из висмута.

Примерно 5 % использования свинца в 1990г. Уходило на охотничьи боеприпасы. Потом использование свинцовой дроби было запрещено для охоты на водоплавающую птицу, т.к. птицы умирали от отравления свинцом после заглатывания свинцовой дроби, попадающей в ОС.

Решили заменить свинец на сталь. Но плотность стали меньше, чем плотность свинца. Из-за этого необходима дополнительная корректировка при стрельбе и стальная дробь быстрее рассеивается.

Решили заменить сталь висмутом. Он обладает почти такой же плотностью, поэтому дробь ведет себя аналогично и висмут нетоксичен.

Но замена свинца висмутом не может стать долгосрочным решением, т.к. висмут и свинец встречаются в одних и тех же породах и висмут нельзя добыть без добычи свинца. Это приемлемо, т.к. доля боеприпасов незначительна. Но дробь – это нерециклируемый материал, надо искать другие пути восстановления и рециклирования висмута.

Замену материалов определяет:

· Характеристики материала;

· Доступность материала;

· Возможность использования ВМР.

Дата добавления: 2014-01-07