Institute of Circuit Technology : une nouvelle approche du recyclage des PCB

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Un projet de deux ans financé par une subvention Innovate UK SMART vise à réduire l'impact des déchets électroniques en utilisant des produits d'origine naturelle, biodégradables et non toxiques. Les participants au webinaire de la réunion annuelle de l'Institute of Circuit Technology du 2 mars en ont appris davantage sur le projet, ainsi que sur les obligations légales en matière de paperasserie en vertu de la réglementation britannique REACH.

Après les travaux officiels, la présidente des TIC, Emma Hudson, a présenté et animé ce webinaire technique, qui a apporté une dernière mise à jour sur l'avancement du projet ReCollect et a discuté des implications législatives de la réglementation britannique REACH.

ReCollect (Efficient Manufacturing of Recyclable Composite Laminates for Electrical Goods) était un projet de 30 mois financé par le programme Innovate UK SMART Grant et dirigé par Jiva Materials, en partenariat avec Coventive Composites. Le projet ReCollect vise à réduire l'impact du flux de déchets électroniques en utilisant des produits d'origine naturelle, biodégradables et non toxiques.

Proposé comme un moyen alternatif de gestion des cartes de circuits imprimés en fin de vie, le projet se concentre sur l'élimination de la fibre de verre et de la résine époxyde de la chaîne d'approvisionnement grâce à l'utilisation d'une nouvelle technologie de stratifié recyclable connue sous le nom de "Soluboard", basée sur un renforcement en fibres naturelles tissées et un polymère soluble dans l'eau chaude. En fin de vie, ce matériau peut être recyclé simplement en l'immergeant dans de l'eau presque bouillante, provoquant la dissolution du polymère, permettant de séparer facilement le renfort fibreux pour le retraitement ou le compostage, et de récupérer les composants électroniques et les circuits intacts.

L'objectif principal était de démontrer la faisabilité de la production d'un substrat PCB en grands volumes avec des performances comparables à CEM-1 et FR-4 au Royaume-Uni. L'objectif secondaire était de s'assurer que ce substrat était compatible avec les procédés de gravure et de placage aqueux existants utilisés dans la fabrication des PCB. Les TIC ont assuré la diffusion et les réactions de l'industrie. Le projet est maintenant terminé et Jack Herring, directeur général de Jiva Materials, a donné un résumé significatif de ce qui avait été réalisé.

Herring a décrit le marché cible initial comme étant les PCB de base dans les équipements domestiques, dont les déchets constituaient 32 % des DEEE. Les produits comprenaient des périphériques PC, des circuits d'alimentation et un éclairage LED. Il a rappelé à l'auditoire que la directive DEEE imposait la responsabilité de la récupération des déchets au fabricant du produit et que les PCB Soluboard pouvaient être retirés pour être recyclés des produits récupérés grâce aux programmes de reprise des DEEE.

Concernant les économies de carbone, il a déclaré que l'empreinte carbone d'un mètre carré de Soluboard équivaut à 7,1 kg de CO2, contre 17,7 kg pour un mètre carré similaire de FR-4, soit une réduction de 60 %. Et l'économie de plastique de Soluboard par rapport au FR-4 est de 620 grammes par mètre carré. Un prix de vente équivalent à celui du FR-4 peut être atteint, et le matériau peut être fourni sous la forme d'un stratifié cuivré pour la fabrication de PCB ou d'un stratifié non revêtu pour les applications d'électronique imprimée.

Il a été démontré que Soluboard est compatible avec les procédés par voie humide standard de l'industrie pour la fabrication de PCB. Il est directement percé et acheminé, et les assemblages de circuits imprimés peuvent être soudés avec succès avec des alliages à basse température. Herring a montré des exemples de cartes pour blocs d'alimentation produites par la technologie d'impression et de gravure, avec une réserve de soudure durcie thermiquement. Un autre exemple était les panneaux pour l'éclairage LED, conçus pour atteindre les niveaux de réflectivité requis. Dans un contexte d'électronique imprimée, Soluboard non revêtu a été utilisé pour produire des cartes pour les microcontrôleurs Arduino à l'aide d'encres argentées fonctionnelles standard de l'industrie.

Des fiches techniques préliminaires avaient été préparées avec une liste complète des propriétés mécaniques et électriques. Le matériau a un indice d'inflammabilité équivalent à UL94V-0 et devrait être officiellement reconnu sous peu.

Regarder vers l'avant Herring a discuté des plans futurs. Le marché cible initial était les PCB de base - simple et double face sans trous traversants plaqués - et ce niveau technologique avait été atteint dans le cadre du projet ReCollect financé par Innovate. À l'avenir, il est destiné à traiter les applications multicouches. Une perspective passionnante est le Concept Luna de Dell Technologies, dans lequel Dell explore les moyens de réduire l'empreinte carbone de ses produits pour les rendre réutilisables et réparables avant de finalement recycler les matériaux et les composants. Dell a montré un intérêt certain pour "une nouvelle carte de circuit imprimé biosourcée composée de fibres de lin dans la base et d'un polymère soluble dans l'eau comme colle", a déclaré Herring, et Jiva a hâte de devenir un collaborateur du projet.

En termes de développement du substrat, la première version de Soluboard avait un renfort en toile de jute à armure relativement grossière. Un tissu à tissage plus fin permettait d'améliorer les propriétés électriques et constituerait la base d'un stratifié de deuxième génération. La solubilité du composant de résine présentait clairement certains obstacles à surmonter lorsque des chimies aqueuses plaquées à travers les trous étaient rencontrées, et c'était un autre domaine de développement à aborder une fois que le financement supplémentaire était obtenu. Un autre sujet d'intérêt était l'électronique dans le moule, où les propriétés thermoplastiques du Soluboard en font un choix approprié, et un équipement de recyclage efficace pour traiter le Soluboard récupéré des systèmes de reprise sera développé.

Une approche systématique de la réglementationPoursuivant sur le thème de la conscience chimique et du monde passionnant de la législation, Colin Martin, associé principal chez ParaChem Consulting Chemists, nous a rappelé nos responsabilités statutaires en vertu de la réglementation REACH (enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des produits chimiques).

REACH a été créé en 2007 en tant que règlement européen sur les produits chimiques visant à améliorer la protection de la santé humaine et de l'environnement par l'identification des propriétés intrinsèques des substances chimiques. Le Royaume-Uni a officiellement quitté l'UE le 31 janvier 2020 ("BREXIT"), de sorte que les réglementations REACH de l'UE n'étaient plus juridiquement contraignantes. Ils ont été remplacés par UK REACH, une nouvelle exigence légale de divulguer des informations sur la composition des «articles» manufacturés, et les demandes de divulgation remonteraient toujours la chaîne d'approvisionnement de toutes les entreprises de l'UE.

Le département du gouvernement britannique responsable de REACH est le Département de l'environnement, de l'alimentation et des affaires rurales (DEFRA), qui a mené une enquête pour établir le statut de l'industrie britannique en ce qui concerne la conformité à REACH. Elle a conclu que les fabricants comprenaient mal REACH et les obligations qui en découlent. La majeure partie de l'industrie n'était pas au courant de la réglementation ou de ses implications, même si le non-respect des obligations de divulgation constituait en fait une infraction pénale. Après avoir publié les résultats de son enquête, le DEFRA adopte désormais une position active sur REACH, et ses réglementations seront appliquées.

Que se passe-t-il ensuite ? Martin a entrepris de démêler les complexités des procédures et de présenter une approche systématique de la conformité. Il a souligné que, bien que cela implique un engagement de ressources, cela ne devrait pas être écrasant si l'exercice est abordé méthodiquement. Il est nécessaire de constituer une base de données fournissant des données sur les "substances extrêmement préoccupantes" (SVHC) dans les articles manufacturés. La base de données devra inclure des inventaires de tous les consommables de fabrication et de tous les articles fabriqués ou achetés, avec les SVHC identifiées et leurs pourcentages massiques calculés. L'information minimale à fournir au consommateur est le nom de la SVHC, et celle-ci doit être fournie dans les 45 jours. Un logiciel propriétaire spécialisé est disponible pour faciliter la gestion de la base de données.

Martin a donné un exemple de liste de tous les consommables et de leurs compositions, puis a examiné spécifiquement les composants individuels d'un produit particulier, avec la composition d'un masque de soudure propriétaire fictif utilisé à titre d'illustration. La concentration de chacun de ces consommables dans le produit a été déterminée. De même, son inventaire d'articles énumérait tous les ingrédients entrant dans la fabrication de chaque article et leurs pourcentages massiques.

Une fois toute cette collecte de données terminée, elle a fourni une ressource à partir de laquelle cinq catégories de rapports formels pouvaient être préparées : les SVHC du Royaume-Uni à des concentrations supérieures à 0,1 % contenues dans des articles individuels, similaires pour les SVHC de l'UE, les rapports des clients sur les SVHC du Royaume-Uni contenus dans des articles, similaires pour les SVHC de l'UE, et un rapport de l'Agence européenne des produits chimiques si plus de 1 000 kg de toute SVHC étaient traités en un an.

En tant que personne ayant connu une carrière en maîtrisant les aspects techniques de la fabrication de cartes de circuits imprimés, on m'a rappelé que les obligations légales en matière de paperasserie s'étendent bien au-delà de la production de routine et de la documentation d'assurance qualité.