„Директивата за ограничаване на опасните вещества в електрическото и електронното оборудване“ на Европейския съюз (RoHS 2.0, 2011/65/EU и нейните изменения) определя ясни ограничения и изисквания за съответствие за опасни вещества в проводници и кабелни материали. Тази статия систематично анализира техническите граници и клаузите за освобождаване за десетте ограничени вещества (олово, кадмий, шеставалентен хром, живак, полибромирани бифенили, полибромирани дифенил етери и четири фталата) съгласно RoHS 2.0 за кабелни материали. От гледна точка на науката за формулиране на полимери, той подробно разработва решения за цялостно разработване на процеси за съвместими материали, включително молекулен дизайн, избор на система, ключов контрол на процеса и проверка на веригата за доставки, насочени към постигане на тройните цели за ефективност на забавяне на горенето (IEC 60332), без халоген (IEC 60754) и ниска токсичност на дим (IEC). 61034). Това осигурява систематичен технически път за зелени кабелни продукти, насочени към европейския пазар.
|
Забранени вещества |
Максимално допустима концентрация (хомогенен материал) |
Потенциални източници и рискови връзки в кабелните материали |
|
Олово (Pb) |
0,1% (1000 ppm) |
Стабилизатори (традиционни PVC топлинни стабилизатори), пигменти (оловен хромат), спойващи покрития, компоненти от сплави и някои стари рециклирани материали. |
|
кадмий (Cd) |
0,01% (100 ppm) |
Пигменти/оцветители (като кадмиево жълто и кадмиево червено), PVC стабилизатори (кадмиево-бариева/цинкова система) и примеси в галванични покрития. |
|
Меркурий (Hg) |
0,1% (1000 ppm) |
Много рядко, вероятно поради замърсяване или специфични остатъци от катализатор. |
|
Шествалентен хром（Cr VI） |
0,1% (1000 ppm) |
Метален екраниращ слой, обработен с хроматна пасивация (като бронирана стоманена лента), някои жълти пигменти. |
|
Полибромирани бифенили（PBB） |
0,1% (1000 ppm) |
Забавители на горенето (исторически използвани за полимери, сега до голяма степен забранени). |
|
Полибромиран дифенил етер（PBDE） |
0,1% (1000 ppm) |
Забавителите на горенето (декабромодифенил етер и др. са широко използвани в PE, PP, ABS, но RoHS изрично ги ограничава). |
|
Четири вида фталати（DEHP, BBP, DBP, DIBP） |
0,1% (1000 ppm) |
PVC пластификатор (основният риск от гъвкава PVC обвивка на кабела/изолация). |
Някои изключения в приложение III/IV на RoHS 2.0 са от решаващо значение за кабелната индустрия, но е важно да се отбележи периодът на валидност и обхватът на тези изключения
· Олово:
· Освобождаване от задължение 7(c)-I: Олово, използвано като примес в редкоземни гранати Фарадеев ротатори за комуникационни системи с оптични влакна (валидно до 21 юли 2025 г.? Предмет на последните ревизии).
· Други изключения за олово: Олово в разтопен при висока температура спойка и олово в стъкло/керамика на електронни компоненти, които имат слаба корелация с основния материал на кабелите.
· Кадмий: Освобождаване на кадмий и неговите съединения в електрическите контактни материали (приложимо за определени клеми на съединителя, не за тялото на кабела).
Основен принцип на разработка: Освен ако не е изрично и задължително изключено, дизайнът на формулата трябва да забранява използването на всякакви ограничени вещества, независимо дали съществуват в смоли, добавки, мастербачи или помощни средства за обработка.
Съответствието с RoHS 2.0 е основното изискване, докато „без халогени“ обикновено е стандарт с висока производителност за кабели на европейския пазар (особено в строителството и железопътния транспорт). И двете трябва да бъдат постигнати едновременно.
· Система за забрана: бромиранасистеми за забавяне на горенетобазирани на PBB и PBDE са директно забранени от RoHS и не могат да се използват.
· Системата е разрешена, но подлежи на оценка:
· Не-PBDE бромирани забавители на горенето: като бромиран полистирол, бромирана епоксидна смола, етилен бис(тетрабромофталимид) и т.н. Въпреки че не са забранени от RoHS, те могат да бъдат ограничени от други разпоредби (напр. REACH SVHC) или екологични стандарти на крайната марка. Освен това, те могат да отделят корозивни газове по време на горене, което не е в съответствие с индустриалната тенденция за „без халогени“.
· Хлорирани забавители на горенето: като хлориран парафин. Не е забранено от RoHS, но също така е изправено пред опасения за околната среда и изключване поради изискванията за „без халогени“.
· Основна система без халогени и RoHS-съвместима:
· Метални хидроксиди: Алуминиев хидроксид (ATH), магнезиев хидроксид (MDH). Чисти по природа, без вещества, ограничени от RoHS, те са абсолютно безопасна и екологична алтернатива.
· Фосфорно-азотна разширителна система: амониев полифосфат (АРР), меламинови производни (MCA, MPP и др.). Трябва да се обърне внимание на примесите на тежки метали (като кадмий, олово) в суровините.
· На базата на фосфор: органични фосфати, хипофосфити и др. Трябва да се оцени тяхната термична стабилност и хидролитична стабилност.
· На силициева, азотна основа и др.
· Основна смола: Полиолефините (PE, PP, EVA, POE), еластомерите (TPU, TPE) и омрежващите системи (XLPE, XLPO) по своята същност не съдържат вещества, ограничени от RoHS, и са безопасен избор. PVC остава използваем, но трябва да се комбинира със стабилизатори без олово/без кадмий (стабилизатори на калций и цинк) и нефталатни екологични пластификатори (като тримелитати, цитрати и пластификатори на полимерна основа).
· Оцветител: Трябва да се използват органични пигменти или специфични неорганични пигменти (като пигменти на базата на железен оксид, които са преминали през третиране за съответствие) без олово, кадмий и хромати.
Други добавки: Антиоксиданти, лубриканти, омрежващи агенти (напр. DCP), сенсибилизатори и т.н., всички изискват от доставчиците да предоставят декларация за съответствие на RoHS (DoC) и подкрепящи доклади от тестове (напр. ICP-MS данни).
Цел: Осигуряване на отлични механични свойства (якост на опън, удължение при скъсване, устойчивост на абразия) и електрически свойства (диелектрична якост, устойчивост на изолация), като същевременно отговаря на изискванията за забавяне на пламъка на IEC 60332-1 (единично вертикално изгаряне) или по-високи степени (напр. IEC 60332-3 групово изгаряне), както и IEC 60754-1/2 (слабо без халогени корозивни газове) и IEC 61034-1/2 (ниска плътност на дима).
|
Тип кабел |
Препоръчителна система за основни материали |
Основна система за забавяне на горенето без халогени |
Ключови процеси и точки на ефективност |
|
Изолация/обвивка на сградни кабели |
EVA/PE сплав или смес EVA/LLDPE/POE |
ATH система с високо пълнене (60-65%) може да се смеси с малко количество повърхностно модифициран MDH за подобряване на температурната устойчивост. Отлично потискане на дима. |
Осигурете способност за екструдиране и гладкост на повърхността при високи условия на пълнене; Контролирайте силата на стопяване, за да предотвратите капенето; Изисква се дългосрочно термично стареене (като 90 ℃, 7d). |
|
Обвивка на комуникационния кабел за данни |
Базиран на PE/EVA или TPU |
Комплексна система ATH/MDH (общо запълване 50-60%). TPU системата може да избере течен забавител на горенето на фосфорен азот. |
Балансиране на гъвкавост и забавяне на горенето; Обърнете внимание на устойчивостта на износване и устойчивостта на напукване под въздействието на околната среда (ESC); Необходима е висока стабилност на цвета. |
|
Захранващ кабел (XLPE изолация) |
Омрежен материал на основата на LDPE |
Преобладава висока термична стабилност MDH (55-65%). ATH не е подходящ за процес на омрежване на пероксид поради ниската си температура на разлагане. |
MDH изисква специално третиране със силан, за да бъде съвместим със силанови омрежващи системи; Уверете се, че не влияе на степента на омрежване (термично разширение); Контролирайте стриктно примесните йони, за да осигурите електрически характеристики. |
|
Автомобилни кабели (ниско напрежение) |
Омрежен полиолефин или TPE |
Композитна система от MDH или фосфорен азотен хидроксид с висока устойчивост на топлина. Количеството за пълнене трябва да балансира гъвкавостта и забавянето на горенето (обикновено 40-55%). |
Отговарят на специфични стандарти в автомобилната индустрия (като ISO 6722); Изисква се отлична устойчивост на масло, устойчивост на охлаждаща течност и устойчивост на топлинни цикли; Ниски валежи. |
|
Кабел с голяма гъвкавост |
Еластомер на база POE/SEBS |
Ултра фин модифициран ATH или микрокапсулиран фосфорен азот забавител на горенето, с ниско количество на пълнене (<50%), може да се комбинира синергично с нано пълнители (модифициран монтморилонит). |
Ядрото е да се поддържа високо удължение (>300%) и многократен живот на огъване; Повърхностната обработка и дисперсията на забавителите на горенето са от решаващо значение. |
1. Повърхностна обработка и дисперсия: Повърхностната обработка със стеаринова киселина, силан или титанатни свързващи агенти е необходима за ATH/MDH за подобряване на съвместимостта с полимерните интерфейси, подобряване на механичните свойства и ефективността на забавяне на горенето, като същевременно намалява абсорбцията на влага.
2. Съставна съвместна технология:
·ATH+MDH: Постигане на синергия на абсорбция на топлина в широк температурен диапазон.
·Система хидроксид+силиций (като силиконова мастербач): повишава здравината на стопилката, насърчава карбонизацията и подобрява капенето.
· Система хидроксид+фосфорен азот (като APP/MCA): Изграждането на бариерен слой за разширяване може умерено да намали общото количество на пълнене.
3. Контрол на температурата на обработка: Специално за ATH системи за пълнене, настройката на температурата на всяка секция на екструдера трябва да бъде по-ниска от началната температура на разлагане (около 200 ℃), за да се предотврати генерирането на мехурчета и водна пара по време на обработката, което може да причини разграждане на материала и повърхностни дефекти.
Развитието на съответствието е не само технически въпрос, но и проблем на системата за управление.
1. Преглед на квалификацията на доставчика: От всички доставчици на суровини се изисква да предоставят валидна RoHS декларация за съответствие (DoC) и пълно разкриване на материала (FMD) за всяка партида.
2. Входяща инспекция (IQC):
· Трябва да се извършват редовни проверки на място на материали с висок риск (цветен мастербач, забавители на горенето, стабилизатори, пластификатори), а методите за откриване трябва да се отнасят до серията стандарти IEC 62321 (като ICP-OES/MS за тежки метали и GC-MS за органични вещества с ограничен достъп).
· Създайте списък с квалифицирани доставчици (AVL) за суровини и го актуализирайте динамично.
3. Проследяемост на партидите: Създайте цялостна система за проследимост от съхранението на суровини, производствената партида до изходящия готов продукт, като гарантирате, че всеки продукт може да бъде проследен обратно до оригиналната му партида материал и свързаните с нея доклади за изпитване.
Развиванебезхалогенни материали за жици и кабеликоито отговарят на стандарта RoHS 2.0 на ЕС, е систематичен проект, който интегрира нормативно тълкуване, наука за материалите, инженерство на процеси и управление на качеството.
