«Директива Європейського Союзу про обмеження небезпечних речовин в електричному та електронному обладнанні» (RoHS 2.0, 2011/65/EU та поправки до неї) встановлює чіткі обмеження та вимоги відповідності для небезпечних речовин у дротах і кабельних матеріалах. У цій статті систематично аналізуються технічні обмеження та положення про винятки для десяти речовин із обмеженнями (свинець, кадмій, шестивалентний хром, ртуть, полібромовані біфеніли, полібромовані дифенілові ефіри та чотири фталати) відповідно до RoHS 2.0 для кабельних матеріалів. З точки зору науки про виготовлення полімерів, у ньому детально розробляються рішення для розробки повного процесу для відповідних матеріалів, включаючи молекулярний дизайн, вибір системи, контроль ключових процесів і перевірку ланцюга поставок, спрямованих на досягнення потрійних цілей продуктивності: вогнестійкість (IEC 60332), відсутність галогенів (IEC 60754) і низька токсичність диму (IEC). 61034). Це забезпечує систематичний технічний шлях для зелених кабельних продуктів, орієнтованих на європейський ринок.
|
Заборонені речовини |
Гранично допустима концентрація (однорідний матеріал) |
Потенційні джерела та зв’язки з ризиками в кабельних матеріалах |
|
Свинець（Pb） |
0,1% (1000 ppm) |
Стабілізатори (традиційні термостабілізатори ПВХ), пігменти (хромат свинцю), покриття припою, компоненти сплаву та деякі старі перероблені матеріали. |
|
Кадмій (Cd) |
0,01% (100 ppm) |
Пігменти/барвники (такі як жовтий кадмій і червоний кадмій), стабілізатори ПВХ (система кадмій-барій/цинк) і домішки в гальванічних покриттях. |
|
Меркурій（Hg） |
0,1% (1000 ppm) |
Дуже рідко, можливо, через забруднення або специфічні залишки каталізатора. |
|
Шестивалентний хром（Cr VI） |
0,1% (1000 ppm) |
Металевий екрануючий шар, оброблений хроматною пасивацією (наприклад, броньована сталева стрічка), деякі жовті пігменти. |
|
Полібромовані біфеніли（PBB） |
0,1% (1000 ppm) |
Антипірени (історично використовувалися для полімерів, зараз здебільшого заборонені). |
|
Полібромований дифеніловий ефір（PBDE） |
0,1% (1000 ppm) |
Антипірени (декабромдифеніловий ефір тощо) широко використовуються в PE, PP, ABS, але RoHS чітко їх обмежує. |
|
Чотири типи фталатів（DEHP, BBP, DBP, DIBP） |
0,1% (1000 ppm) |
ПВХ пластифікатор (основний ризик гнучкої ПВХ оболонки/ізоляції кабелю). |
Певні винятки в Додатку III/IV RoHS 2.0 мають вирішальне значення для кабельної промисловості, але важливо звернути увагу на термін дії та обсяг цих винятків.
· Ведучий:
· Відмова 7(c)-I: Свинець використовується як домішка в ротаторах Фарадея з рідкоземельного гранату для оптоволоконних систем зв’язку (дійсний до 21 липня 2025 року? З урахуванням останніх переглядів).
· Інші виключення зі свинцю: свинець у високотемпературному розплавленому припої та свинець у склі/кераміці електронних компонентів, які мають низьку кореляцію з основним матеріалом кабелів.
· Кадмій: виключення кадмію та його сполук в матеріалах електричних контактів (застосовується до певних клем роз’єму, а не до корпусу кабелю).
Основний принцип розробки: якщо немає прямого та обов’язкового винятку, дизайн рецептури повинен забороняти використання будь-яких речовин, заборонених до використання, незалежно від того, чи існують вони в смолах, добавках, маткових сумішах або технологічних допоміжних речовинах.
Відповідність RoHS 2.0 є базовою вимогою, тоді як «без галогенів» зазвичай є високоефективним стандартом для кабелів на європейському ринку (зокрема, для будівництва та залізничного транспорту). Обидва мають бути досягнуті одночасно.
· Система заборони: бромованийвогнезахисні системина основі PBB і PBDE прямо заборонені RoHS і не можуть використовуватися.
· Система дозволена, але підлягає оцінці:
· Бромовані антипірени, що не містять PBDE: такі як бромований полістирол, бромована епоксидна смола, етиленбіс(тетрабромфталімід) тощо. Хоча вони не заборонені RoHS, вони можуть бути обмежені іншими правилами (наприклад, REACH SVHC) або екологічними стандартами кінцевих брендів. Крім того, вони можуть утворювати корозійні гази під час згоряння, що не відповідає промисловій тенденції «без галогенів».
· Хлоровані антипірени: такі як хлорований парафін. Не заборонено RoHS, але також стикається з екологічними проблемами та виключенням через вимоги "без галогенів".
· Основна система, що не містить галогенів і відповідає RoHS:
· Гідроксиди металів: гідроксид алюмінію (ATH), гідроксид магнію (MDH). Чисті за своєю природою, вільні від речовин, обмежених RoHS, вони є абсолютно безпечною та екологічною альтернативою.
· Фосфорно-азотна розширювальна система: поліфосфат амонію (ПП), похідні меламіну (МЦА, МПП та ін.). Слід звернути увагу на домішки важких металів (таких як кадмій, свинець) у сировині.
· На основі фосфору: органічні фосфати, гіпофосфіти та ін. Необхідно оцінити їх термічну та гідролітичну стабільність.
· На основі кремнію, на основі азоту та ін.
· Основна смола: поліолефіни (PE, PP, EVA, POE), еластомери (TPU, TPE) і системи зшивання (XLPE, XLPO) за своєю суттю не містять речовин, обмежених RoHS, і є безпечним вибором. ПВХ залишається придатним для використання, але його необхідно поєднувати зі стабілізаторами, що не містять свинцю/кадмію (стабілізатори кальцію та цинку) та нефталатними екологічно чистими пластифікаторами (такими як тримелітати, цитрати та пластифікатори на полімерній основі).
· Барвник: необхідно використовувати органічні пігменти або спеціальні неорганічні пігменти (такі як пігменти на основі оксиду заліза, які пройшли відповідну обробку), які не містять свинцю, кадмію та хроматів.
Інші добавки: антиоксиданти, мастила, зшиваючі агенти (наприклад, DCP), сенсибілізатори тощо вимагають від постачальників надання декларації відповідності RoHS (DoC) і допоміжних звітів про випробування (наприклад, дані ICP-MS).
Мета: забезпечити чудові механічні властивості (міцність на розрив, відносне подовження при розриві, стійкість до стирання) та електричні властивості (діелектрична міцність, опір ізоляції), водночас відповідаючи вимогам IEC 60332-1 (один вертикальний горіння) або вищих класів (наприклад, IEC 60332-3 комплексне горіння), а також IEC 60754-1/2 (безгалогенний низький рівень). корозійні гази) і IEC 61034-1/2 (низька щільність диму).
|
Тип кабелю |
Рекомендована базова система матеріалів |
Основна безгалогенна вогнезахисна система |
Ключові процеси та точки продуктивності |
|
Ізоляція / оболонка будівельної проводки |
Сплав EVA/PE або суміш EVA/LLDPE/POE |
Система ATH з високим наповненням (60-65%) може бути змішана з невеликою кількістю модифікованої поверхні MDH для підвищення термостійкості. Відмінне димопоглинання. |
Забезпечити технологічність екструзії та гладкість поверхні за високих умов наповнення; Контролюйте міцність розплаву, щоб запобігти капанню; Потрібне випробування на тривале термічне старіння (наприклад, 90 ℃, 7 днів). |
|
Оболонка кабелю передачі даних |
На основі PE/EVA або TPU |
Комплексна система ATH/MDH (загальне наповнення 50-60%). Система TPU може вибрати рідкий вогнезахисний засіб на основі азоту фосфору. |
Збалансована гнучкість і вогнестійкість; Зверніть увагу на зносостійкість і стійкість до розтріскування під впливом зовнішнього середовища (ESC); Потрібна висока стійкість кольору. |
|
Силовий кабель (ізольований поліетилен) |
Зшитий матеріал на основі LDPE |
Переважає висока термостійкість MDH (55-65%). ATH не підходить для процесу зшивання пероксиду через низьку температуру розкладання. |
MDH вимагає спеціальної обробки силаном, щоб бути сумісним із силановими системами зшивання; Переконайтеся, що це не впливає на ступінь зшивання (теплове розширення); Суворо контролюйте іони домішок, щоб забезпечити електричні характеристики. |
|
Кабелі автомобільні (низьковольтні) |
Зшитий поліолефін або TPE |
Високотермостійка композиційна система MDH або гідроксиду фосфорного азоту. Кількість наповнювача повинна збалансувати гнучкість і вогнестійкість (зазвичай 40-55%). |
Відповідати певним стандартам в автомобільній промисловості (таким як ISO 6722); Потрібна чудова стійкість до масла, охолоджуючої рідини та стійкість до циклічного нагрівання; Невелика кількість опадів. |
|
Кабель високої гнучкості |
Еластомер на основі POE/SEBS |
Ультратонкодисперсний модифікований АТГ або мікрокапсульований фосфорно-азотний антипірен з низькою кількістю наповнювача (<50%) можна синергічно поєднувати з нанонаповнювачами (модифікованим монтморилонітом). |
Серцевина повинна підтримувати високе подовження (>300%) і багаторазовий термін служби при вигині; Обробка поверхні та дисперсія антипіренів є вирішальними. |
1. Обробка поверхні та дисперсія: обробка поверхні стеариновою кислотою, силаном або титанатним зв’язуючим агентом необхідна для ATH/MDH для покращення сумісності з полімерними поверхнями, покращення механічних властивостей та вогнезахисної ефективності, одночасно зменшуючи поглинання вологи.
2. Комбінована технологія співпраці:
·ATH+MDH: досягнення синергії поглинання тепла в широкому діапазоні температур.
· Система гідроксид + кремній (наприклад, силіконова маткова суміш): підвищує міцність розплаву, сприяє карбонізації та покращує стікання.
· Система гідроксид + фосфорний азот (така як APP/MCA): створення бар’єрного шару розширення може помірно зменшити загальну кількість наповнення.
3. Контроль температури обробки: Особливо для систем наповнення ATH налаштування температури кожної секції екструдера повинні бути нижчими за початкову температуру розкладання (приблизно 200 ℃), щоб запобігти утворенню бульбашок і водяної пари під час обробки, що може спричинити погіршення якості матеріалу та дефекти поверхні.
Розробка комплаєнсу є не лише технічною проблемою, а й системою управління.
1. Перевірка кваліфікації постачальника: усі постачальники сировини зобов’язані надати дійсну декларацію відповідності RoHS (DoC) і повне розкриття матеріалів (FMD) для кожної партії.
2. Вхідна інспекція (IQC):
· Необхідно проводити регулярні вибіркові перевірки матеріалів з високим ступенем ризику (барвна маткова суміш, антипірени, стабілізатори, пластифікатори), а методи виявлення мають відповідати стандартам серії IEC 62321 (таким як ICP-OES/MS для важких металів і GC-MS для органічних речовин з обмеженим доступом).
· Створіть список кваліфікованих постачальників (AVL) для сировини та динамічно оновлюйте його.
3. Відстеження партії: створіть повну систему відстеження від зберігання сировини, виробничої партії до виходу готової продукції, забезпечуючи можливість відстеження будь-якого продукту до вихідної партії матеріалу та відповідних звітів про випробування.
Розвитокбезгалогенові матеріали для проводів і кабелівякі відповідають стандарту ЄС RoHS 2.0, є систематичним проектом, який об’єднує тлумачення нормативних документів, матеріалознавство, інженерні процеси та управління якістю.
