Europos Sąjungos „Pavojingų medžiagų apribojimo elektros ir elektroninės įrangos direktyva“ (RoHS 2.0, 2011/65/ES ir jos pakeitimai) nustato aiškius apribojimus ir atitikties reikalavimus pavojingoms medžiagoms laidų ir kabelių medžiagose. Šiame straipsnyje sistemingai analizuojamos dešimties ribojamų medžiagų (švino, kadmio, šešiavalenčio chromo, gyvsidabrio, polibromintų bifenilų, polibromintų difenilo eterių ir keturių ftalatų) techninės ribos ir išimčių sąlygos, taikomos kabelių medžiagoms pagal RoHS 2.0. Polimerų formulavimo mokslo požiūriu, jame išsamiai aprašomi viso proceso kūrimo sprendimai atitinkančioms medžiagoms, įskaitant molekulinį projektavimą, sistemos parinkimą, pagrindinių procesų valdymą ir tiekimo grandinės patikrą, siekiant įgyvendinti trigubus veiksmingumo tikslus: antipireną (IEC 60332), be halogenų (IEC 60754) ir mažą toksiškumą (IEC 6103). Tai suteikia sistemingą techninį kelią ekologiškiems kabelių produktams, skirtiems Europos rinkai.
|
Apribotos medžiagos |
Didžiausia leistina koncentracija (homogeniška medžiaga) |
Galimi šaltiniai ir rizikos ryšiai kabelių medžiagose |
|
Švinas (Pb) |
0,1 % (1000 ppm) |
Stabilizatoriai (tradiciniai PVC šilumos stabilizatoriai), pigmentai (švino chromatas), litavimo dangos, lydinio komponentai ir kai kurios senos perdirbtos medžiagos. |
|
Kadmis (Cd) |
0,01 % (100 ppm) |
Pigmentai / dažikliai (pvz., kadmio geltona ir kadmio raudona), PVC stabilizatoriai (kadmio bario / cinko sistema) ir priemaišos galvanizuotose dangose. |
|
Gyvsidabris (Hg) |
0,1 % (1000 ppm) |
Labai retas, galbūt dėl taršos arba specifinių katalizatoriaus likučių. |
|
Šešiavalentis chromas (Cr VI) |
0,1 % (1000 ppm) |
Metalinis apsauginis sluoksnis, apdorotas chromato pasyvavimu (pvz., šarvuota plieno juosta), kai kurie geltoni pigmentai. |
|
Polibrominti bifenilai (PBB) |
0,1 % (1000 ppm) |
Antipirenai (istoriškai naudojami polimerams, dabar iš esmės uždrausti). |
|
Polibromintas difenilo eteris (PBDE) |
0,1 % (1000 ppm) |
Antipirenai (dekabromdifenilo eteris ir kt. buvo plačiai naudojami PE, PP, ABS, tačiau RoHS juos aiškiai riboja). |
|
Keturių tipų ftalatai (DEHP, BBP, DBP, DIBP) |
0,1 % (1000 ppm) |
PVC plastifikatorius (pagrindinė lankstaus PVC kabelio apvalkalo/izoliacijos rizika). |
Tam tikros RoHS 2.0 III/IV priedo išimtys yra labai svarbios kabelių pramonei, tačiau svarbu atkreipti dėmesį į šių išimčių galiojimo laikotarpį ir apimtį.
· Švinas:
· 7(c)-I išimtis: švinas naudojamas kaip priemaiša retųjų žemių granato Faradėjaus rotatoriuose, skirtuose šviesolaidžio ryšio sistemoms (galioja iki 2025 m. liepos 21 d.? Priklausomai nuo naujausių pataisymų).
· Kitos švino išimtys: švinas aukštos temperatūros lydmetaliuose ir švinas elektroninių komponentų stikle/keramikoje, kurie mažai koreliuoja su pagrindine kabelių medžiaga.
· Kadmis: kadmio ir jo junginių išimtys elektros kontaktinėse medžiagose (taikoma tam tikriems jungčių gnybtams, o ne kabelio korpusui).
Pagrindinis kūrimo principas: jei nėra aiškiai ir būtinai išimtis, formuluotės konstrukcijoje turi būti uždrausta naudoti bet kokias ribojamas medžiagas, nesvarbu, ar jų yra dervose, prieduose, pagrindiniame mišinyje ar pagalbinėse perdirbimo medžiagose.
Atitiktis RoHS 2.0 yra pagrindinis reikalavimas, o „be halogenų“ paprastai yra aukštos kokybės kabelių standartas Europos rinkoje (ypač statybose ir geležinkelių tranzitu). Abu turi būti pasiekti vienu metu.
· Draudimo sistema: bromintaantipireno sistemosremiantis PBB ir PBDE yra tiesiogiai draudžiami pagal RoHS ir jų negalima naudoti.
· Sistema leidžiama, bet turi būti įvertinta:
· Ne PBDE brominti antipirenai: pvz., bromintas polistirenas, brominta epoksidinė derva, etileno bis(tetrabromftalimidas) ir kt. Nors RoHS nedraudžia, jie gali būti apriboti kitais reglamentais (pvz., REACH SVHC) arba galutinio prekės ženklo aplinkosaugos standartais. Be to, degimo metu jie gali išskirti ėsdinančias dujas, o tai neatitinka pramonės tendencijos „be halogenų“.
· Chlorinti antipirenai: pvz., chloruotas parafinas. Nedraudžiama pagal RoHS, bet taip pat susiduriama su aplinkosaugos problemomis ir atskirtimi dėl reikalavimų „be halogenų“.
· Pagrindinė sistema be halogenų ir suderinama su RoHS:
· Metalų hidroksidai: aliuminio hidroksidas (ATH), magnio hidroksidas (MDH). Grynos prigimties, be RoHS ribojamų medžiagų, jie yra visiškai saugi ir ekologiška alternatyva.
· Fosforo-azoto plėtimosi sistema: amonio polifosfatas (APP), melamino dariniai (MCA, MPP ir kt.). Reikia atkreipti dėmesį į sunkiųjų metalų priemaišas (pvz., kadmis, švinas) žaliavose.
· Fosforo pagrindu: organiniai fosfatai, hipofosfitai ir kt. Reikia įvertinti jų terminį stabilumą ir hidrolizinį stabilumą.
· Silicio pagrindu, azoto pagrindu ir kt.
· Bazinė derva: poliolefinai (PE, PP, EVA, POE), elastomerai (TPU, TPE) ir kryžminio sujungimo sistemos (XLPE, XLPO) iš prigimties neturi RoHS ribojamų medžiagų ir yra saugus pasirinkimas. PVC išlieka tinkamas naudoti, bet turi būti suporuotas su stabilizatoriais be švino / be kadmio (kalcio-cinko stabilizatoriais) ir aplinkai nekenksmingais plastifikatoriais (pvz., trimelitatais, citratais ir polimerų pagrindu pagamintais plastifikatoriais).
· Dažiklis: turi būti naudojami organiniai arba specifiniai neorganiniai pigmentai (pvz., pigmentai geležies oksido pagrindu, kurie buvo apdoroti pagal reikalavimus), be švino, kadmio ir chromatų.
Kiti priedai: antioksidantai, tepalai, kryžminių jungčių medžiagos (pvz., DCP), sensibilizatoriai ir kt. – visi tiekėjai turi pateikti RoHS atitikties deklaraciją (DoC) ir patvirtinančias bandymų ataskaitas (pvz., ICP-MS duomenis).
Tikslas: Užtikrinti puikias mechanines savybes (tempimo stiprumą, pailgėjimą trūkimo metu, atsparumą dilimui) ir elektrines savybes (dielektrinį stiprumą, izoliacijos varžą), tuo pat metu atitinkant IEC 60332-1 (vieno vertikalaus degimo) arba aukštesnių klasių (pvz., IEC 60332-3 sujungtas degimas), taip pat mažo korozijos IEC 60332-3 (nekoreguojantis IEC 6034-10) reikalavimus. dujos) ir IEC 61034-1/2 (mažas dūmų tankis).
|
Kabelio tipas |
Rekomenduojama pagrindinių medžiagų sistema |
Pagrindinė antipireno sistema be halogenų |
Pagrindiniai procesai ir veiklos taškai |
|
Pastato laidų izoliacija/apvalkalas |
EVA/PE lydinys arba EVA/LLDPE/POE mišinys |
Didelio užpildymo ATH sistema (60-65%) gali būti sumaišyta su nedideliu kiekiu modifikuoto paviršiaus MDH, kad būtų padidintas atsparumas temperatūrai. Puikus dūmų slopinimas. |
Užtikrinti ekstruzijos apdorojamumą ir paviršiaus lygumą esant aukštoms užpildymo sąlygoms; Kontroliuokite lydymosi stiprumą, kad išvengtumėte lašėjimo; Būtinas ilgalaikio terminio senėjimo (pvz., 90 ℃, 7 d) bandymas. |
|
Ryšio duomenų kabelio apvalkalas |
PE/EVA arba TPU pagrindu |
ATH/MDH kompleksinė sistema (bendras užpildymas 50-60%). TPU sistema gali pasirinkti fosforo azoto skystą antipireną. |
Lankstumo ir liepsnos slopinimo subalansavimas; Atkreipkite dėmesį į atsparumą dilimui ir atsparumą aplinkos poveikiui įtrūkimams (ESC); Reikalingas didelis spalvų stabilumas. |
|
Maitinimo kabelis (XLPE izoliacija) |
LDPE pagrindu pagaminta kryžminė medžiaga |
Vyrauja didelio terminio stabilumo MDH (55-65%). ATH netinka peroksido kryžminimo procesui dėl žemos skilimo temperatūros. |
MDH reikalingas specialus apdorojimas silanu, kad būtų suderinamas su silano skersinių jungčių sistemomis; Įsitikinkite, kad tai neturi įtakos kryžminio susiejimo laipsniui (šiluminiam išplėtimui); Griežtai kontroliuokite priemaišų jonus, kad užtikrintumėte elektrinį veikimą. |
|
Automobilių kabeliai (žemos įtampos) |
Kryžminis poliolefinas arba TPE |
Labai karščiui atspari MDH arba fosforo azoto hidroksido kompozitinė sistema. Užpildo kiekis turi būti suderintas su lankstumu ir antipirenu (dažniausiai 40-55%). |
Atitikti konkrečius automobilių pramonės standartus (pvz., ISO 6722); Reikalingas puikus atsparumas alyvai, atsparumas aušinimo skysčiui ir atsparumas karščiui; Mažas kritulių kiekis. |
|
Didelio lankstumo kabelis |
POE/SEBS pagrindu pagamintas elastomeras |
Itin smulkus modifikuotas ATH arba mikrokapsuliuotas fosforo azoto antipirenas, turintis mažą užpildymo kiekį (<50%), gali būti sinergiškai derinamas su nano užpildais (modifikuotu montmorilonitu). |
Šerdis turi išlaikyti didelį pailgėjimą (>300%) ir pakartotinį lenkimo trukmę; Paviršiaus apdorojimas ir antipirenų išsklaidymas yra labai svarbūs. |
1. Paviršiaus apdorojimas ir dispersija: ATH/MDH paviršių reikia apdoroti stearino rūgštimi, silanu arba titanatu, kad pagerintų suderinamumą su polimerų sąsajomis, pagerintų mechanines savybes ir antipireno efektyvumą, kartu sumažinant drėgmės sugėrimą.
2. Sudėtinė bendradarbiavimo technologija:
· ATH+MDH: pasiekiama šilumos sugerties sinergija plačiame temperatūrų diapazone.
· Hidroksido ir silicio sistema (pvz., silikono pagrindinis mišinys): padidina lydymosi stiprumą, skatina karbonizaciją ir pagerina lašėjimą.
· Hidroksido+fosforo azoto sistema (pvz., APP/MCA): Pastačius plėtimosi barjerinį sluoksnį galima vidutiniškai sumažinti bendrą užpildymo kiekį.
3. Apdorojimo temperatūros kontrolė: ypač ATH užpildymo sistemoms, kiekvienos ekstruderio sekcijos temperatūros nustatymas turi būti žemesnis už pradinę skilimo temperatūrą (apie 200 ℃), kad apdorojimo metu nesusidarytų burbuliukai ir vandens garai, kurie gali sukelti medžiagos degradaciją ir paviršiaus defektus.
Atitikties tobulinimas yra ne tik techninis, bet ir valdymo sistemos klausimas.
1. Tiekėjo kvalifikacijos peržiūra: visi žaliavų tiekėjai privalo pateikti galiojančią RoHS atitikties deklaraciją (DoC) ir visą medžiagų atskleidimo dokumentą (FMD) kiekvienai partijai.
2. Įeinanti patikra (IQC):
· Reikėtų reguliariai tikrinti didelės rizikos medžiagas (pagrindinį spalvų mišinį, antipirenus, stabilizatorius, plastifikatorius), o aptikimo metodai turi atitikti IEC 62321 serijos standartus (pvz., ICP-OES/MS sunkiųjų metalų atveju ir GC-MS organinių ribojamų medžiagų atveju).
· Sudaryti žaliavų kvalifikuotų tiekėjų sąrašą (AVL) ir jį dinamiškai atnaujinti.
3. Partijos atsekamumas: sukurti visą atsekamumo sistemą nuo žaliavų saugojimo, gamybos partijos iki galutinio produkto išvežimo, užtikrinant, kad bet kurį gaminį būtų galima atsekti iki pradinės medžiagos partijos ir susijusių bandymų ataskaitų.
Besivystantisviela ir kabelių medžiagos be halogenųkurie atitinka ES RoHS 2.0 standartą, yra sistemingas projektas, kuris integruoja teisės aktų aiškinimą, medžiagų mokslą, procesų inžineriją ir kokybės valdymą.
