„Директива о ограничењу опасних супстанци у електричној и електронској опреми“ Европске уније (РоХС 2.0, 2011/65/ЕУ и њене измене) поставља јасна ограничења и захтеве усклађености за опасне супстанце у материјалима за жице и каблове. Овај чланак систематски анализира техничке границе и клаузуле о изузећу за десет забрањених супстанци (олово, кадмијум, хексавалентни хром, жива, полибромовани бифенили, полибромовани дифенил етри и четири фталата) према РоХС 2.0 за кабловске материјале. Из перспективе науке о формулацији полимера, она темељно разрађује решења за развој комплетног процеса за усаглашене материјале, укључујући молекуларни дизајн, избор система, контролу кључних процеса и верификацију ланца снабдевања, са циљем да се испуне троструки циљеви перформанси успорења пламена (ИЕЦ 60332), без халогена 7мо (ИЕЦ 7мо) и ниске токсичности (ИЕЦ 60). 61034). Ово обезбеђује систематски технички пут за зелене кабловске производе који циљају на европско тржиште.
|
Ограничене супстанце |
Максимална дозвољена концентрација (хомоген материјал) |
Потенцијални извори и везе ризика у кабловском материјалу |
|
Олово (Пб) |
0,1% (1000 ппм) |
Стабилизатори (традиционални ПВЦ стабилизатори топлоте), пигменти (оловни хромат), премази за лемљење, компоненте од легура и неки стари рециклирани материјали. |
|
кадмијум (Цд) |
0,01% (100 ппм) |
Пигменти/бојила (као што су кадмијум жути и кадмијум црвени), ПВЦ стабилизатори (кадмијум баријум/цинк систем) и нечистоће у галванизованим премазима. |
|
Меркур (Хг) |
0,1% (1000 ппм) |
Веома ретко, вероватно због загађења или специфичних остатака катализатора. |
|
Хексавалентни хром (Цр ВИ) |
0,1% (1000 ппм) |
Метални заштитни слој третиран хроматском пасивацијом (као што је оклопна челична трака), неки жути пигменти. |
|
Полибромовани бифенили (ПББ) |
0,1% (1000 ппм) |
Успоривачи пламена (историјски коришћени за полимере, сада су углавном забрањени). |
|
Полибромовани дифенил етар (ПБДЕ) |
0,1% (1000 ппм) |
Успоривачи пламена (декабромодифенил етар, итд. су нашироко коришћени у ПЕ, ПП, АБС, али РоХС их експлицитно ограничава). |
|
Четири врсте фталата (ДЕХП, ББП, ДБП, ДИБП) |
0,1% (1000 ппм) |
ПВЦ пластификатор (главни ризик од флексибилног ПВЦ омотача/изолације кабла). |
Одређена изузећа у Анексу ИИИ/ИВ РоХС 2.0 су кључна за индустрију каблова, али је важно напоменути период важења и обим ових изузећа
· Олово:
· Одрицање 7(ц)-И: Олово које се користи као нечистоћа у Фарадејевим ротаторима од ретке земље граната за комуникационе системе са оптичким влакнима (важи до 21. јула 2025? Подложно најновијим ревизијама).
· Остала изузећа од олова: Олово у растопљеном лему на високим температурама и олово у стаклу/керамици електронских компоненти, које имају ниску корелацију са основним материјалом каблова.
· Кадмијум: Изузеће кадмијума и његових једињења у материјалима за електричне контакте (примењиво на одређене терминале конектора, а не на тело кабла).
Основни принцип развоја: Осим ако није изричито и нужно изузето, дизајн формулације мора забранити употребу било каквих ограничених супстанци, било да постоје у смолама, адитивима, мастербатцх-у или помоћним процесима.
Усклађеност са РоХС 2.0 је основни захтев, док је "без халогена" типично стандард високих перформанси за каблове на европском тржишту (нарочито у грађевинарству и железничком транзиту). Оба се морају постићи истовремено.
· Систем забране: бромовансистеми за успоравање пламеназасновани на ПББ и ПБДЕ су директно забрањени РоХС и не могу се користити.
· Систем је дозвољен, али подлеже процени:
· Не-ПБДЕ бромирани успоривачи пламена: као што су бромовани полистирен, бромована епоксидна смола, етилен бис(тетрабромофталимид) итд. Иако нису забрањени РоХС, могу бити ограничени другим прописима (нпр. РЕАЦХ СВХЦ) или еколошким стандардима крајњег бренда. Поред тога, могу произвести корозивне гасове током сагоревања, што није у складу са индустријским трендом „без халогена.“.
· Хлоровани успоривачи пламена: као што је хлорисани парафин. Није забрањено РоХС, али се такође суочава са забринутошћу за животну средину и искључењем због захтева „без халогена“.
· Главни систем без халогена и усклађен са РоХС:
· Метални хидроксиди: Алуминијум хидроксид (АТХ), магнезијум хидроксид (МДХ). Чисте природе, без супстанци ограничених РоХС, они су апсолутно сигурна и зелена алтернатива.
· Систем експанзије фосфор-азот: амонијум полифосфат (АПП), деривати меламина (МЦА, МПП, итд.). Мора се обратити пажња на нечистоће тешких метала (као што су кадмијум, олово) у сировинама.
· На бази фосфора: органски фосфати, хипофосфити итд. Потребно је проценити њихову термичку стабилност и хидролитичку стабилност.
· На бази силицијума, на бази азота и др.
· Основна смола: Полиолефини (ПЕ, ПП, ЕВА, ПОЕ), еластомери (ТПУ, ТПЕ) и системи умрежавања (КСЛПЕ, КСЛПО) су сами по себи без супстанци ограничених РоХС и безбедан су избор. ПВЦ остаје употребљив, али мора бити упарен са стабилизаторима без олова/кадмијума (стабилизатори калцијума и цинка) и еколошки прихватљивим пластификаторима који нису фталатни (као што су тримелитати, цитрати и пластификатори на бази полимера).
· Средство за бојење: Мора се користити органски пигменти или специфични неоргански пигменти (као што су пигменти на бази оксида гвожђа који су прошли третман усклађености) без олова, кадмијума и хромата.
Остали адитиви: антиоксиданси, мазива, средства за умрежавање (нпр. ДЦП), сензибилизатори, итд., сви захтевају од добављача да обезбеде Декларацију о усклађености са РоХС (ДоЦ) и пратеће извештаје о испитивању (нпр. ИЦП-МС подаци).
Циљ: Обезбедити одличне механичке особине (затезна чврстоћа, истезање при ломљењу, отпорност на хабање) и електрична својства (диелектрична чврстоћа, отпорност изолације) уз испуњавање захтева о отпорности на ватру према ИЕЦ 60332-1 (једноструко вертикално сагоревање) или виших разреда (нпр. корозивни гасови) и ИЕЦ 61034-1/2 (мала густина дима).
|
Тип кабла |
Препоручени систем основних материјала |
Систем за успоравање пламена без халогена |
Кључни процеси и тачке перформанси |
|
Изолација/плашт за ожичење зграде |
ЕВА/ПЕ легура, или мешавина ЕВА/ЛЛДПЕ/ПОЕ |
АТХ систем високог пуњења (60-65%) може се комбиновати са малом количином површински модификованог МДХ да би се побољшала температурна отпорност. Одлично сузбијање дима. |
Обезбедити обрадивост екструзије и глаткоћу површине под високим условима пуњења; Контролишите снагу топљења како бисте спречили капање; Потребно је испитивање дуготрајног термичког старења (као што је 90 ℃, 7д). |
|
Плашт кабла за пренос података |
На бази ПЕ/ЕВА или ТПУ-а |
АТХ/МДХ комплексни систем (укупно пуњење 50-60%). ТПУ систем може изабрати фосфорни азот течни успоривач пламена. |
Балансирање флексибилности и отпорности на пламен; Обратите пажњу на отпорност на хабање и отпорност на пуцање под стресом околине (ЕСЦ); Потребна је висока стабилност боје. |
|
Кабл за напајање (КСЛПЕ изолација) |
Умрежени материјал на бази ЛДПЕ |
Висока термичка стабилност МДХ је доминантна (55-65%). АТХ није погодан за процес умрежавања пероксида због ниске температуре распадања. |
МДХ захтева посебан третман силаном да би био компатибилан са системима за умрежавање силана; Уверите се да то не утиче на степен умрежавања (термичко проширење); Строго контролишите јоне нечистоћа да бисте обезбедили електричне перформансе. |
|
Аутомобилски каблови (ниског напона) |
Унакрсно повезани полиолефин или ТПЕ |
Високо отпоран на топлоту МДХ или композитни систем фосфорног азот хидроксида. Количина пуњења треба да уравнотежи флексибилност и отпорност на пламен (обично 40-55%). |
Испуњавање специфичних стандарда у аутомобилској индустрији (као што је ИСО 6722); Потребна је одлична отпорност на уље, отпорност на расхладну течност и отпорност на циклусе топлоте; Мала количина падавина. |
|
Кабл високе флексибилности |
Еластомер на бази ПОЕ/СЕБС |
Ултра фино модификовани АТХ или микрокапсулирани фосфорни азот успоривач пламена, са малом количином пуњења (<50%), може се синергистички комбиновати са нано пунилима (модификовани монтморилонит). |
Језгро треба да одржи велико издужење (>300%) и поновљено савијање; Површинска обрада и дисперзија успоривача пламена су од кључне важности. |
1. Површинска обрада и дисперзија: Површински третман са стеаринском киселином, силаном или титанатним спојним агенсима је неопходан да би АТХ/МДХ побољшао компатибилност са полимерним интерфејсима, побољшао механичка својства и ефикасност успоравања пламена, док смањио апсорпцију влаге.
2. Комбинована технологија сарадње:
·АТХ+МДХ: Постизање синергије апсорпције топлоте у широком температурном опсегу.
· Систем хидроксид+силицијум (као што је силикон мастербатцх): повећава снагу топљења, промовише карбонизацију и побољшава капање.
· Систем хидроксид+фосфорни азот (као што је АПП/МЦА): Изградња слоја баријере за ширење може умерено смањити укупну количину пуњења.
3. Контрола температуре обраде: Посебно за АТХ системе за пуњење, подешавање температуре сваког дела екструдера мора бити ниже од његове почетне температуре распадања (око 200 ℃) како би се спречило стварање мехурића и водене паре током обраде, што може изазвати деградацију материјала и површинске дефекте.
Развој усклађености није само техничко питање, већ и питање система управљања.
1. Преглед квалификације добављача: Од свих добављача сировина се тражи да доставе важећу РоХС декларацију о усаглашености (ДоЦ) и потпуно обелодањивање материјала (ФМД) за сваку серију.
2. Долазна инспекција (ИКЦ):
· Редовне провере на лицу места треба да се спроводе на материјалима високог ризика (мастербатцх боја, успоривачи пламена, стабилизатори, пластификатори), а методе детекције треба да се односе на стандарде серије ИЕЦ 62321 (као што су ИЦП-ОЕС/МС за тешке метале и ГЦ-МС за органске ограничене супстанце).
· Успоставите листу квалификованих добављача (АВЛ) за сировине и динамички је ажурирајте.
3. Следљивост серије: Успоставите комплетан систем следљивости од складиштења сировина, производне серије до одласка готовог производа, обезбеђујући да се било који производ може пратити до оригиналне серије материјала и повезаних извештаја о тестирању.
Развојматеријали за жице и каблове без халогенакоји испуњавају ЕУ РоХС 2.0 стандард је систематски пројекат који интегрише тумачење прописа, науку о материјалима, процесно инжењерство и управљање квалитетом.
