A "Diretiva de Restrição de Substâncias Perigosas em Equipamentos Elétricos e Eletrônicos" da União Europeia (RoHS 2.0, 2011/65/UE e suas alterações) estabelece restrições claras e requisitos de conformidade para substâncias perigosas em materiais de fios e cabos. Este artigo analisa sistematicamente os limites técnicos e as cláusulas de isenção para as dez substâncias restritas (chumbo, cádmio, cromo hexavalente, mercúrio, bifenilos polibromados, éteres difenílicos polibromados e quatro ftalatos) sob RoHS 2.0 para materiais de cabos. Do ponto de vista da ciência da formulação de polímeros, ele elabora minuciosamente as soluções de desenvolvimento de processos completos para materiais compatíveis, incluindo design molecular, seleção de sistemas, controle de processos-chave e verificação da cadeia de fornecimento, visando atender às metas triplas de desempenho de retardamento de chama (IEC 60332), livre de halogênio (IEC 60754) e baixa toxicidade de fumaça (IEC 61034). Isto proporciona um caminho técnico sistemático para produtos de cabos verdes direcionados ao mercado europeu.
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Substâncias restritas |
Concentração máxima permitida (material homogêneo) |
Fontes potenciais e ligações de risco em materiais de cabos |
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Chumbo (Pb) |
0,1% (1000 ppm) |
Estabilizadores (estabilizadores térmicos tradicionais de PVC), pigmentos (cromato de chumbo), revestimentos de solda, componentes de liga e alguns materiais reciclados antigos. |
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Cádmio (Cd) |
0,01% (100 ppm) |
Pigmentos/corantes (como amarelo cádmio e vermelho cádmio), estabilizadores de PVC (sistema cádmio bário/zinco) e impurezas em revestimentos galvanizados. |
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Mercúrio (Hg) |
0,1% (1000 ppm) |
Muito raro, possivelmente devido à poluição ou a resíduos específicos do catalisador. |
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Cromo hexavalente （Cr VI） |
0,1% (1000 ppm) |
Camada de blindagem metálica tratada com passivação de cromato (como tira de aço blindado), alguns pigmentos amarelos. |
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Bifenilos polibromados (PBB) |
0,1% (1000 ppm) |
Retardantes de chama (historicamente usados para polímeros, agora amplamente proibidos). |
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Éter difenílico polibromado (PBDE) |
0,1% (1000 ppm) |
Retardadores de chama (éter decabromodifenílico, etc. têm sido amplamente utilizados em PE, PP, ABS, mas a RoHS os restringe explicitamente). |
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Quatro tipos de ftalatos （DEHP, BBP, DBP, DIBP） |
0,1% (1000 ppm) |
Plastificante de PVC (o principal risco do revestimento/isolamento de cabo de PVC flexível). |
Certas isenções no Anexo III/IV da RoHS 2.0 são cruciais para a indústria de cabos, mas é importante observar o período de validade e o escopo dessas isenções
· Liderar:
· Renúncia 7(c)-I: Chumbo usado como impureza em rotores Faraday de granada de terras raras para sistemas de comunicação de fibra óptica (válido até 21 de julho de 2025? Sujeito às últimas revisões).
· Outras isenções de chumbo: Chumbo em solda fundida de alta temperatura e chumbo em componentes eletrônicos de vidro/cerâmica, que têm baixa correlação com o material de base dos cabos.
· Cádmio: Isenção de cádmio e seus compostos em materiais de contato elétrico (aplicável a determinados terminais do conector, não ao corpo do cabo).
Princípio Básico de Desenvolvimento: A menos que seja explícita e necessariamente isento, o projeto da formulação deve proibir o uso de quaisquer substâncias restritas, sejam elas existentes em resinas, aditivos, masterbatch ou auxiliares de processamento.
A conformidade com RoHS 2.0 é o requisito básico, enquanto “livre de halogênio” é normalmente um padrão de alto desempenho para cabos no mercado europeu (particularmente na construção e no trânsito ferroviário). Ambos devem ser alcançados simultaneamente.
· Sistema de Proibição: Bromadosistemas retardadores de chamabaseados em PBB e PBDE são diretamente proibidos pela RoHS e não podem ser usados.
· Sistema permitido mas sujeito a avaliação:
· Retardadores de chama bromados não PBDE: como poliestireno bromado, resina epóxi bromada, etileno bis(tetrabromoftalimida), etc. Embora não sejam proibidos pela RoHS, eles podem ser restringidos por outros regulamentos (por exemplo, REACH SVHC) ou padrões ambientais de marca final. Além disso, podem produzir gases corrosivos durante a combustão, o que não se alinha com a tendência da indústria de “livre de halogênio”.
· Retardantes de chama clorados: como parafina clorada. Não é proibido pela RoHS, mas também enfrenta preocupações ambientais e exclusão devido aos requisitos de “livre de halogênio”.
· Sistema convencional livre de halogênio e compatível com RoHS:
· Hidróxidos metálicos: Hidróxido de alumínio (ATH), hidróxido de magnésio (MDH). De natureza pura, livres de substâncias restritas à RoHS, são uma alternativa absolutamente segura e ecológica.
· Sistema de expansão fósforo-nitrogênio: polifosfato de amônio (APP), derivados de melamina (MCA, MPP, etc.). Deve-se prestar atenção às impurezas de metais pesados (como cádmio, chumbo) nas matérias-primas.
· À base de fósforo: fosfatos orgânicos, hipofosfitos, etc. Sua estabilidade térmica e estabilidade hidrolítica precisam ser avaliadas.
· À base de silício, à base de nitrogênio e outros.
· Resina base: Poliolefinas (PE, PP, EVA, POE), elastômeros (TPU, TPE) e sistemas de reticulação (XLPE, XLPO) são inerentemente livres de substâncias restritas à RoHS e são escolhas seguras. O PVC permanece utilizável, mas deve ser combinado com estabilizadores sem chumbo/cádmio (estabilizadores de cálcio-zinco) e plastificantes ecológicos não ftalatos (como trimelitatos, citratos e plastificantes à base de polímeros).
· Corante: Deve utilizar pigmentos orgânicos ou pigmentos inorgânicos específicos (como pigmentos à base de óxido de ferro que tenham sido submetidos a tratamento de conformidade) isentos de chumbo, cádmio e cromatos.
Outros aditivos: Antioxidantes, lubrificantes, agentes de reticulação (por exemplo, DCP), sensibilizadores, etc., todos exigem que os fornecedores forneçam Declaração de Conformidade RoHS (DoC) e relatórios de teste de apoio (por exemplo, dados ICP-MS).
Objetivo: Garantir excelentes propriedades mecânicas (resistência à tração, alongamento na ruptura, resistência à abrasão) e propriedades elétricas (resistência dielétrica, resistência de isolamento) ao mesmo tempo em que atende aos requisitos de retardamento de chama da IEC 60332-1 (queimadura vertical única) ou graus superiores (por exemplo, IEC 60332-3 queima agrupada), bem como IEC 60754-1/2 (gases de baixa corrosividade sem halogênio) e IEC 61034-1/2 (baixa densidade de fumaça).
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Tipo de cabo |
Sistema de materiais básicos recomendado |
Sistema retardador de chama sem halogênio |
Principais processos e pontos de desempenho |
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Isolamento/bainha da fiação do edifício |
Liga EVA/PE ou mistura EVA/LLDPE/POE |
O sistema ATH de alto enchimento (60-65%) pode ser combinado com uma pequena quantidade de MDH modificado na superfície para aumentar a resistência à temperatura. Excelente supressão de fumaça. |
Garantir processabilidade de extrusão e suavidade superficial sob condições de alto enchimento; Controle a resistência do derretimento para evitar gotejamento; São necessários testes de envelhecimento térmico de longo prazo (como 90 ℃, 7d). |
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Bainha do cabo de dados de comunicação |
Baseado em PE/EVA ou TPU |
Sistema complexo ATH/MDH (enchimento total 50-60%). O sistema TPU pode escolher retardador de chama líquido de nitrogênio e fósforo. |
Equilibrando flexibilidade e retardamento de chama; Preste atenção à resistência ao desgaste e à resistência à fissuração por tensão ambiental (ESC); É necessária alta estabilidade de cor. |
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Cabo de alimentação (isolamento XLPE) |
Material reticulado à base de LDPE |
O MDH de alta estabilidade térmica é predominante (55-65%). O ATH não é adequado para processos de reticulação com peróxido devido à sua baixa temperatura de decomposição. |
O MDH requer tratamento especial com silano para ser compatível com sistemas de reticulação de silano; Certifique-se de que não afeta o grau de reticulação (extensão térmica); Controle rigorosamente os íons de impureza para garantir o desempenho elétrico. |
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Cabos automotivos (baixa tensão) |
Poliolefina reticulada ou TPE |
Sistema composto de MDH ou hidróxido de nitrogênio e fósforo de alta resistência ao calor. A quantidade de enchimento precisa equilibrar flexibilidade e retardamento de chama (geralmente 40-55%). |
Atender normas específicas da indústria automotiva (como ISO 6722); São necessárias excelente resistência ao óleo, ao líquido refrigerante e ao ciclo térmico; Baixa precipitação. |
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Cabo de alta flexibilidade |
Elastômero baseado em POE/SEBS |
ATH modificado ultrafino ou retardador de chama de nitrogênio fósforo microencapsulado, com baixa quantidade de enchimento (<50%), pode ser combinado sinergicamente com nano cargas (montmorilonita modificada). |
O núcleo é manter alto alongamento (>300%) e vida útil de flexão repetida; O tratamento superficial e a dispersão dos retardadores de chama são cruciais. |
1. Tratamento de superfície e dispersão: O tratamento de superfície com ácido esteárico, silano ou agentes de acoplamento de titanato é necessário para que ATH/MDH melhore a compatibilidade com interfaces de polímero, melhore as propriedades mecânicas e a eficiência retardadora de chama, ao mesmo tempo que reduz a absorção de umidade.
2. Tecnologia colaborativa composta:
·ATH+MDH: Alcançando sinergia de absorção de calor em uma ampla faixa de temperatura.
·Sistema hidróxido+silício (como masterbatch de silicone): aumenta a resistência do fundido, promove a carbonização e melhora o gotejamento.
·Sistema hidróxido+fósforo-nitrogênio (como APP/MCA): A construção de uma camada de barreira de expansão pode reduzir moderadamente a quantidade total de enchimento.
3. Controle de temperatura de processamento: Especialmente para sistemas de enchimento ATH, o ajuste de temperatura de cada seção da extrusora deve ser inferior à sua temperatura inicial de decomposição (cerca de 200 ℃) para evitar a geração de bolhas e vapor de água durante o processamento, o que pode causar degradação do material e defeitos superficiais.
O desenvolvimento da conformidade não é apenas uma questão técnica, mas também uma questão de sistema de gestão.
1. Revisão de qualificação do fornecedor: Todos os fornecedores de matéria-prima são obrigados a fornecer uma Declaração de Conformidade (DoC) RoHS válida e Divulgação Completa de Material (FMD) válida para cada lote.
2. Inspeção de Entrada (IQC):
·Verificações pontuais regulares devem ser realizadas em materiais de alto risco (masterbatch de cores, retardadores de chama, estabilizadores, plastificantes), e os métodos de detecção devem consultar as normas da série IEC 62321 (como ICP-OES/MS para metais pesados e GC-MS para substâncias orgânicas restritas).
·Estabelecer uma Lista de Fornecedores Qualificados (AVL) de matérias-primas e atualizá-la de forma dinâmica.
3. Rastreabilidade de lote: Estabeleça um sistema completo de rastreabilidade desde o armazenamento de matéria-prima, lote de produção até a saída do produto acabado, garantindo que qualquer produto possa ser rastreado até seu lote de material original e relatórios de testes relacionados.
Em desenvolvimentomateriais para fios e cabos sem halogênioque atendem ao padrão RoHS 2.0 da UE é um projeto sistemático que integra interpretação regulatória, ciência de materiais, engenharia de processos e gerenciamento de qualidade.
