RoHS指令下光缆产品环保性能解析

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11/5/2010，作者陈黎明，（武汉烽火科技股份有限公司，湖北，武汉）
   摘要：本文介绍了欧盟RoHS指令和中国电子产品的环保要求，描述了RoHS检测的一般流程和检测方法，并着重介绍了光缆产品（室内光缆、室外光缆）的环保性能和在RoHS指令应对方面的情况。
   Abstract:This paper reviews EU RoHS Directives,analysis the environmental requirements of Chinese electronics products ,and describes general RoHS testing process and method.The environmental performances of optical cables (indoor cable and outdoor cable) and the material RoHS compliance are emphatically introduced.
   关键字：RoHS指令；RoHS检测方法；光缆。
    Key words: RoHS Directives；RoHS  test method；optical cable。
   从欧盟的WEEE指令到RoHS指令，再到最新的REACH法规，欧洲为世界环保革命迈进了重要的一步，但从欧盟市场到美日市场，越来越多的这种贸易壁垒或技术壁垒的出现，让中国企业应接不暇，为中国企业发展提出了更高的要求。
   2003年2月，欧盟议会和欧盟部长理事会批准和公布了2002/95/EC《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》（ Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment，即RoHS指令），要求自2006年7月起新投放到欧洲的电子产品限量使用铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚6种有害物质。随后，我国信息产业部联合国家发改委等七个国务院部门在2006年2月28日颁布《电子信息产品污染控制管理办法》，并于2007年3月1日正式实施，这便是中国版“RoHS”。烽火通信线缆部从2007年3月开始也按照法规对光缆产品进行RoHS控制，并且保证所有出厂产品的绿色环保性。下文介绍了RoHS物质检测流程和检测方法，以及在实施RoHS法规前后，光缆产品（室外光缆和室内光缆）原材料的产品的应对。
   1欧盟RoHS指令与中国“RoHS”概述
   中国2006年11月6号发布的SJ/T 11363-2006《电子信息产品中有毒有害物质的限量要求》规定了电子信息产品中有毒有害物质的最大允许浓度，该要求中限量元素和含量与欧盟RoHS指令一致，如表1和表2所示。
表1 电子信息产品的组成单元分类

表2 有毒有害物质的限量要求单位为质量分数

   2 RoHS检测程序简介
   国际标准方法有：
   ①国际电工委员会IEC 62321 111/54/CDV
   ②2.EPA系列标准：3050B、3060A、3052、3540C等
   ③BS系列标准: 6534:1994、6721-9:1989等
   中国电子行业标准：SJ/T 11365-2006
   检测程序如图1。

  图1 RoHS检测流程图

举个简单的例子：一跟单芯光缆进行RoHS检测，首先单芯光缆是由紧套光纤、外护层、芳纶纱组成且可拆分，拆分后外乎层和芳纶纱是均匀结构，可以直接（非破坏）进行XRF筛选(X射线荧光光谱法：简单、高效)，紧套光纤难拆解，一般要经过低温破碎、研磨等（破坏）方式制成均质检测单元再进行XRF筛选。通过筛选结果初步判断产品是否合格。如果XRF筛选不能判定护套层中多溴联苯（PBB）和多溴二苯醚(PBDE)是否超标，那么需要进行多溴联苯（PBB）和多溴二苯醚(PBDE)的精确定量分析，先用溶剂溶解外乎层，再采用索式萃取法提取多溴联苯和多溴二苯醚，通过适当的稀释后，使用气相色谱-质谱法(GC-MS)检测计算出精确含量后，判定外乎层是否符合RoHS要求。其他元素的精确分析如表3.

表3 精确测试方法概要

  3光缆行业的环保要求
   光缆行业最新标准（《YD/T 901-2009 层绞式通信用室外光缆》；《YD/T 981.1-2009 接入网用光纤带光缆第1部分：骨架式》；《YD/T 981.2-2009 接入网用光纤带光缆第2部分：中心管式》）中也依据中国版RoHS将6项有害物质纳入其中，不过光缆行业标准中对于环保性能的要求更为严格，具体限制要求见表4。
   表4光缆中禁用物质的含量限值

   做为新兴发展的室内光缆产品虽然行业标准中没有明确规定，但烽火科技早在2007年3月开始建立RoHS管理要求，并按SJ/T 11363-2006要求（即表2中要求）执行，将RoHS控制纳入日常的产品控制之中。
   4光缆产品环保性能解析及RoHS指令的应对
   光缆产品目前分两系列：室外光缆和室内光缆。室外光缆和室内光缆在加工成型过程中，不像其他电子产品要经过焊接、电镀，所以一般不会有RoHS 6项物质的引入，所以光缆环保性能的关键点是在于原材料是否环保。
   室外光缆主要的组成原料包括：着色光纤、聚乙烯护套料、钢铝塑复合带、钢丝、PBT松套管、PP填充绳、填充油膏（纤膏、缆膏）、扎纱、芳纶纱、色母料等其他辅料。这些原料已经得到成熟应用，一般不会出现RoHS指令6项有害物质超标情况。在表5中描述了各类室外光缆用原料中有毒有害物质使用情况。

表5 室外光缆材料组成及其环保特性

   需要说明的是，早期色母料使用的颜料多为无机颜料，无机颜料的耐温性，耐晒性和遮盖力较好，在涂料行业中常有应用，随着人们环保理念的不断增强，无机颜料渐渐被污染小的有机颜料替代。在金属材料中，如果我们用X射线荧光光谱法（XRF）做RoHS筛选时会发现，钢铝复合带、钢丝线材中会测试出铬元素，铬在潮湿大气中很稳定，能长久保持颜色，而且硬度高、耐磨性好、光反射性强，在金属材质上镀铬能起到防锈和增强硬度的作用。钢铝带、钢丝上的铬是以原子形态的金属，金属铬在空气中是十分稳定的，不会对人体有危害，所以钢铝带、钢丝中的金属铬不属于RoHS限制的6价铬范围。
   室内光缆是光缆行业未来发展的主要方向，目前主要产品有单芯光缆、多芯光缆、蝶形光缆等。涉及但主要原材包括：护套、紧套聚氯乙烯、低烟无卤阻燃料、光纤、芳纶纱、色母料。
   目前，室内光缆中PVC材料的用量非常大，PVC一般分为硬质和软质两种，水管、门窗用的PVC是硬质，光缆用的PVC属于软质，而外乎套PVC一般较紧套PVC稍软一些，这是因为PVC原料中除了聚氯乙烯树脂外，还混合了增塑剂、稳定剂、阻燃剂、填充剂、着色剂等多种助剂，所以应称为“PVC复合物”，早期的PVC复合物中稳定剂多采用铅盐，着色剂也会用到含铅和六价铬的无机颜料，在表5中列举出早期不符合RoHS要求的PVC护套料、紧套料产品和现在主流的环保产品的主要组分。
表6 光缆用聚氯乙烯（PVC）材料在RoHS指令要求下的应对

   这种情况在其他几种常用的光缆材料中也会出现，如有阻燃需求的尼龙护套料（PA-12）、用在野外光缆的聚氨酯护套料，如采用常规阻燃方法添加无机阻燃剂会大幅降低强度，添加溴类阻燃剂则不会影响，但产品是否满足RoHS环保指标都需要精确分析测试才能得出结论。
   光缆着色用到的色母料早年会采用含铅盐、六价铬化合物的无机颜料，目前，基本不会使用这些无机颜料，但也应值得关注。室内光缆用到的其他原料，光纤、芳纶纱、油墨等在原料合成制造过程中一般不会涉及到RoHS限制的有毒物质。
   参考文献：
   [1]欧育湘，韩廷解.RoHS指令与阻燃塑料的发展 [J].塑料，2007，36（1）：17-21.
   [2]吴立峰.塑料着色和色母粒实用手册 [M].化学工业出版社.1998.：55-77.
   [3]RoHS指令 [ZB/OL].http://www.rohs.gov.uk/Docs/Links/RoHS Regulations 2008.pdf.
   [4]SJ/T 11363-2006 电子信息产品中有毒有害物质的限量要求 [S].
   [5]SJ/T 11365-2006 电子信息产品中限用物质的检测方法 [S].
   低烟无卤阻燃料由于环保和阻燃效果好，在室内光缆产品中已经得到大量应用，但有些更高阻燃级别要求时，一般会在产品中添加含溴阻燃剂，所以对于这些产品采用X射线荧光光谱法进行RoHS筛选只能定量分析出物质中还有溴元素，但是否该阻燃剂是限制使用的多溴联苯PBB、多溴二苯醚PBDE还需要使用气相色谱-质谱法（GC-MS）进行精确定量分析。

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