La « Directive sur la restriction des substances dangereuses dans les équipements électriques et électroniques » de l'Union européenne (RoHS 2.0, 2011/65/UE et ses amendements) définit des restrictions claires et des exigences de conformité pour les substances dangereuses contenues dans les matériaux des fils et câbles. Cet article analyse systématiquement les limites techniques et les clauses d'exemption pour les dix substances restreintes (plomb, cadmium, chrome hexavalent, mercure, biphényles polybromés, éthers diphényliques polybromés et quatre phtalates) sous RoHS 2.0 pour les matériaux de câbles. Du point de vue de la science de la formulation des polymères, il développe en profondeur les solutions de développement de processus complets pour les matériaux conformes, y compris la conception moléculaire, la sélection du système, le contrôle des processus clés et la vérification de la chaîne d'approvisionnement, visant à atteindre les triples objectifs de performance : ignifuge (IEC 60332), sans halogène (IEC 60754) et faible toxicité des fumées (IEC 61034). Cela fournit un parcours technique systématique pour les produits de câbles verts ciblant le marché européen.
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Substances réglementées |
Concentration maximale admissible (matériau homogène) |
Sources potentielles et liens de risque dans les matériaux des câbles |
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Plomb (Pb) |
0,1 % (1 000 ppm) |
Stabilisants (stabilisants thermiques traditionnels du PVC), pigments (chromate de plomb), revêtements de soudure, composants en alliage et certains vieux matériaux recyclés. |
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Cadmium（Cd） |
0,01 % (100 ppm) |
Pigments/colorants (tels que le jaune de cadmium et le rouge de cadmium), stabilisants PVC (système cadmium-baryum/zinc) et impuretés dans les revêtements électrolytiques. |
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Mercure（Hg） |
0,1 % (1 000 ppm) |
Très rare, probablement dû à une pollution ou à des résidus spécifiques de catalyseur. |
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Chrome hexavalent (Cr VI) |
0,1 % (1 000 ppm) |
Couche de blindage métallique traitée par passivation au chromate (comme une bande d'acier blindée), quelques pigments jaunes. |
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Biphényles polybromés（PBB） |
0,1 % (1 000 ppm) |
Les retardateurs de flamme (historiquement utilisés pour les polymères, aujourd'hui largement interdits). |
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Éther diphénylique polybromé (PBDE) |
0,1 % (1 000 ppm) |
Les retardateurs de flamme (décabromodiphényléther, etc. ont été largement utilisés dans le PE, le PP, l'ABS, mais RoHS les restreint explicitement). |
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Quatre types de phtalates (DEHP, BBP, DBP, DIBP) |
0,1 % (1 000 ppm) |
Plastifiant PVC (principal risque de la gaine/isolation de câble en PVC flexible). |
Certaines exemptions de l'annexe III/IV de RoHS 2.0 sont cruciales pour l'industrie du câble, mais il est important de noter la durée de validité et la portée de ces exemptions.
· Plomb:
· Renonciation 7(c)-I : Plomb utilisé comme impureté dans les rotateurs de Faraday en grenat de terres rares pour les systèmes de communication à fibre optique (valable jusqu'au 21 juillet 2025 ? Sous réserve des dernières révisions).
· Autres exemptions concernant le plomb : plomb dans les soudures fondues à haute température et plomb dans les composants électroniques en verre/céramique, qui ont une faible corrélation avec le matériau de base des câbles.
· Cadmium : Exonération du cadmium et de ses composés dans les matériaux de contact électrique (applicable à certaines bornes de connecteur, pas au corps du câble).
Principe de développement de base : Sauf exemption explicite et nécessaire, la conception de la formulation doit interdire l'utilisation de toute substance restreinte, qu'elle existe dans les résines, les additifs, le mélange maître ou les auxiliaires technologiques.
La conformité à RoHS 2.0 est l'exigence de base, tandis que « sans halogène » est généralement une norme de haute performance pour les câbles sur le marché européen (en particulier dans la construction et le transport ferroviaire). Les deux doivent être réalisés simultanément.
· Système d'interdiction : Bromésystèmes ignifugesà base de PBB et de PBDE sont directement interdits par RoHS et ne peuvent pas être utilisés.
· Système autorisé mais soumis à évaluation :
· Retardateurs de flamme bromés sans PBDE : tels que le polystyrène bromé, la résine époxy bromée, l'éthylène bis (tétrabromophtalimide), etc. Bien qu'ils ne soient pas interdits par RoHS, ils peuvent être restreints par d'autres réglementations (par exemple, REACH SVHC) ou par des normes environnementales de marque finale. De plus, ils peuvent produire des gaz corrosifs lors de la combustion, ce qui ne correspond pas à la tendance industrielle du « sans halogène ».
· Retardateurs de flamme chlorés : tels que la paraffine chlorée. Non interdit par RoHS, mais est également confronté à des préoccupations environnementales et à l'exclusion en raison des exigences « sans halogène ».
· Système grand public sans halogène et conforme RoHS :
· Hydroxydes métalliques : Hydroxyde d'aluminium (ATH), hydroxyde de magnésium (MDH). De nature pure, exempts de substances soumises à des restrictions RoHS, ils constituent une alternative absolument sûre et écologique.
· Système de détente phosphore-azote : polyphosphate d'ammonium (APP), dérivés de mélamine (MCA, MPP, etc.). Il faut faire attention aux impuretés de métaux lourds (comme le cadmium, le plomb) présentes dans les matières premières.
· À base de phosphore : phosphates organiques, hypophosphites, etc. Leur stabilité thermique et leur stabilité hydrolytique doivent être évaluées.
· À base de silicium, à base d'azote et autres.
· Résine de base : les polyoléfines (PE, PP, EVA, POE), les élastomères (TPU, TPE) et les systèmes de réticulation (XLPE, XLPO) sont intrinsèquement exempts de substances restreintes par RoHS et constituent des choix sûrs. Le PVC reste utilisable mais doit être associé à des stabilisants sans plomb/cadmium (stabilisants calcium-zinc) et à des plastifiants écologiques sans phtalates (tels que les trimellitates, les citrates et les plastifiants à base de polymères).
· Colorant : Doit utiliser des pigments organiques ou des pigments inorganiques spécifiques (tels que des pigments à base d'oxyde de fer ayant subi un traitement de conformité) exempts de plomb, de cadmium et de chromates.
Autres additifs : les antioxydants, les lubrifiants, les agents de réticulation (par exemple, DCP), les sensibilisants, etc., exigent tous que les fournisseurs fournissent une déclaration de conformité RoHS (DoC) et des rapports de tests à l'appui (par exemple, données ICP-MS).
Objectif : Assurer d'excellentes propriétés mécaniques (résistance à la traction, allongement à la rupture, résistance à l'abrasion) et électriques (rigidité diélectrique, résistance d'isolement) tout en répondant aux exigences de retardateur de flamme de la CEI 60332-1 (brûlure verticale unique) ou de qualités supérieures (par exemple, combustion groupée CEI 60332-3), ainsi que de la CEI 60754-1/2 (gaz faiblement corrosifs sans halogène) et de la CEI 61034-1/2. (faible densité de fumée).
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Type de câble |
Système de matériaux de base recommandé |
Système ignifuge sans halogène |
Processus clés et points de performance |
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Isolation/gaine du câblage du bâtiment |
Alliage EVA/PE ou mélange EVA/LLDPE/POE |
Le système ATH à remplissage élevé (60-65 %) peut être combiné avec une petite quantité de MDH modifié en surface pour améliorer la résistance à la température. Excellente suppression de la fumée. |
Assurer la capacité de traitement par extrusion et la douceur de la surface dans des conditions de remplissage élevées ; Contrôlez la force de fusion pour éviter les gouttes ; Des tests de vieillissement thermique à long terme (tels que 90 ℃, 7d) sont nécessaires. |
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Gaine du câble de données de communication |
À base de PE/EVA ou TPU |
Système complexe ATH/MDH (remplissage total 50-60%). Le système TPU peut choisir un ignifuge liquide à base d'azote et de phosphore. |
Équilibrer la flexibilité et le caractère ignifuge ; Faites attention à la résistance à l'usure et à la résistance à la fissuration sous contrainte environnementale (ESC) ; Une grande stabilité des couleurs est requise. |
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Câble d'alimentation (isolation XLPE) |
Matériau réticulé à base de LDPE |
La haute stabilité thermique MDH est prédominante (55-65%). L'ATH ne convient pas au processus de réticulation au peroxyde en raison de sa faible température de décomposition. |
MDH nécessite un traitement spécial au silane pour être compatible avec les systèmes de réticulation au silane ; Assurez-vous que cela n’affecte pas le degré de réticulation (extension thermique) ; Contrôlez strictement les ions d'impuretés pour garantir les performances électriques. |
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Câbles automobiles (basse tension) |
Polyoléfine réticulée ou TPE |
Système composite MDH ou hydroxyde d'azote phosphoreux hautement résistant à la chaleur. La quantité de remplissage doit équilibrer la flexibilité et le caractère ignifuge (généralement 40 à 55 %). |
Répondre aux normes spécifiques de l'industrie automobile (telles que la norme ISO 6722) ; Une excellente résistance à l’huile, une résistance au liquide de refroidissement et une résistance aux cycles thermiques sont requises ; Faibles précipitations. |
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Câble haute flexibilité |
Élastomère à base de POE/SEBS |
L'ATH ultra finement modifié ou l'azote phosphorique microencapsulé, avec une faible quantité de remplissage (<50 %), peuvent être combinés en synergie avec des nanocharges (montmorillonite modifiée). |
Le noyau doit maintenir un allongement élevé (> 300 %) et une durée de vie en flexion répétée ; Le traitement de surface et la dispersion des retardateurs de flamme sont cruciaux. |
1. Traitement de surface et dispersion : Un traitement de surface avec des agents de couplage acide stéarique, silane ou titanate est nécessaire pour l'ATH/MDH afin d'améliorer la compatibilité avec les interfaces polymères, d'améliorer les propriétés mécaniques et l'efficacité ignifuge, tout en réduisant l'absorption d'humidité.
2. Technologie collaborative composée :
·ATH+MDH : obtention d'une synergie d'absorption de chaleur sur une large plage de températures.
·Système hydroxyde + silicium (tel que le mélange maître de silicone) : améliore la résistance à la fusion, favorise la carbonisation et améliore l'égouttement.
·Système hydroxyde + azote phosphore (tel que APP/MCA) : La construction d'une couche barrière d'expansion peut réduire modérément la quantité totale de remplissage.
3. Contrôle de la température de traitement : En particulier pour les systèmes de remplissage ATH, le réglage de la température de chaque section de l'extrudeuse doit être inférieur à sa température de décomposition initiale (environ 200 ℃) pour éviter la génération de bulles et de vapeur d'eau pendant le traitement, ce qui peut provoquer une dégradation du matériau et des défauts de surface.
Le développement de la conformité n’est pas seulement une question technique, mais aussi une question de système de gestion.
1. Examen de la qualification des fournisseurs : tous les fournisseurs de matières premières sont tenus de fournir une déclaration de conformité RoHS (DoC) et une divulgation complète des matériaux (FMD) valides pour chaque lot.
2. Inspection entrante (IQC) :
· Des contrôles ponctuels réguliers doivent être effectués sur les matériaux à haut risque (maître de couleur, retardateurs de flamme, stabilisants, plastifiants) et les méthodes de détection doivent se référer aux normes de la série CEI 62321 (telles que ICP-OES/MS pour les métaux lourds et GC-MS pour les substances organiques restreintes).
·Établir une liste de fournisseurs qualifiés (AVL) pour les matières premières et la mettre à jour de manière dynamique.
3. Traçabilité des lots : Établissez un système de traçabilité complet depuis le stockage des matières premières, le lot de production jusqu'au produit fini sortant, en garantissant que tout produit peut être retracé jusqu'à son lot de matériaux d'origine et les rapports de tests associés.
Développementmatériaux de fils et câbles sans halogènequi répondent à la norme européenne RoHS 2.0 est un projet systématique qui intègre l'interprétation réglementaire, la science des matériaux, l'ingénierie des procédés et la gestion de la qualité.
