Zapewnienie bezpieczeństwa łańcucha dostaw: kluczowa rola sprzętu do testowania zgodności z dyrektywą RoHS

Abstrakcja
Wraz z ciągłym rozszerzaniem zakresu kontroli w ramach unijnej dyrektywy RoHS 2.0, przedsiębiorstwa nastawione na eksport energii elektrycznej i elektroniki stają w obliczu coraz surowszych wymogów dotyczących kontroli substancji niebezpiecznych. Badanie materiałów w łańcuchu dostaw pod kątem substancji niebezpiecznych stało się kluczowym ogniwem w procesie zapewnienia zgodności produktu z dyrektywą RoHS. Urządzenia do testowania zgodności z dyrektywą RoHS umożliwiają wykrywanie różnych substancji objętych ograniczeniami, co pomaga przedsiębiorstwom identyfikować substancje toksyczne i niebezpieczne zawarte w surowcach, komponentach i produktach gotowych oraz unikać ryzyka handlowego, takiego jak powiadomienia eksportowe i wycofywanie produktów. W niniejszym artykule omówiono LISUN EDX‑4 Sprzęt testowy RoHS 2.0 jako obiekt badań. W połączeniu z regulacyjnym kontekstem zrewidowanej dyrektywy UE RoHS 2.0 (UE) 2015/863, dokument ilustruje wartość użytkową urządzeń do testowania zgodności z dyrektywą RoHS w kontroli jakości łańcuchów dostaw urządzeń elektrycznych i elektronicznych oraz przedstawia schemat techniczny urządzeń, skład systemu, wskaźniki wydajności analitycznej i praktyczne scenariusze zastosowań przemysłowych, aby zapewnić krajowym producentom urządzeń elektrycznych i elektronicznych punkt odniesienia we wdrażaniu zarządzania zgodnością z dyrektywą RoHS.

Wprowadzenie

4 czerwca 2015 r. w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej (Dz.U.) oficjalnie opublikowano zrewidowaną dyrektywę RoHS 2.0 (UE) 2015/863. ​​Na podstawie sześciu pierwotnych substancji objętych ograniczeniami RoHS, w tym ołowiu, kadmu, rtęci, sześciowartościowego chromu, polibromowanych bifenyli i polibromowanych eterów difenylowych, cztery ftalany dodano do listy substancji objętych ograniczeniami RoHS 2.0, której obowiązkowe egzekwowanie rozpocznie się 22 lipca 2019 r. Spośród nich sześć tradycyjnych substancji metalami ciężkimi i bromowanymi substancjami zmniejszającymi palność można szybko przebadać za pomocą LISUN Tester RoHS EDX‑2A. Jednak cztery nowo dodane ftalany: DEHP, BBP, DBP i DIBP to organiczne plastyfikatory szeroko stosowane w kablach PVC, obudowach z tworzyw sztucznych, gumie, klejach, tuszach drukarskich i innych materiałach do produkcji podzespołów elektrycznych i elektronicznych. Konwencjonalne urządzenia do fluorescencji rentgenowskiej nie są w stanie skutecznie wykryć organicznych ftalanów. Przedsiębiorstwa muszą wdrożyć specjalistyczny sprzęt do testowania zgodności z RoHS w celu przesiewowego badania zawartości ftalanów, aby zapewnić pełną detekcję wszystkich dziesięciu substancji objętych dyrektywą RoHS 2.0.

Cztery ftalany wykazują działanie zaburzające gospodarkę hormonalną i toksyczne dla układu rozrodczego. Zgodnie z przepisami UE, dopuszczalna wartość dla każdego ftalanu w materiałach jednorodnych wynosi 0.1%. Plastyfikatory ftalanowe mogą być wprowadzane do plastikowych i gumowych elementów wielu produktów elektrycznych i elektronicznych podczas modyfikacji surowców. Niewłaściwa kontrola materiałów przychodzących na wczesnym etapie łańcucha dostaw może prowadzić do przekroczenia dopuszczalnych stężeń ftalanów w produktach finalnych, nawet jeśli w fazie montażu nie dodano żadnych istotnych substancji. Konwencjonalne badania ekstrakcji chemicznej wymagają złożonego wstępnego przygotowania próbek, zużywają duże ilości odczynników chemicznych i generują odpady ciekłe i gazowe, co stawia wysokie wymagania laboratoryjnym i wymaganiom w zakresie wiedzy i doświadczenia operatorów, a także nie spełnia wymogów dotyczących szybkiego przesiewania dużych ilości materiałów przychodzących w fabrykach. Szybkie rozwiązanie do badań przesiewowych oferowane przez RoHS Compliance Testing Equipment rekompensuje niedostatki tradycyjnych metod wykrywania substancji chemicznych i odgrywa ważną rolę w kontroli materiałów przychodzących i testowaniu gotowych produktów w fabryce.

Architektura systemu i wydajność rdzenia urządzenia testującego zgodność z dyrektywą RoHS EDX‑4

LISUN Sprzęt testowy EDX‑4 RoHS 2.0 wykorzystuje technologię pirolizy-desorpcji połączoną z detekcją FID za pomocą chromatografii gazowej, specjalnie opracowaną do szybkiego screeningu czterech ftalanów dodanych zgodnie z dyrektywą RoHS 2.0. Kompletny system składa się głównie z desorbera pirolizy, chromatografu gazowego, dedykowanej kolumny chromatograficznej, stanowiska chromatograficznego, wagi elektronicznej, wzorców odniesienia ftalanów, różnych materiałów eksploatacyjnych do badań eksperymentalnych oraz pomocniczego sprzętu do generowania gazu. Sprzęt umożliwia bezpośredni wtrysk próbki stałej bez etapów wstępnej obróbki, takich jak ekstrakcja ultradźwiękowa lub namaczanie odczynników chemicznych. Badanie pojedynczej próbki trwa około 20 minut. Zakres zastosowania obejmuje materiały polimerowe rozpuszczalne, trudno rozpuszczalne i nierozpuszczalne. W porównaniu z konwencjonalnymi metodami chemicznymi, które można zastosować jedynie do około 70% próbek, ten sprzęt zapewnia 100% pokrycie próbki. Podczas pracy nie powstają żadne gazy odpadowe ani ciecze odpadowe, a skomplikowane procedury EIA nie są wymagane. Urządzenie można zainstalować w standardowym laboratorium wyposażonym w klimatyzację, zasilanie i źródło azotu. Dane dotyczące wysokości i powierzchni piku, uzyskane z testów pięciu próbek standardowych DIBP o gradiencie stężenia, wykonanych przez urządzenie, przedstawiono w poniższej tabeli.

Desorber pirolizy stanowi centralną jednostkę przetwarzania próbek. Zakres temperatur w rurze pirolizy wynosi od temperatury otoczenia do 450°C, a szybkość nagrzewania przekracza 500°C na minutę. Czas trwania pirolizy, czas płukania i natężenie przepływu są dowolnie konfigurowalne, umożliwiając desorpcję termiczną i ulatnianie czterech ftalanów znajdujących się w próbkach stałych, które następnie trafiają do systemu chromatografii gazowej. Chromatograf gazowy jest wyposażony w detektor z jonizacją płomieniową wodorem FID o limicie wykrywalności Mt ≤ 5×10‑12 g/s. Wyposażony jest w zabezpieczenie przed odcięciem gazu, elektroniczną kompensację linii bazowej i autodiagnostykę błędów, a także współpracuje z importowaną, dedykowaną kolumną chromatograficzną w celu uzyskania efektywnej separacji czterech ftalanów. Weryfikacja eksperymentalna wykazała, że ​​ten sprzęt do testowania zgodności z dyrektywą RoHS osiąga granicę wykrywalności 25 ppm, obliczoną na podstawie trzykrotnego stosunku sygnału do szumu, przewyższając konwencjonalny LOD 50 ppm w spektrometrze PY‑GC‑MS. Jego współczynnik korelacji liniowej przekracza 0.998, a precyzja testu RSD wynosi 5.24%, co spełnia wymagania dotyczące wydajności w zakresie szybkiego, wewnętrznego przesiewania materiałów. Obsługa jest prosta: próbki stałe wystarczy pociąć i umieścić w rurkach kwarcowych, zamocować wełną kwarcową i załadować do komory grzewczej, aby rozpocząć badanie. Stacja robocza do chromatografii może generować kompletne raporty z testów za pomocą jednego kliknięcia, zmniejszając obciążenie operatora.

Scenariusze zastosowań dla urządzeń do testowania zgodności z dyrektywą RoHS w ramach przepisów RoHS 2.0

W ramach procesów kontroli jakości w łańcuchu dostaw, urządzenia do testowania zgodności z dyrektywą RoHS mogą być stosowane w wielu krytycznych węzłach kontroli jakości. Po pierwsze, w przypadku kontroli materiałów przychodzących: gdy materiały z wcześniejszego etapu produkcji, takie jak granulaty tworzyw sztucznych, granulaty gumowe, przewody kablowe, kleje i materiały opakowaniowe przedsiębiorstw elektrycznych i elektronicznych, są przyjmowane do magazynów, urządzenia te służą do szybkiego badania na obecność ftalanów w celu identyfikacji materiałów niezgodnych z normami u źródła i uniemożliwienia dostępu niekwalifikowanych surowców do linii produkcyjnych, co pozwala uniknąć strat ekonomicznych spowodowanych późniejszym złomowaniem gotowych produktów. Po drugie, w ramach prac badawczo-rozwojowych nad nowymi produktami: badacze oceniają substancje niebezpieczne w nowych materiałach i komponentach, dokonują selekcji zgodnych z normami surowców i optymalizują dobór materiałów, aby spełnić wymagania dyrektywy RoHS 2.0 już na etapie projektowania. Po trzecie, kontrola gotowego produktu w fabryce: przeprowadzane są testy próbek produktów końcowych, takich jak obudowy słuchawek, plastikowe części ładowarek i materiały polimerowe tylnego panelu telefonów komórkowych, w celu potwierdzenia, czy zawartość ftalanów w gotowych produktach jest zgodna z limitami kontrolnymi UE. Po czwarte, ocena ryzyka w łańcuchu dostaw: w przypadku zmiany dostawców lub modyfikacji receptur materiałów przeprowadzane są testy porównawcze z użyciem sprzętu do testowania zgodności z dyrektywą RoHS w celu zidentyfikowania ryzyka przekroczenia norm substancji niebezpiecznych spowodowanych modyfikacjami receptur. Oprócz przemysłu elektrotechnicznego, sprzęt ten znajduje zastosowanie również w branży zabawek, urządzeń medycznych i materiałów opakowaniowych, gdzie wymagana jest kontrola zawartości ftalanów.

W oparciu o praktyczne przykłady inżynieryjne, sprzęt testowy EDX‑4 RoHS 2.0 umożliwia bezpośrednie testowanie metodą wtrysku próbek stałych w scenariuszach takich jak badanie przesiewowe surowców z tworzywa sztucznego PVC dla producentów słuchawek, badanie proszku PVC dla ładowarek eksportowanych do Europy oraz badanie materiałów polimerowych dla tylnych paneli telefonów komórkowych, zapewniając szybkie wyniki badań przesiewowych bez skomplikowanej obróbki wstępnej. Należy zauważyć, że sprzęt ten jest pozycjonowany jako wewnętrzne narzędzie do szybkiego badania przesiewowego. Gdy wyniki badań przesiewowych zbliżają się do dopuszczalnych wartości granicznych, należy zastosować standardowe metody ekstrakcji chemicznej w celu dalszego potwierdzenia, aby zagwarantować prawną ważność raportów dotyczących produktów eksportowych.

EDX-4 Sprzęt testowy ROHS 2.0

Uwagi dotyczące wdrażania zgodności z dyrektywą RoHS

Wdrażając wewnętrzne systemy zarządzania RoHS z urządzeniami do testowania zgodności z RoHS, przedsiębiorstwa same w sobie nie wystarczą i konieczne jest ustanowienie kompletnych przepływów pracy. Przede wszystkim należy rozróżnić różne obiekty testowe: sześć nieorganicznych substancji objętych RoHS można przebadać za pomocą testera fluorescencji rentgenowskiej EDX‑2A, natomiast cztery organiczne ftalany wymagają urządzeń opartych na chromatografii gazowej z pirolizą, takich jak EDX‑4. Tylko połączenie tych dwóch zestawów urządzeń umożliwia pełne objęcie badaniem wszystkich dziesięciu substancji objętych ograniczeniami w ramach RoHS 2.0. Po drugie, przygotowanie próbki ma bezpośredni wpływ na wyniki testów. Pobieranie próbek stałych powinno być reprezentatywne dla poszczególnych materiałów, a pobieranie próbek tylko częściowych, które zniekształca wyniki testów, powinno być unikane. Jednocześnie, sprzęt powinien być okresowo weryfikowany i kalibrowany za pomocą wzorców odniesienia w celu utrzymania kluczowych wskaźników wydajności, takich jak granica wykrywalności, liniowość i powtarzalność, w kwalifikowanych zakresach. Przedsiębiorstwa powinny wdrożyć trzypoziomowy mechanizm testowania obejmujący materiały, komponenty i produkty gotowe oraz wdrożyć kontrolę RoHS w całym łańcuchu dostaw, zamiast polegać wyłącznie na testowaniu produktów końcowych.

Wniosek

Po wdrożeniu znowelizowanej dyrektywy UE (UE) 2015/863, zakres dyrektywy RoHS 2.0 rozszerzono z sześciu do dziesięciu substancji objętych ograniczeniami, a wykrywanie ftalanów organicznych stało się istotnym elementem zgodności eksportowej produktów elektrycznych i elektronicznych. Długie cykle badań w laboratoriach zewnętrznych nie są w stanie zaspokoić zapotrzebowania fabryk na szybką kontrolę materiałów w dużych ilościach. Sprzęt do badań zgodności z dyrektywą RoHS zapewnia producentom możliwość szybkiego wykrywania substancji na miejscu. LISUN EDX‑4 Sprzęt testowy RoHS 2.0 Wykorzystuje technologię chromatografii gazowej z pirolizą i desorpcją, nie wymaga skomplikowanej obróbki chemicznej, charakteryzuje się szerokim zakresem próbek, a jego wskaźniki granicy wykrywalności i powtarzalności spełniają wymagania dotyczące badań przesiewowych w przedsiębiorstwach. Pomaga przedsiębiorstwom z wyprzedzeniem identyfikować ryzyko przekroczenia norm ftalanów i usprawniać systemy kontroli jakości w łańcuchu dostaw. Krajowi producenci urządzeń elektrycznych i elektronicznych muszą w pełni zdawać sobie sprawę z presji związanej z przestrzeganiem przepisów wynikającej z aktualizacji przepisów RoHS 2.0, prawidłowo wdrażać urządzenia do testowania zgodności z RoHS, budować mechanizmy zarządzania substancjami niebezpiecznymi w całym łańcuchu dostaw, obejmujące kontrolę materiałów przychodzących, prace badawczo-rozwojowe i weryfikację gotowych produktów, ograniczać ryzyko handlowe, takie jak powiadomienia o eksporcie produktów i wycofywanie produktów, oraz gwarantować stabilne i bezpieczne łańcuchy dostaw.