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08.Jul.2008
X-ray螢光-XRF 松下(Panasonic)及索尼(Sony)之無鹵電纜(線)材料發展現況及UL94 V-0(UL94V-0)之定義
松下(Panasonic)及索尼(Sony)之無鹵電纜(線)材料發展現況及UL94 V-0(UL94V-0)之定義
一、何謂鹵素耐燃劑，各種耐燃劑之簡介與應用
1. 物質中含有鹵素(F, Cl, Br, I)成份者稱之， 但依IPC的定義無鹵素材料為:
氯(Cl)<900 ppm， 溴(Br)<900 ppm，氯(Cl)+ 溴(Br)<1500 ppm，目的為不蓄意添加之管制濃度值。
2. 高分子材料除極少數之物種(如PTFE,PVC)本身具有耐燃外，絕大部分都是易燃，加入鹵素耐燃劑主要是為達到安全規範(如UL- 94)。因為鹵素耐燃劑最具阻燃效益，在考慮成本與經濟效益之前提下，因此造成目前全世界的耐燃劑仍然以鹵素型為主。
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鹵化阻燃劑系列
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受限有毒物質名稱
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特點及主要應用
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溴系阻燃劑
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十溴聯苯醚(Deca-BDE)
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是一種廣泛、高效的阻燃添加劑，具有添加量小、阻燃性強和熱穩定性高等特點。被廣泛地使用與橡膠、紡織、電子、塑膠等行業，特別適用於PE、PP、ABS、PA6、PS、PBT、PC 等合成材料
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六溴環十二烷(HBCD)
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主要作為發泡聚苯乙烯、聚丙烯纖維和苯乙烯樹脂等合成材料的阻燃劑，還用於織物、丁苯膠、粘合劑和塗料以及不飽和聚酯樹脂的阻燃處理
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四溴雙酚-A (TBBPA)
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具有與基材相溶性好的特點，主要用於ABS、HIPS、環氧樹脂、酚醛樹脂吉不飽和聚氧脂等材料的阻燃添加劑，還大量用於生產溴代環氧樹脂的中間體－溴代聚碳酸脂
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氯系阻燃劑
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氯化石蠟
(C10-13,SCCP)
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氯化石蠟由於熱穩定性差，僅適用於加工溫度低於200℃的複合材料
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氯化脂環烴；
四氯鄰苯二甲酸酐(TCP)
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氯化脂環烴和四氯鄰苯二甲酸酐熱穩定性較高，常用作不飽和樹脂的阻燃劑
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3. 目前用於塑膠用途的主要阻燃防火劑分類：
♦ 鹵素系→雖廣泛使用中，但目前已經陸續開始禁用
♦ 磷系；有機及無機磷系→已確立認可使用，廣泛應用但有特定的功效
四、XRF快速非破壞篩選
♦ 氮系→特殊用途，通常當作協同劑
♦ 氫氧化物(鋁與鎂)→已認可使用，高填加型產品
舉例來說，在非鹵素阻燃劑中，磷系的阻燃劑具有添加量少、用途廣泛等優點。但是一般紅磷易吸潮，與高分子材料相容性差，無法實際使用；白磷則是有毒性不適合使用(磷在黑暗較潮濕空氣中會慢慢自然（燃點約35℃），產生藍綠色微光，俗稱「鬼火」)。
由於環保產品的發展趨勢，促使市場上對無鹵素阻燃材料 (Non-halogen Flame Retardant Materials) 的需求與開發與日俱增。無鹵素材料可藉由磷 (Phosphorus) 、氮 (Nitrogen) 和氧化鋁 (Alumina Trihydrate) 等物質作為阻燃。這些阻燃物質的阻燃機制跟以前的溴系阻燃劑完全不同：含溴阻燃劑 (Bromine Flame Retardants) 在溫度升高時，會釋放氣態溴 (Gaseous Phase)；磷與磷/氮混合阻燃劑會在燃燒的表面形成一燒焦層，而此燒焦層則會產生熱量及氣體轉遞時的物理屏障；氫氧化鋁 (Aluminum Trihydorixde) 或三水合鋁 (Alumina Trihydrate) 則產生水蒸氣，以減少熱傳遞。
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防火／阻燃材料(UL-94)之研判標準
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標準
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火源移開後之續燃時間
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燃燒滴下
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燃燒至樣品夾具
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V-0
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<10秒
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否
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否
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V-1
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<20秒
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否
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否
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V-2
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<30秒
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是
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否
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測試條件：20mm高的火源，自底部燃燒垂直的樣品，火源燃燒10秒兩次。
等 級：V-0 ＞ V-1 ＞ V-2 ＞不合格
雖然目前已經有不少的無鹵素材料在 UL-94 的易燃性測試中，得到 V-0 等級，但如果需要與鹵化材料擁有同樣的熱穩定性：包括適當的玻璃轉換溫度、較高的分解溫度、焊料溫度時的較低總膨脹率以及良好的耐熱性等，目前技術成熟度與生產成本等方面都還有很大進步的空間；正是因為這些熱穩定特性的技術要求，因此也替各大材料開發機構、電線電纜與塑料等公司帶來了新的商機。
二、市場訊息
Panasonic公司要求電視遊樂器、音響之電源線或連接線之OEM廠，必須採用無鹵難燃且非PVC材質之材料。SONY公司也要求PS2/PS3電視遊樂器的Wire/Cable之OEM廠商，必須採用無鹵難燃且非PVC材質之材料。在台灣市場需求量方面，在Wire/cable產業預估約有700MT/年，現有的無鹵電線電纜材料也將優先應用於電線電纜的各種途徑上(例如電腦週邊、鍵盤、滑鼠、印標機、數據機、手機連接線等線材)。目前科邁斯與各大電線電纜公司保持聯繫，收集市場訊息與脈動，並配合新開發的無鹵檢測儀器Dionex IC離子層析儀，對現有的客層做相關教育推廣活動。
三、無鹵管制的流程
以XRF來作為前期的快速初步篩選工具，數據處於灰色地帶與超過標準的檢測物料，則進一步以濕式化學分析法來加以確認，因此建議如此搭配可以發揮檢測時間與成本優化的最大效益。
| Innov-X便攜式系列 | Seiko桌上型系列 |
|---|---|
| Alpha Series手持式 | SEA1200VX |
| 元素分析範圍從鉀K19~鈾U92，配合PDA操作的快速分析儀器。 | 採用Vortex SDD多陰極檢測器，適合微量元素分析及超快速檢測的實驗室等級機種。 |
| X-50 Mobile XRF | SEA2210A |
| 結合手持式、桌上型XRF與筆記型電腦於一體的高效能檢測工具。 | 高靈敏度、高解析度的液態氮機種，定性範圍從碳C6~鈾U92，尤其適合輕元素分析。 |
五、我們的離子層析儀檢測鹵素特點
| 在鹵素的分析方面，離子色譜方法，濃度可到ppt級，一次進樣即可同時完成F, Cl, Br, I的檢測，是目前無鹵檢測必備的手段，也是歐盟草案prEN14582“強烈建議使用”的檢測方法。 科邁斯集團為無鹵檢測專門推出了“無鹵檢測分析儀”以及AS22鹵素專用分析柱，專門用來檢測塑膠製品中的鹵素，可以在14分鐘之內將F，Cl，Br和I四種常見鹵素完全分離，大大提高了實驗室效率。 |
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| IC1000 | |
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1.單幫浦雙活塞設計，背景穩定度高 2.幫浦為PEEK材質設計，抗強酸鹼，應用範圍廣 3.數位訊號(Digital)輸出，分析濃度範圍廣 4.溫控設計，穩定度可達0.01℃ 5.無鹵素分析利器 |
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| IC3000 | |
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1.最高階之IC，超高儀器硬體穩定性(RSD<0.05%) 2.雙幫浦設計，內建degas系統，移動相可自動混合跑濃度梯度試驗 3.內建雙偵測系統，可同時分析不同之離子層析 4.溫控設計，穩定度可達0.001℃ 5.可同時分析無鹵素樣品及PFOS/PFOA之樣品(操作及性能優於LC/MS-MS) |
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