無鹵(HF/Halogen Free)法規簡介
背景
「Halogen Free」，可以稱為「無鹵素添加」、「無鹵化」，通常所指的鹵素是「氟(F)、氯(Cl) 、溴(Br) 、碘(I)、砹 (At)」五種第VIIA族非金屬元素。鹵素化合物經常用在阻燃劑、增塑劑、著色劑等功能：聚溴聯苯 (PBB)、多溴化二苯醚 (PBDEs)、四溴雙酚A (TBBP - A)、六溴十二浣 (HBCDD)、四溴丙二酚 (TBBPA)、三溴苯酚 (TBP)、短鏈氯化石蠟 (SCCPs) 等，被廣泛用於電子設備、機器盒、印刷電路板、纜繩導線、電子零組件與材料、產品外殼、包裝材料、塑膠等。此種阻燃劑因為無法回收使用，而且在燃燒加熱過程中會釋放腐蝕性氣體等有害物質，危害免疫系統、內分泌系統、生殖系統等，有機鹵化物累積在人體中也可能導致癌症，種種都威脅到人類身體健康；揮發性的有機鹵化物對臭氧層也有極大的破壞作用，破壞地球環境。因此鹵素化合物被列為對人類和環境有害的化學品，各國都在採用相對應的方法，禁止或限量使用，就叫做「無鹵規範/指令」，主要影響為電子製造產業，電子產品業者逐漸被要求淘汰產品中所含的聚氯乙烯 (PVC) 及溴系阻燃劑 (BFRs) 等鹵素化合物。
並非所有料件都需要進行檢測，發佈的調查會顯示是否需要提交此項檢測報告，可於平台上查詢到客戶要求的規範內容。
關於無鹵規範
與鹵素限制相關的國際規範：
蒙特婁議定書
又稱作蒙特婁公約，全名為「蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書 (Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer)」，是聯合國為了避免工業產品中的氟氯碳化物 (由氯、氟及碳組成的鹵代烷，也可稱鹵碳化合物) 對地球臭氧層造成惡化及損害，該公約自 1989/1/1 起生效，與無鹵相關的限制為：規定各國階段性減少五種氟氯烷碳化合物 (CFCs) 和三種海龍 (Halon) 之消費量與生產量。
斯德哥爾摩公約
於2001/5/22 斯德哥爾摩通過，2004/5/17 生效，由 151 個國家和 128 個組織共同議定，是有關環境保護的國際公約，目的在禁用或限制生產持久性有機污染物，保護人類健康和環境免受持久性有機污染物的危害。限制物質：有機氯農藥、六氯苯 (HCB)、多氯聯苯 (PCBs)、多氯二苯並對二噁（㗁）英 (PCDDs)、多氯二苯並呋喃 (PCDFs)。
歐盟
- RoHS 指令 (2002/95/EC、2011/65/EU)：限制聚溴聯苯 (PBB)、多溴化二苯醚 (PBDEs) 的用量不能超過 0.1%。
- 歐盟 79/663/EEC、83/264/EEC、2003/11/EC：禁用兩種含溴阻燃劑。
產業界做法
國際上各種關於禁止在電子電器、玩具和皮革製品等使用有毒害的含鹵規定：
| 規範名稱 | 內容 |
|---|---|
| 工業標準- IEC 61249-2-21 (國際電工委員會) | 總溴：含量 < 900 ppm總氯：含量 < 900 ppm總鹵素：含量 < 1500 ppm |
| 工業標準- IPC (國際電子工業聯接協會) | 總溴：含量 < 900 ppm總氯：含量 < 900 ppm總鹵素：含量 < 1500 ppm |
| 工業標準- JPCA (日本電子回路工業協會) | 總溴：含量 < 900 ppm總氯：含量 < 900 ppm |
| 國際廠商- 三星 | 總溴：含量 < 900 ppm總氯：含量 < 900 ppm |
| 國際廠商- ASUS、Dell、HP、Apple、Intel、AMD | 2008 年開始匯入無鹵素材料 |
電線和電纜範圍內，無鹵標準要求：
- 總鹵素含量 ≦ 50 ppm (根據法規 PREN 14582)
- 燃燒過程中產生鹵化氫氣體的含量 < 100 ppm (根據法規 EN50267-2-1)
- 燃燒過程中氣體酸度的測定 pH 值 ≧ 4.3 (弱酸性) (根據法規 EN50267-2-2)
- 產品在密閉容器中燃燒過程透過一束光線之透光率 ≧ 60％ (根據 EN50268-2)
IEC (國際電工委員會) 還建立了定義無鹵材料的標準，無鹵電纜化合物應滿足以下要求：
- HCL產生 ≦ 5mg/g (0.5%) (IEC 60754-1)
- pH值 ≧ 4.3 (IEC 60754-2)
- 電導率 ≦ 10 µS/smm (IEC 60754-2)
認識鹵
氟(Fluorine-)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘 (Iodine) 和砹(Astatine) 五種元素，合稱鹵素。其中砹 (Astatine) 為放射性元素，人們通常所指的鹵素是氟、氯、溴、碘四種元素。
工業上應用的鹵素化合物多為人工合成有機鹵化物，其優點：阻燃、易溶解、反應活性高。
鹵素的應用：阻燃劑、製冷劑、溶劑、有機化工原料、漂白劑、農藥殺蟲劑、羊毛脫脂劑。
| 元素 | 特性 | 用途 |
|---|---|---|
| 氟（F） | 淡黃色氣體 (F2)，強腐蝕性、強氧化劑，易與其他元素結合產生大量的熱能 | 製造氫氟酸 (HF)、塑膠 (Teflon, PTFE, PFA, FEP等)，製造殺蟲劑 NaF，飲水與牙膏中加入以防止牙齒產生病變 |
| 氯（Cl） | 綠色氣體 (Cl2)，強氧化劑，易刺激人體呼吸道粘膜,嚴重時可致死 | 製造消毒劑和漂白粉 |
| 溴(Br） | 紅棕色液體，皮膚接觸時會嚴重傷害 | 製造消毒劑和漂白劑，醫學應用之麻醉、鎮定、冷凍劑；塑膠的防火物質，顯彰劑，防腐劑及除臭劑 |
| 碘（I） | 紫色固體，生物必須的微量元素 | 消毒用的碘酒和鎢絲里含有碘化鎢 |
| 砹（At） | 放射性元素，不穩定的放射性鹵素，性質類似於碘，存在於鈾礦物和釷礦物的放射性衰變產物中，自然界存在極微量 | 因為砹各種同位素的半衰期太短，所以其化合物沒有什麼實用價值，因其特殊性很少應用在日常工業產品中 |
海龍 - 海龍 (HALON)，是一類鹵化烷，特別指其中有溴的鹵化烷。海龍是一種非常乾淨的滅火劑，不會留下粉末、泡末、水份，因此常被配置於高精密儀器、儀表附近，如飛機、船艙、機房、捷運系統等。但是隨著地球大氣層的臭氧層空洞越來越大，海龍因為有破壞臭氧層的高度疑慮，也和其他氟氯碳化物 (如冷氣機使用的冷媒) 一樣，逐步遭到禁用，除了一些比較特別的環境，例如密閉的太空船中，不然已經很少使用。
鹵素的危害
對免疫系統造成毒性，對內分泌系統、生殖和發育的影響，有致癌作用，易引發精神和心理疾病，多數鹵化物屬於環境荷爾蒙物質，這類物質多數有毒、親脂肪、難以生物代謝，因此一旦進入生物體內就容易積累，並通過血液往全身各個器官分布，造成長久且複雜的損害，影響細胞的正常分裂，干擾生物酶的活性，引起多重疾病或生理功能紊亂。有機鹵化物還可能與重金屬發生協同作用，提高重金屬的生物活性，從而對機體造成更大的毒害。
含鹵素產品
- 外殼及結構，塑膠、尼龍、電目及發泡材料的聚合物
- 電源及訊號連接器
- 化學品、絕緣接著材料、緩衝發泡材料
- 插頭、插座、連接線材
- 塑膠色母、色料中
- 化學油墨，膠紙膠帶
- PCB 板、FPC 板
鹵素主要應用
溴系阻燃劑：PBBs、PBDEs、TBBP-A、HBCDD
氯系阻燃劑：SCCP、MCCP、氯化脂環烴、四氯鄰苯二甲酸酐
其它有機鹵素化合物
- PCB 多氯聯苯：潤滑劑、電容油
- PCN 多氯萘：潤滑劑、防腐劑
- PCT 多氯三苯：潤滑劑、防腐劑
- PVC 聚氯乙烯：塑膠
- PCP 五氯苯酚：防腐劑、防霉殺蟲劑
- CFC、HCFC、HALON：發泡劑、噴霧劑、製冷劑
阻燃劑的分類和應用
- 總溴：PBBs、PBDEs、TBBP-A、HBCDD 良好的表現，阻燃效率是氯類阻燃劑的兩倍以上
- 總氯：CP、PCT、PCB 價格低，應用廣
- 磷化物：無機磷、磷酸脂、含鹵磷酸脂和鹵化磷酸用途廣泛，使用於酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚氯乙烯、氯乙烯、ABS
- 無機阻燃劑：氧化銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁和硼酸性
- 有機氮系列
目前有兩種類型的阻燃劑
添加型：物理結構，會影響基材特性，高加入量，但是易加工；如 PBBs 和 PBDEs
反應型：化學結合，通過化學反應將阻燃劑和基材結合，有良好的阻燃表現和低加入量；如 TBBP-A
電子產品中的應用
PBB、PBDE、TBBPA 等溴化阻燃劑是目前使用較多的阻燃劑，主要應用在電子電器行業，包括：電路板、電腦、燃料電池、電視機和印表機等
- 工程塑料部件：總溴和總氯的阻燃劑，用於 ABS/HIPS/PC/PS/PBT 等
- 電纜：總溴阻燃劑用於電線電纜絕緣材料和聚氯乙烯電線電纜護套和外膜
- 電子元器件：總溴阻燃劑用於 FR-4 環氧樹脂、焊接面罩、模具、塑料包裝、熱表面材料、封裝和填充材料
- 印製電路板：印製電路阻燃劑，FR-4 環氧樹脂、焊接面罩，電路板工序清洗劑，助焊劑等化工產品，商業工程環氧樹脂的氯化鈉
- 連接器：PBT 和 PA 工業樹脂中的總溴阻燃劑
- 薄膜、粘合劑、帶子和聚脂薄膜：樹脂中的總溴阻燃劑，磁性材料中 PVC 使用
- 抗振材料：震動和震動緩衝 PVC 材料
- 助焊劑：用於改善焊接的煙道的溴和氯
- CFC 氟氯化碳：發泡劑、清洗劑、乾洗或清洗劑的拋射劑和溶劑、噴霧劑、製冷劑
- HCFC 氫氟氯化碳：塑料發泡劑、拋射劑、製冷劑
- HFC 氫氟化碳：塑料發泡劑、製冷劑、乾洗或清洗劑的拋射劑或溶劑、噴霧劑
- CF2ClBr/C2F4Br2/CBrF3：滅火劑
塑料、線材等行業應用
在塑料等聚合物產品中添加鹵素 (氟，氯，溴，碘) 用以提高燃點，優點是燃點比普通聚合物材料高，燃點大約在 300℃。燃燒時會散發出鹵化氣體 (氟，氯，溴，碘)，迅速吸收氧氣從而使火熄滅。但缺點是釋放出的氯氣濃度高時，引起的能見度下降會導致無法識別逃生路徑，同時氯氣具有很強的毒性，影響人的呼吸系統。此外，含鹵聚合物燃燒釋放出的鹵素氣在與水蒸汽結合時，會生成腐蝕性有害氣體 (鹵化氫)，對一些設備及建築物造成腐蝕。