機(jī)車車輛電子電氣產(chǎn)品的有害物質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)研究

李強(qiáng)輝，劉中平，張 明

（株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司，湖南 株洲 412001）

1 引言

新版TB/T 3139-2021《機(jī)車車輛非金屬材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》標(biāo)準(zhǔn)為國內(nèi)軌道交通行業(yè)的有害物質(zhì)管控指明了方向。該標(biāo)準(zhǔn)為TB/T 3139-2006的修訂標(biāo)準(zhǔn)，適用于機(jī)車、客車、動(dòng)車組車內(nèi)用非金屬材料和司機(jī)室、客室等室內(nèi)空氣的有害物質(zhì)限量，機(jī)車、客車、動(dòng)車組用非金屬材料禁用限用物質(zhì)限量。新版標(biāo)準(zhǔn)主要包括三個(gè)部分的內(nèi)容：車內(nèi)用非金屬材料有害物質(zhì)限量及試驗(yàn)方法，機(jī)車車輛用非金屬材料禁用物質(zhì)、限用物質(zhì)的要求及試驗(yàn)方法和機(jī)車車輛室內(nèi)空氣中有害物質(zhì)限量、檢測方法及檢驗(yàn)規(guī)則，其中“機(jī)車車輛用非金屬材料禁用物質(zhì)、限用物質(zhì)的要求及試驗(yàn)方法”為2021版新增部分。為了應(yīng)對此標(biāo)準(zhǔn)的要求，機(jī)車車輛及零部件企業(yè)需研究對應(yīng)的管控方案并逐步建立相關(guān)產(chǎn)品和零部件有害物質(zhì)管控的質(zhì)量管理體系。當(dāng)前階段供應(yīng)鏈眾多企業(yè)采取委托第三方測試機(jī)構(gòu)檢測分析產(chǎn)品和零部件中的有害物質(zhì)的措施以確保企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但不少企業(yè)認(rèn)為有害物質(zhì)管控僅限于提交一份合格的第三方檢測報(bào)告，并未對來料檢驗(yàn)、倉庫管理、生產(chǎn)管理等生產(chǎn)制造過程采取管控措施，使得最終成品存在過程污染的風(fēng)險(xiǎn)增大。

國際電工委員會(huì)制定的QC080000標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品中的有害物質(zhì)管理提出了過程管控的要求。QC080000標(biāo)準(zhǔn)涉及的有害物質(zhì)主要基于RoHS指令管控的物質(zhì)。RoHS指令主要限制電子電氣產(chǎn)品中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚和鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸丁基芐基酯、鄰苯二甲酸（2-乙基）己酯、鄰苯二甲酸二異丁酯共10種（類）化學(xué)物質(zhì)。QC080000有害物質(zhì)過程管理體系在ISO9001質(zhì)量管理體系要求的基礎(chǔ)上建立了一套針對有害物質(zhì)的特殊過程管控方法，包括組織內(nèi)部識(shí)別有害物質(zhì)管理的范圍、識(shí)別滿足無害化目標(biāo)有關(guān)的過程、制定過程管理計(jì)劃、建立判定標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)視、測量和分析過程等。文章針對機(jī)車車輛電子電氣設(shè)備如牽引系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等系統(tǒng)部件的有害物質(zhì)管控，結(jié)合QC080000過程管控要求和有害物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，提出針對TB/T 3139-2021標(biāo)準(zhǔn)的合理和效率更高的管控方法。

2 有害物質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析

TB/T 3139-2021標(biāo)準(zhǔn)對不同的有害物質(zhì)的管控范圍作出了明確要求，可根據(jù)產(chǎn)品類別區(qū)分是否需要采取管控措施。標(biāo)準(zhǔn)中第4部分僅針對車內(nèi)非金屬材料的有害物質(zhì)管控，因此，車體外的零部件，比如一般情況下安裝于車外的牽引系統(tǒng)，無需針對該部分采取管控措施。車內(nèi)的零部件，需要針對部分項(xiàng)目進(jìn)行管控，比如網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，涉及到柜體油漆需要按照標(biāo)準(zhǔn)中第4.5項(xiàng)的要求測試VOC、苯、甲苯、二甲苯（含乙苯）、鹵代烴、二異氰酸酯等項(xiàng)目的測試，電纜需要按照第4.6項(xiàng)橡塑制品測試可溶性鉛、可溶性鎘和VOC等。

標(biāo)準(zhǔn)第5部分內(nèi)容適用于車內(nèi)和車外所有非金屬材料，包含石棉、氯氟碳等32項(xiàng)禁用物質(zhì)和鉛、汞等26項(xiàng)限用物質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)也對禁用物質(zhì)和限用物質(zhì)的適用范圍做了原則性的規(guī)定。但是，生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)營過程需要操作性更強(qiáng)的指導(dǎo)，以便于按照要求進(jìn)行更有針對性的管控，節(jié)省人力、試驗(yàn)資源和相關(guān)的測試費(fèi)用，因此，有必要對物料中可能含有的有害物質(zhì)進(jìn)行識(shí)別。通常，電子電氣產(chǎn)品用到的非金屬材料如塑料、橡膠、油漆等的有害物質(zhì)主要是由添加的增塑劑、阻燃劑、填料、潤滑劑、防老化劑等助劑引入。針對機(jī)車車輛電子電氣產(chǎn)品使用的材料，根據(jù)梳理大量材料檢測結(jié)果及經(jīng)驗(yàn)分析，整理出電子電氣產(chǎn)品常見的有害物質(zhì)可能存在的材料或位置表（見表1），可用于幫助識(shí)別各個(gè)零部件中有害物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。其中石棉主要用于保溫隔熱材料，早期的車體隔熱材料就有部分采用石棉，部分高溫多芯電纜也可能存在使用石棉、人造礦物纖維等填充材料，設(shè)計(jì)選型需要特別注意。橡膠、塑料、油漆等高分子材料存在有害物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)較高，比如多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚、鹵素、銻化合物、磷酸三苯酯等多作為橡塑材料的阻燃劑，二苯基甲烷二異氰酸酯主要存在于聚氨酯類橡膠、油漆、膠粘劑中，人造礦物纖維、滑石等礦物質(zhì)主要用于橡塑材料用于增加強(qiáng)度和降低成本的填充料。

表1 電子電氣產(chǎn)品常見有害物質(zhì)可能存在的材料或零部件

3 有害物質(zhì)過程管控

QC080000有害物質(zhì)過程管理體系的要求雖然針對RoHS指令等法規(guī)相關(guān)的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行管控，但是其過程管控方法適用于其他有害物質(zhì)管理。借鑒QC080000的過程管理方法，結(jié)合TB/T 3139-2021對有害物質(zhì)的限定要求，機(jī)車車輛電子電氣產(chǎn)品在研發(fā)設(shè)計(jì)、材料采購、生產(chǎn)和倉儲(chǔ)等過程對有害物質(zhì)管理應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)。

3.1 研發(fā)設(shè)計(jì)

產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)階段應(yīng)當(dāng)識(shí)別有害物質(zhì)并在項(xiàng)目策劃階段以文件形式體現(xiàn)。設(shè)計(jì)策劃階段應(yīng)當(dāng)從材料選型、工藝、設(shè)備等因素綜合考慮是否含有或有可能引入有害物質(zhì)。比如選型時(shí)不能選用含石棉的隔熱或絕緣材料，電纜不能使用聚氯乙烯原材料作絕緣或護(hù)套層，需選用無鹵材料比如聚烯烴等作絕緣或護(hù)套材料，另外高溫多芯電纜要注意填充材料是否有用石棉、人造礦物纖維等填充料，線槽、套管等輔材不能選用聚氯乙烯材質(zhì)，PCB需要選用無鹵和無鉛PCB等。工藝過程設(shè)計(jì)需要注意能區(qū)分環(huán)保和不環(huán)保物料，最好有類似防呆設(shè)計(jì)的措施以保證不發(fā)生混料或用錯(cuò)物料的風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)設(shè)備需要注意環(huán)保和不環(huán)保設(shè)備等混用帶來的風(fēng)險(xiǎn)，最好能做到環(huán)保和不環(huán)保設(shè)備分開、生產(chǎn)車間分開，避免設(shè)備交叉使用。對于功能或可靠性要求必須使用含有害物質(zhì)的材料或工藝，應(yīng)當(dāng)制定控制和最終取代或消除這些有害物質(zhì)的措施和計(jì)劃，并報(bào)客戶批準(zhǔn)。

3.2 材料采購和供應(yīng)商管理

原材料中的有害物質(zhì)，除揮發(fā)性化合物如甲醛、VOC、苯、甲苯、二甲苯外，一般會(huì)以不變的含量流入后續(xù)的各個(gè)工序，存留于各個(gè)零部件中，因此，材料采購環(huán)節(jié)是有害物質(zhì)管控的重要環(huán)節(jié)，對于生產(chǎn)過程只有組裝工序的公司來說，這是有害物質(zhì)管控的主要環(huán)節(jié)。物料的有害物質(zhì)檢驗(yàn)和供應(yīng)商的有害物質(zhì)管理兩者必須相互結(jié)合。要加強(qiáng)對供應(yīng)商有害物質(zhì)管理的宣貫，特別是國內(nèi)的中小型定制件供應(yīng)商，可結(jié)合表1對某些重點(diǎn)物料做特殊管理，比如要求供應(yīng)商的原材料不能含有多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚、氯化石蠟、三氧化二銻、磷酸三苯酯等阻燃劑，橡塑制品原材料不能使用含人造礦物纖維和滑石的原材料，聚氨酯油漆、膠粘劑等需要控制好異氰酸酯的含量。針對材料的有害物質(zhì)檢測和評估，可先對所有材料進(jìn)行全面的有害物質(zhì)檢測和評估，再參照表1進(jìn)行重點(diǎn)原材料或物料的常規(guī)檢驗(yàn)。實(shí)際操作過程中，全面的摸底一般需要送第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測分析，對于檢測合格的物料，后續(xù)過程管控可以采用抽檢或評估的方式。抽檢可以委托第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試，也可以購買簡易檢測設(shè)備進(jìn)行篩查，有害物質(zhì)評估可通過對二級供應(yīng)商甚至三級供應(yīng)商的原材料評估進(jìn)而確認(rèn)是否含有相關(guān)的有害物質(zhì)。借助已有的有害物質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，例如長期對同一原材料或物料進(jìn)行多次檢測的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)和分析其中的有害物質(zhì)情況，對出現(xiàn)的有害物質(zhì)特別是頻次較高的有害物質(zhì)作重點(diǎn)管控并制定改善方案和計(jì)劃。通過分析積累的有害物質(zhì)來料檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以形成相關(guān)的管控經(jīng)驗(yàn)，逐步減少檢驗(yàn)的頻次和需檢驗(yàn)的物料種類，做到更加精準(zhǔn)的管控。

需注意的是，再利用或再生原材料的使用會(huì)增加引入有害物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)，此類原材料可能來源于歷史上未作有害物質(zhì)管控階段生產(chǎn)的產(chǎn)品的回收利用，材料回收利用節(jié)約了資源，減少了廢棄物對環(huán)境的污染，但需要注意其中的某些有害物質(zhì)很有可能超標(biāo)，因此，需要對其進(jìn)行充分評估和確認(rèn)，并采用有效的辦法降低有害物質(zhì)的含量，比如在保證其他性能符合要求的前提下，可用再利用的原材料與環(huán)保原材料混合的方式稀釋再利用原材料中的有害物質(zhì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，再利用的非金屬材料中出現(xiàn)較多的有害物質(zhì)主要有鉛及其化合物、多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚、氯化石蠟、鹵素、銻及其化合物、鄰苯二甲酸酯類等，這些化合物主要用作塑料、橡膠等材料的阻燃劑、增塑劑等助劑。

除了對采購材料的有害物質(zhì)進(jìn)行檢測和評估外，加強(qiáng)對供應(yīng)商的有害物質(zhì)管理是重要的管控手段。從供應(yīng)商管理角度看，一定要與供應(yīng)商簽訂環(huán)保協(xié)議，在法律層面上規(guī)避后續(xù)出現(xiàn)有害物質(zhì)檢測超標(biāo)卻無法追責(zé)的風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到約束供應(yīng)商的目的。供應(yīng)商管理不僅需對一級供應(yīng)商進(jìn)行管理，根據(jù)具體情況還可能追溯到二級甚至三級供應(yīng)商，需要投入資源加強(qiáng)對供應(yīng)商的稽查。針對供應(yīng)商數(shù)量較多的情況，可對供應(yīng)商分級管控，按照風(fēng)險(xiǎn)級別高低分級管理，比如對于全球性大型供方，由于其產(chǎn)品全球銷售，需要滿足相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)，而且此類供方具備較高的質(zhì)量管理水平，風(fēng)險(xiǎn)很低，而對于國內(nèi)小型供應(yīng)商，由于其缺乏相應(yīng)的有害物質(zhì)檢測能力，質(zhì)量管理水平不高，因而風(fēng)險(xiǎn)較高，需要重點(diǎn)管控。在供應(yīng)商審核或稽核過程中，根據(jù)供應(yīng)商的研發(fā)能力和工藝水平以及質(zhì)量管理水平，有針對性地對供應(yīng)商的研發(fā)設(shè)計(jì)、工藝、設(shè)備、原材料、生產(chǎn)制程、倉儲(chǔ)和包裝等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行查核，確保原材料不含有有害物質(zhì)、生產(chǎn)過程和倉儲(chǔ)不會(huì)引入有害物質(zhì)、包裝材料不會(huì)對產(chǎn)品造成污染。

3.3 生產(chǎn)

生產(chǎn)工藝中的化學(xué)反應(yīng)、生產(chǎn)過程的交叉污染、生產(chǎn)輔料殘留都有可能產(chǎn)生或引入有害物質(zhì)。當(dāng)生產(chǎn)工藝存在化學(xué)反應(yīng)時(shí)，需要重點(diǎn)對該工藝的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，比如電鍍需要注意采用環(huán)保工藝，避免六價(jià)鉻等有害物質(zhì)的引入。當(dāng)生產(chǎn)線同時(shí)存在環(huán)保和不環(huán)保的生產(chǎn)制程時(shí)，需要注意可能產(chǎn)生的交叉污染。生產(chǎn)輔料也可能對產(chǎn)品造成污染，比如組裝過程中需要用到酒精、己烷等溶劑擦拭除去表面油污等，如果擦拭所用的布和溶劑不注意使用環(huán)保型的產(chǎn)品也會(huì)引入污染。生產(chǎn)過程的原輔料、工藝等均為引入有害物質(zhì)的因素，在產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)策劃階段需要提前識(shí)別。

3.4 倉儲(chǔ)

原材料或元器件的存儲(chǔ)也可能造成原材料或元器件的污染，比如同時(shí)生產(chǎn)環(huán)保產(chǎn)品和非環(huán)保產(chǎn)品的企業(yè)，容易出現(xiàn)環(huán)保物料和非環(huán)保物料的混料風(fēng)險(xiǎn)。針對此類情況，一般的處理方案是將環(huán)保物料和非環(huán)保物料區(qū)分存儲(chǔ)倉庫，降低員工的誤操作率。另外，還需確認(rèn)倉庫是否存在外來污染，比如環(huán)保倉庫可能受到來自化學(xué)品庫的污染或者周邊重金屬粉塵等污染。

3.5 包裝

包裝物的污染可能會(huì)傳遞給產(chǎn)品，但包裝物對產(chǎn)品的污染容易被忽視。眾所周知，包裝物廢棄后可能對環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染，一些國家和地區(qū)針對包裝廢棄物的污染、回收利用等制定了相關(guān)的法律法規(guī)。歐盟包裝物和包裝廢棄物的指令94/62/EC對重金屬的要求為鉛、鎘、汞、六價(jià)鉻四項(xiàng)總量不超過100 ppm，其比電子電氣產(chǎn)品的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻要求更高。雖然TB/T 3139-2021標(biāo)準(zhǔn)沒有單獨(dú)對包裝物的有害物質(zhì)限量指標(biāo)提出要求，但物流環(huán)節(jié)含有高含量有害物質(zhì)的包裝材料可接觸產(chǎn)品表面，通過遷移的方式將有害物質(zhì)導(dǎo)入產(chǎn)品表面，導(dǎo)致產(chǎn)品含有有害物質(zhì)。因此，不能忽視包裝對產(chǎn)品的污染和包裝物本身的危害。

以上針對新版TB/T 3139-2021的過程管控要求和注意事項(xiàng)，企業(yè)需要制定相關(guān)的流程性規(guī)定，并在研發(fā)設(shè)計(jì)、物料檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程、倉儲(chǔ)管理和供應(yīng)商管理等環(huán)節(jié)執(zhí)行流程文件要求，根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)升級相關(guān)的管控要求。

4 小結(jié)

機(jī)車車輛行業(yè)新版有害物質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)TB/T 3139-2021規(guī)范并提升了行業(yè)的有害物質(zhì)管控要求，文章提出的針對電子電氣產(chǎn)品中有害物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)分析，可提升有害物質(zhì)管理的精準(zhǔn)性，節(jié)省相關(guān)資源的投入。有害物質(zhì)的過程管理可以進(jìn)一步提升有害物質(zhì)管理的系統(tǒng)性，避免有害物質(zhì)從材料、工藝、設(shè)備、輔料等引入，可全面提升企業(yè)的有害物質(zhì)管理水平。