Umweltaspekte

From Electrical Contacts
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Zunehmende Erkenntnisse und wachsendes Bewusstsein über die Problematik umweltrelevanter und gesundheitsschädlicher Stoffe in industriellen Gütern und Konsumprodukten führten und führen zu Diskussionen und Verwendungseinschränkungen von bestimmten Substanzen. Für den Bereich elektrischer Kontakte gibt das folgende Kapitel einen kurzen Überblick zum Stand März 2012 bei gesetzlichen Regelungen in der Europäischen Union (EU), Anforderungen des europäischen Marktes sowie freiwillige Selbstkontrollen der Industrie. Naturgemäß können die hier gegebenen Hinweise nur orientierender Natur sein, erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit und übernehmen keine Gewährleistung für juristische Richtigkeit. Betrachtet wird hierbei der elektrische Kontakt und sein Umfeld als fertiges Produkt. Auf die Frage von Schadstoffen in Fertigungsprozessen als Bestandteil von Hilfs- und Betriebsstoffen wird nicht eingegangen.

Verwendungsbeschränkungen in der Europäischen Union (EU))

Gesetzliche Vorschriften und Beschränkungens

Stoffbezogene Beschränkungen beim Umgang und der Verwendung von gesundheitsschädlichen Substanzen werden in der EU seit 1968 einheitlich geregelt [1] und wurden seither vielfach an den Stand der Wissenschaft und Technik angepasst. Sie finden in Deutschland ihre Umsetzungen im Chemikaliengesetz und der Gefahrstoffverordnung [2] [3]. Der aktuelle Stand der EU-Gesetzgebung sowie die zugehörigen Diskussionen können nachgelesen werden unter www.eur-lex.europa.eu/. Dies ist insofern unumgänglich, da die Gesetzeslage, insbesondere in Bezug auf einbezogene Substanzen, ihre maximal zulässigen Gehalte als auch Ausnahmeregelungen ständig Änderungen unterliegt.

In Ergänzung zu den stoffbezogenen Beschränkungen gibt es bei der EU Direktiven zur Verwendungsbeschränkung oder -verboten für bestimmte Anwendungsfelder. Für den Bereich der elektrischen Kontakte sind hier die “Altautoverordnung” (End of Live Vehicles ELV, [4] ) sowie die Elektrogeräteverordnung ( Restrictions on the Use of Hazardous Substances in Electrical and Electronic ”Equipment”, RoHS, [5], [6]) zu nennen. Die EU-Verordnung zu Elektro- und Elektro-nikschrott (WEEE [7]) enthält keine Beschränkungen zu Schadstoffen und wird daher hier nicht näher betrachtet. RoHS und WEEE sind in Deutschland durch das ElektroG [8] geltendes Recht.


  • EU-Altautoverordnung (ELV)[4]
Gültigkeitsbereich: PKW und LKW bis 3,5 t, sowie Ersatzteile hierfür
Verbote:
Grenzwerte für Verunreinigungen::
Pb, Hg, Cd, Cr VI, PBB, PBDE
Cd: 100 ppm; sonst: 1000 ppm
Ausnahmen z.Z.: Pb in Kupferwerkstoffen, Stahl, Alu bis zu def. Grenzwerten
Pb in Loten in Elektronikbauteilen: Ausnahme gilt bis 2010

Pb in Einpresszonen


Gültigkeitsbereich: Elektro- und Elektronikgeräte des Consumer-Bereichs, Details: Anhang 1
Verbote:
Grenzwerte für Verunreinigungen::
Pb, Hg, Cd, Cr VI, PBB, PBDE
Cd: 100 ppm; sonst: 1000 ppm
Ausnahmen z.Z.: Pb in Kupferwerkstoffen, Stahl, Alu bis zu def. Grenzwerten
Pb in hochschmelzenden Loten mit Pb-Gehalten von 80 - 85%

Cd in elektrischen Kontakten

Für die Herstellung und Weiterverarbeitung von Kontaktwerkstoffen sind weitere Vorschriften zu beachten, die den Bereich „Belastungen am Arbeitsplatz“ sowie „betriebsbedingte Emissionen in Abluft, Abwasser und Abfällen“ betreffen. Für ersteres sei für Deutschland auf die „MAK- und BAT-Werteliste“ [9] verwiesen. Für die anderen genannten Bereiche ist z.B. die TA Luft [10] zu nennen. Die 2007 begonnene Neuregelung des Chemikalienrechts innerhalb der EU durch die REACH-Verordnung (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals, [11] ,[12] ) hat bisher keine Wirkung auf Bestandteile in elektrischen Kontakten, was aber vermutlich in Zukunft der Fall sein wird.

Zu beachten ist hierbei besonders, welche weiteren Substanzen in die SVHC-Liste (Substances of very high concern) aufgenommen werden.

Verwendungsbeschränkungen aufgrund von Vertragsvereinbarungen

Vertragliche Regelungen zwischen Lieferanten und Kunden, häufig auf der Basis von Spezifikationen, können die Verwendung bestimmter Schadstoffe in Produkten und damit auch in elektrischen Kontakten verbieten, begrenzen oder deklarationspflichtig machen. Auf diesem Gebiet hat die Automobilindustrie eine Vorreiterstellung, die durch die Deklarations- und Verbotsliste des Verbandes der Automobilindustrie (VDA 232-101, [13] ) und darauf aufbauend in der GADSL [14] zum Ausdruck kommt. Hinzu kommen weitere firmen- und konzerninterne Umweltnormen z.B. [15] , [16] , [17] .

Selbstverpflichtungen der Industrie

Schwefelhexafluorid (SF6) ist als Isolier- und Schaltgas in Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen von erheblicher Bedeutung. Da es ein klimaaktives Gas ist und zur Erderwärmung beiträgt, ist seine Freisetzung in die Atmosphäre so gering wie möglich zu halten. Die Verpflichtung hierzu leitet sich aus dem Kyoto-Protokoll ab. Die an der Nutzung von SF6 für elektrische Anlagen beteiligten Verbände und Firmen in Deutschland haben sich daher auf eine Selbstverpflichtung incl. Reporting an die Bundesregierung verständigt [18] .

Verwendungsbeschränkungen außerhalb der EU

  • Schweiz:

Mit den Gesetzen „Chemikalien-Risiko-Reduktions-Verordnung“ (ChemRRV) sowie „Chemikalien-Verordnung“ (ChemV) [19] hat die Schweiz die EU- Regelungen ELV und RoHS weitgehend übernommen.

  • Volksrepublik China:

Die unter dem Schlagwort China-RoHS bekannten drei Gesetze der VR China [20] , [21] sehen bis dato nur eine Mitteilungs- und Kennzeichnungspflicht für in der EIP-Liste aufgeführte Produkte vor, wenn sie die Schadstoffe Pb, Hg. Cd, CrVI, PBB oder PBDE enthalten. Es ist geplant, dass Verbotsregelungen in der Phase 2 hinzukommen.

  • Süd-Korea:

Das als Korea-RoHS” bezeichnete Gesetzeswerk Südkoreas entspricht weitgehend den ELV-, RoHS- und WEEE-Verordnungen der EU.

  • Other countries

In Japan sind die Sammlung und Behandlung von Elektroschrott gesetzlich geregelt, während die Einschränkung der Verwendung schädlicher Substanzen durch die Industrie selber erfolgt [22] . Insbesondere der Ersatz von Blei in elektrischen und elektronischen Produkten ist weit fortgeschritten. In den USA gibt es auf Bundesstaatsebene eine Initiative in Anlehnung an die RoHS der EU, in Californien als CA-RoHS bekannt [23] .

Schädliche Substanzen in elektrischen Kontakten

In elektrischen Kontakten und ihrem Umfeld sind Schadstoffe zu betrachten, die in Tabelle Table 1 aufgeführt sind:

Table 1: Schadstoffe in elektrischen Kontakten und deren Umfeld
Einsatzbereiche Substanz Werkstoff/Verwendungszweck Hinweise zu Substitutionsmöglichkeiten
Kontaktwerkstoffe Cadmium (Cd)


Nickel (Ni)
Quecksilber (Hg)

Silber/Cadmiumoxid
Gold-Cadmium-Legierungen

Silber/Nickel
Feinkornsilber
Hg in Neigungsschaltern
Silber/Zinnoxid
Silber/Zinkoxid
Hartgold (AuCo)
Silber/Zinnoxid,
Silber-Leg.
andere Schalterkonstruktion
Lote Cadmium (Cd)
Blei (Pb)
Zusatz in Silber-Hartloten
Zinn-Blei-Weichlote
cadmiumfreie Hartlote z.B. AgZnCuSn,
bleifreie Weichlote z.B. SnCu, SnAg, SnAgCu
Trägerwerkstoffe Blei (Pb)
Beryllium (Be)
Zusatz in Cu-Leg.
Stahl und Al-Leg. Zerspanbarkeit
CuBe, NiBe
Verwendung von Kontaktträgern ohne spanende Bearbeitung,
ausscheidungsgehärtete Werkstoffe ohne Be
Kunststoffe PBB und PBDE Antimonoxid (Sb2O3) Flammhemmer andere Flammhemmer
Schaltmedium Schwelfelhexafluorid (SF6) Isolier- und Schaltgas

Aus den Tabellen Table 2 und Table 3 ergeben sich die Hintergründe des umweltund gesundheitsschädlichen Verhaltens sowie die aktuelle Situation zu Verboten bzw. Einschränkungen und Deklarationspflichten.

Table 2: Umweltrelevanz von Schadstoffen in elektrischen Kontakten
Substanz Wirkung Lit.
Cadmium und Cd-Verbindungen *Knochenerweichung
*Schädigung der Nieren
*akkumuliert
*krebserregend (Prostata, Leber, Lunge)
*fruchtschädigend
*Wachstumsstörungen
[24]
Quecksilber *akute Giftigkeit,
*schädigt Nervensystem und Gehirn
[25]
Nickel und Nickelverbindungen *allergieauslösend,
*als feiner, lungengängiger Staub: lungenkrebserregend
[9]
Blei *toxisch,
*fruchtschädigend
*vermutlich krebserregend
[9]
Beryllium *toxisch,
*als feiner lungengängiger Staub: Berylliose
[26]
PBB, PBDE *toxisch, bei Verbrennung Bildung von Dioxinen und Furanen [9]
SF6 *trägt zur Erderwärmung (Treibhauseffekt) bei:
*1 kg SF6 entspricht 23 t CO2
[27]


Table 3: Verwendungseinschränkungen von Schadstoffen in elektrischen Kontakten
Dokument Hg Cd Ni Be Pb Sb2O2 SF6
ELV v v v, in Loten bis 2010:a in Cu, Fe, Al: a in Einpresszonen: a in hochschm. Loten: a
VDA 232-101 v v d d d
GADSL v v d d d d
RoHS v v in Kontaktwerkstoffen: a v in Cu, Fe, Al: a
in hochschm. Loten: a
REACH
Kyoto-Protokoll f

v = verboten,
a = Ausnahmeregelung,
d = deklarationspflichtig,
f = Freisetzung minimieren

Für alle Anwendungen bei Kontaktwerkstoffen, ihrer Verbindungstechnik sowie den Trägermaterialien sind umweltfreundliche Ersatzwerkstoffe, z.T. im Zusammenspiel mit konstruktiven Geräteänderungen verfügbar [28] ,[29] , [30] .

Abkürzungen und ihre Bedeutung

Bei der Betrachtung von Umweltaspekten für elektrische Kontakte wird eine Vielzahl von Abkürzungen verwendet. Die Beschreibung und Bedeutung der wichtigsten sind in Tabelle Table 4 aufgeführt.


Table 4: Abkürzungen und ihre Bedeutung
Abkürzung steht für: Bedeutung
ABI Amtsblatt der EU englische Bezeichnung für ABl. : Official Journal (OJ)
ATSDR Agency for Toxic
Substances and Disease
Registry
Behörde des U.S. Department of Health and Human Services (DHHS), USA, http://www.atsdr.cdc.gov
ANSI American National
Standards Institute
US-Behörde zur Normung von Verfahrensweisen in der Industrie
Be Beryllium chem. Element, giftig
CAS-Nr. Chemical Abstracts
Service Registry Number
eindeutiger Nummernschlüssel zur Identifizierung chemischer Substanzen, geschaffen von der American Chemical Society (ACS) http://portal.acs.org
Cd Cadmium chem. Element, giftig und krebserregend
ChemRRV Chemikalien-Risiko-
Reduktions-Verordnung
Gesetz der Schweiz über Beschränkungen und Verbote von Risikosubstanzen
ChemV Chemikalien-Verordnung Gesetz der Schweiz: Verordnung über den Schutz vor gefährlichen Stoffen und Zubereitungen
ChemVerbotsV Chemikalienverbotsverordnung Deutsches Gesetz, das die entspr. EU-Verordnungen umsetzt
CrVl Chrom in sechswertiger (= hexavalenter) Form Das chem. Element Chrom kann verschiedene Wertigkeiten annehmen, Verbindungen mit sechswertigem Cr sind giftig
ECHA European Chemicals Agency Behörde der EU, in Finnland, führt im Rahmen von REACH Vorregistrierung und Registrierung chem. Substanzen durch
EINECS European inventory of existing commercial chem. substances Liste der EU mit Nummerierungssystem zu bestehenden chem. Substanzen (Altstoffverzeichnis))
EIP Electronic Information Products Liste der elektrischen und elektronischen Geräte, die von der China-RoHS erfasst sind
ElectroG Elektro- und Elektronikgerätegesetz Umsetzung der EU-Verordnungen RoHS und WEEE für Deutschland [8]
ELV End of Life Vehicles wörtlich: Autoschrott; Abk. wird verwendet als Bezeichnung für EU-Altautoverordnung [4]
EPA Environmental Protection Agency US-Behörde für Umweltschutz, www.epa.gov
ESIS European Substance Information System Datenbank der EU über chem. Substanzen, http://ecb.jrc.ec.europa.eu/esis
EU Europäische Union
EU RAR European Union Risk Assessment Report Bericht über den Stand des Wissens zu Wirkung und Risikopotenzial von Schadstoffen, durchgeführt von der EU
GADSL Global Automotive Declarable Substance List globale Liste von Substanzen (Hrsg.: GASG), die im Automotivebereich verboten oder deklarationspflichtig sind
GASG Global Automotive Stakeholder Group weltweite Vereinigung der Automobilhersteller (www.gadsl.org)
GefStoffV Gefahrstoffverordnung Verordnung, die die EU-Vorschriften in dt. Recht umsetzt
Hg Quecksilber chem. Element, giftig
HSE Health and Safety Executive Behörde in Großbritannien, www.hse.gov.uk
IMDS Internationales Materialdatensystem internetbasiertes System des VDA, um alle im Kfz verbauten Stoffe und Schadstoffe zu erfassen www.imds.de
MAK Wert Maximale Arbeitsplatzkonzentration Liste der maximal zulässigen Konzentration von gesundheitsschädlichen Stoffen am Arbeitsplatz [9]
MllT (früher:MII) Ministry of Industry and Informations Technology Ministerium der VR China für Industrie und Informationstechnologie (www.miit.gov.cn)
Ni Nickel chem. Element, kann Allergien auslösen
Pd Blei chem. Element, giftig, vermutlich krebserregend
PBB Polybromiertes Biphenyl Flammhemmer, verwendet als Additiv in Kunststoffen
PBDE Polybromierte Diphenylether Flammhemmer, verwendet als Additiv in Kunststoffen
RoHS Restriction of the use of Hazardous Substances in Electronic and Electrical Equipment Verordnung der EU zur Beschränkung der Schadstoffe Hg, Pb, Cd, CrVI, PBB und PBDE in Elektronik- und Elektrogeräten [5]
SAC Standardization Administration of China Behörde in der PR China gibt Standards heraus auch für analytische Methoden
SF6 Schwefelhexafluorid Gas, trägt zum Treibhauseffekt bei
SVHC substances of very high concern Liste von besonders gefährlichen Substanzen, Anhang XV der REACH-Verordnung
TA Luft Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft Verwaltungsvorschrift in Deutschland, herausgegeben vom BMU [10]
VDA Verband der Automobilindustrie e.V. Zusammenschluss der in Deutschland produzierenden Automobilhersteller, Sitz in Frankfurt a.M., www.vda.de
WEEE Waste electrical and electronic equipment Direktive der EU zum Sammeln und Recyceln von Elektro- und Elektronikaltgeräten [7]
ZVEI Zentralverband Elektrotechnik und Elektronikindustrie e.V. Zusammenschluss der Elektroindustrie in Deutschland, unterhält ‚Ausschuss Umweltpolitik' (A-PU) www.zvei.org

Referenzen

  1. Richtlinie 67/548/EWG des Rates vom 27. Juni 1967, Amtsblatt 196 vom 16.8.1967, S. 1 und alle zugehörigen Ergänzungen
  2. Chemikalienverbotsverordnung, in: Kahl-Mentschel, Schlüter, Vater: Gefahrstoffrecht, Loseblattsammlung, Bundesanzeiger Verlag, Köln, fortlaufend
  3. Packroff, R.; Kahl-Mentschel, A.; Henn, M.: Die neue Gefahrstoff- verordnung Textausgabe zur Neufassung 2005, Bundesanzeiger Verlag, Köln, 2005
  4. 4.0 4.1 4.2 Altautoverordnung der EU ("ELV"): Richtlinie des Europäischen Parlaments und des Rates 2000/53/EG (vom 18.9.2000) in Verbindung mit folgenden Ergänzungen und Änderungen: 2002/525/EG (vom 29.06.2002) 2003/138/EG (vom 27.02.2003) 2005/53/EG (vom 01.04.2005) 2005/438/EG (vom 10.06.2005) 2005/673/EG (vom 20.09.2005) 2008/33/EG (vom 11.03.2008) 2008/689/EG (vom 01.08.2008)
  5. 5.0 5.1 5.2 Richtlinie 2011/65/EU zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronik- geräten vom 8.6.2011. Diese Neufassung der RoHS (RoHS II) ersetzt die Ursprungsfassung Richtlinie 2002/95/EG vom 27.1.2003 einschließlich aller Änderungen hierzu im Zeitraum von 2003 bis 2010.
  6. ORGALIME RoHS GUIDE, Brüssel, 2011, www.orgalime.org
  7. 7.0 7.1 Richtlinie 2002/96/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom 27.1.2003 über Elektro- und Elektronik-Altgeräte ("WEEE"), ABl. L37 (13.2.2003), S. 24-38
  8. 8.0 8.1 Elektro- und Elektronikgerätegesetz, ElektroG, Bundesgesetzblatt Teil 1, Nr.17, 23.5.2005
  9. 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 Deutsche Forschungsgemeinschaft: MAK- und BAT-Werte-Liste 2008, Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe, Mitteilung 44, WILEY-VCH Verlag, Weinheim, 2008
  10. 10.0 10.1 Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: TA Luft: Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissions- schutzgesetz, 24.7.2002
  11. Verordnung des Europäischen Parlaments und des Rates 2006/1907/EG (REACH)
  12. Weiß, R., Sander, M.: REACH in der Praxis, Das neue EU Chemikaliengesetz, Bundesanzeiger Verlagsgesellschaft, Köln, 2007
  13. Verband der Automobilindustrie e.V. (VDA): VDA-Liste für deklarationspflichtige Stoffe (VDA 232-101), Frankfurt, Jan. 2000
  14. GASG: Global Automotive Declarable Substance List (gadsl), www.gadsl.org
  15. Robert Bosch GmbH, Stuttgart: Bosch Norm N2580-1: Verbot und Deklaration von Inhaltsstoffen
  16. Siemens AG, München: SN 36 350, Teile 1 und 2: "Deklarations- und Vermeidungsliste gefährlicher Stoffe" und "Verbotsliste gefährlicher Stoffe"
  17. Hella KG, Lippstadt: Hella Norm N20100-2: Umweltnorm - Anwendungsbeschränkungen umweltgefährdender Stoffe
  18. Gal, K.; Reimüller, A.: Die neue SF6-Selbstverpflichtung und ihre Umsetzung in der Praxis, etz Heft 9(2005) 30-37
  19. Bundesamt für Umwelt (BAFU), Schweiz: http://bafu.admin.ch
  20. Schulz, W.: China macht Ernst mit Umweltgesetzen für Elekronikgeräte, VDI-Nachrichten Nr.49, 2006 (8.12.2006)
  21. MIIT, VR China: SJ/T 11365-2006: Testing Methods for Hazardous Substances …SJ/T 11363-2006: Requirements for Concentration Limits SJ/T 11264-2006: Marking for Control of Pollution... inoffizielle Übersetzung ins Englische unter: www.aeanet.org/GovernmentAffairs/
  22. Kiyoshi, Ueno: The status of Japan's Electric Appliance Recycling Law, 7.3.2006, www.env.go.jp/recycle/3r/en/s -officials/0802/04.pdf
  23. http://dtsc.ca.gov/HazardousWaste/RoHS
  24. EU JRC: Summary of RAR Cadmium Metal and Cadmium Oxide, 2008 EUR 23424 EN
  25. ATSDR: Toxological Profile for Mercury, 1999
  26. Zorn, H.: „Medizinische Gesichtspunkte und Arbeitshygiene für den Umgang mit berylliumhaltigen Werkstoffen“, Vortragsmappe der TAE, Esslingen, 1973
  27. http://www.accc.gv.at/klba.htm
  28. Vinaricky, E. (Hrsg.): Elektrische Kontakte, Werkstoffe und Anwendungen, 2.Aufl., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2002
  29. Behrens, V.; .Honig, Th.; Kraus, A.: Ersatzwerkstoffe für Silber/Cadmiumoxid - ein Statusbericht im Hinblick auf kommende gesetzliche Restriktionen, VDE-Fachbericht 57 (2001) 147-151
  30. Buresch, I: "Neuentwicklungen bei Kupferlegierungen für Steckverbinder- wohin geht der Trend?" VDE-Fachbericht 59 (2003) 101-105

31 Verordnung (EU) Nr. 494/2011 der Kommission vom 20.5.2011 Berichtigung zur Verordnung 494/2011, erfolgt am 24.5.2011, Amtsblatt der EU L 136/105 32 South-Korea: Act for Resource Recycling of Electrical and Electronic Equipment and Vehicles, 2007, unofficial translation: www.ecofrontier.com 33 Kiyoshi, Ueno: The status of Japan's Electric Appliance Recycling Law, 7.3.2006, www.env.go.jp/recycle/3r/en/s -officials/0802/04.pdf