对比结合各国环保法案分析红外玻璃的发展方向

一、环保法规概览

全球环境保护政策的发展正在经历从单一的命令控制型向政府管制、市场机制、信息公开和公众参与等多种形式协同作用转化，这对我们的企业带来了更高的要求和更大的挑战。国内企业多数与国外企业合作产品输出，如何跨过国外指定合作伙伴、直接将产品输入发达国家市场，提高产品的国际竞争力成为每个企业深思的问题。由于中国企业环保理念和工艺水平的落后，中国产品面临各国的环保限制，中国政府和企业一直都密切关注，同时也研究了相应的对策。在产品的开发和生产上，企业在努力提高技术含量的同时要兼顾各国环境保护法规的内容，实施相应对策以提高产品的国际竞争力。

(一)欧盟环保法案相关介绍与标准

欧盟对于环境标准的体系和相关法律，按照对象区分，可以分为水、大气、环境噪声以及固体废弃物等几个方面，其中涉及玻璃工业制品主要是固体废弃物的管理。欧盟固体废弃物管理方面的标准可分为三类:一是废物框架标准，包括废物、危险废物、进出欧盟及在欧盟内进行废物装运指令;二是废物经营管理指令，包括废物填埋、废物焚烧和船舶废物与货物残渣港口接收设施指令;三是特殊废物指令，包括废油处置、二氧化钛工业废物、农用污泥、电池和蓄电池、包装物及包装废物、多氯联苯和多氯萜烯处置、报废车辆、废电器和电子设备指令等。

(二)日本环保法简介

日本为防治电子废弃物造成的镉 .铅重金属污染，出台了一系列法律、法规，具体包括:1970年制定了《废弃物处理法》,1991年10月颁布实施了《促进再生资源利用的相关法律》,2000年日本国会通过了《推进循环型社会形成基本法》的纲领性法律，2001年4月正式施行《家电再生利用法》，推动电子废弃物处理由大量废弃型转变为循环型处理模式。

(三)美国相关环境法案及措施介绍

美国作为世界上最大的电子电器产品生产国和电子废弃物的制造国，每年产生的电子废弃物高达700万-800万吨，而且还呈增长趋势。因此，美国同日本、欧盟一样先后通过立法要求制造商逐步淘汰含镉电池，并将逐步采取措施利用镍氢电池、锂电池取代镍氢电池。对于电子产品通过严格立法、经济补偿措施等手段尽量减少镉、铅对于环境及人体的污染。目前美国半数以上的州颁布实施了电子废弃物管理法，先后有20多个州尝试制定自己的电子废物专门管理法案。目前，废弃电脑和电视的含铅量，占到美国垃圾填埋物总含铅量的40 %。长期发展中，电子垃圾拆解己形成完善的专业市场分工，有专门的拆解公司和电路板回收公司。设计既容易回收，又对环境损害较小的电子产品，这也己成为一些知名家电公司的研究重点。

(四)《电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》法令

欧盟议会及欧盟委员会于2003年2月13日在其《官方公报》上发布了《电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(简称《ROHS指令》)，它是由欧盟立法制定的一项强制性标准，该标准己于2006年7月1日开始正式实施，该标准的目的在于规范电子电气产品的材料及工艺标准，消除电机电子产品中环境不友好物质。为了更加有利于人体健康及环境保护，使用或含有重金属以及多溴二苯醚PBDE，多溴联苯PBB等阻燃剂的电子电气产品限值超标将不允许进入欧盟市场。以下是RoHS中限制的六种有害物及上限浓度:

重金属:铅;汞;镉;六价铬。

某些溴化阻燃剂:多溴联苯;多溴联苯醚。

最高限量指标是:镉:0. 01 % ;铅、汞、六价铬，多溴联苯，多溴联苯醚:0. 1 %。

RoHS所针对的是所有生产过程中以及原材料中可能含有上述六种有害物质的电子电气产品，主要包括:白家电、黑家电、电动工具、电动电子玩具、医疗电气设备等。上述不仅包括整机产品，还包括生产整机所使用的零部件、原材料及包装件，关系到整个生产链，对于特种玻璃(尤其是红外玻璃)而言，不可避免的会存在于上述电子电气产品中。

不得不承认，现阶段我国在环境保护技术和法律法规上与发达国家存在很大差距，健全环保相关法律必然是未来总体趋势，与之相配合的是在生产实践中大力研发环境友好型产品，打破国际贸易限制的同时也给子孙后代创造良好的生存空间，同时为国内企业从技术到产品走出国门打好基础。

二、透红外玻璃与环保法规

(一)市场与环保法规的较量

红外玻璃，尤其是远红外玻璃，生产工艺流程与普通光学玻璃的生产工艺流程相比较，工艺技术复杂、原材料纯度要求高、操作技术难度大，在玻璃生产过程中原料毒性大。例如，目前发展的非氧化物玻璃主要是硫系玻璃，其包括硒化物、蹄化砷、锑、铂的无氧熔融物等，其中硫化砷玻璃是非氧化物硫系玻璃中最成熟的玻璃;然而，As2O3易氧化、制备过程中易生成As2O3剧毒物质。在玻璃生产过程中诸如此类的毒性元素和/或化合物的使用和生成，会给环境带来恶劣的影响。

对于我国玻璃生产企业而言，除了国内相关法规有相应规定外，海外市场的份额不在少数。全球环境政策的进一步严厉，对我们的企业提出了更高的要求，企业面临这更大的挑战。要求我国红外玻璃产品的开发和生产上，提高技术含量的同时要兼顾各国环境保护法规的内容，实施相应对策以提高产品的国际竞争力。

根据欧盟、美国、日本、中国的相关环保法律以及有关RoHS法规中对于有害元素的规定，其中Pb,Cd,As元素与红外玻璃密切相关，Cr6+和Hg虽然比较少，也会在红外玻璃产品中涉及。因此研究人员对于红外玻璃领域比较重要的申请人进行了分析，主体根据ROHS对于上述五种元素的在最终产品中的含量将其设定为禁止类元素，将其它对于环境也有一定污染性的元素(例如Be，Se，B，F，Zn等)设置为限制类元素。

日本企业(以板硝子为例)只有在上个世纪80年代和90年代之初对于环境污染限制性和禁止的元素有相应的研究，但是从90年代中期开始，对该类产品完全不进行研究，并且由图可以看出即使在80和90年代的研究也是随着时间在缩减的，说明在日本，环境法案对于企业产品限制比较严格，同时也说明了除了市场之外，环境法案在日本对产品研发方向也有相当大的影响;在欧洲的红外玻璃企业(以圣戈班、肖特为例)对于环境敏感度稍晚于日本，其在二十世纪初之前，对于含有环境禁止和限制性元素的研究虽然在逐步的减少，但是相对日本企业还比较旺盛，直到最近10年才彻底的不对该类产品进行研究和专利申请;通过研究美国康宁公司在含有上述元素的红外玻璃研究趋势发现，美国对于环境法案的重视程度明显低于日本和欧洲，其在上个世纪70-90年代直至本世纪初均对含有环境禁止性元素的透红外玻璃有相应的研究，而对于该类玻璃体系中含有对环境有害，但是程度不高的其它元素，虽然研究量在减少，但是一直在研究，说明在美国，市场因素与环保因素综合对产品以及研发产生影响，两种因素的影响程度相当，但是随着环境保护形势日益严峻，其总体是呈下降趋势;而对于中国而言，在本世纪之前，对于这类元素的研究基本上没有太多开展(也由于整体上研究均不是很多)，从本世纪初才开始了有相关研究，到最近10年，由于入世以及出口量扩大等影响，环境法案逐渐影响了产品的研发，因此在最近10年对于含禁止性元素的产品研发也逐渐减少，而对于含限制性元素的产品，由于其限制相对不是非常严格，因此研究没有受到太多影响。通过上述研究完全可以预见，在不久的未来，随着环境保护的逐步深入，全球对于透红外玻璃中含有该类环境不友好元素的研究将会彻底停止，因此该领域其中之一的研究重点必将是寻找对于上述元素的替代元素研究。

通过上述分析可以得到日本和欧洲对于环境保护比较重视，因此本国企业如果想要开拓相关市场，需要着重重视其相关环境法案，对于透红外玻璃而言，如果有出口需求，则在研发以及生产的时候需要特别注意是否含有相关元素，并且需要注意限制性元素的含量是否在其法案中规定的含量之内。通过各个行业的实践可以看出，日、美、欧各项技术目前的状况，很有可能就是中国未来的状况，对于国内市场而言，市场需求对于研发还是非常重要的影响因素，而随着中国对于环境保护的日益重视，市场与环保将会进行大量的博弈，而最终结果必然也会与日、美、欧相同，市场必将让位于环保，因此国内企业在产品研发的布局时，也需要考虑未来的研发方向要由市场进一步的倾向于环保。

(二)替换环境不友好元素的相关研究

添加环境不友好元素在透红外玻璃中，具有较好的技术效果，例如:US5283212A(康宁，1990年11月28日)公开了一种透红外玻璃，其中含有大量的PbO。其公开Pb元素在透红外玻璃中具有改善大块玻璃体形成能力的作用。

随着环保意识提高和环保法规的发展，对于环境友好型透红外玻璃的研究也有很多，例如:CN1613804A(上海光机所，2005年5月11日)公开了一种无铅锗秘酸盐玻璃及其制备方法，明确提出，由于含量超过50mol%的重金属玻璃，有着高折射率、高介电常数和宽的透红外范围等性能，多年来一直受到人们的注意，但是从环境保护和注重安全的角度考虑，无铅重金属玻璃有着更为广泛的应用，专利公开了一种无铅无铅锗铋酸盐玻璃的组成:GeO2为62%，Bi2O3为30-38% ，La2O3为0-8%。其制备方法为:一是按玻璃组成的摩尔百分比(mol%)计算出玻璃的重量百分比，然后称取原料，混合均匀;二是将混合料放入铂金增镉中，置于1200-1250℃的硅碳棒电炉中熔融，溶制时间控制在20-30min ;三是玻璃熔融后，降温至1150-1200 ℃，通入高纯氧气除水，通气时间决定原料的多少;四是停止通氧气，将玻璃液升温到1200-1250℃进行澄清和均化，然后将玻璃液倒入预热的模具中;五是快速将玻璃放入己升温至转变温度(Tg)的马弗炉中，保温2小时后，以15℃/小时的速度退火至150℃左右，然后再以20℃/小时的速度退火至80℃后，关闭马弗炉，降至室温，即可获得无铅锗铋酸盐玻璃。且通过实验证明，无铅锗秘酸盐玻璃具有高的转变温度、高的稳定性和良好的透红外能力。

上述专利从添加元素和制备方法两个角度对含铅元素的作用进行了替换，当然，这样的替换必然使得成本大幅提高。但是无论从环保法规角度还是环境友好型角度考虑，环境不友好元素必将会最终被排除出该类工业品的组成中，而对其替代的方向除了上述添加稀土元素和改进制备方法之外，其他的方式也对成本提出了更多的要求，因此，如何研发一种既能达到环境不友好型元素所能达到的技术效果，又能合理控制成本的技术必将成为近年来新的研发突破点。

三、结论

根据欧盟、中国、美国、韩国和日本等国家和地区的相关环保法律法规中对于有害元素的规定，其中Pb, Cd, As元素与特种光学与电学玻璃最终产品比较相关。因此随着各种环保法案的出台，含有这些元素的特种玻璃制品必定受到了相应的冲击，红外玻璃企业为了规避环保法案的限制，必定需要对其进行替换，从而增加了企业的研发和原材料的成本，对玻璃企业的经济利益造成了一定程度的影响。

由于Pb等元素对于玻璃形成能力具有较好的技术效果，目前常见的规避方案即为采用替换元素对Pb进行替换，但是目前能够找到的较好的Pb的替换元素在成本上均有一定的限制。

在应对环保法案的技术创新中除了要对元素种类和含量进行一定改进外，对于制备方法的改进也是比较合理的研发突破点。即如何发现一种既能达到含环境不友好型元素所能达到的技术效果，又能合理控制成本的技术必将成为近年来新的研发突破点。