添加剤がLSZHコンパウンドの性能に与える影響: 難燃剤、充填剤など

あるケーブル製造者は、鉄道プロジェクト向けに LSZH ジャケット コンパウンドを認定し、製造開始から最初の 1 時間以内に押出成形品の表面が粗くなるのを観察しました。別の購入者は、同じ配合物が実験室でのコーン熱量計テストに合格したものの、熱老化後の引張保持要件に合格しなかったのを見ました。どちらの問題も、同じ根本原因である添加物に遡ります。低煙ハロゲンフリー (LSZH) コンパウンドでは、水酸化物充填剤の配合量、相乗剤の選択、カップリング剤の品質、および加工助剤の選択が、データシートに示されている以上のことを決定します。添加剤パッケージが適切であれば、コンパウンドは一貫した難燃性、適度な発煙、スムーズな押出、安定した長期機構を実現します。それが間違っている場合、ベース樹脂をいくら選択してもケーブルを救うことはできません。

LSZH 配合フレームワーク: 添加剤が作用する場所

LSZH コンパウンドは、難燃剤が散りばめられた単なるポリオレフィンではありません。実用的な配合物には、ポリオレフィンベース、金属水酸化物難燃剤、一群の相乗剤と安定剤、およびプロセス指向の添加剤という 4 つの機能ブロックが含まれています。ベースポリマーはマトリックスを提供します。他のすべてのコンポーネントは、材料がどのように燃え、煙を出し、流れ、老化するかを変化させます。ケーブル製作者にとって実際的な問題は、意図した用途にとってどの添加剤の選択が最も重要であるかということです。

各家族は他の家族に影響を与えます。水酸化物フィラーを増やすと難燃性が高まりますが、より強力なカップリング システムとより注意深い潤滑剤バランスが必要になります。したがって、配合は妥協であり、その妥協は防火基準と押出ラインの両方に適合する必要があります。

金属水酸化物充填剤: 主要な難燃エンジン

三水酸化アルミニウム (ATH) と二水酸化マグネシウム (MDH) は、LSZH 難燃性の主力製品です。どちらも高温で吸熱分解し、水蒸気を放出し、可燃性ガスを希釈する無機残留物を残します。 ATH はおおよそ次の温度で分解し始めます。 180～200℃ そのため、低温処理には適していますが、高温グレードや架橋システムでの使用は制限されます。 MDHは約で分解します 330℃ そのため、照射架橋された高温 LSZH グレードはこれに依存しています。

ATH と MDH: 水酸化物をプロセスに適合させる

ATH と MDH のどちらを選択するかは、処理温度と使用温度によって決まります。シラン架橋性化合物や放射線架橋性化合物は、加工中に 200°C をはるかに超える温度に達するため、ATH が早期に水を放出し、ボイドが発生します。 MDH はこれらの条件を許容します。 190°C 未満で処理される熱可塑性コンパウンドの場合、依然として ATH がよりコスト効率の高いオプションです。分解温度も火災の挙動を変化させます。MDH は火災の中で ATH よりも遅く作用し、熱放出曲線をシフトさせます。

負荷は支配的な変数です。典型的な LSZH シース コンパウンドでは、水酸化物フィラーが原因となります。 半分以上 配合物の総重量のうち。 50 ～ 60 wt% の添加量では、限界酸素指数 (LOI) が 35 ～ 45% に上昇し、ハロゲン含有量がゼロ近くまで低下します。同時に引張強さ、破断伸びも低下します。コンパウンドはより硬くなり、より脆くなり、押し出すのが難しくなります。これは、LSZH 配合における中心的なトレードオフです。充填剤の充填によって得られる難燃性の各ポイントには、測定可能な量の延性がかかります。

トレードオフは線形ではありません。フィラーの配合量を 45 wt% から 60 wt% に増やすと、意味のある難燃性が得られますが、破断点伸びがほぼ半分になり、加工範囲が狭くなります。バランスのとれた追加パッケージが、曲線を正しい方向に引っ張ります。

B1 耐火等級を必要とする用途には、当社のような高性能水酸化物システムを中心に設計されたコンパウンドが使用されます。 B1 グレード LSZH シースコンパウンド 、最新のジャケット素材に期待される表面品質と柔軟性を維持しながら、LOI を高く保ちます。

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相乗効果: 煙の減少、焦げの強化

水酸化物は炎を抑制しますが、LSZH 規格が要求する低煙密度と低腐食性を自動的に実現するわけではありません。ホウ酸亜鉛、スズベースの添加剤、特定のナノクレイなどの相乗剤は、水酸化物充填剤と併用して機能します。ホウ酸亜鉛は、安定した膨張した炭層を促進し、その下のポリマーを保護し、煙の発生を減らします。スズ化合物は、より低い水酸化物の添加量でも煙を低減する能力について数十年にわたって研究されてきましたが、その効果はポリマーマトリックスと分散液の品質に大きく依存します。

化合物を評価するときは、酸素指数以外にも注目してください。煙の密度、煙の毒性、腐食性は、鉄道、船舶、建築用途で使用される特定のプロトコルに基づいて評価され、相乗剤パッケージによって、これらの試験で化合物がどのように機能するかが決まります。 LOI が良好な配合でも、煙や腐食性の値が規格外の場合は失敗する可能性があります。

方法を理解する LSZHケーブルの煙毒性と腐食性を測定 購入者がより自信を持って防火証明書を解釈するのに役立ちます。

カップリング剤とフィラーの分散: 目に見えないが決定的

表面処理が不十分な水酸化物フィラーは、ポリマー内で砂のように振る舞い、凝集して応力集中点を生じ、早期亀裂を引き起こします。カップリング剤（通常はシランまたは脂肪酸誘導体）は、無機充填剤と有機マトリックスを架橋します。その結果、より高い引張強度、より優れた伸び保持率、より低い水分吸収、より均一な微細構造が得られ、電気的特性も向上します。

分散が隠れた変数である理由

多くの化合物が実際に失敗するのは分散です。分散が不十分なフィラーは、粗い表面、ダイの蓄積、およびケーブル長に沿った一貫性のない機械的特性を生成します。問題がデータシートに現れることはほとんどありませんが、生産ラインではすぐに現れます。フィラーが十分に分散されたコンパウンドは、よりクリーンに動作し、より広い押出ウィンドウに耐え、より一貫した肉厚と表面仕上げを備えたケーブルを提供します。間のリンク フィラーの分散と押出挙動 LSZH 処理では原材料の品質が現場のパフォーマンスに結びつくため、これは繰り返しのテーマです。

空隙や凝集物が絶縁破壊の危険性がある絶縁アプリケーションの場合、90°C LSZH絶縁コンパウンド 十分に分散された添加剤システムにより、薄壁絶縁体に必要な機械的および電気的一貫性が得られます。

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加工助剤と潤滑剤: 押出を制御下に保つ

LSZH コンパウンドはせん断に敏感であり、PVC よりも処理範囲が狭いです。適切な潤滑がないと、溶融物がスクリューやバレルに付着し、高い摩擦熱が発生し、ザラザラしたサメ肌のような表面が生じます。内部潤滑剤は溶融物の粘度を低下させ、外部潤滑剤は溶融物と金属表面の間の摩擦を軽減します。投与量は慎重に調整する必要があります。少なすぎるとトルクが高くなり、表面仕上げが悪くなります。表面に移行しすぎると、印刷適性に影響を与え、断熱材とジャケットの間の結合が弱まります。

水分管理は、添加技術と生産実践の間の接点に位置します。水酸化物フィラーは親水性であるため、保管中に湿気を吸収した化合物は多孔質のスプレーマークの表面を生成します。押出機のオペレーターはコンパウンドの供給元の乾燥に関する推奨事項に従う必要があり、コンパウンド自体は輸送および保管中の湿気の吸収を抑える梱包が必要です。

酸化防止剤と安定剤: 数十年にわたって化合物を保護する

ケーブルは今後も使用可能であることが期待されます 20年から30年 。 LSZH 材料は、ポリオレフィン マトリックスの熱酸化と、導体と接触する銅によって引き起こされる触媒劣化という 2 つの経年劣化の問題に直面しています。酸化防止剤はラジカル連鎖反応を遅らせますが、銅不活性化剤は金属イオンと錯体を形成するため、酸化を触媒できません。バランススタビライザパッケージがないと、LSZH 絶縁体は破断点伸びが急速に失われ、IEC 60811 や UL 1581 などの規格の熱老化要件に適合しません。

銅との接触には標準的な酸化防止剤以上のものが必要です

絶縁化合物は銅の導体に直接接触するため、スタビライザー システムにはラジカル スカベンジャーだけでなく、銅の不活性化剤も含まれている必要があります。そうしないと、たとえベースポリマーが適切に選択されていたとしても、ケーブルの耐用年数が短くなってしまいます。これが理由の 1 つです。 LSZH コンパウンドの長期にわたる機械的および電気的仕様 彼らの新鮮な価値観と同じくらい注目に値します。

耐火試験では長期的な性能は確認されません。設計寿命が長いプロジェクトのコンパウンドを比較する場合、バイヤーは新しい引張数値だけでなく、古い機械データを要求する必要があります。

Beyond Fire: 実際の使用条件向けの機能性添加剤

サービス環境ではさらに要求が高まります。油分が豊富な地域のケーブルには、耐油性調整剤を含む LSZH ジャケットが必要です。屋外に設置されたケーブルには UV 安定剤が必要です。寒冷地でのケーブルの走行には低温での柔軟性が必要ですが、配合物が大量に充填されている場合、これを達成するのは困難です。これらの機能要件は、ベースポリマー単独ではなく、添加剤パッケージを通じて処理されます。

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これが複合選択にとって何を意味するか

LSZH 化合物を指定する購入者にとって、実際的な結論は次のとおりです。

• LOI を単独の数値としてではなく、煙密度および腐食性と合わせて比較します。
• 水酸化物の分解温度をケーブルの加工および使用温度に合わせてください。
• 最終承認の前に生産試行を実行し、表面粗さ、金型のビルドアップ、トルクの安定性を監視します。
• 経年劣化した機械データ、特に熱劣化後の伸び保持率について問い合わせてください。
• 添加剤システムが油、紫外線、低温条件などの使用環境に適合していることを確認してください。

LSZH コンパウンドに含まれる添加剤は、単にハロゲンフリーのラベルを付けるだけの材料と、火災の中でも確実に機能し、数十年の使用に耐え、生産ラインでスムーズに動作する材料の違いとなります。 30 年にわたるケーブル材料の経験と社内実験室でのテストにより、当社は建築、通信、電力、輸送、およびエネルギー ケーブル用の LSZH 化合物を配合し、単なるデータシートではなく各配合の背後にある理論を共有しています。その透明性こそが複合品質の真の指標です。