煙密度がケーブル材料の選択に与える影響: PVC 対 LSZH 化合物

煙はケーブル火災における最初の致命的な危険です。廊下、トンネル、またはライザーシャフトの内部では、濃い煙により数分以内に視界が 1 メートル未満にまで低下する可能性があり、火災による死亡事故のほとんどは炎との接触ではなく煙の吸入によって引き起こされます。そのため、ケーブルメーカーにとって、絶縁体と被覆材を選択する際には、難燃性そのものではなく、煙の密度が決定的なパラメータとなります。

01 / なぜ煙の密度が材料の選択を左右するのか

煙の密度は、火災によって発生した煙雲がどれだけの光を遮るかを決定し、避難経路がどれだけ長く見えるか、また救助チームが建物内でどれだけ早く活動できるかを直接制御します。

ケーブルは、建物、車両、産業施設内で最大の可燃性物質の 1 つです。 1 つのライザールームには数キロメートルもの電力ケーブルと通信ケーブルを収容できます。アーク故障や外部火災が発生した場合、束全体が発火する可能性があり、その結果生じる煙は火炎面が到達するずっと前に居住者に到達します。したがって、国際仕様では、IEC 61034 光透過率、CPR ユーロクラス評価の EN 50399 煙クラス s1、s2、s3、および鉄道車両用の EN 45545-2 R24 煙濃度制限を使用して、火炎の広がりと併せて煙の性能を判断します。

煙密度は、燃焼中のケーブルから放出される粒子やガスによる光の定量的な減衰であり、光透過率パーセントまたは比光学密度 (Ds) として表されます。

以下の表は、一般的な化合物ファミリーが煙のパフォーマンスに関して通常どこに位置するかをまとめたものです。 PVC と LSZH の間の広がりは、通常、煙規制設備における火炎定格だけではなく煙の制限によって材料ファミリーが決定される理由を説明しています。

一般的なケーブルコンパウンドファミリーの一般的な煙性能
化合物ファミリー	代表的な透過率	ハロゲン含有量	典型的な煙のクラス
汎用PVC	10～25%	塩素の存在	s3
低煙FR PVC	30-55%	塩素の存在	s3 または s2
熱可塑性LSZH	70-90%	なし	s1 または s2
架橋LSZH	70-90%	なし	s1 または s2

02 / 煙濃度の測定方法と評価方法

ケーブルの煙密度は、IEC 61034-2 に従って、3立方メートルチャンバー内で規定の長さのケーブルを燃焼させ、40 分間にわたって煙を透過した光の割合を記録することによって測定されます。

チャンバーには、光源と光電池を備えた光学システムが含まれています。透過率は点火からテストウィンドウ全体を通して記録されます。値が大きいほど、煙の層が薄くなります。多くの仕様では、最低低煙閾値として 60 パーセントを扱っていますが、CPR 煙クラス s1、s2、および s3 では、EN 50399 ケーブルテストで測定された煙増加率 (SMOGRA) と総煙発生量 (TSP) を使用して評価が調整されています。

開発時に使用される材料レベルのテスト

コンパウンドの開発者は、ASTM E662 または ISO 5659-2 に従って NBS スモークチャンバーを使用して、プラークの比光学濃度 (Ds) を測定します。これらの材料レベルの数値は、ケーブルを完全に燃焼させるよりも速くて安価であり、コンパウンドが生産に至る前に配合の違いを明らかにします。レール認証により、定義された熱流束でのチャンバー暴露に基づいた EN 45545-2 R24 制限が追加されます。

3 m3 IEC 61034 チャンバー容積

40分透過率テストウィンドウ

60% 一般的な低煙閾値

s1 最も厳しい CPR 煙クラス

IEC 61034-2試験における代表的な光透過率

汎用PVC 18%

低煙FR PVC 45%

熱可塑性LSZH 83%

架橋LSZH 87%

60% これは、ほとんどのケーブル仕様における低煙の実際の定義です。この値を下回ると、視界の喪失と有毒なエアロゾルへの曝露は、パフォーマンスの詳細ではなく、深刻な火災のリスクとして扱われます。

03 / ポリマー化学が煙の天井を設定する

ポリマー骨格と添加剤パッケージが煙の性能の上限を決定します。塩素化ポリマーは高密度で腐食性の炭素が豊富な煙を放出しますが、水酸化鉱物充填剤を含むハロゲンフリーのポリオレフィンは主に水蒸気を放出し、安定した炭化残留物を残します。

PVCの煙が濃くて腐食性がある理由

PVC 樹脂には重量で約 57 パーセントの塩素が含まれています。燃焼すると、脱塩酸により塩化水素ガスが放出され、残った炭素骨格が煙を不透明にするすす粒子を形成します。柔軟な配合では、樹脂 100 部あたり 30 部以上の可塑剤が追加され、燃料負荷とエアロゾルの割合が増加します。難燃性の PVC 化合物であっても透過率が 50 ～ 60% を超えることはほとんどなく、その煙には電子機器や救助用具を腐食させる酸が含まれています。

LSZHの煙はなぜ薄いままなのか

低煙ハロゲンフリーコンパウンドはポリオレフィンベースで、水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムが通常 40 ～ 65 重量パーセント配合されています。これらの充填剤は加熱されると吸熱分解し、水蒸気を放出して燃焼生成物を希釈し、固体炭素を捕捉する安定した金属酸化物の炭化物を残します。結果は、IEC 61034 テストで一般に 70 ～ 90 パーセントの透過率をもつ薄い煙になります。

PVCルート

炭素を多く含むすす、気相中の塩化水素、腐食性エアロゾル。透過率は通常 55% 未満で、材料コストが低く、処理範囲が広い。

LSZHルート

水蒸気および金属酸化物チャー、IEC 60754 による pH 4.3 以上。透過率は通常 70 パーセントを超え、充填剤の配合量が増えると、より厳密な配合制御が必要になります。

架橋 LSZH により熱的完全性が向上します。放射線架橋システム、例えば 125℃照射架橋LSZH絶縁コンパウンド 、熱可塑性 LSZH が変形するような連続導体温度での軟化や滴下に耐えると同時に、発煙量を低く抑えます。 2 つの材料ファミリーの詳細な比較レビューについては、次のドキュメントを参照してください。 LSZH と PVC の包括的な比較 .

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防煙ケーブル用途の特性比較
プロパティ	難燃性PVC	熱可塑性LSZH	架橋LSZH
煙透過率	30-55%	70-90%	70-90%
ハロゲン含有量	はい	なし	なし
酸性ガスの pH、IEC 60754	酸性	4.3以上	4.3以上
代表的な温度定格	70～105℃	70～90℃	105～150℃
最適な設置	産業用、非避難用	ビル、データセンター	輸送、エネルギー、高熱

04 / アプリケーション主導の選択ルール

まず設置基準によって課される発煙制限に従って化合物を選択し、次に火炎クラス、導体温度定格、および機械的負荷を確認します。

高層ライザーと避難経路: B1ca または B2ca ケーブルの性能をスモーククラス s1 で指定します。あ 熱可塑性 B1 グレード LSZH シースコンパウンド 卸売 ML-H9001B1 熱可塑性 LSZH 難燃性 B1 グレードのシース素材私たちは中国卸売 ML-H9001B1 熱可塑性 LSZH 難燃性 B1 グレードのシース材料サプライヤー、工場、杭州美林新工場です。製品を見る→ 検証済みの透過率と建築規制で要求される火炎クラスを組み合わせています。
データセンターと通信室: ケーブルは高密度の束で配線され、サーバーホールから避難する際の視認性が重要であるため、Cca または Dca 定格および s1 煙の低煙通信ケーブルコンパウンドを使用してください。
鉄道車両と地下鉄: EN 45545-2 R24 煙濃度制限は危険レベルごとに適用されます。低煙ジャケットを備えた放射線架橋 LSZH またはハロゲンフリー XLPO システムが標準です。
海洋および海洋: 煙の制限と耐油性および高い耐熱性を組み合わせます。 90 C ～ 125 C のハロゲンフリーのシースシステムが一般的です。
公衆避難のない一般産業用施設: コードが煙のクラス制限を要求していない場合、 70℃難燃性PVCシースコンパウンド ZH-70 70°C PVC 難燃性加熱ケーブルコンパウンド |外装 ZH-70 ケーブルの絶縁体および被覆を加熱するための PVC コンパウンド。 70°C の熱安定性、優れた難燃性 (IEC 60332-1)、および耐久性を備えています。製品を見る→ 実証済みの難燃性を備えた、コスト効率の高い選択肢です。

プロジェクトの仕様書に規格名を指定せずに「低煙」と記載されている場合は、少なくとも 60 パーセントの IEC 61034 透過率と EN 50399 の s1 または s2 の煙クラスを要求します。それを下回る値は、額面通りに受け入れるのではなく、未定義として扱う必要があります。

05 / 配合とプロセス管理は仕様の一部です

ハロゲンフリーのグレード名は、生産時の低煙を保証するものではありません。フィラーの分散、水分、カップリング剤、および押出温度により、同じ公称コンパウンドでも透過率が 10 ～ 30 ポイント変化する可能性があります。

LSZH コンパウンドは、均一に分散された高充填量のフィラーに依存しています。分散が不十分だと凝集体が生成され、燃焼の仕方が異なり、粒子の出力が増加します。水酸化アルミニウムも湿気を吸収します。吸収された水は押出機内で蒸気に変わり、空隙や表面欠陥が生じ、機械的完全性と発煙性能の両方が低下します。したがって、乾燥プロトコルと押出条件は、基本レシピと同じくらい重要です。

架橋化学により、別の変数が追加されます。シラン、過酸化物、放射線などの架橋方法により、溶融挙動、滴下傾向、炭化の形成が変化します。熱可塑性プラスチックと架橋 LSZH ラインの両方を実行するサプライヤー。 杭州美林新材料技術有限公司 、ジェネリックペレットを販売する代わりに、現実を処理するためにグレードの選択を一致させることができます。同社は31を運営しています自動化された生産ライン 3 つの生産拠点にまたがってすべてのバッチを検証します。社内の臨床検査装置 .

ハロゲンフリーのラベルは、発煙性能を主張するものではありません。フィラーパッケージ、カップリングの化学的性質、および架橋方法によって、完成したケーブルの認定テストで実際に測定される透過率が決まります。

06 / 注文したグレードの正確な煙性能を検証する

データシートだけから煙濃度の性能を決して受け入れないでください。正確なグレードに関する認定済みの IEC 61034 または EN 50399 テストレポートを要求し、供給契約でバッチレベルの検証を設定します。

引用された数値が材料レベルのテスト (ASTM E662 または ISO 5659-2) によるものなのか、ケーブルレベルのテスト (IEC 61034 または EN 50399) によるものなのかを確認してください。この 2 つは交換可能ではありません。
煙のクラスを実際のケーブル規格にマッピングします。ユーロクラス構造の場合は s1 または s2、レールの場合は R24、UL 定格データケーブルの場合は CM または CMR です。
独自のラインパラメータを使用して押出試験を実行し、試験ロットと生産ロットの間で透過率、表面品質、燃焼残留物を比較します。
光透過率または特定の光学濃度を受け入れテストとして使用して、重要な注文の受入検査を確立します。

低煙プロジェクトで最も一般的なコンプライアンス違反は、化学反応ではなく、実験室サンプルと生産バッチの間のギャップです。工場監査、バッチテスト、納品されたすべてのロットの完全なトレーサビリティによりループを閉じます。

FAQ: 煙の密度とケーブルの材質

煙規制ケーブルの 1 行ルール: 最初に煙のクラスを選択し、次に温度定格、次に機械的および化学的性能を選択します。

ケーブル仕様ではどの煙濃度値が低煙としてカウントされますか?

IEC 61034-2 テストでは、少なくとも 60 パーセントの光透過率が、低煙性能を実現するために最も広く使用されているゲートです。 EN 13501-6 では、煙クラス s1 は最も低い煙の発生を表しますが、s2 および s3 では徐々に煙が増加し、CPR に分類された設備では低煙であるとは主張できません。

難燃性 PVC は低煙要件を満たすことができますか?

変性低煙 PVC 配合物は、およそ 30 ～ 55 パーセントの透過率を達成します。これは標準 PVC よりも優れていますが、通常は 60 パーセントのゲートを下回ります。また、PVC は燃焼中に塩化水素を放出し、ほとんどの低煙仕様に組み込まれている IEC 60754 の酸性ガス基準を満たさない腐食性の酸性エアロゾルを生成します。

ハロゲンフリーとは低煙と同じですか?

いいえ、ハロゲンフリーは組成を表し、低煙は試験済みの耐火性能を表します。充填が不十分なハロゲンフリーコンパウンドは、十分に抑制された PVC よりも発煙が多くなる可能性があります。ハロゲンフリーのラベルに依存するのではなく、常に透過率レポートを確認してください。

架橋により煙の濃度は変わりますか?

架橋は煙の密度に限定的な直接的な影響を与えます。その主な貢献は熱的完全性です。架橋 LSZH は滴下を防ぎ、105 ～ 150 C の連続定格で低発煙性能を維持します。そのため、熱可塑性 LSZH が軟化したり流動したりする鉄道ケーブル、船舶ケーブル、エネルギーケーブルなどで架橋 LSZH が使用されています。

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