海上輸送ケーブル用 LSZH コンパウンド: 安全性、規格および選択ガイド

材料の選択を促進する海洋火災のシナリオ

船舶の火災は建物の火災とは根本的に異なります。歩いて行ける通りもなく、誰もいないロビーもなく、手の届くところに新鮮な空気もない。機械スペースまたは居住通路で火災が検知されるまでに、乗組員が生き残れるかどうかは、視界、呼吸可能な空気、通路が通行不能になるまでの時間にかかっています。

ケーブル設備は、船上火災の際に最初に発火するアイテムの 1 つであり、燃焼が持続する可能性が最も高いアイテムの 1 つです。数百メートルの電力ケーブル、制御ケーブル、計装ケーブルがすべてのコンパートメントを通っていて、それらを絶縁して被覆する化合物によって、火炎の伝播速度、煙の濃さ、および火災が放出するガスが決まります。

従来の PVC コンパウンドは、燃焼すると塩化水素、濃い黒煙、大量のすすを排出します。閉鎖された海洋空間では、その組み合わせにより数分以内に避難経路が遮断され、炎が乗組員に到達するずっと前に呼吸器損傷を引き起こす可能性があります。この結果を変えるために、海上輸送ケーブル用の低煙ゼロハロゲン (LSZH) 化合物が存在します。ハロゲン化ポリマーシステムをポリオレフィンベースの化学物質と無機難燃剤に置き換えることにより、煙の発生が大幅に削減され、腐食性のハロゲン酸の放出が排除されます。そのため、現代の造船仕様、船級協会の規則、および国際協定では、海洋ケーブルに PVC ではなく LSZH がますます求められています。

LSZH の化学反応が火災時に実際にどのような影響を与えるか

このメカニズムは、サプライヤーデータの読み取り方法を変えるため重要です。ハロゲン含有ポリマーの難燃性は歴史的に、気相での燃焼を妨げる塩素ベースのラジカルによってもたらされてきました。その代わりに、濃い煙と酸性ガスが発生しました。 LSZH 化合物は別のルートをたどります。これらは、水酸化アルミニウムや水酸化マグネシウムなどの無機充填剤を高配合したハロゲンフリーのポリオレフィン樹脂を使用しています。加熱されると、これらのフィラーは吸熱的に分解し、熱を吸収して水蒸気を放出し、酸素のアクセスを制限して液だれを減らす安定した炭層を残します。

測定された差はかなり大きいです。 IEC 61034 では、LSZH シースコンパウンドは通常 3 m3 の煙室で 60% 以上の光透過率を達成しますが、従来の PVC コンパウンドは 20% を下回ることがよくあります。 IEC 60754 に基づいて、ハロゲン酸ガスの含有量は 1 グラムあたり数百ミリグラムから 5 mg/g 未満に低下します。船舶の乗組員にとって、これらの数値は、火災発生後の重要な最初の数分間に目に見える出口経路と呼吸可能な空気に換算されます。

海洋ケーブルコンパウンドの規格と試験制度

材料の選択は試験体制から始まります。試験では、船級協会がケーブルを受け入れる前に化合物が何を証明しなければならないかが定義されるためです。

海洋ケーブル複合仕様で参照されるコア防火テスト。
標準	要件	海洋施設にとって重要な理由
IEC 60332-1-2	単一ケーブルの火炎伝播	垂直のケーブル配線は、その長さに沿って炎を伝えてはなりません
IEC 60332-3-22/23/24	束ねられたケーブルの延焼	トレイ上にまとめられたケーブルが束全体に発火しないようにしてください
IEC 61034-1/2	3 m3 チャンバー内の煙密度	煙は乗組員が出口を見つけるのに十分な薄さでなければなりません
IEC 60754-1/2	ハロゲン酸ガス含有量	肺、電子機器、構造に損傷を与える腐食性ガスを制限します。
EN 45545-2 R15/R16	危険レベル別の炎、煙、毒性	マルチモーダルまたは鉄道フェリーの仕様が必要な場合に適用されます

IEC シリーズを超えて、IMO FTP コードパート 9 と ABS、DNV、ロイズレジスター、CCS の船級協会規則が最終的な船上認証を管理します。専用の LSZH 輸送ケーブル規格のガイドさまざまなテスト経路が実際にどのように適用されるかを説明します。

熱可塑性または架橋: 最初の仕様の決定

LSZH ファミリ内で最初に決定するのは、熱可塑性グレードと架橋グレードのどちらを使用するかです。この 2 つは、過負荷、高い周囲温度、機械の乱用下では異なる動作をします。

熱可塑性 LSZH コンパウンド

熱可塑性 LSZH コンパウンドは押し出されて冷却され、後処理ステップなしですぐに使用できます。生産が速くなり、ネジの洗浄が容易になり、キログラムあたりのコストが低くなります。熱可塑性 LSZH は、重度の過負荷状態を伴わない一般照明、通信、制御回路に対して、予測可能なコストで適切な耐火性能を実現しており、船舶の内部配線に最も広く使用されているファミリーです。

放射線照射架橋 LSZH 化合物

XL-LSZH または XLPO と呼ばれることが多い照射架橋 LSZH は、押出後に電子ビームに曝露されてポリマー鎖間に三次元ネットワークを形成します。それにより高温時の挙動が変化します。熱可塑性シースは 105 °C で軟化して変形し始める可能性がありますが、架橋シースは 200 °C を超える短絡温度でも形状と機械的強度を維持します。

ケーブルが高温の周囲熱の中に置かれ、変動するモーター負荷を運ぶエンジンルームでは、架橋 LSZH がデフォルトになることが増えています。の架橋された輸送用ケーブルコンパウンドの機械的完全性熱、振動、熱サイクルに耐えられることが、船舶用電力回路に指定される主な理由です。

火災を超えて: 海洋施設が生き残らなければならないこと

火災に対する安全性が参入基準ですが、海洋ケーブルの複合材料は、長年にわたる塩水、湿気、油、振動、極端な温度にも耐える必要があります。評価では 3 つの環境軸に注目する必要があります。

耐油性および耐燃料性

エンジンルーム内を通るケーブルは、潤滑油、作動油、場合によっては燃料に囲まれています。エラストマー改質剤を配合した LSZH コンパウンドは、引張強度の損失を最小限に抑えながら高温浸漬試験に合格できます。船が揺れたりエンジンが振動したりしている間もケーブルには通電状態が続くため、冷却後の寸法安定性も重要です。

低温時の柔軟性

露出した甲板、特に北緯で運航する船舶では、シースは -40 °C の曲げにも亀裂が入ることなく耐える必要があります。ほとんどの LSZH 配合には可塑剤が含まれていないため、その柔軟性を実現することは配合の真の課題であり、すべてのサプライヤーのグレードが低温で合格するわけではありません。

耐紫外線性と耐候性

デッキのケーブル配線とヤードの保管場所は、船舶が進水するまでの数か月間、敷地を太陽光にさらします。カーボンブラックまたは適切な UV 安定剤パッケージがないと、シースの表面が脆化して亀裂が生じます。海洋グレードのコンパウンドには、オプションとしてではなく、標準としてその保護機能が含まれている必要があります。

これらの要因は、以下の記事でさらに詳しく扱われます。 LSZHケーブルコンパウンドの耐油性、耐燃料性、耐候性のレビュー .

海洋性 LSZH 化合物を特定するための実際的な手順

ケーブルメーカーが海洋ケーブル開発プロジェクトを開始する場合、材料選択プロセスは通常、次の 7 つのステップに従います。

準拠するケーブル規格を特定します (電力および制御については IEC 60092-353、通信回路については IEC 60092-376)。
連続定格温度を定義します (通常は 90 °C、エンジンルームおよび周囲の高い場所では 105 °C または 125 °C)。
対象となる船舶のタイプが要求する火炎伝播クラス (IEC 60332-3 に基づくクラス A、B、または C) を決定します。
船級協会の規則から煙濃度と酸性ガスの制限を確認してください。
過負荷のリスクとルート環境に基づいて、熱可塑性または架橋 LSZH を選択します。
オイル、燃料、低温柔軟性の要件をコンパウンドのデータシートと照合して確認してください。
特定のケーブル構造に対して化合物バッチを認証し、トレーサビリティを文書化します。

ケーブルメーカー向けのマリングレード LSZH 製品

海洋製品ラインを開発または拡張するケーブルメーカーの場合、複合材料の選択は、文書化された火災、機械および熱データによって裏付けられる必要があります。以下の LSZH グレードは、海洋ケーブルの被覆用に特別に設計されています。

エンジンルームのケーブルやその他の需要の高いルートの場合、 放射線架橋ハロゲンフリー低煙難燃性シースコンパウンド 1 つの押出ステップで高温安定性、耐油性、機械的強度を兼ね備えています。

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熱可塑性のプロセスに優しいグレードが好まれ、クラス B の難燃性能が許容できる場合、 ハロゲンフリー、低煙、難燃性クラスBシースコンパウンド 押出生産量と海洋火災安全要件のバランスをとります。

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105 °C 定格ケーブルを指定する船舶の場合、 105 °C 照射ハロゲンフリー難燃性海洋シース材料 低煙、ゼロハロゲンの性能を犠牲にすることなく、使用温度範囲を拡張します。

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3 つのグレードはすべて自動ラインで生産され、出荷前に機械的、電気的、耐火性のテストが行われます。これは、船級協会の提出に求められているものです。

品質管理とバッチ間の一貫性

型式承認されたケーブルの品質は、各生産工程で実際に使用される材料と同等であるため、船舶用ケーブルコンパウンドは納品から納品まで同じ性能を発揮する必要があります。耐火性能に最も大きな影響を与えるのは、フィラーの分散、水分含有量、架橋の粘稠度という 3 つのパラメータです。

水酸化アルミニウムの分散が不十分であると、炭化物に弱点が生じ、一貫性のない発煙試験結果が生じます。水分が約 0.2% を超えると、押出成形品の表面が劣化し、難燃性が低下します。架橋グレードの場合、データシート上の熱データを保証するには、架橋度をゲル含有量 (通常は 60% 以上) でチェックする必要があります。

私たちの臨床検査装置材料が工場から出荷される前に、火災、機械的、電気的特性を検証し、すべてのバッチが製造パラメータまで追跡可能です。ケーブルメーカーにとって、そのトレーサビリティは信頼できる型式承認ファイルの基礎となります。

結論

海上輸送ケーブル用の LSZH コンパウンドは、もはやニッチな製品ではありません。これらは現代の造船において安全上重要な要素であり、国際条約や船級協会の規則で義務付けられており、乗組員が脱出するための時間が長くなり、出口を見つけるための視認性が高くなるために選ばれました。選択の決定は、熱可塑性プラスチックか架橋プラスチックか、定格温度、火炎伝播クラス、およびケーブルルートに適した耐油性または耐寒性によって決まります。すべてのバッチで文書化されたパフォーマンスをプロセス制御で再現でき、試験の深さで型式承認の取り組みを最初から最後までサポートできる複合サプライヤーと協力してください。

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