地下鉄および地下鉄ケーブル用の LSZH コンパウンド: 火災安全性、規格および選択

トンネル事故の結末は火ではなく煙が決める

地下鉄トンネルは開いた建物のようには機能しません。煙は逃げ場がなく、燃焼ガスは換気の流れに沿って移動し、乗客が避難しなければならない時間は分単位で測定されます。これにより、ケーブルメーカーやシステムインテグレーターにとって、材料の指定方法が変わります。優先事項は、単にケーブルの焼けを防ぐことではありません。それは、煙の発生を低く抑え、ハロゲン酸を大気中から排除し、有毒な燃焼生成物を生存可能な閾値以下に抑えることです。

従来の PVC コンパウンドは濃い酸性の煙を発生するため、低煙ゼロハロゲン (LSZH) コンパウンドが存在します。 PVC が湿ったトンネル内で燃焼すると、ハロゲン成分が塩化水素に変化し、水分と結合して塩酸が形成されます。その酸は、炎が鎮火した後も長い時間が経ってから、主力発電設備、制御盤、信号回路を攻撃します。避難経路も利用できなくなります。 LSZH ケーブルコンパウンドは、燃焼時の煙がはるかに少なく、ハロゲン酸を放出せず、有毒ガスの発生が大幅に少ないように設計されています。そのため、ヨーロッパ、北米、アジアの地下鉄プロジェクトでは、LSZH が付加価値のあるオプションから最小限のベースラインに移行しました。

地下鉄および地下鉄のケーブル施設を管理する規格はどれですか?

地下鉄と地下鉄のケーブルは、建物の安全性と鉄道の安全性の交差点に位置します。したがって、材料は一般的なケーブル試験だけでなく、分野固有の基準も満たさなければなりません。国際入札で最も頻繁に登場する 3 つのフレームワークは、EN 45545-2、NFPA130、および中国の TB/T または GB シリーズです。それぞれは、煙の密度、ガスの酸性度、毒性、火炎伝播、酸素指数の測定方法と、さまざまな危険レベルに適用される制限を定義します。

表 1 - 地下鉄および地下鉄のケーブル材料仕様で参照される主な防火規格。
標準	範囲	主要な材料レベルの要件
EN 45545-2	ヨーロッパの鉄道（地下鉄やライトレールシステムを含む）	R15 ケーブルパラメータセット。危険レベル HL1、HL2、および HL3 にわたる煙密度、毒性指数 CIT、および酸素指数の要件を定義します。
NFPA 130	北米の固定軌道交通	駅、トンネル、交通車両内のケーブルの可燃性、煙の発生、有毒ガスの発生を制限します。
TB/T 3237 および関連する GB 規格	中国の地下鉄、鉄道、都市交通	ハロゲン酸性ガス含有量、煙濃度、酸素指数、耐油性、低温柔軟性をカバーするハロゲンフリー低煙コンパウンドの性能が必要です。

プロジェクトが EN 45545-2 に準拠している場合、実際的な問題は、各ケーブル位置にどの危険レベルが適用されるかということです。 HL2 に合格した材料は、煙の成長、毒性、熱放出の制限が各レベルで厳しくなっているため、自動的に HL3 ルートに適しているわけではありません。私たちの輸送ケーブルの EN 45545-2 防火要件の見直し危険レベルシステムがどのように化合物の選択に対応するかを説明しており、入札で規格の名前が言及される場合の出発点として役立ちます。

複合アーキテクチャ: 絶縁層、シース層、および内部保護層

熱可塑性または架橋 LSZH

化合物を選択する際の最初の決定は、絶縁体とシースを熱可塑性樹脂にするか架橋させるかです。熱可塑性 LSZH グレードは通常の押出機で加工され、製造サイクルが短く、70 °C および 90 °C 定格の地下鉄ケーブルに適しています。シラングラフト化または電子ビーム照射による架橋グレードは、より高い連続使用温度、短絡条件下での優れた変形耐性、および改善された耐油性および耐溶剤性を実現します。周囲温度が高い機関車室、電力変換器、またはトンネルセクションを通って配線されるケーブルの場合、通常、架橋 LSZH がより安全な技術的選択となります。

トンネル環境におけるシースと断熱材の役割

鞘は防御の第一線です。炎が中心部に到達するのを防ぎ、燃焼時の煙を最小限に抑え、摩耗、油飛沫、および低温の設置条件に耐える必要があります。一方、絶縁体は、熱サイクルや繰り返しの機械的ストレスを通じて絶縁耐力を維持する必要があります。絶縁体は電気的特性のみを目的として指定されているため、ケーブルのシースがすべての耐火試験に合格したとしても、ケーブルの使用に失敗する可能性があります。したがって、鉄道事業者は断熱に関して熱的基準と機械的基準の両方を含めます。のレール運用負荷下での LSZH コンパウンドの機械的完全性引張強度、破断点伸び、および冷間曲げ挙動をカバーする必要があります。これらの特性によって、ケーブルがダクト内を引っ張られたり、端を引きずられたり、狭いシャフトにクランプされたりしたときに耐えられるかどうかが決まるからです。

鉄道車両および輸送ケーブルの製造には、 90 °C ハロゲンフリー低煙 B1 クラスシースコンパウンド は一般的な出発点です。高い酸素指数、低い煙密度、そして狭いトンネルのルーティングに十分な柔軟性を提供します。ケーブルに薄くても信頼性の高い絶縁壁が必要な場合、 放射線架橋LSZH絶縁グレード ケーブル全体の直径を制御しながらパフォーマンスを維持します。電源ペアに隣接してデータまたは制御回路を伝送する設計では、 酸素バリア LSZH インナーシース ケーブル構造にハロゲン化学物質を導入することなく、さらなる分離を実現します。

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実際の仕様で重要なプロパティターゲット

基準では下限が設定されていますが、実際の地下鉄入札はさらにその上にあります。中継ケーブルプロジェクトの経験から、次の値が技術仕様に繰り返し表示されます。

シースの酸素指数は最低 32%。一部の架橋配合物は、追加のマージンを得るために 35 % 以上を目標としています。
IEC 60754-2 に準拠してテストした場合、ハロゲン酸ガス含有量が 0.5% 以下、pH が 4.3 以上、導電率が 10 µS/mm 以下。
IEC 61034-2 に基づく最小光透過率が 60% 以上に達するような煙濃度。いくつかの地下鉄プロジェクトでは、これを 70% に強化しています。
イオンクロマトグラフィーの結果、単純な pH パスではなく、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が存在しないことが確認されました。
汎用 90 °C シースの場合、機械的最小値は 8 ～ 10 MPa の引張強度と 125 ～ 150 % の破断点伸びです。
-25 °C 以下での低温冷間曲げ試験。多くの場合、現場での乱暴な取り扱いをカバーするために -10 °C での衝撃試験と組み合わせます。

これらは普遍的な制限ではありませんが、地下鉄の入札で見られる勤勉さのレベルを反映しています。今日証明書に合格したコンパウンドでも、フィラーの分散やカップリング剤のバランスがずれると、明日には不合格になる可能性があります。良好な 90 °C LSZH シースとギリギリ合格するシースとの間のマージンは、標準の壁厚の 3 倍で煙密度テストを実行するまでは見えないことがよくあります。だからこそ、化合物の背後にある配合プラットフォームが最終的な試験証明書と同じくらい重要なのです。

押出ラインでの LSZH の加工

LSZH コンパウンドは、PVC のドロップイン代替品ではありません。難燃性を実現するために使用される金属水酸化物フィラーは溶融粘度を高め、吸水性は未充填のポリオレフィンよりも高くなります。一貫した乾燥、過度のせん断を発生させずに穏やかに混合するスクリュー設計、溶融圧力を安定させるのに十分な長さのダイランドは、滑らかな押出表面とザラザラしたサメ肌の表面を区別する 3 つの実際的な変数です。

熱可塑性 LSZH グレードは通常、PVC よりも低い溶融温度領域で動作し、起動時または停止時にポリマーマトリックスが熱劣化すると機械的強度が失われます。架橋可能なグレードでは、別の管理点が追加されます。シランシステムにはバレル内での早期架橋を回避する温度プロファイルが必要ですが、照射架橋製品にはケーブルプラントと照射施設の間の緊密な調整が必要です。バッチ間の一貫性も同様に現れます。コンパウンドの製造元がフィラーの粒径と結合化学物質を厳密に管理している場合、ラインオペレーターは一定のスクリュー速度補正を行わなくても寸法公差を維持できます。そうでない場合、すべての新しい配信は新たな実験になります。

認定前にサプライヤーに確認すべきこと

リスクを考慮すると、地下鉄用の LSZH コンパウンドの認定はデータシート以上のものに依存する必要があります。最小限の検証パッケージには、酸素指数、ハロゲン含有量、煙濃度、EN 45545-2 が適用される毒性指数、引張と伸び、熱老化、ヒートショック、冷間曲げ、および油浸漬が含まれます。並行して、顧客の品質チームは、サプライヤーがそれらの結果を生産規模で再現できることを確認する必要があります。

そこで重要になるのが設備です。コンパウンドのサプライヤーは、社内で配合試験を実施し、水分と添加剤のマスターバッチを管理し、発売前に物理的特性をテストできる必要があります。潜在的なパートナーを評価する際には、稼働している自動生産ラインの数、受入および出荷の品質管理を専門に行う研究所があるかどうか、バッチのトレーサビリティがどのように処理されているかを尋ねます。新たに稼働したラインと制御された配合条件により、後で検出するのが困難なマイクロバッチドリフトのリスクが軽減されます。ラインが稼働しているのを見て初めてプロセス規律が見えるようになるため、製品証明書よりも工場で能力を判断する方が簡単です。サプライヤー専用の臨床検査装置また、文書化された検査手順は、地下鉄プロジェクトにとって、輸入された証明書のみを提供するパートナーよりも安全なパートナーです。

地下鉄および地下鉄用途向けの LSZH コンパウンドの選択

地下鉄と地下鉄のケーブルは安全性が重要であり、物理的に要求が厳しく、標準化が進んでいます。建物のライザーで使用される化合物が自動的にトンネルに適しているわけではありません。煙濃度の制限が厳しくなり、毒性が測定され、ハロゲン含有量が危険物として扱われ、機械的環境には繰り返しの曲げ、冷間設置、油への曝露、振動が含まれます。信頼性の高いアプローチは、最初に危険レベル、温度クラス、機械的環境、およびケーブルプラントの処理能力を定義し、次に 1 つの一貫した材料プラットフォームから絶縁体、シース、および内部保護層をカバーする化合物ファミリを選択することです。

杭州美林は 30 年以上にわたってハロゲンフリー、低煙の化合物システムを製造しており、3 つの拠点施設にわたって 31 の自動化生産ラインを稼働させています。ここで説明する鉄道輸送製品範囲は、トンネル運用の狭い安全マージン向けに開発された B1 クラス LSZH シース、酸素バリア内部シース、および放射線架橋 LSZH 絶縁体など、当社が推奨するアプローチを表しています。地下鉄プロジェクトを指定している場合は、完全なテストレポートを要求し、独自のライン条件を使用してパイロット押し出しを実行します。メーカーの実験室で煙濃度テストに合格した化合物は、ラインで再現する必要がある化合物と同じであり、その違いは通常、化学だけではなくプロセス規律にあります。