鉄道ケーブル用 LSZH コンパウンド: 火災安全性、EN 45545-2、および材料選択ガイド

地下鉄車両の床下のケーブルは 1 メートルごとに燃料源となる可能性があり、トンネル火災の場合、本当の危険は通常、炎そのものではありません。煙、塩化水素、その他のハロゲンガスはより速く移動し、乗客の方向感覚を失い、死傷者のほとんどが発生します。これが、鉄道ケーブル用の LSZH コンパウンドがプレミアムオプションではなく、鉄道車両や交通プロジェクトのベースライン仕様になっている実際的な理由です。ケーブルメーカーにとって、問題はもはや低煙でハロゲンフリーの材料を使用するかどうかではなく、どの LSZH グレードが押出成形品の生産を中断することなくプロジェクトの火災、煙、経年劣化の要求を満たすことができるかということです。

EN 45545-2: 鉄道ケーブルの耐火性能ベースライン

EN 45545-2 は、ほとんどのヨーロッパおよび多くのアジアの鉄道プロジェクトが火災の挙動を判断するために使用する規格です。作業の火災リスクに応じて車両を危険レベル HL1、HL2、および HL3 に割り当て、火炎の広がり、熱放出、煙の密度、および煙の毒性に関する材料要件を設定します。電気ケーブルの場合、要件セット R22 および R23 は、化合物が通過しなければならない制限を定義します。危険レベルと材料性能の関係は、この規格の中心的なロジックです。長いトンネルを通る地下鉄路線には、低速の路面電車よりもはるかに厳格な配合物が要求されるため、単一の「難燃性」ラベルでは決して十分ではありません。これらのテストの背後にある原理については、このガイドで詳しく説明されています。輸送ケーブル用の LSZH コンパウンドおよび EN 45545-2 火災安全性 .

火災試験で実際に測定されるもの

延焼試験では、火災がケーブルに沿ってどのくらいの距離まで伝わるかを示し、放熱測定では、ケーブルの燃焼が車両全体の火災負荷にどれだけ加わるかを示します。煙の密度は、廊下が煙で満たされる速度を表す VOF4 や Ds などのパラメータを通じて追跡され、毒性測定により乗客が実際に呼吸するガスが評価されます。のようなグレード 高速鉄道および交通機関向けに開発された 90 °C B1 クラス LSZH シースコンパウンド は、これらの目標を 1 つの配合で解決します。ハロゲンフリーの難燃性と、低煙密度および制御された毒性、つまり R22 および R23 の要件セットが監査する 3 つの特性を組み合わせています。

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機械的要件と熱的要件は防火仕様に付属しています

消防許可は必要ですが、それは資格の第一段階にすぎません。鉄道ケーブルコンパウンドは、長年にわたる熱、振動、および流体との接触の後でもその機械的特性を維持する必要があります。 90 °C、105 °C、または 125 °C の連続温度定格によって、絶縁体を過度に劣化させることなく導体が流すことができる電流が決まります。ディーゼル、グリース、洗浄剤は鉄道の日常生活の一部であるため、耐油性は重要です。熱老化後の引張強度と伸び保持率は、10 年間使用した後もケーブルを曲げて終端できるかどうかを示します。以下の表は、調達仕様書に記載すべき領域をまとめたものです。

LSZH 鉄道ケーブルコンパウンドを車両プロジェクトに適格とする際の重要な検証ポイント。
プロパティ	影響を受けるもの	鉄道プロジェクトにおける典型的なターゲット
難燃性	火災時にケーブルに沿って炎が広がる	R22/R23 火炎伝播要件に合格します。酸素指数が32以上
煙濃度	トンネルや密閉空間での視認性と脱出時間	EN 45545-2 制限内の VOF4 および Ds 値
煙の毒性	乗客と乗務員の生存条件	EN 45545-2 の制限内の毒性指数
温度クラス	連続定格電流と過負荷動作	90 °C ～ 125 °C の定格で長期熱老化が検証済み
耐油性および耐燃料性	ディーゼル、グリース、酸性洗浄剤との接触	油浸漬後の引張強さと伸びの保持
機械的完全性	曲がり、振動、取り付け上の損傷	熱老化および流体老化後の引張強さと伸びの保持率

熱可塑性または架橋: 適切な LSZH プラットフォームの選択

火災と煙のターゲットが決まったら、次はどのポリマープラットフォームがケーブルの耐用年数全体にわたってそれらを実現できるかを決定します。熱可塑性および架橋 LSZH 化合物ファミリーは両方とも鉄道用途で使用されており、選択は動作温度、液体への曝露、およびケーブル設計に許容できるスペースによって決まります。

熱可塑性 LSZH: 外装の実用的なデフォルト

熱可塑性プラスチックグレードは標準の押出ラインで溶融加工され、スクラップの処理が容易で、難燃性、柔軟性、コストの優れたバランスを実現します。多くの輸送用途における 90 °C 定格のシースおよび絶縁体としては、依然として第一の選択肢です。主な制限は、熱可塑性樹脂配合物が金属水酸化物充填剤に大きく依存しており、分散を注意深く制御しないと充填剤を大量に配合すると伸びが低下し、押出が複雑になる可能性があることです。したがって、吸湿性とフィラーの分布は、設計段階だけでなくバッチごとにチェックする必要があります。

架橋 LSZH: 熱、油、空間が制約となるとき

シラン架橋と放射線架橋はどちらもポリマーを三次元ネットワークに変換します。実際の利点は、より高い連続温度定格、より優れた耐油性および耐燃料性、および高温での機械的靭性の向上です。ケーブルは高温の機器の近くに設置され、ディーゼル、グリース、酸性洗浄剤、および繰り返しの屈曲にさらされる可能性があるため、鉄道車両ではこれらの特性が重要になります。 125 °C 耐油性放射線架橋 LSZH 絶縁コンパウンド は良い例です。材料のハロゲンフリー、低煙の性質を維持しながら、熱耐久性を高め、機関車のケーブルが遭遇する可能性のある流体に耐えます。薄肉架橋絶縁体はケーブルの直径と重量も削減し、数百メートルの配線にわたって急速に重量が増加します。

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内部シースは安全層であり、細部ではありません

多芯ケーブルでは、内側のシースと個別に絶縁された芯の間の空間に酸素が保持され、火がケーブル本体に沿って伝わりやすくなります。 ハロゲンフリー、低煙の酸素バリアインナーシースコンパウンド 最内層の構造層での酸素供給を制限することで、その経路を閉じます。燃焼の広がりが遅くなり、外側の鞘の仕事が減ります。外側のジャケットと同じ注意を払って内側のシースを指定することは、ケーブル設計の全体的な EN 45545-2 性能を向上させる最もコスト効率の高い方法の 1 つであり、特にスペースによって導体が互いに接近する設計の場合に当てはまります。

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鉄道 LSZH 施設に取り組む前に確認すべきこと

新しい化合物の認定には時間がかかり、承認に失敗した場合の費用は材料袋数袋の価格よりもはるかに高くなります。ケーブルエンジニアと調達チームは、大量に注文する前に実行する必要があるチェックを以下に示します。

プロジェクトが R22 か R23、HL2 か HL3 を必要とするかに関係なく、入札で設定された正確な危険レベルと要件にグレードを一致させます。
材料ファミリー全体ではなく、納品される特定の化合物に関して作成されたテストレポートを依頼してください。
導体サイズ、電流負荷、設置環境に対する温度クラスと長期熱老化データを確認してください。
標準の基準オイルは必ずしも実際の現場の条件と一致するとは限らないため、オペレーターのネットワークで実際に使用される流体を使用して、オイル、燃料、および洗浄剤に対する耐性をテストします。
独自のラインで押出試験を実行して、溶融安定性、表面仕上げ、水分制御、および生産量をチェックします。

複合仕様は、その背後にある製造とテストと同じくらい信頼できます。一貫した成果を発揮できるサプライヤー社内の臨床検査装置また、バッチのトレーサビリティにより、承認後に製造バッチが仕様から外れてしまうリスクが軽減されます。火災の挙動はフィラーの分散と水分制御に大きく依存するため、日常的なプロセスの一貫性は品質部門にとって特別なものではありません。これは、最初の商業納入前に監査されるべき安全要件です。

標準から始めて、次に化合物を選択してください

鉄道ケーブルの仕様は連鎖的に進行します。事業者の防火戦略によって危険レベルが設定され、危険レベルによって EN 45545-2 要件セットが設定され、その要件セットによってどの複合技術を使用できるかが決まります。この手順を順番に実行すると、グレードの選択がはるかに簡単になります。シース用途の場合は、実績のある B1 クラス LSZH シースグレードから始めてください。内層には酸素バリア化合物を追加します。油や継続的な熱に耐える必要がある断熱材の場合は、架橋 LSZH に移行してください。 3 つのレイヤーすべてを輸送ケーブル用の一連の LSZH コンパウンド単一のサプライヤーが提供するものにより、ケーブル構造全体にわたって一貫したプロセス動作が得られ、その結果、押出、テスト、認証が簡素化されます。最初に材料を適切に選択することが、一度テストに合格し、何十年も使用に耐えるケーブルへの最短の道です。