エンジニアリングの回復力: 輸送ケーブル用の LSZH コンパウンドが極限環境において機械的および電気的完全性を維持する方法
I. ハロゲンフリー材料の技術的義務
への移行 輸送ケーブル用の低煙、ゼロハロゲン化合物 (LSZH と略されることが多い) は、鉄道車両や都市交通システムなどの限られた空間における重要な安全要件によって推進されます。しかし、ハロゲン系難燃剤の除去には、エンジニアリング上の難題がつきものです。それは、絶え間ない振動、極端な温度変動、激しい摩耗を特徴とする環境で要求される機械的および電気的性能を維持、さらには向上させながら、優れた火災安全性をどのように達成するかということです。
Hangzhou Meilin New Materials Technology Co., Ltd. は、3 つの生産工場と 31 以上の高度な自動化生産ラインを備え、LSZH、ポリ塩化ビニル、架橋ポリエチレンなどのケーブル材料の幅広いポートフォリオの製造を専門としています。上級エンジニアと専門の科学技術担当者で構成される当社の技術チームは、当社の製品が国内外の厳しい B2B 仕様を確実に満たすように、これらの競合するパフォーマンス要求のバランスをとることに重点を置いています。
II.配合科学: FR と機械的特性のバランスをとる
ハロゲンフリーの難燃性は、通常、主に金属水酸化物 (三水和アルミニウムや二水酸化マグネシウムなど) の無機充填剤を多量に組み込むことによって実現されます。これらの充填剤は吸熱的に働き、加熱されると水蒸気を放出し、火炎の伝播を抑制します。
機械と FR のトレードオフ
材料エンジニアにとって固有の問題は、必要なフィラーの量が膨大であることです (多くの場合、重量で 50 パーセントから 65 パーセント)。この高い荷重によりポリマーマトリックスが根本的に破壊され、引張強度や破断伸びなどの重要な機械的特性が低下します。これには、ハロゲンフリーの難燃添加剤と引張特性の悪影響を打ち消すための高度な配合技術が必要です。
これを軽減するための技術戦略には次のようなものがあります。
- 表面改質: フィラー粒子をシランカップリング剤で処理して、無機フィラーと有機ポリマーマトリックス間の接着を改善します。
- ポリマーブレンド: 固有の高い柔軟性と機械的強度を備えた特殊な熱可塑性エラストマーまたはコポリマー (エチレン酢酸ビニルや熱可塑性エラストマーコンパウンドなど) を採用し、フィラー負荷の衝撃を吸収します。
Ⅲ．機械的強度と耐久性の維持
輸送ケーブルには、動的応力に対する長期的な回復力が必要です。設置や動作時の振動に対処するには、高い引張強度と弾性を維持することは譲れません。
靭性と耐摩耗性
レール用の LSZH コンパウンドの機械的強度の向上を実現するには、多くの場合、鎖の絡み合いを最大化するためにベースポリマーの分子量分布を最適化する必要があります。以下に示すように、ポリマー マトリックス自体の選択が重要です。
コンパウンドのタイプは、アプリケーションの特定の機械的要件に基づいて慎重に選択されます。たとえば、回転する台車ケーブルには柔軟性の高いコンパウンドを、静的なジャケットの走行にはより剛性の高いコンパウンドを使用します。
LSZH ジャケットにおける化合物の種類と機械的性能のトレードオフ
| ポリマーマトリックスタイプ | 潜在的な引張強さ | 破断点伸びの可能性 | 耐摩耗性 |
|---|---|---|---|
| 標準ポリオレフィン（PE/PPブレンド） | 中等度 | 低～中程度 | 中等度 (Good for static runs) |
| 熱可塑性エラストマー (TPE) ブレンド | 高 | 高 (Flexibility focus) | 高 (Required for dynamic/flexing cables) |
| 架橋 (XL) LSZH | 非常に高い | 中等度 | 優れた (摩耗の激しい領域に必要) |
さらに、ハロゲンを使用せずに LSZH コンパウンドの耐摩耗性を最適化するには、狭い導管内への設置に必要なコンパウンド全体の柔軟性を維持しながら、表面を硬化するために、特定の微粒子サイズの鉱物フィラーと加工助剤を戦略的に使用する必要があります。
IV.ストレス下での電気的性能
機械的堅牢性に加えて、コンパウンドは、特に過酷な環境において、電気絶縁特性を維持する必要があります。 LSZH に充填されているフィラーが多いと、断熱性能にリスクが生じます。
誘電体の完全性
LSZH 鉄道ケーブルの被覆の絶縁耐力試験は最も重要です。フィラー濃度が高いと誘電率が増加する可能性があり、これは高周波ケーブルや信号ケーブルにとっては望ましくないことです。さらに、無機フィラーは、特に熱サイクル下で湿気の侵入経路を引き起こす可能性があり、これにより絶縁抵抗が著しく低下します。
解決策は、配合プロセス全体にわたって極めて厳密な品質管理を維持し、フィラーの完全な分散を保証し、すべての微小な空隙や不純物を除去することにあります。これにより、電気的トリーイングが防止され、表面汚染が存在する場合でも長期的な性能が保証されます。
V. 熱と環境の回復力
輸送ケーブルは、頻繁に急激かつ大きな温度変動にさらされます。この熱サイクルは、時間の経過とともにケーブル ジャケットに残留歪みや応力亀裂を引き起こす可能性があります。
サーマルサイクルとエージング
LSZH 複合熱サイクル性能に関する包括的な B2B ガイドでは、試験後の材料の経年劣化の評価が必要です (国際電気標準会議 60811 に準拠)。コンパウンドは、予想される最大動作温度に長期間さらされた後でも、伸びと引張強度の変化が最小限であることを証明する必要があります。熱老化特性が低いコンパウンドは急速に脆化し、振動にさらされる領域に亀裂が発生します。
VI.品質管理とB2B仕様
Hangzhou Meilin New Materials Technology Co., Ltd. は、建設面積が 45,000 平方メートルを超え、高度なオートメーションに多額の投資を行っており、輸送ケーブル用 LSZH コンパウンドに必要な一貫した製造を提供しています。当社の技術スタッフは、LSZH ジャケットから架橋ポリエチレン断熱材に至るまで、各 B2B プロジェクトに必要な特定の化学的および機械的特性が正確に満たされていることを確認し、国内外の顧客に品質と信頼性を保証します。
VII.結論: 配合の勝利
安全で物理的に堅牢な輸送ケーブル用の LSZH コンパウンドを作成するという課題は、高度なポリマーと充填剤の配合によって成功裏に達成されました。高度に設計されたポリマーマトリックスとカップリング剤を利用することで、メーカーはハロゲンフリーの難燃性添加剤と引張特性の機械的欠点を軽減することができ、その結果、レール用の LSZH コンパウンドの機械的強度と熱応力に対する回復力が向上していることを実証しながら、LSZH 鉄道ケーブル被覆用の厳格な絶縁耐力試験に合格する材料が得られ、優れた長寿命ソリューションが提供されます。
Ⅷ.よくある質問 (FAQ)
1. LSZH 化合物は、火災時にポリ塩化ビニルに比べてどのような主な安全上の利点を提供しますか?
LSZH 化合物は、火災時の濃密な黒煙や腐食性の有毒な酸性ガス (塩化水素など) の放出を大幅に削減します。これは、煙の吸入が死傷者の主な原因となるトンネルや大量交通機関のような閉鎖空間では非常に重要です。
2. ハロゲンフリーの難燃性添加剤と引張特性の関係は、材料の選択にどのような影響を与えますか?
難燃性を高めるには三水和アルミニウムまたは二水酸化マグネシウムを高配合する必要がありますが、これらの充填剤は化合物の引張強度と伸びを低下させます。エンジニアは、高性能ベースポリマー (熱可塑性エラストマーなど) を選択し、カップリング剤を使用することでこれを軽減し、FR 規格を満たしながらレール用の LSZH コンパウンドの機械的強度を向上させます。
3. 極寒地における LSZH 化合物に関する B2B の主な懸念事項は何ですか?
主な懸念は低温脆性であり、冬の設置や保守中に亀裂が発生する可能性があります。 LSZH 複合熱サイクル性能に関する完全な B2B ガイドでは、材料が必要な柔軟性を維持する最低温度 (たとえば、国際電気標準会議 60811 によってテストされる摂氏マイナス 40 度) を指定する必要があります。
4. LSZH 鉄道ケーブル被覆の絶縁耐力試験が被覆材料にとって重要なのはなぜですか?
絶縁層が主な電気絶縁を実行する一方で、ジャケットは湿気や汚染物質が絶縁体に到達するのを防ぐ必要があります。ジャケットの高い絶縁耐力により、コンパウンドが保護バリアの完全性を維持し、特に濡れたり汚れたりした場合の早期の絶縁破壊を防ぎます。
5. LSZH コンパウンドのどの成分が、ハロゲンを使用せずに LSZH コンパウンドの耐摩耗性を最適化するのに役立ちますか?
耐摩耗性は、ベースポリマー (高分子量ポリマーまたは特定のポリウレタン) の選択と、表面を強化する特定の硬質鉱物フィラーを注意深く含めることによって最適化されます。これは、ハロゲン化合物に依存せずに高振動用途での高い耐久性を実現するために行われます。
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