輸送ケーブル用PVCコンパウンド は、鉄道、自動車配線、航空宇宙、船舶、および大量輸送システムで使用されるケーブルを絶縁および被覆するように設計された、特別に設計されたポリ塩化ビニル配合物です。これらの分野で選ばれる材料となっているのは、幅広い温度範囲での柔軟性、難燃性、耐油性および耐燃料性、機械的靭性、信頼性の高い長期電気絶縁性をすべて、国際的な輸送安全基準を満たすように正確に調整できる費用対効果が高く加工可能なポリマー システム内で兼ね備えているためです。
汎用 PVC コンパウンドは、建築用ワイヤー、家庭用電化製品、産業用ケーブルの用途向けに配合されています。輸送用ケーブルコンパウンドは、根本的に異なる、そしてかなり要求の厳しい一連の条件に対応します。この違いは、ベースとなる PVC 樹脂自体にあるのではなく、標準グレードでは達成できない性能目標を達成するために使用される正確な添加剤の化学反応と配合アプローチにあります。
これら 2 つのカテゴリ間のパフォーマンスの差は、実際には非常に大きくなります。標準的な PVC 化合物で絶縁されたケーブルを鉄道の台枠に設置すると、ディーゼルの排気ガス、軌道の潤滑剤、周波数 10 ~ 200 Hz の機械振動、冬期の -35°C からブレーキ システム付近の 95°C までの温度サイクルにさらされるため、2 ~ 4 年以内に故障します。輸送グレードの化合物内の同じケーブルは、鉄道車両の 30 年の耐用年数にわたって確実に機能します。
輸送用 PVC コンパウンドの主要な性能特性はそれぞれ、意図的な配合の選択の結果です。これらの関係を理解することで、エンジニアや調達専門家は製品のデータシートやサプライヤーの主張を批判的に評価できるようになります。
鉄道車両、自動車のエンジン ベイ、飛行場の地上設備の輸送ケーブルは、-40 °C または -50 °C の低温でも柔軟性と亀裂のない状態を維持する必要があります。標準 PVC のガラス転移温度 (Tg) は -15°C を下回ると脆くなります。これは、そのガラス転移温度 (Tg) がこの範囲を超えるためです。輸送用化合物では、Tg は以下によって低下します。
標準試験は、IEC 60811-504 (以前の IEC 60811-1-4) に基づく低温曲げ試験または低温亀裂試験であり、ケーブルは定格低温温度でマンドレルに巻き付けられます。最低でも -40°C で表面亀裂がなく輸送グレードに合格する必要があります。 -50℃のプレミアムレールグレード。
鉄道車両、地下鉄駅、飛行機の客室、船内などの密閉された輸送環境では、火災の伝播と有毒な煙の発生は人命の安全にとって非常に重要です。 PVC には固有の利点があります。主鎖内の塩素が燃焼中に HCl ガスを生成し、これが気相難燃剤として機能します。非可塑化 PVC の限界酸素指数 (LOI) は約 45 で、空気中の酸素含有量 21% をはるかに上回っています。これは、外部からの発火がなければ炎を維持できないことを意味します。
ただし、可塑剤はこの LOI を低下させ、輸送グレードは以下を通じてこの LOI を回復します。
主な規格: EN 45545-2 (ヨーロッパの鉄道)、NF F 16-101 (フランスの鉄道)、FAR 25.853 (航空)、IMO FTP コード (船舶)。高性能輸送コンパウンドは、EN 45545-2 に基づく R22/R23 危険レベルを達成し、煙密度 (Ds max) は 300 未満、CO 発生量は 0.1 g/g 未満です。
自動車および鉄道のケーブルは、エンジン オイル、油圧作動油、ディーゼル燃料、トランスミッション液に日常的にさらされています。ケーブルの絶縁体またはシースがこれらの液体を吸収すると、可塑剤が抽出され、可塑剤の移行と呼ばれるプロセスが発生し、化合物が硬化し、亀裂が生じ、保護機能が失われます。輸送複合体は、以下を通じてこの問題に対処します。
標準測定は、IRM 902 および IRM 903 基準オイルを使用した ISO 6945 または SAE J1128/J1532 (自動車) に準拠した、100°C で 70 時間の浸漬試験です。高級自動車用 PVC コンパウンドは、この処理後、85% 以上の引張強度保持率と 70% 以上の伸び保持率を示します。
PVC は、高温で脱塩化水素によって分解します。これは、HCl ガスを放出し、材料を変色させ、機械的特性を低下させる共役ポリエン配列を生成する連鎖反応です。ケーブルがエンジン、ブレーキ システム、または高出力電子機器の近くを通る輸送用途では、90 ~ 125°C の温度が継続するのが一般的です。熱安定性は以下によって設計されています。
輸送用複合熱老化試験: IEC 60811-401 (定格温度で最低 168 時間のエアオーブン老化、プレミアム グレードの場合は 3,000 時間)。通常、要件は 70% 以上の引張強度保持率と 65% 以上の伸び保持率です。
自動車のエンジン ハーネス、鉄道の車台、船舶のエンジン ルームのケーブルは、振動、金属エッジとの擦れ、破片による摩耗、周期的な屈曲などの継続的な機械的ストレスにさらされます。これらの用途における PVC 化合物の靭性は、以下によって決まります。
各交通部門は、独自の規制枠組み、環境ストレス、パフォーマンス階層を課しています。以下の概要では、それぞれの状況において何が最も重要であり、それに応じて PVC 化合物の配合がどのように適応されるかを詳しく説明します。
| セクター | 主なケーブルの種類 | PVC の重要な特性 | 一次基準 | 典型的な温度範囲 |
|---|---|---|---|---|
| 鉄道・鉄道交通 | 牽引力、制御信号、客車配線、線路側信号 | 難燃性 (EN 45545-2)、低発煙、-40 °C ~ 105 °C、30 年の耐用年数 | EN 45545-2、NF F 16-101、BS6853 | -40℃~105℃ |
| 自動車 | エンジンハーネス、車体配線、バッテリーケーブル、センサーリード線、EV/HV配線 | 耐油/燃料性、-40°C コールドフレックス、摩耗 (ISO 6722)、薄肉押出 | ISO 6722、SAE J1128、LV112、VW 60306 | -40℃~125℃ |
| 海洋・造船 | ナビゲーション、エンジンルームケーブル、ビルジポンプ配線、デッキ照明 | 耐塩水性、炎/煙(IMO)、UV安定性、耐油性 | IEC 60092-360、NEK606、IMO FTP | -30℃~90℃ |
| 航空宇宙/地上サポート | 地上支援機器、空港車両配線、航空機客室設備 | フレーム (FAR 25.853)、低アウトガス、-55°C コールドフレックス、重量最小化 | FAR 25.853、MIL-W-22759、ボーイング D6-51052 | -55℃~105℃ |
| 道路輸送 / 商用車 | トラック車体配線、トレーラーコネクタケーブル、バス旅客システム | 耐紫外線性、振動疲労性、耐湿性、RoHS準拠 | ISO 14572、DIN 72551、ECE R118 | -40℃~105℃ |
輸送用ケーブルの PVC コンパウンドは単一の材料ではありません。6 ~ 12 の成分からなる正確にバランスの取れたシステムであり、それぞれが特定の機能特性に寄与しています。以下の表は、典型的な高性能配合における主成分とその役割を概説しています。
| コンポーネント | 標準負荷 (phr) | 機能 | 材料例 |
|---|---|---|---|
| 塩化ビニル樹脂 | 100(参考) | ベースポリマー;電気絶縁性と化学的バックボーンを提供します | K-58 ~ K-70 サスペンショングレード |
| 一次可塑剤 | 30~70 | 柔軟性、低温性能、加工性 | TOTM、DINP、DINCH、DPHP、ポリマー |
| 熱安定剤 | 2~5 | HCl の除去。加工およびサービス中の脱塩酸反応を防止します | Ca/Zn、Ba/Zn 1パック。有機スズ (食品と接触しない輸送用途) |
| 難燃剤 | 5~25 | LOI を引き上げます。煙と有毒ガスの発生量を削減します | Sb2O3 ATH ブレンド;リン酸エステル;ホウ酸亜鉛 |
| フィラー | 5~30 | コスト削減;硬さの調整。寸法安定性 | 沈殿CaCO3、焼成粘土、タルク |
| 耐衝撃性改良剤 | 3~15 | 耐ノッチ衝撃性と低温靱性の向上 | CPE、MBS、ACR |
| 潤滑剤 | 0.5~2 | メルトフローを制御します。ダイプレートアウトを防ぎます。摩擦を減らす | ステアリン酸カルシウム、PEワックス、ステアリン酸 |
| 酸化防止剤 | 0.2~1 | 長期にわたる酸化老化防止。 UV安定性サポート | イルガノックス 1010、イルガノックス 1076、DLTDP |
| 顔料/カーボンブラック | 0.5~3 | 色分け。 UVスクリーニング(カーボンブラック);識別マーキング | 二酸化チタン、カーボンブラック N330 |
関連する標準フレームワークへの準拠は、あらゆる輸送ケーブル複合体の基本的な認定障壁となります。状況は輸送モード、地域、最終用途によって細分化されており、どの規格がどのアプリケーションに適用されるかを理解することで、コストのかかる仕様ミスを防ぐことができます。
バッテリー電気自動車 (BEV) やハイブリッド電気自動車 (HEV) の急速な成長によっても、PVC が自動車配線に取って代わられることはありません。それにより、現代の輸送用 PVC 化合物が満たすために配合される新たな要件が生まれました。 EV アーキテクチャでは、低電圧補助配線 (一般的な BEV のケーブル本数の 70 ~ 80% を占める) の絶縁および被覆材料は依然として PVC が主流ですが、新しい高電圧 (HV) バッテリーおよびドライブトレイン ケーブルには明確な課題があります。
400V ~ 800V DC で動作し、急速充電シナリオでは最大 500A の電流負荷で動作します。 HV バッテリー ケーブル用の PVC コンパウンドは、20 kV/mm を超える絶縁耐力、部分放電耐性、およびアルミニウム導体との適合性 (一部のコンパウンド配合では電気腐食のリスクが生じる) を備えている必要があります。ここでは特殊なハロゲンフリー代替品が競合していますが、PVC は断熱材厚さ 0.2 ~ 0.4 mm の薄肉押出成形における優れた加工性により、強力な地位を維持しています。
バッテリーの熱管理回路に隣接して走っている冷却システムのケーブルは、グリコール水冷却剤に継続的にさらされています。この用途の輸送用 PVC コンパウンドは、ベースラインの 80% を超える引張値と伸び値を維持しながら、IRM 902 油相当冷却液に 70 時間浸漬した後の体積変化が 3% 未満であることを証明する必要があります。これにより、特に冷却システムの近接配線に NBR-PVC 合金コンパウンドが採用されるようになりました。
EV 充電ケーブル、特に DC 急速充電ケーブルは、繰り返しの機械的サイクル (屈曲、巻き取り、引きずり) に耐えながら、-35°C という低い周囲温度でも柔軟性を備えていなければなりません。 Combined-Charging-System (CCS) および CHAdeMO コネクタ ケーブルは、-35°C コールド フレックスでの伸びが最小 300%、キセノン アーク耐候計での 1,000 時間の曝露に相当する耐紫外線性、および充電ケーブル アセンブリの VDE/UL 2251 認証を備えた PVC シース コンパウンドを指定しています。
輸送用ケーブルの PVC コンパウンドを選択するには、構造化された意思決定フレームワークに基づいて作業する必要があります。アプリケーション要件を確認せずに材料データシートに急いでアクセスすることは、ケーブル調達における仕様不備の最も一般的な原因です。次のシーケンスを使用します。
適用される標準制度を特定します: 欧州鉄道 (EN 45545-2)、自動車 (ISO 6722/19642、または LV 112 などの OEM 固有)、船舶 (IEC 60092-360)、または航空 (FAR 25.853)。この規格は、他のすべてのパラメータについて許容可能な最小パフォーマンスしきい値を決定します。これがなければ、他の選択の決定は擁護できません。
最大連続動作温度 (熱老化と熱安定性が影響する) と最低低温温度 (可塑剤の選択とコールドフレックス性能が影響する) の両方を決定します。これら 2 つの要件は相互に作用することに注意してください。低温での柔軟性を最適化すると高温での安定性が低下することが多く、配合のバランスに注意する必要があります。
ケーブルが使用中に接触するすべての流体をリストします: 特定のエンジン オイル グレード、作動油の種類、燃料組成 (ディーゼル、ガソリン、バイオディーゼル ブレンド)、冷却剤、洗浄剤。このリストを化合物サプライヤーに提供してください。サプライヤーは浸漬試験データと相互参照します。特定の流体適合性データのない一般的な「耐油性」の主張に依存することは避けてください。
(導体と直接接触する) 絶縁化合物は、電気特性、つまり 10^12 Ohm·cm 以上の体積抵抗率、15 kV/mm 以上の絶縁耐力、および信号ケーブルの低静電容量を優先する必要があります。シースコンパウンド (アウタージャケット) は、機械的保護、耐摩耗性、UV 安定性、耐薬品性を優先します。絶縁グレードをシースとして使用すること (またはその逆) は、ケーブル設計においてよくある、コストのかかる間違いです。
コンパウンドは押出ラインで加工可能でなければなりません。重要なパラメーター: スクリュー設計に適合するメルト フロー インデックス (MFI)、加工温度ウィンドウ (輸送用 PVC では通常 160 ~ 185 °C。コンパウンドがラインに適合しない場合に問題が生じるほど十分に狭い)、経済的な生産に必要な速度での寸法制御を決定するダイスウェル係数。
輸送用途ではサプライヤーの自己申告に依存しないでください。特定の化合物グレードおよびロットについては、認定試験所 (BASEC、DEKRA、UL、SGS、ビューロー ベリタス、TUV) からの試験報告書が必要です。鉄道用途の場合、ケーブルを鉄道車両に取り付ける前に、関連する国内当局 (欧州では ERA、北米では AAR) からの型式承認が必須となる場合があります。
浙江省杭州市臨安区興裕街259号
+86-0571-63763088
お問い合わせ クリエイティブなプロジェクトですか?生産的な話をしましょう。
著作権© 杭州美林新材料技術有限公司 無断転載を禁じます。 カスタム電線およびケーブル材料メーカー