What Materials Are Used in LSZH Compounds? A Practical Composition Guide

トンネル、データセンター、または高層ビルで火災が発生した場合、ケーブルジャケットは導体を保護するだけではありません。これは煙管理システムの一部でもあります。低煙ゼロハロゲン (LSZH) 化合物はそのような理由で存在します。煙を制限し、ハロゲン化水素ガスを回避し、人々が安全にその地域から離れる時間を増やすことができます。

LSZH コンパウンドは以下から構築されます。 3つの主要なコンポーネント : ハロゲンフリーのポリオレフィンベース樹脂、高配合量の金属水酸化物難燃剤、および少量だが必須の添加剤パッケージ。これらの成分を正確に組み合わせることで、単にデータシートに合格する材料と、押出ラインや実際の火災で確実に機能する材料が区別されます。

LSZH 名に実際に必要なもの

LSZH 材料は、高熱にさらされたときに発生する煙が限られ、ハロゲンを放出しないケーブルジャケットまたは絶縁化合物です。ハロゲンには、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が含まれます。化合物にハロゲン化ポリマーやハロゲン化難燃剤が含まれている場合、たとえ発煙量が少なくても、ゼロハロゲンとは言えません。

これが、LSZH が PVC からの重要な出発点である理由です。標準的な難燃性 PVC には塩素が含まれているため、火災が発生すると塩化水素ガスが放出され、湿気と結合して腐食性の酸が生成されます。 LSZH は配合物からハロゲンを完全に除去します。設計の目的はシンプルです。煙を減らし、毒性を減らし、避難経路と電子機器を保護します。

ポリマーベース: ポリオレフィン

すべての LSZH 化合物は、ハロゲンを含まないポリマー主鎖上に構築されています。最も一般的なベース樹脂は、ポリエチレン (PE)、エチレン酢酸ビニル (EVA)、ポリプロピレン (PP)、およびポリオレフィンエラストマーブレンドです。これらの樹脂は、ケーブルに絶縁特性、柔軟性、低温性能、および押出成形のための安定したプラットフォームを提供します。

ベース樹脂だけでは十分な難燃性が得られません。 LSZH を機能させるのは、ベース樹脂と鉱物フィラーの組み合わせです。ポリマーマトリックスは、材料が硬くなりすぎたり、加工が困難になったりする前に、どのくらいの量のフィラーを追加できるかも決定します。

熱可塑性ポリオレフィンシステム

熱可塑性 LSZH コンパウンドは架橋されていません。加熱すると柔らかくなり、再処理が可能で、通常は標準ケーブルラインにとって最も簡単なオプションです。通信ケーブル、制御ケーブル、光ファイバーケーブル、一般建築用電線などに広く使用されています。

多くの屋内設置では、 通信ケーブル用熱可塑性LSZHシースコンパウンド 難燃性、押出安定性、コスト効率のバランスが優れています。これらのグレードは通常、70 ～ 90 °C の範囲の連続温度で良好な表面仕上げと機械的強度を提供します。

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架橋ポリオレフィンシステム

架橋 LSZH システムもハロゲンフリーのポリオレフィンをベースとしていますが、ポリマー鎖は化学的に結合して三次元ネットワークを形成しています。これにより、パフォーマンスのエンベロープが変化します。架橋グレードは、通常 90 °C、105 °C、125 °C、さらには 150 °C のより高い連続使用温度に対応でき、非架橋化合物よりも耐油性、熱変形、熱可塑性軟化に対する耐性が優れています。

LSZH の製造では、シラン湿気架橋、照射架橋、および過酸化物架橋という 3 つの架橋ルートが一般的です。それぞれが押出プロセスと最終的な材料特性に影響を与えます。シラン架橋は、従来の押出ラインで実行し、その後湿気で硬化できるため便利です。照射架橋には電子ビーム装置が使用され、自動車用の薄肉ワイヤや高温ワイヤによく使用されます。過酸化物架橋は通常、連続加硫ライン中に行われます。

より高い熱定格が必要なワイヤープロジェクトの構築には、 建築用ワイヤー用シラン架橋可能なLSZHケーブル材料 は、ハロゲンフリーの耐火性能と、より優れた耐熱性および硬化後の機械的完全性を兼ね備えているため、実用的な選択肢です。

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難燃性フィラーシステム

ハロゲンを含まない LSZH コンパウンドは、主な消火メカニズムとして金属水酸化物難燃剤を使用します。これらの充填剤は通常、重量比で 50% ～ 65% の高い割合で添加され、コンパウンドの機械的挙動や加工挙動に直接影響を与えます。

三水酸化アルミニウム (ATH)

ATH はアルミナ三水和物としても知られ、最も広く使用されているハロゲンフリー難燃剤の 1 つです。およそ 180 ～ 220 °C で分解が始まり、水蒸気を放出し、周囲の火からの熱を吸収します。放出された水は可燃性ガスを希釈し、ポリマー表面の温度を下げます。

ATH は効果的で比較的経済的であり、熱可塑性 LSZH 配合物でうまく機能します。その主な制限は分解温度です。 ATH は 230 °C 以下で分解し始めるため、ATH を含む配合物は高温処理や高い連続定格を必要とする化合物には理想的ではありません。

水酸化マグネシウム (MDH)

水酸化マグネシウムは約 330 ～ 340 °C で分解しますが、これは ATH よりも大幅に高い温度です。そのため、MDH は、架橋 LSZH システムや、より高い処理温度に耐える必要がある、または 105 °C、125 °C、または 150 °C の連続定格に達する必要があるケーブルコンパウンドにとって、より良い選択肢となります。

実際には、配合者はコスト、加工、耐熱性、機械的特性のバランスをとるために、ATH と MDH を組み合わせることもあります。一部の LSZH 配合物には、煙を減らし、炭化の形成をサポートし、燃焼ケーブルの構造をより安定に保つために、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、またはシリコーンベースの炭化促進剤などの少量の相乗剤も含まれています。

機能性添加剤小さなパッケージで大きな効果

ベース樹脂と難燃フィラーが主成分ですが、それだけでは十分ではありません。完成した LSZH コンパウンドには、酸化防止剤、加工潤滑剤、相溶化剤、カップリング剤、金属不活性化剤、カーボンブラック、着色剤、水分捕捉剤など、慎重にバランスのとれた添加剤パッケージが含まれています。

これらの添加剤は、材料の押し出しを容易にするだけではありません。カップリング剤はポリマーマトリックスと鉱物フィラーの間の結合を改善し、フィラーの充填量が高い場合でも引張強度と伸びを維持します。酸化防止剤と金属不活性化剤がケーブルを熱老化や銅導体との長期接触から保護します。このパッケージがなければ、LSZH コンパウンドは新鮮な材料の耐火試験には合格できますが、何年も使用すると不合格になります。

材料が測定可能な火災および機械的性能をどのようにサポートするか

最終的な LSZH コンパウンドは、単純な燃焼試験を超える性能基準を満たさなければなりません。一般的な評価基準には、火炎伝播に関する IEC 60332-3、ハロゲン含有量とガスの酸性度に関する IEC 60754-1 および IEC 60754-2、および煙密度に関する IEC 61034 が含まれます。この材料には、許容可能な引張強度、破断点伸び、耐摩耗性、および低温での柔軟性も必要です。

熱可塑性プラスチックおよび架橋システムは両方ともゼロハロゲンおよび低煙の要件を満たしていますが、機械的性能と熱的性能は異なります。以下の表は、実際の違いをまとめたものです。

熱可塑性および架橋 LSZH システムは、さまざまな設置および耐火性能のニーズに対応します。
プロパティ	熱可塑性LSZH	架橋LSZH
ポリマー構造	直鎖状または軽度に分岐している	三次元ネットワーク
代表的な連続定格	70～90℃	90～150℃
主な架橋ルート	なし	シラン、放射線照射、または過酸化物
ファイアーパフォーマンス	低煙、ゼロハロゲン	低煙、ゼロハロゲン
主な強み	押出加工が容易で、リサイクル性が良好	耐熱性が高く、耐油性が良く、変形が少ない
代表的な用途	通信・制御・光ケーブル	自動車、鉄道、船舶、太陽光発電ケーブル

LSZH 化合物を評価する際に確認すべきこと

LSZH は複数のマテリアルファミリをカバーしているため、最初に行うことは、提供されているものを正確に確認することです。尋ねるべき 3 つの有益な質問は次のとおりです。

グレードは熱可塑性または架橋ですか?その答えによって、温度定格、押出プロセス、設置条件が決まります。
どの充填システムが使用されていますか? ATH と MDH は分解温度と処理限界が異なります。
どの防火基準と機械基準が文書化されていますか? 「LSZH」や「ハロゲンフリー」という言葉だけでなく、具体的な試験方法と合否基準を確認してください。

サプライヤーの能力に注目することも重要です。 LSZH コンパウンドは高充填材料であるため、ロット間の一貫性は混合制御、原材料の選択、および生産規律に大きく依存します。生産環境と社内実験室テスト能力を示すことができるメーカーは、技術データシートのみを提供するメーカーよりも信頼しやすくなります。温度が材料の信頼性にどのような影響を与えるかをより広範に把握するには、さまざまな温度での LSZH の機械的性能仕様を最終決定する前に役立つ参考資料です。

建物内の電力ケーブルプロジェクトの場合、分類は化学と同じくらい重要です。あ 電力ケーブル用 B1 グレード LSZH シースコンパウンド 欧州建設製品規制に基づいて、プロジェクトで火炎の広がり、煙の発生、および燃焼液滴の挙動への明確な寄与が必要な場合には、検討する価値があります。 B1 分類は単一のプロパティではありません。それは、完全な物質システムが連携して機能する結果です。

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ご購入の前に建築ワイヤー用LSZHコンパウンド、選択したグレードが必要なケーブル規格および処理方法と一致していることを確認します。 90 °C の熱可塑性プラスチック用途に最適化されたグレードは、たとえ技術的に低煙でハロゲンがゼロであっても、125 °C で架橋された自動車用ケーブル構造に自動的に適しているわけではありません。

適切な資料は適切な根拠から始まります

LSZH 化合物は単一の式ではありません。使用される材料は、特定の温度クラス、防火基準、機械的負荷、および製造プロセスを満たすように選択されます。ベース樹脂は、材料に基本的な電気的および物理的特性を与えます。金属水酸化物充填システムは火災反応を提供します。添加剤パッケージは、配合、押出、設置、および長年の使用期間中のパフォーマンスを保護します。

ケーブルメーカーが LSZH を指定する場合、関連する質問は「ハロゲンが含まれていないかどうか」だけではありません。また、「この特定の化合物はアプリケーションの機械的および熱的要求を満たすことができるか?」ということも重要です。通常、答えは 1 つの区別から始まります。それは、熱可塑性樹脂か架橋樹脂かです。

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