ケーブルやワイヤー用の難燃性マスターバッチは、安全当局が定めた火災性能仕様、電気機器メーカーが定めた電気仕様、設置業者が定めた機械仕様、ケーブルエクストラーダの生産管理者が定めた加工仕様を同時に満たす必要があるため、化成業界で最も技術的に要求の高い製品の一つです。 これらの四つの要件は相反する方向に引っ張っています。 防炎剤の積載量を増やすと、耐火性能が向上し、延伸性が低下します。 ハロゲン化システムを選択すると、低負荷で優れた炎性性能が得られますが、濃密で腐食性の高い煙が発生します。 ハロゲンフリーのミネラルシステムを選ぶと、煙の問題は解決されますが、充填量が60％を超えるため、スループットが低下し、ねじの摩耗が加速し、エクストラーダのトルク範囲に課題が生じます。
このガイドでは、完全な意思決定空間を解説しています。ケーブル製造に使用されるポリマーマトリックス、気相および凝縮相の難燃性の化学、4つの主要な難燃剤システムとその性能範囲、ヨーロッパ、北米、中国で受け入れられることを定義する試験基準、うまく設計されたケーブルマスターバッチのアーキテクチャ、そして—重要な点として—これらの調合物を、フィラーを脱水させることなく、ポリマーを劣化させることなく、6ヶ月以内にスクリューを廃棄することなく、同心回転式ツインスクリュー成形機で調合する方法について説明しています。Wanplas社の工場であるKerkeは、並列同心回転式ツインスクリュー調合成形機を専門とし、ハロゲン化物およびハロゲンフリーのケーブル調合生産のために70カ国以上にKTEシリーズラインを供給しています。
あなたが新しいハロゲンフリー濃縮物を設計するマスターバッチメーカーであれ、PVCからLSZHへの切り替えを検討しているケーブルメーカーであれ、または65％のアルミニウムトリヒドロキシド用の混合ラインのサイジングを行う機器購入者であれ、以下のセクションでは、2026年に必要となる充填レベル、温度範囲、スクリュー構成の原則、および試験基準について説明しています。
なぜ難燃性マスターバッチがケーブルの安全性を定義するのか
ケーブルは、どの建物でも最も広く配布されている可燃物であり、火が最も速く広がる場所に設置されています。それは、垂直なリーザー、ケーブルトレイ、天井の空間、そして煙突のように振る舞うサービスシャフトです。単一の垂直リーザーには、各フロアごとに数百キログラムのポリマーが取り付けられており、一度点火されると、抑制されていないケーブル絶縁材は、ほとんどの抑制システムよりも速い速度で上方に炎を伝播します。そのため、ケーブルの可燃性は、ほとんどのプラスチック用途よりも厳格に規制されており、難燃性マスターバッチは、任意の性能向上ではなく、コンプライアンス要件です。
誤りを犯した場合の影響は、火の拡散にとどまらない。密閉された空間では、火傷よりも煙の吸入や有毒ガスが火災による死亡の主な原因となる。ハロゲン化されたケーブルの絶縁材は、燃焼すると塩化水素やブロマイドを放出する。これらのガスは急性毒性であり、視界を妨げ、湿気と接触すると腐食性の酸を生成し、火が消えた後も電子機器や構造鋼を破壊する。データセンター、病院の手術室、地下の地下鉄駅、または海軍の艦船などでは、このような結果を容認することはできない。そのため、世界のほとんどの地域で、低煙ゼロハロゲン構造が義務付けられている。
マスターバッチが実際に提供するもの
ケーブル耐燃性マスターバッチは、有効な遅延剤、そのシナジー剤、分散助剤、結合剤、潤滑剤、酸化防止剤、そしてしばしば着色剤を、ケーブル合成物と相性の良い基材樹脂に含んだ濃縮された、あらかじめ分散された、ペレット状のパッケージです。この用途では、直接粉末を添加するのではなく、マスターバッチを使用する理由は、特に次のとおりです。
- 粉塵および暴露の管理。 三酸化アンチモンは職業上の暴露限度を有する可吸入性の粉末であり、ブロマイド化防火剤は微粉末であり、微小粒子サイズのアルミニウム三水酸塩は非常に粉じん性を有する。 ペレット化することで、ケーブル押し出し工場の床上にある危険性が排除されます。
- 分散性能は、火災性能を決定します。 粒度が悪い遅延剤は、ポリマーが豊富なドメインを残し、それが着火して炎を維持する。 同じ配合物を持つ二つの化合物は、分散の違いだけで、完全なUL 94評価クラスを異にすることがあります。 ケーブルラインの単軸エクストラーダではなく、ツインスクリュー・コンパウンダ上で事前分散することが、唯一信頼できる方法です。
- 保湿管理。 金属ハイドロキシドと多くのリン化合物は吸湿性です。 乾燥され、密封されたペレット状のマスターバッチは、一定の水分を維持します。湿気の多いケーブル工場で使用される粉末はそうではなく、残留水分は絶縁破壊を引き起こす空洞を生じます。
- 正確な計量。火災の等級は、狭い帯域内で積載目標を満たすことにかかっています。ペレットの重量計測式供給は、低密度粉末の体積計測式供給よりもはるかに正確です。
2つの異なる製品アーキテクチャ
業界ではケーブル用に非常に異なる二つのマスターバッチアーキテクチャが使用されており、これらを混同すると調達上のエラーが発生します。添加剤濃縮物, 通常、適合するキャリア上で40～70％が活性化され、ケーブル工場で10～30％でベースポリマーに降下します。これは、必要な最終積載量が小さい場合に適しています。第二の方法は、ブロマイド化システムやリン系システムで使用されます。完全に配合された化合物, 100%の押出用に供給され、これはハロゲンフリージャケット材の通常の製造方法です。これは、実用上の濃縮物の積載量を超えない限り、新しいポリマーに濃縮物を混ぜることで必要な60%以上の充填量を得ることはできないためです。実際には、LSZHケーブルコンパウンドは厳密な意味ではマスターバッチではなく、同一クラスの共同回転式ツインスクリュー装置で生産されています。
ケーブルポリマーマトリックス: PVC、PE、XLPE、EVA、TPU、TPE
基礎ポリマーによって、どの難燃化学物質が使用可能なのか、どのような処理温度の範囲が利用可能なのか、また、どの程度の耐火性能がポリマー自体から得られるのかが決まります。阻害剤を選択する前にマトリックスを選択することは、一般的でコストのかかる配列エラーです。
ポリビニルクロライド
PVCは、本質的に難燃性であるため、世界で最も大量に使用されているケーブルの絶縁材およびジャケット材です。未プラスチファイアされた樹脂中の塩素含有量は約57％であり、硬質PVCの場合は中40台の内在的な制限酸素指数を示し、プラスチファイアを添加した場合の一般的な柔軟ケーブル合成物では22～28％に低下します。プラスチファイアは火災性能の敵です。フタル酸やアディパ酸のプラスチファイアのすべての部分は可燃性燃料を提供し、塩素を希釈します。ケーブルグレードの柔軟PVCは、評価を回復し、ますます煙を抑制するために三酸化アンチモン、亜鉛ボーラート、モリブデン化合物、およびATHに依存しています。
PVCの利点は、相対的に低価格、優れた電気特性、良好な油および化学物質への耐性、165～185℃で容易に加工できること、および簡単な着色である。 その欠点は、重要な設置において決定的です。濃い黒煙、塩素化水素の発生、重いプラスチケ化なしの低温での柔軟性の欠如、および使用寿命中のプラスチケ化剤の移行です。 処理温度は、脱塩素化を防ぐために約205℃以下に保たなければならず、これにより使用できる難燃剤の範囲が制限されます。
ポリエチレンおよび交差結合ポリエチレン
ポリエチレンは優れた誘電特性を有しています。すなわち、低い誘電率と非常に低い耐散乱係数を備えており、中・高電圧の絶縁材やデータケーブルに最適な材料です。また、一般的なポリマーの中でも最も引火性の高いもので、制限酸素指数は約17.4％であり、通常の空気中で簡単に燃え、燃えている溶融ポリマーが垂れ落ちます。したがって、あらゆる火災性能を考慮に入れる必要があります。
過酸化物、シラネ、または放射線による交差結合によって生成されるクロスリンクポリエチレンは、連続運転温度を約70℃から90℃に引き上げるとともに、溶融物の滴下をなくし、これにより垂直炎性試験での挙動が改善されます。交差結合は、過酸化物系は酸性およびラジカル除去添加剤に対して敏感であるため、またシラネ系は吸湿性の鉱物充填剤が混入する湿気硬化が必要であるため、難火性剤の選択を複雑にします。
エチレンビニルアセテートおよびポリオレフィンエラストマー
EVAはハロゲンフリーの難燃ケーブル合成物の主要な基材であり、その理由は充填剤の受容性にあります。極性のアセテート基は、非極性のポリエチレンよりもはるかに良く鉱物表面を湿らせることができ、60～65％のアルミニウムトリヒドロキシドを組み込むことができます。ケーブルグレードのビニルアセテート含有率は通常18～33％ですが、高いVAはより良い充填剤受容性と柔軟性をもたらしますが、機械的強度が低くなり、耐熱性が悪くなります。
エチレン-オクテンコポリマーをベースとするメタロセンポリオレフィンエラストマーは、低温での柔軟性を向上させるために、EVAと混合されることが多い。また、EVAが高温処理時に発生する酢酸の臭いを軽減するためにも使用される。ポリエチレンにマレイン酸を接枝したものや、3～8%のポリマー相を占めるEVAにマレイン酸を接枝したものが、接着剤として機能し、鉱物フィラーをポリマーに化学的に結合させ、高い充填量に伴う引張強度と伸縮率の大部分を回復させる。
熱可塑性ポリウレタンおよび熱可塑性エラストマー
TPUは、優れた耐摩耗性、耐油性、および広い温度範囲での柔軟性を必要とするケーブルジャケット用に指定されています。鉱山用ケーブル、ロボット用ドラッグチェーン、海洋用ウムビキュラー、軍用フィールドケーブルなどに使用されます。ポリエステルベースのTPUは、より優れた耐油性と耐摩耗性を提供します。ポリエーテルベースのTPUは、より優れた水酸化分解耐性と低温下での柔軟性を提供します。TPUは190～215℃で処理され、非常に湿気に敏感であり、押出し前に0.02％以下に乾燥する必要があります。これにより、難燃剤の選択範囲が大きく制限されます：水酸化された鉱物系の充填剤は問題となり、低湿度吸収性を持つリン系システムが好まれます。
ステリレン系ブロック共重合体または熱可塑性型硬化物を基盤とする熱可塑性エラストマーは、硬化なしでゴムのような感触と柔軟性が求められる場合に使用されます。これらは難燃性剤を比較的よく受け入れますが、耐温性が限られており、エクステンダーオイルが高い可燃性を有するため、注意深いオイル拡張バランスが必要です。
| マトリックス | ベースライン LOI | 処理ウィンドウ | 連続最大温度 | 互換性のある FR システム | 典型的なケーブルの使用 |
|---|---|---|---|---|---|
| 柔軟なPVC | 22–28 % | 165〜185 °C | 70–105 °C ごとのグレード | Sb2O3、亜鉛ボーライト、ATH、モリブデン酸 | ビル用ワイヤ、柔軟なコード、制御ケーブル |
| LDPE / HDPE | 17.4 % | 160–200 °C | 70 °C | ATH、MDH、ブロマイド化 + Sb2O3 | データケーブルの絶縁体、低電圧ジャケット |
| XLPE | 17–19 % | 120〜140 °C のプレカール | 90 °C、250 °C 短絡 | ATH, MDH; ペルオキシドと相性の良いグレードのみ | MV/HV 絶縁体、太陽光ケーブル |
| EVA（18～33％のVA） | 19–21 % | 150–180 °C | 90 °C | ATH（60〜65％）、MDH、シリコーンシナジー剤 | LSZHジャケットと寝具 |
| POE エラストマー | 17–18 % | 160–190 °C | 90 °C | ATH、MDH（結合剤付き） | 柔軟なLSZH、低温ケーブル |
| TPU（ポリエステル） | 20–22 % | 190〜215 °C | 90〜125 °C | リンエステル、メラミンシアヌラート、MDH | 採掘用、ロボット用、洋上ジャケット |
| TPE-S / TPV | 17–19 % | 170〜200 °C | 85–110 °C | MDH、IFR、非LSZHグレードでブロマイド化 | アプライアンス用コード、ソフトタッチジャケット |
| シリコーンゴム | 26–30 % | 150〜200℃で処理する | 180〜200 °C | セラミック成分を含むプラチナ硬化 | 火災対策および回路の整合性を確保するケーブル |
燃焼サイクルと、耐燃性剤がそれを中断する仕組み
あらゆる難燃剤は、火の四面体の四つの要素のうちのいずれかに作用し、その化学物質がどの要素を攻撃しているかを理解することで、その使用量の必要性、副作用、および相互作用が明らかになります。ポリマーの燃焼は自己維持型のループです：熱によって固体ポリマーは揮発性の燃料断片に分解され、これらの断片は酸素と混合して気相中で燃焼し、放出される熱はさらにポリマーを分解するために戻ります。
ガス相抑制
ガス相の阻火剤は、燃焼を拡散させる高エネルギーの水素とヒドロキシルラジカルを除去することによって機能します。ハロゲン化合物がその原型です。ブロマイド化阻火剤が分解すると、水素ブロマイドが放出され、ヒドロキシルと水素ラジカルと反応して水とより非活性なブロマインラジカルを生成します。鎖枝化反応が遅くなり、炎が冷え、燃焼が持続できなくなります。ラジカル除去が触媒的な効果をもたらすため、ガス相システムは、比較的低い負荷（通常、シグナリストを含む総量の12～20％）で高い性能を発揮します。そのため、ハロゲン化学は欠点にもかかわらず存続しています。リンは、特に揮発性のリンエステルによって、POラジカルの形成を通じてガス相でも作用することができます。
凝縮相の作用：炭化作用
凝縮相遅延剤は、固体ポリマーで起こることを変えます。 リン化合物は、リン酸および多リン酸に分解され、ポリマーの炭原子鎖を可燃性ではなく炭質の炭化物に脱水します。 炭素繊維は、下層のポリマーを熱から保護し、揮発性物質の外への拡散と酸素の内への浸透を阻止する物理的バリアを形成します。 炭素形成は、ポリエステル、ポリウレタン、セルロース系樹脂、EVAなどの酸素を含むポリマーで最もよく機能し、ペンタクロロエチレンなどの純炭化水素では、脱水機構を促進する酸素がないため、効果が低い。
内反応冷却と燃料希釈
金属ハイドロキシドは、まったく別の第三のメカニズムによって作用します。それは、物理的な熱吸収と希釈です。アルミニウムトリヒドロキシドは約180〜200℃で分解し、1グラムあたり約1.05 kJを吸収し、その質量の約34.6％を水蒸気として放出します。マグネシウムジヒドロキシドは300〜340℃で分解し、1グラムあたり約1.24 kJを吸収し、約31％を水として放出します。熱吸収性の分解によって、ポリマーから熱が奪われ、その温度がピロライズ温度以下に保たれます。放出された水蒸気は可燃ガスを希釈し、炎域内の酸素を排除します。残った金属酸化物は多孔質のセラミック層を形成し、ある程度のバリアーとして機能します。
問題は、これらがステーシオメトリックなものであり、触媒的なものではないことです。吸収される毎のジュールには、比例した量の充填剤が必要であり、そのため、ハロゲンフリーのミネラルシステムでは60％の充填が必要ですが、ブロマイド化されたシステムでは15％しか必要ありません。この一点が、LSZH混合の全装置と処理に関する課題を引き起こしています。
インテュメンスンス（インテュメンス）：エンジニアリングされた炭
インテュメセント型難燃システムは、三つの機能成分を組み合わせ、膨らんだ多細胞性炭化物を生成します。これは単純な炭化物層よりもはるかに保護効果が高いものです。酸源、通常はアンモニウムポリフォスファートは分解され、リン酸を放出します。炭源、または炭化物化剤、例えばペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、またはトライアジン系ポリマーは、その酸によってエステル化され、次に脱水されて炭になります。発泡剤、通常はメラミンまたはアンモニウムポリフォスファートに既に含まれている窒素は、アンモニアと窒素を放出し、形成される炭化物を泡状にします。その結果、元のコーティングの厚さの何倍もの炭化物層が得られ、熱伝導率は非常に低くなります。
| メカニズム | 代表的な化学 | どこで活動するか | V-0 の典型的なロード | 主な欠点 |
|---|---|---|---|---|
| ラディカル除去 | ブロマイド化芳香族化合物と三酸化アンチモン | ガス相、炎域 | 12–20% 合計 | 濃い煙、腐食性の酸ガス |
| 文字の昇格 | リン酸エステル、赤リン、DOPO誘導体 | 凝縮相 | 8–20％（マトリクスによって異なります） | 純ポリオレフィンでは弱く、赤色のPでは色の問題があります |
| 内反応冷却と希釈 | ATH, MDH, huntite-hydromagnesite | 凝縮および気相 | 55–70 % | 非常に高い荷重、機械的特性の低下 |
| インテュメンス | ポリリン酸アンモニウム、ペンタエリトール、メラミン | 凝縮相、拡大する障壁 | 20–30 % | 水に対する感受性、移行、低温に限定 |
| セラミケーション | マイカ、ウォラストナイト、ガラスフリットを含むシリコン | 凝縮相、セラミックシェル | 製剤固有 | 高価なコスト、専門的な処理 |
| ナノコンポジットバリア | オルガンクライ、層状二酸化水素、カーボンナノチューブ | 凝縮相、炭素強化 | 2–6% 単独でシナジー効果 | 単独では評価を得られない; 角質除去が必要 |
ハロゲン化システム:ブロマイド遅延剤とアンチモンの相乗効果
ブロマイド系難燃剤と三酸化アンチモンの組み合わせは、性能と使用量の比率で最も効率的な難燃剤システムであり、煙や酸性ガスが制限されていない用途では引き続き主流を占めています。この相乗効果を理解することは重要です。なぜなら、一般的に考えられている比率では、両成分は無効だからです。
ブロマイドとアンチモンの相乗効果はどのように機能するのか
三酸化アンチモン自体は、着火抑制剤ではありません。ポリオレフィン中で単独で使用すると、実質的に何の効果もありません。その機能は、ブロマイド化された着火抑制剤によって放出されるブロマイド水素と反応して、三酸化アンチモンとアンチモンオキシハライドを生成することです。これらの物質は、着火温度では揮発性であるため、アンチモンを気相に運び、ブロマイド化アンチモンが単独のブロマイド水素よりもはるかに効率的なラジカル除去経路を提供します。その結果、強力な超加算効果が得られます：両方を含むシステムは、その部分の合計よりもはるかに優れています。
ほとんどのポリオレフィンおよびスチレン系の場合、最適なブロマイド対アンチモンの重量比はほぼ3対1であり、どちらの方向にずれても材料が無駄になります。定量要件を超えるアンチモンはコストを増やし、不透明性を増し、密度を増し、実際にはブロマイドが利用可能な場合に消費されることで性能を低下させる可能性があります。アンチモンが不足すると、ブロマイドシステムのパワーが不足します。
ケーブル内の主な臭化化学物質
デカブロモジフェニルエタンは、古い材料に対する規制の圧力を受け、新しい製剤でほとんど使用されるようになりました。約82％のブロマイド含有量、300℃をはるかに超える優れた熱安定性、および提供されるブロマイド単位あたりの低コストを提供します。エチレンビステトラブロモフェンチルイミダムは、より優れた紫外線安定性を備え、屋外ケーブルジャケットに関して重要な性能を提供します。ブロマイドポリステンとブロマイドエポキシオリゴマーは高分子であり、移行や発色を抑え、熱安定性を向上させますが、相対的なコストが高くなります。テトラブロモビスフェノールA誘導体は、ケーブルの一部の用途で使用されますが、親材はエポキシシステムにおける活性中間体としてより一般的に使用されます。
塩化パラフィンやDechlorane Plusなどの塩化阻害剤は、特定のケーブル合成物に依然として含まれています。塩化パラフィンは、PVCの二次可塑剤としても使用されるため、経済的に魅力的ですが、短鎖グレードは多くの法域で規制対象となります。
トレードオフと緩和策
ハロゲン化システムの二つの構造的欠点は、煙と酸性ガスです。ブロマイドと塩素は不完全燃焼を促進し、大量の濃い黒い煙を生成します。これにより視界が劇的に低下します。ハイドロゲンの発生量はIEC 60754で測定され、通常はハロゲンフリーの基準を一桁以上上回ります。仕様でハロゲンが許可されていても、煙を減らすことが求められている場合、製造者は部分的な共溶媒として亜鉛ボーライト、亜鉛ステーナート、亜鉛ヒドロキシステーナート、炭酸カルシウム、マグネシウム水酸化物を使用し、煙抑制剤として亜鉛オクタモリブド酸アンモニウムなどのモリブデン化合物を使用します。特に亜鉛ステーナートは、三酸化アンチモンの部分的な代替物としてよく知られており、三酸化アンチモンの量を削減しながら評価を維持し、煙の特性を改善することができます。
| コンポーネント | アクティブコンテンツ | 熱安定性 | コンパウンドでの典型的なロード | ケーブル使用に関する注意事項 |
|---|---|---|---|---|
| デカブロモジフェニルエタン | ~82% Br | 340 °C 以上 | 10–16 % | PEとPPジャケットのワークホース。良好な分散が必要 |
| エチレンビステトラブロモホタルイミド | ~67% Br | 400℃以上 | 12–20 % | 屋外およびソーラーケーブル向けの優れたUV安定性 |
| ブロマイド化ポリスチレン | ~68% Br | 340 °C 以上 | 14–22 % | ポリマー系、開花しない; 相対的なコストが高い |
| 三酸化アンチモン | シナジー剤 | 安定 | 3–6 % | Target Br:Sb は 3:1 近く、職業上の曝露制御が適用されます |
| 亜鉛ボーライト | シナジー剤/煙抑制剤 | 290℃以上 | 2–8 % | 部分的なSb2O3置換;滴下抑制および余照明抑制 |
| 亜鉛ヒドロキシステナン酸 | シナジー剤/煙抑制剤 | 180℃以上 | 1–4 % | 強力な煙減少：アンチモンの削減を可能にします |
| アンモニウムオクタモリブデー | 煙抑制剤 | 250 ℃以上 | 1–5 % | PVC に効果的で、焦げを促進し、煙の密度を低下させます |
| 塩化パラフィン | 高級品では70%のCl | 分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術/産業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル/部品番号を正確に記載します。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持します。フォーマルな技術用語。テキスト: 分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術/産業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル/部品番号を正確に記載します。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持します。フォーマルな技術用語。テキスト: Limited, dehydrochlorinates | PVC では 5–15 % | 二重プラスチファイザー機能;短鎖グレードは制限されています |
金属ハイドロキシド:ハロゲンフリージャケット用のATHとMDH
アルミニウムトリヒドロキシドとマグネシウムジヒドロキシドの合計は、ケーブル業界におけるハロゲンフリーの難燃剤の大部分を占め、両者の選択はほぼ完全に処理温度によって決定されます。それらの挙動に関するその他のすべての要素、すなわち吸熱メカニズム、非常に高い充填要件、機械的特性の低下、混合装置への研摩摩耗などは、おおむね類似しています。
選択を制御する温度上限
アルミニウムトリヒドロキシドは約180～200℃で水を失うようになる。この分解が、耐燃性をもたらすのは事実だが、混合および押出時には欠陥メカニズムとなる。放出された蒸気は空洞、気孔、表面の水泡、また深刻な場合には押出物の発泡を引き起こす。実用上のルールとして、ATHを含有する合成物は、押出機のあらゆる部分で、バレルの温度計に表示されない局所的な摩擦ピークを含め、溶融温度を約190～195℃以下に保つことが必要である。これにより、ATHはポリエチレン、EVA、POE、およびその他の低融点ポリオレフィンに限定される。
マグネシウムジヒドロキシドは約300〜340℃で安定しており、ポリプロピレン、ポリアミド、および高温での加工が可能になります。 単位質量当たりの吸熱能力は、実際にはATHよりもわずかに高い。 取引上の妥協点は、ATHの低いレベルに比べて中程度から高いレベルのコスト、およびアルカリ性と湿気の吸収傾向が強く、これらを管理しないと、化合物の電気特性に影響を与える。
粒子サイズ、表面処理、およびカップリング
金属ヒドロキシド化合物の性能は、粒子工学と充填レベルの両方によって左右されます。ケーブルグレードのATHの粒子の中央値の大きさは通常0.8～2.5マイクロメートルの範囲ですが、より細かいグレードはより良い機械特性とより滑らかな表面をもたらしますが、粘性と比表面積が急激に上昇し、接着剤の需要が増え、生産量が減少します。粗いグレードはより容易に処理できますが、表面が荒くなり、伸縮性が低下します。
約50％の負荷以上では表面処理が重要です。主に3つのアプローチが採用されています。
- 脂肪酸コーティングドメイン: プラスチック押出および混合装置の製造。正確な技術/産業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル/部品番号を正確に記載してください。それらを翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持してください。形式的な技術レジスター。テキスト：通常ステアリック酸またはステアレートを0.5～2％の濃度で添加します。これは最も安価なオプションで、粘度を大幅に低下させ、分散を改善しますが、ポリマーと化学的結合を形成しないため、機械的特性の回復は限られます。
- シラン処理通常、ビニルまたはアミノ機能性シラネを0.5～1.5％の濃度で施用します。ビニルシラネは、過酸化物による交差結合時にポリマーに接合され、真の化学的ブリッジを形成します。これにより、引張強度、伸縮性、熱セット性能が劇的に向上し、湿気老化後の耐水性と電気特性も改善されます。
- フィラーに添加されるのではなく、化合物に添加されたマレイン酸グレフトポリオレフィンを3～8％のポリマー相で使用することによる高分子接着。 アニハイドは表面のヒドロキシル基と反応する。 これは、EVAベースのLSZHで伸長回復を実現する最もコスト効率の高い方法であることが多い。
必要なロード量を減らすシナジー
なぜなら、充填量の各パーセントポイントは機械性能と生産能力を低下させるため、製剤設計者はこれを減らすために尽力しています。いくつかのシナジー成分は有意な減少をもたらします：
- シリコーンベースのシナジー剤, either high-molecular-weight silicone gum or silicone-functional powders, promote formation of a silica-rich ceramic surface layer during burning and can allow 3 to 8 percentage points of filler reduction at equal rating, while simultaneously improving processability and lowering the jacket’s coefficient of friction for easier conduit pulling.
- 2～5％の亜鉛ボーライトは、セラミック残渣を補強し、余熱を抑制し、煙を減らすガラス状の層を形成します。
- 2～5％のオルガンクライと層状二酸化ケイ素ナノフィラーは、チャー層を強化し、ピーク熱放出率を低減しますが、それら単独では評価を得ることはできず、良好なエクスフォリエーションを実現するために、高い分散混合能力が必要となります。
- 低レベルの赤リンまたはアンモニウムポリフォスファットは、ハイブリッドシステムで還元金属水酸化物と組み合わせることができますが、赤リンは色の制限を課し、ホスフィンの生成を防ぐためにエンキャップメントが必要です。
- Huntite-hydromagnesite天然鉱物混合物は、より広い温度範囲で二段階に分解し、ATHの一部を代替することができ、またプレート強化にも貢献します。
| プロパティ | アルミニウムトリヒドロキシド（ATH） | マグネシウムジヒドロキシド（MDH） | Huntite-Hydromagnesite |
|---|---|---|---|
| 分解開始時刻 | 180〜200 °C | 300–340 °C | 2段階、 ~220 °C と ~400 °C |
| 水が放出される | ~34.6% の質量 | ~31% of mass | ~17% 水とCO2 |
| 内生熱容量 | ~1.05 kJ/g | ~1.24 kJ/g | Lower, spread over range |
| 最大処理温度 | ~190 °C の溶融 | ~280 °C の溶融 | ~210 °C の溶融 |
| EVA/PEのV-0の典型的な積載量 | 60–65 % | 58–65 % | 部分交換のみ |
| 原材料コストの相対値 | 低 | 中〜高 | 低～中 |
| 煙の抑制 | 優秀 | 優秀 | 良い |
| 機器への研磨性 | 中程度から高 | 適度 | 中程度から高 |
| 60％荷重での伸長に対する影響 | カップリング時は約120〜200%に低下します | 同様ですが、シラネを使用すると少し良くなります | 血小板の形状は硬さを助長し、伸長を抑えます |
| 適したマトリックス | PE、EVA、POE、フレキシブルPVC | PP、PA、TPU、高温用ポリオレフィン | PE、EVAブレンド |
ケーブルコンパウンド用のインテュメセントリン酸窒素システム
インテュメセント型難燃システムは、無塩素性のミネラルフィラーの性能を、積載量の約三分の一から半分に抑え、機械的特性や比重が重要な場合には非常に魅力的です。これらのシステムが一般的なケーブルジャケット材として金属ハイドロキシドに取って代わっていない理由は、水に対する感受性、移行性、および純炭化水素マトリックスで効果的な炭化物を作成することの難しさにあります。
構成と三要素原理
古典的な膨張性配合物には、酸源、炭素源、および発泡剤が含まれており、現代の商用製品では、これらの機能の二つまたは三つを単一の分子で組み合わせることがよくあります。アンモニウム多リン酸が主要な酸源であり、結晶形IIのグレードは、形Iよりも優れた熱安定性と低い水溶解性を有しており、ポリオレフィンケーブル合成物の標準的な選択肢となっています。メラミンフォーマルデヒド酸樹脂、シランゲル、または熱硬化性の殻でコーティングされた微小カプセル化されたグレードは、水の抽出をさらに低減し、相性を向上させます。
古い製剤の炭素源はペンタエリトールまたはジペンタエリトールであったが、これらの小さな多糖類は移動し、水溶性である。現代のシステムでは、トライアジンポリマー、ピペラジンピロフスファテデリブート、または非常に高分子量で移動率がはるかに低いハイパーブランチドポリオール構造に基づくチャーニング剤が使用される。窒素吹き出し作用はメラミン、メラミンリン酸塩、メラミン多リン酸塩、または多リン酸自体のアンモニウム含有量から得られる。
パフォーマンスエンベロープ
ポリプロピレンまたはポリエチレンのうまく設計されたインテュメセントシステムは、約22～28％の全負荷で1.6mmの厚さでUL 94 V-0に達します。これに対して、ATHの場合は60％です。限界酸素指数は、基本ポリマーでは17～18％から28～34％に上昇します。負荷がはるかに低いため、引張強度と伸縮率は大幅に保たれ、比重は1.5～1.6ではなく1.05～1.15に近くなり、混合生産能力は劇的に高くなります。重量が重要なケーブル（航空宇宙、自動車、携帯機器）の場合、これは決定的な要素となります。
導入を制限する制限事項
水に対する感受性は主な弱点です。アンモニウムポリフォスファートとその関連の窒素化合物は親水性であり、長期間の湿気へのさらしや水中に浸漬すると、それらが溶け出し、火炎性能と電気絶縁抵抗の両方が低下します。ダクトの中に埋め込まれたケーブルジャケットが結露にさらされたり、多くのケーブル規格で定められた水中浸漬試験に曝されると、故障する可能性があります。マイクロカプセル化、シランサーフェイス処理、および適度な金属水酸化物の添加との組み合わせにより、状況は改善されています。ハイブリッド型のインテュメセントと鉛化合物の組み合わせは、ますます一般的になっています。
第二の制限は、処理温度です。アンモニウムポリフォスファートは275〜300℃の領域で分解を始めます。高いシェアでポリマーと相互作用すると、早期の分解と発泡を引き起こす可能性があります。実際には、インテュメセントケーブル化合物はポリオレフィンで快適に処理できますが、エンジニアリングポリマーでは注意深い管理が必要です。
色と外観は第三の制約要因です。インテュメセントパッケージは白から淡い白色で、色素を混ぜることができますが、赤リンに基づくハイブリッドでは、暗い赤褐色のベースカラーが適用可能な色の範囲を制限します。ケーブルでは、色コーディングは機能的な安全要件であり、設置基準によって規定されています。
LSZH合成物:煙の密度、酸ガスおよび毒性の制御
低煙ゼロハロゲン構造は、含有するものではなく、放出しないものによって定義されており、その仕様は、三つの独立したテストファミリーによって実施されます。これらのテストは、炎の拡散、煙の密度、およびハロゲン酸ガスの発生です。化合物はすべてのテストに合格しなければなりません。一つのテストで優れているからといって、他のテストで不合格になることは補償されません。
煙の密度の測定と目標
ケーブルの煙の遮蔽は、IEC 61034で説明されている三メートル立方体試験によって最もよく評価されます。この試験では、定められたケーブル試料の束が密閉された室内でスピリット火で燃やされ、室内全体の光透過率が測定されます。LSZHケーブルの一般的な受け入れ基準は、最小光透過率が60％であり、メトロ、トンネル、データセンターの設置に関する高品質の仕様ではさらに高い値が要求されます。これに対して、ハロゲン化PVCケーブルは、通常、その値のわずかな一部にまで光透過率を低下させます。
また、ASTM E662 または ISO 5659 での NBS 煙室法を使用して、燃焼状態と非燃焼状態の下で特定の光学密度を測定することもできます。これらの測定は、開発中の製品の組成をより正確に区別することができ、三メートルの立方体試験は適合性を確認する試験です。
ハロゲン酸ガスと腐食性
IEC 60754-1では、ハロゲン酸ガスの発生量が、重量ベースで0.5％以下の共通のゼロハロゲン閾値として表されます。IEC 60754-2では、燃焼ガスから形成される水溶液のpHと電気伝導度が測定され、典型的な要件としてpHが4.3以上であり、電気伝導度が10マイクロシエンス/ミリメートル以下であることが定められています。これらの二つの試験を合わせて行うことで、燃焼生成物が、住人を酸ガスで毒殺することも、設備や補強材を腐食させることもないことが確認されます。
ハロゲンフリーであることを正確に確認できれば、それらの問題に対処することは簡単ですが、トラップがあります。ハロゲン化された加工補助剤、特定の顔料、ハロゲンを含む酸化防止剤、および共有混合装置からの交差汚染は、名目上ハロゲンフリーの混合物を閾値を超えるものにする可能性があります。同じツインスクリューライン上でハロゲン化された製品とハロゲンフリー製品を製造している製造業者は、厳格な浄化プロトコルを実施しなければなりません。また、多くの製造業者はLSZH製品の生産のために専用ラインを運用しています。
毒性指数
酸性ガス以外にも、特に鉄道、海運、および防衛分野では、一酸化炭素、二酸化炭素、シアン化水素、窒素化合物、二酸化硫黄、およびその他の物質を評価する毒性指数要件が設定されています。メラミン誘導体など窒素を含む難燃剤は、一定の条件下ではシアン化水素とアンモニアを生成するため、酸性ガス試験に簡単に合格する炭素と窒素を含む発火性系でも、毒性指数要件のもとでは厳しい検査を受ける可能性があります。金属水酸化物系は、分解生成物が水と不活性酸化物であるため、毒性に関しては一般的に最も優れています。
機械的特性回復問題
LSZHの決定的なエンジニアリング課題は、フィラー負荷を介して火災性能と機械性能が逆相関していることです。有用なケーブルジャケットには、通常10 MPa以上の引張強度と、制御基準に応じて125～150％以上の破断伸び率、それに加えて十分な引裂強度、低温曲げ性能、および高温変形への耐性が必要です。未変化のEVAで62％のATHの場合、伸び率は100％以下に崩れます。回復ツールキットは十分に確立されています：フィラーにシランカップリング、ポリマ相にマレイクアニオングラフトポリオレフィン、EVAビニルアセート含有量の注意深い選択、低温柔軟性を実現するPOEエラストマーとのブレンド、バイモダルフィラーブレンドを用いた最適な粒度分布、そしてシリコーンシナジー剤による負荷低減です。これらを併用すると、完全な火災性能を実現した状態で、伸び率が150～250％の範囲に回復します。
| パフォーマンス属性 | 柔軟なPVCケーブルコンパウンド | ブロマイド化ポリオレフィン化合物 | LSZH ATH-充填EVAコンパウンド | インテュメセントポリオレフィン化合物 |
|---|---|---|---|---|
| 難燃性の荷積み | 固有のCl + 3〜8％の添加剤 | 12–20 % | 60–65 % | 22–28 % |
| 限界酸素指数 | 26–32 % | 26–30 % | 32–42 % | 28–34 % |
| 煙の密度 | 非常に高い | 高 | 非常に低い | 低 |
| ハロゲン酸ガス | 相当量のHCl | 相当量のHBr | なし | なし |
| 引張強度 | 12–20 MPa | 12–20 MPa | 9–14 MPa | 14–22 MPa |
| 破断時の伸長率 | 180–350 % | 300–600 % | 130–250 % | 250–500 % |
| 比重 | 1.35–1.55 | 1.15–1.35 | 1.45–1.60 | 1.05–1.18 |
| 水吸収感度 | 低 | 低 | 適度 | ���apsulationjWn� |
| 押出ラインの速度 | 高 | 高 | 減少、粘度制限 | 中程度から高 |
| 相対的なコンポーネントコスト | 低 | メディア | 中〜高 | 高 |
テストと認証: LOI、UL 94、IEC、GB規格
ケーブルの耐燃焼性は、小規模な材料スクリーニングから大規模なケーブル燃焼実験室まで、さまざまなテストを通じて検証されます。どのレベルのテストに該当するかを知ることは重要です。成形棒でUL 94 V-0を実現した材料は、完成したケーブルがIEC 60332-3に合格することを証明していないのです。束ねたケーブルのテストでは、はるかに多くの燃料が使用され、はるかに大きな点火源が使用され、さらに煙突の形状が伝播を促進します。
スクリーニングレベルの材料試験
ASTM D2863 と ISO 4589 で説明されている限界酸素指数は、垂直に設置された試料のろうそくのような燃焼を維持するために必要な酸素と窒素の混合ガス中の最小酸素濃度を測定します。大気中には約 21% の酸素が含まれているため、LOI が約 26% 以上の材料は通常の大気中で自動的に消火します。ケーブルの仕様では通常 28% から 32% 以上が要求されます。LOI は最も迅速かつ優れた開発ツールです。開発者は 20 種類の候補製剤を 1 日でランク付けできます。
UL 94は最も広く引用されている燃焼性分類です。棒試料に対する垂直燃焼試験では、火の後の時間、10回の火の適用にわたる全体の火の後の時間、および試料の下にある綿が燃え上がるかどうかに基づいてV-0、V-1、およびV-2の評価が付けられます。V-0では、火の後の時間が10秒を超えないこと、セットの全体の火の後の時間が50秒を超えないこと、および燃え上がる滴がなくてもよいことが求められます。薄い材料の場合、同等の評価はVTM分類です。ケーブルに関しては、UL 94ではVW-1も含まれており、これは成形された棒ではなく、完成したワイヤーに適用される垂直ワイヤー火の試験であり、北米の電気機器および内部配線アプリケーションでは最も頻繁に指定される評価です。
ケーブルレベルの炎拡散試験
IEC 60332-1では、単一の垂直絶縁導体またはケーブルを、一定の期間、1キロワットの混合された炎にさらし、炭化がバーナーから指定された距離を超えて広がらないように要求されます。IEC 60332-2では、小型の導体に小さな炎を適用します。IEC 60332-3は、3メートルの高さのチャンバー内で、約20キロワットのリボンバーナーと強制空気流を用いて実施される厳しい束状ケーブル試験であり、非金属材料の量をメートルあたりで分類するカテゴリーを設けています。A F-RとAは最高の燃料負荷を示し、B、C、Dと順に次第に小さな束状に分類されます。
欧州連合では、建築製品規則により、ケーブルに関するユーロクラスシステムがEN 50575とEN 50399の試験方法を通じて導入され、AcaからFcaまでのケーブルが、煙の発生、酸性、および燃焼の滴に関する追加の評価を受けて分類されています。高いユーロクラスを達成するには、大規模な装置で測定される低熱放出と低炎延長が必要となり、これがヨーロッパ全域でLSZHの採用を促進する大きな要因となっています。
回路の整合性と火災への耐性
火災発生時でも機能を維持しなければならないケーブルもあります。緊急照明、火災警報回路、煙抜除ファン、エレベーター制御などです。回路の整合性は、IEC 60331などの試験によって評価されます。この試験では、ケーブルに電気を通しながら火を当て、一定期間（通常は30、90、または120分）回路の連続性を維持する必要があります。これらのケーブルには、マイカテープバリアー、セラミファイングシリコーンゴム、またはセラミファイング可能なポリオレフィン化合物が使用されており、単に着火を防ぐのではなく、自立型セラミックシェルに変換します。セラミファイング化合物の配合は、マイカ、ウォラストニート、低融点ガラスフリットを高い負荷で細かく分散させる必要がある専門的な技術です。
中国の国家標準
中国のGB規格システムは、ケーブルの燃焼性に関してIECの枠組みをかなり忠実に反映しています。 GB/T 18380 は、単線ケーブルおよび束状ケーブルにおける炎の伝播に関する IEC 60332 シリーズに対応しています。 GB/T 17651 は、三メートル立方体内の煙密度に関して、IEC 61034 に対応しています。 GB/T 17650 は、ハロゲン酸ガスに関して IEC 60754 に対応しています。 GB/T 19216 は、回路の整合性に関する IEC 60331 に対応しています。 GB/T 2406 は酸素指数の測定について規定しています。 両市場に向けて製品を供給する輸出業者は、IEC規格に基づいて検証された製品が、対応するGB/T規格を満たすことが一般的に認められていますが、それでも別途認証を取得する必要があり、CCCの強制認証制度は中国で販売される多くのケーブルカテゴリーに適用されます。
| 標準 | 範囲 | サンプルレベル | 典型的なパス基準 | 中国語の同義語 |
|---|---|---|---|---|
| ASTM D2863 / ISO 4589 | 限界酸素指数 | 成形材料棒 | 指定された26～32％以上のLOI | GB/T 2406 |
| UL 94 V-0 | 垂直燃焼分類 | 指定の厚さの成形棒 | Afterflame ≤10 s それぞれ、合計 ≤50 s、燃焼した液滴が落ちない | GB/T 2408相当の方法 |
| UL 94 VW-1 | 垂直ワイヤー炎試験 | 絶縁されたワイヤー | 60 秒以内に自己消火、旗および綿が着火しない | GBケーブルの仕様に参照されている |
| IEC 60332-1 | 単一の垂直ケーブルの炎の広がり | シングルの完成ケーブル | バーナーの定義された距離内の文字 | GB/T 18380.11-13 |
| IEC 60332-3 | 束状の垂直ケーブルの炎の拡散 | 3 mのチャンバー内のケーブル束 | 高さ2.5 m未満の車両：カテゴリーA F-R、A、B、C、D | GB/T 18380.31-36 |
| IEC 61034 | 煙の密度、三メートル立方 | ケーブルバンドル | 光透過率 60％以上 | GB/T 17651 |
| IEC 60754-1 | ハロゲン酸ガス量 | 複合サンプル | HCl換算量 0.5質量%以下 | GB/T 17650.1 |
| IEC 60754-2 | ガスのpHと電気伝導度 | 複合サンプル | pHが4.3未満で、電気導電率が10 µS/mmを超えない | GB/T 17650.2 |
| IEC 60331 | 火の元で回路の整合性 | 電気化された完成ケーブル | 30、90、または120分間の連続性を維持 | GB/T 19216 |
| EN 50399 / EN 50575 | 火災に対するユーロクラスの対応 | ケーブルバンドル、大規模なリグ | クラス Aca から Fca までのプラス s、a、d のサブレーティング | 直接的に等価ではない |
| RoHSとREACH | 制限物質 | 化合物組成物 | Pb、Cd、Hg、Cr(VI)、PBB、PBDE、およびフタレートの限界 | GB/T 26572および関連 |
マスターバッチ配合アーキテクチャとレットダウン設計
ケーブル用難燃性マスターバッチは単一成分ではなくシステムであり、堅牢な配合物には通常、6つまたは7つの機能基が含まれており、これらの相互作用のすべてが検証される必要があります。 アーキテクチャを適切に設計することが、お客様のラインで正常に動作するコンセントレータと、紙面上では正しく見えるものの、生産時に失敗するコンセントレータを分けるポイントです。
機能的な構成要素
- 最大割合を占める主要な難燃剤:ブロマイド化芳香族化合物、金属ヒドロキシド、アンモニウム多リン酸系、またはリン酸エステル。
- 主成分の効果を増幅するシナジー剤：ブロマイドの場合はアンチモン三酸化物、金属水酸化物の場合は亜鉛ボーライトまたはシリコーン、リンの場合はメラミン誘導体。
- フィラーとポリマーを結合する接着剤：フィラー表面にあるビニルまたはアミノシラン、またはポリマー相に3～8％含まれるマレイン酸グレフトポリオレフィン。
- 分散剤と潤滑剤の配分: ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、カルシウムまたは亜鉛ステアレート、またはエチレンビスステアアミド。通常、0.5～2.0 phr。粘度を低下させ、混合ラインを摩耗から保護する。潤滑剤は、制限酸素指数を著しく低下させないように選定する必要がある。炭化水素系ワックスは、追加の燃料となる。
- 抗酸化パッケージ: a hindered phenolic primary antioxidant with a phosphite or thioester secondary, sized for both compounding heat history and long-term thermal ageing at the cable’s rated temperature. Metal deactivators are essential in compounds in direct contact with copper conductors, because copper ions catalyse polyolefin oxidation.
- 必要な場合は、0.2～0.5％のPTFE微粉末を使用した防滴剤を使用します。この微粉末は、繊維状のネットワークを形成し、火がつきやすい滴を防ぎます。これがV-2とV-0の大きな違いです。
- 色彩システムとUV安定剤: 屋外ジャケット用のカーボンブラック、またはケーブルの色コードに合わせた顔料システム、さらには露出しているケーブルに対する阻害型アミン光安定剤。注：阻害型アミン安定剤は、ハロゲン化阻害剤からの酸性物質によって無効化されることがあるため、酸耐性グレードが必要です。
集中と放棄の算術
実現可能なマスターバッチ濃度は、キャリアがペレット化可能で分散可能な状態を維持しながら保持できる範囲に制限されます。 ブロマイド系の場合、ポリオレフィンキャリアに対する総活性成分の60～75％は一般的です。 金属ハイドロキシドの場合、約75パーセント以上の濃度では、顧客の単軸エクストラーダでペレット化や分散化が極めて困難になり、目標の最終積載率が60～65パーセントであるため、レットダウン比は85パーセント程度にする必要があります。そうすると、完全に調合された化合物を製造する方が技術的にはより優れているのです。
実用的なルールは簡単です。必要な最終的な有効負荷が約25～30％を超える場合は、濃縮物ではなく完全に調合された化合物を供給することが適切です。その閾値以下では、濃縮物は実質的な物流上の利点をもたらします。まさにこのためにケーブル業界は、ブロマイド系難燃剤の濃縮物を購入し、LSZHは化合物として購入しています。
| 製品フォーマット | アクティブ集中 | Let-Down Ratio | 化合物中の最終活性 | 典型的なターゲット評価 |
|---|---|---|---|---|
| PEジャケット用ブロマイド濃縮物 | 65–72％（Br FRとSb2O3） | 20–28 % | 14–19 % | UL 94 V-0、IEC 60332-1 |
| PP用ブロマイド濃縮物 | 60–70 % | 22–30 % | 15–20 % | UL 94 V-0（1.6 mm） |
| ポリオレフィン用インテュメセント濃縮液 | 55–65% APPシステム | 38–48 % | 22–28 % | UL 94 V-0、ハロゲンフリー |
| 完全配合されたLSZH | 60–65% ATH または MDH | 100% で使用 | 60–65 % | IEC 60332-3, 61034, 60754 |
| PVC用スモーク抑制剤濃縮液 | 50～60％のモリブデン酸塩と亜鉛ボーライト | 6–12 % | 3–7 % | 低煙性PVC |
| シリコーンシナジー濃縮液 | 40〜50％のシリコーンゴム | 2–5 % | 1–2.5 % | フィラー削減、ジャケットのCOFの低減 |
| 分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術・工業用語を使用します。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマー略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル・部品番号を正確に記載してください。翻訳しないでください。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持してください。フォーマルな技術用語。テキスト: 耐滴降剤 | 10～20％のPTFEマイクロパウダー | 1.5–3 % | 0.2–0.5 % | V-2 から V-0 へのアップグレード |
検証するための相互作用の罠
いくつかのよく記録された相互作用は、開発中に明確に確認されるべきです。阻害されたアミン系光安定剤は弱アルカリ性であり、酸性の塩素化物質や酸性リン化合物によって無効化されるため、酸耐性のグレードを選択する必要があります。三酸化アンチモンは特定の顔料と相互作用し、色を変化させることがあります。ポリフェンルリン酸アンモニウムは、カルシウムカーボネートなどのアルカリ性充填剤と相性が悪く、酸源を中和して膨張性を破壊します。金属水酸化物はアルカリ性であり、ポリエステルベースのTPUの水分解を促進する可能性があります。過酸化物クロスリンクシステムは、過酸化物を中和するラジカル除去剤によって阻害されるため、熱可塑性用に設計された化合物は、過酸化物によって硬化されたXLPE用に簡単に転用できません。これらのすべてが、高価な現場での故障を引き起こしており、すべては実験室規模の試験で簡単に捕まえることができます。
高充填ケーブルマスターバッチのツインスクリュー混合
60～65％のミネラルを含むハロゲンフリーケーブルコンパウンドの製造は、ツインスクリュー押出機が行う最も要求の厳しい作業の一つであり、購入時に行われた機械仕様の誤りは後から修正することはできません。この問題を定義する三つの制約があります。一つは、充填材の体積割合が非常に高いため、供給がスループットのボトルネックになります。もう一つは、ATH分解によって課せられる溶融温度の上限が通常のポリオレフィンの実践よりもはるかに低くなっています。そして、もう一つは、充填材が摩耗性が高いため、従来のニトリドスクリューは急速に消耗してしまいます。
供給アーキテクチャ：真のボトルネック
62％のATHでは、鉱物は体積の約40％を占め、未処理のATH粉はグレードによって300～600kg/m³のバルク密度を有し、大量の空気が混入しています。その全てをポリマーとともにメインポートに送り込もうとすると不可能です。エクストラーダはトルク制限になる前に、すでにフィード制限になってしまいます。混入した空気がフィード口から逆流し、粉塵を運び、フィードを不安定にします。
Kerke KTE シリーズラインでの既存の解決策は、分割側投入です。ポリマー、結合剤、添加剤は、重量損失投入装置を通じてメインホッパーに投入されます。ミネラルフィラーは、最初の溶融ゾーンの後、約 14 ～ 18 L/D に位置する最初のツインスクリューサイドフィーダーと、約 26 ～ 30 L/D に位置する第二のツインスクリューサイドフィーダーの間に分割されます。フィラーを両位置間で大まかに 60：40 または 50：50 で分割することにより、メルトを任意の一点で圧倒することなく、局所的な粘度と摩擦による発熱を制御し、単一ポイント追加よりもかなり高い総出力を可能にします。
各側面給料装置には、上流に気圧調整バルブを設置する必要があります。これにより、混入した空気が溶融体の中に押し込まれるのではなく、排出されます。1.5マイクロメートル以下の非常に細かいATHグレードでは、流動性が悪く空気含量が高いため、クラマー給料装置またはコンパクト化された側面給料装置が必要となります。重量損失式の重量計測式給料が必須であり、体積計測式よりも優れています。なぜなら、炎の評価は、積載目標に一貫して到達することが重要であり、体積計測式給料装置は湿度や充填レベルの変化に伴ってボリューム密度が変化するため、誤差を生じます。
ねじ構成の原則
ねじの設計目標は、最小限のせん断エネルギー投入で鉱物の完全な湿潤と分散です。これは、繊維長の保持が目標であるガラス繊維化合物と、凝集体の破裂が目標である顔料濃縮物とは異なります。具体的な推奨事項:
- 全長は44～52 L/D。 一般用途の40 L/D機と比べると、長さが長くなるのは、2つのサイドフィード位置、2つの真空口、そしてそれらの間で十分な分散混合を行うために、シェア強度を上げることなく必要だからです。
- 最初の充填剤を添加する前に、ポリマーを完全に溶かす。 10～14 L/Dで45度の前方ブロックを使用した短い練り部分でこれを実現します。 未溶融のポリマーにフィラーを添加すると、決して分散しない凝集体が生成されます。
- 各フィラー添加後は中程度の混合力を使用します。 狭い前方の締め込みディスクと歯状またはスロット付きの分配要素の組み合わせは、充填物表面を湿らせるが、局所的な溶融温度をATH分解の閾値を超えるように押し上げるシェアピークを生成しない。 90度の中性または逆向きの要素が長く連続することは避け、高摩擦熱が生じる箇所を作らないようにします。
- 溶融シールは、機能的に必要な場合のみ使用してください, 排気口の前に配置し、短くしてください。すべての逆流部品は局所的な温度上昇を引き起こします。
- 混合ゾーン間の搬送要素に、豊富な空容量を確保します。低密度の大容量の充填剤を扱うために、深層流動型の高空容量要素が不可欠です。
- 2つの真空排気口, 1 つは約 32 L/D であり、もう 1 つは 42 L/D の近くで、絶対圧 0.05 から 0.09 MPa で運転すると、吸湿性フィラーによって運ばれた水分と、接着剤反応による揮発性物質を除去します。ケーブルコンパウンド中の残留水分は、誘電強度を低下させる空洞を生じるため、許容できません。
- ネジの回転速度を適度に保ちます通常、250～400 rpmで、この合成物が軽く充填されたポリオレフィンで使用される600 rpmで動作しないことを認識してください。チップの速度はせん断熱を生じさせ、溶融温度の上限が制約要因となります。
熱制御：決定的な分野
ATH充填された化合物の場合、最初の充填物追加以降のすべてのバレルゾーンは、溶融温度を165〜185°Cの範囲に設定する必要があり、絶対的な上限は190°C程度です。バレルの設定値は、高充填ゾーンでは通常、目標溶融温度より20〜30°C低く設定されます。これは、熱源としては伝導ではなく粘性による散逸が主であるためです。適切な水流量と正しくサイズされた冷却チャネルを備えた効果的なバレル冷却は、任意ではないものです。溶融温度を測定するには、ダイアダプターに埋め込まれたプローブを使用し、フラッシュマウントされたセンサーではなく、バレル壁の温度を測定するものを使用しないでください。後者は溶融温度ではなくバレル壁の温度を測定し、10〜20°Cほど低く測定する可能性があります。
MDHを充填した化合物の場合、天井温度は約250～270℃に上昇し、制約がかなり緩和されるため、マトリックスの処理温度が高くなる場合には、MDHの相対的なコストが高くても受け入れることができる実用的な理由の一つです。
| プロセスパラメータ | LSZH 62% ATH in EVA/POE | PE上のブロマイド化FR濃縮物 | PP上のインテュメセントAPPシステム | FR PVCケーブルコンパウンド |
|---|---|---|---|---|
| 推奨L/D | 44–52 | 40–44 | 40–48 | 32–40 |
| フィード口 | 水冷 25–40 °C | 水冷 30–45 °C | 水冷 30–45 °C | 水冷 30–40 °C |
| 溶融ゾーンのバレル温度 | 150–170 °C | 170〜190 °C | 190–210 °C | 150–170 °C |
| 混合ゾーンのバレル温度 | 145–165 °C | 165〜185 °C | 185–205 °C | 155–172 °C |
| Die zone temp | 150–168 °C | 170–188 °C | 190–205 °C | 160–175 °C |
| 溶融温度 | 165〜185 °C、天井 190 °C | 185–205 °C | 205–225 °C | 170〜190 °C、天井 205 °C |
| ねじ速度 | 250〜400 rpm | 300〜500 rpm | 300–450 rpm | 150〜300 rpm |
| 特定のエネルギー投入 | 0.19–0.26 kWh/kg | 0.16–0.22 kWh/kg | 0.18–0.24 kWh/kg | 0.13–0.19 kWh/kg |
| 真空レベル | 0.05–0.09 MPa abs、2つのベント | 0.06〜0.09 MPa abs、1つのベント | 0.05–0.08 MPa abs、2つのベント | 0.07〜0.09 MPa abs |
| フィラー供給 | 両側のフィーダを分割 | 片面フィーダ | シングルまたはスプリットサイドフィーダ | 事前混合された乾燥ブレンド |
| ペレティング方法 | 水環または水中のダイ面 | 水冷ストランド | 水冷式ストランドまたはダイ面 | ホットダイフェイス、空冷 |
| バレルとねじの金属学 | 二金属ライナー、耐摩耗性要素 | 二金属またはニトリド化 | 二金属、腐食に強い | 腐食に強いオーバーレイ |
着用管理と機械仕様
アルミニウム三水酸は、2.5から3.5程度のモース硬度を持ち、軽度に見えるが、体積割合が40％であり、また、微小粒子が高圧下で飛行面に運ばれているため、累積摩耗は深刻である。Kerkeは、ケーブル混合用途向けに、硬質合金のオーバーレイを備えた二金属バレルライナーを指定しており、接触圧力が集中する混合ゾーンでは、摩耗に強いねじ部品を採用している。KTEシリーズの機械では、セグメント化されたバレルとスプラインねじ軸を採用しており、個別に交換可能な要素を備えているため、摩耗した混合セクションを交換することなく、ネジやバレル全体を交換することなく更新することが可能である。これは、粉砕性のLSZH配合物を連続的に使用する場合には大きな利点となる。
トルク能力も重要です。低温で高度に充填されたコンパウンドは粘性が高く、マシンはトルク制限に達することなく指定された出力を提供しなければなりません。立方径あたりの高い特定トルクを備えた高トルクギアボックスの設計により、同じねじ径でより多くの充填材料を処理できます。そのため、ケーブルコンパウンダーでは通常の構成よりも高トルクの構成を指定することが一般的です。
下流処理とペレタイジング
高密度に充填されたLSZH溶融物は溶融強度が低いため、水冷式ストランドペレタイジングは信頼性が低く、ストランドがゆるんで破損することがよくあります。 水環形ダイス面切削または水中グラнула化により、安定性が大幅に向上し、均一なレンズ形または球形のペレットが得られ、ケーブルエクストラーダーで良好に供給でき、断線が発生する長いストランド路線を回避できます。 Kerkeのカットシステムのラインナップには、水冷式ストランド、空冷式ストランド、空冷式ダイ面、水冷式ダイ面、偏心式水霧、完全水中グラニュレーションなどがあり、製剤に合わせたペレタイジング方法を選択できるようになっています。 下流部では、吸湿性の充填剤がケーブルラインに水分を運ぶのを防ぐため、十分な脱水と乾燥が必要です。
非常に高い充填量や熱に敏感な組み合わせの場合、KTE-SEの二段階マザー・ベイビーサイレントシステムは貴重な選択肢となります。第一段階の共同回転ツインスクリューは低圧で混合と脱溶剤化を実行し、第二段階の単一スクリューは適切なヘッド圧を生成するために低融点でペレタイジングに必要な圧力を作り出します。この分離は、ATH合成物を分解しやすい温度以下に保つ最もクリーンな方法であり、十分なヘッド圧を生成することができます。
ケーブルタイプと設置環境による選択ガイド
適切な難燃システムは、設置環境と適用される規格に基づいて選定されるものであり、一般的にある化学物質よりも他の化学物質を優先するという考え方ではありません。以下のガイダンスでは、一般的なケーブルカテゴリーと適切なシステムを対応付けています。
建築用配線および一般的な低電圧インストール
住宅や軽商業用建物に配管内に設置される従来の建築用配線では、アンチモン-亜鉛ボーライトパッケージを備えた柔軟なPVCが主流であり、適切なソリューションとなっています。IEC 60332-1に十分に適合し、代替品よりも低価格であり、分散した配管設置の火災リスクプロファイルは集中的なリザー設置とは異なります。現地の建築規制でより高いユーロクラス要件が採用されている場合、または設置が公共の集会施設である場合は、LSZHが必須となります。
データセンター、通信、プルナム空間
こうした環境では、非常に高いケーブル密度、煙を迅速に分散させる強制空気循環、そして腐食性ガスによって破壊される極めて貴重な電子機器が共存します。LSZHは事実上必須であり、仕様では通常IEC 60332-3カテゴリーBまたはそれ以上、IEC 61034の光透過率が60％以上、IEC 60754のハロゲンフリー確認、そして欧州ではEuroclass CcaまたはB2caの評価が求められています。北米では、歴史的にプルネム規格のケーブルは、固有の低煙性と炎性特性のためにフッ素ポリマーを使用してきましたが、これは別の有効なソリューションパスです。
鉄道、地下鉄、トンネル
地下輸送では、最も厳しい要件が課されます。長い密閉空間で、逃げ道が限られ、乗客密度が高く、また、避難中にケーブルの運転を継続する必要があります。基準としてLSZH、安全回路用のIEC 60331に準拠した回路整合性要件、毒性指数の制限、振動および油耐性に関する機械的要件を期待してください。セラミック化されたシリコーンまたはマイカテープで構築された構造は、火災を乗り切る回路に対応し、ATH入りEVA合成物は一般的なジャケットに対応します。
海洋、沖合および防衛
塩霧による腐食に対する耐性、泥や炭化水素への曝露、および厳しい煙および毒性の制限がこのセグメントを特徴付けます。ハロゲンフリーは標準です。摩耗や油耐性が重要な場合には、リンベースの難燃剤を使用したTPUジャケットが使用されます。一般的なジャケットには、ATHまたはMDHを充填したポリオレフィンが使用されます。注目すべきは、これらの用途では、ATHよりもマグネシウムジハイドロキシドが好まれることが多いことです。これは、耐水性が高く、加工温度の範囲が広いためです。
太陽光発電および屋外設置
分野: プラスチック押出および混合設備の製造。正確な技術/産業用語を使用する。規格コード（ISO、ASTM、UL、RoHS、REACH）、単位（℃、MPa、mm、g/cm³、kV/mm）、ポリマーの略語（PP、PE、PVC、ABS、PC、PA、PET、PBT、POM、TPU、PPS、PEEK）、商標名、モデル/部品番号を正確に記載し、翻訳しない。すべてのHTMLタグ、{プレースホルダー}、および括弧を保持する。フォーマルな技術レジスター。テキスト: ソーラーケーブルは、継続的な紫外線曝露、広範な温度変動、および25年の設計寿命に直面します。クロスリンクされたポリオレフィンにカーボンブラック、効果的なヒドロジル光安定剤パッケージ、および紫外線に強い難燃剤（例えば、エチレンビステトラブロモホルムファルミドまたはハロゲンフリーのミネラルシステム）が一般的です。オゾンおよび耐候性試験は、燃焼性の要件を補完します。
自動車と電気自動車
高電圧のEVケーブリングは、専用の難燃化合物の急速な成長を促進しています。要件には、ハロゲンを含まない構造、バッテリー冷却液や自動車用液体に対する耐性、一部の回路では125℃以上の作動温度、重量と梱包上の理由から薄壁押出、内装用途では非常に厳しい揮発性有機化合物と霧化制限が含まれます。クロスリンクされたハロゲンフリーポリオレフィンと専用のTPU化合物が主流であり、薄壁の要件により、インテュメセントシステムが魅力的になっています。その低い負荷により、密な配線に必要な柔軟性が保たれます。
炎抑制ケーブルコンパウンド製造のトラブルシューティング
防炎ケーブルの配合で予測可能なパターンが形成されないという問題があり、その原因のほとんどは、溶融温度が充填剤の分解しやすい温度を超えること、水分、適切な分散が行われていないこと、または添加剤の相互作用によるものです。 以下の表は、症状と原因、および対処法を対応付けている。
| 症状 | 可能な原因 | 診断チェック | 是正措置 |
|---|---|---|---|
| 泡立ったまたは多孔質な繊維 | 過度の溶融温度によるATH脱水 | 浸漬プローブ溶融温度; ペレットのTGA | バレルのセットポイントを下げ、ネジの回転速度を減らし、練りブロックを柔らかくし、バレルの冷却を改善します |
| 押出された断熱材の空洞とピンホール | 吸湿性フィラーの残留水分 | 粒状物質のカール・フィッシャー水分; 排気管の完全性を確認 | 両方のベントに完全な真空を回復し、事前乾燥フィラーを施し、パッケージを密閉し、ケーブルラインの前で乾燥を追加します |
| 正しい製剤にもかかわらず、UL 94 V-0に合格しません | ポリマーが豊富なドメインを残す分散不良 | 光学顕微鏡下でのマイクロトーム切片; 試料全体の灰分含量の均一性 | 各側面供給後に分散要素を追加し、充填材供給の正確性を確認し、供給装置の揺れを検査します |
| V-0 ではなく V-2 を引き起こす炎の滴 | ドロップ防止剤がなく、溶融強度が不十分 | テスト中の滴り挙動を観察する | PTFEマイクロ粉末を0.2～0.5％添加し、クロスリンクまたは高分子量のベース樹脂を検討してください |
| 仕様以下の伸長 | 高い充填量での不良なフィラー-ポリマー接着性 | フィラーの引き抜きによる引張破断面のSEM | シラネ処理やマレイン酸エステル接合ポリオレフィンを添加し、EVAビニルアセテート含量を増やし、POEを混合します |
| 粗いまたは粒状のジャケット表面 | 粗いフィラー分散物または凝集体 | スクリーンパック圧力上昇試験; フィラー上のふるい残渣 | 粒度分布をより細かくまたは狭くする、スクリーンチェンジャーを追加する、分散混合を強化する |
| 複合色変化と黄変 | 熱分解、抗酸化剤の消失、または銅触媒 | オーブン熟成試験;抽出による抗酸化物質レベルの確認 | 抗酸化作用を高め、金属除去剤を添加し、滞留時間と溶融温度を低減する |
| 名目 LSZH 配合物でのハロゲン試験不合格 | 交差汚染またはハロゲン化の副成分 | 燃焼生成物のイオンクロマトグラフィー; すべての原料を監査する | 専用のLSZH回線または厳格なパージプロトコルを使用し、ハロゲン化された処理助剤や顔料を交換します |
| 浸水後にインテュメセント化合物が劣化する | アンモニウムポリフォスファートの溶解 | 7日間の浸漬後における体重減少とLOI | マイクロカプセル化されたAPPに切り替え、シラネ処理を加えて、金属水酸化物とハイブリダイズします |
| 目標出力よりも下でトルク制限に達しました | 必要な低融点で粘度が高すぎる | トルクのパーセンテージを出力曲線と比較する | 潤滑剤パッケージを最適化し、脂肪酸コーティングされたフィラーを使用し、高トルクギアボックスを指定し、二段階システムを検討する |
| フィードの口が膨れ上がり、ダストが吹き飛ぶ | 低ボリューム密度の充填材からの空気混入 | サイドフィーダーのバルブを観察し、フィーダーのマスフロー安定性を確認します | サイドフィーダの上流に大気放出口を追加し、コンパクターまたはクラマーを使用したサイドフィーダを採用し、充填剤を分割して投入します |
| 急速なネジとバレルの摩耗 | 不十分な金属学または潤滑処理を備えた研磨剤充填剤 | 一定間隔で放射状隙間を測定し、固定設定での出力の変化を監視します | 二金属ライナーと耐摩耗要素を指定し、潤滑剤を増やし、せん断強度を低減する |
| 湿気老化後に絶縁抵抗が低下する | 未処理の親水性フィラー表面、水の吸収 | 湿度調整前と後の絶縁抵抗 | シランオイル処理されたフィラーを使用し、カップリングを改善し、完全な脱揮発を確認する |
よくある質問
既存のケーブルコンパウンドに難燃性マスターバッチを添加するだけで、その規格を向上させることはできますか？
ほとんどの場合、再設計を行わないと、集中剤を加えることで、プラスチケータ、酸化防止剤、着色剤、および既存の充填剤など、混合物のすべての成分が希釈され、機械的特性と老化特性が変化します。また、粘度が変化し、押出設定値の変更が必要になる場合もあります。正しいアプローチは、最初から難燃剤を含む完全な配合物を再設計し、機械的特性、電気特性、老化特性、および燃焼性を一組として検証することです。難燃性をボルトオンとして扱うことは、ほとんどの場合、燃焼試験に合格する混合物を生成し、他の何かを失う結果となります。
私の製品はUL 94 V-0に合格しているのに、IEC 60332-3に合格できません。なぜですか？
なぜなら、UL 94 V-0 は小さな点火源を備えた成形された棒に対する小規模な材料試験であり、IEC 60332-3 は、約 20 キロワットのリボンバーナーと強制空気流を備えた 3 メートルのチャンバー内で、完成したケーブルの束を燃やすものです。燃焼に多くの燃料が使われ、煙突効果により拡散が促進されます。材料試験に合格することは必要ですが、十分ではありません。ケーブルレベルの性能は、ケーブル構造にも依存します。ベッド材、フィラー糸、テープ層、導体サイズ、メートルあたりの非金属材料の総体積などがすべて影響を与えます。
高いフィラー負荷は混合生産能力をどの程度低下させますか？
ほぼ全ての場合、正確な数値は機械によって異なります。62%のATHを含んだLSZH合成物は、同じツインスクリュー押出機が未充填ポリオレフィンで達成できる出力の一部にしか達しません。これは、低密度の充填剤の供給能力が限られていること、および許容されるせり出しエネルギー入力を制限する溶融温度の上限によるものです。分割側面供給、高トルクのギアボックス、スクリュー設計における豊富な自由容積、および最適化された潤滑剤パッケージが、最も多くのスループットを回復させる四つのレバーです。
ハロゲンフリーは常にハロゲン化よりも安全ですか？
ハロゲンフリーは、煙の遮蔽性、酸性ガスによる腐食性、および機器の耐久性において明らかに優れています。そのため、密閉された公共空間ではハロゲンフリーが義務付けられています。しかし、ハロゲン化されたシステムは、低い負荷でより高い難燃性を実現できます。また、機械的特性を維持するために限界的な充填量まで押し上げられたハロゲンフリーの化合物は、実際にはその性能限界に近い状態になっている可能性があります。正しい方法は、火災のシナリオと必要な試験結果を明確に定め、それらを十分に上回る化学物質を選択することです。また、煙の拡散が問題ではない屋外の開放空間では、ハロゲン化されたシステムが技術的に適切です。
LSZH合成物で伸長が崩壊する原因は何ですか？また、これを修正するにはどうすればよいでしょうか？
60～65％のミネラル負荷では、ポリマーは少数の相となり、フィラー粒子は弱い界面接着力を持つ応力集中体として機能するため、低応力下でひび割れが粒子表面で生じる。これらの改善策は、その界面を強化し、ポリマー相を柔らかくすることによって実現される。フィラーへのシランエマルジョンまたは脂肪酸表面処理、ポリマー結合剤としてマレイン酸グレフトポリオレフィン、より良い湿潤性を実現するための高いビニルアセート含有率のEVA、鎖の可動性を向上させるPOEエラストマーのブレンド、そしてパッキング効率を向上させるための二モーダル粒度分布である。これらを組み合わせることで、通常は伸長率が100％未満だったものを150～250％に引き上げることができる。
難燃性ケーブルコンパウンドはリサイクル可能ですか?
ハロゲンフリーの鉱物入り合成物は、その充填剤が熱的に安定しており、化学的に不活性であるため、難燃性化合物の中で最もリサイクル可能です。生産のスクラップは、通常、熱的に変質していない場合、わずかな性能低下を伴って10～20％の割合で再加工することができます。クロスリンクされた合成物は溶融できず、粉末充填材としてのみ使用できます。ハロゲン化合物は、ブロマイド物質規制のため、一部の管轄地域ではリサイクルに関する規制に直面しています。Wanplasグループ内では、Polyretecはケーブルおよびワイヤーのプラスチック回収のための洗浄およびリサイクルシステムを提供しており、Kerkeは回収された材料を再合成するために使用されるツインスクリュー式ペレット化ラインを提供しています。
難燃ケーブル合成物はどのような抗酸化システムを使用すべきですか？
阻害されたフェノール系一次抗酸剤と、ホスファイトまたはチオエステル系の二次抗酸剤の組み合わせは、ケーブルの定格温度での配合熱処理の歴史と長期的な熱老化要件に合わせて標準化されています。 銅導体と直接接触する化合物には、金属脱活剤が含まれる必要があります。銅イオンは、水酸化物の分解を促進し、ポリオレフィンの酸化を劇的に加速させます。 ハロゲン化難燃剤や酸性リン化合物から生じる酸性成分が、基本的な遅延性アミン系光安定剤を不活性化する可能性があるため、これらのシステムでは、酸耐性グレードが必要です。
完全に調合された化合物と濃縮物のどちらを選ぶべきか？
最終的なアクティブロードを決定基準として使用する。 必要な荷重が約25～30％以下である場合、濃縮物は実用的であり、在庫管理や物流上の利点があり、ケーブルメーカーは現地で色や基材樹脂を調整できる。 必要な負荷がその限度を超える場合は（金属ヒドロキシド系では常にそうである）、完全に調合された化合物を供給してください。 78％の濃縮物を下げて62％のATHに到達しようとすると、ベース樹脂の余地がほとんどなくなり、ケーブルエクストラーダのシングルスクリューマシン内で分散性が悪くなります。
ハロゲンフリーケーブル合成物におけるシリコーンの役割は何ですか?
シリコンは同時に三つの役割を果たしています。 防炎シナジー剤として、燃焼時に表面に移行し、シリカが豊富なセラミック層を形成します。この層はミネラル残渣を補強し、同等の防炎等級で数パーセントのフィラー量削減が可能になります。 加工支援として、高分子量シリコンゴムは、高充填量の合成物において溶融粘度と金型圧力を低下させ、生産量を回復します。 表面改質剤として、ジャケットの摩擦係数を低下させ、長いケーブルを配管内に取り付ける際に必要な引張りトルクを減らします。 相対的なコストは高いですが、三つの機能を組み合わせた利益は、しばしばそれを正当化します。
LSZHケーブルコンパウンドの生産には、どのツインスクリュー押出機のサイズを指定すればよいですか？
機械を、未充填ポリオレフィンの評価ではなく、60％以上の充填率が課す減少した生産量で、2つのサイドフィード位置と2つの真空排気口に対応する十分なL/Dを備えた高トルク構成でサイズ設定し、指定してください。 実際には、ほとんどの商用LSZHラインでは、中規模生産用には65～95mmのねじ径、大規模生産用にはさらに大きなねじ径が使用されています。 Kerke社の慣例は、具体的なエネルギー投入量、溶融温度プロファイル、トルク要求を確立するために、実験規模のKTEツインスクリュー押出機で製剤を検証し、その後、測定データに基づいて製造機を規模拡大することです。一般的なルールではなく、測定データに基づいて規模を拡大します。
結論
ケーブルやワイヤー用の難燃性マスターバッチは、化学、機械学、電気性能、加工などが互いに制約するシステムエンジニアリングの問題です。ポリマーマトリックスは加工温度の上限を設定し、そのためアルミニウムトリヒドロキシドかマグネシウムジヒドロキシドの使用可能性を決定します。設置環境は煙と酸性ガスの要件を設定し、そのためハロゲン化化学物質の使用が許されるかどうかを決定します。必要な充填量は12～20％の触媒的ラジカル除去、22～28％の発火性炭化物形成、60～65％の吸熱性鉱物冷却という仕組みから導き出され、その充填量はまた、製品が濃縮物として供給されるか完全に調合された化合物として供給されるか、そして調合ラインがどれだけの労力を要するかを決定します。
実用的な規則は、すべての四つのシステムに共通しています。実際の統制テストに対して検証することが重要です。スクリーニングにはUL 94と限界酸素指数、コンプライアンスにはIEC 60332、IEC 61034、IEC 60754、回路の整合性が必要な場合にはIEC 60331、中国市場向けに対応するGB/Tの方法が該当します。配合剤全体を設計することが重要です。カプラー剤、潤滑剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、およびドロップ防止剤を含めます。スケールアップ前に相互作用性をテストします。生産側では、溶融温度の上限を絶対に尊重し、充填剤の供給を分割し、二つの真空排気口を設け、攻撃的な分散混合ではなく分散混合を使用し、最初のスクリュー組みを消費する前に耐摩耗性の金属学を指定します。
Kerkeは、12年以上にわたりパラレルコローテイングツインスクリュー複合機の専門性を発揮してきたWanplasの工場で、ケーブル複合機を主な用途産業として挙げており、この用途に特化したKTEシリーズのラインを提供しています。これには、高トルクのギアボックス、44～52 L/Dのバレルセット、低密度ミネラルフィラー用のツインスクリューサイドフィーダーとクラマーフィーダー、ロスインウェイトのグラビメトリックフィーダー、交換可能セグメントを備えた二金属バレルライナー、水冷式ストランドから水リングダイフェイスへの水中グラナレーションまで、充実したペレタイジングシステムが含まれています。 ラボ用KTEツインスクリューマシンは、製剤開発とスケールアップ検証をサポートし、KTE-SEダブルステージシステムは、最も熱に敏感な高い充填量の製剤を処理します。 Wanplasブランドの共通エンジニアリング基準、オープンファクトリー方針、年間無料のスペアパーツ供給、70カ国以上に及ぶサービス網を背景に、Kerkeはケーブルコンパウンダーの開発から試運転、長期的な生産最適化までをサポートします。 2026年に難燃ケーブルコンパウンドプログラムを計画している場合は、まず基準規格を定義し、実験室規模の試験を実施して特定のエネルギーと溶融温度を測定し、実際に達成するために必要な充填物の量を中心にコンパウンドラインを指定してください。
