低煙無卤阻燃電纜材料の耐水問題の全解析

リリース時間: Dec 20,2024

ケーブルは実際の使用環境で水分に避けられず接触することになります。地下に埋設されたケーブルは地下水の侵食に遭う可能性があり、湿気の多い工業環境や屋外環境では雨水や水蒸気などの影響を受けることもあります。もし低煙無ハロゲン難燃性ケーブル材料の耐水性能が良くない場合、ケーブル全体の性能と使用寿命が大きく損なわれ、安全上のリスクを引き起こす可能性さえあります。

次に、私たちは一緒に低煙無ハロゲン難燃性ケーブル材料の耐水問題について詳しく探討し、皆さんがこれについてより明確な認識を持てるようにしたいと思います。

シース材料の耐水基準

多くの関連基準の中で、低煙無ハロゲン難燃性シース材料の耐水性能には明確かつ詳細な要件があります。例えば、BS7655-6.1基準では、LST1/LST3/LST4型低煙無ハロゲン難燃性シースについて、70℃×168h浸水後強度伸率変化率は±30%を超えてはいけないと規定されています。その後のEN50525基準中TM7型およびIEC62821基準中LSHF/ST1型シースもこの要件に従っています。また、まもなく発表される電線電缆用低煙無ハロゲン難燃材料の国標も同様の要件を採用しており、これは基準間で重要な指標における継続性と一貫性を示しています。
而GB/T12706標準中ST8無ハロゲンシース材料は異なり、水浸後重量変化によって材料の浸水性能を評価します。ただし、この要件をクリアできるシースが前述した浸熱試験にも合格するとは限らないため、異なる評価方法が重視する材料性能には差異があることを示しています。

絶縁材料の耐水基準

对于低煙無ハロゲン阻燃绝缘料，不同的标准也有着各自针对性的耐水性能要求。在EN50525标准里，TI6型及EI8型绝缘要求能够通过60℃×240h、10g/LNaCl水中220V耐直流试验；EN50264机车缆标准中，针对额定电压0.6kV的绝缘，规定要通过85℃×240h、3%NaCl水中1.5kV耐直流试验；2PfG1169/08.2007太阳能电缆的绝缘，则需要通过85℃×240h、3%NaCl水中900V耐直流试验。另外，UL标准的户外电缆对长期水中绝缘电阻的变化有着严格要求。
这些要求旨在考核绝缘料在不同条件的水中，其绝缘性能的稳定性和可靠性。毕竟绝缘料一旦受到水分影响导致绝缘性能下降，就可能引发电缆的短路等故障，严重威胁用电安全。通过这些标准的约束，能够促使相关生产企业重视绝缘料的耐水性能，不断改进配方和工艺，确保低煙無ハロゲン阻燃绝缘料在实际应用中即便接触水分，也依然可以维持良好的绝缘效果，保障电缆系统的正常运行。

耐水问题的影响因素

材料自身特性因素

低煙無ハロゲン阻燃电缆料的耐水性能受材料自身特性因素影响较大。首先，无机氢氧化物阻燃剂是这类电缆料常用的阻燃成分，像氢氧化铝、氢氧化镁等，它们在发挥阻燃作用的同时，却有着容易吸水、本身不防潮的特性。当电缆处于潮湿环境中时，这些阻燃剂会吸收大量水分，使得电缆料整体的含水量增加，进而影响其物理性能和电气性能.
再者，聚烯烃树脂作为基础材料，其本身在耐水方面也存在一定不足。聚烯烃分子链的结构特点使其对水分子有一定的亲和性，虽然不像一些亲水性材料那样极易吸水，但长期处于水分环境下，水分子还是能够逐渐渗透到材料内部，破坏分子间的作用力以及材料的微观结构，导致材料出现溶胀、变软等情况，使得其机械强度、韧性等力学性能降低。
而且，这种材料内部结构因水分入侵而产生的变化，还可能影响到其与其他添加剂、填料之间的结合效果，进一步削弱了低煙無ハロゲン阻燃电缆料整体的耐水性能，最终对电缆在实际使用中的稳定性和寿命产生不良影响。

環境要因

外部環境条件は低煙無ハロゲン難燃性ケーブル材料の耐水性能に重要な役割を果たします。

温度面では、高温環境下で水分蒸発速度が速まり、ケーブル内部の水分は外部へ拡散しようとします。この過程で、材料内部微細構造に熱応力変化が生じ、小さな亀裂など欠陥が発生し、水分再侵入への条件を作ります；温度が下がると空気中の水蒸気は容易にケーブル表面で液体となり、その結果としてケーブル内部へ浸透します。
湿度は直接的にケーブル材料内含有する水分量にも影響します。高湿度環境下では南方梅雨季節や湿った地下室・鉱山など、多くの場合周囲空気中には大量の水蒸気があります。これらは絶えずケーブル材質によって吸着され、高い含有状態となり、その結果として素材特性劣化を加速させます。

使用場面によっても違いがあります。屋外使用されるケーブルは風雨や日差し雪凍など複雑な気候条件下で試練されます。雨による洗浄や雪解けから生じた水、および昼夜温差によって結露などもあり、それらすべてが頻繁に接触する原因となります。一方井戸内使用されるケーブルは地下水侵食だけでなく相対的閉鎖湿潤環境でもあり、水分放出困難です。そのため長時間周囲に蓄積されているため、その耐久性能要求も高まります。このように言えることから環境要因低煙無ハロゲン難燃電線材料の耐水性の問題は無視できない重要な要素であり、異なる環境下での耐水性の問題の表れ方や影響の程度には顕著な違いがあります。

耐水性問題を解決する方法

配合調整設計

さまざまな添加剤の成分と比率を合理的に調整することで、効果的に強化できます。低煙無ハロゲン難燃電線材料の耐水性能。たとえば、難燃剤の選択と組み合わせにおいて、窒素系のメラミンシアヌレートとメラミンポリリン酸塩を複合させることができます。この複合難燃システムは、低毒性でハロゲンフリー、電線を腐食させず、熱や紫外線に対して安定している利点があるだけでなく、一部の従来型難燃剤に比べて吸水性など耐水性能に影響を与える特性が最適化されます。
同時に、カップリング剤の使用も非常に重要です。エチレンビニルトリメトキシシランなどのカップリング剤を使用すると、密閉混合加工プロセス中に部分的な架橋構造を持つ基体樹脂混合物が架橋剤とカップリング剤の共同作用によって樹脂の架橋反応と樹脂とシランとの接枝反応が同時に発生します。反応によって得られた電線材料は材料の機械的特性を向上させ、樹脂のシラン接枝反応は材料後続の湿熱環境下でもさらに架橋反応が発生し、材料の機械的特性衰退を低下させることで製品の耐水性能を向上させます。
抗酸化剤については、主抗酸化剤（例えば四[β-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸]季節四醇エステルまたは二(2-メチル-5-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィド）と補助抗酸化剤（例えばスルファイド二プロピオン酸二月桂酯またはスルファイド二プロピオン酸双十八醇エステル）を組み合わせる方法は、製品の耐熱性能を向上させ、製品老化を遅延させ、水環境など複雑な環境下で電線材料が安定した性能を保つことを間接的に保証し、その結果として耐水性能を向上させます。
原理的には、これら添加剤間で相互協力作用があり、電線材料内部構造や化学特性が改善され、水分侵入時にも物理的・電気的など重要な特性をより良く維持できるようになり、水分吸収による絶縁抵抗低下や材料強度低下など悪影響を軽減しながら耐水性能向上という利点が発揮されます。湿気環境でも信頼して運用できるようになります。

構造最適化改良

適切な構造改良手法を採用することで電線材料の耐水性能向上に積極的な効果があります。たとえば絶縁内層加薄層PE、および外層には低煙無ハロゲン難燃絶縁構造。このような設計は電線製造者に安心感を与えますが、それ相応に製造コストも増加し外層低煙無ハロゲン難燃絶縁層にはより高い難燃要求があります。
さらに異なる防水層や防水バンドなど構造改良措置も採用されています。防水層は外部からの水分侵入を効果的に阻止し、水分と電線材料本体との接触機会を減少させます；防水バンドは一定程度まで水分が電線沿いに広がることを阻止し、水分が内部へ拡散浸透することから防ぎます。コスト面ではこれら構造追加によって原料コストや加工コストが増加しますが、その性能変化状況から見ると全体として大幅に電線全体の耐水性能が強化され、水分による内部絶縁層や導体など重要部品への影響も軽減されてケーブル寿命延長につながり、高湿度地下室、水中敷設または頻繁な雨風による屋外等複雑使用場面でも信頼して運用できるようになります。