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ケーブルコンパウンドは、顧客が気にするすべての特性が製品出荷前に他者によってテストされる数少ないポリマー用途の一つです。炎の伝播、煙の密度、酸性ガスの放出、耐熱性、断熱抵抗はすべて基準に基づいて測定されており、どれか一つを満たさない化合物は割引されることなく、全く売れません。ハロゲンフリー難燃(HFFR)断熱材やジャケットを作るコンパウンダーの場合、選ぶポリオレフィンエラストマーは、持ち運べるミネラルフィラーの量と、どれだけきれいに押し出されるかに大きな影響を与えます。このガイドでは確認すべき事項を解説しています。
ケーブルコンパウンドがベースポリマーに求めるもの
HFFR化合物は重量でほとんど鉱物充填剤で構成されています。水酸化アルミニウムまたは水酸化マグネシウムが火の仕事を担い、ポリマーの役割はその充填材を柔軟で一貫したマトリックスに保持し、押出、設置、20年間の使用を耐え忍びます。この一文がすべての要件を駆動しています:
- 埋め草の受け入れ。ポリマーは大量の充填剤を湿らせ結合しなければならず、溶融物が処理不能になったり、完成した化合物が脆くなったりしません。
- 年齢を重ねても残る柔軟性。飽和ポリオレフィンの骨格は、屋外や高温ルートにおいて非飽和ゴムよりも酸化や紫外線に強く耐えます。
- クリーンな押出。ジェル、未分散の充填剤、湿気は表面の欠陥、火花の故障、断熱抵抗のドリフトとして現れます。
- 電気的な一貫性。容量抵抗率はドラムの長さと生産ロット間で維持されなければなりません。なぜならケーブルはキロメートル単位で販売され、メートル単位でテストされるからです。
POEは作り方によってこれに合致しています。チャムブロードのポリオレフィン事業であるBeyondPolyは、中国で初めてPOEの工業的量産を実現した企業と自称しています。これは、独自開発の溶液重合プロセスを用いて、太陽光発電、自動車、ケーブル、発泡用途向けのBetopp®シリーズを生産しています。ここで重要なのは溶液重合であり、これは狭い分子量分布と低いゲル含有量をもたらす方法であり、これらはまさに薄壁ケーブル化合物に必要なものです。
レシピにおけるPOEの位置
POEは難燃性ケーブルコンパウンドで単独で使用されることは稀です。これは混合物における柔軟な相であり、その周囲のバランスが化合物が基準を満たすか、それに近づくかを決定します。
| 構成要素 | コンパウンドでの仕事 | 変化がもたらすもの |
|---|---|---|
| ポー | 柔軟なベース、充填バインダー、低温耐久性 | エラストマー含有量が高いほど柔軟性と冷間曲げ性能が向上しますが、その代償として引張強度や炎性能は低下します |
| EVAまたはLLDPEか | コバインダー、極性による充填湿潤、剛性制御 | EVAは充填剤の受け入れ性と炎の挙動を改善しますが、煙を増加させ熱安定性を低下させます |
| ATHまたはMDH | 難燃性と煙抑制 | 主なコストと主な処理制約;ローディングは妥協であり、決して自由な選択ではありません |
| 結合剤またはグラフト適合剤 | 充填剤をポリマーに結合し、高負荷時に機械部品を修復します | 通常、熟成後に伸長を通過する化合物とそうでない化合物の違いです |
| 潤滑剤と抗酸化剤 | 押出面、ダイの蓄積、熱老化 | 過剰な潤滑は表面品質を犠牲にして、相間の接着力を犠牲にします |
この表を実用的に読み取ると、POEのグレードは残りをどれだけ追加できるかを決めます。充填材をよく湿らせ、きれいに分散するグレードは荷重を上げることができ、複合物コストを削減しつつ火炎性能も向上します。これが、密度や融解流だけでなく分子構造を重視する商業的な理由です。
コントロールしなければならない3つのインターフェース
ポリプロピレンを用いたPOE
PPベースのシステムでは、POEがインパクト修正因子として作用し、2つの相は意図的に混同しない状態です。重要なのはエラストマードメインのサイズと分布です。粗すぎると低温で脆くなり、細かすぎると強化機構が失われます。エラストマーのPPマトリックスに対する粘度や、結晶性を決める共モノマー含有量がどちらを選ぶかを決めます。既存のPP化合物を使い、エラストマーを入れ替える場合は、最も近い密度ではなく同じコモノマーファミリーを頼んでください。
PE(PE)とEVAを伴うPOE
ここでは相が共結晶化できるほど適合しているため、POEとEVAの混合がHFFRケーブル化合物の主流となっています。実際のリスクは互換性の欠如ではなく一貫性の欠如です。EVAビニールアセテートの含有量を変えると、充填剤の濡れ、溶融粘度、煙の挙動が同時に変化し、旧混合に対して検証したPOEがもはや制限要因でなくなるかもしれません。
POEにフィラー付き
鉱物充填剤は極性ですが、ポリオレフィンはそうではないため、界面が化合物全体で最も弱い環です。充填剤のシラン処理とマレ酸無水物結合ポリオレフィンが標準的な答えです。複合業者が注目すべきは、化合物が均一に見えるかどうかではなく、経年後の伸縮保持が維持されるかどうかです。結合不良の界面は初期の引張試験を通過し、1週間後に100°Cで失敗することが多いです。
フィラーの装填が本当のコストレバーです
HFFR化合物のコストは充填剤とポリマーの比率に支配され、その比率は炎試験ではなく溶融処理性によって制限されます。充填材をラインレートで押し出せなくなるまで押し続け、天井が見つかります。ポリマーの役割は、その上限をできるだけ高く保つことです。
3つのポリマー特性が天井を動かします。溶融流がせん断薄化挙動を決定し、それに伴い押し出頭の圧力を決定します。コモノマーの含有量と結晶度は剛性を決め、これが冷却ベンディングが破綻する前に化合物がどれだけの充填剤を耐えられるかを決定します。ゲル含有量は欠陥率を決定します。なぜなら、ダイリップのゲルが表面欠陥となり、スパークテスターがそれを発見するからです。新しいPOEソースを評価する際は、仕入先のデータシートにある負荷ではなく、目標負荷で評価してください。おそらく機械的な数値を良くするために選ばれたものです。
スケールアップ前に検証すべき押出挙動
- 出力とヘッドプレッシャーの違い。スクリュースピードのスイープを実行し、圧力と融点を記録します。ラインレートに合うために異なるネジが必要なグレードは、材料費ではなく資本コストです。
- 生産速度での表面品質。溶融破砕やシャークスキンは、多くの場合閾値を超える程度しか現れないので、検査する予定の速度で検査してください。検査室の速度で検査しないでください。
- ダイスウェルと次元制御。壁厚の許容差はほとんどのケーブル仕様で標準的な要件です。基底ポリマーの弾性もそれに寄与しています。
- 水分と揮発性物質。ポリオレフィン顆粒は表面水分を運び、高度に充填された化合物ではその水分がダイで多孔性になります。乾燥条件を確認し、乾燥機が処理していると仮定するのではなく、化合物の揮発性成分を測定してください。
- 交差ルート。製品が熱可塑性樹脂ではなくXLPOの場合、硬化経路(過酸化水素、シラン、電子ビーム)はポリマーの選択と押出温度ウィンドウの両方を制約します。なぜなら、押出機内の焦げは回収不可能なからです。
お客様はそのテストを必ず実施します
すべてのケーブル購入者は完成したケーブルを標準セットと比較してテストするため、最も安い認証は標準セットを予測するものです。市場やケーブルの種類によっては、IEC 60332シリーズで炎の伝播試験、IEC 61034シリーズで煙の密度、IEC 60754シリーズで酸性ガスおよびハロゲン含有量、IEC 60811シリーズで機械的および劣化試験が期待されます。ヨーロッパの建設用ケーブルは、建設製品規則の下で導入された火災反応クラスを追加します。
ポリマー自体については、より小さくて高速なスクリーンを作りましょう。到着時の密度と溶融流、プレスフィルムのゲル数、水分、そして生産時の引張と伸長のチェックを行います。これら4つのバリエーションは、後にスモークテストの失敗やスパークフォルトとして現れる変動の大部分を捉えています。ジャケットではなく絶縁材を作る場合、体積抵抗率は試験計画に独自の記述が必要です。これは断熱材等級と被覆材等級を分ける性質であり、太陽光発電封閉型カプセル化材等級は機械的強度だけでなく高容積抵抗で指定される理由です。チャムブロードは出版していますPV7045まさにその理由で。
POEデータシートが教えてくれるべきこと
密度と融解流だけを記載したデータシートでは、ケーブルグレードの認定には不十分です。これらを求め、どのラインでも拒否は仕入先に関する情報として扱いましょう。
| 財産 | なぜケーブルコンパウンダーが必要なのか |
|---|---|
| 密度と融解流、および方法 | 基準となるアイデンティティと処理可能性;新入りの研究室で再現可能であること |
| 共モノマーのタイプと内容物 | 結晶性、EVAやPPフェーズとの適合性、コールドベンディング挙動を設定します |
| 融点ピークと結晶度 | 押出温度の窓と必要な冷却プロファイルを予測します |
| ゲル数または異物粒子評価 | スパークの故障や薄い壁の表面欠陥に直接結びついています |
| 揮発性物質の含有量と水分 | 多孔性、ダイの蓄積、絶縁抵抗のドリフト |
| アディティブパッケージ | 抗酸化物質の種類やレベルが安定剤と相互作用し、熱老化に影響します |
| バッチごとの変動は範囲として示されています | 仕様限界はドリフトを隠します。20ロットを超える範囲ではそうではありません |
ケーブルコンパウンドプロジェクトのサプライヤー確認
- プロセスの所有権。自社の溶液重合を行う生産者は分子量分布やゲル制御について議論できます。トレーダーにはできません。この違いは、ゲルがペレットスクリーンではなくリアクターでどのように制御されているのかを尋ねるとすぐに分かります。
- 生産規模と連続性。ケーブルコンパウンドは一度認証され、何年も使われます。その斜面の後ろにどのくらいの容量があるのか、原子炉の回転計画についても尋ねてください。
- 品質のシステムと範囲。購入するPOEグレードをカバーする範囲欄で、単なる証明書番号ではなく、プラントの管理システム認証を申請してください。
- 包装と汚染。袋の種類、ライナー、パレット、包装ラインを通じた等級の分離;薄い壁断熱材に単一の異物が存在すると、1キロメートルのスクラップになります。
- 変更通知。製剤やプロセス変更の書面による通知があれば、再配合が顧客のタイプ承認を無意味にしないよう。
実用的な答えを生み出す問い合わせ
- ケーブルの種類と機能:断熱材、ジャケット、寝具または被覆材、そして満たすべき基準。
- 複合物アーキテクチャ:POEからEVAまたはPE比率、PHRでのターゲット充填負荷、結合システム。
- ターゲット密度、溶融流の窓、そして走る押出ラインです。
- 熱可塑性か架橋型か、そしてその経路についても。
- 文書:方法を含むグレードシート、ゲルおよび水分データ、バッチ変動範囲、スコープ付き品質証明書。
- プラント試験用のサンプル数と包装形式。
チャムブロードのPOE成績は以下に記載されています。ポリオレフィンエラストマー、およびG6045グレード同社は自動車や発泡と並んでワイヤー&ケーブルのポジションを担当しています。関連するケーブルやワイヤーの用途は配線とケーブルより広い範囲は次の通りです。ポリオレフィン.
HFFRケーブルコンパウンドの構築または再検証について?
複合構造、充填ロード、そして満たすべき基準を送ってください。当社のチームはPOEグレードを推奨し、現在のデータシートを共有し、ご自身のラインでの試験用サンプルを手配します。
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