Composti poliolefinici ritardanti di fiamma per applicazioni di cavi edili e industriali

Un composto di guaina privo di alogeni a 90 °C può superare il test di fiamma EN 60332-1-2 a filo singolo e tuttavia non superare la classificazione Cca scritta nell'ordine di acquisto. La norma EN 50399 misura il rilascio di calore su un fascio di cavi a 20,5 kW e poi a 30 kW, quindi la classe di incendio appartiene al progetto del cavo finito, non al pellet descritto nella scheda tecnica.

Specificare prima la classe di fuoco, poi il polimero

L'ordine di lavoro per un composto poliolefinico ritardante di fiamma è la classe di fuoco, la temperatura operativa continua, il percorso di reticolazione, la finestra di estrusione, quindi la documentazione. L'inversione di tale ordine è la ragione per cui i cavi vengono riformulati dopo un test di tipo fallito.

Secondo la norma EN 50575, i cavi installati permanentemente negli edifici sono classificati secondo la norma EN 13501-6 in sette classi di reazione al fuoco: Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca e Fca. Tutto quanto sopra Eca combina i test a filo singolo EN 60332-1-2, i test a fascio EN 50399 a 20,5 kW e 30 kW, la densità dei fumi EN 61034-2 e la conduttività dei gas acidi EN 60754-2. Le conseguenze pratiche per la scelta dei composti sono esposte in in che modo le proprietà ignifughe guidano la scelta del composto LSZH : una classe superiore sposta il vincolo dal polimero di base al sistema di riempimento, al charformer e al comportamento di gocciolamento della guaina.

Cosa fa al composto un carico minerale dal 50 al 65%.

A quel punto il riempitivo, non il polimero, governa il composto. Le formulazioni di rivestimento HFFR pubblicate, incluso US20210147662A1, descrivono carichi di idrossido di alluminio dal 50 al 65% in peso. Al di sotto di quella fascia la performance della fiamma diminuisce; al di sopra di esso, l'allungamento a rottura e la resa dell'estrusione diventano il vincolo.

L'idrossido di alluminio si decompone endotermicamente a circa 180-200 °C e rilascia vapore acqueo; l'idrossido di magnesio si decompone intorno ai 330°C. Il divario è una decisione di lavorazione tanto quanto una decisione di fuoco: i sistemi ATH funzionano in una finestra di estrusione inferiore a circa 200 °C, mentre la reticolazione del perossido in un tubo di vulcanizzazione continua è abbastanza calda da poter normalmente scegliere i sistemi basati su MDH.

Il riempitivo minerale disaccoppiato riduce la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura. Il polietilene innestato con anidride maleica ripristina l'adesione della matrice riempitiva e un additivo siliconico o formante carbone solleva il residuo. Confermarlo con prove di trazione e allungamento EN 60811-501 sull'isolante o guaina finita, non su una targa fornita con la scheda tecnica.

La limitazione dell'indice di ossigeno alla norma ISO 4589-2 è un numero di screening di laboratorio. Non prevede la prestazione EN 50399, perché il rilascio di calore su un vassoio affastellato dipende dalla forza della carbonizzazione e dal gocciolamento tanto quanto dall'indice di ossigeno.

Termoplastico o reticolato: decidere di conseguenza

L'LSZH termoplastico è adatto a cavi per edifici e comunicazioni da 70 a 90 °C in cui i costi di conversione e il riciclaggio degli scarti sono importanti. L'LSZH reticolato è la scelta corretta quando il cavo deve resistere a una temperatura compresa tra 105 e 150 °C, superare un test di hot-set secondo EN 60811-507 o tollerare flessioni ripetute.

Mappa applicativa: quale norma decide il grado

Quattro standard coprono la maggior parte delle decisioni relative alle poliolefine ritardanti di fiamma: EN 50575 con EN 13501-6 per cavi da costruzione UE, UL 1685 o IEC 60332-3-24 per installazioni di supporti industriali, EN 45545-2 set di requisiti R15 e R16 per materiale rotabile ed EN 50618 o IEC 62930 per cavi fotovoltaici.

Il filo da costruzione è il caso più ristretto in termini di volume. Un isolante LSZH reticolato per irradiazione a 105 °C con classificazione B1 necessita di un sistema di riempimento che mantenga l'allungamento dopo l'invecchiamento e di un formatore di carbone che mantenga il rilascio di calore all'interno della curva EN 50399.

Isolamento LSZH B1 reticolato ML-FJ105B1 105°C Isolante LSZH B1 reticolato a 105°C per cavi da costruzione, destinato a supportare l'allungamento da invecchiamento e le prestazioni di rilascio di calore in costruzioni di cavi strettamente specificate. Visualizza il prodotto →

La guaina del cavo di alimentazione tira nella direzione opposta: una guaina termoplastica LSZH classificata B1 a 90 °C deve rimanere flessibile su una struttura corazzata a tre conduttori, che è esattamente il punto in cui il carico del riempitivo e le prestazioni a bassa temperatura entrano in conflitto.

ML-H9001B1 Guaina termoplastica LSZH B1 per cavi di alimentazione e controllo LSZH termoplastico B1 sheath for power and control cables, designed for bundled combustion performance and 60% light transmittance in cable constructions. Visualizza il prodotto →

Il cavo dati aggiunge fumo all'equazione, perché una guaina B2ca deve limitare sia il rilascio di calore che la densità ottica pur continuando a spellare in modo pulito all'estremità del connettore.

Composto della guaina per cavo di comunicazione a bassa emissione di fumi 90°C ML-TH9001B2ca Guaina ignifuga a basso contenuto di fumi senza alogeni a 90°C per cavi di comunicazione, inclusi cavi dati, coassiali/di rete e in fibra ottica, con formulazione pronta per l'estrusione. Visualizza il prodotto →

Dove si manifestano gli errori di selezione

La maggior parte dei guasti delle poliolefine ritardanti di fiamma sulla linea sono dovuti a guasti di processo, non a problemi chimici. L'assorbimento di umidità, la scarsa dispersione del riempitivo e la densità di reticolazione errata causano più scarti rispetto alla scelta del polimero di base.

• Umidità: i composti riempiti di idrossido assorbono acqua, quindi l'essiccazione è obbligatoria e la curva di essiccazione del fornitore, non un'impostazione predefinita, definisce la temperatura e il tempo di permanenza.
• Dispersione: una pressione in aumento del pacco vaglio ed un allungamento a rottura in diminuzione sono i primi segnali; gli agglomerati fanno anche sì che i risultati della fiamma si spostino tra i lotti.
• Reticolazione: l'indurimento a caldo secondo EN 60811-507 e il contenuto di gel confermano la densità di polimerizzazione, con il composto silanico sottopolimerizzato che non si deforma e il composto troppo polimerizzato che diventa fragile.
• Invecchiamento: l'invecchiamento in forno EN 60811-401 alla classe di temperatura dichiarata nel certificato dimostra se il pacco di riempimento è stato stabilizzato per quella classificazione.

Hangzhou Meilin New Materials Technology Co., Ltd. compone poliolefine ritardanti di fiamma e PVC da tre stabilimenti a Lin'an, Hangzhou, su 31 linee automatizzate, e pubblica il suo apparecchiature di prova di laboratorio interne come parte del registro dei fornitori. Tale elenco è una delle prime cose da richiedere a qualsiasi candidato, perché le affermazioni sulla dispersione e sull’invecchiamento sono valide tanto quanto gli strumenti dietro di esse.

Lista di controllo dell'approvvigionamento prima di qualificare un fornitore

Qualificare un fornitore di poliolefine ignifughe su otto documenti, non sul prezzo al chilogrammo.

• Rapporto di classificazione EN 13501-6 per un cavo costruito con il compound.
• Rapporti di prova di tipo secondo EN 60332-3-24 o UL 1685, a seconda del mercato di destinazione.
• Dati EN 60754-1 e EN 60754-2 alogeni e gas acidi.
• La densità dei fumi EN 61034-2 risulta dallo spessore della parete effettivamente utilizzata.
• Certificato di analisi del lotto relativo a densità, indice di fluidità, resistenza alla trazione e allungamento secondo EN 60811-501.
• Dati sull'indurimento a caldo e sul contenuto di gel secondo EN 60811-507 per i gradi reticolati.
• Dichiarazioni RoHS e REACH SVHC, oltre a una dichiarazione senza piombo laddove il mercato ne richiede una.
• Un numero di file di cartellino giallo UL in cui il cavo elencato UL è il prodotto finale.

Quindi esegui una prova in linea: due cicli di estrusione sulla stessa vite, uno al profilo consigliato e uno a 10 °C più freddo, misurando la finitura superficiale, l'aumento di pressione del pacco filtri e l'allungamento su entrambi. Un composto che funziona solo in una finestra ristretta rappresenta un rischio di produzione, qualunque sia la sua classificazione.

Domande di selezione che decidono l'ordine

Un indice limite di ossigeno più elevato significa un cavo migliore?

No. La norma ISO 4589-2 misura l'indice di ossigeno su un piccolo campione, mentre la classificazione EN 50399 dipende dal rilascio di calore da un vassoio raggruppato, dove dominano la forza della carbonizzazione e il gocciolamento. Un composto con un elevato indice di ossigeno può comunque fallire B2ca se rilascia particelle fiammeggianti.

È possibile utilizzare un composto classificato B2ca a 105 °C?

Solo se il grado riporta i dati termici. La classe di fuoco e la classe di temperatura sono proprietà indipendenti: una guaina B2ca può essere classificata a 90 °C, e farla funzionare a 105 °C richiede l'invecchiamento e la deformazione EN 60811-401 a quella temperatura dal fornitore del composto.

Di quanto idrossido di alluminio ha bisogno una poliolefina ritardante di fiamma?

Le formulazioni HFFR pubblicate per fili e cavi utilizzano dal 50 al 65% in peso di idrossido di alluminio, come descritto in US20210147662A1. Al di sotto di tale intervallo le prestazioni della fiamma diminuiscono rapidamente; al di sopra di esso, l'allungamento a rottura e la resa dell'estrusione diventano il limite, motivo per cui vengono utilizzati compatibilizzanti e carbonizzatori invece della semplice aggiunta di altro riempitivo.

Quale singolo test rileva la maggior parte dei problemi dei fornitori?

Allungamento a rottura dopo invecchiamento in forno, eseguito secondo EN 60811-501 e EN 60811-401 alla classe di temperatura dichiarata nel certificato. Rivela confezioni di riempitivo sottostabilizzate, scarsa dispersione e lotti danneggiati dall'umidità prima di un test alla fiamma, a una frazione del costo di un test in bundle.