Un produttore di cavi ha qualificato un composto di rivestimento LSZH per un progetto ferroviario e ha osservato che la superficie di estrusione diventava ruvida entro la prima ora di produzione. Un altro acquirente ha visto lo stesso composto superare il test del calorimetro a cono in laboratorio, solo per non soddisfare i requisiti di ritenzione della trazione dopo l'invecchiamento termico. Entrambi i problemi sono riconducibili alla stessa causa principale: gli additivi. In un composto a basso contenuto di fumi e privo di alogeni (LSZH), il carico di riempitivo di idrossido, la scelta dei sinergisti, la qualità degli agenti di accoppiamento e la selezione dei coadiuvanti tecnologici decidono molto più di quanto rivelato da una scheda tecnica. Quando il pacchetto di additivi è corretto, il composto offre un ritardo di fiamma costante, fumo moderato, estrusione uniforme e meccanica stabile a lungo termine. Quando è sbagliato, nessuna selezione della resina di base salverà il cavo.
Un composto LSZH non è semplicemente una poliolefina con ritardante di fiamma spruzzato. Una formulazione realizzabile contiene quattro blocchi funzionali: una base poliolefinica, ritardanti di fiamma a base di idrossido metallico, un gruppo di sinergici e stabilizzanti e additivi orientati al processo. Il polimero di base fornisce la matrice; ogni altro componente modifica il modo in cui il materiale brucia, fuma, scorre e invecchia. Per i produttori di cavi, la questione pratica è quali scelte di additivi siano più importanti per l’applicazione prevista.
| Famiglia additiva | Caricamento tipico | Funzione primaria |
|---|---|---|
| Idrossidi metallici (ATH, MDH) | 50–65% del peso totale della formulazione | Decomposizione endotermica, diluizione del carburante, soppressione dei fumi |
| Sinergici (borato di zinco, composti di stagno) | 2–10 ore | Rinforzo del carbone, riduzione della densità dei fumi e della corrosività |
| Agenti accoppianti (silani, derivati degli acidi grassi) | 0,5–2% del peso del riempitivo | Legame riempitivo-polimero, stabilità della dispersione, ritenzione meccanica |
| Coadiuvanti tecnologici e lubrificanti | 1–5 ore | Minore attrito del fuso, superficie di estrusione più liscia, coppia ridotta |
| Antiossidanti e disattivatori dei metalli | 0,2–1,5 p | Stabilità termica a lungo termine, protezione contro l'ossidazione catalizzata dal rame |
Ogni famiglia influenza le altre. Una maggiore quantità di riempitivo di idrossido aumenta il ritardo di fiamma ma richiede un sistema di accoppiamento più forte e un bilanciamento del lubrificante più attento. La formulazione è quindi un compromesso e il compromesso deve adattarsi sia allo standard antincendio che alla linea di estrusione.
Il triidrossido di alluminio (ATH) e il diidrossido di magnesio (MDH) sono i cavalli di battaglia del ritardante di fiamma LSZH. Entrambi si decompongono endotermicamente a temperature elevate, rilasciano vapore acqueo e lasciano un residuo inorganico che diluisce i gas combustibili. L'ATH inizia a decomporsi all'incirca 180–200°C , che lo rende adatto alla lavorazione a bassa temperatura ma ne limita l'uso in gradi ad alta temperatura e sistemi reticolati. L'MDH si decompone a circa 330°C , motivo per cui i gradi LSZH reticolati per irradiazione e ad alta temperatura fanno affidamento su di esso.
La scelta tra ATH e MDH è guidata dalle temperature di lavorazione e di servizio. I composti reticolabili con silano e reticolati per irradiazione raggiungono temperature ben superiori a 200°C durante la lavorazione, quindi l'ATH rilascerebbe acqua prematuramente e creerebbe vuoti. MDH tollera queste condizioni. Per i composti termoplastici lavorati a temperature inferiori a 190°C, l'ATH rimane l'opzione più economica. Anche la temperatura di decomposizione modifica il comportamento dell’incendio: l’MDH agisce più tardi in un incendio rispetto all’ATH, il che sposta la curva di rilascio del calore.
Il carico è la variabile dominante. In un tipico composto di guaina LSZH, rappresenta il riempitivo di idrossido più della metà del peso totale della formulazione. Con carichi del 50–60% in peso, l'indice limite di ossigeno (LOI) sale al 35–45% e il contenuto di alogeni scende quasi allo zero. Allo stesso tempo, la resistenza alla trazione e l'allungamento alla rottura cadono. Il composto diventa più rigido, più fragile e più difficile da estrudere. Questo è il compromesso principale nel compounding LSZH: ogni punto di ritardo di fiamma ottenuto dal caricamento del riempitivo costa una quantità misurabile di duttilità.
| Proprietà | Carico inferiore (~45% in peso) | Carico maggiore (~60% in peso) |
|---|---|---|
| Limitare l'indice di ossigeno | 32-35% | 38-45% |
| Resistenza alla trazione | 12–15MPa | 9–12MPa |
| Allungamento a rottura | 180–250% | 90-140% |
| Densità dei fumi (valore massimo) | Più in alto | Più in basso |
| Comportamento dell'estrusione | Coppia gestibile, finestra più ampia | Più in alto torque, narrower window |
Il compromesso non è lineare. Aumentando il carico del riempitivo dal 45 al 60% in peso si acquisisce un notevole potere ritardante di fiamma, ma si dimezza all'incirca l'allungamento a rottura e si restringe la finestra di lavorazione. Un pacchetto di additivi ben bilanciato spinge la curva nella giusta direzione.
Per applicazioni che richiedono una classe di reazione al fuoco B1, un composto progettato attorno a un sistema di idrossidi ad alte prestazioni, come il nostro Mescola della guaina LSZH di grado B1 , mantiene elevato il LOI preservando la qualità della superficie e la flessibilità previste da un materiale di rivestimento moderno.
Materiale guaina termoplastica termoplastica LSZH ignifuga di grado B1 ML-H9001B1 Siamo Cina all'ingrosso ML-H9001B1 Materiale guaina termoplastico LSZH ignifugo grado B1 Fornitori, Fabbrica, Hangzhou Meilin New Ma... Visualizza il prodotto → Gli idrossidi sopprimono la fiamma, ma non forniscono automaticamente la bassa densità di fumo e la bassa corrosività richieste dagli standard LSZH. Agenti sinergici come il borato di zinco, gli additivi a base di stagno e alcune nanoargille lavorano insieme al riempitivo di idrossido. Il borato di zinco promuove uno strato carbonizzato stabile ed espanso che protegge il polimero sottostante e riduce la generazione di fumo. I composti dello stagno sono stati studiati per decenni per la loro capacità di ridurre il fumo anche a carichi di idrossido inferiori, sebbene l'effetto dipenda fortemente dalla matrice polimerica e dalla qualità della dispersione.
Quando valuti un composto, guarda oltre l’indice di ossigeno. La densità, la tossicità del fumo e la corrosività vengono valutate in base a protocolli specifici utilizzati in applicazioni ferroviarie, marine ed edilizie e il pacchetto sinergico determina le prestazioni di un composto in tali test. Una formulazione con un buon LOI può comunque fallire se i suoi valori di fumo o corrosività non rientrano nelle specifiche.
Capire come per i cavi LSZH vengono misurate la tossicità e la corrosività del fumo aiuta gli acquirenti a interpretare i certificati di sicurezza antincendio con maggiore sicurezza.
Un riempitivo a base di idrossido con un trattamento superficiale inadeguato si comporta come la sabbia nel polimero: si agglomera, crea punti di concentrazione delle tensioni e provoca fessurazioni premature. Gli agenti accoppianti, solitamente silani o derivati di acidi grassi, fanno da ponte tra il riempitivo inorganico e la matrice organica. I risultati sono una maggiore resistenza alla trazione, una migliore ritenzione dell'allungamento, un minore assorbimento di umidità e una microstruttura più uniforme che migliora anche le proprietà elettriche.
La dispersione è il punto in cui molti composti falliscono nella pratica. I riempitivi scarsamente dispersi producono superfici ruvide, accumuli sulla matrice e proprietà meccaniche incoerenti lungo la lunghezza del cavo. Il problema raramente appare su una scheda tecnica ma si manifesta immediatamente sulla linea di produzione. I composti con riempitivi ben dispersi funzionano in modo più pulito, tollerano una finestra di estrusione più ampia e forniscono cavi con spessore delle pareti e finitura superficiale più uniformi. Il collegamento tra dispersione del riempitivo e comportamento di estrusione è un tema ricorrente nella lavorazione LSZH perché collega la qualità delle materie prime alle prestazioni sul campo.
Per applicazioni di isolamento, dove vuoti e agglomerati rischiano guasti dielettrici, una temperatura di 90°C Composto isolante LSZH con un sistema di additivi ben dispersi fornisce la consistenza meccanica ed elettrica richiesta dall'isolamento a parete sottile.
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La gestione dell’umidità si colloca nell’interfaccia tra la tecnologia additiva e la pratica di produzione. Poiché i riempitivi a base di idrossido sono idrofili, un composto che ha assorbito umidità durante lo stoccaggio produrrà superfici porose e marcate. L'operatore dell'estrusore deve seguire le raccomandazioni di essiccazione del fornitore del composto e il composto stesso necessita di un imballaggio che mantenga bassa la raccolta di umidità durante il trasporto e lo stoccaggio.
Si prevede che i cavi rimarranno utilizzabili 20-30 anni . I materiali LSZH devono affrontare due sfide legate all'invecchiamento: l'ossidazione termica della matrice poliolefinica e la degradazione catalitica causata dal rame a contatto con il conduttore. Gli antiossidanti rallentano le reazioni a catena dei radicali, mentre i disattivatori del rame si complessano con gli ioni metallici in modo che non possano catalizzare l’ossidazione. Senza un pacchetto stabilizzatore bilanciato, un isolamento LSZH perde rapidamente l'allungamento alla rottura e non soddisfa i requisiti di invecchiamento termico di standard come IEC 60811 o UL 1581.
I composti isolanti aderiscono direttamente ai conduttori in rame, quindi il sistema stabilizzatore deve includere disattivatori del rame, non solo scavenger di radicali. Altrimenti la durata del cavo crolla anche quando il polimero di base è ben scelto. Questo è uno dei motivi per cui il specifiche meccaniche ed elettriche a lungo termine dei composti LSZH meritano tanta attenzione quanto i loro nuovi valori.
Le prestazioni a lungo termine non sono visibili nel test al fuoco. Gli acquirenti dovrebbero chiedere dati meccanici obsoleti, non solo nuovi numeri di trazione, quando confrontano composti per progetti con una lunga durata.
Gli ambienti di servizio aggiungono ulteriori richieste. Un cavo in un'area ricca di petrolio necessita di una guaina LSZH con modificatori di resistenza all'olio. Un cavo installato all'esterno necessita di stabilizzatori UV. Un cavo che corre in climi freddi necessita di flessibilità alle basse temperature, difficile da ottenere quando il composto è molto riempito. Questi requisiti funzionali vengono gestiti attraverso il pacchetto di additivi, non solo attraverso il polimero di base.
Il nostro mescola della guaina LSZH resistente all'olio è un esempio di formulazione in cui il sistema ritardante di fiamma a base di idrossido è combinato con un pacchetto di compatibilità per mantenere la camicia flessibile e priva di crepe in presenza di lubrificanti e carburanti.
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Gli additivi in un composto LSZH fanno la differenza tra un materiale che porta semplicemente un'etichetta priva di alogeni e uno che funziona in modo affidabile in caso di incendio, sopravvive a decenni di servizio e funziona senza problemi sulla linea di produzione. Con tre decenni di esperienza nei materiali per cavi e test di laboratorio interni, formuliamo composti LSZH per cavi per l'edilizia, le comunicazioni, l'energia, i trasporti e l'energia, condividendo il ragionamento alla base di ciascuna formula anziché semplicemente una scheda tecnica. Questa trasparenza è il vero indicatore della qualità del composto.
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