低煙性PVC電線・ケーブルコンパウンドの紹介
低煙性PVC（ポリ塩化ビニル）電線・ケーブルコンパウンドは、燃焼時の煙や有毒ガスの排出を最小限に抑えるよう設計された特殊な熱可塑性材料です。そのため、火災安全性が最優先される用途には不可欠な選択肢となっています。電気ケーブルの絶縁体や被覆材として一般的に使用されるこれらのコンパウンドは、いくつかの重要な特長を備えています。
構成：低発煙性 PVC 化合物は、PVC 樹脂、可塑剤 (ジオクチルフタレート、トリ-2-エチルヘキシルトリメリテートなど)、難燃剤 (三酸化アンチモン、三水和アルミニウム、ホウ酸亜鉛など)、安定剤 (カルシウム/亜鉛ベース)、充填剤 (炭酸カルシウム)、および潤滑剤を組み合わせて配合されます。
低煙性:標準的な PVC は濃い煙によってわずか 30 分で視界が最大 90% 低下する可能性がありますが、低煙 PVC 化合物は BS EN 61034 などの安全基準を満たすように設計されています。これらの化合物は燃焼中に少なくとも 60% の光透過率を可能にし、安全性を大幅に向上させます。
難燃性PVCは塩素含有量により本質的に難燃性を有しており、さらに難燃添加剤を加えることでさらに難燃性が強化されます。これらの化合物は、IEC 60332-1-2、UL VW1、E84（延焼指数<25、煙発生指数<50）といった厳格な規格を満たしています。
用途:データ センター、トンネル、航空機、鉄道車両、公共の建物などの高リスク環境で一般的に使用されている低煙 PVC ワイヤおよびケーブル化合物は、火災発生時の煙や有毒ガスに関連するリスクを最小限に抑えるために不可欠です。
低煙性PVC電線・ケーブルコンパウンドの一般的な加工上の課題と解決策
低煙性PVCコンパウンドの加工には、特にその複雑な配合に起因する様々な課題への対応が求められます。以下では、最も一般的な加工上の問題とその解決策について解説します。
1. 充填剤含有量が多いため、流動性が低下し、トルクが大きくなる
チャレンジ：低煙性を実現するために、PVCコンパウンドにはアルミニウム三水和物（ATH）や水酸化マグネシウム（Mg(OH)₂）などの無機充填剤が高濃度で含まれることが多く、通常は重量比で20～60%です。これらの充填剤は煙や炎を軽減しますが、粘度を高め、流動性を低下させ、機器の摩耗を引き起こす可能性があります。
解決策:
内部/外部潤滑剤（例：ステアリン酸カルシウム、ポリエチレンワックス、シリコーン添加剤）を 0.5～2.0 phr の割合で添加すると、粘度が下がり、流動性が向上します。
混合と充填剤の分散を改善するには、高 L/D 比の二軸スクリュー押出機を使用します。
均一な配合を確実にするために、円錐状の力で供給するニーダー システムを使用します。
適合性を向上させ、摩耗を減らすために、粒子サイズと表面処理が制御された充填剤を選択してください。
2. 熱安定性
チャレンジ：PVC は加工中に劣化する可能性があり、特に充填剤や難燃剤の含有量が多い場合は塩化水素 (HCl) ガスが放出され、材料の劣化、変色、機器の腐食につながります。
解決策:
HCl を中和して劣化を防ぐために、カルシウム/亜鉛ベースの安定剤などの熱安定剤を 2 ～ 4 phr 添加します。
熱安定性と光安定性を向上させるために、エポキシ化大豆油 (ESO) を補助安定剤として使用します。
過熱を避けるために、処理温度を正確に制御します (160 ～ 190°C)。
加工中の老化耐性を高めるために、フェノール系抗酸化剤（例：ビスフェノール A 0.3～0.5%）を含めます。
3. 可塑剤の移行
チャレンジ：柔軟性を高めるために使用される可塑剤は、高熱下（データセンターなど）で移動する可能性があり、残留物が蓄積して信号伝送を妨げたり、ケーブルの寿命を縮めたりする可能性があります。
解決策:
移行を最小限に抑えるには、モノマー性可塑剤 (DOP、DINP など) の代わりに非移行性ポリマー可塑剤を使用します。
OTECH が先駆者となって、高温環境での可塑剤の移動を防ぐ「非液体」プレナム処方を開発します。
揮発性が低く、高温用途に適した TOTM などの可塑剤を選択してください。
4. 難燃性と煙抑制のバランス
チャレンジ：三酸化アンチモン（3～5%）や臭素化合物（12～15%）などの添加剤で難燃性を高めると、煙の発生量が増加する可能性があり、両者の特性のバランスを取ることが困難になります。同様に、炭酸カルシウムなどの充填剤は煙の発生量を減らすことができますが、酸素指数を低下させ、難燃性に影響を与える可能性があります。
解決策:
相乗効果のある難燃剤の組み合わせ（例：ATHとホウ酸亜鉛）を使用することで、難燃性と煙抑制効果の両方を最適化できます。例えば、ATHは水蒸気を放出して燃焼を阻害し、炭化保護層を形成することで煙の発生を抑えます。
量が多すぎると酸素指数が低下する可能性があるため、コスト、煙抑制、難燃性のバランスをとるために、CaCO₃ の充填量を 20 ～ 40 phr に制限します。
ハロゲン化添加剤に大きく依存せずに難燃性を高めるために、放射線架橋 PVC などの架橋可能な PVC 配合を検討します。
5. 加工性と表面品質
チャレンジ：充填剤や添加剤の含有量が多いと、表面仕上げが悪くなり、ダイの垂れ、押し出しの一貫性がなくなり、最終的なケーブル製品の外観と性能に影響を及ぼします。
ソリューション:使用SILIKEシリコーンパウダー LYSI-100A。 これシリコン系添加剤広く使用されている効率的な潤滑油処理添加剤PVC対応樹脂システムにおいて、加工特性と表面品質を向上させます。樹脂の流動性、金型への充填・離型性の向上、押出機トルクの低減、摩擦係数の低減、耐傷性の向上、耐摩耗性の向上など。
PVCコンパウンドおよび最終製品用途におけるシリコーンパウダーLYSI-100Aの主な利点：
1) 低煙 PVC 電線・ケーブル複合材: 押し出しが安定し、ダイ圧力が低く、電線・ケーブルの表面が滑らかです。
2) 低摩擦 PVC ワイヤーとケーブル: 摩擦係数が低く、滑らかな感触が長持ちします。
3) 傷に強いPVC 製品: PVC シャッターと同様に傷に強いです。
4) PVC プロファイル: 金型充填と金型離型性が向上し、金型のフラッシュが発生しません。
5) PVC パイプ: 押し出し速度が速くなり、COF が低減し、表面の滑らかさが向上し、コストが削減されます。
PVC複合加工や表面欠陥に問題がある場合、または低煙PVC電線やケーブル加工に苦労している場合は、LYSI-100A シリコンパウダーは、よりスムーズな押し出しと高い効率を実現します。
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投稿日時: 2025年5月9日
