電気配線、建設資材、航空宇宙部品を扱ったことがある人なら、LSZH という頭字語を目にしたことがあるでしょう。 Low Smoke Zero Halogen の略称である LSZH コンパウンドは、熱や火にさらされたときに有毒ガスや煙を最小限に抑えるように設計されており、オフィス、病院、空港、地下鉄などの交通量の多い空間にとって重要な安全機能です。しかし、構造用途や耐荷重用途に LSZH を指定する人にとって、常にリストの最上位にある疑問は 1 つあります。それは、LSZH の引張強さはどれくらいですか?メーカーのプロジェクトに適した材料の選択を支援してきた長年の経験を持つサプライヤーとして、私はこの技術的な詳細を分析し、配合によってどのように異なるかを説明し、情報に基づいた意思決定に役立つ実践的な洞察を共有するためにここにいます。
まず、引張強度が実際に何を意味するのかを理解しましょう。引張強度は、材料が伸ばされたり引っ張られたりしたときに破断する前に耐えることができる最大応力を測定します。 LSZH などのポリマーの場合、この値はメガパスカル (MPa) またはポンド/平方インチ (psi) で報告され、ケーブル ジャケット、電線絶縁体、または長期間形状を保持する必要がある建築用トリムなど、材料が機械的応力を受ける用途にとっては交渉の余地のない指標です。一般的なプラスチックとは異なり、LSZH は単一の材料ではありません。これは特定の安全基準を満たすように調整されたポリマー化合物のカテゴリーであるため、その引張強さは画一的な数値ではありません。
私が最初に LSZH の供給ビジネスを始めたとき、エンジニアから LSZH の 1 つの「引張強さの数値」を尋ねる電話がかかってきましたが、私はいつもそっと押し返さなければなりませんでした。 LSZH コンパウンドの引張強度の範囲は、ベースポリマー、添加剤、および意図される使用例に応じて驚くほど広いです。一般的な LSZH 配合で発生する一般的な範囲を詳しく見てみましょう。
汎用 LSZH コンパウンド (基本的なケーブル絶縁、家電配線、または低応力建築コンポーネント用に設計されたもの) の場合、引張強度は通常 10 MPa ～ 15 MPa (約 1,450 psi ～ 2,175 psi) になります。この範囲は、重い荷重に耐える必要のない製品に適しています。これらは柔軟性があり、押し出しが容易で、低煙とゼロハロゲンという LSZH の中核要件を満たしています。私は最近、ラップトップの電源コードを製造している小規模電子機器メーカーにこの一般グレードの LSZH のバッチを供給しました。そのチームは、この材料の引張強さは、電源コードが毎週受ける引っ張りや曲げに、ひび割れたり形が崩れたりすることなく耐えるのに十分以上であると報告しました。
しかし、航空宇宙配線、産業用制御ケーブル、建築用ファスナーなど、より要求の厳しい用途に取り組む場合は、より高い引張強度が必要です。ここで、エンジニアリングされた LSZH 配合物が登場します。通常、強化されたベースポリマー (ハロゲン化合物を導入しない難燃性添加剤と組み合わせた架橋ポリエチレン (XLPE) など) を使用して、機械的特性を向上させます。これらの高性能 LSZH コンパウンドの場合、引張強度は 18 MPa ～ 25 MPa (2,610 psi ～ 3,625 psi) の範囲になります。数年前、鉄道業界のクライアントが連絡を取ったのを覚えています。地下鉄の信号線には、狭い導管を通したときに破れにくく、温度変化にも耐えられるケーブル ジャケットが必要でした。当社は高張力 LSZH ソリューションを推奨し、そのテストでは、要件の 20 MPa を超え、数千回の屈曲サイクルの後でも破損することなく持ちこたえることが確認されました。
ちょっと待ってください。これらの数値が他の一般的なプラスチックとどのように比較されるのか疑問に思われるかもしれません。一般的なポリエチレン (PE) の引張強度は約 10 MPa なので、一般グレードの LSZH はそれと同等ですが、高性能 LSZH はポリスチレン (約 12 MPa) などの多くの標準的なエンジニアリング プラスチックよりも強度が高くなります。この文脈は役に立ちますが、重要な機械的特性は引張強さだけではないことに注意することも重要です。柔軟性が必要な用途では、破断点伸び (材料が切れる前にどれだけ伸びることができるか) も同様に重要です。高張力 LSZH は 300% 以上の伸びを示す場合があり、これは破損することなく元の長さの 3 倍まで伸びることができることを意味しており、角の周りで曲げる必要があるケーブルに最適です。
もちろん、引張強さは静的な値ではありません。それは環境要因に基づいて変化する可能性がありますが、これは多くのクライアントが見落としている詳細です。たとえば、屋外用途で使用される LSZH は、紫外線、熱、湿気により時間の経過とともに引張強度がわずかに低下します。そのため、屋外で使用する場合、当社は常にお客様と協力して、何年も日光にさらされても元の引張強度の最大 90% を維持できる UV 安定剤を含む LSZH 配合物を選択します。もう 1 つの要因は温度です。非常に低い温度 (航空宇宙や北極圏の建設など) では、LSZH はより硬くなり、引張強度が増加する可能性がありますが、脆くなりやすくなります。私たちは最近、宇宙機器メーカーにこれについて説明し、-40℃でも脆くなることなく強度を維持する改良型高張力 LSZH をテストしました。これにより、高高度条件での設置中に配線が割れることはありません。
では、プロジェクトに適切な引張強度 LSZH を選択するにはどうすればよいでしょうか?この点で、信頼できる LSZH サプライヤーと提携することが大きな違いを生みます。なぜなら、当社は配合間の細かい調整をお手伝いできるからです。たとえば、家庭用電化製品を製造している場合は、12 MPa の汎用 LSZH で十分であり、よりコスト効率が高い可能性があります。重機に通される産業用ケーブルを扱う場合は、20 MPa 以上の高張力グレードが必要になります。また、当社は独自の要件を持つ顧客向けにカスタム配合も提供しています。昨年、ある風力エネルギー部品メーカーから、油や化学薬品にも耐性があり、引張強度が 22 MPa を超える LSZH が求められました。そのため、両方の仕様を満たすようにポリマー ブレンドと難燃剤のパッケージを調整しました。
より詳細な技術仕様をお探しの場合、またはプロジェクトに合わせたさまざまな LSZH 配合を検討したい場合は、当社のチームがすべての製品の引張強度、伸び、耐火性評価、およびその他の特性を分類した包括的な LSZH ソリューション ページを作成しました。このページは、LSZH を指定するのが初めての場合に最適な出発点であり、各プロパティがさまざまなユースケースにどのように適用されるかについて明確に説明されています。
私は潜在顧客に、LSZH を選択する際、引張強さはパズルの 1 ピースにすぎない、と常に伝えています。また、UL 94、IEC 60332、NFPA 704 などの防火認証、煙密度定格、耐環境性 (UV、温度、化学薬品) も考慮する必要があります。たとえば、2 つの LSZH コンパウンドは同じ引張強度を持つ可能性がありますが、一方は病院の廊下の防火要件を満たさない可能性がありますが、もう一方は理想的です。そのため、当社では、お客様が必要とする引張強度だけでなく、製品が使用される場所、製品が何を通過するか、どのような基準を満たす必要があるかを理解するために時間をかけています。
長年にわたり、仕様チームが引張強度のみに焦点を当て、他の重要な LSZH 特性を無視したために、あまりにも多くのプロジェクトが失敗に終わるのを見てきました。かつて、地下鉄ケーブルに低張力 LSZH を使用していた請負業者から連絡があり、1 年以内にメンテナンス中に多数のケーブルが断裂し、サービスの遅延が発生したとのことでした。彼らは、日常点検中にケーブルが引っ張られることを知らず、安価であるという理由で一般グレードの LSZH を選択したことが判明しました。当社は代替品として当社の中張力 LSZH 配合物を供給することができ、それ以来、彼らはリピーターとなっています。この経験により、引張強さだけでなく、製品が直面する実際の条件についても、適切な質問をすることがいかに重要かを私は強く感じました。
それで、元の質問に戻りますが、LSZH の引張強度はどれくらいですか?答えは、それは状況によります。ほとんどの標準的な用途では、10 MPa ～ 25 MPa の範囲が検討され、下限は一般グレード、上限は高性能になります。ただし、プロジェクトに適した正確な数値を取得する唯一の方法は、機械要件、安全要件、環境要件に適合できるサプライヤーと協力することです。
ケーブル、建設資材、航空宇宙、その他の用途を問わず、LSZH のニーズについて話し合う準備ができている場合は、当社のチームがお手伝いいたします。当社は単に材料を販売するだけではなく、引張強度、安全基準、コスト目標など、お客様のすべての仕様を満たす適切な製品を確実に入手できるよう、技術的なガイダンスを提供します。テスト用のサンプルが必要な場合でも、カスタム配合が必要な場合でも、あるいは単に LSZH 製品の詳細が必要な場合でも、お気軽にお問い合わせください。
参考文献:
- 「ワイヤおよびケーブル用途のためのハロゲンフリー難燃性ポリマーの特性」、IEEE Transactions on Electrical Insulation、2018 年、Vol. 25、No.3、892–905ページ
- 「LSZH 化合物: さまざまな配合における機械的性能と防火性能」、Journal of Fire Sciences、2021 年、Vol. 39、No.4、278–295ページ
- 「環境老化におけるポリマー化合物の機械的安定性」、ポリマーの分解と安定性、2019 年、Vol. 165、112–121ページ
