Что такое соединение LSZH и как оно работает?

Что такое соединение LSZH?

LSZH означает Low-Smoke Zero-Halogen и относится к категории полимерных соединений, в состав которых не входят галогенированные антипирены, такие как хлор или бром. Когда эти материалы горят, они выделяют значительно меньше токсичного дыма и едких газов по сравнению с обычными соединениями на основе ПВХ. Соединения LSZH обычно изготавливаются на основе полиолефина, такого как сополимеры полиэтилена или этилена, в сочетании с антипиренами на основе гидроксидов металлов, такими как гидроксид алюминия или гидроксид магния. Такой состав позволяет материалу самозатухать и подавлять дымообразование при горении, поэтому его широко выбирают для изоляции и оболочки кабелей в закрытых или густонаселенных помещениях.

Основная функция состава LSZH — это не просто огнестойкость в традиционном смысле этого слова, а, скорее, контроль того, что происходит после воспламенения. Поскольку составы, не содержащие галогенов, не выделяют хлористого или бромистого водорода, видимость во время пожара остается более высокой, а риск вторичного повреждения электронного оборудования из-за остатков коррозии снижается.

Состав материала и химическая структура

Типичный состав LSZH состоит из полимерной матрицы, системы огнестойких наполнителей и различных технологических добавок, повышающих гибкость и механическую долговечность. В качестве базовой смолы обычно выбирают полиолефины, такие как этиленвинилацетат (ЭВА) или полипропилен, поскольку они не содержат атомов галогена в своих молекулярных цепях. Затем в смесь загружают тригидрат алюминия (ATH) или дигидроксид магния (MDH), иногда в концентрациях, превышающих шестьдесят процентов по весу, чтобы добиться адекватного подавления пламени за счет эндотермической реакции разложения, которая поглощает тепло и выделяет водяной пар.

Роль сшивки в молекулярной сети

Сшивка преобразует линейные полимерные цепи в трехмерную сетчатую структуру, что повышает термостойкость, механическую прочность и устойчивость к деформации при длительном термическом или механическом воздействии. Без сшивки многие соединения LSZH на основе полиолефинов размягчаются или деформируются при умеренно повышенных температурах, ограничивая срок их службы в сложных условиях.

Методы сшивания: химические и радиационные процессы

Существует два распространенных подхода, используемых для сшивания соединений LSZH во время производства: химическое сшивание и радиационное сшивание. Химическое сшивание основано на пероксидных добавках, которые разлагаются под воздействием тепла во время экструзии, образуя поперечные связи между полимерными цепями. Этот метод используется на протяжении десятилетий и остается экономически эффективным для многих приложений общего назначения.

При радиационном сшивании, напротив, используется ускоритель электронов для бомбардировки экструдированного соединения электронами высокой энергии после того, как слой кабеля или оболочки был сформирован. Этот процесс разрывает химические связи внутри полимера и способствует образованию стабильной сетевой структуры, не полагаясь на химические реакции, активируемые при нагревании. Поскольку реакция сшивки запускается извне, а не с помощью термически активируемого агента, сшивка облучением имеет тенденцию обеспечивать более равномерную плотность сшивки по всему материалу, а также более высокие скорости обработки и отсутствие химических остатков от разложившихся пероксидов. Полученный компаунд обычно демонстрирует более стабильную термостойкость и огнестойкость по всей длине кабеля, что имеет большое значение при длительных производственных циклах.

Почему сшивка облучением подходит для сложных условий

Потому что сшитые облучением соединения LSZH Чтобы добиться стабильной молекулярной структуры без введения побочных продуктов, их часто используют для проектов, где пожарная безопасность и плотность размещения людей устанавливают строгие пороговые значения производительности. Туннели метро, ​​центры обработки данных, объекты атомной энергетики и сверхвысотные коммерческие здания часто требуют использования этого метода обработки, поскольку любая несогласованность в сшивании может привести к тому, что кабель станет слабым местом в противопожарной безопасности во время реальной чрезвычайной ситуации.

Ключевые характеристики производительности

Требования к характеристикам соединений LSZH различаются в зависимости от предполагаемого применения, но обычно оцениваются несколько свойств: температурный диапазон, низкотемпературная гибкость, устойчивость к ультрафиолетовому воздействию, стойкость к озону и химическая стойкость к кислотам или щелочам. Например, огнестойкий изоляционный и оболочный материал LSZH, сшитый под воздействием ускорительного облучения 125°C, разработанный для фотоэлектрических применений, иллюстрирует, как эти свойства объединяются в одном составе.

Такое сочетание термостойкости, низкотемпературной гибкости и устойчивости к атмосферным воздействиям позволяет составу этого типа выдерживать перепады температур и воздействие солнца, типичное для солнечных установок на крыше и на земле, сохраняя при этом безгалогеновое, малодымное пожароопасное поведение и достаточную механическую прочность для обращения во время установки.

Типичные применения компаундов LSZH

Соединения LSZH используются в широком спектре кабельной и проводной продукции там, где важны пожарная безопасность, плотность размещения людей или чувствительность оборудования. В транспортной инфраструктуре, такой как метро и железнодорожные туннели, кабели, изолированные материалами LSZH, помогают ограничить накопление дыма, которое может затруднить пути эвакуации во время происшествия. В центрах обработки данных, где плотные прокладки кабелей проходят рядом с чувствительным электронным оборудованием, безгалогеновые соединения снижают вероятность повреждения серверов и сетевого оборудования коррозионным газом даже при незначительном возгорании.

Объекты ядерной энергетики применяют аналогичные рассуждения на еще более строгом уровне, поскольку выход из строя кабеля в этих условиях влечет за собой последствия, выходящие далеко за пределы непосредственной территории. Сверхвысотные коммерческие здания с их большими расстояниями эвакуации и большим количеством людей также обычно используют кабели LSZH для цепей жизнеобеспечения и распределения электроэнергии. За пределами строительной инфраструктуры фотоэлектрические электростанции полагаются на изоляцию и оболочку LSZH для солнечных кабелей, которые должны выдерживать годы воздействия на открытом воздухе, сохраняя при этом огнестойкие характеристики, как показано на примере материала, сшитого при облучении при 125°C, описанного ранее.

LSZH по сравнению с обычной изоляцией из ПВХ

Поливинилхлорид, или ПВХ, уже давно служит стандартным изоляционным материалом для проводов и кабелей благодаря своей доступности и удобству обработки. Однако ПВХ содержит хлор, и при горении он выделяет газообразный хлористый водород вместе с густым черным дымом. Составы LSZH были разработаны частично для устранения этих недостатков в условиях, когда пожарная безопасность имеет дополнительный вес.

Производственные аспекты и отраслевые стандарты

Производство компаунда LSZH предполагает балансирование содержания огнезащитного наполнителя с механическими свойствами, поскольку более высокое содержание наполнителя обычно улучшает огнестойкость, но может уменьшить удлинение и гибкость, если он не составлен должным образом. Производители компаундов часто корректируют связующие агенты и технологические добавки, чтобы поддерживать работоспособность при экструзии, сохраняя при этом концентрацию наполнителя достаточно высокой, чтобы соответствовать требованиям к пламени и дыму.

Испытания материалов LSZH обычно включают измерение плотности дыма, выбросов кислых газов, кислородного индекса и поведения распространения пламени в соответствии со стандартами, такими как IEC 60754 по содержанию галогенов и IEC 61034 по плотности дыма, а также региональными эквивалентами в зависимости от местоположения проекта. Для продуктов, сшитых облучением, дополнительное внимание уделяется тестированию содержания геля, которое измеряет степень достигнутой сшивки и служит индикатором того, насколько последовательно процесс ускорителя электронов преобразовал полимерную сетку в данной производственной партии.

Поскольку в строительных нормах и инфраструктурных проектах по-прежнему уделяется все большее внимание пожарной безопасности в замкнутых или густонаселенных помещениях, соединения LSZH, особенно те, которые производятся путем радиационного сшивания, вероятно, останутся распространенным выбором спецификации для кабелей, которые должны надежно работать как в обычных условиях эксплуатации, так и в непредвиденных сценариях пожара.