WCA January 2018

高性能无卤初级 90°C 湿式低压 绝缘系统的开发和认证

作者： Mike E Slevin 、 David G Roberts 、 Allan P Marconi 和 James Freestone 、 SACO AEI Polymers

摘要 本论文介绍了一种符合 UL 44 要求、低烟无卤、湿固化电缆 绝缘产品的开发和认证。文中概述了整体开发概念，提供了 最终化合制剂的数据，显示该产品已完全超越了在消防、电 气、机械和物理方面的要求。 文中还简要回顾了该产品的工业规模挤压性能。由于 LSZH 电 缆类型在北美地区应用更为普遍，本开发项目可作为新电缆 设计和未来化合物开发的实体平台。 1 概述 全世界对各种类型低烟无卤型( LSZH )电缆的关注度日益加 大，这种产品尤其适用于修建高人口密度基础设施，比如公 共交通、商业建筑、机场和类似的公共场所 [1] 和 [2] 。 LSZH 绝缘材料(至 1,000V )已经在很多国际市场中得到广泛使用， 对之还推出了多项国际性和国家性标准。 我们最初的考量是开发出一种可在低压 (LV) 系统中具有绝缘性 的材料，能够应对安装温度(低温属性)，能够抵御安装过程 严苛的机械环境，最后还要在使用过程中具备良好的机械和 热老化特性。 此外，单芯导体电线和电缆的绝缘性对整个已安装产品具有 重大影响，需要具备良好的耐流体(油)性，这也是开发结实 耐用 LSZH 绝缘材料过程中的重大挑战。

粉碎指标 ( 1200 lbf min )

系列 1

系列 2

系列 3

系列 4

系列 5

系列 6

系列 7

系列 8

系列 9

❍ 图 1 : 粉碎性能

北美地区的 LV 绝缘产品标准是对 LV 绝缘系统提出的另外一个 挑战，该标准在长期湿电稳定性方面提出了要求。

交联绝缘材料在超载环境下可提供最高水平的保护，这一重 要的益处使其成为比热塑绝缘材料更佳的选择。 在实际生产过程中，交联 LSZH 绝缘系统的生产方法包括有机 过氧化物( CV )或电子束系统，但这两者的成本都很高。湿固 化方法具有极佳的生产效率，既避免了高成本问题，又具备 极佳的制造柔性。 UL 44 标准对绝缘产品的最低防火性能要求是：水平燃烧达到 FT2 ；单绝缘线芯可作为一种独立产品，或进一步用于多芯电 缆之中。 因此，在全面的竖直(台阶)火焰试验中，产品必须能具备独 立的绝缘性，又可作为完整电缆中的一个组成部分。单芯绝 缘产品的性能，通常应该比在 FT2 测试中的表现更高。 本文的目标是：提供一种满足 UL 44 XHHW-2 要求的 LSZH 系 统，同时可满足抗流体要求，具有湿固化方法的加工优势。 最初的产品开发工作着眼于两大难题，其一是寻找阻燃剂过 滤器系统，可在 90°C 水中提供稳定的绝缘性。其二是满足 UL44 的水平火焰性能要求，具备更佳的烟雾和火焰特性，在 全面消防试验中实现各性能之间的理想平衡。 我们还对程序方法进行了仔细考量和调查，包括 CV 、电子束 和湿固化。通过将高纯度过滤器、防潮添加剂化学、聚合物 体系周密优化和移植化学相结合，在各性能之间实现了卓越 的平衡。

❍ 表 1 : 根据 UL 44 对 XHHW-2 类型绝缘产品的要求和备选要求，概 述化合物的开发目标

性能

要求

开发目标

抗张强度 /psi

1,500 >150 1,200

1,800

伸长率 % 抗粉碎性

200

1,400

高温变形 % (131ºC) 抗冷弯曲 °C

<30

<10

-25 -40

-40 -40

冷冲击 °C

耐油性 I 和 II

耐油性

备选

长期湿 IR 90ºC 最 低要求 MΩ/1,000 英尺

UL 44 中的稳定性 要求

12 周 100

64

www.read-wca.com

Wire & Cable ASIA – January/February 2018