Composés de polyoléfines ignifuges pour les applications de câbles de construction et industriels

Un composé de gaine sans halogène à 90 °C peut réussir le test de flamme sur un seul fil EN 60332-1-2 tout en échouant à la classification Cca inscrite dans le bon de commande. La norme EN 50399 mesure le dégagement de chaleur sur un chemin de câbles en faisceau à 20,5 kW puis à 30 kW, de sorte que la classe de feu appartient à la conception du câble fini, et non aux pellets décrits sur la fiche technique.

Précisez d'abord la classe de feu, puis le polymère.

L'ordre de fonctionnement d'un composé polyoléfinique ignifuge est la classe de feu, la température de fonctionnement continue, la voie de réticulation, la fenêtre d'extrusion, puis la documentation. L'inversion de cet ordre est la raison pour laquelle les câbles sont reformulés après un test de type échoué.

Selon la norme EN 50575, les câbles installés en permanence dans les bâtiments sont classés selon la norme EN 13501-6 en sept classes de réaction au feu : Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca et Fca. Tout ce qui précède Eca combine les tests sur un seul fil EN 60332-1-2, les tests de faisceaux EN 50399 à 20,5 kW et 30 kW, la densité de fumée EN 61034-2 et la conductivité des gaz acides EN 60754-2. La conséquence pratique de la sélection des composés est exposée dans comment les indices ignifuges déterminent la sélection du composé LSZH : une classe supérieure déplace la contrainte du polymère de base vers le système de charge, le carbonateur et le comportement d'égouttement de la gaine.

Quel est l'effet d'une charge minérale de 50 à 65 % sur le composé ?

À ce niveau de charge, c'est la charge, et non le polymère, qui régit le composé. Les formulations de gaines HFFR publiées, y compris US20210147662A1, décrivent des charges d'hydroxyde d'aluminium de 50 à 65 % en poids. En dessous de cette bande, les performances de la flamme diminuent ; au-dessus, l'allongement à la rupture et le débit d'extrusion deviennent la contrainte.

L'hydroxyde d'aluminium se décompose de manière endothermique entre 180 et 200 °C environ et libère de la vapeur d'eau ; l'hydroxyde de magnésium se décompose vers 330 °C. L'écart est autant une décision de traitement qu'une décision d'incendie : les systèmes ATH fonctionnent dans une fenêtre d'extrusion en dessous d'environ 200 °C, tandis que la réticulation au peroxyde dans un tube de vulcanisation continue est suffisamment chaude pour que les systèmes à base de MDH soient normalement choisis.

La charge minérale non couplée diminue la résistance à la traction et l'allongement à la rupture. Le polyéthylène greffé à l'anhydride maléique rétablit l'adhésion charge-matrice, et un additif silicone ou carbonateur soulève le résidu. Confirmez-le avec des tests de traction et d'allongement EN 60811-501 sur l'isolation ou la gaine finie, et non sur une plaque fournie avec la fiche technique.

La limitation de l'indice d'oxygène à la norme ISO 4589-2 est un numéro de contrôle en laboratoire. Il ne prédit pas les performances de la norme EN 50399, car le dégagement de chaleur sur un plateau groupé dépend autant de la force du charbon et de l'égouttement que de l'indice d'oxygène.

Thermoplastique ou réticulé : décidez en conséquence

Le LSZH thermoplastique s'adapte aux câbles de construction et de communication de 70 à 90 °C où le coût de conversion et le recyclage des déchets sont importants. Le LSZH réticulé est le bon choix lorsque le câble doit résister à une température de 105 à 150 °C, passer un test de thermofixation selon EN 60811-507 ou tolérer des flexions répétées.

Carte d'application : quelle norme décide de la note

Quatre normes couvrent la plupart des décisions relatives aux polyoléfines ignifuges : EN 50575 avec EN 13501-6 pour les câbles de construction de l'UE, UL 1685 ou CEI 60332-3-24 pour les installations de plateaux industriels, EN 45545-2, ensembles d'exigences R15 et R16 pour le matériel roulant, et EN 50618 ou CEI 62930 pour les câbles photovoltaïques.

Le fil de construction est le boîtier le plus serré en volume. Un isolant LSZH réticulé par irradiation à 105 °C portant une classification B1 nécessite un système de remplissage qui conserve son allongement après vieillissement et un agent de carbonisation qui maintient le dégagement de chaleur à l'intérieur de la courbe EN 50399.

ML-FJ105B1 Isolation LSZH B1 réticulée 105°C Isolation LSZH B1 réticulée à 105 °C pour fils de construction, destinée à supporter l'allongement au vieillissement et les performances de dégagement de chaleur dans des constructions de fils étroitement spécifiées. Voir le produit →

La gaine du câble d'alimentation tire dans la direction opposée : une gaine LSZH thermoplastique à 90 °C classée B1 doit rester flexible sur une construction blindée à trois conducteurs, ce qui est exactement là où la charge de charge et les performances à basse température entrent en conflit.

Gaine thermoplastique ML-H9001B1 LSZH B1 pour câbles d'alimentation et de commande LSZH thermoplastique B1 sheath for power and control cables, designed for bundled combustion performance and 60% light transmittance in cable constructions. Voir le produit →

Le câble de données ajoute de la fumée à l'équation, car une gaine B2ca doit limiter à la fois le dégagement de chaleur et la densité optique tout en continuant à se dénuder proprement à l'extrémité du connecteur.

Composé de gaine de câble de communication à faible émission de fumée ML-TH9001B2ca 90°C Composé de gaine ignifuge à faible dégagement de fumée à 90 °C, sans halogène, pour câbles de communication, y compris les câbles de données, coaxiaux/réseau et à fibre optique, avec une formulation prête à l'extrusion. Voir le produit →

Où les échecs de sélection apparaissent

La plupart des défaillances des polyoléfines ignifuges sur la ligne sont des défaillances de processus et non des défaillances chimiques. La capture de l'humidité, une mauvaise dispersion des charges et une mauvaise densité de réticulation expliquent plus de rejets que le choix du polymère de base.

• Humidité : les composés chargés d'hydroxyde absorbent l'eau, le séchage est donc obligatoire et la courbe de séchage du fournisseur, et non un réglage par défaut, définit la température et le temps de séjour.
• Dispersion : une pression croissante du tamis et un allongement à la rupture décroissant sont les premiers signaux ; les agglomérats font également dériver les résultats de flamme entre les lots.
• Réticulation : la prise à chaud selon la norme EN 60811-507 et la teneur en gel confirment la densité de durcissement, le composé de silane sous-durci ne se déformant pas et le composé surdurci devenant cassant.
• Vieillissement : le vieillissement au four EN 60811-401 à la classe de température déclarée sur le certificat indique si l'emballage de remplissage a été stabilisé pour cette valeur.

Hangzhou Meilin New Materials Technology Co., Ltd. compose des polyoléfines ignifuges et du PVC provenant de trois usines de Lin'an, Hangzhou, sur 31 lignes automatisées, et publie ses équipement de test en laboratoire interne dans le cadre du dossier du fournisseur. Cette liste est l’une des premières choses à demander à tout candidat, car la dispersion et le vieillissement des sinistres ne valent que par les instruments qui les sous-tendent.

Liste de contrôle d'approvisionnement avant de qualifier un fournisseur

Qualifier un fournisseur de polyoléfines ignifuges sur huit documents, et non sur le prix au kilogramme.

• Rapport de classification EN 13501-6 pour un câble construit avec le composé.
• Rapports d'essais de type selon EN 60332-3-24 ou UL 1685, selon le marché de destination.
• Données EN 60754-1 et EN 60754-2 sur les halogènes et les gaz acides.
• La densité de fumée EN 61034-2 résulte de l'épaisseur de paroi que vous utilisez réellement.
• Certificat d'analyse de lots couvrant la densité, l'indice de fusion, la résistance à la traction et l'allongement selon EN 60811-501.
• Données de prise à chaud et de teneur en gel selon EN 60811-507 pour les qualités réticulées.
• Déclarations RoHS et REACH SVHC, ainsi qu'une déclaration sans plomb lorsque le marché l'exige.
• Un numéro de fichier de carte jaune UL où le câble répertorié UL est le produit final.

Effectuez ensuite un essai en ligne : deux passes d'extrusion sur la même vis, une au profil recommandé et une avec un refroidissement à 10 °C, en mesurant l'état de surface, l'augmentation de la pression du tamis et l'allongement sur les deux. Un composé qui ne fonctionne que dans une fenêtre étroite constitue un risque de production quelle que soit sa classification.

Questions de sélection qui décident de l'ordre

Un indice limite d'oxygène plus élevé signifie-t-il un meilleur câble ?

La norme ISO 4589-2 mesure l'indice d'oxygène sur un petit échantillon, tandis que la classification EN 50399 dépend du dégagement de chaleur d'un plateau groupé, où la résistance au charbonnage et l'égouttement dominent. Un composé avec un indice d'oxygène élevé peut toujours échouer au B2ca s'il libère des particules enflammées.

Un composé classé B2ca peut-il être utilisé à 105 °C ?

Uniquement si la nuance porte les données thermiques. La classe de feu et la classe de température sont des propriétés indépendantes : une gaine B2ca peut être classée à 90 °C, et son fonctionnement à 105 °C nécessite les résultats de vieillissement et de déformation EN 60811-401 à cette température de la part du fournisseur de composés.

De quelle quantité d’hydroxyde d’aluminium une polyoléfine ignifuge a-t-elle besoin ?

Les formulations HFFR publiées pour les fils et câbles utilisent 50 à 65 % en poids d'hydroxyde d'aluminium, comme décrit dans US20210147662A1. En dessous de cette plage, les performances de la flamme chutent rapidement ; au-dessus, l'allongement à la rupture et le débit d'extrusion deviennent la limite, c'est pourquoi des compatibilisants et des agents de carbonisation sont utilisés au lieu de simplement ajouter plus de charge.

Quel test détecte le plus de problèmes avec les fournisseurs ?

Allongement à la rupture après vieillissement au four, selon EN 60811-501 et EN 60811-401 à la classe de température déclarée sur le certificat. Il expose les emballages de remplissage sous-stabilisés, la mauvaise dispersion et les lots endommagés par l'humidité plus tôt qu'un test à la flamme, pour une fraction du coût d'un test en faisceau.