What Materials Are Used in LSZH Compounds? A Practical Composition Guide

Lorsqu'un incendie se déclare dans un tunnel, un centre de données ou un gratte-ciel, la gaine du câble ne protège pas seulement le conducteur. Il fait également partie du système de gestion des fumées. Les composés LSZH (Low Smoke Zero Halogen) existent pour cette raison : ils limitent la fumée, évitent les gaz halogènes et donnent aux gens plus de temps pour quitter la zone en toute sécurité.

Les composés LSZH sont construits à partir de trois composants principaux : une résine à base de polyoléfine sans halogène, une charge élevée d'ignifugeant d'hydroxyde métallique et un ensemble d'additifs mineurs mais essentiels. La combinaison exacte de ces ingrédients sépare un matériau qui répond simplement à une fiche technique d'un autre qui fonctionne de manière fiable sur une ligne d'extrusion et dans un incendie réel.

Ce que le nom LSZH exige réellement

Le matériau LSZH est une gaine de câble ou un composé isolant qui produit peu de fumée et ne libère aucun halogène lorsqu'il est exposé à une chaleur élevée. Les halogènes comprennent le fluor, le chlore, le brome et l'iode. Si un composé contient des polymères halogénés ou des retardateurs de flamme halogénés, il ne peut pas être qualifié de zéro halogène, même si son dégagement de fumée est faible.

C'est pourquoi le LSZH constitue une différence importante par rapport au PVC. Le PVC ignifuge standard contient du chlore. Ainsi, en cas d'incendie, il peut libérer du chlorure d'hydrogène gazeux, qui se combine à l'humidité pour former un acide corrosif. LSZH élimine entièrement l’halogène de la formulation. L’objectif de la conception est simple : réduire la fumée, réduire la toxicité et protéger les voies d’évacuation et les équipements électroniques.

La base polymère : les polyoléfines

Chaque composé LSZH est construit sur un squelette polymère qui ne contient aucun halogène. Les résines de base les plus courantes sont le polyéthylène (PE), l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), le polypropylène (PP) et les mélanges d'élastomères polyoléfiniques. Ces résines confèrent au câble des propriétés d'isolation, de la flexibilité, des performances à basse température et une plate-forme stable pour l'extrusion.

La résine de base seule n’est pas suffisamment ignifuge. C'est la combinaison de résine de base et de charges minérales qui fait fonctionner le LSZH. La matrice polymère détermine également la quantité de charge qui peut être ajoutée avant que le matériau ne devienne trop rigide ou trop difficile à traiter.

Systèmes de polyoléfine thermoplastique

Les composés thermoplastiques LSZH ne sont pas réticulés. Ils ramollissent lorsqu'ils sont chauffés, peuvent être retraités et constituent généralement l'option la plus simple pour les lignes de câbles standard. Ils sont largement utilisés pour les câbles de communication, les câbles de commande, les câbles à fibres optiques et les fils de construction à usage général.

Pour de nombreuses installations intérieures, un Composé de gaine thermoplastique LSZH pour câbles de communication offre un bon équilibre entre retardateur de flamme, stabilité d'extrusion et rentabilité. Ces qualités offrent généralement un bon état de surface et une bonne résistance mécanique à des températures continues comprises entre 70 et 90 °C.

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Systèmes de polyoléfines réticulées

Les systèmes LSZH réticulés sont également basés sur des polyoléfines sans halogène, mais les chaînes polymères sont liées chimiquement dans un réseau tridimensionnel. Cela modifie l’enveloppe de performance. Les qualités réticulées peuvent supporter des températures de fonctionnement continues plus élevées, généralement 90 °C, 105 °C, 125 °C ou même 150 °C, et elles résistent mieux à l'huile, à la déformation thermique et au ramollissement thermoplastique que les composés non réticulés.

Trois voies de réticulation sont courantes dans la production de LSZH : la réticulation par humidité du silane, la réticulation par irradiation et la réticulation par peroxyde. Chacun affecte le processus d’extrusion et les propriétés finales du matériau. La réticulation au silane est pratique car elle peut être effectuée sur des lignes d'extrusion conventionnelles, suivie d'un durcissement à l'humidité. La réticulation par irradiation utilise un équipement à faisceau d'électrons et est souvent utilisée pour les fils automobiles à paroi mince et à haute température. La réticulation au peroxyde a généralement lieu au cours de lignes de vulcanisation continues.

Pour les projets de construction de câbles nécessitant une cote thermique plus élevée, Matériau de câble LSZH réticulable au silane pour le fil de construction est un choix pratique car il combine des performances au feu sans halogène avec une meilleure résistance à la chaleur et une meilleure intégrité mécanique après durcissement.

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Le système de remplissage ignifuge

Sans halogènes, les composés LSZH utilisent des retardateurs de flamme à base d'hydroxyde métallique comme principal mécanisme de lutte contre l'incendie. Ces charges sont généralement ajoutées dans des proportions pondérales élevées, souvent entre 50 % et 65 %, et elles influencent directement le comportement mécanique et de mise en œuvre du composé.

Trihydroxyde d'aluminium (ATH)

L'ATH, également connu sous le nom de trihydrate d'alumine, est l'un des retardateurs de flamme sans halogène les plus largement utilisés. Il commence à se décomposer à environ 180-220 °C, libérant de la vapeur d'eau et absorbant la chaleur du feu environnant. L'eau libérée dilue les gaz inflammables et réduit la température de la surface du polymère.

L'ATH est efficace, relativement économique et fonctionne bien dans les formulations thermoplastiques LSZH. Sa principale limite est la température de décomposition. Étant donné que l'ATH commence à se décomposer en dessous de 230 °C, les formulations contenant de l'ATH ne sont pas idéales pour le traitement à haute température ou pour les composés nécessitant des valeurs continues élevées.

Hydroxyde de magnésium (MDH)

L'hydroxyde de magnésium se décompose à environ 330-340 °C, ce qui est nettement supérieur à l'ATH. Cela fait du MDH le meilleur choix pour les systèmes LSZH réticulés et pour les composés de câbles qui doivent tolérer des températures de traitement plus élevées ou atteindre des températures nominales continues de 105 °C, 125 °C ou 150 °C.

En pratique, les formulateurs peuvent combiner ATH et MDH pour équilibrer le coût, le traitement, la résistance à la chaleur et les propriétés mécaniques. Certaines formulations LSZH incluent également de petites quantités de synergistes tels que le borate de zinc, le stannate de zinc ou des promoteurs de charbon à base de silicone pour réduire la fumée, favoriser la formation de charbon et maintenir la structure du câble en combustion plus stable.

Additifs fonctionnels : le petit paquet avec un grand effet

La résine de base et les charges ignifuges sont les principaux ingrédients, mais elles ne suffisent pas à elles seules. Un composé LSZH fini contient un ensemble d'additifs soigneusement équilibrés qui comprennent des antioxydants, des lubrifiants de traitement, des compatibilisants, des agents de couplage, des désactivateurs de métaux, du noir de carbone, des colorants et des déshumidificateurs.

Ces additifs font plus que faciliter l’extrusion du matériau. Les agents de couplage améliorent la liaison entre la matrice polymère et la charge minérale, ce qui préserve la résistance à la traction et l'allongement lorsque la charge de charge est élevée. Les antioxydants et les désactivateurs de métaux protègent le câble du vieillissement thermique et du contact à long terme avec les conducteurs en cuivre. Sans cet ensemble, un composé LSZH peut réussir un test d'incendie avec un matériau neuf mais échouer après des années de service.

Comment les matériaux soutiennent des performances incendie et mécaniques mesurables

Le composé LSZH final doit satisfaire à des critères de performances qui vont au-delà d’un simple test de flamme. Les normes d'évaluation courantes incluent la CEI 60332-3 pour la propagation des flammes, la CEI 60754-1 et la CEI 60754-2 pour la teneur en halogène et l'acidité du gaz, et la CEI 61034 pour la densité de la fumée. Le matériau doit également avoir une résistance à la traction, un allongement à la rupture, une résistance à l'abrasion et une flexibilité à basse température acceptables.

Les systèmes thermoplastiques et réticulés répondent tous deux aux exigences de zéro halogène et de faible fumée, mais les performances mécaniques et thermiques diffèrent. Le tableau ci-dessous résume la différence pratique.

Que vérifier lorsque vous évaluez un composé LSZH

Parce que LSZH couvre plusieurs familles de matériaux, la première chose à faire est de confirmer exactement ce qui est proposé. Trois questions utiles à poser sont les suivantes :

• Le grade est-il thermoplastique ou réticulé ? La réponse détermine la température nominale, le processus d’extrusion et les conditions d’installation.
• Quel système de remplissage est utilisé ? ATH et MDH ont des températures de décomposition et des limites de traitement différentes.
• Quelles normes incendie et mécaniques sont documentées ? Recherchez des méthodes de test spécifiques et des critères de réussite ou d’échec, pas seulement les mots « LSZH » ou « sans halogène ».

Il est également important d’examiner la capacité des fournisseurs. Les composés LSZH sont des matériaux hautement chargés, de sorte que la cohérence d'un lot à l'autre dépend fortement du contrôle du mélange, de la sélection des matières premières et de la discipline de production. Il est plus facile de faire confiance à un fabricant capable de montrer son environnement de production et ses capacités de tests en laboratoire interne qu'à un fabricant qui ne fournit qu'une fiche technique. Pour une vision plus large de la façon dont la température affecte la fiabilité des matériaux, le performances mécaniques du LSZH à différentes températures est une référence utile avant de finaliser une spécification.

Pour les projets de câbles électriques dans les bâtiments, la classification compte autant que la chimie. Un Composé de gaine LSZH de qualité B1 pour câbles d'alimentation Cela vaut la peine d'être pris en compte lorsque le projet nécessite une contribution définie à la propagation des flammes, à la production de fumée et au comportement des gouttelettes en combustion en vertu du règlement européen sur les produits de construction. La classification B1 n’est pas une propriété unique ; c'est le résultat de la collaboration de l'ensemble du système matériel.

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Avant d'acheter Composés LSZH pour fil de construction , vérifiez que la qualité sélectionnée correspond à la norme de câble et à la méthode de traitement requises. Une qualité optimisée pour un service thermoplastique à 90 °C n'est pas automatiquement adaptée à une construction de câbles automobiles réticulés à 125 °C, même si les deux sont techniquement à faible teneur en fumée et sans halogène.

Le bon matériau commence par la bonne base

Les composés LSZH ne constituent pas une formule unique. Les matériaux utilisés sont choisis pour répondre à une classe de température, une norme anti-feu, une charge mécanique et un processus de fabrication spécifiques. La résine de base confère au matériau son caractère électrique et physique fondamental. Le système de remplissage d’hydroxyde métallique assure la réponse au feu. L'ensemble d'additifs protège les performances pendant le mélange, l'extrusion, l'installation et les années de service.

Lorsqu’un fabricant de câbles spécifie le LSZH, la question pertinente n’est pas seulement « ne contient-il pas d’halogène ? Il s’agit également de « ce composé spécifique peut-il répondre aux exigences mécaniques et thermiques de l’application ? » La réponse commence généralement par une distinction : thermoplastique ou réticulé.