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Compuestos de cables reticulados son materiales de revestimiento o aislamiento de cables a base de polímeros en los que las cadenas moleculares del polímero base se han unido química o físicamente (reticuladas) para formar una estructura de red tridimensional, mejorando drásticamente la resistencia al calor, la resistencia mecánica y la resistencia a la deformación bajo carga del compuesto en comparación con el polímero base no reticulado. Compuesto LSZH (Compuesto de bajo humo y cero halógenos) es un revestimiento de cable o material aislante formulado sin cloro, flúor, bromo u otros halógenos, y diseñado específicamente para producir un mínimo de humo y sin gases ácidos halógenos tóxicos cuando se expone al fuego. un Compuesto de cable óptico MPO LSZH es una formulación de LSZH desarrollada específicamente para construcciones de cables multifibra Push-On (MPO) y de fibra óptica de alta densidad, donde el compuesto debe cumplir con estrictas tolerancias dimensionales, proporcionar protección mecánica para múltiples subunidades de fibra y aprobar estándares relevantes de seguridad contra incendios como IEC 60332, EN 50399 o NFPA 262, sin dejar de ser procesable en los espesores de pared delgados requeridos para diseños de cables troncales compactos MPO. Las tres familias compuestas se cruzan donde compuestos LSZH reticulados Combine ambas tecnologías para aplicaciones exigentes que requieren seguridad contra incendios y rendimiento a temperaturas elevadas.
Compuestos de cables reticulados se producen comenzando con un polímero base termoplástico o elastomérico y luego introduciendo enlaces químicos entre cadenas poliméricas adyacentes. En un polímero no reticulado (termoplástico), las cadenas se deslizan libremente unas sobre otras cuando se calientan, razón por la cual los termoplásticos se ablandan y fluyen por encima de su punto de fusión. Una vez reticulados, los enlaces entre cadenas impiden este flujo, convirtiendo el material en una red termoestable que puede deformarse elásticamente bajo tensión y recupera su forma, pero que no se funde ni fluye incluso a temperaturas muy por encima del punto de fusión original del polímero base. Esta transformación de propiedad es la razón fundamental compuestos de cables reticulados están especificados para aplicaciones que requieren un rendimiento sostenido a altas temperaturas, resistencia a eventos de calentamiento por cortocircuito e integridad mecánica durante y después de un incendio.
Los peróxidos orgánicos se combinan con el polímero base y se descomponen durante el curado a temperatura elevada (normalmente 180 a 220 grados centígrados ), generando radicales libres que abstraen átomos de hidrógeno de cadenas de polímeros adyacentes y forman enlaces directos entre cadenas de carbono a carbono. La reticulación de peróxido produce la red térmicamente más estable y la clasificación de temperatura más alta (hasta 150 grados centígrados continuos para XLPE). Utilizado en cables de alta tensión y cables de alimentación industriales exigentes.
Los grupos funcionales silano se injertan en la columna vertebral del polímero y el cable extruido luego se expone a la humedad (baño de vapor o tanque de agua caliente) después de la extrusión, lo que promueve la reticulación por condensación de siloxano entre las cadenas. El proceso de silano de dos pasos (Sioplas) injerta silano en polietileno por separado; el proceso de un solo paso (Monosil) combina injerto y extrusión. La reticulación con silano permite la reticulación en extrusoras convencionales de un solo tornillo sin tubo de vulcanización, lo que la hace rentable para cables de media tensión y cables de construcción de baja tensión con clasificación de 90 grados centígrados continuos .
Los electrones de alta energía de un acelerador penetran la capa aislante después de la extrusión, generando radicales libres en todo el material y formando enlaces cruzados sin ningún producto químico agregado. La reticulación EB se prefiere para aislamientos de paredes delgadas en cables de diámetro pequeño (26 AWG a 12 AWG), para cables de grado médico que no requieren productos de descomposición de peróxido y para compuestos de cables reticulados Se utiliza en cableado aeroespacial y automotriz donde las paredes aislantes delgadas y el control dimensional preciso son obligatorios. niveles de dosis de 10 a 30 millones de rad son típicos para aplicaciones de alambres y cables.
Mejoras de rendimiento proporcionadas por el enlace cruzado
La reticulación de los compuestos de revestimiento y aislamiento de cables ofrece mejoras mensurables en múltiples parámetros de rendimiento:
- Clasificación de temperatura elevada: XLPE (polietileno reticulado) logra una clasificación de temperatura del conductor continuo de 90 grados centígrados para grados estándar y 150 grados centígrados para grados de alta temperatura, en comparación con 70 a 75 grados centígrados para aislamientos de LDPE o HDPE no reticulados de espesor equivalente. Esta mejora se traduce directamente en una mayor capacidad de transporte de corriente para el mismo tamaño de conductor.
- Resistencia a la temperatura de cortocircuito: Compuestos de cables reticulados mantener la integridad mecánica a temperaturas del conductor de cortocircuito de 250 grados centígrados (para XLPE), en comparación con sólo 160 grados Celsius para el PVC y 130 grados Celsius para el PE termoplástico. Esto evita la deformación del aislamiento y el contacto entre conductores durante eventos de cortocircuito, que de otro modo podrían provocar un incendio.
- Resistencia al agrietamiento por tensión ambiental: El polietileno no reticulado puede agrietarse cuando se somete simultáneamente a tensiones mecánicas y al contacto con determinados entornos químicos (aceites, tensioactivos, compuestos para tuberías). La reticulación elimina esta susceptibilidad al restringir la movilidad de la cadena que permite el inicio y la propagación de grietas.
- Conservación de las propiedades mecánicas tras el envejecimiento: Las pruebas de envejecimiento estándar IEC 60811-401 colocan muestras de cables en hornos de aire a temperaturas elevadas durante períodos prolongados (168 horas a 100 a 150 grados Celsius según el grado) y miden la resistencia a la tracción y el alargamiento retenidos. Compuestos de cables reticulados normalmente retiene Más del 70% de su resistencia a la tracción y alargamiento originales. después de pruebas de envejecimiento acelerado que hacen que los compuestos termoplásticos fallen por completo.
| Propiedad | PE termoplástico | XLPE (reticulado) | PVC termoplástico | LSZH reticulado |
|---|---|---|---|---|
| Temperatura máxima continua | 70 a 75°C | 90 a 150°C | 70°C | 90 a 105°C |
| Resistencia al cortocircuito | 130°C | 250°C | 160°C | 200ºC |
| Contenido de halógenos | Ninguno | Ninguno | Alto (Cl) | Ninguno |
| Densidad del humo en el incendio | moderado | moderado | muy alto | muy bajo |
| retardante de llama | pobre | pobre to moderate | Bueno (liberación de HCl) | Bueno (sin HCl) |
Compuesto LSZH: formulación, estándares de seguridad contra incendios y por qué es importante estar libre de halógenos
Compuesto LSZH se formula reemplazando los polímeros que contienen halógenos (más comúnmente PVC, que contiene aproximadamente 57% de cloro en peso) con polímeros base libres de halógenos y agregando altas cargas de retardantes de llama minerales inorgánicos para compensar la pérdida del mecanismo de supresión de llama a base de halógenos. Los polímeros base utilizados en las formulaciones de LSZH incluyen acetato de etilenvinilo (EVA), acrilato de etilenmetilo (EMA), acrilato de etilenbutilo (EBA), elastómeros de poliolefina (POE) y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), a menudo mezclados para lograr la combinación objetivo de flexibilidad, resistencia mecánica y procesabilidad.
El mecanismo retardante de llama en compuestos LSZH
El principal retardante de llama en la mayoría Compuesto LSZH Las formulaciones son trihidróxido de aluminio (ATH, también llamado hidróxido de aluminio) o dihidróxido de magnesio (MDH, también llamado hidróxido de magnesio). Ambos funcionan a través del mismo mecanismo de descomposición endotérmica: cuando se calientan a su temperatura de descomposición (ATH en 180 a 220 grados centígrados , MDH en 300 a 340 grados centígrados ), liberan vapor de agua químicamente ligado. Esta liberación de agua es fuertemente endotérmica, absorbe el calor de la llama y reduce la temperatura del material en llamas. El vapor de agua liberado también diluye los gases combustibles y el oxígeno en la zona de la llama, suprimiendo aún más la combustión.
Se prefiere el MDH al ATH cuando la cubierta del cable debe procesarse a temperaturas superiores a 200 grados Celsius (lo que provocaría que el ATH comenzara a descomponerse prematuramente en la extrusora). El mayor inicio de descomposición del MDH ( 300 grados centígrados ) permite la extrusión a las temperaturas más altas requeridas para ciertas mezclas de polímeros base sin liberación de agua no deseada en el cilindro del extrusor. La desventaja es que el MDH cuesta aproximadamente entre 1,5 y 2,5 veces más que el ATH con cargas de rendimiento de retardante de llama equivalentes.
Estándares clave que deben cumplir los compuestos LSZH
Un obediente Compuesto LSZH para aplicaciones de cables deben satisfacer una serie de pruebas de comportamiento al fuego que en conjunto definen la clasificación LSZH:
- IEC 60754-1 (prueba de contenido de halógenos): El compuesto se quema en un horno tubular y los gases resultantes se absorben en agua. La solución resultante debe tener un pH superior a 4,3 y una conductividad inferior a 10 microsiemens por milímetro, lo que confirma un contenido de halógenos inferior al umbral de LSZH.
- IEC 60754-2 (acidez de los gases de combustión): Mide el índice de acidez de la mezcla de gases producida durante la combustión, con un pH mínimo de 4,3 requerido para la designación LSZH, asegurando que la mezcla de gases no sea corrosivamente ácida para los equipos electrónicos en las cercanías del incendio.
- IEC 61034-2 (densidad del humo, prueba de cubo de 3 metros): Se quema un haz de cables en una cámara cúbica de 3 metros y se mide la transmisión mínima de luz a través del humo. Los cables compatibles con LSZH deben alcanzar al menos 60% de transmisión de luz , asegurando que las rutas de escape permanezcan visibles durante un incendio.
- IEC 60332-1 e IEC 60332-3 (propagación de llama): La Serie -1 prueba la propagación vertical de la llama con un solo cable; Serie -3 pruebas de cables agrupados en categorías A (las más exigentes, 7 litros de combustible por metro por minuto ) hasta D. El Compuesto LSZH debe alcanzar la categoría de propagación de llama requerida para la clase de instalación especificada en la especificación del edificio o infraestructura.
- EN 50399 (Clasificación CPR europea): El Reglamento de productos de construcción de la UE exige que los cables instalados en edificios se clasifiquen según EN 50399 y EN 50575 en las categorías Aca a Fca en función del comportamiento combinado frente al fuego (liberación de calor, producción de humo y gotas en llamas). La mayoría de los productos de cable de datos LSZH se dirigen Dca, s1, d1, a1 o mejor clasificación para su uso en edificios públicos e infraestructuras de transporte.
Compuesto de cable óptico MPO LSZH: requisitos específicos para sistemas de fibra de alta densidad
un Compuesto de cable óptico MPO LSZH es una formulación especializada desarrollada específicamente para los materiales de la cubierta exterior y el tubo protector interior o la cubierta de la subunidad utilizados en cables troncales de fibra óptica MPO (Multi-fiber Push-On) y cables de distribución de fibra de alta densidad. Los cables MPO son la columna vertebral de la infraestructura de interconexión de centros de datos modernos, donde los cables troncales MPO de 12, 24 y 72 fibras reemplazan grandes paquetes de cables de conexión de fibra individuales, lo que reduce significativamente el tiempo de instalación y aumenta la densidad de puertos en los paneles de administración de fibra.
Los requisitos compuestos para las construcciones de cables MPO se diferencian de los de los cables de datos de cobre convencionales en varios aspectos importantes. En primer lugar, la cubierta exterior de un cable troncal MPO debe proteger múltiples subunidades de fibra con cubierta individual sin imponer tensión de microflexión en las fibras ópticas del interior, porque la microflexión aumenta la pérdida de inserción y reduce la integridad de la señal a través del enlace. En segundo lugar, el compuesto debe extruirse limpiamente hasta lograr espesores de pared delgados (espesor de pared de la cubierta exterior de 0,5 a 1,5 milímetros para cables MPO compactos) sin huecos ni irregularidades en la superficie que pudieran afectar la conformidad dimensional. En tercer lugar, el compuesto debe cumplir con los estándares de seguridad contra incendios requeridos para el entorno de instalación (generalmente IEC 60332-3 Categoría C o Categoría B, y EN 50399 clase Dca o Cca para instalaciones europeas, o clasificación de túnel Steiner NFPA 262 para instalaciones verticales o plenum en América del Norte).
el Compuesto de cable óptico MPO LSZH debe tener un módulo de elasticidad controlado para que las fuerzas de contracción térmica y compresión mecánica no se transmitan como cargas de microflexión a los núcleos de fibra. Las formulaciones de LSZH de módulo bajo utilizan altas proporciones de polímeros base elastoméricos (EVA, EMA o POE) para lograr el alargamiento en la rotura de 150 a 300% y una dureza Shore A de 85 a 95 , proporcionando el cumplimiento necesario para proteger las fibras de influencias mecánicas externas.
Los cables MPO requieren ovalidad de la cubierta exterior (la relación entre el diámetro exterior mínimo y máximo) de menos del 1% y uniformidad del espesor de la pared dentro más o menos 0,05 mm de nominal. Esto exige una Compuesto de cable óptico MPO LSZH con una estrecha distribución de la viscosidad en estado fundido y un hinchamiento mínimo del troquel después del troquel de extrusión, logrado mediante un control preciso de la distribución del peso molecular de la mezcla de polímeros base y una cuidadosa selección de auxiliares de procesamiento.
el Compuesto de cable óptico MPO LSZH utilizado para la cubierta exterior no debe interactuar químicamente con los materiales del tubo protector de la subunidad interna (generalmente PBT, nailon o elastómeros termoplásticos de grado LSZH) o con el gel o los materiales secos que bloquean el agua dentro de las subunidades de tubo holgado. Las pruebas de compatibilidad incluyen pruebas de extracción por contacto y pruebas de inmersión a largo plazo a temperatura elevada para confirmar que los compuestos no migran entre sí ni causan uniones físicas que impedirían la separación en campo de subunidades individuales.
Los cables troncales MPO para centros de datos generalmente requieren uno de tres niveles de resistencia al fuego: LSZH estándar que cumple con IEC 60332-3-24 (Categoría C) para instalación general en edificios; rendimiento mejorado que cumple con la clase EN 50399 Dca para edificios europeos según CPR; o pleno que cumpla con la prueba de túnel Steiner NFPA 262 (propagación máxima de llama 5 pies, densidad óptica máxima de humo 0,15 ) para la instalación espacial de tratamiento de aire en América del Norte. el Compuesto de cable óptico MPO LSZH La formulación debe optimizarse para el nivel de rendimiento objetivo.
Comparación del compuesto de cable óptico MPO LSZH con los compuestos de cubierta LSZH estándar
Si bien ambos tipos de productos se incluyen en la clasificación LSZH, el Compuesto de cable óptico MPO LSZH difiere de un propósito general Compuesto LSZH para el revestimiento de cables de cobre de varias maneras específicas:
- Carga de relleno inferior: Los compuestos LSZH de cable de cobre pueden acomodar cargas ATH o MDH de 50 a 65% en peso porque los conductores de cobre del interior son mecánicamente robustos y no se degradan por la mayor rigidez del compuesto que producen las altas cargas de relleno. Los compuestos de cables ópticos MPO deben limitar la carga de relleno a típicamente 40 a 55% en peso para mantener la flexibilidad y el bajo módulo necesarios para proteger las fibras de vidrio de la microflexión. Esta menor carga de relleno requiere sistemas sinérgicos retardantes de llama más sofisticados (como aditivos formadores de carbón, supresores de humo o nanorellenos) para compensar y seguir cumpliendo con los requisitos de las pruebas de fuego.
- Mejor acabado superficial e imprimibilidad: Las cubiertas exteriores de los cables MPO deben llevar una impresión clara secuencial de marcas de metros y códigos de identificación de cables que permanezcan legibles durante toda la vida útil del cable. La superficie del compuesto debe ser lisa y suficientemente polar para aceptar la impresión de inyección de tinta curada con UV o de estampado en caliente sin imprimación, lo que impone requisitos adicionales sobre la energía superficial del compuesto y la ausencia de floración superficial debido a los auxiliares de procesamiento de cera o silicona en las concentraciones utilizadas en algunas formulaciones de LSZH para cables de cobre.
- Resistencia al desgarro y manejo en campo: Los cables troncales MPO se manipulan, doblan y pasan con frecuencia a través de conductos y bandejas de cables apretados durante la instalación del centro de datos. el Compuesto de cable óptico MPO LSZH debe alcanzar una resistencia mínima al desgarro de 10 a 15 N/mm para resistir la división de la cubierta durante la instalación sin requerir un espesor excesivo, lo que aumentaría el diámetro exterior del cable y reduciría la cantidad de cables que pueden caber en una vía de gestión de cables.

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