なぜヒートシュリンクチューブは故障するのか(そして難燃性グレードがどのようにそれを防ぐのか)

なぜヒートシュリンクチューブは故障するのか(そして難燃性グレードがどのようにそれを防ぐのか)

主線がダウン。パネルから煙が出ている.webp

午前3時42分。携帯電話が振動する。「幹線がダウン。パネルから煙が出ている。」“

あなたが工場に着くまでに、メンテナンス担当者がベイ3のモーター制御盤への電源を遮断した。ドアを開ける前から、鼻をつくような刺激臭がする。中に入ると、きちんと並んでいるはずの配線接続が、まるで溶けたロウソク工場のようになっている。6ヶ月前に丁寧に設置したヒートシュリンクチューブは?ただ故障しただけでなく、 火災の 拡大を助長した。.

2日後、パネル検査官の報告書があなたの机に届く。故障原因:「難燃性でない絶縁材料が火災の拡大に寄与した。」言い換えれば、難燃グレードが必要な箇所に、標準的なヒートシュリンクチューブを使用したということだ。.

その「同等品」のチューブで節約した40%のコストが、$67,000の間違いになった。標準的なポリオレフィン製ヒートシュリンクとUL 224 VW-1難燃グレードの目に見えない違いへようこそ。それは、絶対に必要な時まで些細なことのように思える区別だ。.

誰も語らない問題:火災燃料としてのヒートシュリンク

データシートがあまり強調しないのは、標準的なヒートシュリンクチューブが架橋ポリオレフィンで作られているということだ。ポリオレフィンはプラスチックだ。プラスチックは燃える。時には積極的に。.

電気的故障によってエネルギーが接続部に放出されると(コールドスタート時の突入電流、VFDからの高調波加熱、または単に緩んだ端子が抵抗を生み出すなど)、ヒートシュリンクチューブが最も弱い部分になる。標準的なチューブは溶ける。滴り落ちる。そして、故障によって十分な熱が発生すると、発火する。.

一度燃え始めると、標準的なポリオレフィンは自然に消えることはない。燃え続ける。溶けた滴が下の綿の電線絶縁に引火する可能性がある。炎はチューブの長さに沿って広がる。あなたは本質的に、配線管理ソリューションを加速剤のヒューズに変えてしまったのだ。.

難燃性ヒートシュリンクチューブは、その逆を行う。. 炎にさらされると、炭化して自然に消火する。材料の化学的性質は根本的に異なり、「より良い」というだけでなく、加熱時に吸熱反応を起こし、エネルギーを吸収して保護炭化層を形成するハロゲンフリーの難燃性添加剤で設計されている。ガソリンと難燃性フォームの違いを考えてほしい。どちらも材料だが、火災時の挙動は全く異なる。.

60秒ルール:ヒートシュリンクを「難燃性」にするもの“

VW-1試験セットアップを示す図

電気業界は、燃えるチューブと燃えないチューブを区別する方法を必要としていた。そこで登場したのがVW-1テストだ。正式にはUL 1581の「垂直電線燃焼試験」と呼ばれ、絶縁チューブのUL 224規格で規定されている。.

テストのセットアップは、高校の化学実験のようだ。24インチのヒートシュリンクチューブのサンプルを垂直に取り付ける。ブンゼンバーナーをその下20°の角度で配置する。ベースに外科用綿を置く(燃える滴を受け止めるため)。上部にクラフト紙のフラグを吊るす(炎の広がりを測定するため)。.

さあ、テスト開始だ。

  • 15秒間、炎を当てる
  • 炎を取り除く
  • サンプルが自然に消火するまで待つ(または最大60秒)
  • 繰り返す 5回 合計75秒間の炎への暴露

VW-1に合格し、「難燃性」ステータスを得るには、チューブは次の条件を満たす必要がある。

  1. 60秒以内に自然に消火する 炎の適用後—これが「60秒ルール」だ“
  2. インジケーターフラグの25%以上燃えないこと
  3. 滴り落ちる材料で外科用綿を発火させないこと

標準的なポリオレフィン製ヒートシュリンクは?見事に失敗する。チューブは溶け、燃える材料を綿に滴下し(発火する)、炎は25%マークを超えて上方に広がる。難燃性VW-1定格チューブは?材料は炭化し、炎は10〜20秒以内に自然に消火し、何も滴り落ちて下の綿を発火させることはない。.

テストは意図的に過酷だ。. 5回の個別の炎の適用は、繰り返される熱ストレスをシミュレートする。これは、複数のモーター始動サイクルまたは断続的な故障状態で発生することと全く同じだ。チューブがこの試練を乗り越え、毎回自然に消火できる場合、認定製品にマークされているVW-1定格を獲得する。.

材料化学:燃焼を止めるチューブと止めないチューブがある理由

「材料化学」の説明を示すインフォグラフィックまたは図

標準的なポリオレフィン製ヒートシュリンクは、強度と温度安定性のために架橋されている。架橋は、ポリマー鎖が液体に溶け戻るのを防ぎ、機械的特性に優れている。残念ながら、燃焼を止める効果はない。.

難燃性チューブは、ハロゲンフリーの難燃性化合物(通常はリンベースまたは金属水酸化物添加剤)を追加し、燃焼化学を変化させる。

高熱にさらされると:

  • 添加剤は吸熱的に分解する(環境から熱エネルギーを吸収する)
  • 可燃性ガスを希釈する水蒸気または不活性ガスを放出する
  • 下にある材料を絶縁する炭素質の炭化層を形成する
  • 炭化層は、酸素が下の未燃焼材料に到達するのを防ぐ

あなたが見るもの:チューブの表面は溶ける代わりに黒ずんで硬化する。化学的に起こっていること:材料は分子レベルで積極的に火災と戦っている。.

温度定格は同様のまま 標準グレードと難燃グレードの間—どちらも通常、ポリオレフィン配合の場合、-55°C〜125°Cで動作する。難燃性添加剤は、電気絶縁特性または収縮率を損なわない。2:1または3:1の収縮率の難燃性チューブは、通常の動作条件下では標準チューブと同一に機能する。違いが重要なのは、問題が発生した場合のみだ。.

2025年11月現在、世界の難燃性ヒートシュリンクチューブ市場は約$33億ドルと評価されており、産業、自動車、航空宇宙用途におけるますます厳しくなる防火規制に牽引され、2032年までに$43.2億ドルに達すると予測されている。.

難燃性が実際に重要な場合(そうでない場合)

すべての用途でVW-1定格チューブが必要なわけではない。どこでも難燃グレードを使用すると、過剰なコストがかかる。しかし、特定の環境では、難燃性の欠如が単なる仕様の詳細から真の安全上の危険に変わる。.

次の場合は、難燃性ヒートシュリンクが絶対に必要だ。

モーター制御盤およびVFDアプリケーション: 可変周波数ドライブは、時間の経過とともに接続部にストレスを与える高調波加熱を発生させる。それに加えて、モーター始動時の高い突入電流(通常は全負荷電流の5〜7倍)を組み合わせると、局所的な加熱に最適な条件が揃う。接続が故障した場合、難燃性チューブは、小さな電気的故障がパネル火災になるのを防ぐ。UL 508A制御盤規格は、この理由から難燃性配線コンポーネントを参照することが増えている。.

高電圧電気自動車配線: EVバッテリーシステムは、400V〜800V DCで動作し、故障電流は1,000アンペアを超える可能性がある。熱暴走イベントまたは高抵抗接続の故障中に、標準的なヒートシュリンクが発火し、ワイヤーハーネス全体に火災が広がる可能性がある。EVメーカーは通常、すべてのバッテリーパック配線にVW-1以上の定格(一部の自動車固有のFMVSS 302要件を仕様化)を義務付けている。.

航空宇宙および軍事用途: MIL-DTL-23053軍事仕様では、航空機配線に難燃性ヒートシュリンクが必要だ。高度が高いほど、空気圧が低下して燃焼挙動が変化し、客室火災は存続を脅かす。航空宇宙用途向けに定格された難燃性チューブは、標準的なVW-1よりもさらに厳しいテストに合格する必要がある。.

可燃性粉塵のある食品加工および産業環境: あなたの工場が穀物、砂糖、プラスチック、または金属粉末を処理する場合、あらゆる点火源が粉塵爆発を引き起こす可能性がある。難燃性配線コンポーネントは、電気的故障が点火源になるのを防ぐ。NFPA 79産業機械規格は、これらの環境で難燃性材料を推奨または要求している。.

次の場合は、標準的なヒートシュリンクを使用できる可能性がある。

オフィス環境での低電圧信号配線(50V未満)、温度管理された建物内の重要でない計装、プロトタイピングおよびラボベンチ、建築基準が難燃性定格を指定していない住宅修理。.

意思決定フレームワーク:

3つの質問をする。

  1. この接続で使用可能な故障電流は?
  2. この接続が故障した場合に発火する可能性のある近くにあるものは?
  3. 準拠規格(UL 508A、NEC、IEC 60204)は難燃性材料を指定しているか?

故障電流が10アンペアを超える場合、または可燃性物質が3フィート以内にある場合、またはコードで必要な場合は、難燃性チューブを指定する。.

実際にVW-1定格チューブを入手していることを確認する方法

ここで不快な真実がある。すべての「難燃性」ヒートシュリンクチューブが実際にはそうではない。偽造品および規格外のチューブ市場は現実であり、特に適切なUL認証なしに輸入された製品の場合に当てはまる。.

チューブ自体に以下の表示があるか確認してください。

  • “チューブに「VW-1」または「VW-1 Flame Retardant」と印刷されている
  • ULファイル番号(「E」で始まり、6桁の数字が続く。例:E228117)
  • “「UL 224」または「CSA C22.2 No. 198.1」規格への準拠
  • 温度定格(通常、ポリオレフィンでは「125°C」)
  • 製造元識別

潜在的に非準拠のチューブを示す危険信号:

  • チューブ表面に何の表示もない
  • 表示が簡単に消える(正規品の表示はインクで印刷されており、消えない)
  • 包装にはVW-1定格と記載されているが、チューブには表示がない
  • 認証されたサプライヤーと比較して価格が不当に安い
  • ベンダーがULファイル番号または試験報告書を提供できない

重要な用途については、以下のドキュメントを要求してください。

  • 特定の製品ラインを示すUL認証書
  • VW-1準拠を確認する試験報告書
  • 難燃性添加物を示す材料安全データシート(MSDS)
  • RoHS準拠証明書(ハロゲンフリー難燃剤はRoHSに準拠している必要があります)

標準的なポリオレフィン熱収縮チューブとVW-1難燃性ポリオレフィン熱収縮チューブの価格差は、サイズと数量によって通常30〜50%です。単一のパネル火災で機器の交換、生産停止、修復に50,000ドル以上の費用がかかる可能性があることを考えると、ROIの計算は簡単です。1メートルあたり追加の1ドルを費やしてください。夜はぐっすり眠れます。.

選択ガイド:用途に合わせた難燃性グレードの選択

すべての難燃性チューブが同じように作られているわけではありません。基本的なVW-1準拠に加えて、以下の仕様を検討してください。

収縮率:

  • 2:1(最も一般的): 4mmのチューブを使用すると、2mm〜4mmのワイヤ径に適合
  • 3:1(より汎用性): より広いサイズ範囲をカバーし、不規則な形状に役立ちます
  • 4:1(特殊): 最小限の在庫で大きなコネクタまたはスプライスを覆うための高収縮率チューブ

肉厚:

  • 薄肉(0.3〜0.5mm): 狭いスペース、最小限の重量、それでもVW-1に合格
  • 中肉(0.5〜1.0mm): 標準的な産業用途、より優れた耐摩耗性
  • 厚肉(1.0mm以上): 高い機械的ストレス、屋外暴露、地下設置

特殊機能:

  • 接着剤付き二重壁: 加熱すると湿気シールを作成(屋外または海洋に不可欠)
  • ハロゲンフリー認証: ヨーロッパで必須(RoHS)、密閉された空間で推奨
  • UV耐性配合: 直射日光にさらされる屋外設置用
  • 高温バリアント: モーターまたはトランスに近い用途向けに最大150°Cまたは175°C

一般的なモーター制御盤の用途には、以下を指定してください。

  • 2:1または3:1の収縮率
  • 薄肉または中肉
  • UL 224 VW-1定格
  • 可能であればハロゲンフリー
  • 温度定格:-55°C〜125°C(最低)
  • 電圧定格:600V(ほとんどの制御回路の標準)

Cutler-Hammer CH/BRシリーズ VW-1認証を維持したまま、カットサービスを提供できる販売店から購入してください。プレカットチューブは、設置時間を短縮し、認証済みと非認証済みの在庫を混在させるのではなく、在庫全体で認証済みの材料を使用していることを保証します。.

使用すべきでない場所で標準チューブを使用することの本当のコスト

冒頭の午前3時のパネル火災の数値を計算してみましょう。

直接費用:

  • パネルの交換と配線:18,000ドル
  • 緊急電気技師の呼び出し:2,400ドル
  • 検査と認証:3,200ドル
  • 小計:23,600ドル

間接費:

  • 生産ラインの停止時間(1時間あたり3,200ドルで14時間):44,800ドル
  • 交換部品の迅速な発送:1,800ドル
  • 保険免責金額:5,000ドル
  • 小計:51,600ドル

インシデントの総費用:75,400ドル

最初からVW-1難燃性チューブを使用した場合の費用:

  • 標準の代わりに50メートルの難燃性熱収縮チューブ:追加費用145ドル

これは520:1のコスト倍率です。火災はそれほどひどくありませんでした—負傷者なし、周囲の機器の損傷なし、1つのパネル内に封じ込められました。より深刻なインシデントでは、契約の喪失、規制上の罰金、評判の低下を考慮に入れると、250,000ドルを簡単に超える可能性があります。.

エンジニアリング上の決定は、難燃性チューブのコストが高いかどうかだけではありません。接続部が熱ストレス下で決して故障しないことに75,000ドルの賭けをする覚悟があるかどうかです。ほとんどのパネルは問題ないでしょう。しかし、200のパネルが24時間365日10年間稼働している施設では、問題は どの パネルが統計的に不運なものになるかということです。.

今すぐすべきこと

新規設置を計画している場合:

  1. 該当する規格(制御盤の場合はUL 508A、配線方法の場合はNEC第300-400条)を確認する
  2. 故障電流が10Aを超える箇所、または可燃性物質が存在する箇所を特定する
  3. 部品表に「UL 224 VW-1 難燃性熱収縮チューブ」を明記する
  4. サプライヤーに認証ドキュメントを要求する
  5. 受入検査時にチューブのマーキングを確認する

標準チューブを使用した既存の設備がある場合:

  1. リスクアセスメントを実施する:故障電流は?近くに何がある?
  2. まず、リスクの高い箇所(モーターフィーダー、VFD接続、高電圧)の交換を優先する
  3. 故障を待つのではなく、計画的な停止期間中に交換をスケジュールする
  4. 保険およびコンプライアンスのためにアップグレードを文書化する

現在使用しているものが不明な場合:

  • 必要に応じて、読書用メガネを使用し、良好な照明の下でチューブのマーキングを確認する
  • 製品ドキュメントについて、元の設置業者またはサプライヤーに問い合わせる
  • マーキングが判読不能またはない場合は、標準の非難燃性とみなし、交換を計画する

取り付けたチューブは、すべてが完璧に機能している場合はおそらく「十分」だったでしょう。しかし、電気システムは常に完璧に機能するとは限りません。絶縁材は劣化し、接続は緩み、サージが発生します。午前3時に何か問題が発生した場合、火を助長するのではなく、火と戦う絶縁材が必要です。.

VIOX ELECTRIC 難燃性熱収縮チューブを選ぶ理由

VIOX ELECTRICは、産業用モーター制御および配電アプリケーション向けに特別に設計された、UL 224 VW-1認証の難燃性熱収縮チューブを製造しています。当社のチューブは、以下を満たすか、それを上回っています。

  • UL 224 / CSA C22.2 No. 198.1 規格
  • VW-1 垂直燃焼試験要件
  • ハロゲンフリー難燃性配合に関するRoHS準拠
  • 温度範囲:-55°C~125°C
  • 電圧定格:600V
  • 収縮率:2:1、3:1、4:1 が利用可能

すべてのバッチには、トレーサビリティのための認証ドキュメントと永続的なチューブマーキングが含まれています。パネルビルダーおよびOEM向けのカット済みサービスも利用できます。.

VIOXテクニカルサポートにお問い合わせください アプリケーション固有の推奨事項と数量価格について。.

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こんにちは、私はジョー、専用のプロフェッショナルで12年以上の経験を電気産業です。 でVIOX電気、私は高品質の電気的ソリューションのニーズに応えております。 私の専門知識に及ぶ産業用オートメーション、住宅の配線は、商用電気システム。お問い合わせ[email protected] がることができます。

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