ハロゲンフリー構成による酸性ガス排出の防止
燃焼時にハロゲンが存在しないことで、ハロゲン化水素の生成がいかにして防止されるか
塩素や臭素を含む一般的なケーブルは、火災が発生した際に腐食性のハロゲン化水素(HClやHBrなど)を発生しやすいです。低煙ハロゲンフリー(LSHF)ケーブルは、この問題を根本から解決するために、こうした問題のある化学物質をまったく異なる材料に置き換えています。反応性を持つハロゲンを含む材料の代わりに、アルミニウム三水酸化物などの無機系の難燃剤が製造段階で採用されます。火災になると、従来の材料は分解してフリーラジカルを生成し、それが水素と結合して危険な酸性ガスを発生させます。ハロゲンを完全に排除することで、このような反応の連鎖を最初から遮断できるのです。実際にどのような意味があるでしょうか?試験結果によると、これらの特殊ケーブルは、通常のPVC製ケーブルと比較して酸性ガスの排出量を約90%削減できます。これは、緊急時に近くで作業する人々にとっても、また建物が長期間にわたって徐々に損傷するのを防ぐ観点からも、大きな違いをもたらします。
比較データ:PVCケーブルと低煙ハロゲンフリー(LSHF)ケーブルからのHClおよびHBr排出量(IEC 60754-1準拠)
IEC 60754-1に基づく標準化された試験が明確な差を定量化しています。
| 材質 | HCl排出量 (mg/g) | HBr排出量 (mg/g) | 毒性分類 |
|---|---|---|---|
| 標準PVC | 140‒180 | 25‒40 | 極めて腐食性が高い |
| LSHF化合物 | <5 | <2 | ごくわずかな腐食 |
PVCは、低腐食性分類の基準である5 mg/gをはるかに上回る、常に150 mg/gを超える塩化水素を放出します。一方、LSHF材料は検出限界に近いレベルであり、最も厳しい環境安全基準を満たしています。この実証的裏付けがあるため、地下鉄システムからデータセンターに至るまで、主要なインフラプロジェクトではハロゲンフリー配線がますます義務付けられています。
火災時のインフラや電子機器に対する腐食損傷を低減
PVCの燃焼による酸性ガスは構造劣化を促進します。研究では、HCl濃度が高い環境下で鉄筋の腐食速度が300%増加することが示されています。これらのガスはまた、基板上に導電性の膜を形成し、重要なシステムにおける電気的故障を引き起こす可能性があります。LSHFケーブルは酸性ガスの発生自体を抑えることで、このような二次的な損傷を防止します。
- 構造的整合性 :建物、トンネル、橋梁の荷重支持部材が長期間にわたり強度を保持
- 機器保護 :火災報知器、非常照明、制御システムが機能を維持
- コスト削減 :火災後の復旧費用が平均して40%低下
このパッシブ型保護は耐炎性能を超え、火災時および火災後の機能性、安全性、投資を守ります。
火災時の煙密度の低減および有毒ガス排出の削減
煙抑制性能:LSHFケーブルと従来型ケーブルの比較(IEC 61034-2 試験データ)
IEC 61034-2規格によると、低煙ハロゲンフリーケーブル(LSHF)は通常のケーブルと比較して煙の発生量を約80%削減します。煙中での光透過率を測定する場合、これらの特殊材料は通常60%以上の視認性を維持するのに対し、従来のPVCケーブルは15%以下に低下します。なぜこのような結果になるのでしょうか? LSHF材料に含まれる特殊な添加剤は、煙を単に薄くするのではなく、すす粒子の生成自体を抑制する働きを持っています。シミュレーションされたトンネル火災における実際の試験でも非常に印象的な結果が得られています。煙による視界の遮断が少ない場合、人々は安全に脱出するためにおよそ8~10分の余裕時間を得ることができます。これは火災時にPVC製品で満たされた空間にいた場合の3倍の時間に相当します。煙が少なければ、火災後の暖房設備や建物の壁に付着するすすの堆積も少なくなります。昨年『Fire Safety Engineering』に掲載された研究によると、その後の清掃費用は約35%低くなるとのことです。
毒性分析:実際の火災シナリオにおけるCO、HCN、およびダイオキシン前駆体のレベル
LSHFケーブルが火災に遭った場合、標準的なケーブルと比較して一酸化炭素およびシアン化水素の発生量が大幅に少なくなります。これらの2つのガスは、火災による死亡事故の約四分の三を占めています。実際の建物火災を模した試験では、LSHFケーブルを使用することで一酸化炭素(CO)の排出量をほぼ90%削減し、シアン化水素(HCN)のレベルを約85%低減できることが明らかになっています。こうしたケーブルの特徴はハロゲンを含まない設計にあるため、クロロベンゼンなどのダイオキシン生成前駆体をはじめとする有害物質の発生を防ぎます。ダイオキシンは非常に危険な物質であり、環境中に永遠に残留し、人体に蓄積され、最終的には癌を引き起こす可能性があります。これらは塩素を含む物質が燃焼する際にのみ生成されるため、ハロゲンを完全に排除することで、LSHFケーブルはこうした危険な化学物質の生成を未然に防止します。実際にその効果が証明されたのは昨年のミュンヘンで、作業員が地下鉄システムにこれらのケーブルを後付け改造しました。想定される緊急事態をシミュレーションしながら空気質を測定したところ、有毒ガスの濃度は100万あたり5部分(ppm)未満に低下し、世界保健機関(WHO)が定める呼吸可能な空気の安全基準内に収まりました。
主要な環境および安全基準への適合
RoHS指令との適合:鉛、カドミウムおよびその他の有害物質の排除
LSHFケーブルは、鉛、カドミウム、水銀、6価クロム、および特定の臭素系難燃剤など、EUのRoHS指令(2011/65/EU)で禁止されている有害物質を排除することで、同指令のすべての要求事項を満たしています。これらの物質の問題点は、廃棄後に土壌や水中に溶け出し、生態系を損なう可能性があること、あるいはそれ以上に深刻なことに、製造工程中や古くなったケーブルのリサイクル時にそれらを扱う工場労働者への暴露リスクがあることです。こうした危険な化学物質の代わりに、LSHF技術ではハロゲンを含まないポリマーと鉱物を代替材料として使用しています。このアプローチにより、有毒物質が環境中に移行するのを防ぎ、時間の経過とともに生体に蓄積されるリスクを低減します。製造業者にとってRoHS規格に準拠することは単なる追加措置ではなく、むしろLSHF材料の設計段階から組み込まれている本質的な要素です。
環境に配慮したケーブル選定の指標としてのIEC 60754-2およびIEC 61034認証
IEC 60754-2は酸性ガス排出量の低さ(質量比HClが0.5%未満)を確認し、IEC 61034は煙密度の小ささ(光透過率60%以上)を検証します。これらは共同で、環境安全性について客観的かつ第三者機関による検証を提供します。
| 標準 | 主要指標 | 環境への影響 |
|---|---|---|
| IEC 60754-2 | 酸性ガス濃度 | 大気および表面の腐食を防止 |
| IEC 61034 | 煙の不透明度 | 生命安全の向上および清掃時の毒性低減 |
二重認証は、欧州連合建設製品規制(EU No. 305/2011)およびLEED v4.1 MRクレジット:建築製品の開示と最適化-環境製品宣言への適合を支援します。認証済みの設置物は、有害残渣の発生を抑えることで、事故後の浄化負担も軽減します。
火災後の環境汚染の最小化
PVC燃焼による酸性副産物からの土壌・水質汚染リスクの低減
PVCが燃焼すると、塩酸(HCl)を放出し、土壌や水系が長期間にわたり酸性化します。これにより、汚染された地域の掘削除去、中和剤の適用、そしてその後数年にわたり継続的な監視といった特別な浄化作業が必要になるという、持続的な環境問題が生じます。低煙ハロゲンフリー(LSHF)ケーブルは、発火時にHClが生成されないよう、根源的にハロゲンを含まない構成となっているため、この問題を解決します。こうした有害な酸が存在しないため、地下水へ浸出したり農地を損なったりすることがなく、自然がより早く回復できるようになります。2023年に行われた最近の試験では、PVCが燃えることによる影響とLSHF代替材料との比較で、その深刻さが明らかになりました。制御された燃焼後の土壌サンプルでは、PVCを使用した場合のpHレベルが3.5以下まで低下しており、これは極めて腐食性が高い状態です。一方で、LSHF材料の試験からのサンプルは、同様の熱や炎への曝露後でも、pH値が6.5~7.2の正常範囲内に留まりました。
ケーススタディ:低煙ハロゲンフリー(LSHF)ケーブルの使用と清掃時の毒性低下の測定によるベルリンの病院改修
ベルリンの病院でのリトロフィット工事により、従来の配線がLSHFケーブルに置き換えられました。制御された電気火災発生時における毒性測定では、有害残留物が大幅に削減されていることが確認されました。
| 汚染物質 | PVCケーブル設置現場 | LSHFケーブル設置現場 | 削減 |
|---|---|---|---|
| 塩酸 | 4,200 ppm | 11 ppm | 99.7% |
| 重金属 | 38 µg/L | <2 µg/L | 95% |
ダイオキシン前駆体が検出されなかったため、土壌掘削の必要がなくなりました。清掃作業員は、処分が必要な危険廃棄物が60%減少したと報告しており、持続可能で環境負荷の低い災害復旧におけるLSHFケーブルの役割が実証されています。
寿命終了後の再利用性と循環経済目標への貢献
リサイクル効率:LSHFケーブル材料における熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの比較
ほとんどのLSHFケーブルは、熱硬化性材料ではなく、ポリエチレンやエチレンプロピレンゴムなどの熱可塑性材料で作られています。これらのプラスチックを加熱すると、きれいに溶け、化学的に分解されることなく再成形できます。これにより、新しいケーブル外装材やその他の工業製品の製造に適した高品質のペレットへと効率よく機械的にリサイクルすることが可能になります。これらの材料のリサイクル率は非常に高く、約90%程度に達し、数回のリサイクル後でも性能が一貫して維持されます。一方、熱硬化性ポリマーの場合は状況が異なります。これらを分解するには、高度な粉砕工程や化学処理が必要となり、得られるのは質の低い副産物であり、基本的な充填材を超える用途にはほとんど使用できません。このように繰り返しリサイクルできる特性があるため、熱可塑性ベースのLSHFケーブルは、廃棄物を最小限に抑え、資源を繰り返し再利用する循環型生産システムの構築において、産業界で重要な役割を果たしています。
資源保全:一次生産と比較したエネルギー節約および材料の再利用
LSHFケーブル部品のリサイクルについて考えるとき、非常に印象的な効率の向上が見られます。たとえば、銅導体を新たに採掘するのではなく再生処理する場合、約85%のエネルギー削減が可能です。また、熱可塑性ポリマー材料についてはどうでしょう?これらを溶かすのに必要なエネルギーは、原油から新しいプラスチックを製造する場合に比べて約半分しかかかりません。実際にこれはどういう意味でしょうか?リサイクルされたケーブル材料1トンにつき、大気中に排出される二酸化炭素を3〜5メートルトンも削減できるのです。二酸化炭素の削減に加えて、クローズドループ方式は埋立地廃棄物を大幅に削減し、石油製品および新たな銅鉱床への依存も低減します。これらの材料をこれほど効果的に循環利用できる点から、LSHFケーブルはグリーン目標の達成を目指す企業にとって賢明な選択と言えます。これが欧州グリーンディール(EU Green Deal)や、Science Based Targetsイニシアチブが世界中の企業に求める要件といった実際の規制とどのように整合するかを考えてみてください。
よくある質問
ハロゲンフリーケーブルとは何ですか?
ハロゲンフリーケーブルは、塩素や臭素などのハロゲン化合物を含んでいません。燃焼時に発生する有毒ガスの排出を抑えるように設計されており、環境および人体への安全性が高くなっています。
ケーブルからの酸性ガス排出を削減することが重要な理由は何ですか?
酸性ガスの排出を削減することで、構造物の腐食や電気系統の故障を防ぎ、インフラや電子機器を保護するとともに、火災時の健康リスクを最小限に抑えることができます。
LSHFケーブルが適合する環境・安全規格にはどのようなものがありますか?
LSHFケーブルは、欧州連合のRoHS指令、IEC 60754-2、IEC 61034 などの規格に準拠しており、これらの規格により酸性ガスの低排出と煙密度の低減が保証され、安全性と環境配慮が向上しています。
LSHFケーブルは循環経済の目標をどのように支援しますか?
LSHFケーブルは通常、熱可塑性材料で製造されており、効率的にリサイクルが可能です。これにより廃棄物の削減、資源の節約、循環経済モデルにおける環境負荷の低減に貢献します。