耐火ケーブルは、過酷な環境下における建物や産業施設の電力供給を確保するための生命線です。その優れた耐火性能は非常に重要ですが、水分の浸入は、電気性能や長期的な耐久性を著しく損なうだけでなく、防火機能の喪失につながる可能性のある、隠れたリスクを頻繁に生じさせます。ケーブル材料分野に深く根ざした専門家として、ONE WORLDは、ケーブルの防湿対策が、絶縁材や被覆材などのコア材料の選定から、設置、施工、そして継続的なメンテナンスに至るまで、チェーン全体にわたる体系的な課題であることを理解しています。本稿では、LSZH、XLPE、酸化マグネシウムなどのコア材料の特性から、水分浸入要因を詳細に分析します。
1. ケーブルオントロジー：湿気防止の基盤となるコア材料と構造
耐火ケーブルの耐湿性は、基本的にケーブル芯材の特性と相乗的な設計によって決まります。
導体：高純度銅またはアルミニウム導体は化学的に安定していますが、水分が浸入すると持続的な電気化学的腐食を引き起こし、導体断面積の減少や抵抗の増加を招き、結果として局所的な過熱を引き起こす可能性があります。
断熱層：湿気に対するコアバリア
無機鉱物絶縁化合物（例：酸化マグネシウム、マイカ）：酸化マグネシウムやマイカなどの材料は、本質的に不燃性で耐熱性があります。しかし、粉末やマイカテープの積層構造には微細な隙間があり、水蒸気の拡散経路となりやすいという欠点があります。そのため、このような絶縁化合物（例：鉱物絶縁ケーブル）を使用したケーブルは、気密封止を実現するために、連続した金属シース（例：銅管）を使用する必要があります。この金属シースが製造時または敷設時に損傷すると、酸化マグネシウムなどの絶縁媒体への水分の浸入により、絶縁抵抗が急激に低下します。
ポリマー絶縁化合物（例：XLPE）：架橋ポリエチレン（XLPE）吸湿性は、架橋プロセス中に形成される三次元ネットワーク構造に由来します。この構造によりポリマーの密度が大幅に向上し、水分子の浸透を効果的に遮断します。高品質のXLPE絶縁材料は吸水率が非常に低く（通常0.1%未満）、一方、品質の低いXLPEや経年劣化したXLPEは、分子鎖の切断により吸湿チャネルを形成し、絶縁性能の恒久的な劣化につながる可能性があります。
シース：環境に対する最前線の防御
低煙ゼロハロゲン（LSZH）被覆コンパウンドLSZH材料の耐湿性と耐加水分解性は、配合設計とポリマーマトリックス（例：ポリオレフィン）と無機水酸化物フィラー（例：水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム）との適合性に直接依存します。高品質のLSZH被覆材は、難燃性を提供すると同時に、綿密な配合プロセスを通じて低吸水性と優れた長期耐加水分解性を実現し、湿気や水分が蓄積する環境においても安定した保護性能を確保する必要があります。
金属シース（例：アルミニウム-プラスチック複合テープ）：典型的なラジアル防湿バリアであるアルミニウム-プラスチック複合テープの有効性は、その長手方向の重なり部分における加工およびシーリング技術に大きく依存します。この接合部におけるホットメルト接着剤を用いたシールが不連続であったり欠陥があったりすると、バリア全体の完全性が著しく損なわれます。
2. 設置と建設：材料保護システムのフィールドテスト
ケーブルの湿気侵入事例の80%以上は、敷設および施工段階で発生します。施工品質は、ケーブル本来の耐湿性を十分に発揮できるかどうかを直接左右します。
環境管理の不備：相対湿度が85%を超える環境でケーブルの敷設、切断、接合を行うと、空気中の水蒸気がケーブルの切断部や絶縁材、充填材の露出面に急速に凝縮します。酸化マグネシウム無機絶縁ケーブルの場合、暴露時間を厳密に制限する必要があります。そうしないと、酸化マグネシウム粉末が空気中の水分を急速に吸収してしまいます。
シーリング技術および補助材料の欠陥：
接合部と端末処理：ここで使用される熱収縮チューブ、冷収縮端末処理、または注入シーラントは、防湿システムにおいて最も重要な接合部です。これらのシーリング材の収縮力が不十分であったり、ケーブル被覆材（LSZHなど）との接着強度が不十分であったり、固有の耐老化性が低かったりすると、たちまち水蒸気の浸入を招きます。
導管とケーブル トレイ: ケーブルを設置した後、導管の端が専門の耐火パテまたはシーラントでしっかりと密閉されていない場合、導管は湿気や停滞した水が蓄積する「暗渠」になり、ケーブルの外側のシースが慢性的に侵食されます。
機械的損傷: 設置中に最小曲げ半径を超えて曲げたり、鋭利な工具で引っ張ったり、敷設経路に沿って鋭利なエッジを使用したりすると、LSZH シースまたはアルミニウム - プラスチック複合テープに目に見えない傷、へこみ、または微小な亀裂が生じ、密閉の完全性が永久的に損なわれる可能性があります。
3. 運用、保守、環境：長期使用における材料の耐久性
ケーブルの稼働開始後は、その耐湿性は長期にわたる環境ストレス下におけるケーブル材料の耐久性に依存します。
メンテナンスの見落とし:
ケーブル溝／井戸カバーの不適切な密閉や損傷により、雨水や結露水が直接浸入する可能性があります。長期浸漬は、LSZH被覆材の耐加水分解限界を厳しくテストします。
定期的な検査体制を確立しないと、古くなってひび割れたシーラント、熱収縮チューブ、その他のシーリング材を適時に検出して交換できなくなります。
環境ストレスによる材料の老化影響：
温度サイクル：日内および季節による温度差は、ケーブル内に「呼吸効果」を引き起こします。この周期的な応力は、XLPEやLSZHなどのポリマー材料に長期的に作用し、微小疲労欠陥を引き起こし、水分の浸透を促進する可能性があります。
化学腐食: 酸性/アルカリ性の土壌や腐食性媒体を含む産業環境では、LSZH シースのポリマー チェーンと金属シースの両方が化学的な攻撃を受け、材料の粉化、穿孔、保護機能の喪失につながる可能性があります。
結論と提言
耐火ケーブルの防湿は、内部から外部まで多次元的な調整を必要とする体系的なプロジェクトです。その根幹となるのは、高密度架橋構造を持つXLPE絶縁材、科学的に配合された耐加水分解性LSZHシース材、そして金属シースを用いて完全な密閉性を実現する酸化マグネシウム絶縁システムといったケーブルコア材料です。これは、標準化された構造と、シーラントや熱収縮チューブなどの補助材料の厳格な適用によって実現されます。そして最終的には、予知保全管理にかかっています。
したがって、高性能ケーブル材料（プレミアムLSZH、XLPE、酸化マグネシウムなど）を使用し、堅牢な構造設計を備えた製品を調達することは、ケーブルのライフサイクル全体にわたる耐湿性を構築するための基本的な基盤となります。各ケーブル材料の物理的および化学的特性を深く理解し、尊重することが、水分の浸入リスクを効果的に特定、評価、そして防止するための出発点となります。
投稿日時: 2025年11月27日