Resistenza al calore e resistenza al fuoco di cavi e fili, isolamento non combustibile

È impossibile immaginare il mondo moderno senza comunicazioni cablate e via cavo, il cui volume, tra l'altro, è in costante crescita e crescita. L'elevata densità di cavi elettrici in condizioni diverse, non sempre ideali per l'isolamento dei cavi, aumenta il rischio di incendi. Ad esempio, ogni anno negli Stati Uniti a causa di incendi causati da incendi di cavi, l'economia statale subisce perdite per circa 6 miliardi di dollari. Quindi la questione della creazione di cavi e fili resistenti al fuoco affidabili che non diffondono la combustione sta diventando sempre più urgente.

Pertanto, la sicurezza antincendio del cavo è determinata dai seguenti cinque indicatori:

Combustione non propagante

La non propagazione della combustione è intesa come la capacità del cavo di autoestinguersi subito dopo che la fiamma è cessata. Questo indicatore può essere quantificato lungo la lunghezza del cavo danneggiato dall'incendio dopo l'estinzione della fiamma.

Densità ottica del fumo

La massima densità ottica specifica del mezzo nello spazio durante la combustione di un campione di cavo sperimentale caratterizza il livello di fumo caratteristico di questo tipo di cavi durante la loro combustione. Questo parametro riflette la velocità con cui il fumo si diffonde in una stanza colpita da un incendio se tale cavo è acceso. Questo è importante per determinare le condizioni per estinguere un incendio.

Attività corrosiva dei prodotti degassanti

Maggiore è la corrosività dei prodotti degassanti, maggiore è il danno da incendio. Con l'elevata corrosività dei prodotti di rilascio del gas, le apparecchiature elettriche in una stanza coperta dal fuoco vengono distrutte. Quantitativamente, questo parametro è determinato dal rilascio di: acido cloridrico, acido bromidrico, anidride solforosa, ecc. — dalla quantità di tali prodotti attivi.

Tossicità del gas

Di norma, la tossicità delle emissioni di gas provoca incidenti e vittime in caso di incendi. Questi prodotti tossici sono principalmente: ammoniaca, monossido di carbonio, acido cianidrico, acido solfidrico, anidride solforosa, ecc.

Resistenza al fuoco

I cavi resistenti al fuoco mantengono le loro caratteristiche sotto l'influenza di una fiamma libera, questo indicatore viene calcolato nel tempo - da 15 minuti a 3 ore - durante il quale il cavo resistente al fuoco può continuare a funzionare.

Isolamento dei cavi e resistenza al fuoco

La sicurezza antincendio del cavo è determinata principalmente dal materiale del suo isolamento e rivestimento protettivo, nonché dal design del cavo. I materiali polimerici utilizzati per la produzione di isolanti sono caratterizzati da parametri di sicurezza antincendio quali:

• infiammabilità;

• Indice di ossigeno;

• Coefficiente di produzione di fumo;

• Attività corrosiva dei prodotti in degassamento;

• Tossicità dei prodotti della combustione.

Infiammabilità

Secondo GOST 12.1.044-89, l'infiammabilità dei materiali è caratterizzata, cioè la loro capacità di bruciare. I materiali differiscono: non combustibile, difficile da bruciare e combustibile.

I materiali non combustibili generalmente non sono in grado di bruciare all'aria. I materiali non combustibili possono incendiarsi in presenza di aria, ma una volta rimossa la fonte di fiamma, non possono continuare a bruciare da soli.

I materiali infiammabili sono in grado di autoaccendersi e possono continuare a bruciare dopo che la fonte della fiamma è stata rimossa.La cosa importante qui è che gli indicatori quantitativi di infiammabilità spesso non indicano completamente la sicurezza antincendio del cavo.

Indice di ossigeno

Per una valutazione più accurata dell'infiammabilità del materiale durante la prova, viene utilizzato l '"indice di ossigeno", che è pari al volume minimo di ossigeno nella miscela azoto-ossigeno, al quale può avvenire una combustione stabile del materiale dato posto. Un indice di ossigeno inferiore a 21 indica l'infiammabilità del materiale, ovvero tale materiale può bruciare all'aria anche dopo che la fonte di accensione è stata rimossa.

Coefficiente di produzione di fumo

Come notato sopra, il coefficiente di fumo riflette la densità ottica del fumo durante la combustione del materiale nella camera di prova o all'interno. Questo parametro è determinato registrando fotometricamente l'attenuazione dell'illuminazione dovuta al passaggio della luce attraverso uno spazio pieno di fumo. Il National Bureau of Standards degli Stati Uniti, ad esempio, definisce due rapporti di fumo: fumante e fiammeggiante. La densità ottica massima del fumo è determinata per diversi materiali:

Attività corrosiva dei prodotti degassanti

In base al contenuto di acido cloridrico, acido bromidrico, ossido di zolfo e acido fluoridrico, secondo le raccomandazioni IEC, viene valutata la corrosività dei prodotti degasanti. Per questo vengono utilizzati metodi analitici noti, quando il campione viene riscaldato in una camera di combustione ad una temperatura di 800 ° C per 20 minuti.

Tossicità dei prodotti della combustione

Attraverso la quantità di gas tossici rilasciati durante la combustione, quali: monossido di carbonio, anidride carbonica, acido cloridrico, acido fluoridrico, acido bromidrico, ossido di zolfo, ossido di azoto e acido cianidrico, durante il test viene valutato il grado di tossicità dei prodotti della combustione materiale riscaldato a una temperatura di 800 ° C. Fatto noto: principalmente nell'industria dei cavi, per l'isolamento vengono utilizzati isolanti in PVC, gomma e polietilene.

Il composto di PVC è il materiale meno infiammabile grazie alla sua struttura chimica, in cui non ci sono doppi legami nelle molecole e ci sono atomi di cloro.

In caso di incendio, il PVC si decompone e rilascia acido cloridrico, che impedisce la propagazione dell'incendio. Ma quando interagisce con acqua o vapore, l'acido cloridrico si trasforma in acido cloridrico, che è molto corrosivo. Inoltre, l'acido cloridrico è pericoloso per l'uomo, quindi l'uso del PVC è limitato nella produzione di isolanti per cavi ignifughi e ignifughi.

Maggiore resistenza al fuoco e resistenza al calore

Aggiungendo inibitori al PVC è possibile aumentarne la resistenza al fuoco. Quindi, l'introduzione di plastificanti fosfatici, ritardanti di fiamma, riempitivi riduce l'infiammabilità dei composti di PVC. Allo stesso tempo si riducono anche le emissioni di gas in caso di incendio, in quanto gli inibitori legano l'acido cloridrico facendolo precipitare sotto forma di locale non infiammabile.

Il polietilene è più infiammabile e, per rendere l'isolamento in polietilene non combustibile, vengono aggiunti ritardanti di fiamma, che contribuiscono all'autoestinguenza dell'isolamento in polietilene basato sulla composizione modificata. La soluzione più comune è una miscela di triossido di antimonio e paraffina clorurata, grazie alla quale si ottiene un vantaggio rispetto al PVC: ridotta emissione di gas, ridotta tossicità e pericolo per le persone.

Per quanto riguarda l'isolamento in gomma, la gomma è la meno infiammabile. gomma policloroprenica, che divenne ampiamente utilizzato come materiale per la guaina dei cavi. La gomma più resistente al fuoco è la gomma siliconica, il polietilene clorosolfonato o clorurato ("hypalon") e altri polimeri simili alla gomma.

I polimeri a base di fluoropolimeri come il tetrafluoroetilene sono altamente resistenti alla fiamma a causa del loro indice di ossigeno molto elevato e della bassa evaporazione, ma a temperature della guaina del cavo superiori a 300°C, tali materiali diventano tossici, pericolosi per l'uomo e anche corrosivi per le apparecchiature elettriche.

I cavi con isolamento in carta impregnata e guaina in alluminio sono stati i primi cavi elettrici resistenti al fuoco.

I cavi ad alta tensione dei marchi TsAABnlG e AABnlG in fasci non diffondono la combustione e resistono a 20 minuti di esposizione a una fiamma libera sulla guaina, ovvero la resistenza al fuoco di questi cavi è stata confermata nei test.

La loro copertura protettiva ha una struttura complessa: una coppia di strisce di acciaio zincato e un cuscino in fibra di vetro sotto il paraurti. Inoltre, la resistenza al fuoco è data dalla presenza di gusci, armature e schermi metallici, che contribuiscono a migliorare la qualità e la resistenza al fuoco dei cavi, anche con isolamento plastico.

Quando è richiesta la resistenza alla fiamma dal cavo, viene utilizzato un cavo armato con isolamento in PVC di conduttori in rame o alluminio di forma a settore o tonda. Sulle anime intrecciate insieme al ripieno viene aggiunta una bobina di strisce di polietilene tereftalato o polipropilene, che sono disposte con uno spazio vuoto.

Dopo l'applicazione delle strisce, viene realizzato per estrusione un isolante a nastro in polietilene autoestinguente. Successivamente, viene applicata una striscia di carta per cavi semiconduttori con uno spazio vuoto, quindi una coppia di strisce di acciaio spesse da 0,3 a 0,5 mm che formano un'armatura. I nastri superiori coprono gli spazi dei nastri sottostanti. Il corpo è costituito da una miscela di PVC a bassa infiammabilità con uno spessore di 2,2-2,4 mm.

Di conseguenza, la guaina abbinata ai nastri soddisfa pienamente i requisiti di resistenza alla fiamma per i cavi AVBVng e VBVng se posati in fasci, nonostante il semplice rivestimento in PVC.

Alcune soluzioni utili per i cavi refrattari sono strisce di mica di vetro sopra il nucleo. Tali barriere ignifughe, unitamente ad un compound in PVC, assicurano una resistenza a lungo termine della guaina del cavo all'azione della fiamma; sono utilizzati in cavi per tensioni fino a 6 kV.

Le formulazioni che non emettono alogenuri di idrogeno durante la combustione, come il polietilene reticolato con ritardanti di fiamma e cariche minerali, sono le migliori per la protezione antincendio dei cavi.

Inoltre, a volte vengono applicati alla guaina del cavo vernici e inchiostri a base acquosa con componenti non combustibili, mediante spruzzatura o pennello, per fornire una protezione aggiuntiva al cavo. Lo strato viene applicato con uno spessore di circa 1,5 mm, mentre la portata di corrente del cavo si riduce solo del 5%.

Sono largamente utilizzati cavi resistenti al calore con isolamento minerale e in guaina di acciaio, come KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S, ecc. Qui i fili sono racchiusi in guaine di acciaio legato o inossidabile. L'isolamento tra i nuclei e i gusci è costituito da ossido di magnesio o periclasio.