隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的增長，為線纜產(chǎn)品提供了巨大的市場空間，中國市場強(qiáng)烈的誘惑力，使得世界都把目光聚焦于中國市場，在改革開放短短的幾十年，中國線纜制造業(yè)所形成的龐大生產(chǎn)能力讓世界刮目相看。伴隨著中國電線電纜行業(yè)高速發(fā)展，新增企業(yè)數(shù)量不斷上升，行業(yè)整體技術(shù)水平得到大幅提高，也吸引了為數(shù)不少的外資進(jìn)駐中國。
電線電纜行業(yè)產(chǎn)品種類眾多，應(yīng)用范圍十分廣泛，涉及到電力、建筑、通信、制造等行業(yè)，與國民經(jīng)濟(jì)的各個部門都密切相關(guān)。電線電纜還被稱為國民經(jīng)濟(jì)的“動脈”與“神經(jīng)”，是輸送電能、傳遞信息和制造各種電機(jī)、儀器、儀表，實(shí)現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)換所不可缺少的基礎(chǔ)性器材，是未來電氣化、信息化社會中必要的基礎(chǔ)產(chǎn)品。尤其象中國這樣的快速發(fā)展中國家，基礎(chǔ)建設(shè)以及配套設(shè)施建設(shè)的龐大需求不言而喻。
電線電纜行業(yè)作為基礎(chǔ)建設(shè)的重點(diǎn)部分之一，其應(yīng)用也范圍廣闊。包括電力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)采用的電線電纜產(chǎn)品主要有架空裸電線、匯流排(母線)、電力電纜(塑料線纜、油紙力纜(基本被塑料電力電纜代替)、橡套線纜、架空絕緣電纜)、分支電纜(取代部分母線)、電磁線以及電力設(shè)備用電氣裝備電線電纜等;信息傳輸系統(tǒng)：用于信息傳輸系統(tǒng)的電線電纜主要有市話電纜、電視電纜、電子線纜、射頻電纜、光纖纜、數(shù)據(jù)電纜、電磁線、電力通訊或其他復(fù)合電纜等;機(jī)械設(shè)備、儀器儀表系統(tǒng)：此部分除架空裸電線外幾乎其他所有產(chǎn)品均有應(yīng)用，但主要是電力電纜、電磁線、數(shù)據(jù)電纜、儀器儀表線纜等。
阻燃電線電纜通常可分為一般阻燃電線電纜、低煙低鹵阻燃電線電纜和低煙無鹵阻燃電線電纜。
目前我國阻燃電線電纜產(chǎn)品以含鹵阻燃為主,這種電線電纜在燃燒時釋放出大量的濃煙和腐蝕性鹵化物,造成人員傷亡并腐蝕各種設(shè)備,即所謂的“二次災(zāi)害”。為達(dá)到低煙、低毒及阻燃目的,國內(nèi)外許多廠家都致力于低煙低鹵,低煙無鹵阻燃材料的開發(fā)。
這類材料燃燒時發(fā)煙量少,釋放出有毒氣體少,減少對人體及儀器設(shè)備的傷害。國外發(fā)達(dá)國家對低煙低鹵、低煙無鹵阻燃電線電纜料的研究比較早,技術(shù)較成熟,現(xiàn)在已進(jìn)入實(shí)用階段。我國對低煙低鹵、特別是低煙無鹵阻燃電線電纜料的研究開發(fā)比較晚,目前我國對低煙無鹵阻燃電線電纜料的研究還處于初期,有的廠家已生產(chǎn)出低煙無鹵阻燃電線電纜料,但大部分存在機(jī)械性能和加工性能較差的問題。
目前,我國的低煙無鹵阻燃電線電纜料主要依賴進(jìn)口,價格昂貴,應(yīng)用受到一定的限制。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,對安全性能要求的提高,對低煙無鹵阻燃電線電纜的需求越來越大,國內(nèi)眾多廠家都加大力度對低煙無鹵阻燃電線電纜料進(jìn)行研制。
2002年,公安部發(fā)布了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GA306-2001《阻燃及耐火電纜:塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求》,對耐火電纜進(jìn)行了分級,并對耐火電纜的發(fā)煙量及煙氣毒性作了具體的規(guī)定進(jìn)一步完善了我國阻燃及耐火電纜的標(biāo)準(zhǔn)體系,對推廣和應(yīng)用阻燃、高效、無公害的阻燃、耐火電纜起到一個推進(jìn)作用。低煙無鹵阻燃上海電線電纜料是今后阻燃電線電纜的重點(diǎn)發(fā)展方向。
目前我國阻燃電線電纜產(chǎn)品以含鹵阻燃為主，這種電線電纜在燃燒時釋放出大量的濃煙和腐蝕性鹵化物，造成人員傷亡并腐蝕各種設(shè)備，即所謂的“二次災(zāi)害”。為達(dá)到低煙、低毒及阻燃目的，國內(nèi)外許多廠家都致力于低煙無鹵，低煙無鹵阻燃材料的開發(fā)。這類材料燃燒時發(fā)煙量少，釋放出有毒氣體少，減少對人體及儀器設(shè)備的傷害。
我國對低煙低鹵、特別是低煙無鹵阻燃電線電纜料的研究開發(fā)比較晚，目前我國對低煙無鹵阻燃電線電纜料的研究還處于初期，有的廠家已生產(chǎn)出低煙無鹵阻燃電線電纜料，但大部分存在機(jī)械性能和加工性能較差的問題。
目前，我國的低煙無鹵阻燃電線電纜料主要依賴進(jìn)口，價格昂貴，應(yīng)用受到一定的限制。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對安全性能要求的提高，對低煙無鹵阻燃電線電纜的需求越來越大，國內(nèi)眾多廠家都加大力度對低煙無鹵阻燃電線電纜料進(jìn)行研制。低煙無鹵阻燃電線電纜料是今后阻燃電線電纜的重點(diǎn)發(fā)展方向。
阻燃電纜標(biāo)準(zhǔn)及等級
電纜涉及火災(zāi)安全的主要技術(shù)指標(biāo)是 CO 2電纜的阻燃性、煙霧的密度和氣體的有毒性。美國防火標(biāo)準(zhǔn)較關(guān)注前兩個問題，但是歐洲和美國對火災(zāi)安全有著完全不同的觀點(diǎn)。美國傳統(tǒng)的概念認(rèn)為：火災(zāi)的根源在于一氧化碳(CO )毒氣的產(chǎn)生以及其后的燃燒過程中CO 轉(zhuǎn)化為CO 2的熱釋放，因此，控制燃燒過程中的熱釋放量可減少火災(zāi)的危害。歐洲傳統(tǒng)以來深信：在燃燒中產(chǎn)生的鹵酸(HCL )釋放量、氣體腐蝕性、煙霧濃度及氣體毒性是決定人們能否安全脫離火災(zāi)現(xiàn)場的主要因素。
IEC 阻燃等級
為了評定線纜的阻燃性能優(yōu)劣，國際電工委員會分別制定了 IEC60332-1、IEC60332-2和IEC60332-3三個標(biāo)準(zhǔn)。IEC60332-1和IEC60332-2分別用來評定單根線纜按傾斜和垂直布放時的阻燃能力(國內(nèi)對應(yīng)GB12666.3和GB12666.4標(biāo)準(zhǔn))。IEC60332-3(國內(nèi)對應(yīng)GB12666.5-90)用來評定成束線纜垂直燃燒時的阻燃能力，相比之下成束線纜垂直燃燒時在阻燃能力的要求上要高得多。
◎ IEC60332-1/BS4066-1阻燃等級(單根電線或電纜垂直燃燒測試 Flame Test On Single Vertical Insulated Wires/Cables)
這是單根電纜的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)規(guī)定，一根 60cm 長的試樣垂直固定在前壁開通的金屬箱內(nèi)，火焰長度175mm 的丙烷燃燒器從距試樣的上部固定端450mm 的位置上火焰錐與電纜以45度角接觸，如果試樣燃燒損壞部分距離固定端下部不超過50mm ，測試通過。
◎ IEC60332-3/BS4066-3阻燃等級(成束電線或電纜垂直燃燒測試 Flame Test On BunchedWires/Cables)
這是成束電纜的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)規(guī)定，成束 3.5m 長的電纜試樣用鐵絲固定在梯形測試架上，試樣數(shù)量按不同分類所要求的非金屬物料決定。試樣垂直掛在燃燒爐背壁上，空氣通過底板上的進(jìn)氣口引入燃燒爐。丙烷平面燃燒器以750℃的火焰與試樣接觸，試樣在強(qiáng)制吹風(fēng)(氣流排放5m3/分鐘，風(fēng)速0.9m/秒)的情況下，必須在垂直燃燒20分鐘內(nèi)燃不起來，電纜在火焰蔓延2.5米以內(nèi)自行熄滅。IEC60332有A 類、B 類、C 類和D 類之分，以評定阻燃性能優(yōu)劣。 UL 阻燃標(biāo)準(zhǔn)UL 列明的任何電纜經(jīng)過測試驗(yàn)證若符合某種防火等級，可在電纜印上UL 識別字、防火等級和批準(zhǔn)編號。
◎ 增壓級-CMP 級(送風(fēng)燃燒測試/斯泰鈉風(fēng)道實(shí)驗(yàn)Plenum Flame
Test/Steiner TunnelTest)
這是 UL 防火標(biāo)準(zhǔn)中要求最高的電纜(Plenum Cable )，適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL910，實(shí)驗(yàn)規(guī)定在裝置的水平風(fēng)道上敷設(shè)多條試樣，用87.9KW 煤氣本生燈(300，000BTU/Hr)燃燒20分鐘。合格標(biāo)準(zhǔn)為火焰不可延伸到距煤氣本生燈火焰前端5英尺以外。光密度的峰值最大為0.5，平均密度值最大為0.15。
這種CMP 電纜通常安裝在通風(fēng)管道或空氣處理設(shè)備使用的空氣回流增壓系統(tǒng)中，被加拿大和美國所認(rèn)可采用。符合UL910標(biāo)準(zhǔn)的FEP/PLENUM材料，阻燃性能要比符合IEC60332-1及IEC60332-3標(biāo)準(zhǔn)的低煙無鹵材料的阻燃性能好，燃燒起來煙的濃度低。 ◎ 干線級-CMR 級(直立燃燒測試Riser Flame Test)
這是 UL 標(biāo)準(zhǔn)中商用級電纜(Riser Cable ), 適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1666。實(shí)驗(yàn)規(guī)定在模擬直立軸上敷設(shè)多條試樣，用規(guī)定的154.5KW 煤氣本生燈(527，500BTU/Hr)30分鐘。合格標(biāo)準(zhǔn)為火焰不可蔓延到12英尺高的房間的上部。干線級電纜沒有煙霧濃度規(guī)范，一般用于樓層垂直和水平布線使用。
◎ 商用級-CM 級(垂直燃燒測試Vertial Tray Flame Test)
這是 UL 標(biāo)準(zhǔn)中商用級電纜(General Purpose Cable)，適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581。實(shí)驗(yàn)規(guī)定在垂直8英尺高的支架上敷設(shè)多條試樣，用規(guī)定的20KW 帶狀噴燈燃燒(70，000BTU/Hr)20分鐘。合格標(biāo)準(zhǔn)為火焰不可蔓延到電纜的上端并自行熄滅。UL1581和IEC60332-3C 類似，只是敷設(shè)電纜根數(shù)不同。商用級電纜沒有煙霧濃度規(guī)范，一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線，不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。
◎ 通用級-CMG 級(垂直燃燒測試Vertial Tray Flame Test)
這是 UL 標(biāo)準(zhǔn)中通用級電纜(General Purpose Cable)，適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581。商用級和通用級的測試條件類似，同為加拿大和美國認(rèn)可使用。通用級電纜沒有煙霧濃度規(guī)范，一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線，不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。
◎ 家居級- CMX級(垂直燃燒測試Vertial Wire Flame Test)
這是 UL 標(biāo)準(zhǔn)中家居級電纜(Restricted Cable )，適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581，VW-1。實(shí)驗(yàn)規(guī)定試樣保持垂直，用試驗(yàn)用的噴燈燃燒(30，000 TU/Hr)15秒鐘，然后停止15秒鐘，反復(fù)5次。合格標(biāo)準(zhǔn)為余火焰不可超過60秒鐘，試樣不可燒損25%以上，墊在底部的外科用棉不可被落下物引燃。UL1581-VW-1和IEC60332-1類似，只是燃燒的時間不同。這種等級也沒有煙霧或毒性規(guī)范，僅用于敷設(shè)單條電纜的家庭或小型辦公室系統(tǒng)中。這類電纜不應(yīng)成捆敷設(shè)使用，必須套管。 煙密度、鹵素含量和毒性等級
◎ IEC60754-1/BS6425-1鹵素氣體含量的測定(Emission Of Halogens )
這是 IEC 和BS 標(biāo)準(zhǔn)中針對氯化氫(HCL )釋放濃度的規(guī)范。鹵素含氟(Florine )、氯(Chlorine )、溴(Bromine)、碘(Iodine)和放射性易揮發(fā)的元素砹(Astatine),成分的毒性很高。實(shí)驗(yàn)規(guī)定，燃燒爐預(yù)熱到800℃時，把一根內(nèi)置1.0g 試樣推入爐內(nèi)，利用氣流排放速率使HCL 溶入水中，再測定水溶液的鹵酸含量。如果電纜材料燃燒時鹵酸(HCL )釋放量少于5mg/g時，可被稱為無鹵電纜(LSOH )，如果鹵酸(HCL )釋放量大于5mg/g時而小于15mg/g時，可被稱為低鹵電纜(LSF )。值得注意的是，IEC60754-1方法不能用來測定HCL 含量小于5 mg/g的材料，即不能判定是否“無鹵”。需要判定是否完全無鹵可采用IEC60754-2方法來測定。
◎ IEC60754-2氣體酸度測量(Corrosivity )
這是 IEC 標(biāo)準(zhǔn)中針對燃燒氣體腐蝕性的規(guī)范，此測試是量度在燃燒時物料所產(chǎn)生的鹵酸氣體酸度。它通過水溶液的PH 值和導(dǎo)電率來測定。實(shí)驗(yàn)規(guī)定，燃燒爐預(yù)熱到800℃，把一根內(nèi)置試樣的石英管推入爐內(nèi)，同時開始記時。在試樣燃燒的前5分鐘，每隔1分鐘測一次PH 值和電傳導(dǎo)性能，接下來的25分鐘每隔5分鐘測一次。一般無鹵電纜材料的PH 值會大于4.3，導(dǎo)電率小于10μs;PH 值越少，即表示物料的鹵酸氣體酸度越高。值得注意的是，當(dāng)HCL 含量大于2mg/g而小于5mg/g(即符合IEC60754-1的要求時)，其水溶液的PH 值亦小于4.3，即不符合IEC60754-2的要求。
◎ IEC 61034-1/ASTM E662煙密度(Emission of Smoke)
這是 IEC 和ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中針對煙密度的規(guī)范。實(shí)驗(yàn)由一個3m3的立方體和一個帶光源的光度測量系統(tǒng)組成，矩形曹內(nèi)裝酒精作為燃燒源。一個功率為10-15 m3/分鐘的鼓風(fēng)機(jī)確保煙霧均勻分布在一塊檔風(fēng)板上防止槽上產(chǎn)生火焰渦流，酒精燃燒時，與光電源相連的記錄儀記下光減弱量。煙密度是以透光率量度，如果能達(dá)到60%光傳輸值(Light Transmittance)，該電纜材料就達(dá)到低煙標(biāo)準(zhǔn)，透光率越高，物料于燃燒時所釋放的煙霧越少。
◎ ISO4589-2/BS2863氧指數(shù)(Oxygen Index LOI)
這是 ISO 和BS 標(biāo)準(zhǔn)中針對氧指數(shù)的規(guī)范。它是指在室溫下，當(dāng)空氣的含氧量大于此氧指數(shù)時，物料便會馬上燃燒。氧指數(shù)值越高則表示物料越阻燃。假若某材料的氧指數(shù)為21%，即表示此物料處于正常室溫下亦會自動燃燒，在正常室溫下，空氣的含氧量為21%，一般阻燃電纜的氧指數(shù)均大于33%。
◎ ISO4589-3/BS2782.1溫度指數(shù)(Temperature Index TI)
這是 ISO 和BS 標(biāo)準(zhǔn)中針對溫度指數(shù)的規(guī)范，材料的氧指數(shù)會隨著溫度升高而下降，當(dāng)氣溫升高而物料的氧指數(shù)降至21%時，物料便會自動燃燒，此溫度被稱為溫度指數(shù)。例如，煤于室溫下的氧指數(shù)為50%，但當(dāng)溫度升高至150℃，氧指數(shù)會降至21%，此材料亦會馬上燃燒，材料的溫度指數(shù)便為150℃。一般阻燃電纜溫度指數(shù)均大于250℃。
◎ NES713毒性指數(shù)(Toxicity Index)
這是英國海軍工程 NES 標(biāo)準(zhǔn)中針對電纜材料燃燒時產(chǎn)生的氣體毒性規(guī)范，毒性是指對生物體結(jié)構(gòu)造成破壞或功能紊亂的一種性質(zhì)，毒性指數(shù)是指材料燃燒時所產(chǎn)生的所有氣體的毒性總和表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)規(guī)定，燃燒爐預(yù)熱到800℃，電纜材料中含有的有毒物質(zhì)會被分別燃燒，再利用氣流排放速率收集每種有毒氣體，然后通過化學(xué)分析計(jì)算每種有毒物質(zhì)的含量，此指數(shù)是以數(shù)目表示其毒性。毒性指數(shù)越大，此物料所釋放氣體的毒性越高。一般無鹵電纜材料的毒性指數(shù)均小于5。值得注意的是，低煙無鹵材料燃燒時亦會產(chǎn)生有毒的CO ，如果材料中含有P 、N 、S ，則生成的有毒氣體更多，因此無鹵電纜不可稱為無毒電纜，應(yīng)稱為低毒電纜。CM 、CMR 和CMP 電纜由于需要通過嚴(yán)格的UL 防火標(biāo)準(zhǔn)，采用的電纜材料多含鹵素，CM 和CMR 電纜一般以聚氯乙烯(PVC )為基材，而PVC 材料含氯;CMP 電纜一般以特氟瓏聚四氟乙烯(FEP )為基材，而FEP 材料含氟。此類含鹵線纜產(chǎn)生的氣體毒性均較無鹵電纜大數(shù)倍，于火災(zāi)安全中存著很大的隱患，可能會導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)場多數(shù)的傷亡人員不是被燒死而是被毒氣窒息而亡。
◎ IEC 耐火等級
耐火線纜指在火焰燃燒的情況下能保持一定時間的正常運(yùn)行，即保持線路的完整性( Circuit Integrity )。為了評定線纜的阻火性能優(yōu)劣，國際電工委員會和英國電工委員會分別制定了IEC331和BS6387兩個標(biāo)準(zhǔn)。相比之下BS6387在耐火能力的要求上較IEC331高得多。
◎ IEC60331阻燃等級 IEC60331-1999中，供火溫度要求為750℃/3h級，表示在750℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿。
◎ BS6387阻燃等級
BS6387要求通過水平燃燒實(shí)驗(yàn)、水噴淋實(shí)驗(yàn)和機(jī)械沖擊震動燃燒實(shí)驗(yàn)。水平燃燒實(shí)驗(yàn)為A 級650℃/3h、B 級750℃/3h、C 級950℃/3h和S 級950℃/3min。A 級表示在650℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿;B 級表示在750℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿;C 級表示在950℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿;S 級表示在950℃下施加300伏電壓水平燃燒3分鐘不擊穿。水噴淋燃燒實(shí)驗(yàn)分為W 級，表示在施加300伏電壓燃燒15分鐘然后再淋水燃燒15分鐘不擊穿。沖擊震動燃燒實(shí)驗(yàn)分為X 級650℃/15min、Y 級750℃/15min和Z 級950℃/15min、X 級表示在650℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機(jī)械沖擊震動15分鐘不擊穿;Y 級表示在750℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機(jī)械沖擊震動一次15分鐘不擊穿;Z 級表示在950℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機(jī)械沖擊震動一次15分鐘不擊穿。BS6387要求的最高級別型號為CWZ 。
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