Чи є розрізаний кабельний рукав негорючим?

Чи є розрізаний кабельний рукав негорючим?

Комерційна пекарня в Нідерландах, що працює 24 години на добу в режимі промислового виробництва, пережила пожежу в контрольному пульті, через яку об’єкт був вимкнений на 11 днів. Розслідування пожежі встановило, що її початковою причиною став перегрітий контакт реле всередині контрольного шафного щита, де тепло від несправного контакту передалося негорючій розрізного кабель-каналу рукав, у якому зібрано кабелі 24 В для керування шафою. Цей рукав, виготовлений із звичайного поліпропілену (PP) без додатків, що гальмують горіння, зайнявся приблизно за 340 °C, а вертикальне розташування зібраних у пучок кабелів у шафі створило ефект «димаря», унаслідок чого полум’я поширилося вгору по рукаву до сусідніх пучків кабелів протягом 40 секунд. Пожежа була обмежена межами одного панелі завдяки металевій оболонці шафи, однак димові пошкодження всіх внутрішніх кабелів зумовили повну заміну 480 керуючих кабелів, 22 клемних блоків та 4 модулів ПЛК. Після відновлення хлібозавод вимагав, щоб усі розрізного кабель-каналу використовувані в шафах керування матеріали мали сертифікат UL94 V-0 — вимогу, яку раніше команда закупівель підприємства вважала «необов’язковою» для електричних застосувань у приміщеннях.

Роздільний кабельний рукав є самозагасаючим, якщо його виготовлено з нейлону (PA66), сертифікованого за стандартом UL94 V-0, із галоген-вільними додатками, що гальмують горіння. Чи має конкретний розрізного кабель-каналу відповідність продукту вимогам пожежної безпеки залежить виключно від основного полімеру, пакунка добавок та того, чи є матеріал первинною смолою чи переробленим матеріалом.

Розуміння класифікації стійкості до полум’я за стандартом UL94

Стандарт UL94, розроблений компанією Underwriters Laboratories, є міжнародним еталоном для випробування горючості пластикових матеріалів. У ході випробування зразок стандартних розмірів встановлюють вертикально, до нижнього краю зразка на 10 секунд прикладають каліброване полум’я, потім полум’я прибирають і спостерігають за поведінкою зразка під час горіння. Присвоєний рейтинг залежить від трьох критеріїв: тривалості горіння після припинення подачі полум’я (час, протягом якого зразок продовжує горіти після видалення полум’я), тривалості тління та того, чи відбувається запалення бавовняного індикатора, розташованого під зразком, у результаті падіння полум’яних крапель.

Оцінка UL94 V-0 — найвищий стандарт для пластикових корпусів та кабельних каналів загального призначення — передбачає, що зразок самозагасає протягом 10 секунд після видалення полум’я, загальний час горіння після видалення полум’я за 10 циклів не перевищує 50 секунд і зразок не виділяє горючих крапель. розрізного кабель-каналу матеріал, який має сертифікат V-0, не підтримує горіння незалежно — після видалення зовнішнього джерела полум’я матеріал припиняє горіти. Оцінка V-2 допускає більший час горіння після видалення полум’я (30 секунд на кожне застосування) та дозволяє виділення горючих крапель. Оцінка HB (горизонтальне горіння) — найнижчий рівень класифікації — стосується матеріалів, які повільно горять у горизонтальному положенні, але не мають стійкості до вертикального горіння; такі матеріали непридатні для будь-яких застосувань, де кабелі прокладаються вертикально.

Стандартний поліпропілен (PP) розрізного кабель-каналу без добавок антипіренив зазвичай досягає лише класу горючості HB або, у кращому випадку, V-2. Він легко займається, утворює полум’я, що капає, і продовжує горіти навіть після видалення джерела запалення. Цей тип матеріалу становить справжню пожежну небезпеку в замкнутих електричних корпусах, де нагрівання обладнання може призводити до підвищення внутрішньої температури майже до температури самозаймання матеріалу.

Наукові основи матеріалознавства — первинний PA66 порівняно з вторинним та альтернативами на основі PP

Ефективність антипіренів матеріалу розрізного кабель-каналу визначається на молекулярному рівні. Нейлон PA66 — поліамід 66, конденсаційний полімер гексаметилендіаміну та адипінової кислоти — має природно вищу температуру займання порівняно з поліпропіленом (приблизно 420 °C проти 340 °C) та вищий граничний індекс кисню (LOI) — мінімальну концентрацію кисню, необхідну для підтримання горіння. LOI нейлону PA66 становить приблизно 24–28, що означає його самозагасання в нормальному атмосферному кисні (21 %); LOI поліпропілену становить 17–18, що означає його легке горіння в повітрі.

Однак навіть чистий PA66 сам по собі не забезпечує сертифікацію V-0. Для отримання рейтингу V-0 потрібні галогеновільними антипіренами — зазвичай фосфорорганічними сполуками або похідними меламіну на основі азоту — які вводяться в полімер під час екструзії. Ці добавки діють за двома механізмами: інтумесценцією (добавка набухає й утворює вуглецевий шар, що ізолює нижележачий полімер від тепла й кисню) та захопленням вільних радикалів (фосфорорганічні радикали переривають ланцюгову реакцію горіння за участю вільних радикалів). Композиція добавок має бути точно розробленою, оскільки надмірне їх вміст погіршує механічні властивості нейлону — еластичність, ударну стійкість та межу міцності на розтяг — які роблять розрізного кабель-каналу ефективним продуктом для захисту кабелів.

Різниця між первинним і вторинним PA66 є критичною для ефективності вогнестійкості. Первісний PA66 — наприклад, смола BASF Ultramid — має відому й стабільну розподіленість молекулярної маси та передбачуване розподілення добавок. Вторинний PA66, отриманий шляхом повторного плавлення промислових або споживчих відходів нейлону, має непередбачувану молекулярну масу через термічну деградацію під час попередніх циклів переробки (кожен цикл повторного плавлення зменшує середню довжину ланцюга приблизно на 5–15 %). Коротші полімерні ланцюги утворюють слабшу вуглецеву корку під час горіння, що знижує здатність матеріалу самозагасати. розрізного кабель-каналу ткацький станок, виготовлений із 100 % первинного PA66 з сертифікатом V-0, надійно самозагасає протягом 10 секунд; ткацький станок, виготовлений із вторинного матеріалу — навіть якщо його позначено як «PA66» — може горіти 20–30 секунд або виділяти полум’я, що капає, і таким чином поширювати полум’я на сусідні матеріали.

Де обов’язковий сертифікат вогнестійкості

Вимога щодо вогнестійкості розрізного кабель-каналу змінюється залежно від застосування та юрисдикції. Промислові панелі керування, виготовлені відповідно до стандарту IEC 61439-1 у Європейському Союзі, як правило, вимагають, щоб усі внутрішні продукти для управління проводкою відповідали вимогам випробування розжареним дротом (IEC 60695-2-11) при температурі 650–960 °C залежно від номінального струму вмонтованого обладнання — випробування, яке продукти з поліпропілену без вогнестійких добавок не проходять. Автомобільні електропроводки, виготовлені відповідно до стандарту ISO 6722, вимагають, щоб матеріал гофротруби відповідав певним обмеженням поширення полум’я, встановленим у випробуванні за ISO 3795. Застосування у залізничному транспорті, регульовані стандартом EN 45545-2, вимагають відповідності рівням небезпеки R22/R23, що фактично передбачає використання матеріалів з класом вогнестійкості V-0 для захисту кабелів у приміщеннях. У проектах відновлюваних джерел енергії — сонячних інверторах, гондолах вітрових турбін, корпусах акумуляторних систем зберігання енергії — все частіше вимагають кабельних систем управління з класом вогнестійкості V-0, оскільки страхові вимоги посилюються для активів із високими витратами на наслідки пожежі.

Рекомендації щодо вибору

Закупівельні команди, що оцінюють розрізного кабель-каналу необхідно перевірити три пункти: документ про сертифікацію UL94 із зазначенням конкретного рівня (V-0, а не V-2 чи HB) та номером звіту про випробування; заяву про склад матеріалу, що підтверджує використання 100 % первинного нейлону PA66 з галогеновими добавками для запобігання горінню; та сертифікат виробника щодо системи управління якістю ISO 9001, який забезпечує прослідковуваність від партії сировини до готового продукту.

Часто задавані запитання

Що означає UL94 V-0 для розрізного кабельного рукава?

UL94 V-0 означає, що матеріал самозагасає протягом 10 секунд після дії полум’я тривалістю 10 секунд, загальний час горіння після видалення джерела полум’я не перевищує 50 секунд у сукупності за 10 випробувань і не утворює горючих крапель. Розрізний кабельний рукав із рейтингом V-0 не підтримуватиме горіння після видалення зовнішнього джерела полум’я й не поширюватиме полум’я на сусідні матеріали через краплення.

Чи може звичайний поліпропіленовий розрізний кабельний рукав мати вогнестійкі властивості?

Стандартний поліпропілен без добавок, що запобігають горінню, досягає лише класу HB або V-2 — він легко займається, утворює палаючі краплі та продовжує горіти після видалення джерела полум’я. Поліпропілен можна компонувати з антипіренами для досягнення класу V-2 (іноді V-0 у товстих перерізах), однак для цього потрібна значна кількість добавок, що зазвичай робить гофротрубу жорсткою й крихкою, зменшуючи її придатність як гнучкого захисту кабелів.

Як покупці можуть перевірити, чи має розрізна гофротруба справжній клас V-0?

Запитайте звіт про випробування за стандартом UL94 із зазначенням конкретної назви продукту, номера партії та ідентифікації лабораторії, що проводила випробування. Зіставте склад матеріалу у звіті (100 % первинного PA66 із вказаною антипіреною добавкою) з технічними даними матеріалу від постачальника. Проведіть просте польове випробування: прикладіть полум’я запальнички до зразка протягом 5 секунд — матеріал класу V-0 самозагасає майже відразу після видалення джерела полум’я, тоді як матеріал без антипіреної добавки продовжує горіти самостійно.

Чи є розрізна гофротруба з антипіреною добавкою дорожчою за стандартну гофротрубу?

Розподільна гофротрубка з PA66 з класом самозагасання V-0 коштує приблизно на 25–40 % дорожче за звичайну гофротрубку з поліпропілену (PP) та на 10–20 % дорожче за гофротрубку з PA66 без антипірених добавок. Ця надціна покриває вартість первинної смоли класу BASF та галогенових антипірених добавок. Різниця у вартості є незначною порівняно з потенційними витратами, пов’язаними з одним пожежним інцидентом у промисловому пульті керування — як правило, перевищує 50 000 доларів США через заміну обладнання та простої.

У якому температурному діапазоні може працювати гофротрубка з антипіреними властивостями?

Гофротрубка з PA66 з класом самозагасання V-0 забезпечує безперервну роботу в діапазоні температур від -40 °C до +125 °C і короткочасно витримує температуру до +150 °C. При температурах нижче -40 °C PA66 стає крихким і може тріснути під час згинання під час монтажу. При тривалій експлуатації вище +125 °C полімер починає термічно розкладатися, що з часом знижує його механічну міцність і може погіршити антипірені властивості.

Де використання гофротрубки з антипіреними властивостями передбачено нормативними документами або стандартами?

Обов’язкові застосування включають: інтер’єри залізничного транспорту (EN 45545-2 R22/R23), промислові панелі керування при певних номінальних струмах (IEC 61439-1 із випробуванням розжареним дротом), проводку у двигунному відсіку автомобілів (ISO 6722/ISO 3795) та корпуси для систем відновлюваних джерел енергії, де страхові вимоги передбачають матеріали класу V-0. У комерційних будівлях електророзподільні приміщення все частіше вимагають кабельної арматури класу V-0 у складі вогнестійких конструкцій.