Слишком горячо: защита проводов и кабелей от огня

Опубликовано в номере:
PDF версия
Огонь создает реальную угрозу для чувствительных электронных устройств, используемых в центрах обработки данных, зданиях, транспортных средствах и других применениях, особенно в наше время, когда зависимость от связи постоянно растет. Новые материалы, рассматриваемые в данной статье, разработаны для защиты проводов и кабелей от огня, улучшают общую безопасность системы и предохраняют самые важные функции подключения.

Сильный нагрев всегда проблема для электроники. Для компонентов и узлов электронных устройств определяют диапазон температур хранения и эксплуатации, но даже небольшое смещение за указанные пределы, например при поломке систем воздушного кондиционирования или если электроника находится внутри нагретого автомобиля, способно привести к появлению физических и электрических неисправностей и отказов. В ситуациях сильного нагрева, в частности при возгорании, риски еще выше, особенно если учесть, что мы все больше зависим от связи. Пластиковые корпуса разъемов и покрытие проводов и кабелей могут плавиться. Остатки плавления загрязняют узлы и приводят к коррозии, в итоге устройства передачи сигнала и источники питания могут выйти из строя. Кроме того, легковоспламеняющиеся кабели становятся причиной быстрого распространения огня на другие приборы. Поэтому защита проводов и кабелей — вопрос очень важный.

Защита проводов и кабелей от огня

Огнестойкие кабели не передают и не распространяют пламя. Многие годы для высокомощных применений, например для цепей аварийного питания и генераторов, использовались кабели с минеральной изоляцией из оксида магния, медными проводниками и медной оболочкой (MI). Но минеральная изоляция сложна в установке, что приводит к увеличению затрат.

Огнеупорные, или огнестойкие, кабели, в общем известные как кабели для обеспечения целостности цепи, будут работать и при возгорании, так как рассчитаны на сопротивление пламени в течение двух часов. Они также отличаются гибкостью и более простым подключением.

Современные материалы улучшают огнестойкость

В настоящее время постоянно появляются новые кабельные технологии и разрабатываются альтернативные материалы для того, чтобы решить проблемы установки и подключения, улучшить производительность и защиту в важных областях применения или средах, где есть риск возникновения пожара.

В кабельных технологиях часто используются полимерные материалы благодаря комбинации их физических свойств, широким возможностям обработки и способности принимать самые различные формы. Однако большинство таких материалов состоит из горючих органических веществ, что неприемлемо для изделий, где требуется стойкость к огню. Поэтому они часто комбинируются с ингибиторами горения из галогенизированных или негалогенизированных полимеров. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Галогенизированные полимеры — это один из вариантов, часто встречающийся в термоусадочных изоляционных трубках и предназначенный для защиты проводов и кабелей от физического и электрического повреждения. Однако данные полимерные материалы не удовлетворяют требованиям безопасности в условиях ограниченной пожароопасности. Более того, не отвечают директивам по защите окружающей среды, запрещающим или лимитирующим применение галогенсодержащих веществ, которые при возгорании образуют токсичный дым.

Рис. 1. Термоусадочные трубки INSTALITE ZH-150 от TE Conneсtivity помогают защищать кабели и провода от огня и соответствуют требованиям директивы по ограничению использования опасных веществ

 Новые полимеры, не содержащие галоген, также разрабатывались для термоусадочных трубок. Их преимущества — вес, электрические свойства и огнестойкость. Сетчатые полимеры выдерживают широкий диапазон температур, отличаются стойкостью к воздействию жидкостей и имеют механические характеристики, сравнимые с эластомерами, но с улучшенными огнезащитными свойствами. Эти материалы становятся высокопроизводительной альтернативой ингибиторам горения с галогенизированными и негалогенизированными соединениями, обычно используемыми для защиты проводов и кабелей от огня.

Ингибиторы горения, содержащие галогены

В качестве ингибиторов горения обычно используются составы на основе бромида благодаря способности препятствовать развитию двух реакций в газовой фазе пожара. Они противодействуют на химическом уровне и тормозят развитие экзотермической окислительной реакции в огне, что снижает выработку энергии, питающей огонь, и производят тяжелые содержащие бромид газы, защищающие полимерную поверхность, тем самым препятствуя поступлению кислорода и истощая пламя.

Высокая эффективность бромированных ингибиторов означает, что для обеспечения огнестойкости достаточно лишь небольшого количества добавок. Сокращение добавок позволяет надежно защищать провода и кабели от огня, при этом сохранять необходимые физические характеристики, лишь немного снижая механическую прочность и стойкость к воздействию жидкостей. В дополнение к высокой огнеупорности бромированные добавки обладают способностью к замозатуханию. Однако когда полимеры с бромированными добавками загораются, то производят большое количество тяжелого токсичного дыма. Поэтому их можно использовать только в помещениях, где люди могут быстро спастись, например в «умных» домах.

Заказать образцы

Фтор — это галоген, обнаруженный в полимерах, известных как фторполимеры. Данный тип материала отличается высокой стойкостью к пламени и способностью к самозатуханию при удалении от источника возгорания. Однако фторполимеры также продуцируют большое количество высокотоксичного дыма и агрессивные коррозионно-активные газы.

Ингибиторы огня, не содержащие галогены

Гидроокиси металла — это ингибиторы огня, не содержащие галоген, широко используются в отрасли и удовлетворяют требованиям пожаробезопасности по применению в зонах, где в случае пожара людям нужно будет быстро покинуть помещение, например офисных зданиях, «умных» фабриках, транзитных станциях. Гидроокиси металла не токсичны, легко доступны, не наносят вреда окружающей среде и работают как ингибиторы, распадаясь в огне на окислы металла и воду.

Гидроокиси металла помогают подавить пламя несколькими способами. Они подвергаются процессу разложения в результате эндотермической реакции, которая удаляет энергию из огня; продуцируют водные пары, которые охлаждают поверхность полимера и разбавляют концентрацию горючих газов; производят окиси металла, формирующие барьер на поверхности полимера, предохраняя от огня.

К сожалению, эти механизмы не так эффективны, как у бромированных ингибиторов, а потому добавки, не содержащие галогенов, нужны в гораздо больших концентрациях. Это может негативно сказаться на характеристиках полимеров и привести к снижению устойчивости к высоким температурам и ухудшению гибкости при низких температурах. Тем не менее добавки из гидроокиси металла часто используются для создания огнестойких полимерных составов, поскольку провода и кабели из данных полимеров способны замедлять распространение возгорания и генерируют минимальное количество дыма. Поэтому системы с содержанием гидроокиси металла соответствуют требованиям пожарной безопасности, их можно использовать для мест с ограниченными путями эвакуации, находя компромисс между имеющимися преимуществами и снижением характеристик изделия.

Усовершенствованные ингибиторы в действии

Компания TE Connectivity разработала сетчатые полимерные соединения с нулевым содержанием галогенов, которые отличаются прекрасными физическими и огнеупорными характеристиками и подходят для различных видов термоусадочных трубок. Материал INSTALITE ZH-150 Raychem обеспечивает механическую и электрическую защиту на уровне уже существующих термостойких материалов, но при этом предохраняет от воздействия жидкостей, не теряет характеристик при низких и высоких температурах (–75…+150 °C), образует небольшое количество дыма при горении и подходит для широкого ряда применений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *