Введение
Классификация материалов для оболочек кабелей
Материал с низким дымовыделением и безгалогенный состав (LSZH или LSOH или LS0H или LSFH или OHLS или ZHFR) – это классификация материалов, обычно используемая для оболочек кабелей в кабельной промышленности. Оболочки кабелей LSZH изготавливаются из термопластичных или термореактивных компаундов, которые при воздействии высоких температур выделяют ограниченное количество дыма и не содержат галогенов.
Low smoke zero halogen or low smoke free of halogen (LSZH or LSOH or LS0H or LSFH or OHLS or ZHFR) is a material classification typically used for cable jacketing in the wire and cable industry. LSZH cable jacketing is composed of thermoplastic or thermoset compounds that emit limited smoke and no halogen when exposed to high sources of heat.
Описание
Первый коммерческий термопластичный материал LSZH для оболочки кабелей был изобретен Ричардом Скиппером в 1979 году и запатентован корпорацией Raychem. Это изобретение решило проблему введения достаточного количества неорганического наполнителя, тригидрата алюминия (ALTH), в подходящую термопластичную матрицу для подавления горения и образования угольного слоя, что снизило выделение ядовитых углеродных газов, а также дыма и частиц углерода, при этом сохраняя электрические и физические свойства изоляции, необходимые для конечного применения. Тригидрат алюминия (ALTH) продолжает оставаться предпочтительным неорганическим наполнителем для достижения огнестойкости. В случае пожара этот материал претерпевает эндотермическую химическую реакцию, которая поглощает тепловую энергию и выделяет пар при достижении соединением определенной температуры. Критически важно, чтобы разложение полимера(ов), используемого(ых) для диспергирования наполнителя, происходило примерно при той же температуре. Выделяющийся пар нарушает горение образующихся газов и способствует формированию угольного слоя, который защищает оставшийся материал и удерживает частицы. Высокое содержание необходимого наполнителя (≈ 60%) также замещает базовый полимер, уменьшая общее количество топлива, доступного для горения. Кабель с низким дымовыделением и отсутствием галогенов значительно снижает количество токсичных и коррозионных газов, выделяемых при горении. При горении кабель с низким дымовыделением и отсутствием галогенов выделяет менее оптически плотный дым, который выделяется с меньшей скоростью. Во время пожара кабель с низким дымовыделением предпочтителен, поскольку он уменьшает количество и плотность дыма, что облегчает эвакуацию людей из помещения, а также повышает безопасность проведения пожарных работ. Этот тип материала обычно используется в плохо вентилируемых помещениях, таких как самолеты, вагоны поездов, танки, подводные и морские установки, подводные лодки или корабли. Он также широко используется в железнодорожной отрасли, где высоковольтные или сигнальные провода должны прокладываться в туннелях. Ядерная промышленность – еще одна область, где кабели LSZH использовались и будут использоваться в будущем. Крупные производители кабелей производят кабели LSZH для ядерных объектов с начала 1990-х годов. Строительство новых атомных электростанций почти наверняка будет включать в себя широкое использование кабелей LSZH. Это снизит вероятность накопления токсичных газов в местах работы персонала, а отсутствие коррозионных газов в системах компьютерного управления уменьшит вероятность повреждения проводов в результате пожара и возникновения короткого замыкания. С 1970-х годов в кабельной промышленности используются материалы с низким дымовыделением и низким содержанием галогенов в различных областях применения. Введение термопластичного LSZH расширило его использование на аксессуары, такие как термоусадочные трубки, маркировка и крепежные элементы. Целью было создание системы оболочки проводов и кабелей, которая была бы не только огнестойкой, но и не выделяла бы плотный, задымляющий дым и менее токсичные или коррозионные газы. В военной сфере его внедрение ускорилось после 1982 года, после выделения густого черного дыма с HMS Sheffield после попадания ракеты Exocet во время Фолклендской войны. Несколько пожаров, таких как пожар на станции метро "Кингс-Кросс" в Лондоне, в результате которого в 1987 году погибли 31 человек в лондонском метро, повысили осведомленность о вкладе оболочки проводов и кабелей в пожарную безопасность. В результате возросло использование кабелей LSZH. С увеличением количества кабелей, используемых в жилых, коммерческих и промышленных зданиях в последние годы, увеличилась и пожарная нагрузка, и системы LSZH играют важную роль в защите населения. Несколько стандартов описывают методы измерения дымовыделения при горении. Для военных применений используются Def Stan 02–711 в Великобритании и ASTM E662 в США, оба основаны на ASTM STP No. 422, страницы 166–204, 1967 года, модифицированном AMTE, Портсмут, Великобритания, и замененном E662 в США. В ходе этих испытаний стандартизированный образец материала подвергается воздействию источника излучения; оптическая плотность выделяемого дыма измеряется фотометрически. Существуют различные способы измерения оптической плотности: максимальная скорость выделения дыма, общий объем выделенного дыма и плотность дыма в различные моменты времени и продолжительность испытания. Результаты должны быть ниже определенного значения, и материал должен пройти испытание на горение, чтобы быть классифицированным как кабель с низким дымовыделением. Эти испытания проводятся в лабораторных условиях и не могут полностью воспроизвести диапазон условий, ожидаемых при реальном пожаре. Однако они предоставляют меру потенциального дымовыделения материалов, позволяющую оценить и идентифицировать опасные материалы перед проведением дальнейших испытаний предпочтительных материалов, если это необходимо.
that absorbs heat energy and releases steam when the compound reaches a certain temperature. It is critical that the decomposition of the polymer(s) used to carry the filler happens at approximately the same temperature. The steam disrupts combustion of the evolved gases and helps form a char layer that protects the remaining material and traps particulates. The high level of filler required (≈ 60%) also replaces the base polymer reducing the total amount of fuel available for combustion. Low smoke zero halogen cable considerably reduces the amount of toxic and corrosive gas emitted during combustion. When burned, a low smoke zero halogen cable emits a less optically dense smoke that releases at a lower rate. During a fire, a low smoke cable is desirable because it reduces the amount and density of the smoke, which makes exiting a space easier for occupants as well as increases the safety of firefighting operations. This type of material is typically used in poorly ventilated areas such as aircraft, rail carriages, tanks, subsea and offshore installations, submarines or ships. It is also used extensively in the rail industry, wherever high voltage or track signal wires must be run into and through tunnel systems. The nuclear industry is another area where LSZH cables have been and will be used in the future. Major cable manufacturers have been producing LSZH cables for nuclear facilities since the early 1990s. Construction of new nuclear plants will almost certainly involve extensive use of LSZH cable. This will reduce the chance of toxic gases accumulating in those areas where personnel are working and the lack of corrosive gases where there are computer controlled systems will reduce the possibility of wires being damaged by fire resulting in a short circuit fault. Since the 1970s, the wire and cable industry has been using low smoke, low halogen materials in a number of applications. The introduction of a thermoplastic LSZH extended its use to accessories such as heat shrink tubing, labelling and fixtures. The objective was to create a wire and cable jacketing system that was not only flame retardant but also did not generate dense, obscuring smoke and less toxic or corrosive gases. In the military field its introduction was accelerated after 1982 following the dense black smoke emitted from HMS Sheffield after being hit by an Exocet missile in the Falklands war. Several fires, such as the King's Cross fire in London that killed 31 people in London's underground in 1987, increased the awareness of the contribution that wire and cable jacketing makes in a fire. As a result, there has been an increased use of LSZH cables. With an increase in the amount of cable found in residential, commercial and industrial applications in recent years, there is a greater fuel load in the event of a fire and LSZH systems have a major role to play in protecting the public. Several standards describe the processes used for measuring smoke output during combustion. For military applications Def Stan 02–711 in the UK and ASTM E662 in the US which are both based on an ASTM STP No. 422 pages 166–204, 1967 modified by AMTE, Portsmouth in the UK and superseded by E662 in the US. During these tests a specified material sample is standardised and then exposed to a radiant heat source; the optical density of the smoke given off is photometrically measured. There are various means of measuring optical density: peak smoke release rate, total smoke released, and smoke density at various points and durations during the test. Results must be below a certain value and the material must pass the burn test in order for the material to be labelled as low smoke. These tests are conducted under laboratory conditions and cannot claim to replicate the range of conditions expected in a real fire scenario. However they do provide a measure by which the potential smoke emission of materials can be assessed and dangerous materials identified before proceeding to further testing of preferred materials, if deemed necessary.