Bezhalogenové nehořlavé kabely

Bezhalogenové nehořlavé kabely
kabely nové generace

V posledních letech se požární specialisté a projektanti zařízení soustřeďují na objasnění příčin požárů v průmyslových objektech, veřejných budovách s velkou koncentrací lidí nebo objektů s drahým technicky náročným zařízením. Výsledky těchto analýz ukazují, že velmi často jsou kabely považovány za příčinu vzniku a šíření požáru, jelikož vedou celým objektem a pro jejich izolaci a plášť jsou používány syntetické materiály s různou intenzitou hořlavosti.

Hlavní faktory ovlivňující vývoj a šíření plamene nebo požáru ve vztahu k použití kabelu Především je nutné rozlišovat mezi pojmem šíření plamene a šíření požáru. Šíření plamene se vztahuje k situaci, kdy je vývoj tepla vytvořeného spalováním mírný. Typický případ je hoření jednoho kabelu. Šíření požáru se vztahuje k situaci, kdy je vyvíjené teplo podstatně větší, což mění i okolní podmínky. Typický příklad je hoření velkého počtu kabelů ve svazku uspořádaném vertikálně (obr. 1).

V prvním případě (šíření plamene) je zřejmé, že faktory, které mohou ovlivňovat vývoj jevu bez ohledu na horizontální nebo vertikální polohu spočívají pouze v samotné povaze kabelu, tzn. v základních vlastnostech použitých materiálů a v jeho konstrukci.

V druhém případě je problém mnohem složitější. Mezi faktory, které mohou ovlivňovat vývoj jevu, je nutné zmínit:

a) fyzikální charakteristiky svazku:

• měrný objem hořlavých materiálů,
• kalorická hodnota hořlavých materiálů,
• tepelná kapacita svazku,
• teplotní index hořlavých materiálů,
• poměr povrchu k objemu kabelu.

Pro řešení tohoto problému jsou na trhu kabely druhé generace – bezhalogenové se zvýšenou retardací proti šíření plamene. Při výběru a instalaci kabelů by měly být zodpovězeny tyto základní otázky:

• proč dosavadní stav nevyhovuje?
• jaké vlastnosti jsou požadovány po stránce bezpečnosti?
• jaké finanční prostředky je třeba vynaložit na dosažení vyhovujícího stavu?
• jaký efekt vyhovující stav přinese?

Pro snadnější zodpovězení těchto otázek předkládáme několik informací, které se týkají této problematiky.

b) konstrukční a instalační charakteristiky:

• konstrukce kabelů,
• uspořádání kabelů ve svazku,
• existence protipožárních překážek,
• orientace svazku (vertikální – horizontální);

c) charakteristiky zdroje ohně:

• šíření a typ,
• intenzita,
• teplota,
• trvání aplikace;

d) okolní faktory:

• přítomnost látky podporující hoření (okysličovadla)
• teplota a vlhkost okolí,
• podmínky větrání (přirozené – nucené),
• podmínky výměny tepla.

Po zvážení hlavních faktorů ovlivňujících vývoj a šíření plamene či požáru bylo nutné se zabývat způsobem retardace šíření plamene kabelů za nejnáročnějších podmínek jejich využití. Proto je třeba uvést ještě několik všeobecných poznatků o mechanismu šíření plamene a o možnostech jeho retardace u materiálů použitých v konstrukci kabelů.

Požár může vzniknout jen při splnění této podmínky:

• současná přítomnost hořlaviny (hořlavého materiálu), látky podporující hoření a tepla.

Proces spalování, hoření organické látky můžeme vyjádřit takto: zdroj ohně – organická látka, rozklad (chemický), hořlavý plyn, hoření, uvolněné teplo.

Při volbě plášťových a izolačních materiálů s ohledem na retardaci šíření plamene je důležité jejich chemického složení. Je třeba, aby tyto materiály obsahovaly účinné prostředky, které splňují alespoň jeden z těchto principů:

1. Zředit organickou látku inertním plnidlem, důsledkem čehož je zmenšení objemu hořlaviny, zlepšení tepelného chování materiálu, zvětšení tepelné kapacity.
2. Zředit plyny nehořlavými složkami, jako např. při použití trihydrátu hliníku (ATH) vodou obsaženou v jeho molekule a uvolněnou vlivem tepla
   [2Al(OH)₃ + teplo = Al₂O₃ + 3H₂O]
   Rozklad těchto plniv je endotermní proces, který odčerpává teplo ze zóny hoření.
3. Blokovat mechanismus hoření použitím halogenů.
4. Vytvořit vrstvu (povrch), která na jedné straně blokuje spalování omezenou účinností vzduchu (oxidace), naproti tomu tepelně izoluje.

Princip podle bodu 1 je využíván pouze v kombinaci s ostatními způsoby, podle bodů 2 a 1 u tzv. bezhalogenových, oheň retardujících materiálů. Postup podle bodu 3 je uplatňován u materiálů na bázi PVC (polyvinylchlorid), ACR (polychloropren) atd. Princip podle bodu 4 je využíván u speciálních ohňových bariér nebo protipožárních nástřiků.

Z těchto informací je patrné, že požadavek na retardaci plamene a požáru je možné, ač s obtížemi, splnit i při použití materiálů na bázi speciálních PVC směsí.

Analýza následků velkých požárů v posledních dvou desetiletích však ukázala, že hlavním nebezpečím pro lidi nebyly jen samotné plameny, ale i snížení viditelnosti vlivem vzniku velkého množství dýmu, navíc při působení jeho toxických složek. V některých studiích je uváděno, že v objektech, kde je vysoká koncentrace lidí, by záchranné práce byly až o 80 % úspěšnější, kdyby únikové cesty byly viditelné, fungovalo nouzové osvětlení, speciální výtahy atd. Dále, uvážíme-li, že např. 1 kg měkčeného PVC při hoření uvolní až 180 l chlorovodíku, je zřejmé, jaké nebezpečí znamená hoření kabelů vyrobených z tohoto polymeru pro lidi, ale i pro konstrukční části budov a elektrotechnická a elektronická zařízení vysoké hodnoty, které mohou být zničeny účinky agresivních korozivních plynů a par. Tragické zkušenosti vedly uživatele a výrobce k zásadním změnám v požadavcích na kabely se sníženou hořlavostí. Po zpřísněných nárocích na odolnost vůči šíření plamene vystoupily do popředí také další faktory, zejména snížení tvorby dýmů, toxických a korozivních zplodin při hoření.

Při respektování těchto požadavků musely být z konstrukce kabelů vyloučeny všechny materiály, které obsahují halogeny. V praxi to znamená, že v recepturách kabelářských směsí musejí být použity polymery a přísady, které neobsahují halogeny a ohňové bariéry na bázi skloslídové nebo sklotextilní pásky. Tato skutečnost s sebou přinesla množství technologických a technických problémů, protože polymerů, jejichž přirozenou vlastností je retardace hoření, je málo. Jsou to většinou termoplasty s omezenou zpracovatelností a vysokou cenou.

Pro izolaci a pláště bezhalogenových kabelů je v praxi rozšířeno používání hořlavých kabelů s vhodnými plnivy, jako jsou minerální látky obsahující krystalickou vodu nebo látky, jejichž chemickým rozkladem vzniká voda. Rozklad těchto plniv je endotermní proces, který odčerpává teplo ze zóny hoření, přičemž vznikají vodní páry zřeďující hořlavé plynné zplodiny a tím je retardováno hoření i v plynné fázi.

Kromě požadavků na retardaci hoření je důležité, aby materiály, které jsou použity při výrobě bezhalogenových nehořlavých kabelů, produkovaly při hoření co nejméně dýmů a jiných toxických látek.

Klíčový význam má hodnocení běžně vyráběných bezhalogenových oheň nešířících kabelů na odolnost proti šíření plamene svisle uloženého svazku kabelů podle IEC 332.3, rozdělené do kategorií podle celkového objemu nekovových materiálů ve zkoušeném kabelovém svazku: A – 7 l, B – 3,5 l, C – 1,5 l.

Dále je třeba brát v potaz korozivitu a hustotu dýmů při hoření.

Zhodnotíme-li výrobní sortiment v oblasti bezhalogenových oheň nešířících kabelů u různých zahraničních výrobců, zjistíme, že je rozdělen podle jejich použití. Různé firmy vyrábějí např. ekvivalenty našich běžně vyráběných kabelů v různých napěťových hladinách, avšak v bezhalogenovém provedení. Konstrukce kabelů skutečně odpovídá potřebnému požadavku na vlastní šíření plamene atd.

Tyto kabely mají některé odchylky od běžných norem a jejich kvalita je po legislativní stránce zaručována způsobem, který odpovídá našim technickým dojednáním nebo technickým podmínkám. Tento pohled není samoúčelný, ale vzhledem k cenám používaných materiálů je nutný. Například je zcela zbytečné, aby tam, kde dosud po všech stránkách, kromě ekologického hlediska (toxicita, korozivita a hustota dýmů při hoření), vyhovovaly stávající kabely na bázi PVC, byly používány kabely s drahými ohňovými bariérami a odpovídající maximálním požadavkům normy IEC 332.3, event. IEC 331. Tyto kabely jsou dvakrát i vícekrát dražší než běžné kabely, avšak jsou i mnohonásobně bezpečnější a kvalitnější. Proto je třeba dále podle přání zákazníků rozšiřovat výrobní sortiment bezhalogenových kabelů splňujících potřebné požadavky pro běžné použití při zachování všech ekologických předností a požární bezpečnosti a při respektování cenové dostupnosti. V současné době se vyrábějí bezhalogenové oheň retardující kabely, které jsou ekvivalenty nynějšího sortimentu silových i sdělovacích vodičů a kabelů.

Mezi silové vodiče a kabely v bezhalogenovém oheň retardujícím provedení jsou řazeny kabely s typovým označením 1-CXKE-L-R, 1-CXFE-L-R, 1-CHKE-L-R, 1 CHFE-L-R, jejichž vlastnosti splňují IEC 332-3, třída A. Ve finančně nižší kategorii jsou kabely pod typovým označením 1-CXKE-L-R/C, 1-CXFE-L-R/C a další, které splňují IEC 332-3, třída C. Svou konstrukcí zastupují původní výrobní řadu s označením CYKY a stíněné kabely CYKFY. Všechny tyto bezhalogenové kabely naleznou uplatnění především v pevném rozvodu v trubkách, v pracovních strojích pro systémy EPS či pro stavby s nákladnými technologickými a investičními celky.

Dále jsou v bezhalogenovém provedení vyráběny i sdělovací vodiče a kabely. Tyto vodiče nahrazují původní výrobní řadu SYKY, SYKFY, JYTY, JQTQ a ucelenou řadu LAM 6X. Neopomenutelnou součástí tohoto celku jsou propojovací bezhalogenové vodiče pod označením CHA-L-R, CH-L-R, U-L-R, Up-L-R, které jsou v halogenovém provedení známé pod označením CYA, CY, U-drát a Up.

Specifickou kategorií v nových produktech jsou harmonizované flexibilní bezhalogenové šňůry značené HO3VH-L-R a HO5VVF-L-R. Tyto šňůry jsou určeny pro domácí spotřebiče, široké spektrum užitkové elektroniky a jako interiérové pohyblivé přívody.

Závěrem lze konstatovat, že bezhalogenové oheň nešířící i nehořlavé kabely splňují zásadní bezpečnostní a ekologické požadavky, kterými jsou:

• vysoká odolnost proti šíření plamene, popř. i schopnost fungovat při požáru,
• malá hustota dýmu při hoření,
• nekorozivnost zplodin vyvíjejících se při hoření,
• do budoucna i řešení otázky ekologické likvidace kabelů po jejich dožití.

Vlastnosti těchto kabelů zaručují, že náklady vynaložené na jejich nákup se při použití v objektech, v nichž je soustředěno velké množství lidí nebo kde jsou používána drahá elektronická zařízení, při případném požáru několikanásobně vrátí nejen po stránce finanční, ale především při záchraně zdraví a lidských životů, navíc při podstatně nižším znečištění životního prostředí.

LAMELA , a. s.
o. z. Kabelovna Chyše
Ke Kablu 298
Chyše 364 53
tel.: 0169/39 62 80
fax: 0169/39 62 92
e-mail: kabelovna@lamela.cz
web: www.lamela.cz