Ognioodporność kabli ma kluczowe znaczenie w przypadku pożaru, a dobór materiałów i konstrukcja warstwy osłonowej bezpośrednio wpływają na ogólną wydajność kabla. Warstwa osłonowa zazwyczaj składa się z jednej lub dwóch warstw taśmy ochronnej owiniętej wokół izolacji lub wewnętrznej osłony przewodu, zapewniając ochronę, buforowanie, izolację termiczną i funkcje przeciwstarzeniowe. Poniżej omówiono wpływ warstwy osłonowej na ognioodporność z różnych perspektyw.
1. Wpływ materiałów palnych
Jeżeli warstwa owijająca wykorzystuje materiały palne (takie jakTaśma z włókniny(lub taśma PVC), ich działanie w środowiskach o wysokiej temperaturze bezpośrednio wpływa na ognioodporność kabla. Materiały te, spalane podczas pożaru, tworzą przestrzeń deformacyjną dla warstw izolacyjnych i ognioodpornych. Ten mechanizm uwalniania skutecznie zmniejsza ściskanie warstwy ognioodpornej spowodowane naprężeniami wysokotemperaturowymi, zmniejszając prawdopodobieństwo jej uszkodzenia. Ponadto materiały te mogą buforować ciepło we wczesnych fazach spalania, opóźniając przenoszenie ciepła do przewodu i tymczasowo chroniąc konstrukcję kabla.
Jednak same materiały palne mają ograniczoną zdolność do zwiększania odporności ogniowej kabla i zazwyczaj muszą być stosowane w połączeniu z materiałami ognioodpornymi. Na przykład w niektórych kablach ognioodpornych dodatkowa warstwa bariery ogniowej (np.taśma mikowa) można dodać do materiału palnego, aby poprawić ogólną odporność ogniową. Taka łączona konstrukcja pozwala skutecznie zrównoważyć koszty materiałów i kontrolę procesu produkcyjnego w praktycznych zastosowaniach, ale ograniczenia związane z materiałami palnymi nadal muszą zostać starannie ocenione, aby zapewnić ogólne bezpieczeństwo kabla.
2. Wpływ materiałów ognioodpornych
Jeśli warstwa osłonowa wykonana jest z materiałów ognioodpornych, takich jak powlekana taśma z włókna szklanego lub taśma z miki, może to znacznie poprawić właściwości barierowe kabla. Materiały te tworzą barierę ognioodporną w wysokich temperaturach, zapobiegając bezpośredniemu kontaktowi warstwy izolacyjnej z płomieniami i opóźniając proces topnienia izolacji.
Należy jednak pamiętać, że ze względu na napinanie warstwy otuliny, naprężenia rozprężne warstwy izolacyjnej podczas topienia w wysokiej temperaturze mogą nie zostać rozłożone na zewnątrz, co skutkuje znacznym naciskiem na warstwę ognioodporną. Ten efekt koncentracji naprężeń jest szczególnie wyraźny w konstrukcjach pancernych z taśm stalowych, co może obniżyć odporność ogniową.
Aby zrównoważyć podwójne wymagania dotyczące dokręcania mechanicznego i izolacji ogniowej, do konstrukcji warstwy otuliny można wprowadzić wiele materiałów ognioodpornych, a stopień nakładania się warstw i naprężenie otuliny można regulować, aby zmniejszyć wpływ koncentracji naprężeń na warstwę ognioodporną. Ponadto, w ostatnich latach stopniowo zwiększyło się zastosowanie elastycznych materiałów ognioodpornych. Materiały te mogą znacząco zmniejszyć problem koncentracji naprężeń, zapewniając jednocześnie izolację ogniową, co pozytywnie wpływa na ogólną odporność ogniową.
3. Właściwości ognioodporne taśmy z kalcynowanej miki
Taśma z kalcynowanej miki, jako wysokowydajny materiał do owijania kabli, może znacząco zwiększyć ognioodporność kabla. Materiał ten tworzy mocną powłokę ochronną w wysokich temperaturach, zapobiegając przedostawaniu się płomieni i gazów o wysokiej temperaturze do wnętrza przewodu. Ta gęsta warstwa ochronna nie tylko izoluje płomienie, ale także zapobiega dalszemu utlenianiu i uszkodzeniom przewodu.
Taśma z kalcynowanej miki ma zalety ekologiczne, ponieważ nie zawiera fluoru ani halogenów i nie wydziela toksycznych gazów podczas spalania, spełniając tym samym współczesne wymogi środowiskowe. Jej doskonała elastyczność pozwala na dostosowanie do skomplikowanych scenariuszy okablowania, zwiększając odporność kabla na temperaturę, dzięki czemu jest szczególnie odpowiednia do wysokich budynków i transportu kolejowego, gdzie wymagana jest wysoka ognioodporność.
4. Znaczenie projektowania konstrukcyjnego
Konstrukcja warstwy osłonowej ma kluczowe znaczenie dla ognioodporności kabla. Na przykład, zastosowanie wielowarstwowej struktury osłony (takiej jak dwu- lub wielowarstwowa taśma z kalcynowanej miki) nie tylko poprawia skuteczność ochrony przeciwpożarowej, ale także zapewnia lepszą barierę termiczną w przypadku pożaru. Ponadto, zapewnienie nakładu na warstwę osłonową nie mniejszego niż 25% jest ważnym czynnikiem wpływającym na poprawę ogólnej ognioodporności. Niski nakład na warstwę może prowadzić do wycieku ciepła, podczas gdy wysoki nakład może zwiększyć sztywność mechaniczną kabla, wpływając na inne parametry.
W procesie projektowania należy również uwzględnić kompatybilność warstwy otuliny z innymi strukturami (takimi jak wewnętrzna powłoka i warstwy pancerza). Na przykład, w warunkach wysokich temperatur, wprowadzenie elastycznej warstwy buforowej może skutecznie rozproszyć naprężenia wynikające z rozszerzalności cieplnej i zmniejszyć uszkodzenia warstwy ognioodpornej. Ta wielowarstwowa koncepcja konstrukcji jest szeroko stosowana w produkcji kabli i wykazuje znaczące zalety, szczególnie na rynku kabli ognioodpornych z najwyższej półki.
5. Wnioski
Dobór materiałów i konstrukcja warstwy osłonowej kabla odgrywają decydującą rolę w jego odporności ogniowej. Dzięki starannemu doborowi materiałów (takich jak elastyczne materiały ognioodporne lub taśma z kalcynowanej miki) oraz optymalizacji konstrukcji możliwe jest znaczne zwiększenie bezpieczeństwa kabla w przypadku pożaru i zmniejszenie ryzyka awarii funkcjonalnej spowodowanej pożarem. Ciągła optymalizacja konstrukcji warstwy osłonowej w procesie rozwoju nowoczesnych technologii kablowych stanowi solidną gwarancję techniczną dla uzyskania kabli o wyższej wydajności i bardziej przyjaznych dla środowiska właściwościach ognioodpornych.
Czas publikacji: 30 grudnia 2024 r.