Hvor kom halogenfrie flammehemmende kabler fra og hvorfor er de viktige? Mark Froggatt, teknisk direktør ved BASEC, forklarer mer.
Ofte oversett, er den elektriske kabelen en grunnleggende ingrediens i ethvert infrastrukturprosjekt globalt. Det større behovet for mer kraft, mer dataoverføring og mer av alt, generelt, har drevet betydelig utvikling av kabelteknologi gjennom årene.
Materiell utvikling
På 1880-tallet ble de første kablene isolert med guttaperka, et naturlig lateksmateriale produsert av saften fra trær med samme navn. På slutten av 1800-tallet ble papirkabler mer populære og kunne operere ved spenninger opp til 10KV. Men på 1930-tallet i Tyskland begynte utviklingen av de mange polymere isolasjonsmaterialene som brukes i dag å ta fart, og på 1950-tallet var PVC-kabler mer vanlig. Andre materialer, som klorosulfonert polyetylen (CSP), ble utviklet.
Fra dette tidspunktet har utviklingen og progresjonen av kabelteknologi for å oppfylle de stadig økende kravene til kraft og en data-hungrig verden fortsatt. På 1970-tallet ble bruk av XLPE som et isolasjonsmateriale betydelig utviklet i kraftoverførings- og distribusjonssektoren, og erstattet papirisolerte kabler med en mye forbedret dielektrisk egenskap. På dette tidspunktet var bruken av PVC og XLPE utbredt, men på grunn av den økende bruken av kabler i et bredt spekter av bruksområder med høye strømkrav, ble egnetheten til noen av disse materialene undersøkt.
Tragedie driver endring
Det har vært flere høyprofilerte tragedier som har drevet endring, som at HMS Sheffield gikk ned i flammer under Falkland-krigen (1982), Kings Cross-stasjonskatastrofen i 1987 som resulterte i tap av 31 liv, samt Düsseldorf flyplassbrann i 1996.
I alle disse tilfellene ble tilstedeværelsen av kvelende svart røyk og sure gasser ansett for å være en betydelig bidragsyter til tap av liv på grunn av manglende evne til å evakuere og åndedrettsproblemer forårsaket av røyken og røyken, med brennende PVC-kabler nevnt som en av de medvirkende faktorene i røyk- og røykproduksjonen.
Det er fastslått at når forbrent PVC utvikler seg, er betydelige mengder kvelende svart røyk og sure gasser i form av saltsyre. Dette er ofte tilfellet når det gjelder intern kabling, spesielt i områder med høy menneskelig trafikk. Som et resultat ble det nødvendig med et alternativ til PVC.
Utviklingen av halogenfrie flammehemmende kabler
De skadelige effektene av PVC og andre halogenerte materialer i form av utvikling av sure, kvelende, tette røykproduserende røyk og gass i tilfelle brann har ført til utvikling av materialer som gir en mye renere forbrenning. Dette er spesielt viktig i områder der offentlig evakuering i tilfelle brann er av største betydning, og det har derfor blitt større regulering og de-facto regulering på flyplasser, høyhus og sykehus, for å nevne noen. Denne materielle utviklingen har imidlertid vært en reise med flere fremskritt.
Hovedårsaken til dette er at halogenerte flammehemmende materialer kjemisk forstyrrer produksjonen av frie radikaler og effektivt stenger forbrenningsprosessen. Halogenfrie materialer er avhengige av uorganiske materialer, slik som aluminiumtrihydrat ATH eller magnesiumdihydrat MDH, som virker ved å trekke varme fra plasten under dens nedbrytning til metalloksid og vann. Vanndampen forplanter seg og reduserer drivstofftilførselen til flammen.
Dette skaper formuleringsproblemer ved at polymeren må akseptere en stor mengde mineralfyllstoff og opprettholde noen mekaniske og elektriske egenskaper – gjensidig utelukkende, ettersom tilsetning av fyllstoffet iboende reduserer begge.
Når det gjelder vedlikehold av elektriske egenskaper, reduserer de uorganiske materialene betydelig de dielektriske egenskapene til materialer som polyetylen, ansett som den beste polymerisolatoren som er tilgjengelig. Dette gjør det vanskeligere å bruke halogenfrie lavrøykforbindelser som isolatorer, da den primære funksjonen til isolatoren er kompromittert.
Aktuell status
Gjennom årene har det vært mange fremskritt i egenskapene til halogenfrie materialer i kabler. Dikotomien mellom elektrisk/mekanisk ytelse og flammehemming har blitt adressert på en rekke måter, med kjemiske tilsetningsstoffer som tillater økt bruk av mineralfyllstoffer, polymersammensetning og utvikling av “termoplastiske elastomerer” som etylenvinylacetatkopolymer (EVA).
Disse materialene gjør det mulig å inkorporere betydelig større mengder mineralfyllstoff i forbindelsen for å gi en høyere flammehemmende ytelse. Dette reduserer imidlertid de dielektriske egenskapene. På grunn av dette bruker den vanlige mekanismen for redusert brennbarhet i halogenfrie kabler tilnærmingen at kabelen er beskyttet mot brann fra utsiden.
Kabelkapper med høy ytelse og lavt brennbarhet er brukt for å forhindre at det indre av kabelen blir kompromittert av brannen. På denne måten kan bedre dielektriske materialer som polyetylen og tverrbundet polyetylen brukes som isolasjon – noe som gir bedre dataoverføring i datakabler (hvor datahastighet og integritet blir mer fremtredende i en datadrevet verden). Likeledes brukes mindre veggkabler for mellomspenningskabler i bygninger – noe som blir stadig mer populært.
Så hvorfor er tredjepartsgodkjenning viktig?
Høyytelses flammehemmende materialer tillater en forbedret reaksjon på brannytelse, selv om det er avgjørende for kabelytelsen at disse brukes i passende applikasjoner.
Det faktum at teknologien som brukes i disse materialene kommer til en høyere kostnad betyr at produsenten må bruke dyrere materialer i kabeldesignene sine. I dagens ultra-konkurransepregede verden fører dette til den typiske diskusjonen rundt ‘gyldne prøver’, der high-end materialer brukes til typegodkjenningstester, og et billigere, mindre effektivt materiale brukes til pågående produksjon.
Denne potensielle risikoen kan reduseres med en BASEC-produktgodkjenning, der alle kabeldesign testes årlig, og materialer tas med fingeravtrykk for å sikre at de godkjente materialene brukes på en kontinuerlig basis. Denne typen produktgodkjenning, sammen med CPR/UKCA-tilnærmingen til produktvalg, betyr at bygningsdesignere og spesifikasjoner kan ha trygghet når det gjelder kabelvalg av BASEC-godkjente produkter.
Lær mer om BASEC kabeltesting og sertifisering her
Ta kontakt med oss når du trenger en Agder-elektriker!
Trenger du elektriker i Kristiansand eller Agder kan vi hjelpe. Vi fikser elektriske anlegg, installerer smarthusløsninger som sparer energi, bytter varmtvannstanker, med mer. I tillegg til Sogndalen, Søgne, Mandal, Arendal, Lillesand, Grimstad, og andre steder i Agder, kan vi hjelpe deg. Takk for at du tok kontakt med oss.
