مقایسه کابل مقاوم در برابر آتش با عایق سیلیکونی و عایق میکا

روش انتخاب سیم و کابل مقاوم در برابر آتش

امروزه هنگام تامین سیم و کابل در بازار با انواع مختلفی از آنها مواجه می شویم. اما شگفتا که حتی با وجود تخصص گاهی دچار شک در انتخاب بهترین گزینه می شویم. اگر چه شاید تنها ایراد وارد شده به عایق های از جنس سیلیکون، برگشت به طبیعت نداشتن آن باشد، اما در روند فعلی تولید کابل، انتظار میرود از مواد عایق مخصوصی در ساخت کابل استفاده شود، که کمترین آسیب ممکن را در محیط زیست وارد کند.

این کابل های مقاوم در برابر آتش باید کاملا عملکردی قابل اعتماد برای سیستم های ایمنی و اضطراری داشته باشند. انتظار می رود که مواد استفاده شده در عایق سیم و کابل های مقاوم در برابر آتش ، به انتشار آتش کمکی نکرده به عبارتی در برابر شعله ور شدن از خود مقاومت نشان دهند. همچنین در صورت آتش سوزی گازهای متراکم و سمی تولید نکند. مهمترین ویژگی دیگری که در اصل مورد انتظار سازمانهای آتش نشانی سراسر دنیاست، اطمینان از پایداری وعملکرد درست  کابل ها برای مدت زمان معینی به هنگام آتش سوزی است. مدت زمان پایداری، بر اساس طول مسیر فرار از محل حریق به مکان امن توسط استاندار تعیین می شود.

 به طور کلی کابل های مورد استفاده درمناطقی که احتمال خطر آتش سوزی و آسیب دیدن انسانها در آنجا بسیار زیاد است، باید از سطح کیفیت بالایی برخوردار باشد. به عنوان مثال می توان از کابل های مقاوم در برابر آتش مورد استفاده در سیستم های اعلام حریق، اطفاء حریق،  دستگاه ها، پمپ های آب آتش نشانی و چراغ های اضطراری بخصوص در مسیرهای فرار، توربو جت فن ها و غیره نام برد.

کدام نوع عایق کابل بهتر است ؟

در فرایند طراحی و تولید کابل های مقاوم در برابر آتش، خطر خوردگی کابل های الکتریکی در شرایط محیط های اسیدی نیز باید لحاظ گردد. با استفاده از مواد معدنی نظیر سیلیکون و میکا می توان به قابلیت مقاوم در برابر آتش بودن دست یافت. این مواد به عنوان بخشی از ترکیبات عایق کابل به­کار می رود که اشتعال پذیری را کاهش داده و یا احتراق را به تاخیر می اندازد.

کابل مقاوم در برابر آتش با عایق سیلیکونی

همانطور که پیش تر در خصوص تولیدات کابل یاقوت صحبت شد، در کابل مقاوم در برابر آتش این شرکت از عایق سیلیکون استفاده شده است که بدون هالوژن بوده و کم دود بودن و عدم انتشار شعله از ویژگی های بارز آن است.

کابل مقاوم در برابر آتش با عایق میکا

در معرفی میکا باید گفت یک ماده طبیعی است که غیر سمی و بدون هالوژن است. نوار میکا یک نوار انعطاف پذیر است که با یک رزین سیلیکونی مقاوم در برابر حرارت با کارایی بالا آغشته شده و به دور سیم پیچیده شده شرایط مقاومت در برابر آتش را برای سیم ایجاد می نماید. بنابراین سیم با عایق میکا می تواند در مدت زمان استاندارد بدون مشکل، به وظیفه انتقال دیتا یا جریان برق اقدام نماید.

مقایسه آزمایشگاهی کابل با عایق متفاوت

هنگام خرید، بهترین پیشنهاد برای داشتن انتخابی مناسب، داشتن اطلاعات از مقایسه همزمان آنها تحت شرایط یکسان است. رفتار این دو کابل در شرایط یکسان آتش سوزی بررسی و مقایسه شد. کابل گروه اول با عایقی از جنس نوار شیشه ای میکا و کابل گروه دوم دارای عایق سیلیکونی انتخاب شد. مقاومت عایق بین هسته های عایق شده ی کابل ها، اندازه گیری شده و بصورت دوره ای در طول آزمایش ثبت شد. اولین تست آتش بر اساس استاندارد IEC 60331 انجام شد. درکل آزمون 90 دقیقه برای شبیه سازی آتش سوزی در نظر گرفته شد و 15 دقیقه سرد شدن آن به طول انجامید.

تعامل کابل های مقاوم در برابر آتش هنگام رویارویی با آتش باید با دو فرآیند فیزیکی اصلی زیر توصیف شود:

• کاهش سرعت تجزیه حرارتی مواد با جذب انرژی به لطف گرماگیر بودن واکنش،
• تولید یک لایه غیر قابل اشتعال بر روی سطح مواد.

میزان اثر بازدارندگی آتش، به فرمولاسیون و درصد مواد مربوط به بازدارندگی آتش در ترکیب عایق بستگی دارد.

هنگام اندازه گیری اثر بازدارندگی آتش در این دو نوع عایق، از دو نوع ترکیب به صورت هیدروکسید های فلزی استفاده شد.

شکل (1)- تصویر کابل با عایق نوار شیشه ای میکا 

شکل (2)- تصویر کابل با عایق سیلیکونی 

در هنگام آزمایش، عایق از دمای 200 درجه شروع به تجزیه شدن کرد. کابل های فوق 90 دقیقه در دمای 750 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. عملکرد مقاومت عایق ها بر حسب زمان قرارگیری در برابر آتش، در نمودارهای 1 و 2 نشان داده شده است.

نمودار(1): مقاومت عایق در مقابل زمان سوختن،  سه نمونه کابل مقاوم در برابر آتش با عایق از جنس نوار میکا

نمودار(2): مقاومت عایق در مقابل زمان سوختن ،  سه نمونه کابل مقاوم در برابر آتش با عایق از  جنس سیلیکون

همچنین کابل ها برای 15 دقیقه نیز خنک شدند. در کل زمان آزمایش، با دستگاه میگر  مقاومت عایق اندازه گیری شد. عملکرد مقاومت عایق ها در مرحله خنک شدن در نمودارهای 3 و 4 نمایش داده شده است.

نمودار (3): مرحله خنک کردن سه نمونه کابل مقاوم در برابر آتش با عایق از جنس نوار میکا

نمودار (4): مرحله خنک کردن سه نمونه کابل مقاوم در برابر آتش با عایق از جنس سیلیکون

مقادیر اندازه گیری شده در جدول (1) گرد آوری شد.

	نمونه سوم	نمونه دوم	نمونه اول
	3,14MΩ	4,12MΩ	5,44MΩ	کابل با عایق میکا
	28,7MΩ	18,4MΩ	13,4MΩ	کابل با عایق سیلیکون

جدول(1): مقادیر متوسط مقاومت عایقی در طول دوبار تست

نتایج چشمگیر حاصل از تحلیل داده ها

در هر دو دسته کابل مقاوم در برابر آتش، کاهش سریع مقاومت عایق در سه دقیقه اول آزمایش به چشم می خورد که این ناشی از تجزیه و ریزش مواد پوشش دهنده همراه با تشکیل رادیکال های آزاد در طی تجزیه حرارتی است. در مرحله تثبیت در ادامه آزمایش تنها عایق سیلیکون و نوار میکا است که به صورت سوخته روی هادی به چشم می خورد. عایق سیلیکون در این حالت کاملا سرامیکی عمل می کند. نمودار(1) و (2) نشان میدهد در مقایسه با نوار میکا، مقاومت عایقی سیلیکون در کابل سیلیکونی مقاوم در برابر آتش بیشتر است. در مرحله بعد یعنی فاز خنک کننده، با سرد کردن کابل ها، مقاومت عایق تقریباً به مقادیر اولیه نزدیک می گردد. در نمودار (3) و (4) نیز پس از سرد شدن، مقاومت عایق سیلیکونی نسبت به عایق میکا، در سطح بالاتری تثبیت شده است. 

بررسی کلی نمودارهای 1 تا 4 و جدول 1 نشان داد که در هر دو مرحله قرارگیری کابل ها در برابر آتش و مرحله سرد شدن آنها، مقاومت عایقی سیلیکون در کابل سیلیکونی مقاوم در برابر آتش از میکا بالاتر است.

مقادیر اندازه گیری شده در این تحقیق دلیل بارزی برای انتخاب روکش سیلیکونی برای تامین سیستم کارآمدتر در شرایط آتش سوزی در محیط های با کاربری خاص و پر ریسک می باشد.

برگرفته از سایت :  IEEE