氟塑料電纜材料介紹
氟塑料電纜材料介紹
傳輸速度的高速化和高度的阻燃性能 :CMP阻燃通信電纜的外包覆材料
·耐火性能
·實(shí)施大規(guī)模試驗(yàn)得出的阻燃性能比較結(jié)果
·CMP阻燃通信電纜的外包覆材料
·電氣特性
·美國采用的電纜外包覆材料
·**性的阻燃性試驗(yàn)
CMP阻燃通信電纜的特征 | |||
(2)燃燒能量低 即使強(qiáng)制使其燃燒所發(fā)生的燃燒能量非常低(僅為聚乙烯的1/9),所以不必?fù)?dān)心其火焰的蔓延。 (3)低煙 發(fā)生火災(zāi)時(shí)冒出的濃煙將成為阻礙人員避難和消防救護(hù)活動(dòng)的因素。該材料燃燒后所發(fā)出的煙霧以及氣體極少。 | |||
(1)毒性低 分解溫度高,所以能趕在發(fā)出分解氣體之前避難。紐約州的試驗(yàn)結(jié)果表明,該材料的毒性和無鹵型聚乙烯基本相同。 (2)侵蝕性低 試驗(yàn)結(jié)果表明,該材料的分解氣體對(duì)電氣產(chǎn)品電路的影響不比聚乙烯·氯乙烯大。 | |||
(1)傳送損耗低 介電率·介電損耗因數(shù)低于其它樹脂,可減低傳送損耗,不失為*佳的絕緣材料。 (2)傳輸速度高 介電率低,尤其適宜于用做要求高速傳輸?shù)?類增強(qiáng)電纜以及6類LAN電纜的絕緣材料。 | |||
(1) 鋪設(shè)簡單 可不套金屬管線布線,便于鋪設(shè)和改換布線。 (2)容積小·重量輕 因其優(yōu)異的電特性和機(jī)械強(qiáng)度,電纜絕緣材料的包覆厚度得以變薄,大量的電纜捆在一起也不會(huì)占用太多的空間。 (3)對(duì)環(huán)境的依存性小 具有優(yōu)異的耐熱性、耐候性、耐藥性、耐寒性,可長期使用。 |
建議 盡管建筑物不可能只由完全不燃燒的材料構(gòu)成,但我們可以盡可能地采用防火性能高的材料。 萬一火苗沒能得到控制而導(dǎo)致火災(zāi)時(shí),*重要的是能盡快逃離現(xiàn)場。 使用氟樹脂「NEOFLON FEP」為材料的電纜,則可以控制火勢蔓延和煙霧發(fā)生,以保證迅速離開現(xiàn)場。 以氟樹脂「NEOFLON FEP」為材料的電纜是本公司為智能建筑物的綜合布線系統(tǒng)所特別推薦的產(chǎn)品。 |
耐火性能:
作為高層建筑內(nèi)LAN電纜的外皮保護(hù)層材料,氟樹脂〈NEOFLONFEP〉具有以下優(yōu)勢。LAN電纜要求具有能控制火勢蔓延、通信高速化的特點(diǎn),而氟樹脂〈NEOFLONFEP〉所具有的特性表明它有充分的理由能夠充當(dāng)其包覆材料。
(1)阻燃性
NEOFLONFEP是一種極限氧指數(shù)超過95%的阻燃材料,其燃燒能非常低。即使發(fā)生火災(zāi),它也不會(huì)成為使火勢進(jìn)一步蔓延的二次火災(zāi)源。
<表-2>阻燃性(極限氧指數(shù))比較
特性/種類 | 氟樹脂 | 其它樹脂 | ||
FEP | ECTFE | PE | PVC | |
極限氧指數(shù) ※(Oxgen index %) | >95 | 60 | 18 | 45 |
※ASTM No.D2863
※極限氧指數(shù)即表示氧指數(shù)是指使該材料繼續(xù)燃燒而不熄滅所需的氧氣量的百分比。
※ PE:聚乙烯、PVC:聚氯乙烯
<圖-6>各種材料的燃燒能量比較
(2)CMP阻燃通信電纜的阻燃性和低煙性(斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn))
美國NFPA(National Fire ProtectionAssociation:全美防火協(xié)會(huì))為防止由于鋪設(shè)在走廊吊頂層、密閉的管道內(nèi)或活動(dòng)地板內(nèi)的電纜引起的火災(zāi)蔓延,對(duì)電纜外皮保護(hù)層材料以及電纜的阻燃性能作出了嚴(yán)格規(guī)定。采用FEP材料作為絕緣層的電纜通過了該協(xié)會(huì)的阻燃性能認(rèn)證,經(jīng)UL910斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)(NFPA-262)證明,采用FEP材料作為保護(hù)層的電纜具有和鐵制金屬管同等的低燃燒性和低煙性特性。<圖7><圖8><圖9>
<圖-7>斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)(UL910)
斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)(UL910)通過實(shí)際使用電纜來測試電纜的耐燃性和發(fā)煙率,其測試結(jié)果近似于實(shí)際發(fā)生火災(zāi)情況下的使用結(jié)果。日本(社)電線綜合技術(shù)中心(簡稱:JECTEC)擁有這種測試設(shè)備。
<測試方法>
將電纜橫鋪在7.3m長的鐵制架上,向煤氣爐鼓風(fēng),測試在煤氣爐燃燒下電纜的火焰蔓延距離以及從電纜冒出的煙霧量,試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)20分鐘。
各種電纜的試驗(yàn)結(jié)果如<圖-8>丄<圖-9>
<圖-8>蔓延率比較(火焰蔓延) <圖-9>濃煙率比較
·火焰蔓延距離在1.5m以下為合格 ·峰位煙密度在0.5以下為合格
※注: 絕緣體
護(hù)套材料
實(shí)施大規(guī)模試驗(yàn)得出的阻燃性能比較結(jié)果:
下列圖片是**阻燃性試驗(yàn)中采用大規(guī)模試驗(yàn)設(shè)備(BRE/FRS所有)對(duì)LAN電纜的阻燃性能和冒煙率作出的比較測試結(jié)果。試驗(yàn)方法是將由200根電纜組成的電纜捆擺放于吊燈層空間,放在事先準(zhǔn)備在下層房子右端的木材發(fā)出的火焰下烘烤,以測試電纜的延燒以及冒煙情況,試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)60分鐘。試驗(yàn)時(shí),用鼓風(fēng)機(jī)從上端抽出空氣,制造強(qiáng)制性的空氣流,以忠實(shí)地再現(xiàn)實(shí)際火災(zāi)情景。根據(jù)電纜的不同種類,實(shí)施了3次試驗(yàn)。請(qǐng)參照下面3張圖片。
另外,采用斯坦納管道試驗(yàn)(UL910)方法也能得出同樣的結(jié)果。
[絕緣材料/包裝材料]
上層:普通通信電纜 [ CMX]
中層:低煙無鹵通信電纜 [ CSOH/CM
下層:阻燃通信電纜 [CMP]
注)LSZH:低煙無鹵樹脂、PE:聚乙烯
點(diǎn)火后經(jīng)過1分53秒后 | 上層:普通電纜(CMX) | 點(diǎn)著了。濃煙籠罩,視野模糊。 | |
中層:低煙無鹵電纜(LSOH/CM) | 無變化 | ||
下層:阻燃電纜(CMP) | 無變化。 |
點(diǎn)火后經(jīng)過14分53秒后 | 上層:普通電纜(CMX) | 已全部燃燒 | |
中層:低煙無鹵電纜(LSOH/CM) | 比上層著火晚,點(diǎn)火6分鐘后開始燃燒。 火勢與上層一樣迅速蔓延。 | ||
下層:阻燃電纜(CMP) | 無變化。 |
CMP阻燃通信電纜的絕緣層材料:
隨著通信事業(yè)的迅速發(fā)展,不遠(yuǎn)的將來,圖像通信的傳輸速度將提高至100Mbps以上。從長遠(yuǎn)來看,盡快引進(jìn)采用具有優(yōu)異電性能的FEP材料制造的CMP阻燃通信電纜是非常有利的。FEP具有優(yōu)良的阻燃性能,萬一發(fā)生火災(zāi)時(shí),它對(duì)火勢的蔓延能起到一定的控制作用。
●圖
LAN電纜的外皮保護(hù)層材料要求具有傳輸高速化、阻燃性高的特性。下面是適宜于用作LAN電纜保護(hù)層材料的主要構(gòu)成:
注※ 4 外皮保護(hù)層材料
PVC:聚氯乙烯樹脂
PVDF:聚偏氟乙烯
ECTFE:乙烯-三氟氯乙烯共聚物
PE:聚乙烯
※?。?其它:FEP以外的絕緣電線
※ 8 LSF:低煙性Hume PE
※?。?LSZH:低煙無鹵PE
※10 FR:增加阻燃性能
※11 加<>符號(hào):日英美三國1995年的主流產(chǎn)品
電氣特性:
(1)介電率、介電損耗因數(shù)和信號(hào)衰減量
以下公式表明了介電率、介電損耗因數(shù)和信號(hào)衰減量的關(guān)系以及介電率和信號(hào)傳輸速度的關(guān)系。如表5所示,F(xiàn)EP的介電率和介電損耗因數(shù)指數(shù)在所有樹脂中為*小。這表明FEP的信號(hào)衰減小、傳輸速度高,是*適宜于LAN電纜的包覆材料。
<表-5>各種塑料的電特性
特性(周波數(shù)) | FEP | 低密度PE | 交聯(lián)式PE | 高密度PE | 軟質(zhì)PVC | |
介電率 | 103Hz | 2.1 | 2.25~2.35 | 2.27~7.40 | 2.30~2.35 | 4.0~5.0 |
106Hz | 2.1 | 2.25~2.35 | 2.27~7.50 | 2.30~2.35 | 3.5~4.5 | |
介電損耗因數(shù) | 103Hz | 6×10-5 | <5×10-4 | 0.0005~0.049 | <3×10-4 | 0.09~0.16 |
106Hz | 5×10-4 | <5×10-4 | 0.0004~0.005 | <3×10-4 | 0.09~0.10 |
<表-6>包覆材料的種類和阻尼率
頻率 (MHz) | 5類 (EIA/TIA規(guī)格) | 5類 FEP/FEP※1 | 5類 FEP/PVC※1 | 3類 PVC/PVC※1 |
10 | 6.6 | 5.9 | 5.9 | 8.2 |
16 | 8.2 | 7.5 | 7.5 | 11.4 |
20 | 9.2 | 8.5 | 8.5 | 12.8 |
31.25 | 11.8 | 11.2 | 11.2 | 16.9 |
62.50 | 17.1 | 16.1 | 16.1 | 27.3 |
100 | 22.0 | 20.5 | 20.5 | 38.7 |
※1:[絕緣體/包裝材料]
(2)頻率、環(huán)境溫度依存性
FEP的介電率和介電損耗因數(shù)比其它材料小,而且在極廣的頻率帶范圍內(nèi)都幾乎不變。在高頻率范圍也能保持低介電率、低介電損耗因數(shù)的FEP包覆電纜,在高速傳輸(高頻率領(lǐng)域)領(lǐng)域的信號(hào)阻尼率小于其它材料。所以,我們確信它能滿足今后不斷發(fā)展的高速化信息系統(tǒng)的需求。
另外,F(xiàn)EP所具有的這些電氣特性不受環(huán)境溫度影響,用于室內(nèi)布線時(shí),即使溫度發(fā)生變化,通信系統(tǒng)也不會(huì)受到任何影響。
<圖-15>介電率的頻率、環(huán)境依存性
<圖-16>介電損耗因數(shù)的頻率、環(huán)境依存性
美國采用的電纜外皮保護(hù)層材料:
■高層建筑的防火對(duì)策
70年代,**貿(mào)易大廈等高層建筑中曾經(jīng)多次發(fā)生大規(guī)?;馂?zāi)?;馂?zāi)規(guī)模迅速擴(kuò)大的原因之一是由于鋪設(shè)在吊頂層、活動(dòng)地板里層的電線、電纜的包覆材料引起的火勢蔓延。1975年,美國政府在有關(guān)防火措施的法律中規(guī)定:鋪設(shè)在吊頂層、活動(dòng)地板里層的電線、電纜必須采用金屬管。1978年,又制定了防火測試標(biāo)準(zhǔn)(UL910)。因FEP材料和以FEP為基礎(chǔ)的混合材料具有優(yōu)異的阻燃性能用其為絕緣層電纜可達(dá)到UL910的測試要求,美國國家電器規(guī)程(NEC)中,規(guī)定此種電纜可不用套金屬管布線放在plenum空間內(nèi),并稱之為CMP等級(jí)。因此CMP電纜在美國迅速得到普及應(yīng)用。
●Plenum和Plenum電纜
Plenum是指天花板上和地板下面,用于空調(diào)風(fēng)管、布線、維護(hù)等空間。鋪設(shè)在Plenum空間的電纜要求通過UL910測試。
■通信系統(tǒng)的高速化
美國的商用樓宇LAN電纜布線標(biāo)準(zhǔn)(EIA/TIA-568A※1)中,對(duì)信號(hào)傳輸速度以及與之相適應(yīng)的電纜規(guī)格作出了明確規(guī)定(表-1)。5類電纜作為信號(hào)傳輸速度*高的LAN電纜得到認(rèn)可。5類電纜能支持目前所有的通信系統(tǒng),所以美國的LAN電纜都采用它。
其中,作為用于通信速度為155Mbps※2的ATM※3和1Gbps的6類電纜,F(xiàn)EP包覆電線也受到推崇,可望成為支持新一代高速通信網(wǎng)的LAN電纜。
●表-1
美國的非屏蔽雙絞線電纜(UTP)規(guī)格(EIA/TIA-568A)和外包覆材料
分類 | 包覆材料※4 | 內(nèi)容及用途 | |
[絕緣材料/護(hù)套材料] | |||
1類 | PVC/PVC | 用于簡易通信 | 沒有得到EIA/TIA-568A規(guī)格的承認(rèn) LAN電纜不采用 |
2類 | PVC/PVC | 用于音聲等低等級(jí)通信 | |
3類 | PVC/PVC FEP/PVDF FEP/ECTFE ECTFE/ECTFE | 用于16MHz以下的信號(hào)傳輸 用于10Mbps以下的LAN電纜 例如:4Mbps Token Ring※5, 10BASE-T※6 | |
4類 | FEP/PVC FEP/ECTFE FEP/FEP | 用于20MHz以下的信號(hào)傳輸 用于16Mbps以下的LAN電纜 例如:低損耗10 BASE-T, 16Mbps Token Ring | |
5類 | FEP/PVC FEP/FEP FEP/ECTFE | 用于100MHz以下的信號(hào)傳輸 用于100Mbps以下的LAN電纜 例如:100 BASE-X※6, 16Mbps TokenRing ATM(at 156Mbps) |
注※1 EIA/TIA-568A
EIA(Electronic Industries Association)
TIA(Telecommunication Industries Association)
制定的美國商業(yè)建筑布線規(guī)格
※2 Mbps:Mega bit per second 信號(hào)傳輸速度單位
※3 ATM:Asynchronous Transfer Mode 新一代高密度高速通信系統(tǒng)
※4 包覆材料
PVC:氯乙烯樹脂
PVDF:聚偏氟乙烯
ECTFE:乙烯-三氟氯乙烯共聚物
PE:聚乙烯
※5 Token Ring:IBM開發(fā)的電腦LAN系統(tǒng)
※6 10 BASE-T, 100 BASE-X
Xerox, Intel, Digital Equipment 3公司共同開發(fā)的電腦LAN、"以太網(wǎng)"標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)
**性的阻燃性試驗(yàn):
目前,**各國都在就如何利用各種試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法忠實(shí)地再現(xiàn)火災(zāi)實(shí)況,以檢測各種電纜的阻燃性能而進(jìn)行探討。其中,斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備(UL910)適宜于進(jìn)行實(shí)體火災(zāi)的大規(guī)模試驗(yàn),被認(rèn)為是理想的試驗(yàn)裝置。目前**上共有5臺(tái)這種裝置。除美國、英國各擁有兩臺(tái)外,日本(社)電線綜合技術(shù)中心(簡稱:JECTEC)也擁有1臺(tái)。
圖-3 阻燃性能試驗(yàn)的層次結(jié)構(gòu)
注※1 BRE/FRS:
英國Building Research Establishment/Fire Research Station 的簡稱。
原英國環(huán)境廳的相關(guān)機(jī)關(guān)