鉴于聚氯乙烯 (Polyvinyl Chloride, PVC) 塑料本身的特殊结构,其早已被广泛地运用在消费类产品中,如包装材料、信用卡、输送管线、电缆绝缘层、建筑材料等。相较于与其结构相近的聚乙烯 (Polyethylene,PE) ,PVC 是由一个氯原子取代 PE 结构中的一个氢原子而研发出来的,因此不仅 PVC 的硬度藉由“氢-氯”间的强力键结而有效提高,且 PVC在高温环境下会释放氯自由基与火焰中的氢或氢氧自由基反应,来达到阻燃目的,同时PVC 的可挠性又能通过添加塑化剂而提升,所以使得 PVC 的运用愈加多元化。
2008 年,全球 PVC 产能高达 3 千 4 百万吨,根据 2005 年发表的 PVC Handbook资料显示,因上述的 PVC 特性,其中约有 40% 的 PVC 产能被用作电线电缆的绝缘层 (Insulation) 与电缆外层 (Jacket)。
只是 PVC 虽因优异的特性广受青睐,但它燃烧时却会大量产生对人体有害的“戴奥辛” (Dioxins) 毒气,基于近年环保团体对于无卤环境的要求日益升高,许多用来取代 PVC 的低烟无卤 (Low Smoke Zero Halogen, LSZH) 材料陆续被开发。不过不同材料会呈现差异极大的阻燃能力,所以厂商在设计电线电缆时,应针对不同用途,选择具适用阻燃效果的绝缘塑料。
材料阻燃能力分析
UL早年已针对材料阻燃力展开研究,并发表与实境燃烧结果相近的 UL 910 Steiner Tunnel (史坦纳燧道) 燃烧测试方法。《表一》所示为 UL 与 BRE/ FRS (Building Research Establishment/ Fire Research Station) 所合作的燃烧测试研究报告,经由塑料工业协会SPI发表,主要是针对5 种不同类型的传输电缆,包括 CMX/T、CMP、CMX、IEC 332-1 等级 (LSZH) 以及 IEC 332-3 等级 (LSZH) 进行实境仿真燃烧与 UL 910 Steiner Tunnel 燃烧测试。通过两种不同的测试方式,我们可观察出 5 种不同的电缆呈现出的火焰蔓延程度与烟雾浓度的差异。
《表一》5种传输电缆的UL 910 Steiner Tunnel与实境仿真燃烧结果分析
线型绝缘层用料外层用料火焰蔓延分析(已燃烧线材状态)浓烟散布分析(瞬间最高光密度)浓烟散布分析(平均光密度)CMX/T1聚乙烯 (PE)聚氯乙烯 (PVC)低于 10% (90%的电缆维持完整)低于 0.5低于 0.1CMP氟化聚合物氟化聚合物低于 20% (80%的电缆维持完整)低于 0.5低于 0.1CMX聚乙烯 (PE)聚氯乙烯 (PVC)100% (燃烧殆尽)高于 2.0高于 0.9IEC 332-1 等级(LSZH)聚乙烯 (PE)聚乙烯 (PE)100% (燃烧殆尽)接近 1.0接近 0.1IEC 332-3 等级(LSZH)聚乙烯 (PE)聚乙烯 (PE)100% (燃烧殆尽)低于 0.5接近 0.1
1将CMX电缆放置于金属线槽时
测试结果显示,以聚乙烯