淺析無鹵低煙電纜料的煙密度測量

李明珠，張殊嫄，楊 勇

(上海電纜研究所，上海200093)

0 引言

煙是火災(zāi)致死的首要危險(xiǎn)因素之一。人們通常用煙密度來量度發(fā)煙量，燃燒時(shí)釋放煙霧越少的材料煙密度越低，越有利于疏散人員和靠近滅火。

光電線纜的絕緣和護(hù)套基本都是有機(jī)高分子材料，在火災(zāi)時(shí)一般會釋放出大量煙霧，所以人們希望生產(chǎn)和使用低煙的線纜產(chǎn)品。近年來線纜行業(yè)大量使用無鹵低煙電纜料，此類產(chǎn)品都要求煙密度測定。

1 煙密度測量方法簡介

煙密度測量的主要原理是在特定的空間內(nèi)，線纜或材料在特定的燃燒或熱源條件下產(chǎn)生煙霧，光束穿過煙霧后會產(chǎn)生衰減，測量光束的透光率并計(jì)算得出比光密度和煙密度。

煙密度測量方法很多。電纜料的煙密度測量方法標(biāo)準(zhǔn)主要有2個(gè):ASTM E662和ISO 5659。我國行業(yè)內(nèi)普遍采用的GB/T 8323—1987《塑料燃燒性能試驗(yàn)方法煙密度法》即等同于ASTM E662。現(xiàn)行的無鹵低煙電纜料標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)由GB/T 8323—1987方法測試而來。新版試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8323—2008《塑料 煙生成》已經(jīng)實(shí)施且代替了1987版標(biāo)準(zhǔn)，其等同采用ISO 5659—2006。

ASTM E662和ISO 5659標(biāo)準(zhǔn)在測試箱和光學(xué)系統(tǒng)方面是基本相同的，但是在加熱系統(tǒng)、試樣放置和試驗(yàn)過程方面有不少差異。相應(yīng)的GB/T 8323—2008/ISO 5659—2006和GB/T 8323—1987標(biāo)準(zhǔn)就有諸多差異(見表1)。由于用上述方法測得的煙密度值是試樣在規(guī)定試驗(yàn)條件下測得的，不能認(rèn)為是試樣的固有性能。而且上述方法沒有提供在其他燃燒條件下由曝露在熱源或火焰中的材料產(chǎn)生煙密度的基礎(chǔ)，也沒有建立與其他測試方法得到的數(shù)據(jù)的任何聯(lián)系，因此同一種材料用兩種方法得到的煙密度試驗(yàn)結(jié)果不同，不能相互比較。

因?yàn)楝F(xiàn)行的無鹵低煙電纜料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)由GB/T 8323—1987方法測試而來，如果使用新版標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，需要進(jìn)行大量的驗(yàn)證試驗(yàn)重新確定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。為此，選擇了數(shù)種有代表性的無鹵低煙電纜料，分別采用GB/T 8323的新老版本進(jìn)行煙密度測量，并對測量結(jié)果進(jìn)行了分析。

表1 GB/T 8323新老版本差異

2 用GB/T 8323新老版本進(jìn)行煙密度測量

(1)選樣和試驗(yàn)

現(xiàn)行的無鹵低煙電纜料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè):JB/T 10707—2007《熱塑性無鹵低煙阻燃電纜料》和JB/T 10436—2004《電線電纜用可交聯(lián)阻燃聚烯烴料》(下文簡稱產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn))，分別規(guī)定了熱塑性和熱固性無鹵低煙電纜料在有焰燃燒(即有引燃火源)和無焰燃燒(即無引燃火源)兩種模式下的煙密度指標(biāo)(輻射照度25 kW/m2)。基于此，選擇了有代表性的5種熱塑性、4種熱固性無鹵低煙電纜料，分別采用GB/T 8323的新老版本，進(jìn)行有焰燃燒和無焰燃燒兩種模式下的煙密度(輻射照度25 kW/m2)測量，并采用GB/T 8323—2008方法進(jìn)行了有焰燃燒和無焰燃燒兩種模式下的煙密度(輻射照度50 kW/m2)測量。

(2)輻射照度25 kW/m2時(shí)的煙密度測試結(jié)果分析

輻射照度25 kW/m2時(shí)的煙密度測量結(jié)果見圖1～圖4。表2給出了采用GB/T 8323—1987和GB/T 8323—2008方法在輻射照度25 kW/m2下測試時(shí)，9個(gè)電纜料在無焰燃燒和有焰燃燒模式下的煙密度試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)中值和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。由表2可見，采用GB/T 8323—1987方法測試時(shí)，煙密度(有焰、無焰)試驗(yàn)結(jié)果中值與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求基本吻合;采用GB/T 8323—2008方法測試時(shí)，煙密度(有焰)試驗(yàn)結(jié)果中值與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求基本吻合，而煙密度(無焰)試驗(yàn)結(jié)果中值與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求相差很大，并且從圖2中可以看出，大部分煙密度(無焰)的測試結(jié)果都不能滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。鑒于GB/T 8323—1987標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)作廢，GB/T 8323—2008標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)使用勢在必行，因此，很有必要修訂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求。

(3)輻射照度50 kW/m2時(shí)的煙密度測試結(jié)果分析

圖1 采用GB/T 8323—1987方法在輻射照度25 kW/m2時(shí)測試的煙密度(無焰)

圖2 采用GB/T 8323—2008方法在輻射照度25 kW/m2時(shí)測試的煙密度(無焰)

圖3 采用GB/T 8323—1987方法在輻射照度25 kW/m2時(shí)測試的煙密度(有焰)

圖4 采用GB/T 8323—2008方法在輻射照度25 kW/m2時(shí)測試的煙密度(有焰)

GB/T 8323—2008增加了輻射照度50 kW/m2時(shí)有焰燃燒和無焰燃燒兩種模式下的煙密度測量。9個(gè)電纜料在無焰燃燒和有焰燃燒模式下的煙密度試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)中值見圖5和圖6。

表2 GB/T 8323新老版本試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)中值及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求

圖5 采用GB/T 8323—2008方法在輻射照度50 kW/m2時(shí)測試的煙密度(無焰)

圖6 采用GB/T 8323—2008方法在輻射照度50 kW/m2時(shí)測試的煙密度(有焰)

在進(jìn)行輻射照度50 kW/m2下無焰燃燒模式的煙密度測量時(shí)，試驗(yàn)樣品經(jīng)常會因輻射照度熱量較大引發(fā)燃燒，使得測試模式從無焰燃燒轉(zhuǎn)換為有焰燃燒，導(dǎo)致煙密度測量結(jié)果分散性很大。

表3所示的樣品A和B在進(jìn)行煙密度(無焰)測量時(shí)，樣品在沒有引燃火源的情況下其3個(gè)試片各有兩片燃燒了，其中有一片是試驗(yàn)進(jìn)行到一半時(shí)燃燒起來，另三片試驗(yàn)剛開始不久就燒起來了。

在輻射照度25 kW/m2下測試時(shí)，沒有引燃火源的情況下樣品很少會僅因輻射熱量被引燃。輻射照度50 kW/m2對于電纜料的煙密度測試似乎熱量太強(qiáng)了，是否適用值得探討。

3 結(jié)束語

電纜料的煙密度試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8323的新舊版本差異很大，測試結(jié)果也差異很大。建議行業(yè)內(nèi)在使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)注意到這種差異，減少不必要的損失，并探討修訂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)指標(biāo)的可能性。

表3 輻射照度50 kW/m2時(shí)煙密度(無焰)試驗(yàn)記錄

［1］GB/T 8323—1987塑料燃燒性能試驗(yàn)方法 煙密度法［S］.

［2］GB/T 8323—2008/ISO 5659—2006塑料 煙生成［S］.

［3］JB/T 10707—2007熱塑性無鹵低煙阻燃電纜料［S］.

［4］JB/T 10436—2004電線電纜用可交聯(lián)阻燃聚烯烴料［S］.

［5］李明珠，王 申.材料及線纜煙密度測量方法比較［J］.電線電纜，2011(4):28-30.