Безхалогенни кабели

Повечето кабели и проводници на пазара, предназначени за строителството и за промишлеността, обикновено са изолирани с един от няколкото най-популярни вида смеси, като най-често срещаните са поливинилхлорид (PVC), полиетилен с омрежена структура (XLPE) или етилен-пропиленов каучук (EPR).

Всички тези изолации са разработени, за да отговарят на изискванията на промишлеността, поради което притежават редица специфични качества: възможност за приложение в сухи и мокри условия; гъвкавост; дълготрайност; устойчивост при пожар; съпротивление при ниски температури; устойчивост на химически въздействия и физическа твърдост и т. н.

За да бъдат постигнати тези характеристики, в сместа се добавят различни химически съставки. След десетилетия успешна разработка и експлоатация, тези проверени от времето смеси са доказали, че вършат работа за най-различни цели. Но напоследък потребителите започнаха да търсят продукти, които освен че притежават тези качества, отделят малко дим при изгаряне и не съдържат халогени.

В смесите, използвани за изолация на кабели и проводници, компонентите, съдържащи халогени, обикновено се използват, за да придадат устойчивост на горене на полимерните материали. Най-често използваните за тази цел халогени са бром, флуор и хлор.

Предимствата на халогенираните забавители на горенето са, че те са евтини и много ефективни по отношение намаляване на горимостта на продуктите. Това е основната причина те да се използват от край време за изолация на кабели и проводници. Нещо повече - халогенизираните смеси имат допълнителното предимство, че не оказват силно влияние върху технологичните свойства на полимерите.

Тези смеси обаче, от една страна, предпазват пластмасите от запалване и разпространение на огън, но от друга изпускат вредни газове, в случай че въпросните пластмаси все пак се запалят. Канцерогенните вещества, като полихлорираните бифенили, полицикличните ароматни въглеводороди, азотните полициклични ароматни въглеводороди и диоксините, са странични продукти на горенето на халогенирани пластмаси.

Тези съединения създават двоен риск - не само че са опасни в газообразна форма, но кондензират под формата на разяждащи киселини, когато влязат в контакт с вода.

Съществуват няколко различни подхода при избора на продукти с оглед на решаването на проблема с токсичния и корозивен дим. Единият е да се подбират халогенирани продукти, които не се запалват лесно, или се запалват при много ниски температури и по този начин намаляват вероятността за генериране и освобождаване на отровни и разяждащи газове. Другата алтернатива е да се избират нехалогенирани продукти, които може да се запалят, но при горенето не изпускат токсични или корозивни газове.

Безхалогенни кабели
Освен пожарната безопасност при експлоатация, друг сериозен мотив за избор на алтернатива на PVC канал за кабели и проводници е температурата на околната среда. Този мотив няма пряка връзка с изискването алтернативният материал да е без халогени, а по-скоро с максималната продължителна температура на продукта според стандарта UL (Underwriters Laboratories).

Температурата на околната среда би могла да се превърне в проблем за канал за окабеляване, монтиран в специални устройства, като електрически шкафове на открито, при които температурата на околната среда нараства над продължителната температура на повечето PVC изолации за масова употреба. Обикновено безхалогенният кабелен канал има по-висока номинална продължителна температура, например 95 °C, и е по-подходящ за подобни среди.

Друг аргумент в полза на алтернативите на халогенираните материали за кабелни изолации са инициативите за преминаване към продукти, които не увреждат природата. Същността на тези мерки е да бъдат специфицирани веществата, които имат вредно въздействие върху околната среда, и да се ограничи тяхната употреба в определени продукти, за да не се допусне попадането им в депа или инсинератори за отпадъци.

Директивите RoHS (Restriction of Hazardous Substances, Ограничаване на вредните вещества) и WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment, Директива за употребяваното електрическо и електронно оборудване) на ЕС ограничават използването на 6 вещества в определени единици електрическо и електронно оборудване, най-вече потребителско.

В резултат на тези и други подобни инициативи процесът на вземане на решения за продуктите и материалите претърпява изменения в много области. Напълно възможно е халогенираните материали за кабелни изолации да отговарят на определени изисквания за опазване на околната среда. В случай че безхалогенните материали също отговарят на тези изисквания, те ще са предпочитаната алтернатива.

Когато една компания заявява, че произвежда безхалогенна изолация за кабели, тази заявка следва да се докаже с изпитвания. Възможно е да се определи дали даден продукт не съдържа халогени, съдейки само по информацията на доставчика му, но подобна преценка е трудна, тъй като повечето неметални продукти представляват смеси от различни материали и могат да включват базова смола, забавители на горенето, оцветители и други добавки, които придават определени качества на продукта.

Предпочитаният метод е провеждането на тестове в независима лаборатория на материала, от който е изработен продуктът, за да се определи дали целият продукт може да бъде окачествен като “безхалогенен”. Методите за подобни изпитвания са различни за електрическите и електронните продукти. Методът за тест дали даден кабелен канал е “безхалогенен” се прилага широко за оптически и електрически кабели.

Това е тест според международния стандарт IEC 60754-2, “Изпитвания на газове, отделени по време на горене на материали на кабели. Част 2: Определяне на киселинността (чрез измерване на pH) и проводимостта”. Основната цел на този стандарт е предотвратяването на повреди на електрическо и електронно оборудване, намиращо се в близост до източник на огън.

За да може един материал да бъде приет за безхалогенен по този метод на изпитване, той трябва да отговаря на стойностите на рН и проводимост, установени от стандарта (рН не трябва да е по-малък от 4,3 по отношение на литър вода; проводимостта на материала не трябва да надвишава 10 mS/mm по отношение на литър вода).

Важни фактори в техническата спецификация на един безхалогенен кабелен канал са пожарната безопасност, предотвратяването на повреди вследствие на пожар, по-високи експлоатационни температури и инициативите за опазване на околната среда.

Пожарна безопасност
Факторите в техническите спецификации, свързани с пожарната безопасност на неметални продукти, включват запалимост, разпространение на пламък, токсичност и оптическа плътност на дима, образуван в резултат на горенето при пожар.

За повечето практически случаи основната техническа характеристика за неметални продукти, свързана с пожарната безопасност, е способността на материала да устоява на разпространяващ се огън, или неговата запалимост. В резултат, почти всички неметални продукти (съдържащи халогени или не) се изпитват, за да се определи тяхната запалимост.

Количеството на генерирания дим и неговата токсичност също могат да бъдат фактори в техническите спецификации за даден продукт или материал. Тези два фактора са от изключителна важност за среди, в които хората се намират в затворени пространства, с ограничени възможности за излизане в случай на пожар. Наред с другите фактори, намаляването на нивото на токсичност на дима, създаден по време на пожар в такива среди, е ключов фактор на техническата спецификация и е изискване за безопасност.

По-висока експлоатационна температура
Тъй като температурата на околната среда нараства, повишава се вероятността да се наложи влагането на по-специализирани материали. Това може да се превърне в проблем при кабели, които се монтират в електрически шкафове на открито, в които температурата може да нарасне доста над тази на продължително ползване на повечето PVC продукти за масова употреба.

Тъй като безхалогенните кабели обикновено имат по-висока оценка за температура на продължително ползване, те биха намерили приложение в подобни среди. Производителят на продукта обикновено дава температурна оценка на същия в техническата му спецификация или в каталога.

Инициативи за опазване на околната среда
Много компании с глобално присъствие вече имат опит с RoHS директивата, която бе приета през 2004 г. Съвместимостта с тази директива постепенно се превръща във фактор от спецификацията на продукта. Когато даден доставчик на продукт може да потвърди подобна съвместимост, отпада загрижеността от страна на купувача, че впоследствие ще му се наложи да смени продукта, за да може да работи в Европейския съюз.

Някои халогенирани продукти, в това число някои PVC кабелни канали, може да се окажат несъвместими, тъй като в тях са вложени тежки метали като олово например. За да гарантират съвместимостта на своите продукти, производителите на оригинално оборудване вероятно ще предпочетат да работят с доставчици, чиито продукти са съвместими с директивата RoHS, или да предлагат безхалогенни продукти.