氧指數(shù)測量方法的局限性

　阻燃性能是阻燃電纜護(hù)套材料的關(guān)鍵性能。目前，我國線纜行業(yè)中多用氧指數(shù)（OI）來衡量材料的阻燃性能，通過對(duì)原材料氧指數(shù)的測量實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜成束阻燃性能的控制。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2406.1-2008《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為第１部分：導(dǎo)則》和GB/T2406.2-2009《塑料用氧指數(shù)法測定燃燒行為第２部分：室溫部分》中規(guī)定氧指數(shù)是指“在規(guī)定的條件下（通入（２３±２）℃的氧、氮混合氣體），剛好維持材料燃燒的最小氧濃度（以體積分?jǐn)?shù)表示）"。氧指數(shù)越高則表示材料越難燃燒，氧指數(shù)越低則表示材料越易燃燒。

但近年在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，所生產(chǎn)的阻燃電纜的成束阻燃性能波動(dòng)較大（炭化高度各不相同），時(shí)有成束燃燒試驗(yàn)不合格產(chǎn)品出現(xiàn)。對(duì)此，采用魚骨圖分析方法進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)造成阻燃電纜阻燃性能變化的主要原因是阻燃護(hù)套材料的阻燃性能發(fā)生了變化，對(duì)于鎧裝阻燃電纜，還包括其內(nèi)護(hù)套材料阻燃性能的變化。經(jīng)查找原始資料后發(fā)現(xiàn)，這些相同型號(hào)規(guī)格的阻燃電纜產(chǎn)品所用阻燃護(hù)套（或隔離套、內(nèi)襯層等）材料，雖然不是來源于同一廠家，但它們的氧指數(shù)、電壓等級(jí)基本一致。

采用不同廠家護(hù)套材料生產(chǎn)的同型號(hào)阻燃電纜的成束燃燒試驗(yàn)結(jié)果

UL94垂直燃燒試驗(yàn)檢測方法

針對(duì)傳統(tǒng)氧指數(shù)測量方法評(píng)定護(hù)套材料阻燃性能的不足，本文借鑒了UL94：2018《Ｔｅｓｔ　ｆｏｒＦｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　Ｐａｒｔｓ　ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ》標(biāo)準(zhǔn)中材料試樣垂直燃燒試驗(yàn)（Ｖ級(jí)防火試驗(yàn)）方法進(jìn)行護(hù)套材料阻燃性能評(píng)定，試驗(yàn)裝置如圖１所示。相比氧指數(shù)測量方法采用的由上往下點(diǎn)燃試樣，垂直燃燒試驗(yàn)采用的火源自下而上點(diǎn)燃試樣，與電纜成束燃燒試驗(yàn)時(shí)的火源點(diǎn)燃方式更為接近。

UL94標(biāo)準(zhǔn)中材料試樣垂直燃燒試驗(yàn)裝置示意圖

為更好地區(qū)分材料的成炭性、引燃時(shí)間和自熄性，對(duì)UL94標(biāo)準(zhǔn)中材料試樣垂直燃燒試驗(yàn)方法進(jìn)行了改進(jìn)：確定試驗(yàn)試樣寬度為（6.0±0.2）ｍｍ，試樣厚度為（3.0±0.2）ｍｍ，施焰時(shí)間分別為10s／次和20s／次，施焰方式為火焰熄滅后即二次點(diǎn)火（如出現(xiàn)小火邊上一直蔓延不熄的情況，則不待火焰完一全熄滅，間隔施焰時(shí)間后繼續(xù)供火，以避免“小火邊上蔓延"引起的測試結(jié)果波動(dòng)）。同樣選取上述５家護(hù)套材料生產(chǎn)廠家（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）生產(chǎn)的氧指數(shù)≥３２％的低煙無鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料分別制成材料試樣１＃～５＃，每個(gè)試樣制作２個(gè)相同的樣條（Ａ、Ｂ）

進(jìn)行UL94垂直燃燒試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表所示。

不同廠家低煙無鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料的UL94垂直燃燒試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述低煙無鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料的UL94垂直燃燒試驗(yàn)結(jié)果可分析得：

ａ．采用UL94垂直燃燒試驗(yàn)，可以有效反映阻燃護(hù)套材料的阻燃性能，包括難燃程度（不燃次數(shù)越多越好）、自熄性能（不燃次數(shù)及余焰情況）、成炭性能、滴落性能。

ｂ．阻燃護(hù)套材料在UL94垂直燃燒試驗(yàn)中表現(xiàn)的阻燃性能優(yōu)劣與其制成的阻燃電纜成束燃燒試驗(yàn)結(jié)果密切相關(guān)，不論是２０ｓ／次施焰時(shí)間還是１０ｓ／次施焰時(shí)間，護(hù)套材料不燃次數(shù)，均與成品阻燃電纜成束燃燒試驗(yàn)結(jié)果成反比，材料不燃次數(shù)越多，電纜成束燃燒試驗(yàn)中的炭化高度越低。

ｃ．相對(duì)于２０ｓ／次施焰時(shí)間，１０ｓ／次施焰時(shí)間可更清晰地區(qū)分阻燃護(hù)套材料的垂直燃燒性能。

ｄ．相比于氧指數(shù)測量方法，基于ＵＬ９４垂直燃燒試驗(yàn)的檢測方法能更為精準(zhǔn)地評(píng)定護(hù)套材料阻燃性能，更有助于對(duì)電纜成束阻燃性能的控制，進(jìn)而預(yù)判電纜成束燃燒試驗(yàn)結(jié)果。

UL94垂直燃燒試驗(yàn)的應(yīng)用

電線電纜的阻燃性能除與結(jié)構(gòu)有關(guān)外，很大程度上受到阻燃護(hù)套材料性能的影響，研究護(hù)套材料的阻燃性能對(duì)保障成品電纜阻燃試驗(yàn)的通過有重要的意義。本文通過對(duì)護(hù)套材料阻燃性能的評(píng)定方法的研究得出了如下結(jié)論：

ａ．相比于氧指數(shù)測量方法，基于UL94垂直燃燒試驗(yàn)的檢測方法能更為精準(zhǔn)地評(píng)定低煙無鹵阻燃聚烯烴護(hù)套材料的阻燃性能。

ｂ．相對(duì)于２０ｓ／次施焰時(shí)間，１０ｓ／次施焰時(shí)間的UL94垂直燃燒試驗(yàn)檢測方法可更清晰、有效地反映低煙無鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料的阻燃性能，并與材料制成的電纜的成束燃燒試驗(yàn)結(jié)果存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。

ｃ．采用阻燃性能合格的阻燃ＰＶＣ護(hù)套材料（即在10s／次施焰時(shí)間的UL94垂直燃燒試驗(yàn)中達(dá)到５次10ｓ不燃）制作了各型號(hào)規(guī)格的3.6／6kV非鎧裝電纜，在之后的電纜ＺＣ成束燃燒試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)所選阻燃ＰＶＣ護(hù)套料并不能保證所有型號(hào)規(guī)格電纜都能通過ＺＣ成束燃燒試驗(yàn)。由此開啟了下一步研究工作，即對(duì)特定電纜產(chǎn)品通過成束燃燒試驗(yàn)需用材料的UL94垂直燃燒性能指標(biāo)的研究，具體目標(biāo)就是尋找能夠滿足小規(guī)格3.6/6kV 非鎧裝電纜ＺＣ成束阻燃性能的阻燃ＰＶＣ護(hù)套料。這可對(duì)通過成束燃燒試驗(yàn)的電纜進(jìn)行反向研究阻燃護(hù)套材料的垂直燃燒性能，找到對(duì)應(yīng)合格阻燃電纜產(chǎn)品的護(hù)套材料阻燃性能指標(biāo)要求，并在批量生產(chǎn)中通過監(jiān)控這一指標(biāo)，來確保成品電纜成束燃燒試驗(yàn)合格。