วัสดุใดบ้างที่ใช้ในการผลิตสายไฟและสายเคเบิลทนไฟ?

สายไฟทนไฟ หมายถึง สายไฟที่มีคุณสมบัติทนไฟ โดยทั่วไปแล้ว ในกรณีที่ทำการทดสอบ หลังจากที่สายไฟถูกเผาไหม้ หากตัดกระแสไฟฟ้า ไฟจะถูกควบคุมให้อยู่ในขอบเขตที่กำหนด จะไม่ลุกลาม มีคุณสมบัติทนไฟและยับยั้งควันพิษ สายไฟทนไฟเป็นส่วนสำคัญของความปลอดภัยทางไฟฟ้า การเลือกวัสดุจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง วัสดุที่ใช้ทำสายไฟทนไฟทั่วไปในท้องตลาดปัจจุบัน ได้แก่พีวีซี, เอ็กซ์แอลพีอีวัสดุฉนวนยางซิลิโคนและแร่ธาตุ

การเลือกใช้วัสดุสายไฟและสายเคเบิลที่ทนไฟ

ยิ่งค่าดัชนีออกซิเจนของวัสดุที่ใช้ในสายเคเบิลหน่วงไฟสูงเท่าไร ประสิทธิภาพในการหน่วงไฟก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่การเพิ่มขึ้นของดัชนีออกซิเจนนั้น จำเป็นต้องสูญเสียคุณสมบัติอื่นๆ ไปบ้าง หากคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติในการแปรรูปของวัสดุลดลง การใช้งานก็จะยากขึ้น และต้นทุนของวัสดุก็จะสูงขึ้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกดัชนีออกซิเจนอย่างเหมาะสม โดยทั่วไปแล้ว หากดัชนีออกซิเจนของวัสดุฉนวนถึง 30 ผลิตภัณฑ์จะผ่านเกณฑ์การทดสอบของมาตรฐานระดับ C หากวัสดุหุ้มและวัสดุบรรจุเป็นวัสดุหน่วงไฟ ผลิตภัณฑ์จะสามารถตรงตามข้อกำหนดของมาตรฐานระดับ B และระดับ A ได้ วัสดุสำหรับสายไฟและสายเคเบิลหน่วงไฟส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นวัสดุหน่วงไฟที่มีฮาโลเจนและวัสดุหน่วงไฟที่ไม่มีฮาโลเจน

1. วัสดุหน่วงไฟที่มีฮาโลเจนเป็นส่วนประกอบ

เนื่องจากการสลายตัวและการปล่อยไฮโดรเจนเฮไลด์เมื่อเกิดการเผาไหม้และได้รับความร้อน ไฮโดรเจนเฮไลด์สามารถดักจับอนุมูลอิสระ HO- ที่เป็นปฏิกิริยาได้ ทำให้การเผาไหม้ของวัสดุช้าลงหรือดับลง เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการหน่วงไฟ วัสดุที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ โพลีไวนิลคลอไรด์ ยางนีโอพรีน โพลีเอทิลีนคลอโรซัลโฟเนต ยางเอทิลีน-โพรพิลีน และวัสดุอื่นๆ

(1) โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) ทนไฟ: เนื่องจาก PVC มีราคาถูก เป็นฉนวนที่ดี และทนไฟ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสายไฟและสายเคเบิลทนไฟทั่วไป เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการทนไฟของ PVC จึงมักมีการเติมสารหน่วงไฟฮาโลเจน (เดคาโบรโมไดฟีนิลอีเทอร์) พาราฟินคลอริเนต และสารหน่วงไฟแบบเสริมฤทธิ์ลงในสูตรเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการทนไฟของ PVC

ยางเอทิลีนโพรพิลีน (EPDM): เป็นไฮโดรคาร์บอนที่ไม่เป็นขั้ว มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม มีความต้านทานฉนวนสูง การสูญเสียไดอิเล็กตริกต่ำ แต่ยางเอทิลีนโพรพิลีนเป็นวัสดุที่ติดไฟได้ เราจึงต้องลดระดับการเชื่อมโยงของยางเอทิลีนโพรพิลีน ลดการขาดตอนของโซ่โมเลกุลที่เกิดจากสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติการหน่วงไฟของวัสดุ

(2) วัสดุหน่วงไฟที่มีควันน้อยและฮาโลเจนน้อย
โดยหลักแล้วใช้สำหรับโพลีไวนิลคลอไรด์และโพลีเอทิลีนคลอโรซัลโฟเนต การเติม CaCO3 และ A(IOH)3 ลงในสูตรของ PVC ซิงค์โบเรตและ MoO3 สามารถลดการปล่อย HCL และปริมาณควันของโพลีไวนิลคลอไรด์ที่ทนไฟได้ จึงช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการทนไฟของวัสดุ ลดการปล่อยฮาโลเจน หมอกกรด และควัน แต่อาจทำให้ดัชนีออกซิเจนลดลงเล็กน้อย

2. วัสดุหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน

โพลีโอเลฟินเป็นวัสดุที่ปราศจากฮาโลเจน ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนที่สลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเมื่อเผาไหม้โดยไม่ก่อให้เกิดควันและก๊าซอันตรายจำนวนมาก โพลีโอเลฟินส่วนใหญ่ได้แก่ โพลีเอทิลีน (PE) และโพลีเมอร์เอทิลีน-ไวนิลอะซิเตต (E-VA) วัสดุเหล่านี้เองไม่มีสารหน่วงไฟ จำเป็นต้องเติมสารหน่วงไฟอนินทรีย์และสารหน่วงไฟในกลุ่มฟอสฟอรัสเพื่อให้ได้วัสดุที่ปราศจากฮาโลเจนและมีคุณสมบัติหน่วงไฟที่ใช้งานได้จริง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขาดหมู่ขั้วบนสายโมเลกุลของสารที่ไม่เป็นขั้วที่มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ ความสัมพันธ์กับสารหน่วงไฟอนินทรีย์จึงไม่ดี และยากที่จะยึดเกาะได้อย่างแน่นหนา เพื่อปรับปรุงกิจกรรมบนพื้นผิวของโพลีโอเลฟิน สามารถเติมสารลดแรงตึงผิวลงในสูตร หรือผสมโพลีโอเลฟินกับโพลีเมอร์ที่มีหมู่ขั้ว เพื่อเพิ่มปริมาณสารหน่วงไฟ ปรับปรุงคุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติการแปรรูปของวัสดุ ในขณะเดียวกันก็ได้รับคุณสมบัติหน่วงไฟที่ดีขึ้น จะเห็นได้ว่าสายไฟและสายเคเบิลที่ทนไฟยังคงมีข้อดีมากมาย และการใช้งานก็เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมาก