In che modo le classificazioni dei ritardanti di fiamma influiscono sulla selezione del composto LSZH | Guida ai materiali dei cavi

In che modo le classificazioni dei ritardanti di fiamma influiscono sulla selezione del composto LSZH

Il grado di ritardante di fiamma determina quale composto LSZH è possibile utilizzare, non come preferenza ma come vincolo rigido. Imposta il caricamento del riempitivo, il polimero di base, la necessità di reticolazione e il comportamento di estrusione del materiale. Scegli la classificazione in una fase avanzata del progetto e rischierai di fallire un test di reazione al fuoco o di pagare per prestazioni di cui il cavo non ha mai avuto bisogno.

Un caso tipico lo chiarisce. Un produttore di cavi riceve due ordini LSZH (low smoke, zero halogen) nella stessa settimana. Uno è un cavo da costruzione destinato a un progetto di grattacielo in Europa; la specifica richiede CPR Classe B2ca. L'altro è un cavo flessibile per materiale rotabile ferroviario che deve soddisfare i requisiti della norma EN45545-2 HL3. Entrambi i prodotti sono a bassa emissione di fumi e privi di alogeni, ma nessuno dei due può essere realizzato con lo stesso composto. Un singolo materiale potrebbe superare le prestazioni antincendio e gonfiare i costi del materiale, oppure non raggiungere il limite di certificazione e bloccare il progetto.

Questo è il motivo per cui il processo di selezione dovrebbe sempre iniziare con una dichiarazione inequivocabile del grado di ritardanza di fiamma richiesto, seguita dalla classe di temperatura e dalle esigenze meccaniche del cavo finale.

Cosa misura effettivamente la classificazione di ritardante di fiamma

Una classificazione di ritardante di fiamma è un pacchetto di test, non un singolo numero. Gli standard più comuni compaiono in diversi mercati e ciascuno combina la propagazione della fiamma con altre proprietà legate al fuoco:

• CEI 60332-1-2 : propagazione verticale della fiamma di un singolo cavo. Si tratta di un test di screening di base, non di una misura di sicurezza antincendio in un impianto.
• CEI 60332-3 : propagazione della fiamma di un fascio di cavi, più vicina alle reali condizioni di installazione.
• EN50399 : utilizzato dal Regolamento Europeo sui Prodotti da Costruzione (CPR) per il rilascio del calore e la propagazione della fiamma e determina la classe B2ca, Cca, Dca o Eca.
• EN 60754-2 : acidità dei gas di combustione, dove si verifica il comportamento zero alogeni.
• EN61034-2 : densità del fumo, comunemente abbinata alla classificazione del fuoco in transito e alle specifiche marine.
• GB31247 : lo standard cinese che definisce i gradi B1, B2, C e D per il comportamento alla combustione dei cavi.
• EN 45545-2 : requisiti ferroviari, con livelli di pericolo HL1, HL2 e HL3 che combinano propagazione della fiamma, densità del fumo e tossicità del fumo.

Per la selezione del composto, la conseguenza importante è che "LSZH" e "ritardante di fiamma" sono due assi separati. Un composto può essere privo di alogeni e superare comunque solo un modesto test di fiamma a cavo singolo. Il raggiungimento di una classe superiore come B1 o B2ca richiede un sistema ritardante di fiamma deliberatamente progettato.

Come il rating guida la formulazione

Caricamento del riempitivo e meccanismo di ritardante di fiamma

La maggior parte dei composti termoplastici LSZH raggiungono il ritardo di fiamma con riempitivi di idrossido inorganico, tipicamente triidrato di allumina (ATH) o idrossido di magnesio (MDH). Questi riempitivi si decompongono endotermicamente quando riscaldati, rilasciano acqua e formano uno strato isolante di carbone che rallenta la propagazione della fiamma e sopprime il fumo. Maggiore è la classe di ritardante di fiamma target, maggiore deve essere il carico di riempitivo e minore è la quantità di polimero disponibile per resistenza meccanica e flessibilità.

Quali cambiamenti di carico più elevati nella pratica

Le conseguenze meccaniche e di lavorazione sono prevedibili. All’aumentare del carico di ritardante di fiamma, la resistenza alla trazione e l’allungamento a rottura tendono a diminuire, la durezza aumenta e la massa fusa diventa più difficile da estrudere in modo uniforme. La tabella seguente fornisce i valori indicativi osservati nei tipici gradi termoplastici LSZH:

Reticolazione come strumento di compensazione

La reticolazione cambia questo compromesso. I composti LSZH reticolati per irradiazione e reticolati con silano recuperano gran parte della perdita di proprietà meccaniche causata da un elevato carico di riempitivo e consentono alla temperatura nominale di salire fino a 105 °C, 125 °C o addirittura 150 °C senza strisciare o deformarsi a temperatura operativa continua. In pratica, questo è il motivo per cui le classi di fuoco più elevate nelle applicazioni più impegnative vengono solitamente fornite come gradi reticolati piuttosto che come materiali puramente termoplastici.

Abbinamento della valutazione all'applicazione

Edilizia e costruzione

In Europa, le classi CPR come B2ca e Cca regolano i cavi installati negli edifici e la classificazione deve essere supportata da una dichiarazione di prestazione rilasciata da un organismo di prova approvato. In Cina, i gradi GB 31247 B1 e B2 svolgono un ruolo simile nei grattacieli e negli edifici pubblici. Per il cablaggio del progetto e i cavi di distribuzione dell'alimentazione, a Mescola termoplastica LSZH per guaina di grado B1 fornisce la resistenza alla fiamma e la stabilità all'estrusione su cui fanno affidamento i produttori di fili per l'edilizia, mantenendo la produzione di fumo entro i limiti dello standard.

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Comunicazione e Data Center

I cavi di comunicazione nei data center e negli edifici pubblici sono spesso specificati dalla classe CPR o dai limiti di densità del fumo, perché un incendio in un montante o in una sala server può diffondersi attraverso i fasci di cavi prima che i sistemi di soppressione rispondano. Il Requisiti di sicurezza antincendio CPR per i cavi di comunicazione fanno ormai parte dei documenti di gara di routine, quindi i fornitori di compositi devono essere in grado di documentare la classe esatta. Quando la specifica arriva a B2ca, a Materiale guaina LSZH classificato B2ca per cavi di comunicazione è la scelta pratica perché bilancia la propagazione della fiamma, il rilascio di calore e la lavorabilità su linee di estrusione ad alta velocità.

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Cavi Energia e Sistemi Energetici

I cavi di alimentazione devono affrontare circuiti più lunghi, temperature operative più elevate e condizioni di guasto più gravi. La classe antincendio è solitamente combinata con una temperatura nominale di 90 °C o 105 °C e spesso con resistenza all'olio o resistenza al freddo. Scegliere una mescola significa verificarne sia la classe di fuoco che la tenuta termica a lungo termine, poiché un materiale che supera la classe B1 a 90 °C non è automaticamente qualificato a 125 °C.

Transito Ferroviario e Marittimo

Gli standard ferroviari come la EN 45545-2 raggruppano i materiali in base al livello di pericolo e i test includono la densità del fumo e la tossicità, non solo la propagazione della fiamma. Le applicazioni marittime seguono una logica simile secondo il codice FTP IMO. Per i progetti relativi al materiale rotabile e ai trasporti, a Composto a bassa emissione di fumi senza alogeni di classe B1 a 90 °C è comunemente specificato perché supera sia i test di propagazione della fiamma che quelli di densità del fumo richiesti da questi standard, pur mantenendo una flessibilità sufficiente per la costruzione a pareti sottili.

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Un flusso di lavoro di selezione pratico

Una volta compresa la valutazione, il processo di selezione diventa sistematico. Il seguente ordine previene gli errori di specifica più comuni:

1. Stabilire lo standard che il cavo finito deve soddisfare. Ciò determina quale classe di fuoco, limite di fumo e requisiti di tossicità sono obbligatori.
2. Definire con precisione la classe di incendio. Annotare la designazione esatta, ad esempio B2ca, B1, Cca o HL3, e confermare il metodo di test ad essa associato.
3. Imposta la temperatura nominale e decidi se il composto deve essere reticolato. Valori superiori a 105 °C indicano quasi sempre gradi XLPO.
4. Elenca i requisiti meccanici secondari: flessibilità, resistenza all'olio, prestazioni a bassa temperatura o resistenza all'abrasione.
5. Confronta i voti dei candidati con rapporti di test reali, non con tabelle riassuntive. La stessa classe di fornitori diversi può comportarsi in modo molto diverso su una linea via cavo.
6. Esegui una prova di estrusione con il composto selezionato prima della produzione completa e controlla la qualità della superficie, la velocità di produzione e il ritiro termico.

Per i produttori di cavi di comunicazione e dati, a partire da Mescole LSZH per cavi di comunicazione con un chiaro target di classe CPR si risparmia la maggior parte del passaggio tra lo standard del cavo e la scheda tecnica del materiale.

Cosa verificare con il fornitore di composti

Una classificazione di ritardante di fiamma è affidabile solo quanto lo sono i test su di essa. Chiedi al fornitore i certificati di test di terze parti che corrispondono esattamente alla classe che stai acquistando. Verificare che il certificato copra lo stesso grado di temperatura e non solo la famiglia di prodotti. E conferma la coerenza tra i lotti, poiché le prestazioni dei ritardanti di fiamma sono altamente sensibili alla dispersione del riempitivo e al contenuto di umidità.

È qui che conta la capacità di verifica del produttore. Un fornitore composto con dedicato apparecchiature per prove di laboratorio per la verifica della fiamma e del fumo può controllare la materia prima in entrata e il composto finito rispetto agli stessi parametri di test utilizzati nella certificazione del cavo, il che riduce significativamente il ciclo di qualificazione. Anche la scala di produzione è importante: i risultati costanti dei ritardanti di fiamma in 31 linee di produzione automatizzate provengono dalla composizione controllata, dalla gestione delle polveri e dalla gestione della qualità piuttosto che da una formula su carta.

La raccomandazione finale è semplice: scegliere prima il grado di ritardante di fiamma, perché determina l'intera progettazione del composto. Successivamente verificare la classe di temperatura, le proprietà meccaniche e le prove dietro il certificato. Un processo di selezione disciplinato trasforma la selezione del composto LSZH da un'ipotesi in una decisione ingegneristica ripetibile.