Composti LSZH per cavi ferroviari: sicurezza antincendio, EN 45545-2 e guida alla selezione dei materiali

Ogni metro di cavo sotto il pavimento di una carrozza metropolitana è una potenziale fonte di combustibile e all'interno di un incendio in galleria il vero pericolo solitamente non è la fiamma stessa. Fumo, acido cloridrico e altri gas alogeni si muovono più velocemente, disorientano i passeggeri e causano la maggior parte delle vittime. Questo è il motivo pratico per cui i composti LSZH per cavi ferroviari sono diventati la specifica di base nei progetti di materiale rotabile e di trasporto pubblico piuttosto che un'opzione premium. Per i produttori di cavi, la questione non è più se utilizzare materiale a basso contenuto di fumi e privo di alogeni, ma quale grado LSZH soddisferà le esigenze di fuoco, fumo e invecchiamento di un progetto senza interrompere la produzione di estrusione.

EN 45545-2: Criteri di prestazione al fuoco per cavi ferroviari

La EN 45545-2 è lo standard utilizzato dalla maggior parte dei progetti ferroviari europei e asiatici per giudicare il comportamento al fuoco. Assegnare i veicoli ai livelli di pericolo HL1, HL2 e HL3 in base al rischio di incendio dell'operazione, quindi pubblicare i requisiti materiali per la propagazione della fiamma, il rilascio di calore, la densità del fumo e la tossicità del fumo. Per i cavi elettrici, i set di requisiti R22 e R23 i limiti che un composto deve superare. La connessione tra livello di pericolo e prestazioni del materiale è la logica centrale dello standard: una linea metropolitana che attraversa un lungo tunnel richiede una mescola molto più rigida rispetto a un tram a bassa velocità, quindi una singola etichetta “ritardante di fiamma” non è mai sufficiente. Il principio alla base di questi test è spiegato più dettagliatamente in questa guida Mescole LSZH per cavi di trasporto e sicurezza antincendio EN 45545-2 .

Cosa misurano effettivamente le prove antincendio

I test di propagazione della fiamma mostrano la distanza percorsa da un incendio lungo un cavo, mentre le misurazioni del rilascio di calore indicano quanto un cavo in fiamme si aggiunge al carico di incendio complessivo del veicolo. La densità del fumo viene monitorata attraverso parametri come VOF4 e Ds, che descrivono la velocità con cui un corridoio si riempie di fumo, e le misurazioni della tossicità valutano i gas che un passeggero respirerebbe effettivamente. Un grado vieni una mescola di guaina LSZH di classe B1 a 90 °C sviluppata per applicazioni ferroviarie e di transito ad alta velocità affronta questi obiettivi in un'unica formulazione: combina un ritardante di fiamma privo di alogeni con una bassa densità di fumo e una tossicità controllata, le tre proprietà che i requisiti R22 e R23 stabilizzano.

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I requisiti meccanici e termici sono forniti con le specifiche antincendio

L'approvazione al fuoco è necessaria, ma è solo la prima fase della qualificazione. Un composto per cavi ferroviari deve mantenere le sue proprietà meccaniche anche dopo anni di calore, vibrazioni e contatto con fluidi. Le temperature nominali continue di 90 °C, 105 °C o 125 °C determinano la corrente che un conduttore può trasportare senza invecchiare eccessivamente l'isolamento. La resistenza all’olio è importante perché diesel, grasso e detergenti fanno parte della vita quotidiana delle ferrovie. La resistenza alla trazione e il mantenimento dell'allungamento dopo l'invecchiamento termico indicano se un cavo può ancora essere piegato e terminato dopo dieci anni di servizio. La tabella seguente riassume le aree che dovrebbero essere scritte in una specifica di appalto.

Termoplastico o reticolato: scegliere la giusta piattaforma LSZH

Una volta fissati gli obiettivi di fuoco e fumo, la decisione successiva e quale piattaforma polimerica può garantirli per l'intera durata di servizio del cavo. Sia le famiglie di composti termoplastici che quelli reticolati LSZH vengono utilizzate nelle applicazioni ferroviarie e la scelta dipende dalla temperatura operativa, dall'esposizione ai fluidi e dallo spazio che il design del cavo può offrire.

LSZH termoplastico: il default pratico per le guaine

I gradi termoplastici vengono lavorati per fusione su linee di estrusione standard, gestiscono gli scarti più facilmente e offrono un forte equilibrio tra proprietà ignifughe, flessibilità e costi. Per guaine e isolamenti resistenti a 90 °C in molte applicazioni di transito rimane la prima scelta. La limitazione principale è che le formulazioni termoplastiche fanno molto affidamento su riempitivi di idrossido metallico e un carico elevato di riempitivo può ridurre l'allungamento e complicare l'estrusione se la dispersione non viene controllata attentamente. L'assorbimento dell'umidità e la distribuzione del riempitivo devono quindi essere controllati lotto per lotto, non solo in fase di progettazione.

LSZH reticolato: quando calore, petrolio e spazio diventano vincoli

La reticolazione del silano e la reticolazione con radiazione convertono entrambe il polimero in una rete tridimensionale. I vantaggi pratici sono una temperatura continua più elevata, una migliore resistenza all'olio e al carburante e una migliore resistenza meccanica a temperatura elevata. Queste proprietà sono importanti per il materiale rotante perché i cavi si trovano vicino ad apparecchiature calde e possono essere esposti a diesel, grasso, detergenti acidi e flessioni ripetute. Un composto isolante LSZH reticolato con radiazioni resistenti all'olio fino a 125 °C è un buon esempio: mantiene la natura del materiale privo di alogeni e una bassa emissione di fumi, estendendo al tempo stesso la resistenza termica e resistendo ai fluidi che un cavo locomotore potrebbe incontrare. L'isolamento reticolato a parete sottile riduce inoltre il diametro e il peso del cavo, che si sommano rapidamente su centinaia di metri di cablaggio.

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La guaina interna è uno strato di sicurezza, non un dettaglio

Nei cavi multipolari, lo spazio tra la guaina interna e i nuclei isolati individualmente può trattenere l'ossigeno e favorire la propagazione del fuoco lungo il corpo del cavo. Un composto della guaina interna priva di alogeni e con barriera all'ossigeno a bassa emissione di fumi chiudendo quel percorso limitando l'apporto di ossigeno nello strato di costruzione più interno. Rallenta la diffusione della combustione e dà meno lavoro da fare alla guaina esterna. Specificare la guaina interna con la stessa cura della guaina esterna è uno dei modi più economici per migliorare le prestazioni complessive EN 45545-2 di un progetto di cavo, soprattutto nei progetti in cui lo spazio costringe i conduttori più vicini tra loro.

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Cosa verificare prima di impegnarsi in un complesso ferroviario LSZH

La qualificazione di un nuovo composto richiede tempo e il costo di una mancata approvazione è di gran lunga superiore al prezzo di pochi sacchi di materiale. Questi sono i controlli che gli ingegneri dei cavi e il team di approvvigionamento dovrebbero eseguire prima di ordinare grandi quantità:

• Abbina il grado all'esatto livello di pericolo e ai requisiti stabilità nella gara, indipendentemente dal fatto che il progetto richiede R22 o R23 e HL2 o HL3.
• Richiedi i rapporti di prova prodotti sul composto specifico che verrà consegnato, non su una famiglia di materiali nel suo insieme.
• Confermare la classe di temperatura e i dati di invecchiamento termico a lungo termine rispetto alle dimensioni del conduttore, al carico di corrente e all'ambiente di installazione.
• Testare la resistenza di olio, carburante e detergenti con i fluidi effettivamente utilizzati sulla rete dell'operatore, poiché gli oli di riferimento standard non sempre corrispondono alle condizioni reali del sito.
• Esegui una prova di estrusione sulla tua linea per verificare la stabilità della fusione, la finitura superficiale, il controllo dell'umidità e la velocità di produzione.

Una specifica di un composto è affidabile tanto quanto la produzione e i test che ne stanno alla base. Un fornitore con cui poter dimostrare risultati costanti apparecchiature di prova di laboratorio interno e la tracciabilità dei lotti riduce il rischio che un lotto di produzione si allontani dalle specifiche dopo l'approvazione. Poiché il comportamento al fuoco dipende fortemente dalla dispersione del riempitivo e dal controllo dell'umidità, la coerenza del processo di routine non è un extra di qualità del reparto; è un requisito di sicurezza che dovrebbe essere verificato prima della prima consegna commerciale.

Inizia con lo standard, quindi scegli il composto

Le specifiche dei cavi ferroviari funzionano come una catena: la strategia di sicurezza antincendio dell'operatore aggiungere il livello di pericolo, il livello di pericolo aggiungere l'insieme di requisiti EN 45545-2 e l'insieme di requisiti decidere quale tecnologia composta può essere utilizzata. Lavorare attraverso quella sequenza in ordine rende la scelta del grado molto più semplice. Per le applicazioni con guaina, iniziare con una guaina LSZH di classe B1 collaudata. Per gli strati interni, aggiungere un composto barriera all'ossigeno. Per l'isolamento che deve sopravvivere all'olio e al calore continuo, passare all'LSZH reticolato. Approvazione di tutti e tre gli strati da gamma di composto LSZH per cavi di trasporto che un singolo fornitore offre un comportamento di processo coerente nell'intera costruzione del cavo, che a sua volta semplifica l'estrusione, i test e la certificazione. Ottieni il materiale fin dall'inizio e il percorso più breve verso un cavo che supera il test una volta e sopravvive in servizio per decenni.