Bir devrenin başarısızlığı ateşin ana nedenlerinden biridir. İstatistiklere göre, bundan fazla 35 % Dünya çapında yangın kazaları her yıl kablo sorunlarından kaynaklanıyor. Bu arızalar genellikle alev geciktirici olmayan kabloların kullanılmasından kaynaklanır., hasarlı kablo iletkenlerinin, zayıf kablo bağlantıları ve eskimiş kablo yalıtımı. Bu nedenle yangına dayanıklılık kablo malzemelerinin seçiminde çok önemlidir..
Şu anda, Piyasadaki en yaygın yangına dayanıklı yalıtımlı kablolar esas olarak mineral yalıtımlı kablolardır (MI kabloları, magnezyum oksit yalıtımı) ve mika bantla sarılmış yangına dayanıklı kablolar. Her iki kablo da iyi yüksek sıcaklık direncine ve alev geciktirici özelliklere sahiptir, ancak pratik uygulamalarda da bazı sınırlamaları vardır..
Arızalar
Her ne kadar mineral yalıtımlı kablolar (MI kabloları) mükemmel performans sunmak, karmaşık kurulum süreci nedeniyle kurulumları zordur, İnşaat işçilerinin mesleki becerilerine yönelik yüksek gereksinimler ve yüksek hammadde maliyetleri, bu da onların geniş ölçekte tanıtılmasını ve uygulanmasını zorlaştırıyor. Dahası ne var, MI kablolarının bükülme performansı zayıftır, bu da kurulumun karmaşıklığını ve maliyetini artırır.
Diğer taraftan, Mika bantla sarılmış yangına dayanıklı kablolar, üretim sürecinde çok sayıda sarım katmanı gerektirir. Üretim süreci sınırlamaları nedeniyle, mika şeritleri bağlantı noktalarında kusurlara eğilimlidir, ve mika kolaylıkla karbonlaşır, yüksek sıcaklıklarda kırılgan hale gelir ve hatta soyulur, dolayısıyla genel yangına dayanıklılık özelliklerini etkiler. Aynı zamanda, Mika bantla sarılmış kabloların yangına dayanıklılığı büyük ölçüde ambalajın sıkılığına ve tekdüzeliğine bağlıdır., bu da kalite kontrolünü daha da zorlaştırıyor.
Araştırmaların derinleşmesiyle birlikte yangına dayanıklı yalıtımlı kablolar, yüksek performanslı, yüksek sıcaklığa dayanıklı bir elastomer malzeme ortaya çıktı : seramik silikon. Yangına dayanıklı kablolar alanında önemli bir malzeme yeniliğini temsil ediyor ve kabloların yangına dayanıklılığını artırmak için yeni bir çözüm sunuyor.
Silikon seramik kablonun doğuşu : maddi bir devrim
Geleneksel kauçuk kablolar halojen alev geciktiricilerin eklenmesine dayanır, fakat hidrojen klorür (HC1) ve yanma sırasında açığa çıkan dioksin son derece zehirlidir. Silikon kauçuğun görünümü bu durumu değiştirdi. Ancak seramik silikon yalnızca silikonun esnekliğine ve esnekliğine sahip değildir., ama daha da önemlisi, 500°C'nin üzerindeki yüksek sıcaklıklara ve alev erozyonuna maruz kaldığında, sert seramik benzeri bir madde oluşturmak için seramik dönüşümüne uğrayacak, Yangının yayılmasını etkili bir şekilde önlemek. Daha da önemlisi, maruz kalma süresi ve alev sıcaklığı ne kadar uzun olursa, seramikleştirilmiş silikonun oluşturduğu seramik katman ne kadar sağlam olursa, 1200-1500°C’ye kadar ısıya dayanıklı, Böylece sürücüyü hasara karşı daha iyi koruruz.
Malzemelerin evrimi : silikon kauçuk ve seramik dolgular arasındaki sinerji
Silikon Kauçuk Matris : Ana zincir bir Si-O bağıdır (bağlanma enerjisi 452 kJ/mol, çok daha yüksek 346 kJ/mol C-C bağı), bu da ona yüksek sıcaklıklara dayanıklılık kazandırır (-60~250°C) ve yaşlanmaya karşı direnç.
Seramik dolgu : Nano ölçekli cam seramik tozu ekleyin (Al₂O₃-SiO₂ sistemi gibi), yüksek sıcaklıklarda porselenin içinde eriyerek “ikinci bir koruma katmanı” oluşturur.
Tanım ve temel fark : pasif yangın korumasından aktif porselene
Silikon seramik kablo, matris olarak silikon kauçuk ve kompozit seramik dolgu içeren, yangına dayanıklı bir kablodur., alevlerde seramik bir gövdede sinterlenir. Geleneksel kablolardan temel fark, :
Pasif yangın koruması → Aktif porselenizasyon : geleneksel kablolar alev geciktirici dış kaplama katmanına dayanır (mika şeridi gibi), seramik silikon kablolar malzemenin kendi reaksiyonu sayesinde yapısal güçlendirme elde ederken.
Çevre koruması iyileştirildi : Halojen içeren ve yüksek duman zehirliliği olan ürünlerden halojensiz ve düşük zehirlilikteki ürünlere kadar, AB RoHS uyumlu.
Seramik silikon kablonun yapısı
İşte seramik silikon kabloların ortak katmanlı yapısı (farklı senaryolara göre ayarlanabilir) :
Sürücü
İletken genellikle kalaylı bakır telden veya oksijensiz bakır iletken, ve bükülmüş yapı 1+6+12 (güç hattı çekirdeği) veya 1+6 (yer hattı çekirdeği) Esnekliği ve iletkenliği geliştirmek için. Bazı tasarımlarda, iletken alüminyum alaşımından yapılmıştır, hem hafif hem korozyona dayanıklı.
Yalıtım katmanı
İç yalıtım : İletken doğrudan çapraz bağlı polietilen ile kaplanmıştır (XLPE) veya temel elektrik yalıtımı ve mekanik koruma sağlamak için mika bant.
Seramik silikon katman : Merkezi alev geciktirici katman olarak, seramik silikon kauçuk malzeme (metil vinil silikon kauçuk bileşiği gibi) genellikle kullanılır. Oda sıcaklığında esnektir ve yüksek sıcaklıkta sinterlenir. (600-1300℃) Yangın kaynağını izole etmek ve yalıtımı korumak için seramik bir kabuk oluşturmak. Bazı tasarımlarda, Bu katmanın yüzeyi, bitişik katmanlara yapışmayı iyileştirmek için tırtıklıdır.
Koruyucu katman
Bir metal koruyucu katman (bakır bant veya örgülü katman gibi) güç hattının çekirdeğinin ve toprak hattının çekirdeğinin dışında düzenlenmiştir, Hem elektromanyetik koruma hem de topraklama fonksiyonlarına sahip olan. İletken seramik silikon kauçuk, bazı yapılarda koruyucu katman olarak kullanılır ve yalıtım katmanına yapışmayı iyileştirmek için reaktif bir yapışkanlaştırıcı içerir..
Doldurma ve izolasyon yapısı
Dolgu malzemesi : Kablo damarları arasındaki boşluk alkali içermeyen cam elyaflarla doldurulmuştur, Yapısal stabiliteyi ve yangın direncini artırmak için yangın geciktirici dolgu maddeleri veya refrakter çamur.
Konumlandırma çerçevesi : Birkaç iletken grubu arasına ark oluklu bir konumlandırma çerçevesi yerleştirilir, ve çekirdek yer değiştirmesini önlemek için konum prizmatik bağlantı delikleriyle sabitlenir.
Kılıf katmanı
İç kılıf : Ekstrüde seramik silikon iç kılıf, sarmal halojensiz bant ve seramik silikon kauçuk bantla birleştirilmiştir (alternatif sol/sağ sarma, örtüşme oranı > 15 %), kompozit bir yangın bariyeri oluşturur.
Açık kılıf : Bir malzeme Düşük duman ve halojen -serbest emisyon (Lszh) veya yüksek sıcaklıklara dayanıklı termoplastik bir kılıf (çapraz bağlı poliolefin gibi) kullanıldı, aşınma direnci gereksinimleri dikkate alınarak, korozyon direnci ve çevre koruma.
Technologie de base : yüksek sıcaklıkta seramikizasyon mekanizması
Kablo yalıtım katmanı olarak seramik silikon kullanılabilir. Yangın durumunda sert bir koruyucu tabaka oluşturabilir ve sürücüyü etkili bir şekilde koruyabilir. Bu, yangına dayanıklı kablo endüstrisinde önemli bir araştırma ve uygulama yönüdür. Kalp, yüksek sıcaklıktaki seramikizasyon mekanizmasında yer alır.
Porselen ablasyon : Moleküler yapıdan makroskobik özelliklere
Alevin etkisi altında, seramikleştirilmiş silikon aşağıdaki dinamik işlemlerden geçer :
Oda sıcaklığındaki durum : Silikon kauçuk elastomerik bir yapıya sahiptir, yük eşit olarak dağılmıştır, hacim direnci ≥10¹⁵Ω·cm ve eğrilik yarıçapı ≤6D'dir (Örneğin, çapında bir kablo 10 mm bükülebilir 60 mm).
350~1000°C sıcaklıkta yanma :
Sahne 1 (350~600°C) : Silikon kauçuk SiO₂ ve CO₂ üretmek için parçalanır, ve yük erimeye başlıyor.
Sahne 2 (600-1000° C) : Erimiş yük sürekli bir seramik iskelet oluşturur ve CO₂ gazı gözenekli bir yapı oluşturmak üzere kaçar (gözeneklilik 3050%), ısı yalıtım performansını artıran 3 kez.
Malzeme Bilimi Perspektifi: sinerjinin zaferi
Bu seramik işlemi, silikon kauçuk moleküler zincirlerin ve seramik dolgu maddelerinin sinerjik etkisine dayanır. :
Silikon Kauçuk Moleküler Zincir : ilk esneklik ve izolasyonu sağlar.
Seramik dolgu : camsı Al₂O₃-SiO₂ fazı, gözenekleri doldurmak ve seramik tabakanın yoğunluğunu arttırmak için yüksek sıcaklıkta akar.
Gaz gözeneklerinin oluşumu : Ayrışma sonucu oluşan CO₂, termal iletkenliği düşük olan kapalı bir hücre yapısı oluşturur. 0,12 W/(m·K) (asbeste yakın), Isı yalıtım performansını önemli ölçüde artırır.
Temel performans göstergeleri :
Yangına dayanıklılık süresi : Gücü ≥ süreyle açık tutun 180 alevler içinde dakikalar 950 ° C (IEC standardının en yüksek seviyesi 60331).
Sıçrama direnci : BS uyumlu 6387 CWZ (üçlü yanma testi + projeksiyon + titreşim).
Duman Yoğunluğu : ışık geçirgenliği ≥ 80 % (geleneksel PVC kablo yalnızca 20 %).
Deneysel doğrulama :
Tsinghua Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu tarafından yürütülen test : SEM, yanma sonrasında seramik tabakanın kalınlığının aynı olduğunu göstermektedir (1 sahip olmak 2 mm) ve hiçbir çatlak yok.
TÜV Rheinland'ı rapor edin : 1200°C/3 saatte ablasyondan sonra, kablo hala 1000V dayanma gerilimi testine dayanabilir.
Yangına dayanıklı kabloların karşılaştırılması
Seramikleştirilebilir silikon kablonun avantajlarını daha iyi anlamak için, bunu mevcut yangına dayanıklı kablolarla karşılaştırıyoruz, mineral yalıtımlı kablo gibi (Mİ) ve mika şeritli yangına dayanıklı kablo :
| Kriterler | Mineral yalıtımlı kablo (Mİ) | Mika Şeritli Yangına Dayanıklı Kablo | Seramikleştirilebilir silikon kablo |
|---|---|---|---|
| Faydalar | 1) Mükemmel aşırı yük koruma özelliği ; 2) Mükemmel korozyon ve patlama direnci. | 1) Mükemmel yüksek sıcaklık ve yangına dayanıklılık ; 2) Yangın durumunda zehirli duman yaymaz. | 1) Yüksek mekanik mukavemet ve termal şoka karşı mükemmel direnç ; 2) Halojen, düşük duman, düşük toksisite, kendi kendine söner ve çevre dostu ; 3) İşlenmesi ve kurulumu kolay. |
| Yangın performansı | Harika | Harika | Harika |
| Isı yalıtımı | Yetersiz ; yalıtım havadaki nemle kimyasal reaksiyona girebilir. | Yetersiz ; düşen mika bant yalıtım etkinliğini azaltır. | Harika ; yalıtımı sağlam tutan sert bir seramik katman oluşturur. |
| Kurulum direnci | Yüksek | Yüksek | Zayıf |
| Yaygın Kurulum Sorunları | 1) Yalıtım direnci bazen uyumsuz ; 2) Fonksiyonel testler sırasında olası kısa devreler ; 3) Rötuş sonrası estetik kaybı. | 1) Mika şeritlerin birleşim yerlerindeki kusurlar, yangına dayanıklılığı etkileyen ayrılma riskleri. | / |
| Yaşam döngüsü maliyeti | Öğrenci (malzeme maliyetleri, önemli kurulum ve bakım) | ORTALAMA (orta düzeyde malzeme ve kurulum maliyetleri, ancak bakım bekleniyor) | Zayıf (makul malzeme maliyeti, kurulum kolaylığı, uzun vadeli yüksek güvenilirlik) |
Performans teknikleri
| Kriterler | Seramikleştirilebilir silikon kablo | Mika Şerit Kablo | Mineral yalıtımlı kablo (Mİ) |
|---|---|---|---|
| Yangına dayanıklılık süresi (950 ° C) | ≥180 dakika | ≤90 dakika (mikanın karbonlaşması ve düşmesi) | ≥240 dakika (ancak olası deformasyon) |
| Duman Yoğunluğu (%) | ≤15 | ≥50 | 0 (ancak bakır kılıfın maliyeti çok yüksek) |
| Kurulum maliyeti | Zayıf (büyük esneklik, kolay kurulum) | ORTALAMA (güçlendirilmiş sargı ihtiyacı) | Öğrenci (özel konektörlere ihtiyaç var) |
| Ömür boyu | 30 ans (yaşlanmaya karşı mükemmel direnç) | 15 sahip olmak 20 ans (mikanın giderek bozulması) | 50 ans (ancak bakım maliyetleri yüksek) |
Etraflı, Seramikleştirilebilir silikon kablo güvenilir, yangına dayanıklı bir çözümü temsil eder, Yüksek yangın güvenliği gerektiren projeler için ekonomik ve dayanıklıdır.
Kurulum kolaylığı sayesinde, Yangın durumunda mükemmel yalıtım performansı ve düşük yaşam döngüsü maliyeti, geleneksel kablolara yenilikçi bir alternatif oluşturur.
Seramik silikonun özellikleri
Yeni bir yangına dayanıklı kablo malzemesi türü olarak, Seramik silikonun benzersiz özellikleri mükemmel performansının temel taşıdır.
Alevde kendi kendini destekleyen seramik gövdenin oluşumu
İnorganik dolgu maddeleri içeren geleneksel kauçuk malzemeler aleve maruz kaldığında bozulur veya yanar., bozunma veya yanma ürünlerinin buharlaşması, geride inorganik kalıntı veya düşük mukavemetli kül bırakarak. Bu kalıntılar genellikle yapışkan değildir veya kendi kendini desteklemez ve hatta parçacıklara veya toza dönüşebilir., dolayısıyla alev geciktirici etkinlikten yoksundur.
Fakat, özel olarak formüle edilmiş seramikleştirilebilir bir kauçuk aleve maruz kaldığında, arasında değişen sıcaklıklarda seramikleşebilir. 350 sahip olmak 800 °C veya daha fazlası, kauçuğun türüne ve kullanılan formülasyona bağlı olarak, kendini destekleyen gözenekli bir seramik gövdeye sinterleme. arasındaki sıcaklıklarda 650 ve 1000°C, seramik silikon yapısal bütünlüğünü bir süre koruyabilir (0,5 sahip olmak 2 saat veya daha fazla), Böylece etkili bir “pasif yangından korunma” işlevi yerine getirilir ve yangın güvenliği için değerli zamandan tasarruf sağlanır. Bu seramik işlemi, seramik silikon ile geleneksel kauçuk malzemeler arasındaki en temel farktır..
İyi mukavemet ve termal şoka karşı mükemmel direnç
Seramikleştirilmiş silikon sinterlenmiş gövde yüksek sertliğe sahiptir ve vurulduğunda seramik benzeri bir ses üretir, iyi bir mekanik dirence sahip olduğunu gösteren. Eğilme ve sıkıştırmaya karşı iyi direnç. Seramikleştirilmiş silikon örneklerinin bükülme mukavemeti, geleneksel silikonlara göre çok daha yüksektir ve sıcaklık arttıkça önemli ölçüde artar..
Dahası ne var, seramikleştirilebilir silikon termal şoka karşı mükemmel dirence sahiptir. Yangın söndürme sürecinin simülasyonunda, Numune üzerine yüksek sıcaklıkta su püskürtüldüğünde, seramikleştirilmiş silikon sinterlenmiş gövde çatlamadı, hızlı sıcaklık değişimlerinde yapısal bütünlüğünü koruyabildiğini belirten. Termal şoka karşı bu direnç, yangın durumunda kablonun güvenilirliği açısından çok önemlidir., çünkü yangın sahnelerine sıklıkla söndürme suyunun püskürtülmesi eşlik eder.
Halojen, düşük duman, düşük toksisite, otomatik olarak söndürülebilir, çevre dostu
Halojenli alev geciktiriciler içeren geleneksel kablo malzemelerinin aksine, seramik silikon, halojenli katkı maddeleri eklemeden kendi kendine sönen alev geciktirici etki elde edebilir. UL94V yanıcılık sınıflandırmasını karşılar-0 ve oksijen indeksine sahiptir 38. Yangın kaynağıyla birkaç dakika temastan sonra, Duman emisyonları neredeyse tamamen duracak ve sonraki yanma sürecinde büyük miktarlarda duman oluşmayacaktır..
Dahası ne var, seramik silikon, esas olarak karbondioksit gibi toksik olmayan maddeler üreten çevre dostu bir malzemedir, yandığında su ve silika, Yangın durumunda zehirlenme riskini önemli ölçüde azaltır. Bu, onu yüksek çevresel gereksinimlere sahip uygulamalar için ideal bir seçim haline getirir.
İyi elektrik performansı
Optimize edilmiş formüle sahip seramikleştirilebilir silikon mükemmel elektriksel özellikler sergiler : sinterlemeden önce, hacim direnci genellikle 10¹⁵ Ω cm'den az değildir, normal çalışma koşullarında iyi kablo yalıtım performansını garanti eder. Sinterleme sıcaklığının artmasıyla direnç azalsa da, hacim direnci yanma sonrasında hala 10⁷ Ω·cm'nin üzerinde tutulabilir. 1000 °C için 30 dakikalar, böylece kablonun bir yangın sırasında güç sağlamaya veya sinyal iletmeye devam edebilmesi sağlanır. Geleneksel silikonun sinterleme öncesi ve sonrası hacim direnci sırasıyla 10¹⁵ ve 10⁷Ω·cm'den az değildir..
İşlenmesi kolay
Seramik silikon malzemenin hazırlanma ve üretim süreci geleneksel silikonunkine benzer ve standart kauçuk işleme ekipmanları kullanılarak işlenebilmektedir. (ekstruderler, vulkanizatörler, enjeksiyon kalıplama makineleri, vesaire.). Bu, kablo üreticilerinin büyük ölçekli ekipman yükseltmeleri veya modifikasyonları yapma ihtiyacını ortadan kaldırır, böylece yangına dayanıklı kabloların üretim sürecini basitleştirir ve üretim maliyetlerini azaltır.
Yangına Dayanıklı Seramik Silikon Kablo Uygulaması
Seramikleştirilebilir silikonun ana uygulaması şudur: orta ve alçak gerilim kabloları yangına dayanıklı, Yangın durumunda güvenli güç akışını sağlamak ve kritik ekipmanların sürekli çalışmasını sağlamak için kullanılanlar. Kablo endüstrisi, bu yeni tip yangına dayanıklı yalıtım malzemesinin geliştirilmesine ve uygulanmasına büyük ilgi göstermekte ve geniş uygulama olanaklarına sahip olduğuna inanmaktadır..
Seramikleştirilebilir silikon bileşikleri, geleneksel silikonlarla aynı ekipman üzerinde üretilebilir, ek makine gerektirmeden. Malzeme mükemmel ekstrüzyon ve kalıplama özellikleri sergiler ve geleneksel silikon ekstrüzyon ve vulkanizasyon ekipmanlarını kullanarak kablo üretmek için kullanılabilir., bu da üretim maliyetlerini önemli ölçüde azaltır ve üretim verimliliğini artırır.
Dahası ne var, Seramikleştirilebilir silikon oda sıcaklığında hala orijinal elastikiyetini koruyabilir ve pişirildiğinde mika bant gibi kırılganlaşmaz veya soyulmaz., ve püskürtme ve titreşim testlerine dayanabilir, kablonun çeşitli zorlu ortamlarda iyi performansı koruyabilmesini sağlamak. Son yıllarda sivil binalarda çıkan ciddi yangınların çoğu kablolarla bağlantılı olduğundan, Yangına dayanıklı sivil binalarda kablolara yüksek talep var. Orta ve alçak gerilim seramik silikon kabloların gelecekte önemli gelişmelere sahne olması ve yangına dayanıklı kablo pazarının önemli bir parçası haline gelmesi bekleniyor..
Özet ve görünüm
Seramik silikon kablolar, yangına karşı mükemmel dayanıklılıkları nedeniyle kablo sektöründe yeni bir tercih haline geliyor, çevre koruma özellikleri ve kolay işlenmeleri. Teknolojinin sürekli ilerlemesi ve uygulama alanlarının sürekli genişlemesi ile, Silikon seramik kablolar, gelecekteki güç iletimi ve güvenlik alanlarında kesinlikle daha önemli bir rol oynayacaktır, daha güvenli ve güvenilir bir toplum inşa edilmesine katkıda bulunacaktır..