EuroWire March 2016

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Articolo tecnico
Marzo 2016 200
Effetto della struttura
del cavo sulla resistenza
alla fiamma in composti
igroindurenti
A cura di Peter C Dreux, Abhijit Ghosh-Dastidar, Kurt A Bolz, The Dow Chemical Company
Riassunto
I filler ritardanti di fiamma sono utilizzati
negli isolamenti e nelle guaine per la
produzione di cavi da costruzione e
industriali che soddisfino i fondamentali
standard e codici di sicurezza antincendio.
Questi additivi ritardanti di fiamma
attenuano le proprietà intrinseche di
combustione delle resine di base utilizzate
per fornire l’isolamento elettrico al
conduttore sottostante, rallentando così
la propagazione del fuoco e offrendo un
tempo di fuga decisivo in caso di incendio.
VW-1 (UL 44 e UL 2.556) è una specifica
industriale che descrive il rallentamento
della fiamma di un filo rivestito di polimero
e la probabilità di propagare un incendio
dopo l’eliminazione della fonte di calore
iniziale.
Con l’avvento delle formulazioni reticolate
igroindurenti nei sistemi di fili e cavi, e
l’uso di una camera di combustione senza
ventilazione, i fabbricanti di composti e i
produttori di cavi hanno trovato sempre
più stimolante superare il test della
specifica VW-1.
Oltre al parametro critico della
formulazione del composto polimerico,
per la progettazione di sistemi in grado
di soddisfare questo livello di prestazioni
ignifughe è necessaria una maggiore
comprensione della struttura del cavo
compreso lo spessore della parete
d’isolamento e il nucleo del conduttore
(solido rispetto a trefolato).
In questo studio vengono analizzati gli
effetti della struttura del filo, includendo
lo spessore dell’isolamento e del tipo di
conduttore sulle prestazioni ignifughe
di diverse formulazioni antifiamma. Gli
isolamenti igroindurenti di filo a bassa
tensione sono realizzati mescolando
copolimero etilene vinil silano, mescola
madre con catalizzatore di dibutilstagno
dilaurato e diversi livelli di mescola madre
ritardanti di fiamma, estrudendo i fili. Le
prestazioni ignifughe sono descritte dal
tempo di combustione e dalla lunghezza
della parte carbonizzata dei fili che
superano il test VW-1 come se fossero in
una camera di combustione UL certificata.
1 Introduzione
Underwriters Laboratories Inc (UL®) ha
stabilito la specifica UL-44 (fili e cavi
isolati con termoindurenti) per i fili isolati
del tipo XHH, XHHW, XHHW-2 RHH,
RHW, RHW-2, RH e SIS. Oltre a stabilire le
tensioni massime di esercizio, le proprietà
del conduttore (dimensioni, tipo di
metallo, solido rispetto a trefolato, ecc.)
e gli spessori dell’isolamento, la norma
UL-44 specifica i requisiti di prestazione
per i materiali isolanti. Questi criteri
di prestazione sono definiti in termini
di proprietà fisiche ed elettriche, di
resistenza dei fluidi e di prestazioni
termo-meccaniche. Inoltre, la resistenza
alla fiamma viene definita con la
prova FV-2/VW-1 (campione verticale)
caratterizzata da uno dei più rigorosi
criteri di conformità per quanto riguarda la
combustione.
Per ottenere una marcatura VW-1, un filo
finito, costituito da un conduttore di rame
14 AWG (2,08mm2) o di alluminio 12 AWG
(3,31mm2) con uno strato di isolamento
da 30mil (0,76mm) non deve propagare
la fiamma sulla sua lunghezza o nelle sue
vicinanze conformemente alla prova[1].
Sebbene la specifica non sia esplicita
circa l’uso del conduttore solido
rispetto al conduttore trefolato, in
genere i responsabili della formulazione
dell’isolamento utilizzano campioni
realizzati con conduttori solidi per
effettuare le prove.
Ciò è in gran parte dovuto al fatto che
altre prove fisiche ed elettriche che vanno
oltre le prestazioni ignifughe richiedono
l’uso di conduttori solidi. Tuttavia, data
la loro flessibilità e la relativa facilità nella
manipolazione durante l’installazione,
in linea di massima i fabbricanti di cavi
producono solo conduttori trefolati, anche
nel caso di dimensioni inferiori.
Pertanto, i campioni presentati dai
produttori di cavi per la prova VW-1,
sia per quanto riguarda l’introduzione
di nuovi prodotti, sia per la conformità
del prodotto esistente, sono in genere
realizzati con conduttori a trefoli.
È quindi indispensabile che i produttori di
composti comprendano e siano in grado
di prevedere le prestazioni ignifughe dei
loro composti ritardanti di fiamma in un
determinato tipo di conduttore.
È noto che la dimensione del conduttore
rappresenta un parametro chiave per le
prestazioni ignifughe delle strutture di
fili e cavi, e che i conduttori più grandi
offrono una maggiore dissipazione del
calore con conseguente interruzione del
“triangolo del fuoco” (calore/ossigeno/
combustibile)[2].
Finora non è stato compiuto alcuno sforzo
né nel settore dell’industria, né nell’ambito
della letteratura per determinare se il
tipo di conduttore possa influire sulle le
prestazioni ignifughe.
Il presente articolo si propone di studiare
l’effetto del tipo di conduttore di rame (a
trefoli rispetto a solido) sulle prestazioni
ignifughe secondo la specifica VW-1 per
quattro composti igroindurenti di vari
gradi di resistenza alla fiamma. Oltre al tipo
di conduttore, verrà studiato lo spessore
dell’isolamento, che ha dimostrato di
avere un impatto negativo sulle le
prestazioni ignifughe nei sistemi senza
alogeni[3].