氟塑料電纜材料介紹
氟塑料電纜材料介紹
傳輸速度的高速化和高度的阻燃性能 ：CMP阻燃通信電纜的外包覆材料
·耐火性能
·實(shí)施大規(guī)模試驗(yàn)得出的阻燃性能比較結(jié)果
·CMP阻燃通信電纜的外包覆材料
·電氣特性
·美國(guó)采用的電纜外包覆材料
·世界性的阻燃性試驗(yàn)
| CMP阻燃通信電纜的特征 | |||
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(2)燃燒能量低 即使強(qiáng)制使其燃燒所發(fā)生的燃燒能量非常低(僅為聚乙烯的1/9)，所以不必?fù)?dān)心其火焰的蔓延。 (3)低煙 發(fā)生火災(zāi)時(shí)冒出的濃煙將成為阻礙人員避難和消防救護(hù)活動(dòng)的因素。該材料燃燒后所發(fā)出的煙霧以及氣體極少。 | ||
 | (1)毒性低 分解溫度高，所以能趕在發(fā)出分解氣體之前避難。紐約州的試驗(yàn)結(jié)果表明，該材料的毒性和無(wú)鹵型聚乙烯基本相同。 (2)侵蝕性低 試驗(yàn)結(jié)果表明，該材料的分解氣體對(duì)電氣產(chǎn)品電路的影響不比聚乙烯·氯乙烯大。 | ||
 | (1)傳送損耗低 介電率·介電損耗因數(shù)低于其它樹脂，可減低傳送損耗，不失為*佳的絕緣材料。 (2)傳輸速度高 介電率低，尤其適宜于用做要求高速傳輸?shù)?類增強(qiáng)電纜以及6類LAN電纜的絕緣材料。 | ||
 | (1) 鋪設(shè)簡(jiǎn)單 可不套金屬管線布線，便于鋪設(shè)和改換布線。 (2)容積小·重量輕 因其優(yōu)異的電特性和機(jī)械強(qiáng)度，電纜絕緣材料的包覆厚度得以變薄，大量的電纜捆在一起也不會(huì)占用太多的空間。 (3)對(duì)環(huán)境的依存性小 具有優(yōu)異的耐熱性、耐候性、耐藥性、耐寒性，可長(zhǎng)期使用。 | ||
| 建議 盡管建筑物不可能只由完全不燃燒的材料構(gòu)成，但我們可以盡可能地采用防火性能高的材料。 萬(wàn)一火苗沒(méi)能得到控制而導(dǎo)致火災(zāi)時(shí)，*重要的是能盡快逃離現(xiàn)場(chǎng)。 使用氟樹脂「NEOFLON FEP」為材料的電纜，則可以控制火勢(shì)蔓延和煙霧發(fā)生，以保證迅速離開現(xiàn)場(chǎng)。 以氟樹脂「NEOFLON FEP」為材料的電纜是本公司為智能建筑物的綜合布線系統(tǒng)所特別推薦的產(chǎn)品。 |
耐火性能：
作為高層建筑內(nèi)LAN電纜的外皮保護(hù)層材料，氟樹脂〈NEOFLONFEP〉具有以下優(yōu)勢(shì)。LAN電纜要求具有能控制火勢(shì)蔓延、通信高速化的特點(diǎn)，而氟樹脂〈NEOFLONFEP〉所具有的特性表明它有充分的理由能夠充當(dāng)其包覆材料。
(1)阻燃性
NEOFLONFEP是一種極限氧指數(shù)超過(guò)95%的阻燃材料，其燃燒能非常低。即使發(fā)生火災(zāi)，它也不會(huì)成為使火勢(shì)進(jìn)一步蔓延的二次火災(zāi)源。
<表-2>阻燃性（極限氧指數(shù)）比較
| 特性/種類 | 氟樹脂 | 其它樹脂 | ||
| FEP | ECTFE | PE | PVC | |
| 極限氧指數(shù) ※(Oxgen index %) | >95 | 60 | 18 | 45 |
※ASTM No.D2863
※極限氧指數(shù)即表示氧指數(shù)是指使該材料繼續(xù)燃燒而不熄滅所需的氧氣量的百分比。
※ PE：聚乙烯、PVC：聚氯乙烯
<圖-6>各種材料的燃燒能量比較
(2)CMP阻燃通信電纜的阻燃性和低煙性（斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)）
美國(guó)NFPA(National Fire ProtectionAssociation：全美防火協(xié)會(huì))為防止由于鋪設(shè)在走廊吊頂層、密閉的管道內(nèi)或活動(dòng)地板內(nèi)的電纜引起的火災(zāi)蔓延，對(duì)電纜外皮保護(hù)層材料以及電纜的阻燃性能作出了嚴(yán)格規(guī)定。采用FEP材料作為絕緣層的電纜通過(guò)了該協(xié)會(huì)的阻燃性能認(rèn)證，經(jīng)UL910斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)(NFPA-262)證明，采用FEP材料作為保護(hù)層的電纜具有和鐵制金屬管同等的低燃燒性和低煙性特性。＜圖７＞＜圖８＞＜圖９＞
<圖-7>斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)（UL910）
斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)（UL910）通過(guò)實(shí)際使用電纜來(lái)測(cè)試電纜的耐燃性和發(fā)煙率，其測(cè)試結(jié)果近似于實(shí)際發(fā)生火災(zāi)情況下的使用結(jié)果。日本（社）電線綜合技術(shù)中心（簡(jiǎn)稱：JECTEC）擁有這種測(cè)試設(shè)備。
＜測(cè)試方法＞
將電纜橫鋪在7.3m長(zhǎng)的鐵制架上，向煤氣爐鼓風(fēng)，測(cè)試在煤氣爐燃燒下電纜的火焰蔓延距離以及從電纜冒出的煙霧量，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)20分鐘。
各種電纜的試驗(yàn)結(jié)果如<圖-8>丄<圖-9>
<圖-8>蔓延率比較（火焰蔓延） <圖-9>濃煙率比較
·火焰蔓延距離在1.5m以下為合格 ·峰位煙密度在0.5以下為合格
※注： 絕緣體
護(hù)套材料
實(shí)施大規(guī)模試驗(yàn)得出的阻燃性能比較結(jié)果：
下列圖片是世界阻燃性試驗(yàn)中采用大規(guī)模試驗(yàn)設(shè)備（BRE/FRS所有）對(duì)LAN電纜的阻燃性能和冒煙率作出的比較測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)方法是將由200根電纜組成的電纜捆擺放于吊燈層空間，放在事先準(zhǔn)備在下層房子右端的木材發(fā)出的火焰下烘烤，以測(cè)試電纜的延燒以及冒煙情況，試驗(yàn)時(shí)間持續(xù)60分鐘。試驗(yàn)時(shí)，用鼓風(fēng)機(jī)從上端抽出空氣，制造強(qiáng)制性的空氣流，以忠實(shí)地再現(xiàn)實(shí)際火災(zāi)情景。根據(jù)電纜的不同種類，實(shí)施了3次試驗(yàn)。請(qǐng)參照下面3張圖片。
另外，采用斯坦納管道試驗(yàn)（ＵＬ９１０）方法也能得出同樣的結(jié)果。
[絕緣材料／包裝材料]
上層：普通通信電纜 [ CMX]
中層：低煙無(wú)鹵通信電纜 [ CSOH/CM
下層：阻燃通信電纜 [CMP]
注）LSZH：低煙無(wú)鹵樹脂、PE：聚乙烯
 | 點(diǎn)火后經(jīng)過(guò)1分53秒后 | 上層：普通電纜（CMX) | 點(diǎn)著了。濃煙籠罩，視野模糊。 |
| 中層：低煙無(wú)鹵電纜（LSOH/CM) | 無(wú)變化 | ||
| 下層：阻燃電纜（CMP） | 無(wú)變化。 |
 | 點(diǎn)火后經(jīng)過(guò)14分53秒后 | 上層：普通電纜（CMX) | 已全部燃燒 |
| 中層：低煙無(wú)鹵電纜（LSOH/CM) | 比上層著火晚，點(diǎn)火6分鐘后開始燃燒。 火勢(shì)與上層一樣迅速蔓延。 | ||
| 下層：阻燃電纜（CMP) | 無(wú)變化。 |
CMP阻燃通信電纜的絕緣層材料：
隨著通信事業(yè)的迅速發(fā)展，不遠(yuǎn)的將來(lái)，圖像通信的傳輸速度將提高至100Mbps以上。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，盡快引進(jìn)采用具有優(yōu)異電性能的FEP材料制造的CMP阻燃通信電纜是非常有利的。FEP具有優(yōu)良的阻燃性能，萬(wàn)一發(fā)生火災(zāi)時(shí)，它對(duì)火勢(shì)的蔓延能起到一定的控制作用。
●圖
LAN電纜的外皮保護(hù)層材料要求具有傳輸高速化、阻燃性高的特性。下面是適宜于用作LAN電纜保護(hù)層材料的主要構(gòu)成：
注※ 4 外皮保護(hù)層材料
PVC:聚氯乙烯樹脂
PVDF:聚偏氟乙烯
ECTFE:乙烯-三氟氯乙烯共聚物
PE:聚乙烯
※?。?其它:FEP以外的絕緣電線
※?。?LSF:低煙性Hume PE
※ ９ LSZH:低煙無(wú)鹵PE
※１０ FR:增加阻燃性能
※１１ 加＜＞符號(hào):日英美三國(guó)1995年的主流產(chǎn)品
電氣特性:
（1）介電率、介電損耗因數(shù)和信號(hào)衰減量
以下公式表明了介電率、介電損耗因數(shù)和信號(hào)衰減量的關(guān)系以及介電率和信號(hào)傳輸速度的關(guān)系。如表5所示，F(xiàn)EP的介電率和介電損耗因數(shù)指數(shù)在所有樹脂中為*小。這表明FEP的信號(hào)衰減小、傳輸速度高，是*適宜于LAN電纜的包覆材料。
<表-5>各種塑料的電特性
| 特性（周波數(shù)） | FEP | 低密度PE | 交聯(lián)式PE | 高密度PE | 軟質(zhì)PVC | |
| 介電率 | 103Hz | 2.1 | 2.25～2.35 | 2.27～7.40 | 2.30～2.35 | 4.0～5.0 |
| 106Hz | 2.1 | 2.25～2.35 | 2.27～7.50 | 2.30～2.35 | 3.5～4.5 | |
| 介電損耗因數(shù) | 103Hz | 6×10-5 | <5×10-4 | 0.0005～0.049 | <3×10-4 | 0.09～0.16 |
| 106Hz | 5×10-4 | <5×10-4 | 0.0004～0.005 | <3×10-4 | 0.09～0.10 | |
<表-6>包覆材料的種類和阻尼率
| 頻率 (MHz) | 5類 (EIA/TIA規(guī)格) | 5類 FEP/FEP※1 | 5類 FEP/PVC※1 | 3類 PVC/PVC※1 |
| 10 | 6.6 | 5.9 | 5.9 | 8.2 |
| 16 | 8.2 | 7.5 | 7.5 | 11.4 |
| 20 | 9.2 | 8.5 | 8.5 | 12.8 |
| 31.25 | 11.8 | 11.2 | 11.2 | 16.9 |
| 62.50 | 17.1 | 16.1 | 16.1 | 27.3 |
| 100 | 22.0 | 20.5 | 20.5 | 38.7 |
※1：[絕緣體/包裝材料]
（2）頻率、環(huán)境溫度依存性
FEP的介電率和介電損耗因數(shù)比其它材料小，而且在極廣的頻率帶范圍內(nèi)都幾乎不變。在高頻率范圍也能保持低介電率、低介電損耗因數(shù)的FEP包覆電纜，在高速傳輸（高頻率領(lǐng)域）領(lǐng)域的信號(hào)阻尼率小于其它材料。所以，我們確信它能滿足今后不斷發(fā)展的高速化信息系統(tǒng)的需求。
另外，F(xiàn)EP所具有的這些電氣特性不受環(huán)境溫度影響，用于室內(nèi)布線時(shí)，即使溫度發(fā)生變化，通信系統(tǒng)也不會(huì)受到任何影響。
<圖-15>介電率的頻率、環(huán)境依存性
<圖-16>介電損耗因數(shù)的頻率、環(huán)境依存性
美國(guó)采用的電纜外皮保護(hù)層材料:
■高層建筑的防火對(duì)策
70年代，世界貿(mào)易大廈等高層建筑中曾經(jīng)多次發(fā)生大規(guī)模火災(zāi)。火災(zāi)規(guī)模迅速擴(kuò)大的原因之一是由于鋪設(shè)在吊頂層、活動(dòng)地板里層的電線、電纜的包覆材料引起的火勢(shì)蔓延。1975年，美國(guó)政府在有關(guān)防火措施的法律中規(guī)定：鋪設(shè)在吊頂層、活動(dòng)地板里層的電線、電纜必須采用金屬管。1978年，又制定了防火測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（UL910）。因FEP材料和以FEP為基礎(chǔ)的混合材料具有優(yōu)異的阻燃性能用其為絕緣層電纜可達(dá)到UL910的測(cè)試要求，美國(guó)國(guó)家電器規(guī)程（NEC）中，規(guī)定此種電纜可不用套金屬管布線放在plenum空間內(nèi)，并稱之為CMP等級(jí)。因此CMP電纜在美國(guó)迅速得到普及應(yīng)用。
●Plenum和Plenum電纜
Plenum是指天花板上和地板下面，用于空調(diào)風(fēng)管、布線、維護(hù)等空間。鋪設(shè)在Plenum空間的電纜要求通過(guò)UL910測(cè)試。
■通信系統(tǒng)的高速化
美國(guó)的商用樓宇LAN電纜布線標(biāo)準(zhǔn)（EIA/TIA-568A※１）中，對(duì)信號(hào)傳輸速度以及與之相適應(yīng)的電纜規(guī)格作出了明確規(guī)定（表-1）。5類電纜作為信號(hào)傳輸速度*高的LAN電纜得到認(rèn)可。5類電纜能支持目前所有的通信系統(tǒng)，所以美國(guó)的LAN電纜都采用它。
其中，作為用于通信速度為１５５Ｍｂｐｓ※2的ＡＴＭ※3和1Gbps的6類電纜，F(xiàn)EP包覆電線也受到推崇，可望成為支持新一代高速通信網(wǎng)的LAN電纜。
●表-1
美國(guó)的非屏蔽雙絞線電纜(UTP)規(guī)格(EIA/TIA-568A)和外包覆材料
| 分類 | 包覆材料※４ | 內(nèi)容及用途 | |
| [絕緣材料/護(hù)套材料] | |||
| 1類 | PVC/PVC | 用于簡(jiǎn)易通信 | 沒(méi)有得到EIA/TIA-568A規(guī)格的承認(rèn) LAN電纜不采用 |
| 2類 | PVC/PVC | 用于音聲等低等級(jí)通信 | |
| 3類 | PVC/PVC FEP/PVDF FEP/ECTFE ECTFE/ECTFE | 用于１６MHz以下的信號(hào)傳輸 用于１０Mbps以下的LAN電纜 例如：4Mbps Token Ring※５, 10BASE-T※６ | |
| 4類 | FEP/PVC FEP/ECTFE FEP/FEP | 用于２０MHz以下的信號(hào)傳輸 用于１６Mbps以下的LAN電纜 例如：低損耗10 BASE-T, 16Mbps Token Ring | |
| 5類 | FEP/PVC FEP/FEP FEP/ECTFE | 用于１００MHz以下的信號(hào)傳輸 用于１００Mbps以下的LAN電纜 例如：100 BASE-X※６, 16Mbps TokenRing ATM(at 156Mbps) | |
注※１ EIA/TIA-568A
EIA(Electronic Industries Association)
TIA(Telecommunication Industries Association)
制定的美國(guó)商業(yè)建筑布線規(guī)格
※２ Mbps:Mega bit per second 信號(hào)傳輸速度單位
※３ ATM:Asynchronous Transfer Mode 新一代高密度高速通信系統(tǒng)
※４ 包覆材料
PVC:氯乙烯樹脂
PVDF:聚偏氟乙烯
ECTFE:乙烯-三氟氯乙烯共聚物
PE:聚乙烯
※５ Token Ring:IBM開發(fā)的電腦LAN系統(tǒng)
※６ 10 BASE-T, 100 BASE-X
Xerox, Intel, Digital Equipment 3公司共同開發(fā)的電腦LAN、"以太網(wǎng)"標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)
世界性的阻燃性試驗(yàn)：
目前，世界各國(guó)都在就如何利用各種試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法忠實(shí)地再現(xiàn)火災(zāi)實(shí)況，以檢測(cè)各種電纜的阻燃性能而進(jìn)行探討。其中，斯泰納風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備（UL910）適宜于進(jìn)行實(shí)體火災(zāi)的大規(guī)模試驗(yàn)，被認(rèn)為是理想的試驗(yàn)裝置。目前世界上共有5臺(tái)這種裝置。除美國(guó)、英國(guó)各擁有兩臺(tái)外，日本（社）電線綜合技術(shù)中心（簡(jiǎn)稱：JECTEC）也擁有1臺(tái)。
圖-3 阻燃性能試驗(yàn)的層次結(jié)構(gòu)
注※１ BRE/FRS:
英國(guó)Building Research Establishment/Fire Research Station 的簡(jiǎn)稱。
原英國(guó)環(huán)境廳的相關(guān)機(jī)關(guān)
