一般來說，數(shù)據(jù)通信電纜產(chǎn)品的消費(fèi)者主要關(guān)心電纜的數(shù)據(jù)傳輸特性。 然而，這些產(chǎn)品通常必須滿足各種阻燃測(cè)試要求，以確保在發(fā)生火災(zāi)時(shí)建筑物居住者的安全。 多年來，北美和歐盟已經(jīng)制定了許多數(shù)據(jù)通信電纜的阻燃安全標(biāo)準(zhǔn)。 本文將討論和比較北美和歐盟使用的常見的阻燃測(cè)試方法。 此外，本文將描述“火循環(huán)”以及這些火焰測(cè)試協(xié)議如何影響數(shù)據(jù)通信電纜的材料選擇。

介紹

大多數(shù)數(shù)據(jù)通信電纜的設(shè)計(jì)符合特定的防火測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。美國NEC（國家電氣規(guī)范）和類似的加拿大防火測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，歐洲EN 50266和歐洲EN 50399作為歐洲建筑產(chǎn)品法規(guī)CPR的一部分，描述了在不久的將來主導(dǎo)數(shù)據(jù)通信電纜防火測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)。此外，在北美和歐盟之外使用的許多數(shù)據(jù)通信電纜防火測(cè)試協(xié)議源自上述代碼和標(biāo)準(zhǔn)中的防火測(cè)試協(xié)議。

NEC由國家消防局（NFPA）管理，雖然參與是自愿的，但它是美國大部分地區(qū)的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。一些大城市的代碼脫離了NEC，著名的是芝加哥和拉斯維加斯。 NEC包含的文章涵蓋了建筑物中安裝的特定類型的房屋布線。在這些文章中引用了UL / NFPA火焰測(cè)試，這些特定類型必須滿足這些測(cè)試才能符合規(guī)范。

EN 50266和IEC 60332-3幾乎完全相同，除了細(xì)微的差異，并且仍然是常用的大型點(diǎn)火源（20kW或更高）歐盟數(shù)據(jù)通信電纜的火焰測(cè)試。然而，EN 50399是近批準(zhǔn)的CPR的一部分，并且已經(jīng)成為通常指定的阻燃測(cè)試要求。

“火循環(huán)”和材料化學(xué)

在進(jìn)行有關(guān)電線和電纜結(jié)構(gòu)的燃燒測(cè)試的詳細(xì)討論之前，將討論“火循環(huán)”。

火燃燒需要有四個(gè)要素，即熱量，燃料，氧氣和點(diǎn)火。熱量導(dǎo)致電纜中的塑料降解。當(dāng)塑料降解時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生氣體和液體形式的可燃材料。在上圖中，我們將這些可燃材料稱為“燃料”。燃料與氧氣結(jié)合，點(diǎn)燃并釋放熱量。燃燒釋放的熱量導(dǎo)致更多的塑料降解并形成可燃材料，該可燃材料與氧氣結(jié)合，然后點(diǎn)燃，然后產(chǎn)生更多的熱量。該循環(huán)無休止地重復(fù)，直到消除或減少繼續(xù)循環(huán)所必需的元素之一以防止循環(huán)繼續(xù)。中斷火災(zāi)周期的常用方法是：

?   減少可燃燒的燃料量

?   減少氧氣的可用性，與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

?   減少可用于降解塑料的熱量

一些塑料，如聚氯乙烯（PVC）和大多數(shù)含氟聚合物，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)而具有固有的阻燃性。其他聚合物如聚乙烯和聚丙烯需要添加劑以賦予阻燃性。用于聚合物耐火性的阻燃技術(shù)通常分為兩類，含有鹵素和不含鹵素。

含鹵素阻燃劑（FR）塑料：

PVC和含氟聚合物在其聚合物主鏈中含有鹵素，因此被認(rèn)為是鹵素基材料。有時(shí)將鹵素源添加到塑料中以改善阻燃性能。氟，氯，溴和碘都被認(rèn)為是鹵素，氯和溴是常用于阻燃塑料的兩種鹵素。鹵素通常通過清除燃燒期間在火焰區(qū)域中形成的自由基而在火中起作用。這些自由基是繼續(xù)將燃料轉(zhuǎn)化為熱量并保持火焰循環(huán)的必要條件。通過減少可用于繼續(xù)燃燒的自由基的量，產(chǎn)生較少的熱量。如果產(chǎn)生的熱量較少，則較少量的聚合物（燃料）會(huì)分解并可燃燒。通過減少可用的熱量，可以減慢或停止火災(zāi)周期。

鹵素也具有二次阻燃功能。當(dāng)含鹵素的塑料燃燒時(shí)，它們通常釋放酸性化合物，這有助于形成一層焦炭（膨脹）以保護(hù)塑料。下面更詳細(xì)地討論該膨脹層的阻燃功能。

無鹵阻燃塑料：

與鹵素基阻燃塑料不同，大多數(shù)無鹵素阻燃塑料不含有在燃燒過程中清除火焰區(qū)域中自由基的添加劑。由于PVC和含氟聚合物在其結(jié)構(gòu)中含有鹵素，因此它們不能用于無鹵素產(chǎn)品。常用于無鹵素FR塑料的基礎(chǔ)聚合物是烯烴基材料，例如聚乙烯，聚丙烯基共聚物和乙烯 - 乙酸乙烯酯（EVA）。用于電線和電纜的無鹵阻燃塑料的典型FR添加劑具有以下功能：

A. 從聚合物區(qū)域提取熱量以干擾火災(zāi)周期。這通常通過在塑料中添加其結(jié)構(gòu)中含有水的礦物填料來實(shí)現(xiàn)。由于這些礦物填料在著火期間釋放水，因此熱量被吸收。這減少了可用于繼續(xù)火循環(huán)的熱量。

B. 燃燒過程中礦物填料釋放的水蒸氣引起的氧氣置換。如果氧氣被水蒸氣（蒸汽）取代，則可用于參與火災(zāi)循環(huán)的氧氣較少。

C. 形成耐熱炭（膨脹型），在塑料（燃料）和火焰（熱源）之間形成絕緣屏障。該膨脹層具有兩個(gè)主要功能。種是幫助熱聚合物燃料與熱源隔熱。這種絕緣概念類似于瓷磚在重新進(jìn)入地球大氣層時(shí)保護(hù)NASA航天飛機(jī)的方式。第二個(gè)功能是阻止退化的塑料碎片移動(dòng)到火焰中作為燃料。這兩個(gè)功能都會(huì)干擾火災(zāi)周期。

含鹵素和無鹵素阻燃（FR）數(shù)據(jù)線的比較：

符合NEC標(biāo)準(zhǔn)的無鹵素阻燃FR數(shù)據(jù)通信電纜往往比其基于鹵素的對(duì)應(yīng)電纜更昂貴。此外，滿足特定NEC要求的無鹵素?cái)?shù)據(jù)電纜通常具有較差的物理性能，而相當(dāng)于滿足相同要求的等效鹵素產(chǎn)品

與鹵素基FR系統(tǒng)相比，無鹵素系統(tǒng)確實(shí)具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。基于無鹵素系統(tǒng)的電纜通常比其鹵化對(duì)應(yīng)物散發(fā)更少的煙霧和更少的酸性氣體用于相同質(zhì)量的聚合物燃燒。基于無鹵阻燃系統(tǒng)的電纜通常在燃燒期間每磅或每千克產(chǎn)生的毒性氣體比基于鹵化FR系統(tǒng)的氣體少。然而，這些電纜的相對(duì)防火安全性非常依賴于電纜的燃燒條件。在像NFPA 262這樣的防火測(cè)試中，基于無鹵阻燃系統(tǒng)的電纜結(jié)構(gòu)通常比通過該測(cè)試的競(jìng)爭(zhēng)含鹵素電纜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更多的煙霧和更高水平的有毒氣體如一氧化碳。

數(shù)據(jù)線的防火測(cè)試

在火焰測(cè)試中有兩種主要的電纜方向，垂直和水平。 在相同的燃燒器強(qiáng)度下，垂直方向通常更嚴(yán)重。 下面討論了北美和歐盟常用于數(shù)據(jù)通信電纜的大型點(diǎn)火源（20kW或更高）火焰測(cè)試：

垂直火災(zāi)傳播測(cè)試：

UL 1685 US

UL 1666 US

FT-4加拿大

EN 50266歐洲（原IEC 60332-3）

EN 50399歐洲，目前正由中國考慮。 用于CPR分類。

表1：垂直火災(zāi)傳播測(cè)試條件和通過/失敗要求

水平火災(zāi)傳播測(cè)試：

NFPA 255 US（有限可燃電纜）

NFPA 262 US（Plenum Cable）

FT-6加拿大（測(cè)試協(xié)議與NFPA 262相同）

表2：水平火災(zāi)傳播測(cè)試條件和通過/失敗要求

歐盟防火測(cè)試類

在歐洲，數(shù)據(jù)通信電纜常引用的測(cè)試是EN 50266（IEC 60332-3）。 該防火測(cè)試有一系列類別，其中測(cè)試的電纜數(shù)量由可燃材料的數(shù)量決定。

EN 50266防火測(cè)試類

3AF：每米電纜7.0升可燃材料。 兩層電纜，一層安裝在托盤前面，另一層安裝在后面。 僅用于導(dǎo)體尺寸超過35 mm2的大型電纜。

3A：每米電纜7.0升可燃材料。 一層或多層電纜僅安裝在托盤的前部。

3B：每米電纜3.5升可燃材料。

3C：每米電纜1.5升可燃材料。 僅用于具有少量可燃材料的較小電纜。

3D：每米電纜0.5升可燃材料。 僅適用于直徑小于12 mm的小型電纜。

這些類似乎形成了一個(gè)層次結(jié)構(gòu); 然而，事實(shí)并非如此。 歐洲理事會(huì)在1990年代末完成的FIPEC（電纜防火性能）研究明確指出，EN 50266中規(guī)定的非常小的點(diǎn)火源（20kW），有限的氣流（5m3 / min）和樣品定位不足以完全 釋放電纜樣品的燃料電位，并且升級(jí)3D到3AF不提供層次結(jié)構(gòu)。 已經(jīng)觀察到許多小直徑電纜比3C類更容易通過3A類。 這是建筑產(chǎn)品指令創(chuàng)建EN 50399的原因之一。

EN 50399防火測(cè)試等級(jí)

A:不可燃 - EN ISO 1716。

B1:帶背板的成束電纜火焰測(cè)試 - 火焰蔓延<1.75米。

B2:無背板的成束電纜火焰試驗(yàn) - 火焰蔓延<1.5米。

C: 無背板的成束電纜火焰試驗(yàn) - 火焰蔓延<2.0米。

D: 成束電纜火焰測(cè)試 - 無火焰蔓延限制 - 20分鐘時(shí)的總熱量釋放<70 MJ。

E: 單根電纜火焰測(cè)試。

F:無要求

EN 50399使用與EN 50266相同的腔室設(shè)計(jì)。關(guān)鍵的區(qū)別在于EN 50399協(xié)議解決了許多與點(diǎn)火源，氣流和樣品定位有關(guān)的EN 50266的FIPEC問題。

北美和歐洲的火災(zāi)測(cè)試比較

在引入CPR之前以及北美測(cè)試的層次結(jié)構(gòu)推測(cè)之前，EN 50266測(cè)試協(xié)議的嚴(yán)重程度在耐火焰蔓延方面與UL 1685垂直托盤測(cè)試的嚴(yán)重程度有些相似。然而，新的EN 50399中的一些類別具有接近數(shù)據(jù)電纜的嚴(yán)格UL火焰測(cè)試的測(cè)試協(xié)議，以防火焰蔓延。

雖然我們尚未討論EN 50289，但該協(xié)議具有高水平制度，可被視為等同于NFPA 262（Plenum）和NFPA 255（限制可燃物）。到目前為止尚未提及EN 50289的原因是因?yàn)榇藭r(shí)尚未將這些測(cè)試分配給任何歐盟申請(qǐng)。

北美和歐盟數(shù)據(jù)通信電纜火焰測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)之間的可燃性測(cè)試總結(jié)：

表中列出的所有數(shù)據(jù)通信火焰測(cè)試都對(duì)火焰蔓延有要求。

?   煙釋放量通常由北美水平火焰測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)以及EN 50399中有要求.UL 1666和EN 50266沒有任何煙釋放量要求。 盡管UL 1685和FT4標(biāo)準(zhǔn)具有煙霧要求以獲得LS（限制煙霧）標(biāo)識(shí)，但對(duì)LS額定數(shù)據(jù)通信電纜的需求很少。

?   熱釋放可直接在EN 50399中測(cè)量.NFPA 255可在氧彈熱量計(jì)中單獨(dú)測(cè)量電纜材料的熱釋放。 EN 50266或任何北美測(cè)試均未測(cè)量火焰測(cè)試期間的熱釋放。 盡管UL 1666確實(shí)具有高溫度要求，但它并非真正的熱釋放測(cè)量。

?   只有EN 50399對(duì)酸性氣體產(chǎn)生有規(guī)定，表中列出的其他標(biāo)準(zhǔn)對(duì)酸度都沒有要求。

數(shù)據(jù)電纜材料選擇

北美和歐洲數(shù)據(jù)通信電纜材料選擇的主要區(qū)別在于北美數(shù)據(jù)電纜在其構(gòu)造中通常包含一些鹵化聚合物，而歐盟數(shù)據(jù)電纜通常使用無鹵素材料。歐盟的普遍看法是，減少酸性和潛在有毒氣體更重要，北美認(rèn)為大限度地減少火焰蔓延和煙霧產(chǎn)生更重要。

北美和歐盟的數(shù)據(jù)電纜材料選擇是由兩個(gè)地區(qū)之間獨(dú)立發(fā)展的火焰測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的差異所驅(qū)動(dòng)的。在北美銷售的大多數(shù)5e類或6類數(shù)據(jù)通信電纜都通過了NFPA 262測(cè)試。截至目前，沒有無鹵材料技術(shù)可以使5e類或6類兼容無鹵電纜滿足NFPA 262的火焰蔓延和煙霧產(chǎn)生要求。相反，大多數(shù)在北美銷售的鹵素?cái)?shù)據(jù)電纜滿足要求NFPA 262難以滿足EN 50399中與酸性氣體生成相關(guān)的要求。

必須記住，盡管北美和歐盟火焰測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和原理之間存在顯著差異，但終目的是相同的。這兩種方法在重要的事情確保了人們的安全上都做的非常好。----02