摘要：为了保证阻燃包带对电线电缆的保护，一方面各种高性能的阻燃包带被研制，另一方面对阻燃包带燃烧性能尤其是劣化后的燃烧性能进行有效评估，及时更换失效包带就显得至关重要。GA478-2004对阻燃包带的燃烧性能和理化性能做出了具体技术要求—燃烧性能不低于GB/T2408-2008的V-0级，氧指数不低于45%。本文参照阻燃包带的实际使用场景，采用湿热老化模拟夏季湿热天气、耐盐水老化模拟雨雪天气对阻燃包带进行调节，分别在未老化、老化7天、10天、15天后进行试验，研究随老化试验时间变化导致的燃烧性能变化规律。本文主要分析电缆用阻燃包带防火性能失效。

关键词：阻燃包带，防火性能，垂直燃烧，氧指数，失效分析

引言

作为输送信号和能量的媒介，电线电缆是现代社会生产、生活正常运转的基本保证，其所用材料及燃烧性能备受关注。电线电缆的燃烧具有隐蔽性强、快速蔓延性和烟气毒性大等特点，一旦发生火灾便影响严重。因此，提高电线电缆的防火性能，将火灾隐患预防前置就显得非常重要。阻燃包带用于缠绕各类电缆芯外表，一旦火焰接触时迅速膨胀形成碳化体，可有效防止火焰引燃电缆。但是电线电缆在长期使用后，经受高温高湿、雨雪天气等因素影响，其防火性能会出现不同程度的劣化，甚至失效。

1、实验材料和方法

1.1试验对象

以取自工程实际使用的4种不同规格、厂家和颜色的阻燃包带为试验对象，试验编为4组，1#、2#为聚烯烃类阻燃包带，3#、4#为硅橡胶类阻燃包带，试样为实际施工后的留样，包装完好代表产品最初防火性能和理化性能。

1.2试验方法

试样的垂直燃烧性能按照GB/T2408-2008《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法》中的50w垂直燃烧试验进行，同一产品、同一条件下进行5次试验，记录试样的平均余焰时间和平均炭化高度，观察余焰或余辉是否蔓延至夹具、火焰颗粒或滴落物是否引燃棉垫等现象，并进行判级。试样的氧指数试验按照GB/T2406.2-2009《用氧指数法测定燃烧行为》的试验步骤进行。通入不同浓度的氧、氮混合气体，测试刚好维持材料燃烧的最小氧浓度。

2、防火涂料及阻燃包带

电缆防火涂料为涂覆于电缆表面，能形成具有防火阻燃保护及一定装饰作用涂膜的防火涂料。常用于电缆接口、洞口处。主要优点为经济安全实用，工程造价低，对电缆载流量影响小，缺点是目前在用电缆防火涂料不能形成致密的覆盖层，炭化层硬度差，容易被烧穿或吹落，电缆弯曲处易出现裂缝，耐火性不佳易老化。阻燃包带缠绕在电缆表面，工作要求为将自粘性阻燃包带按重叠50%的规定均匀缠绕，具有阻燃性、可操作性等特点。阻燃包带与防火涂料共同的缺点是防火材料耐火性能差，使用寿命较短、时效性差，长期运行后其阻燃效果会减弱，需要重复施工，增加电缆运行维护成本和负担。

3、实验结果与分析

3.1绝缘和护套材料的选用

关于绝缘材料的选择和保护层，用于无卤低烟电缆的绝缘材料一般都不是阻燃材料，燃烧加热值相对较高，聚乙烯（交联聚乙烯）的燃烧值为45.9 mj/kg，聚氯乙烯的燃烧值为16.43 mj/kg。如果外套和填充物在燃烧时被烧坏，隔热层也会被烧坏。此时，它们之间可能会出现最大发热量、着火后1200秒内总发热量、阻燃聚烯烃燃烧加热值等不合格结果。因此，产品设计中的隔热层是由阻燃聚烯烃材料和高阻燃低烟无卤聚烯烃材料制成的保护层。为了确保电缆燃烧过程中地幔材料迅速凝固和掩蔽，防止火焰向上和向内扩散。选择了氧指数为40的高阻燃无卤聚烯烃涂层材料，经测试，所有性能指标均符合标准要求。

3.2成缆填充、包带材料的选用

可选填充材料包括耐火污泥、玻璃纤维绳、高温阻燃填充绳等。产品试制过程中，发现耐火污泥虽然具有良好的阻燃性能，但外径增大，影响充填电缆的弯曲半径和绝缘效果。玻纤绳具有良好的阻燃性能，但在生产、安装和敷设过程中会使人的皮肤过敏。一般情况下选择高温阻燃填充绳。本材料不含玻璃纤维、石棉、卤素等有害物质，符合ROHS检测标准，且重量轻，相当于玻璃纤维绳和石棉绳重量的1/3 ～ 1/5。它是一种对人体和环境友好的环保材料，具有显着的阻燃效果。电缆缠绕带可以由阻燃非织造布、玻璃带、无烟无卤、高阻燃胶带等材料组成。在产品制造过程中，考虑到某些卤化物，阻燃非织造布不符合产品的使用要求。玻璃纤维带的阻燃性能虽好，但在生产和施工过程中容易引起过敏反应。低烟无卤阻燃胶带具有较高的无卤阻燃性能和低烟阻燃性能、高应变能力、紧密包裹、无裂纹、加工和制造简便，对人体是安全的。

3.3氧指数试验

氧指数数值越高，阻燃包带越不容易燃烧，氧指数是评判阻燃包带防火性能的关键因素。空气中的氧气浓度为21%，GB478-2004要求阻燃包带的燃烧性能不得超过45%，即在空气中无法燃烧。老化前两类阻燃包带的氧指数差距很大，低烟无卤类包带的氧指数在30-35%左右，而硅橡胶类包带的氧指数在50%左右。经老化7天后，氧指数下降明显，低烟无卤类包带下降近30%，这是因为低烟无卤和硅橡胶材料本身不易燃，经老化后阻燃剂失效或脱落，阻燃效果降低明显。老化10天和15天后氧指数小幅下降，因此应特别关注投入使用前几年后氧指数的下降趋势。

3.4关键工序生产过程控制要点

电缆制造过程中，导体、绝缘挤出、交联辐照、成缆、铠装、隔氧层、护套挤出等工序，在正常生产过程中应获得良好的技术效果。电缆的主要工艺控制点是绝缘工序、辐照工序、护套工序。如果这些过程的原材料控制不好，电缆的燃烧特性就会受到很大影响。产品结构设计和原料不仅应达到火焰传播高度的标准，而且应保证非金属材料燃烧过程中燃烧火焰的均匀性。因此，燃烧火焰产生稳定性时应注意五点。1）电缆绝缘厚度应均匀，偏心率应控制在10%以内;由于外护套由无烟无卤阻燃聚烯烃组成，因此该材料的氧指数相对较高，约为40，材料粘度较高，挤压过程中拉伸比较低。因此，这一进程的过程控制非常重要。2）在成缆过程中，必须确保电缆芯填充圆正，应采用双层无卤低烟高助燃包带、搭盖率不少于带宽的30%。绕包带必须平滑致密，无松散缠绕、不漏包，并表面平滑无褶皱。3）电缆外形应圆整，严禁不规则形状的电缆。4）铠装层采用镀锌钢带材料，且两层钢带间隙绕包，外层钢带覆盖内层钢带的间隙上方，间隙不得超过钢带宽度的50%。5）在护套生产过程中，速度应均匀稳定，确保护套厚度均匀不偏芯，以满足燃烧性能的要求。

结束语

本文研究了4种电线电缆用阻燃包带在未老化和老化后的垂直燃烧性能和氧指数变化规律，并给出了检测周期和失效评估依据建议，以减小阻燃包带在使用中的失效风险。试验结论如下。（1）阻燃包带在投入使用后垂直燃烧性能有一定幅度下降，平均余焰时间变化不大，但炭化高度会大幅增加，甚至出现滴落物引燃棉垫现象;（2）阻燃包带在投入使用后氧指数有一定幅度下降，有时氧指数会降低50%，应警惕阻燃包带氧指数失效可能;（3）硅橡胶类阻燃包带无论是垂直燃烧性能还是氧指数整体优于聚烯烃类;（4）应定期验证阻燃包带的防火性能有效性，根据实际情况制定检测周期和判定依据。

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