De brandwerendheid van kabels is cruciaal tijdens een brand, en de materiaalkeuze en het structurele ontwerp van de omhullende laag hebben een directe invloed op de algehele prestaties van de kabel. De omhullende laag bestaat doorgaans uit één of twee lagen beschermende tape die om de isolatie of binnenmantel van de geleider zijn gewikkeld. Deze laag biedt bescherming, buffering, thermische isolatie en anti-verouderingsfuncties. In het volgende wordt de specifieke invloed van de omhullende laag op de brandwerendheid vanuit verschillende perspectieven onderzocht.
1. Impact van brandbare materialen
Als de omhullende laag brandbare materialen bevat (zoalsNiet-geweven textieltapeof PVC-tape), hun prestaties in omgevingen met hoge temperaturen hebben een directe invloed op de brandwerendheid van de kabel. Deze materialen creëren, wanneer ze tijdens een brand verbranden, vervormingsruimte voor de isolatie- en brandwerende lagen. Dit ontlastingsmechanisme vermindert effectief de compressie van de brandwerende laag als gevolg van de hoge temperatuurspanning, waardoor de kans op beschadiging van de brandwerende laag kleiner wordt. Bovendien kunnen deze materialen de warmte bufferen tijdens de beginfase van de verbranding, waardoor de warmteoverdracht naar de geleider wordt vertraagd en de kabelstructuur tijdelijk wordt beschermd.
Brandbare materialen zelf hebben echter een beperkt vermogen om de brandwerendheid van de kabel te verbeteren en moeten doorgaans in combinatie met brandwerende materialen worden gebruikt. In sommige brandwerende kabels is bijvoorbeeld een extra brandwerende laag (zoalsmica tapeEr kan een extra laag over het brandbare materiaal worden aangebracht om de algehele brandwerendheid te verbeteren. Dit gecombineerde ontwerp kan in de praktijk een goede balans bieden tussen materiaalkosten en beheersbaarheid van het productieproces, maar de beperkingen van brandbare materialen moeten nog steeds zorgvuldig worden geëvalueerd om de algehele veiligheid van de kabel te garanderen.
2. Impact van brandwerende materialen
Als de omhullende laag gebruikmaakt van brandwerende materialen zoals gecoat glasvezeltape of micatape, kan dit de brandwerende eigenschappen van de kabel aanzienlijk verbeteren. Deze materialen vormen een vlamvertragende barrière bij hoge temperaturen, waardoor de isolatielaag niet direct in contact komt met vlammen en het smeltproces van de isolatie wordt vertraagd.
Er moet echter worden opgemerkt dat door de verstrakkende werking van de omhullende laag de uitzettingsspanning van de isolatielaag tijdens het smelten bij hoge temperaturen mogelijk niet naar buiten wordt afgevoerd, wat resulteert in een aanzienlijke druk op de brandwerende laag. Dit spanningsconcentratie-effect is vooral uitgesproken bij constructies met stalen bandenpantser, wat de brandwerendheid kan verminderen.
Om de dubbele eisen van mechanische afdichting en brandwerende isolatie in evenwicht te brengen, kunnen meerdere brandwerende materialen in het ontwerp van de wikkelingslaag worden opgenomen. De overlappingsgraad en de wikkelspanning kunnen worden aangepast om de impact van spanningsconcentratie op de brandwerende laag te verminderen. Daarnaast is het gebruik van flexibele brandwerende materialen de laatste jaren gestaag toegenomen. Deze materialen kunnen het probleem van spanningsconcentratie aanzienlijk verminderen en tegelijkertijd de brandwerende eigenschappen waarborgen, wat positief bijdraagt aan de algehele brandwerendheid.
3. Brandwerendheidsprestaties van gecalcineerde mica-tape
Gecalcineerde mica-tape, als hoogwaardig omhulselmateriaal, kan de brandwerendheid van de kabel aanzienlijk verbeteren. Dit materiaal vormt bij hoge temperaturen een sterke beschermende laag, die voorkomt dat vlammen en hete gassen het geleidergedeelte binnendringen. Deze dichte beschermlaag isoleert niet alleen vlammen, maar voorkomt ook verdere oxidatie en beschadiging van de geleider.
Gecalcineerde mica-tape heeft milieuvoordelen, omdat het geen fluor of halogenen bevat en bij verbranding geen giftige gassen vrijgeeft, waardoor het voldoet aan de moderne milieueisen. De uitstekende flexibiliteit maakt het mogelijk om de tape aan te passen aan complexe bedradingsscenario's, waardoor de temperatuurbestendigheid van de kabel wordt verbeterd. Dit maakt de tape bijzonder geschikt voor hoge gebouwen en spoorvervoer, waar een hoge brandwerendheid vereist is.
4. Het belang van constructief ontwerp
De structurele opbouw van de omhullende laag is cruciaal voor de brandwerendheid van de kabel. Het gebruik van een meerlaagse omhullende structuur (zoals een dubbele of meerlaagse gecalcineerde mica-tape) verbetert bijvoorbeeld niet alleen de brandbeveiliging, maar zorgt ook voor een betere thermische barrière tijdens brand. Daarnaast is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de overlap van de omhullende lagen minimaal 25% bedraagt om de algehele brandwerendheid te verbeteren. Een lage overlap kan leiden tot warmtelekkage, terwijl een hoge overlap de mechanische stijfheid van de kabel kan verhogen, wat andere prestatiefactoren kan beïnvloeden.
Bij het ontwerpproces moet ook rekening worden gehouden met de compatibiliteit van de omhullende laag met andere structuren (zoals de binnenmantel en de pantseringslagen). In situaties met hoge temperaturen kan de introductie van een flexibele bufferlaag bijvoorbeeld de thermische uitzettingsspanning effectief verspreiden en schade aan de brandwerende laag verminderen. Dit meerlaagse ontwerpconcept wordt al veelvuldig toegepast in de daadwerkelijke kabelproductie en biedt aanzienlijke voordelen, met name in het topsegment van brandwerende kabels.
5. Conclusie
De materiaalkeuze en het structurele ontwerp van de kabelomhulling spelen een cruciale rol in de brandwerendheid van de kabel. Door zorgvuldige materiaalkeuze (zoals flexibele brandwerende materialen of gecalcineerde mica-tape) en optimalisatie van het structurele ontwerp kan de veiligheid van de kabel bij brand aanzienlijk worden verbeterd en het risico op functionele uitval door brand worden verminderd. De continue optimalisatie van het ontwerp van de omhulling in de ontwikkeling van moderne kabeltechnologie biedt een solide technische garantie voor het realiseren van beter presterende en milieuvriendelijkere brandwerende kabels.
Geplaatst op: 30 december 2024