氧指数测量方法的局限性

　阻燃性能是阻燃电缆护套材料的关键性能。目前，我国线缆行业中多用氧指数（OI）来衡量材料的阻燃性能，通过对原材料氧指数的测量实现对电缆成束阻燃性能的控制。在国家标准GB/T2406.1-2008《塑料用氧指数法测定燃烧行为第１部分：导则》和GB/T2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为第２部分：室温部分》中规定氧指数是指“在规定的条件下（通入（２３±２）℃的氧、氮混合气体），刚好维持材料燃烧的最小氧浓度（以体积分数表示）”。氧指数越高则表示材料越难燃烧，氧指数越低则表示材料越易燃烧。

但近年在生产实际中发现，所生产的阻燃电缆的成束阻燃性能波动较大（炭化高度各不相同），时有成束燃烧试验不合格产品出现。对此，采用鱼骨图分析方法进行了研究，发现造成阻燃电缆阻燃性能变化的主要原因是阻燃护套材料的阻燃性能发生了变化，对于铠装阻燃电缆，还包括其内护套材料阻燃性能的变化。经查找原始资料后发现，这些相同型号规格的阻燃电缆产品所用阻燃护套（或隔离套、内衬层等）材料，虽然不是来源于同一厂家，但它们的氧指数、电压等级基本一致。

采用不同厂家护套材料生产的同型号阻燃电缆的成束燃烧试验结果

UL94垂直燃烧试验检测方法

针对传统氧指数测量方法评定护套材料阻燃性能的不足，本文借鉴了UL94：2018《Ｔｅｓｔ　ｆｏｒＦｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　Ｐａｒｔｓ　ｉｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ》标准中材料试样垂直燃烧试验（Ｖ级防火试验）方法进行护套材料阻燃性能评定，试验装置如图１所示。相比氧指数测量方法采用的由上往下点燃试样，垂直燃烧试验采用的火源自下而上点燃试样，与电缆成束燃烧试验时的火源点燃方式更为接近。

UL94标准中材料试样垂直燃烧试验装置示意图

为更好地区分材料的成炭性、引燃时间和自熄性，对UL94标准中材料试样垂直燃烧试验方法进行了改进：确定试验试样宽度为（6.0±0.2）ｍｍ，试样厚度为（3.0±0.2）ｍｍ，施焰时间分别为10s／次和20s／次，施焰方式为火焰熄灭后即二次点火（如出现小火边上一直蔓延不熄的情况，则不待火焰完一全熄灭，间隔施焰时间后继续供火，以避免“小火边上蔓延”引起的测试结果波动）。同样选取上述５家护套材料生产厂家（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）生产的氧指数≥３２％的低烟无卤阻燃聚烯烃护套料分别制成材料试样１＃～５＃，每个试样制作２个相同的样条（Ａ、Ｂ）

进行UL94垂直燃烧试验，试验结果如表所示。

不同厂家低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的UL94垂直燃烧试验结果

根据上述低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的UL94垂直燃烧试验结果可分析得：

ａ．采用UL94垂直燃烧试验，可以有效反映阻燃护套材料的阻燃性能，包括难燃程度（不燃次数越多越好）、自熄性能（不燃次数及余焰情况）、成炭性能、滴落性能。

ｂ．阻燃护套材料在UL94垂直燃烧试验中表现的阻燃性能优劣与其制成的阻燃电缆成束燃烧试验结果密切相关，不论是２０ｓ／次施焰时间还是１０ｓ／次施焰时间，护套材料不燃次数，均与成品阻燃电缆成束燃烧试验结果成反比，材料不燃次数越多，电缆成束燃烧试验中的炭化高度越低。

ｃ．相对于２０ｓ／次施焰时间，１０ｓ／次施焰时间可更清晰地区分阻燃护套材料的垂直燃烧性能。

ｄ．相比于氧指数测量方法，基于ＵＬ９４垂直燃烧试验的检测方法能更为精准地评定护套材料阻燃性能，更有助于对电缆成束阻燃性能的控制，进而预判电缆成束燃烧试验结果。

UL94垂直燃烧试验的应用

电线电缆的阻燃性能除与结构有关外，很大程度上受到阻燃护套材料性能的影响，研究护套材料的阻燃性能对保障成品电缆阻燃试验的通过有重要的意义。本文通过对护套材料阻燃性能的评定方法的研究得出了如下结论：

ａ．相比于氧指数测量方法，基于UL94垂直燃烧试验的检测方法能更为精准地评定低烟无卤阻燃聚烯烃护套材料的阻燃性能。

ｂ．相对于２０ｓ／次施焰时间，１０ｓ／次施焰时间的UL94垂直燃烧试验检测方法可更清晰、有效地反映低烟无卤阻燃聚烯烃护套料的阻燃性能，并与材料制成的电缆的成束燃烧试验结果存在对应关系。

ｃ．采用阻燃性能合格的阻燃ＰＶＣ护套材料（即在10s／次施焰时间的UL94垂直燃烧试验中达到５次10ｓ不燃）制作了各型号规格的3.6／6kV非铠装电缆，在之后的电缆ＺＣ成束燃烧试验中发现所选阻燃ＰＶＣ护套料并不能保证所有型号规格电缆都能通过ＺＣ成束燃烧试验。由此开启了下一步研究工作，即对特定电缆产品通过成束燃烧试验需用材料的UL94垂直燃烧性能指标的研究，具体目标就是寻找能够满足小规格3.6/6kV 非铠装电缆ＺＣ成束阻燃性能的阻燃ＰＶＣ护套料。这可对通过成束燃烧试验的电缆进行反向研究阻燃护套材料的垂直燃烧性能，找到对应合格阻燃电缆产品的护套材料阻燃性能指标要求，并在批量生产中通过监控这一指标，来确保成品电缆成束燃烧试验合格。