Sự quan trọng của cáp chống cháy không chứa halogen (HFFR)

Trong những năm gần đây, các chuyên gia, nhà thiết kế về an toàn phòng cháy chữa cháy của các doanh nghiệp sản xuất sản phẩm dây cáp điện đã tập trung vào việc xác định nguyên nhân gây cháy ở các công trình công nghiệp, công cộng có đông người qua lại hoặc các công trình có trang thiết bị kỹ thuật phức tạp, đắt tiền. Kết quả của những phân tích này cho thấy rằng cáp điện thường được coi là nguyên nhân làm lây lan lửa vì chúng chạy qua toàn bộ khung tòa nhà và các vật liệu nội thất tổng hợp với mức độ dễ cháy khác nhau.

Trong số các yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự lây lan của ngọn lửa thì cần phải kể đến:

• Đặc tính vật lý của bó cáp: thể tích riêng của vật liệu dễ cháy, nhiệt trị của vật liệu dễ cháy, chỉ số nhiệt độ của vật liệu dễ cháy, tỷ lệ giữa bề mặt cáp và thể tích. Để giải quyết vấn đề này, các nhà sản xuất cáp không chứa halogen thế hệ thứ 2 với khả năng chống cháy được tăng cường nhiều hơn, gọi là cáp chống cháy và không chứa halogen (HFFR – viết tắt của Halogen Free Fire Resistant) được trình bày ở dưới đây.
• Đặc điểm thiết kế và lắp đặt: kết cấu cáp, bố trí cáp trong bó, sự hiện diện của rào cản cháy, hướng (dọc – ngang);
• Đặc điểm của nguồn lửa: Độ lan rộng và loại lửa, cường độ, nhiệt độ, thời gian;
• Yếu tố môi trường: sự hiện diện của chất chống cháy (chất oxy hóa), nhiệt độ và độ ẩm xung quanh, điều kiện thông gió (tự nhiên – cưỡng bức), điều kiện trao đổi nhiệt.

I. Các cách làm chậm ngọn lửa cháy lan dọc theo dây cáp

Sau khi xem xét các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phát triển và lan truyền của ngọn lửa hoặc đám cháy, cần phải tìm ra cách làm chậm sự lan truyền của ngọn lửa này khi nó cháy dọc theo dây cáp, trong những điều kiện vận hành khó khăn nhất. Vì vậy, cần cung cấp những thông tin tổng quát hơn về cơ chế lan truyền ngọn lửa và khả năng làm chậm cháy của nó trong các vật liệu dùng trong sản xuất dây cáp.

Hỏa hoạn chỉ có thể xảy ra nếu đáp ứng điều kiện này: sự có mặt đồng thời của các chất dễ cháy (vật liệu dễ cháy) và sự hiện diện của quá trình đốt cháy.

Quá trình cháy của chất hữu cơ có thể biểu diễn như sau: nguồn cháy – chất hữu cơ, phân hủy (hóa học), khí dễ cháy, cháy, nhiệt sinh ra.

Khi lựa chọn vật liệu ốp và cách nhiệt có tính đến khả năng chống cháy, thành phần hóa học của chúng rất quan trọng. Những vật liệu này phải chứa các tác nhân hiệu quả đáp ứng ít nhất 1 trong các nguyên tắc sau:

1. Pha loãng chất hữu cơ bằng chất độn trơ, dẫn đến giảm thể tích chất dễ cháy, cải thiện tính chất nhiệt của vật liệu và tăng khả năng tỏa nhiệt.
2. Pha loãng khí với các thành phần không cháy, ví dụ khi sử dụng nhôm trihydrate với nước có trong phân tử của nó và giải phóng khi đun nóng [2Al(OH) 3 + nhiệt = Al2O3 + 3H2O]. Sự phân hủy của các chất độn này xảy ra thông qua quá trình thu nhiệt, trong đó nhiệt được loại bỏ khỏi vùng đốt.
3. Chặn cơ chế cháy bằng halogen (Halogen là nhóm các nguyên tố trong nhóm 7A, các nguyên tố này khi cháy tạo thành khí rất đọc hại với con người, điển hình là Clo).
4. Tạo ra một lớp bề mặt ngăn chặn quá trình đốt cháy do hiệu quả hạn chế của không khí (oxy hóa) và mặt khác có tác dụng cách nhiệt.

Nguyên tắc theo điểm 1 chỉ được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác theo điểm 2, và 1 đối với cái gọi là vật liệu không chứa halogen. Nguyên tắc 4 áp dụng cho các rào chắn chống cháy đặc biệt hoặc phun chống cháy. Từ thông tin này, rõ ràng là yêu cầu về khả năng chống cháy có thể được đáp ứng mặc dù gặp khó khăn.

Tuy nhiên, một phân tích về hậu quả của các vụ cháy lớn trong 20 năm qua đã chỉ ra rằng mối nguy hiểm chính đối với con người không chỉ là ngọn lửa mà còn là sự suy giảm tầm nhìn do hình thành một lượng lớn khói độc hại từ các khí halogen. Một số nghiên cứu cho thấy rằng trong các tòa nhà tập trung nhiều người, nỗ lực cứu hộ sẽ thành công trên 80% khi họ có thể nhìn thấy các lối thoát hiểm, đèn chiếu sáng khẩn cấp, thang máy đặc biệt… Ngoài ra, chẳng hạn như có 1 kg nhựa PVC (có chứa halogen) khi cháy sẽ thải ra tới 180 lít khí HCl, cực kỳ nguy hại cho con người.

Nhiều sự kiện cháy nhà bi thảm trên toàn thế giới và Việt Nam đã khiến nhiều người dùng và các nhà sản xuất thực hiện những thay đổi lớn đối với các yêu cầu của cáp chống cháy. Và dựa theo các yêu cầu nghiêm ngặt hơn về khả năng chống cháy lan, các yếu tố khác cũng đã được đặt lên hàng đầu bao gồm việc giảm khói, các chất độc hại và ăn mòn.

Theo đó, tất cả các vật liệu chứa halogen phải được loại trừ ra khỏi thiết kế cấu tạo của dây cáp để có khả năng cháy thấp nhất. Thực tế này kéo theo một số vấn đề về công nghệ và kỹ thuật, vì có rất ít loại polyme có đặc tính tự nhiên là khả năng chống cháy. Đây chủ yếu là nhựa nhiệt dẻo với khả năng sản xuất hạn chế và giá thành cao.

Trong thực tế, để sản xuất lớp cách điện và vỏ bọc của cáp không chứa halogen, người ta thường sử dụng cáp dễ cháy với chất độn thích hợp, chẳng hạn như chất khoáng có chứa nước tinh thể hoặc các chất có sự phân hủy hóa học và tạo ra nước. Sự phân hủy này là một quá trình thu nhiệt giúp loại bỏ nhiệt khỏi vùng đốt, tạo ra hơi nước làm loãng khí thải dễ cháy và do đó làm chậm quá trình cháy trong pha khí.

Ngoài các yêu cầu về khả năng chống cháy, điều quan trọng là vật liệu được sử dụng để sản xuất cáp HFFR thải ra ít khói và các chất độc hại khác nhất có thể khi đốt cháy.

Tóm lại, có thể khẳng định rằng cáp chống cháy không chứa halogen (HFFR) đáp ứng các yêu cầu cơ bản về an toàn và bảo vệ môi trường, đó là: khả năng chống cháy lan cao, khả năng hoạt động bình thường ngay cả trong trường hợp hỏa hoạn, mật độ khói phát thải thấp, đặc tính không xâm thực của các sản phẩm đốt và trong tương lai cũng giải quyết được vấn đề về môi trường sau khi chúng hết giá trị sử dụng.

Tham khảo