دخان منخفض وخالٍ من الهالوجين

يُعد LSZH أو LSOH أو LS0H أو LSFH أو OHLS أو ZHFR تصنيفًا للمواد المستخدمة عادةً في تغليف الكابلات في صناعة الأسلاك والكابلات. يتكون تغليف الكابلات LSZH من مركبات ترموبلاستيكية أو صلبة بالحرارة تنبعث منها دخان محدود ولا تحتوي على هالوجين عند تعرضها لمصادر حرارة عالية. ^[1]

تم اختراع أول مادة ترموبلاستيكية تجارية من LSZH لتغليف الكابلات بواسطة ريتشارد سكيبر في عام 1979 وحصلت على براءة اختراع من شركة Raychem Corporation . ^[2] حل هذا الاختراع تحدي دمج حشو غير عضوي كافٍ، ثلاثي هيدرات الألومنيوم (ALTH)، في مصفوفة ترموبلاستيكية مناسبة لقمع الحريق والسماح بتكوين الفحم، مما قلل من انبعاث غازات الكربون السامة وكذلك الدخان وجزيئات الكربون، مع الحفاظ على خصائص العزل الكهربائي والخصائص الفيزيائية المطلوبة للتطبيق النهائي. لا يزال ثلاثي هيدرات الألومنيوم (ALTH) هو الحشو غير العضوي المفضل لتحقيق إخماد اللهب . في حالة نشوب حريق، تخضع هذه المادة لتفاعل كيميائي ماص للحرارة

2Al ( OH) ₃ → _Al2O3 + _{3H2O ( 180} درجة مئوية)

الذي يمتص طاقة الحرارة ويطلق البخار عندما يصل المركب إلى درجة حرارة معينة. من الأهمية بمكان أن يحدث تحلل البوليمر (البوليمرات) المستخدمة لحمل الحشو عند نفس درجة الحرارة تقريبًا. يعطل البخار احتراق الغازات المتطورة ويساعد في تكوين طبقة فحم تحمي المادة المتبقية وتحبس الجسيمات . يحل المستوى العالي من الحشو المطلوب (≈ 60٪) أيضًا محل البوليمر الأساسي مما يقلل من إجمالي كمية الوقود المتاحة للاحتراق.

يقلل الكابل الخالي من الهالوجين ومنخفض الدخان بشكل كبير من كمية الغاز السام والتآكلي المنبعث أثناء الاحتراق. عند الاحتراق، ينبعث من الكابل الخالي من الهالوجين ومنخفض الدخان دخان أقل كثافة بصريًا يتم إطلاقه بمعدل أقل. أثناء الحريق، يكون الكابل الخالي من الدخان مرغوبًا فيه لأنه يقلل من كمية وكثافة الدخان، مما يجعل الخروج من المساحة أسهل بالنسبة للسكان بالإضافة إلى زيادة سلامة عمليات مكافحة الحرائق . يستخدم هذا النوع من المواد عادةً في المناطق سيئة التهوية مثل الطائرات وعربات السكك الحديدية والدبابات والمنشآت البحرية والبحرية والغواصات أو السفن. كما يتم استخدامه على نطاق واسع في صناعة السكك الحديدية، حيث يجب تشغيل أسلاك الجهد العالي أو أسلاك إشارات المسار داخل أنظمة الأنفاق ومن خلالها . الصناعة النووية هي مجال آخر حيث تم استخدام كابلات LSZH وسيتم استخدامها في المستقبل. تنتج شركات تصنيع الكابلات الكبرى كابلات LSZH للمنشآت النووية منذ أوائل التسعينيات. من المؤكد تقريبًا أن بناء محطات نووية جديدة سيتضمن استخدامًا مكثفًا لكابل LSZH. سيؤدي هذا إلى تقليل فرصة تراكم الغازات السامة في المناطق التي يعمل بها الموظفون، كما أن عدم وجود غازات تآكلية حيث توجد أنظمة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر سيقلل من احتمالية تلف الأسلاك بسبب الحريق مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي .

منذ سبعينيات القرن العشرين، كانت صناعة الأسلاك والكابلات تستخدم مواد منخفضة الدخان ومنخفضة الهالوجين في عدد من التطبيقات. وقد أدى إدخال LSZH المصنوع من البلاستيك الحراري إلى توسيع نطاق استخدامه ليشمل ملحقات مثل أنابيب الانكماش الحراري والعلامات والتجهيزات. وكان الهدف هو إنشاء نظام تغليف الأسلاك والكابلات الذي لا يكون مثبطًا للهب فحسب، بل لا يولد أيضًا دخانًا كثيفًا وغامضًا وغازات أقل سمية أو تآكلًا. وفي المجال العسكري، تسارع تقديمه بعد عام 1982 في أعقاب الدخان الأسود الكثيف المنبعث من HMS Sheffield بعد إصابتها بصاروخ Exocet في حرب فوكلاند . وقد أدت العديد من الحرائق، مثل حريق King's Cross في لندن الذي أودى بحياة 31 شخصًا في مترو أنفاق لندن عام 1987، إلى زيادة الوعي بالمساهمة التي يقدمها تغليف الأسلاك والكابلات في الحرائق. ونتيجة لذلك، كان هناك زيادة في استخدام كابلات LSZH. مع زيادة كمية الكابلات الموجودة في التطبيقات السكنية والتجارية والصناعية في السنوات الأخيرة، هناك حمولة وقود أكبر في حالة نشوب حريق وتلعب أنظمة LSZH دورًا رئيسيًا في حماية الجمهور.

تصف العديد من المعايير العمليات المستخدمة لقياس مخرجات الدخان أثناء الاحتراق. للتطبيقات العسكرية Def Stan 02–711 في المملكة المتحدة وASTM E662 في الولايات المتحدة والتي تستند كلاهما إلى ASTM STP رقم 422 الصفحات 166–204، 1967 المعدل بواسطة AMTE، بورتسموث في المملكة المتحدة ^[3] وحل محله E662 في الولايات المتحدة. أثناء هذه الاختبارات، يتم توحيد عينة مادة محددة ثم تعريضها لمصدر حرارة مشع؛ يتم قياس الكثافة الضوئية للدخان المنبعث ضوئيًا. ^{[ يحتاج إلى توضيح ]} هناك وسائل مختلفة لقياس الكثافة الضوئية: معدل إطلاق الدخان الأقصى، والدخان الكلي المنبعث، وكثافة الدخان في نقاط ومدد مختلفة أثناء الاختبار. يجب أن تكون النتائج أقل من قيمة معينة ويجب أن تجتاز المادة اختبار الحرق حتى يتم تصنيف المادة على أنها منخفضة الدخان.

يتم إجراء هذه الاختبارات في ظل ظروف معملية ولا يمكنها أن تدعي أنها تحاكي مجموعة الظروف المتوقعة في سيناريو حريق حقيقي. ومع ذلك، فإنها توفر مقياسًا يمكن من خلاله تقييم انبعاث الدخان المحتمل للمواد وتحديد المواد الخطرة قبل الشروع في إجراء المزيد من الاختبارات للمواد المفضلة، إذا لزم الأمر.

• مقاطع فيديو توضح قابلية اشتعال الكابلات، بما في ذلك كابلات LSZH، استنادًا إلى تصنيف الغلاف