鑒于聚氯乙烯 (Polyvinyl Chloride, PVC) 塑料本身的特殊結(jié)構(gòu)，其早已被廣泛地運(yùn)用在消費(fèi)類產(chǎn)品中，如包裝材料、信用卡、輸送管線、電纜絕緣層、建筑材料等。相較于與其結(jié)構(gòu)相近的聚乙烯 (Polyethylene，PE) ，PVC 是由一個(gè)氯原子取代 PE 結(jié)構(gòu)中的一個(gè)氫原子而研發(fā)出來的，因此不僅 PVC 的硬度藉由“氫-氯”間的強(qiáng)力鍵結(jié)而有效提高，且 PVC在高溫環(huán)境下會(huì)釋放氯自由基與火焰中的氫或氫氧自由基反應(yīng)，來達(dá)到阻燃目的，同時(shí)PVC 的可撓性又能通過添加塑化劑而提升，所以使得 PVC 的運(yùn)用愈加多元化。
2008 年，全球 PVC 產(chǎn)能高達(dá) 3 千 4 百萬噸，根據(jù) 2005 年發(fā)表的 PVC Handbook資料顯示，因上述的 PVC 特性，其中約有 40% 的 PVC 產(chǎn)能被用作電線電纜的絕緣層 (Insulation) 與電纜外層 (Jacket)。
只是 PVC 雖因優(yōu)異的特性廣受青睞，但它燃燒時(shí)卻會(huì)大量產(chǎn)生對人體有害的“戴奧辛” (Dioxins) 毒氣，基于近年環(huán)保團(tuán)體對于無鹵環(huán)境的要求日益升高，許多用來取代 PVC 的低煙無鹵 (Low Smoke Zero Halogen, LSZH) 材料陸續(xù)被開發(fā)。不過不同材料會(huì)呈現(xiàn)差異極大的阻燃能力，所以廠商在設(shè)計(jì)電線電纜時(shí)，應(yīng)針對不同用途，選擇具適用阻燃效果的絕緣塑料。
材料阻燃能力分析
UL早年已針對材料阻燃力展開研究，并發(fā)表與實(shí)境燃燒結(jié)果相近的 UL 910 Steiner Tunnel (史坦納燧道) 燃燒測試方法?！侗硪弧匪緸?UL 與 BRE/ FRS (Building Research Establishment/ Fire Research Station) 所合作的燃燒測試研究報(bào)告，經(jīng)由塑料工業(yè)協(xié)會(huì)SPI發(fā)表，主要是針對5 種不同類型的傳輸電纜，包括 CMX/T、CMP、CMX、IEC 332-1 等級 (LSZH) 以及 IEC 332-3 等級 (LSZH) 進(jìn)行實(shí)境仿真燃燒與 UL 910 Steiner Tunnel 燃燒測試。通過兩種不同的測試方式，我們可觀察出 5 種不同的電纜呈現(xiàn)出的火焰蔓延程度與煙霧濃度的差異。
《表一》5種傳輸電纜的UL 910 Steiner Tunnel與實(shí)境仿真燃燒結(jié)果分析
1將CMX電纜放置于金屬線槽時(shí)
測試結(jié)果顯示，以聚乙烯為絕緣層，PVC 為外層的 CMX 電纜，在測試過程中會(huì)產(chǎn)生極大的濃煙，電纜本身也在測試過程中燃燒殆盡；而以氟化聚合物做為絕緣層與電纜外層的 CMP 電纜，不但沒有產(chǎn)生過多煙霧，且火焰蔓延的程度皆維持在測試電纜總長度的 20% 以內(nèi)；強(qiáng)調(diào)低煙無鹵的 LSZH 電纜，雖然不會(huì)產(chǎn)生過多的煙霧，但因材料本身的阻燃性不佳，所以在極短的時(shí)間內(nèi)即會(huì)全數(shù)燃燒殆盡；至于外部以金屬線槽包圍的 CMX/T 電纜，雖然同樣以 CMX 電纜進(jìn)行測試，但藉由外部線槽的保護(hù)與隔離火焰，卻讓 CMX/T 獲得極佳的測試結(jié)果。
由此可知，材料選用對于電纜的防火能力有極大的影響。以 CMX 電纜為例，雖然該電纜基于成本考慮，外層選用阻燃性較佳的 PVC 材料，但因內(nèi)部以 PE 做為絕緣層，反而使得這樣的組合展現(xiàn)最差的測試結(jié)果。
未來研究方向
為協(xié)助線纜廠商設(shè)計(jì)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與安全品質(zhì)的產(chǎn)品，UL 持續(xù)深入探究不同用料的電線電纜所應(yīng)有的不同阻燃需求的燃燒測試方法。但研究材料的阻燃特性必須從材料本身特性著手，因此 UL 除了不斷開發(fā)更符合實(shí)際狀況與更快速的燃燒測試方法外，近年來也加強(qiáng)了材料特性的研究：
1. 材料燃燒時(shí)所釋放的熱量是否與燃燒行為之間有量化的關(guān)系；
2. 添加物的成分和組成對燃燒能力的影響，及
3. 材料老化是否影響材料阻燃能力等等。
UL 臺(tái)灣研發(fā)技術(shù)部 (Corporate Research) 已于 2009 年初成立了前瞻材料研究實(shí)驗(yàn)室(Advanced Materials Science Laboratory) ，計(jì)劃通過各種先進(jìn)的材料分析設(shè)備，能對材料特性有更多的了解。該實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)的分析設(shè)備包括場發(fā)射式電子顯微鏡、能量分散光譜儀、溫控式拉伸試驗(yàn)機(jī)、熱分析儀器系列 (DMA, DSC, TGA-MS-IR) 、成份鑒定設(shè)備 (GC/MS, ICP, FT-IR, UV) 等，未來還將增添燃燒試驗(yàn)測試設(shè)備與其它更先進(jìn)的材料分析設(shè)備，以擴(kuò)展研究能力。此外，UL 臺(tái)灣研發(fā)技術(shù)部已針對新能源，如鋰電池、太陽能發(fā)電與燃料電池的材料特性與使用安全的測試與分析技術(shù)進(jìn)行研究，并尋求與工研院、塑料中心、核研所等組織的合作，以更精確的研究結(jié)果制定符合市場需求、兼顧公眾安全的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
（轉(zhuǎn)載）
