Изоляционный материал из безгалогенного огнестойкого полиолефина с низким дымовыделением на 90°C

Вот материал, с которым постоянно сталкиваешься в кабельной промышленности — но многие до сих пор путают, где нужен именно безгалогенный огнестойкий полиолефин, а где можно обойтись модифицированным ПВХ. Особенно когда речь идёт о температурном режиме 90°C и требовании к низкому дымообразованию.

Почему именно полиолефиновая основа

Сразу скажу — не каждый полиолефин подходит. Мы в ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов долго экспериментировали с разными марками полипропилена и полиэтилена, пока не подобрали состав, который держит 90°C без деформации. Проблема в том, что многие забывают про длительный нагрев: материал может не плавиться, но терять гибкость.

Один из наших первых образцов для кабельных муфт показал усадку на 3% после 2000 часов при 85°C — клиент вернул партию. Пришлось пересматривать систему стабилизаторов, добавили антиоксиданты на фосфитной основе. Сейчас используем композицию с сшитым полиэтиленом, но без серы — иначе проблемы с совместимостью с медной жилой.

Кстати, именно для низкого дымообразования критично отсутствие галогенов — при горении не выделяется HCl, который даёт едкий дым. Но тут есть нюанс: некоторые производители заменяют галогены на фосфорные соединения, а потом удивляются, почему дым всё равно идёт густой. Мы пошли по пути гидроксида алюминия в сочетании с карбонатом кальция — дымность снизили до 15% по IEC 61034-2.

Огнестойкость без галогенов — миф или реальность

До сих пор встречаю мнение, что безгалогенные материалы не могут быть по-настоящему огнестойкими. Это заблуждение — главное правильно подобрать антипирены. Мы в лаборатории ООО Чэнду Чжанхэ тестировали три системы: на основе гидроксида магния, меламиновый цианурат и фосфатные эфиры.

Лучшие результаты показала комбинация меламинового цианурата с небольшим количеством полифосфата аммония — материал проходит IEC 60332-3 при нагрузке 40 кВт/м2. Но есть сложность: такие добавки могут ухудшать переработку — экструдер забивается при температуре ниже 185°C.

Для серии материалов с низким уровнем дымообразования мы дополнительно вводим дымоподавляющие добавки — цинковые соли жирных кислот. Они не только снижают оптическую плотность дыма, но и работают как стабилизаторы — двойная выгода, хоть и дороже на 12-15% по стоимости рецептуры.

Температурный режим 90°C — где подвох

Многие думают, что 90°C — это невысокий показатель. Но в реальных условиях кабель может работать десятилетиями при такой температуре — и тут начинаются проблемы с термостарением. Наш стандартный тест — 5000 часов при 110°C с последующим измерением эластичности.

Один из наших заказчиков жаловался на растрескивание изоляции через 3 года эксплуатации в тоннелях метро. Оказалось, материал не выдерживал циклического нагрева от 60 до 90°C — добавили каучуковую модификацию EPDM, проблема исчезла.

Сейчас мы рекомендуем для постоянной работы при 90°C использовать полиолефин с низким дымообразованием с индексом термостарения не менее 15000 часов — это проверяется ускоренными испытаниями по методу Аррениуса. Кстати, для таких условий мы специально разработали марку ZHX-90LS — она идёт с гарантией 25 лет.

Практические сложности при переработке

При экструзии этого материала важно контролировать не только температуру, но и скорость охлаждения. Быстрый выход на конвейере — не всегда хорошо: если охладить слишком резко, появляются внутренние напряжения — потом при монтаже кабель лопается на изгибах.

Мы столкнулись с этим на заводе в Подмосковье — при -25°C изоляция трескалась. Пришлось пересматривать режим закалки — теперь рекомендуем трёхступенчатое охлаждение с постепенным снижением от 90 до 40°C.

Ещё момент — очистка экструдера при смене материала. Если до этого перерабатывали ПВХ, даже следовые количества хлора могут ухудшить огнестойкость — всегда настаиваем на полной разборке и механической очистке шнека.

Экологические аспекты и стандарты

Наша компания ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов изначально ориентировалась на европейские директивы RoHS и REACH — это дало преимущество при поставках в ЕАЭС. Но российские стандарты ГОСТ Р МЭК 60754-2 требуют дополнительных испытаний на коррозионную активность газов.

Интересный случай был с кабелем для атомной станции — там требовалось не только низкое дымообразование, но и радиационная стойкость. Добавили в состав специальные ароматические соединения — материал выдержал 150 кГр без значительной потери механических свойств.

Сейчас мы развиваем линейку экологически чистых материалов для проводов и кабелей — ушли от свинцовых стабилизаторов полностью, перешли на кальций-цинковые. Дороже, но зато проходит самые строгие экологические экспертизы — недавно сертифицировали материал для детских учреждений.

Что в перспективе

Сейчас работаем над улучшением диэлектрических свойств — для высоковольтных кабелей нужна более высокая стойкость к трекингу. Испытываем новые наполнители на основе монтмориллонита — предварительные результаты обнадёживают, но пока есть проблемы с дисперсностью.

Ещё одно направление — снижение стоимости без потери качества. Пытаемся заменить часть дорогих антипиренов на природные минералы — вермикулит показывает хорошие результаты, но его плотность слишком высокая — увеличивает общий вес кабеля.

В целом, безгалогенный огнестойкий полиолефин с низким дымообразованием на 90°C — это не просто дань моде, а необходимость для современных безопасных кабельных систем. Главное — не экономить на испытаниях и помнить, что лабораторные условия сильно отличаются от реальной эксплуатации.