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

Если брать наш изоляционный материал из безгалогенного огнестойкого полиолефина с низким дымовыделением на 90°C, то многие сразу думают про европейские стандарты EN 45545 - но тут есть нюанс: в реальных условиях эксплуатации термостабильность на отметке 90°C часто проверяется с запасом до 105°C, особенно для железнодорожных кабелей. Мы в ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов изначально делали акцент на стабильности параметров при циклическом нагреве, потому что в полевых испытаниях 2021 года столкнулись с преждевременным растрескиванием изоляции у одного из конкурентов - материал 'уставал' после 200 циклов 'нагрев-охлаждение'.

Технологические компромиссы при разработке состава

Основная головная боль - совместить три параметра: огнестойкость по IEC 60332-1, низкое дымовыделение (показатель светопропускания выше 60% по ГОСТ Р МЭК 61034-2) и сохранение эластичности при длительном нагреве. В 2019 году мы пробовали увеличивать содержание антипиренов на основе фосфор-азотных соединений до 30% - механические свойства резко падали, кабель ломался при монтаже на морозе. Сейчас остановились на 22-24% с добавлением безгалогенного огнестойкого полиолефина марки HF-90V2, который стабильно проходит испытания в лаборатории https://www.zhxclkj.ru

Интересный момент с температурой 90°C - это не предельный нагрев, а скорее рабочая температура с запасом прочности. При сертификации в РЖД требовали подтверждение работы в режиме 110°C кратковременно, и здесь проявилась разница между партиями: если в составе было больше 15% мела в качестве наполнителя, начиналось вспучивание изоляции. Пришлось пересматривать рецептуру - заменили часть карбоната кальция на синтетический гидроксид алюминия.

Кстати, о дымовыделении. Наш технолог как-то провел параллельный тест: при одинаковом содержании антипиренов дымка меньше у композиций с полимерной основой из полиолефина с низким дымовыделением с МFR 2-3 г/10 мин (190°C/2.16 кг). Но здесь есть обратная сторона - текучесть расплава хуже, приходится усиливать экструдер. В прошлом месяце как раз модернизировали линию для серии LSZH-90C.

Полевые испытания vs лабораторные данные

В 2022 году поставили пробную партию кабеля КПВГ 1х150 с нашей изоляцией на объект в Красноярске. Через полгода получили отчет: после зимы с температурой -45°C и летнего нагрева кабельных лотков до 70°C материал сохранил удлинение при разрыве на уровне 280% против исходных 320%. Это нормально, но интересно другое - в лаборатории при циклических испытаниях деградация была больше. Объяснили это тем, что в реальности нет идеально постоянной нагрузки.

Еще случай: при монтаже в тоннеле метро бригада случайно повредила изоляцию - обычно в таких случаях меняют весь участок. Но прораб решил проверить и оставил как есть. Через год при плановом осмотре повреждение не прогрессировало - видимо, благодаря высокой стойкости к растрескиванию под напряжением. Это как раз особенность нашей рецептуры с сшитым полиолефином на 90°C.

А вот отрицательный опыт: в 2020 пытались удешевить состав, заменив часть дорогого антипирена на более дешевый аналог. Результат - при испытании на группу горючести ПВР-2 образец не дотянул 2 мм по толщине обугленного слоя. Вернулись к исходному варианту, хотя себестоимость выросла на 12%.

Нюансы переработки на производстве

Экструзия - отдельная история. Наш изоляционный материал требует точного контроля температуры зон цилиндра: если превысить 185°C в первой зоне, начинается преждевременное вспенивание. Пришлось разрабатывать специальный профиль шнека с зоной дегазации - без этого стабильно получать качественную изоляцию толщиной 0.8-1.0 мм не удавалось.

Влажность сырья - бич всех полиолефиновых композиций. Даже 0.02% влаги вызывают поры в изоляции. Установили дополнительную сушку с точностью контроля точки росы -60°C. Кстати, это увеличило энергопотребление цеха на 8%, но брак снизился с 3.2% до 0.7%.

Проблема с окраской: традиционные красители для полиэтилена не всегда подходят - некоторые теряют цвет при длительном нагреве. Пришлось совместно с поставщиком разрабатывать специальную серию пигментов, устойчивых к УФ и тепловому старению. Сейчас можем предлагать 12 цветовых решений вместо базовых 4.

Взаимодействие с нормативной документацией

Сертификация по ТР ТС 004/2011 и ТР ТС 020/2011 выявила интересный момент: требования к огнестойкому полиолефину в части показателя токсичности продуктов горения различаются для разных типов помещений. Для тоннелей метро - одни предельно допустимые концентрации, для промышленных предприятий - другие. Пришлось создавать три модификации базового состава.

Недавно столкнулись с новыми требованиями Ростехнадзора по кабелям для АЭС - там дополнительно нужна стойкость к радиационному старению. Наши стандартные композиции не проходили по сохранению эластичности после облучения. Добавили специальные стабилизаторы на основе производных бензофенона - сейчас проходим испытания.

Кстати, о документации: в техусловиях ТУ мы изначально заложили слишком жесткие требования к прочности на разрыв - 14 МПа. На практике оказалось, что 12 МПа достаточно для большинства применений, а более высокие значения требуют усложнения рецептуры. Скорректировали в новой редакции.

Экономические аспекты применения

Себестоимость нашего материала с низким дымовыделением примерно на 25% выше стандартного ПВХ, но если считать общую стоимость владения - выгода появляется при использовании в закрытых помещениях с дорогой системой вентиляции. Для торгового центра в Москре расчет показал экономию на системе дымоудаления около 300 тыс рублей на 1 км кабельных трасс.

Любопытный момент: некоторые заказчики просят предоставить расчет срока службы. По нашим данным, при рабочих температурах до 90°C срок сохраняется не менее 40 лет - это подтвердили ускоренные испытания по методике Аррениуса. Но в реальных проектах гарантию даем на 25 лет - перестраховываемся.

Последняя тенденция - запросы на полную рециклируемость. Наш материал без проблем перерабатывается, но есть нюанс: после вторичной переработки огнестойкие свойства падают на 15-20%. Сейчас экспериментируем с добавками, которые позволяют сохранять характеристики после двух циклов переработки.

Перспективы развития материала

Сейчас ведем разработку модификации для температур 105°C - требуется изменить систему стабилизации. Пробуем комбинации фенольных антиоксидантов с фосфитами - пока лучший результат показывает смесь Irganox 1010/Westin 619 в соотношении 1:2.

Интересное направление - нанокомпозиты. Добавка 3-5% органо-модифицированной монтмориллонитовой глины улучшает барьерные свойства, но появляются проблемы с дисперсностью. Пока не вышли на стабильные результаты в промышленных масштабах.

Из последних наработок - состав с пониженным дымовыделением для специальных применений. В испытаниях показатель светопропускания достиг 82% при норме 60% - это открывает возможности для использования в подводных объектах, где важна видимость при эвакуации.