Оболочечный материал из безгалогенного полиолефина с низким дымовыделением и высокой огнестойкостью на 125°C

Когда слышишь про оболочечный материал из безгалогенного полиолефина, первое, что приходит в голову — это маркировка LSZH, но на практике всё сложнее. Многие думают, что главное — убрать галогены, а огнестойкость сама приложится. Но вот этот момент с рабочей температурой 125°C — это уже не просто 'стойкость', а расчёт на реальные перегрузки в кабельных трассах, где стандартные 70-90°C не спасают.

Почему именно полиолефин, а не ПВХ

Раньше в ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов экспериментировали с модифицированным ПВХ — да, дым был поменьше, но при 100°C начиналось пожелтение, не говоря уже о выделениях при тлении. Перешли на полиолефин именно из-за стабильности при высоких температурах. Но и тут не без подводных камней: если не выдержать соотношение антипиренов и стабилизаторов, материал начинает 'потеть' — миграция добавок на поверхность.

Один из заказов был для судовой электропроводки — там требования к дымовыделению жёсткие, плюс постоянная вибрация. Использовали безгалогенный полиолефин с алюминиевым тригидратом и инновационными силиконовыми модификаторами. Результат? При испытаниях на горение дымовыделение упало ниже 15%, но первоначально эластичность просела — пришлось добавлять пластификаторы на основе полиолефиновых эластомеров.

Кстати, про температурный предел 125°C — это не просто цифра. В тестовой лаборатории на https://www.zhxclkj.ru гоняли кабели в термокамере при циклическом нагреве до 140°C. После 200 циклов трещин не было, но на изгибах появилась ломкость — отсюда и решили остановиться на 125°C как безопасном максимуме.

Ошибки в подборе антипиренов

Сначала пробовали меламиновые соли — дешёво, но при 110°C начиналось вспучивание оболочки. Для кабелей, которые прокладываются в пучках, это катастрофа: нарушается теплоотвод. Перешли на фосфор-азотные системы, но тут столкнулись с другой проблемой — они гигроскопичны, и при влажности выше 70% электрические характеристики кабеля плавали.

В проекте для метрополитена чуть не провалились из-за этого: кабели проходили по тоннелям с конденсатом. Спасла замена на антипирены на основе гидроксида магния — дороже, но стабильнее. Кстати, именно тогда в ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов разработали свою рецептуру, которую теперь используют в серии материалов с низким дымовыделением для транспортной инфраструктуры.

Заметил, что многие производители экономят на дисперсии добавок — вроде бы по рецептуре всё верно, но при экструзии появляются полосы. Это следствие плохой совместимости полиолефина с антипиренами. Мы у себя ввели обязательный тест на микротомографе — смотрим распределение частиц в объёме материала.

Практические сложности с технологией экструзии

Экструзия оболочечного материала с наполнителями — отдельная головная боль. Высокое содержание антипиренов (до 60% в некоторых рецептурах) приводит к износу шнеков. После 300 часов работы на одном из производственных участков заметили падение давления в зоне дозирования — оказалось, из-за абразивного воздействия гидроксида алюминия.

Пришлось переходить на биметаллические шнеки с карбид-вольфрамовым покрытием. Да, дороже, но зато стабильный выход продукции. Кстати, для высокой огнестойкости важно не только содержание антипиренов, но и однородность экструзии — локальные уплотнения становятся мостиками тепла при пожаре.

Один из наших клиентов жаловался на неравномерность окраски оболочки — серые полосы. Разбирались неделю: оказалось, проблема в скорости охлаждения в водяной ванне. При быстром охлаждении поверхность схватывалась, а внутренние слои продолжали усаживаться — появлялись микротрещины, которые влияли на оптические свойства (прозрачность для дыма при испытаниях).

Особенности сертификации для разных рынков

С европейскими стандартами по низкому дымовыделению всё более-менее понятно — EN 50399, IEC 60332-3. Но когда начали поставлять кабели в страны СНГ, столкнулись с тем, что местные нормы требуют отдельного испытания на токсичность газов при горении. Пришлось дорабатывать рецептуру — уменьшать процент связующих смол, которые при термическом разложении давали цианистые соединения.

Вот тут пригодился опыт ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов с экологически чистыми материалами — их разработки по полимерным функциональным маточным смесям позволили создать композицию, которая прошла не только по дымовыделению, но и по индексу токсичности.

Запомнился случай с кабелем для атомной станции — там требования к огнестойкости были не по времени горения, а по сохранению работоспособности при 1000°C в течение 90 минут. Стандартный безгалогенный полиолефин не тянул, пришлось комбинировать с силиконовыми покрытиями. Но это уже другая история.

Экономические аспекты применения

Себестоимость оболочечного материала с такими характеристиками выше обычного на 40-60%. Многие заказчики сначала сопротивляются, пока не покажешь им расчёты по сокращению страховых выплат — например, в проекте торгового центра использование кабеля с нашей оболочкой снизило категорию пожарной опасности с К1 до К2, что дало экономию на системе дымоудаления.

Но есть и обратные примеры: для временных сооружений иногда выгоднее брать дешёвые аналоги, хоть и с риском. Мы в таких случаях предлагаем упрощённую версию — с пониженным содержанием антипиренов, но сохранением высокой огнестойкости за счёт инженерных пластиков.

Кстати, на сайте https://www.zhxclkj.ru сейчас представлены как раз такие решения — компромиссные варианты для разных бюджетов. Но лично я всегда настаиваю на полной рецептуре: экономия на материалах потом обходится дороже при ликвидации последствий.

Перспективы развития материалов

Сейчас экспериментируем с наноразмерными антипиренами — они не так сильно влияют на механические свойства. Первые тесты показывают, что можно снизить содержание наполнителей на 15% без потери огнестойкости на 125°C. Но проблема в диспергировании — агломераты частиц сводят на нет все преимущества.

Ещё одно направление — интеллектуальные добавки, которые меняют структуру при нагреве. Например, при 100°C образуется вспененный слой, который работает как тепловой барьер. Но пока это лабораторные образцы, до серии далеко.

В ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов недавно запустили линию по производству модифицированных пластиков как раз для таких задач — совмещать противопожарные свойства с другими функциями. Думаю, через пару лет увидим на рынке оболочечные материалы, которые сами сигнализируют о перегреве за счёт изменения электропроводности.