UV-сшитый кабельный материал (т.е. сшитый ультрафиолетовым излучением) завод

Когда слышишь про UV-сшитый кабельный материал, первое, что приходит в голову — это якобы ?прогрессивная? технология, которая решит все проблемы с термостойкостью изоляции. Но на практике всё сложнее. Многие до сих пор путают УФ-сшивку с радиационной, хотя разница принципиальная — в первом случае инициация поперечных связей в полимере идет под воздействием ультрафиолета, а не электронного пучка. Это дешевле, но требует точного контроля дозы облучения и состава сырья. Мы в ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов начинали с пробных партий ещё в 2018-м, и тогда столкнулись с тем, что даже незначительные отклонения в скорости протяжки кабеля через УФ-камеру вели к неравномерной степени сшивки. Приходилось подбирать фотоинициаторы под каждый тип полиэтилена — и это оказалось целым искусством.

Технологические сложности УФ-сшивки

Основная головная боль — равномерность облучения. Если в радиационной сшивке можно точно дозировать энергию, то с УФ всё зависит от геометрии кабеля, прозрачности материала и даже состояния ламп. Однажды запустили партию для телеком-кабеля, а на выходе получили ?пятнистую? структуру — где-то степень сшивки 75%, а где-то едва 40%. Пришлось переделывать всю систему отражателей в камере. Кстати, многие недооценивают роль стабилизаторов — они должны быть УФ-стойкими, иначе материал стареет ещё до начала эксплуатации.

Ещё момент — выбор полимера. Не каждый ПЭ подходит для УФ-сшивки. Мы тестировали разные марки, включая наши безгалогенные составы, и выяснили, что лучше всего работают модифицированные сополимеры с повышенной эластичностью. Например, наша серия ZHX-FR4700 показала стабильные 85% степени сшивки при стандартных параметрах облучения. Но это потребовало сотен экспериментов — меняли и длину волны УФ, и температуру предварительного разогрева.

Сейчас активно развиваем направление UV-сшитый кабельный материал для спецкабелей, где важна не только термостойкость, но и низкое дымовыделение. Тут пригодился наш опыт в создании безгалогенных композиций — добавляем специальные наполнители, которые не экранируют УФ, но при этом подавляют горение. Правда, пришлось балансировать между огнестойкостью и механическими свойствами.

Оборудование и его капризы

УФ-линии — штука требовательная. Если лампы ?садятся? всего на 10-15% по мощности, это сразу видно по степени сшивки. Мы в цеху держим журнал контроля интенсивности излучения, замеры делаем каждые 4 часа. И да, лампы надо регулярно чистить — даже тонкий слой пыли съедает до 20% эффективности. Кстати, охлаждение ламп — отдельная тема. Перегрев ведёт к деградации фотоинициаторов, не говоря уже о риске возгорания паров.

Особенно сложно с кабелями большого диаметра. Пришлось проектировать камеру с вращающимися бобинами, чтобы облучение шло со всех сторон равномерно. Первые испытания провалились — кабель толщиной от 25 мм сшивался только снаружи, внутри оставался вязким. Решение нашли, комбинируя ИК-нагрев и УФ-облучение, но это увеличило энергозатраты. Сейчас такие заказы берём только под конкретные ТЗ и всегда предупреждаем заказчика о рисках.

Интересный случай был с кабелем для горнодобывающей отрасли — требовалась повышенная стойкость к истиранию. Добавили в состав кремнийсодержащий модификатор, но он начал поглощать УФ на критической длине волны. Пришлось совместно с технологами из Чэнду Чжанхэ перерабатывать рецептуру, уменьшая концентрацию, но сохраняя прочность. В итоге получили продукт, который прошёл испытания в шахтных условиях.

Контроль качества — где мы ошибались

Сначала думали, что главный показатель — степень сшивки. Но быстро выяснилось, что даже при 90% материал может иметь низкую стойкость к тепловому старению. Теперь всегда проводим ускоренные испытания на термоокислительную деградацию — выдерживаем образцы при 150°C 168 часов и смотрим изменение elongation at break. Если падение больше 30%, партию бракуем.

Ещё одна ошибка — недооценка реологических свойств. Как-то раз запустили партию с повышенной текучестью расплава (думали, так легче экструдировать), а в УФ-камере материал поплыл под лампами. Пришлось экстренно останавливать линию и чистить формы. Теперь строго контролируем MFR на уровне 2-3 г/10 мин для наших UV-композиций.

Сейчас внедряем систему отслеживания каждой партии сырья — от приёмки до готового кабеля. Особенно важно для UV-сшитый кабельный материал, где даже партия полиэтилена с другим молекулярно-массовым распределением может всё испортить. На сайте https://www.zhxclkj.ru мы выложили технические требования к сырью для партнёров — это снизило количество рекламаций на 25%.

Рынок и специфика клиентов

Основные заказчики UV-сшитых материалов — производители кабелей для ВОЛС и автомобильной промышленности. Последние особенно требовательны к стабильности параметров. Был случай, когда немецкий автоконцерн забраковал три партии подряд из-за колебания диэлектрической проницаемости всего на 0,05. Оказалось, виной был новый поставщик антиоксидантов — его добавка давала микроскопические пузырьки при УФ-воздействии.

Интересно, что в Азии UV-технологии развиваются быстрее, чем в России. Наша компания ООО Чэнду Чжанхэ Новые технологии материалов активно перенимает китайский опыт, особенно в части автоматизации контроля. Например, внедрили систему компьютерного зрения для отслеживания равномерности окраски материала после облучения — это косвенный, но быстрый индикатор качества сшивки.

Сейчас вижу тенденцию к комбинированным решениям. Например, UV-сшитый кабельный материал с дополнительной защитой от гидролиза для ветровой энергетики. Тут пригодились наши разработки в области модифицированных пластиков — добавили гидрофобные присадки, которые не мешают УФ-сшивке, но резко повышают стойкость к влаге. Такие кабели уже тестируют на офшорных ветропарках.

Перспективы и наши разработки

Сейчас экспериментируем с нанокомпозитами — пытаемся совместить УФ-сшивку с дисперсией монтмориллонита для повышения трекингостойкости. Пока получается неустойчиво — наночастицы агломерируются под излучением. Коллеги из Чэнду Чжанхэ предлагают попробовать поверхностную модификацию глины, но это удорожает продукт минимум на 15%.

Ещё одно направление — снижение энергозатрат. Стандартные УФ-лампы потребляют до 40% всей энергии линии. Тестируем LED-УФ источники — пока они слабоваты для толстостенных изоляций, но для оболочки уже работают. Если удастся подобрать спектр, близкий к пику поглощения наших фотоинициаторов, будет прорыв.

Недавно начали поставки пробной партии UV-сшитого материала для гибких электронагревателей. Заказчик требовал сохранения эластичности после сшивки — пришлось разрабатывать специальный сополимер на основе наших инженерных пластиков. Получилось неидеально (прочность на разрыв ниже традиционных вариантов), но для статических применений сгодится. Дорабатываем.