«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
20
Х
отелось бы отметить следующие особен-
ности европейского рынка: фирмы-изго-
товители полимеров занимаются также и
компаундированием, тем же самым зани-
маются и кабельные предприятия, но одновременно
существует и тип изготовителей, доминирующий в
России, — в классификации докладчика это «неза-
висимые компаундеры», т.е. структура рынка явля-
ется достаточно гибкой.
На рис. 1 представлена цепочка движения по-
лимеров на кабельном рынке Европы. Структура и
объёмы потребления кабельных пластмасс в Европе
начиная с 2007 г. и прогноз на 2017 г. изображены
на рис. 2.
Европейская конференция
по кабельным пластмассам
В марте 2014 года в Кёльне состоялась традиционная ежегодная конфе-
ренция по применению полимеров в кабельной индустрии. По традиции она
была открыта докладом представителя фирмы AMI Consulting, посвящённым
общей ситуации в отрасли: «Тенденции развития европейского рынка пласт-
масс, применяемых в кабельной отрасли».
Олег БАРАШКОВ,
технический директор завода компаундов «Вестпласт»
Рис. 1. Схема движения исходных полимеров и компаундов на кабельном рынке Европы
Экспорт из Европы
Импорт в Европу
Европейский рынок
Производство
полимеров
Внутреннее
компаундиро-
вание
Совместно с
компаундирова-
нием
Независимый
компаундер
Европейский
производитель
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
21
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
По информации докладчика доля им-
порта на европейском кабельном рынке
составляет 17%, то есть европейские
производители достаточно успешно вы-
держивают глобальную конкуренцию.
Следует отметить, что по сравнению с
предыдущими конференциями доклад,
представленный AMI Consulting, носил
весьма общий характер, а желающим
получить более конкретную и существен-
ную информацию было предложено при-
обрести более чем 100-страничный до-
клад на ту же тему в индивидуальном
порядке.
Собственно, рабочая часть конфе-
ренции состояла из 4 сессий, содер-
жание докладов на которых будет рас-
смотрено далее. По тематике сессии
распределялись следующим образом:
• сессия 1 — негорючесть;
• сессия 2 — стандартизация и регули-
рование;
• сессия 3 — процессы и технологии;
• сессия 4 — новые сырьевые материа-
лы и добавки.
Данная статья будет построена сле-
дующим образом: будут упомянуты все
доклады в порядке их представления на
конференции, а наиболее существенные
с нашей точки зрения моменты будут
рассмотрены подробнее.
Доклад 1.1 «Новые замедлители
горения для безгалогенных компози-
ций»
В докладе рассмотрено влияние ряда
добавок на поведение безгалогенных
композиций при горении. Изучалось по-
ведение композиций на основе EVA и
PE, содержащих 170 массовых частей
гидроокиси магния или алюминия на 100
массовых частей полимера. В качестве
экспериментального метода использо-
вался Cone Calorimeter (рис. 3), причём
очень важным считается коксообразо-
вание (рис. 4). Упоминается о положи-
тельном влиянии наноглин
на коксо-
образование. Отмечается положитель-
ное влияние таких известных компонен-
тов, как бораты цинка и кальция, соедине-
ния олова (увеличение КИ), силиконовых
добавок на перерабатываемость, дымо-
образование и механические свойства.
В целом доклад может рассматриваться
как исследование модельных систем,
имеющее характер первичной информа-
Рис. 4. Испытания на Коне-калориметре композиций
на основе EVA, содержащих Mg(OH)
2
, силикон,
Firebrake Zn и B (стрелкой указана кривая
для композиций, дающих прочный кокс)
Рис. 2. Объёмы потребления кабельных пластмасс в Европе
по областям применения
Рис. 3. Синергетическое действие гидроксидов металлов и
цинкбората Firebrake в композициях на основе EVA
Бытовая техника и промышленность
Транспорт
Строительство
Инфраструктура
килотонны
время, с
300
250
200
150
100
50
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
время, с
300
250
200
150
100
50
0
0
200
400
600
800
1000
1200
MDH 65%
MDH 60%, ZB-Fine 5%
EVA (VA 19%) 35%
удельный
тепловой
поток – 50 кВт/м
2
Ск
орос
ть тепловыделения, кВт/м
2
2000
1000
0
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
АТH 65%
ATH 60%, ZB-Fine 5%
Ск
орос
ть тепловыделения, кВт/м
2
MDH 65%
MDH 60%, ZB-Fine 5%
MDH 60%,
SFR100 5%
MDH 55%, ZB-Fine 5%
SFR100 5%
EVA (VA 19%) 35%
удельный
тепловой
поток – 50 кВт/м
2
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
22
ции для разработки рецептур под конкретные техни-
ческие задачи. Особенно это относится к эффектам,
связанным с введением наноглин.
Аналогичный характер имел доклад 1.2 «За-
медлители горения компонент ICL на основе гид-
роокиси магния для применения в кабелях».
Компания производит и разрабатывает антипи-
рены для полимерных композиций. В докладе рас-
смотрено влияние дисперсности и поверхностной
обработки различными агентами (стеаратами, ви-
нил- и аминосиланами) на свойства композиций
на примере модельных рецептур. Описаны новые
продукты FR-1120 — борат кальция на силикат-
ном носителе (для частичной замены Sb
2
O
3
в ПВХ-
пластикатах), отмечается синергетический эффект
FR-1120 с Mg(OH)
2
в безгалогенных композициях,
который позволяет избежать «цинкового ожога» в
ПВХ-композициях. Описан новый фосфорный анти-
пирен Furol P 26 — низколетучий порошкообразный
продукт, рекомендованный к применению во многих
промышленных полимерах, в том числе в безгало-
генных композициях. Экспериментальный метод для
оценки действия антипиренов — Cone Calorimeter +
визуальная оценка коксообразования.
Доклад 1.3 «Вредное влияние кабелей на по-
жарную безопасность зданий»
Доклад может представлять существенный инте-
рес по обилию конкретных экспериментальных дан-
ных, ссылок на нормативные документы. Рассма-
триваются различные сценарии развития пожара.
Приведём данные по выделению CO и HCL при го-
рении силовых и оптических кабелей при различной
интенсивности вентиляции.
В выводах доклада отмечается, что хотя кабели
дают малую часть пожарной нагрузки в зданиях, но
многочисленные исследования доказывают, что вы-
деляющиеся токсичные компоненты могут быть при-
чиной серьёзных проблем при эвакуации людей при
пожаре. Доклад заслуживает внимательного изуче-
ния со стороны специалистов.
Доклад 1.4 «Состав многофункциональных
концентратов для трудногорючих безгалогенных
композиций. Поведение наноглин в безгалоген-
ных композициях»
В докладе рассматривается влияние наноглин на
механические свойства безгалогенных композиций
(модельных рецептур). Отмечается, что это влия-
ние зависит от типа совместителя в безгалогенной
Рис. 5. Классификация полимерных кабельных материалов согласно Европейской
строительной декларации
Еврокласс
A
ca
B1
ca
B2
ca
C
ca
D
ca
E
ca
F
ca
EN 60332-1-2
распространение
пламени
EN ISO 1716
высшая
теплотворность
EN 50399
выделение теплоты
поверхностное
распространение
пламени
Критерий
классификации
Добавочный
критерий
Сертификат
соответствия
«1+» включает в себя
основные типовые испытания
и продолжительное
наблюдение, контрольное
испытание образцов,
выполненное заводским
отделом производственного
контроля
«3» включает в себя
основные типовые испытания,
выполняемые лабораторией
производственного контроля
завода-производителя
«4» – стандартные
типовые испытания и
производственный контроль
заводом-производителем
«огнестойкие»
(например с
минеральной
изоляцией)
низкая
пожаро-
опасность
(различные
уровни)
стандартные
кабели
нет опреде-
лённого
использования
дымообразование
(s1a, s1b, s2, s3)
EN 50399/EN 61034-2
кислотность
(a1, a2, a3)
EN 50267-2-3
горячие капли
(d0, d1,d2)
EN 50399
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
23
композиции. В зависимости от
типа совместителя введение
наноглины может как увеличи-
вать, так и уменьшать величину
относительного удлинения при
разрыве. Поскольку введение
наноглины улучшает качество
кокса и противодействует ка-
плепадению, композиция HFFR
с наноглиной может быть под-
нята по CPR-классификации
(рис. 5).
Доклад
2.1 «Сертифика-
ция по UL для европейской
кабельной промышленности»
представлял собой предложе-
ние услуг по сертификации ка-
бельной продукции на мировом
рынке.
Доклад 2.2 «Новый режим
регулирования для кабелей
в Европейском союзе» был
представлен Prysmian Group.
Рис. 6. Относительное удлинение гомогенных и гетерогенных
материалов
гомогенный
гетерогенный
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
5
10
Образцы
У
длинение, %
15
20
25
Рис. 7. Трёхстадийный механизм действия гидромагнезита-хунтита как замедлителя горения
Влаговыделение
Выделение
углекислого
газа
Образование
кокса
Потеря в массе, %
Температурный диапазон активности замедлителя горения,
о
С
0
10
20
30
40
50
200
300
400
500
600
700
800
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
24
В докладе подробно описаны для производите-
лей кабелей все аспекты применения CPR. Самыми
существенными признаются три характеристики ка-
беля:
• реакция на пламя;
• сопротивление
горению;
• выделение вредных веществ.
Основным стандартом для кабелей в системе
CPR является EN 50575.
Доклад 2.3 фирмы Nexans
был посвящён спе-
цифической теме вредного воздействия кабелей на
окружающую среду.
Доклад 3.1 «Разработка оптимизированной
оболочки из полиэтилена для силовых кабелей»
(Франция)
В докладе указывается на высокую степень
кристалличности ПЭ как на один из главных его
недостатков, мешающих получать гомогенные
материалы. На рис. 6 показана разница в вели-
чинах относительного удлинения гомогенных и
гетерогенных материалов. Для улучшения гомо-
генности и снижения степени кристалличности
предлагается применение диспергирующих до-
бавок.
Доклад 3.2 «Оптимизация условий перера-
ботки безгалогенных композиций, содержащих
гидромагнезит и хунтит» представлен фирмой
LKAB Minerals.
Доклад посвящён применению минеральных на-
полнителей гидромагнезита Mg
5
(CO
3
)
4
(OH)
2
4H
2
O и
хунтита Mg
3
Са(CO
3
)
4
в безгалогенных композициях
на основе EVA.
При высоких температурах оба минерала разла-
гаются, поглощая 1 кДж/г тепла. Кривая потери мас-
сы смеси НМН (содержащей оба материала) пока-
зана на рис. 7. Кривая тепловыделения композиции
на основе EVA, содержащих ATH (гидроокись алю-
миния) и НМН, представлена на рис. 8.
При практическом значении тепловыделения ко-
личество тепла, выделившееся за 1200 сек у компо-
зиции НМН, существенно ниже по сравнению с ком-
позицией с АТН. Отмечается, что плоская структура
хунтита обеспечивает образование более прочного
кокса.
Достоинством представленной работы является
доведение её до логического конца — отработки
получения композиций, рецептуры которых произво-
дятся на оборудовании фирмы BUSS.
Рис. 8. Кривая тепловыделения композиций на основе EVA, содержащих
гидромагнезит-хунтит и гидроокись алюминия
суммарное выделение тепла за 1200 секунд у гидромагнезита-хунтита и гидроокиси алюминия
время, с
HRR, кВт/м
2
гидроксид алюминия
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
60% ATH в EVA
снижение
тепловыделения
на 25%
за период
1200 секунд
60% HMH в EVA
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
25
Доклад 3.3 фирмы BGS Beta-Gamma-Service
GmbH & Co. KG «Электронно-лучевая сшивка —
гибкий и конкурентоспособный процесс для
изготовления высококачественных кабелей»
посвящён описанию преимуществ радиационной
сшивки при производстве кабелей. На рис. 9 дан
перечень полимеров, к которым применили про-
цесс. Отдельно указаны полимеры, требующие на-
личия в рецептуре специальных добавок, как необ-
ходимого условия успешной реализации процесса.
Доклад достаточно подробный и представляет не-
сомненный интерес.
Доклад 4.1 «Новые исследования по водным
триингам в пероксидносшитом полиэтилене»
(совместно фирма DOW Electrical & Telecommuni-
cations и ВНИИКП)
посвящён специфической теме
водных триингов в кабелях среднего напряжения с
изоляцией из сшитого полиэтилена.
Доклад 4.2 фирмы WACKER «Силиконовые
эластомеры — решения для кабельной изоляции
и кабельных аксессуаров»
посвящён описанию
преимуществ силиконовых полимеров. Содержит
общеизвестные данные и пригоден для первичного
ознакомления с темой.
Доклад 4.3 «Подбор антиоксидантов для ка-
бельного ПВХ-пластиката» фирмы Perstorp
цели-
ком посвящён теме ПВХ, в котором рекламируются
антиоксиданты и пластификаторы, производимые
фирмой.
Доклад 4.4 фирмы Mixer SpA «Не содержащий
свинца компаунд на основе ЭПДМ для кабелей
среднего напряжения»
Хотя доклад посвящён достаточно узкой теме —
решению экологической проблемы за счёт устране-
ния соединений свинца из рецептур на основе EPDM
и преимуществ новых бессвинцовых рецептур при
долговременном термостарении, главный интерес
для российской аудитории может представлять сама
фирма Mixer и используемые ею технологии, про-
изводимые материалы и области применения. Мы
предполагаем посвятить этой фирме отдельную пу-
бликацию.
Рис. 9. Электронно-сшиваемые кабельные композиции
необходимы специальные добавки
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
26
Рис. 10. Химическая структура суперабсорбента
Доклад 4.5 фирмы Evonik «Суперабсорбирую-
щие полимеры (САП) как водоблокирующие ком-
поненты в кабелях
» посвящён описанию структур
и свойств водоблокирующих компаундов на основе
частично нейтрализированного полимера полиакри-
ловой кислоты (рис. 10). Доклад весьма основате-
лен, содержит большое количество информации по
затронутой теме.
Доклад 4.6 фирмы LyondellBasell «Мультимо-
дальный полиэтилен и его применение в кабелях
и проводах»
Исходной точкой для проведения работы послу-
жил тот факт, что не все марки HDPE могут быть
использованы в качестве материала для оболочки
кабелей. В докладе описаны способ получения и
преимущества мультимодального полиэтилена с до-
бавкой второго мономера при синтезе. Синтез муль-
тимодального полиэтилена происходит в несколько
стадий. Сущность полученного результата можно
понять из рис. 11. Результатом является улучшение
механических свойств без ухудшения перерабаты-
ваемости.
Доклад 4.7 «Полупроводящие компа-
унды для кабелей высокого напряжения»
фирмы Buss AG & Opticial Control Systems
GmbH
На рис. 12 представлены
требования к полупро-
водящим компаундам и методы контроля, на рис. 13
даны компоненты рецептур.
На рис. 14 описан механизм электропроводно-
сти и показана её зависимость от содержания сажи.
Рассмотрен процесс переработки полупроводящих
компаундов на оборудовании фирмы Buss. В выво-
дах доклада подчеркивается, что основными факто-
рами для достижения нужного технического резуль-
тата в данном случае являются:
• правильный подбор сырьевых компонентов;
• процесс
смешения;
• методы тестирования, в качестве которых реко-
мендуются оптические методы контроля, подроб-
но описанные в докладе.
ВЫВОДЫ
В целом материалы конференции дают возмож-
ность получить реальное представление о направ-
лениях развития в области кабельных пластмасс в
Европе.
Очевидно, что движущей силой развития в этой
области является гармоническое использование
возможностей, представленных экономикой Евро-
пы, а именно большой и постоянно обновляющийся
выбор сырьевых компонентов, новое перерабатыва-
ющее оборудование, очень серьёзные усилия в об-
ласти стандартизации и методах контроля.
SAP — это поперечно-сшитая и частично нейтрализуемая (в основном натрием) полиакриловая кислота,
формирующая трёхмерную сеть
HOOC
NA ОOC
NA ОOC
COO Na
COO Na
COO Na
COOH
COO Na
COOH
COO Na
COO Na
COOH
COOH
COO Na
COO Na
Na ОOC
COO Na
HOOC
COO Na
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
27
Рис. 11. Молекулярно-массовое распределение конечного продукта, состоящего из трёх
фракций с различной молекулярной массой
Рис. 12. Основные технические требования к полупроводящим композициям
Относительная
концентрация
Молекулярный
вес
лучше работоспособность,
выше устойчивость
Полимер на основе ПЭНД
выше сопротивление
разрушению, выше устойчивость
к динамической нагрузке
Воск
Низкое удельное электрическое сопротивление
(IEC 60840, IEC 62067, AEIC CS9-06,
ICEA S 108-720)
Гладкость поверхности
(максимальная высота выступов и неровно-
стей, например по стандартам AEIC CS9-06,
ICEA S 108-720)
Чистота (низкое содержание ионов)
(AEIC CS9-06)
С другими кабельными компонентами,
соединениями и выводами
MFI (индекс расплава),
горение, температурная устойчивость
Содержание серы
Содержание золы
Изоляционный экран
Проводник
ρ
< 1000
Ω
•
м
ρ
< 500
Ω
•
м
h < 125
μм
75
μм
50
μм
< 0,005%
< 0,005%
4–11
кВ
/
μм
13–14
кВ
/
μм
Проводник
Макс. вес
G
max
Проводник
Изоляционный экран
Совместимость
(IEC 60840, IEC 62067)
Работоспособность
R1
R2
R3
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2014, www.kabel-news.ru
28
Производство
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ
Рис. 14. Зависимость электропроводности полупроводящей композиции
от содержания сажи
Рис. 13. Типовая рецептура полупроводящей композиции
Композиция
• Теория адсорбции. Удельное сопротивление
в зависимости от объёма заполнения части-
цами.
• Предел смешения. «Всё или ничего». Свой-
ство кривой удельного сопротивления (соз-
дание проводящей сети).
Неправильное дисперсионное смешивание
может уничтожить структуру сажи.
Содержание сажи
Массовая доля, %
Логарифм э
лек
трическ
ого
сопротивления, Ом•м
Порог перк
о
ляции
Низкое удельное электрическое сопротивление
Зависит от:
• качества межчастичных контактов;
• совокупного размера и формы (большая
площадь поверхности по отношению к объ-
ёмной доле учащает контакты);
• смешивание — хорошее дисперсионное и
распределительное смешивание увеличи-
вает количество межчастичных взаимодей-
ствий.
Компонент
Содержание, %
(массовая доля)
Назначение
Этиленовый сополимер
(EBA, EEA, EVA,…)
~60
полимерная матрица
Сажа (специальные
проводящие и дополнительно
очищенные сорта)
30—40
электропроводность
Стабилизаторы
<1
сопротивляемость к
термоокислительной деградации
Пероксиды
1—2
образуют поперечные связи в
соединении
Другие добавки
3—5
для улучшения экструдирования
Оригинал статьи: Европейская конференция по кабельным пластмассам
В марте 2014 года в Кёльне состоялась традиционная ежегодная конференция по применению полимеров в кабельной индустрии. В данной статье перечислены все доклады в порядке их представления на конференции, а наиболее существенные из них будут рассмотрены подробнее в следующих номерах журнала.
