Полимерные безгалогеновые композиции в структуре кабеля

Традиционно при производстве кабельной изоляции наибольшее распространение получили материалы, основанные на поливинилхлориде (ПВХ) и полиолефинах (ПО), и в первую очередь на полиэтилене (ПЭ), являющемся представителем этого класса полимеров.

На протяжении длительного времени поливинилхлорид считался лучшим материалом для обеспечения пожаробезопасности, так как он менее горюч, чем полиэтилен. Предыдущие исследования, направленные на усовершенствование пожаробезопасности полиэтиленовых материалов, не достигли требуемого уровня, который был достигнут при разработках ПВХ-составов для проводов.

За последние годы наряду с требованиями по обеспечению пожаробезопасности возникли новые вопросы, касающиеся других аспектов пожарной безопасности: токсичности летучих продуктов сгорания, дымообразования и коррозионной активности материалов. В ответ на это около 30 лет назад началась активная разработка безгалогенных кабельных материалов на основе полиолефинов, которые должны были не только соответствовать ПВХ по уровню пожаробезопасности, но и превзойти его по другим параметрам безопасности. Современный тип кабельной продукции получил множество названий, но в России чаще всего используются обозначения «HF» или «нг-HF», что указывает на отсутствие галогенов и негорючесть материала.

Классические кабельные материалы содержат поливинилхлорид (ПВХ), который является одним из наиболее распространенных пластиков. Однако ПВХ при возгорании выделяет значительное количество хлора, что может привести к образованию токсичного газа и плотного черного дыма. Безгалогеновые композиции лишены этих недостатков, обеспечивая повышенную безопасность при использовании.

Понятие полимерных безгалогенных композиций

Полимерные безгалогенные композиции – материалы, которые состоят из двух и более компонентов. Среди этого набора компонентов выделяется основной материал, в который внедряются все остальные. Этот основной материал называется матрицей, а дополнительные материалы наполнителями.

Примером полимерной композиции является материал, не содержащий галогенов на основе полиэтилена в изоляции и оболочке кабеля (кабели в маркировкой HF). Матрица этого материала следующая: полиэтилен + наполнители и получается новый материал с новыми качественными характеристиками, которых не было у них по отдельности.

Такая композиция более термостойкая, что позволяет использовать ее как в качестве оболочки кабеля, так и в качестве изоляции.

Что означает “безгалогенный”?

Термин «безгалогенный» ассоциируется с малодымностью и низкой токсичностью летучих веществ сгорания, а также отсутствием токсичных и коррозионно-активных газов, включая хлористый водород и другие галоидоводороды. Таким образом, утверждается, что использование безгалогенных материалов предпочтительнее в условиях повышенного риска пожара по сравнению с поливинилхлоридными материалами.

Безгалогеновыми композициями называют материалы, которые при горении выделяют минимальное количество токсичных газов и дыма. Это достигается за счет отсутствия галогенов – химических элементов, таких как хлор, бром, фтор и йод, которые могут выделяться при нагревании и горении обычных полимерных композиций.

Преимущества использования безгалогенных композиций

Повышенная пожарная безопасность. Безгалогеновые материалы обладают низкой дымообразующей способностью и низким уровнем выделения токсичных веществ при горении. Это особенно важно в местах массового скопления людей, таких как торговые центры, офисные здания, школы и больницы.

Экологическая чистота. Отсутствие галогенов делает эти материалы менее вредными для окружающей среды, так как они не выделяют опасных химикатов при утилизации.

Улучшенные механические свойства. Многие безгалогеновые композиции обладают повышенной стойкостью к воздействию высоких температур, ультрафиолетового излучения и агрессивных сред, что увеличивает срок службы кабелей.

Хорошая электрическая изоляция. Эти материалы обеспечивают надежную защиту проводников от внешних воздействий, предотвращают утечки тока и снижают риск коротких замыканий.

Применение безгалогенных композиций в кабелях

Безгалогеновые композиции широко применяются в различных видах кабелей:

Кабели для внутренней прокладки. Используются в зданиях и сооружениях, где требуется высокая степень пожарной безопасности. Например, в жилых домах, гостиницах, больницах и школах.

Кабели для наружной прокладки. Применяются в условиях, требующих устойчивости к внешним воздействиям, таким как солнечное излучение, дождь, снег и другие природные факторы.

Специальные кабели. Кабели для применения в шахтах, тоннелях, метрополитенах и других объектах, где необходимо обеспечить максимальную безопасность и надежность работы оборудования.

Примеры безгалогеновых композиций

Существует несколько типов полимерных безгалогенных композиций, используемых в производстве кабелей:

Этиленвинилацетат (EVA). Этот материал обладает хорошими диэлектрическими свойствами и высокой эластичностью, что позволяет использовать его в качестве изоляции и оболочки кабелей.

Термопластичный полиуретан (ТПУ). Обладает отличной устойчивостью к истиранию, химическим веществам и высоким температурам. Часто используется в оболочках кабелей, работающих в тяжелых условиях.

Композиции на основе полиолефинов. Включают такие материалы, как полиэтилен и полипропилен, модифицированные специальными добавками для улучшения огнестойкости и снижения дымовыделения.

Фторполимеры. Хотя они и содержат фтор, но при этом не выделяют токсичные газы при горении благодаря своей химической стабильности.

Таким образом, полимерные безгалогеновые композиции становятся неотъемлемым элементом современных кабельных решений, отвечающих требованиям безопасности и экологичности. Их использование обеспечивает минимизацию рисков при возгорании, снижение уровня токсичных выбросов и улучшение эксплуатационных характеристик кабелей. В условиях растущих стандартов качества и ужесточающихся норм пожарной безопасности, безгалогеновые материалы занимают все более значимое место в производственной цепочке кабельной продукции. Будущее этой отрасли неразрывно связано с дальнейшим совершенствованием таких композитов, что позволит создавать еще более надежные и безопасные решения для передачи энергии и информации.