Изображение: shutterstock.com
Метод КИ отлично работает в случае пластикатов ПВХ, однако в случае безгалогенных компаундов при одном и том же значении КИ может происходить как полное сгорание кабеля, так и самозатухание. В чем же причина таких разительных различий? Дело в том, что рецептура системы антипиренов в кабельных пластикатах ПВХ давно устоялась и не претерпевает принципиальных изменений. Поэтому и удалось установить связь между значением КИ и реальной трудногорючестью пластиката. В то же время рецептуры безгалогенных компаундов еще не до конца устоялись, и производители находятся в поиске наилучших решений в силу относительной новизны этого продуктового сегмента и недостаточности нормативной регуляторной базы. Система антипиренов в композициях может кардинально отличаться, а также некоторыми недобросовестными производителями могут использоваться рецептурные «трюки», основанные на технике проведения испытания по методу КИ и позволяющие обеспечить высокий результат при более низкой реальной стойкости компаунда к огню.
Таким образом, мы подходим к необходимости выбора иного, более объективного и достоверного метода входного контроля и оценки качества полимерных кабельных безгалогенных компаундов пониженной пожарной опасности. При этом избранный метод должен быть простым, экспрессным и дешевым.
По совокупности признаков наиболее подходящим методом для экспресс-оценки качества безгалогенных кабельных компаундов пониженной пожарной опасности оказывается метод динамического термогравиметрического анализа (ТГА). Он позволяет качественно и количественно определить основные компоненты системы антипиренов в безгалогенном компаунде, что достаточно для оценки его противопожарных свойств.
Известно, что в классических рецептурах безгалогенных компаундов применяются три вида наполнителей-антипиренов – гидроксид алюминия (АТН), гидроксид магния (MDH) и карбонат кальция (CaCO3). Первые два из перечисленных компонентов придают компаунду трудногорючесть, а CaCO3 используется в качестве дешевого и технологичного наполнителя, который, однако, противопожарными свойствами не обладает. Именно соотношением этих трех компонентов и определяется эффективность системы антипиренов. При этом чем больше в рецептуре карбоната кальция, тем хуже его трудногорючесть.
Благодаря тому, что карбонат кальция термически разлагается гораздо позже (около 800 °С), чем АТН и MDH (200 и 330 °С соответственно), его наличие и количество в рецептуре легко определить методом ТГА и, соответственно, сделать вывод о качестве материала. В подтверждение этого тезиса был проведен ТГА безгалогенных компаундов высокого и среднего качества, а также фальсификата (см. рисунок).
Все эти компаунды имеют значение КИ = 35, однако в испытании на нераспространение пламени при вертикальной прокладке показывают разный результат. Другое дело – результаты ТГА. Так, по потере массы Dm образца в районе пика разложения CaCO3 (около 800 °С), в данном случае – 0 % у компаунда (а), почти 14 % у компаунда (б) и 27 % у компаунда (в), можно судить о количестве карбоната кальция – дешевого наполнителя, являющегося «мертвым весом» с точки зрения трудногорючести рецептуры.
В компаунде (а) карбоната кальция нет совсем, что обусловливает его высокую трудногорючесть и быстрое затухание в вертикальном тесте. В компаунде (б) карбоната кальция умеренное количество, которое все еще позволяет обеспечить прохождение испытания на нераспространение пламени при приемлемой стоимости материала. А в материале (в) карбонат кальция применен практически «единолично». Такой компаунд имеет повышенную плотность и не может обеспечить самозатухание в вертикальном тесте.
Таким образом, КИ не является исчерпывающим показателем для оценки качества трудногорючих безгалогенных кабельных компаундов. Для этих целей рекомендуется использовать его в совокупности с результатами ТГА.
Express Quality Evaluation of the Wire&Cable Halogen-free Flame Retardant compounds
V. M. Karpov
It is shown that the Limiting oxygen index is not a reliable indicator for quality evaluation of HFFR cable compounds. For these purposes, it is recommended to use it in conjunction with the results of thermogravimetric analysis.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 10 (317) 2025 г., с. 10-11.
