Публикации

Качество кабельного изделия во многом определяется применяемыми в составе кабеля материалами как металлического проводника, так и изоляционно-оболочковых материалов. 

С сожалением нужно констатировать тот факт, что качество полимерных изоляционных материалов, а в первую очередь ПВХ-пластикатов, очень часто не позволяет производителям кабеля быть спокойными за безопасность выпускаемой продукции. Классические (стандартные) испытания входного контроля не всегда способны гарантировать последующее качество изделия, в особенности это касается пожарных свойств кабелей с индексом LS. Такие материалы необходимо испытывать в составе кабеля. Проведение данных испытаний на каждой партии материала по объективным причинам не предоставляется возможным. В связи с чем остаётся риск рецептурной нестабильности поступающих партий пластиката. Нестабильность зачастую связана не только с недобросовестной работой самих поставщиков ПВХ-пластикатов, но и производителей компонентов для изготовления тех самых пластикатов. Но как выяснить, стабильна ли рецептура поставщика от партии к партии? Для решения данной задачи с 2019 года на заводах ООО «ХКА» (АО «ЭКЗ» г. Кольчугино, АО «Сибкабель» г. Томск, АО «Уралкабель» г. Екатеринбург) внедрена методика идентификации материалов методом термогравиметрического анализа (ТГА) (рис. 1).

 
Рис. 1. Прибор идентификации материалов методом ТГА

Метод ТГА основан на регистрации изменения массы образца материала в зависимости от температуры. Это достигается путем использования специального прибора – термоанализатора, который состоит из высокоточных весов и камеры нагрева с тиглем, куда помещается испытуемый образец (рис. 2). Камера нагревается за счёт специальной электропечи, температура образца в каждый момент изменения температуры фиксируется термопарой, которая находится под дном тигля с образцом. Для управления процессом, который полностью повторяется для каждого нового образца, и снятия термогравиметрических кривых используется персональный компьютер со специальным программным обеспечением. О применении ТГА в качестве контроля идентичности рецептурного состава пластикатов идёт речь в данной статье.

Для допуска к применению на заводах ООО «ХКА» материалы проходят полный перечень испытаний на соответствие нормативной документации. При получении положительного результата изготавливаются опытные образцы нескольких кабелей, конструкции которых содержат максимальное количество горючей массы (полимеров). Кабели подвергаются испытаниям в соответствии с НД, в том числе проходят пожарные испытания на нераспространение горения и на образование дыма при горении и тлении. Наряду с данными испытаниями специалистами производится оценка технологичности переработки материалов в основных цехах производства. При положительном результате всех испытаний образцы материалов проходят термогравиметрический анализ по разработанной методике, результатом которого является характерная для каждого материала кривая (зависимость потери массы от температуры). Такая кривая сохраняется в базу как индикатор материала, выдержавшего все испытания, соответствующего всем требованиям и относящийся к конкретному производителю. Каждая следующая поступающая партия материала, помимо стандартных испытаний входного контроля, в обязательном порядке будет проверена на рецептурную идентичность посредством ТГ (термогравиметрия) анализа.

Проверка не требует специальных знаний в химии и не раскрывает секретов рецептурного состава изготовителя. 

 
Рис. 2. Процесс установки образца в камеру анализатора

Далее будут рассмотрены два случая сравнения материалов по нашей методике между собой – с положительным и отрицательным результатом. Положительным результатом условно названа сходимость (идентичность) в соответствии с методикой более 90 %, отрицательным – менее 90 %. Сходимость вычисляется на основании математического аппарата, предусматривающего сравнение некоторого установленного количества характерных точек кривых между собой. К примеру, на рис. 3 показан положительный результат сходимости с идентичностью около 96 %, вновь прибывшая партия материала полностью удовлетворяет всем предъявляемым требованиям. На рис. 4 для примера рассмотрен вариант низкой сходимости между материалами – менее 65 %. Необходимо сделать пояснения, что для четкости восприятия на рисунках представлены кривые, полученные результатом усреднения между несколькими проведенными анализами тестируемой партии. Сам математический аппарат предполагает проведение не менее 3 испытаний каждой партии для общей оценки идентичности.

 
Рис. 3. Кривые двух идентичных партий материалов одной марки и производителя

 

Рис. 4. Кривые двух неидентичных партий материалов одной марки и производителя

Набранный опыт применения прибора ТГ анализа, а также статистика результатов испытаний материалов и КПП позволяют сделать вывод о том, что отклонение графика ТГА обязательно влечёт изменение результатов классических испытаний. И наоборот, изменение свойств материала (вследствие изменения рецептуры материала) не пройдёт незамеченным для прибора ТГ анализа.

ТГА занимает несколько часов и проходит полностью в автоматическом режиме. Таким образом появляется возможность и инструмент для быстрого контроля качества поступающих материалов, с возможностью существенного снижения объёма испытаний входного контроля. Расчётная экономия средств от снижения количества испытаний может достигать нескольких миллионов рублей в год. Стоит отметить, что отечественные производители ПВХ-пластикатов также начинают осваивать данную методику контроля качества, что безусловно является позитивным индикатором для качества индустрии в целом.

А.А. Ивонин, главный специалист по силовым кабелям АО «НИКИ г. Томск»