Из истории проблемы

Общеизвестно, что ГОСТ 5960-72 «Пластикат поливинилхлоридный для изоляции и оболочек проводов и кабелей. Технические условия» давно и безнадёжно устарел. За многие годы было оформлено 9 изменений, он был дополнен многочисленными техническими условиями и, тем не менее, за неимением лучшего используется в большей или меньшей степени всеми химическими заводами, производящими кабельные ПВХ пластикаты и, как следствие, и всеми кабельными заводами.

Основные недостатки ГОСТ 5960-72: устаревший ассортимент кабельных ПВХ пластикатов, устаревшие требования, устаревшие методы испытаний, не соответствие по всем параметрам международным и европейским стандартам к кабельным компаундам.

Основные задачи при разработке ГОСТ Р на кабельные ПВХ пластикаты

1. Разработать базовый ассортимент кабельных ПВХ пластикатов с учётом международных и европейских стандартов, а также с учётом специфических особенностей кабельной под отрасли РФ.
2. Упорядочить требования к кабельным ПВХ пластикатам в зависимости от требований к материалам изоляции и оболочек кабелей различных классов.
3. Привести методы испытаний в соответствие с международными и европейскими стандартами.
4. Оптимизировать количество показателей из общего объёма испытаний, необходимых для оценки качества базовых марок ПВХ пластиката.
5. Учесть методические особенности отечественного опыта подготовки образцов для испытаний.
6. Исключить некоторые требование и соответствующие методы испытаний ГОСТ 5960-72, как устаревшие.

Международные, европейские и гармонизированные отечественные стандарты, принятые за основу разработки ГОСТ Р на кабельные ПВХ пластикаты

1. ГОСТ IEC 60227-1-2011 «Кабели с поливинилхлоридной изоляцией на номинальное напряжение 450/750 В включительно, ч.1 Общие требования».
2. МЭК 60502-1,2 «Кабели силовые с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 1 до 30 кВ включительно».
3. BS EN 50363-2005 «Insulation , sheathing and covering materials for low voltage energy cables».
4. ГОСТ IEC 60811, части: 1-1, 1-2, 1-4, 3-2 «Общие и специальные методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических и оптических кабелей».

В настоящей работе даётся анализ необходимых изменений в методах испытаний кабельных ПВХ пластикатов для внесения в разрабатываемый ГОСТ Р.

Анализ необходимых изменений в методах испытаний кабельных ПВХ пластикатов.

Таблица. Рекомендации по изменениям в методах испытаний в ГОСТ Р на кабельные ПВХ пластикаты

Коментарии к таблице в части обоснования изменений методов испытаний, предлагаемых в ГОСТ Р на кабельные ПВХ пластикаты

1. Количество посторонних включений, шт.

Этот показатель характеризует относительную степень загрязнения кабельных ПВХ пластикатов, в том числе, ухудшающий диэлектрические характеристики изоляции кабельных изделий. Во времена принятия этого показателя в Советском Союзе не было и качественного оборудования и качественных сырьевых материалов. Тем не менее, и тогда был прецедент требований по отсутствию посторонних включений: для ПВХ пластиката марки ИТ-105, предназначенной для изоляции автопроводов. Исключение допусков по включениям должно привести к повышению качественных характерисик и ПВХ пластикатов и, как следствие, качества кабельных изделий, том числе, по уменьшению количества пробоев изоляции и, соответственно, увеличению срока службы и повышению пожаробезопасности. Следует подчеркнуть, что такое требование отсутствует в международных и европейских стандартах. Современная отечественная практика также показывает на возможность исключения этого показателя. Многие химические заводы декларируют о разрабтке ПВХ-пластикатов типа ОМ-40 натурального, белого или изумительно белого ПВХ-пластикатов для наружных оболочек кабельных изделий. Естественно, что такие материалы не должны включать какие-либо посторонние включения.

2. Массовая доля гранул, оставшихся после просева на сите, %.

Этот показатель был введён в ГОСТ 5960-72 в связи с тем, что в то время из-за несовершенства оборудования в массе гранулята попадали слипшиеся гранулы. Этот деффект влияет на равномерность подачи гранулята в зону смешения при экструдировании изоляции/оболочек кабеля и, как следствие, неравномерность по длине толщины изоляции/оболочки кабеля. На современном оборудовании этот деффект может быть исключён.

3. Цвет.

Для материалов оболочки в отечественной практике традиционно он предполагался в чёрном исполнении и достигался введением в рецептуру техуглерода. В качестве примера можно привести марку ПВХ пластиката для оболочек кабельных изделий, разработанную в середине 70-х г.г. прошлого столетия. Однако, со временем появились самые разные модификации, как сказано выше, натурального, белого, изумительно белого цвета и др. В ПВХ пластикатах изоляционного назначения окрашивание, как правило, производится путём введения концентратов красителей в цвете, требуемом технической документацией на кабельные изделия.

4. Удельное объёмное электрическое сопротивление, ом·см при 20°С и при повышенных температурах.

В зависимости от марки ПВХ пластиката и требованиям по теплостойкости испытания проводятся при 20°С, 70°С или 105°С.

5. Прочность при разрыве.

Перевод размерности МПа (кг/см²) в Н/мм² – в соответствии с соответствующими требованиями к материалам изоляции и оболочек кабелей.

6. Относительное удлинение при разрыве, %.

Без изменений.

7. Температура хрупкости, °С.

В соответствии с многолетней практикой показатель «температура хрупкости» и на химических и на кабельных заводах, как правило, определяют в соответствии с п. 4.9.1 ГОСТ 5960-72 экспресс-методом путём изгиба образца толщиной 0,5 мм (для изоляции) или 1.0 мм (для оболочки) на 180°. Испытанные таким образом образцы не должны иметь трещин в месте изгиба. Изменения должны быть проведены, как минимум, по трём причинам. Во-первых, терминология: «температура хрупкости» не соответствует тому, что определяется. Подрузамевалось, что эта температура допустимая для эксплуатационных условий. Поэтому, правильным следует считать термин «морозостойкость» или «холодостойкость» Во-вторых, практика показала не однозначность принятой оценки: использовали; отсутствие разрушений, мелкие точки, крупные точки, мелкие трещины, крупные трещины. Всё это приводило к неоднозначности оценок разными заводами. Поэтому, при разработке последующих марок ПВХ пластикатов стали использовать следующий вид оценки: «испытанные образцы не должны иметь признаков хрупкого разрушения (разделения на части). В-третьих, принято во внимание, что кабели и, соответственно, элементы кабелей: изоляция и оболочки никогда в условиях эксплуатации не подвергаются изгибам на 180°. Предложено, в соответствии с международными и европейскими стандартами испытывать образцы изоляции и оболочек на изгиб через оправку определённого диаметра, как это делается и при испытании кабельных изделий. Понятно, что предлагаемые изменения сдвигают температуры применения материалов на 5-10(°С) и дают возможность применять более экономичные марки ПВХ пластикатов.

8. Потеря в массе при 160°С, 6 ч, %.

Этот показатель косвенно характеризует термостабильность ПВХ пластиката, т.е. эффективность термостабилизационной системы. Показатель заменён на более современный и достоверный показатель «термостастабильность при температуре 200°С, мин» при различных временах в зависимости от степени требуемой термостабильности.

9. Показатель «светостойкость»

Предлагается исключить. Метод чрезвычайно трудоёмкий и энергоёмкий, практически не применяется, может быть полезен лишь для специальных марок ПВХ пластикатов с повышенной атмосферостойкостью, которые могут изготавливаться по специализмрованным техническим условиям.

10. Горючесть.

Метод определения кислородного индекса наиболее распространён среди химических и кабельных заводов, более информативен. В отличие от зарубежных стандарьов в РФ создана чёткая классификация ПВХ пластикатов по степени горючести методом КИ.

11. Твёрдость при 20°С, МПа(кгс/см²), усл.ед.

Метод должен быть исключён. Наиболее распространёным методом явлется метод ШОР А, в том числе, для всех марок ПВХ пластикатов, не вошедших в ГОСТ 5960-72 и нарабатываемых по техническим условиям. Соответствует требованиям международных и европейских стандартов.

12. Твёрдость при 70°С, МПа(кгс/см²).

По рекомендованному методу ШОР А твёрдость при 70°С не определяется. Для разных марок ПВХ пластикатов твёрдость при повышенных температурах может колебаться в зависимости от назначения. Это многообразие квалифицированно оценивается методом продавливания путём регулирования температуры испытаний и длительности воздействия.

13. Температура размягчения, °С.

Метод недостаточно информативен. В настоящее время в спецификациях на конкретную марку ПВХ пластиката поставщиком пластиката указываются рекомендуемые температуры переработки по зонам экструдера.

14. Водопоглощение, %.

Оценка водопоглощения в мг/см², а не в %, является более точной так, как степень воздеййствия воды при эксплуатации зависит в первую очереде от площади контакта, а не от массы.

15. Плотность, г/см³.

Практика показывает, что характеристики ПВХ пластикатов конкретной марки могут быть достигнуты на рецептурах с различной плотностью. Поэтому, данное ограничение в ГОСТ Р является избыточным. Однако, учитывая то, что значение плотности является необходимой величиной при конструктивных расчётах расхода материала, показатель плотности (±Х г/см³) необходимо показывать в спецификациях.

16. Цветостойкость в везерометре при 70°С, ч.

Метод не предусмотрен в международных и квропейских стандартах, поэтому должен быть исключён, как избыточный. Указанный метод может быть использован при разработке в технических условиях на конкретные марки ПВХ пластикаты при наличии соответствующих требований.

17. Сохранение относительного удлинения после выдержки при 100°С, 7 сут, % (термостат без регулированного обмена воздуха).

Метод предназначен для сравнительной оценки степени старения ПВХ пластиката в зависимости от требований к даной марке материала. Метод в исполнении ГОСТ 5960-72, предназначенный для оценки относительной стойкости к старению ПВХ пластиката, неверен и не достаточен. В соответствии с ГОСТ 5960-72 испытания проводятся при температуре 100°С в течение 7 суток в термостате с нерегулированным обменом воздуха. Такие испытания могут приводить к неоднозначным и, как правило, завышенным оценкам стойкости к старению ПВХ пластикатов.

17а. Старение при повышенных температурах в термостате с регулированным (8-20 об/ч) обменом воздуха
Сохранение прочности, % (±)
Сохранение относительного удлинения, %, (±)
Потеря массы, мг/см².

В ГОСТ Р вводятся два дополнитеьных параметра: сохранение прочности, % и потеря массы, мг/см² . Кроме того, предполагается менять температуру и время старения в зависимости от требований к конкретной марке ПВХ пластиката. Эти изменения позволяют более точно идентефицировать марки ПВХ пластиката в зависимости от условий применения. Обязательное условие: старение проводится в термостатах с регулированным (8-20 об/ч) обменом воздуха.

18. Коэффициент изменения тангенса угла диэлектрических потерь полиэтилена в контакте с пластикатом.

Такой контакт должен быть исключен путём изолирования полиэтилена от ПВХ пластиката с использованием специальных лент. При невозможности должен использоваться ПВХ пластикат с низкой миграционной способностью по отдельным техническим условиям.

19. Обонятельный коэффициент, мл.

Показатель и метод были введены специально для ПВХ пластикаиа ОНЗ-40 (с низким запахом). ПВХ пластикат ОНЗ-40 был разработан для кабелей, применяемых в подлодках. Метод определения обонятельного коэффициента из-за сложности практически не применялся. Удовлетворительный результат достигался применением пластификатора (диоктилфталата) высшего сорта. Кроме того следует иметь в виду, что в настоящее время для подобных объектов рекомендуются кабели с использованием безгалогенных композиций на основе полиолефинов.

Кратко о требованиях к ПВХ- пластикатам типа ПП (предложения к размышлению)

1. Негорючесть. Кислородный индекс от 28 до 40% и выше в зависимости от конкретных требований к кабельным изделиям.
2. Показатель дымообразования Дмакс. в условиях горения и тления установить в пределах 200-250 усл.ед. (категория Д2).
   Ввести перспективные марки ПВХ-пластикатов типа ПП с Дмакс. в условиях горения и тления на уровне 50-120/150, которые должны обеспечить уровень выделения дыма категории Д1. Требования должны быть факультативными в течение 2-3х лет.
3. Показатель выделения хлористого водорода исключить или оставить факультативным ввиду того, что он не относится к показателям пожароопасности.
4. Токсичность летучих продуктов горения. Сохранить только марки ПП-МО (факультатив 2-3 года), как наиболее отвечающие требованиям пожарной безопасности.

ВЫВОДЫ и ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предлагаемые изменения ГОСТ Р на кабельные ПВХ пластикаты должны гармонизировать отечественые методов испытаний к требованиям в этой части международным и европейским стандартам.
2. В соответствии с предлагаемыми изменениями объём трудо- и энерго затрат должен значительно уменьшиться.
3. Предлагаемые изменения в методах испытаний позволяют гармонизировать отечественные и зарубежные кабельные ПВХ композиции и способствовать экспортно направленности отечественной, как химической, так и кабельной продукции.