Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары

О некоторых аспектах проблемы качества пластикатов ПП

В условиях отсутствия в кабельной отрасли независимой системы оценки соответствия, построенной по алгоритмам предусмотренным совокупностью стандартов серии 17000, остро стоит вопрос о поддержании уровня качества кабельной продукции и, соответственно уровня качества кабельных пластикатов. 

Описание механизмов действия этой универсальной системы изложено в статье Свистунова М.Г., размещённой на RusCable.Ru[1].

То, что проблема качества далека от своего разрешения, показывает последний инцидент на Подольском кабельном заводе, имевший место при реализации концепции «Открытого склада» (см. RusCable Live, запись от 30.10.2020).

Весьма распространенным является мнение, что решение проблемы может быть целиком отнесено к компетенции производителей пластиката.

Для решения проблемы качества пластиката используются различные частные подходы, включающие технические и организационные моменты, в частности можно упомянуть «Декларацию» участников рынка от ноября 2018 года как наиболее известную [2].

Эти подходы можно разделить на две группы: 1) основанные на проверке соответствия состава данного образца пластиката составу стандартного образца 2) основанные на формировании совокупности техтребований к пластикату и контроль за соблюдением этих требований.

Применение методов физико-химического анализа для реализации подхода 1) описано в работе [3]. 

Здесь уместно будет привести цитаты из этой работы: которая называется «Идентификация кабельных полимерных материалов, как практическая задача»:  наша цель снятие физико-химических  отпечатков пальцев с того или иного полимерного материала для того, чтобы можно было получить ответ на следующий вопрос: изготовлено  ли изделие из тех более или менее дорогих материалов, которые обеспечивают высокое качество и надежность продукции или более дешевых и не способных обеспечить требуемое качество и надежность; а также: «Кроме того идентификация необходима для подтверждения постоянства рецептуры материалов, применяемых при промышленном производстве кабельных  изделий».

Остановимся сначала на тезисе из первой цитаты о замене более или менее дорогих материалов более или менее дешевыми.

Компоненты рецептур пластиков ПП хорошо известны [4]. Рассмотрим эти компоненты на предмет их удешевления: 1) суспензионный поливинилхлорид с Кф70 – это стандартный продукт, имеющий определённую рыночную цену. 

2) фталатные пластификаторы - существующие технологии не позволяют выпускать низкокачественный продукт по более низкой цене.

3) гидроокиси - стандартный продукт, имеющий рыночную стоимость.

4) мел – см п. 3.

5) трехокись сурьмы - продукт не имеет аналогов и торгуется по рыночной цене.

6) Борат цинка – см п. 5. 

Вклад остальных компонентов в ценообразовании не столь существенен.

Какие выводы можно сделать из проведенного рассмотрения? То, что «более или менее дешевых» компонентов рецептуры совокупность присутствия которых и определяет ее технические характеристики, т.е. ПВХ, пластификаторов, гидроокисей и т.д. не существует. Например, наиболее дорогим компонентом рецептур ПП является трехокись сурьмы, которая стоит 7 $. Трехокись сурьмы — это химическое соединение постоянного состава с формулой Sb2O3 и каких-либо ее «дешёвых» вариантов попросту не существует. 

Реальный путь удешевления рецептуры — это «недовложение» дорогих компонентов или их отсутствие в рецептурах при введении избыточных количеств мела.

Что же касается термина «снятие отпечатков пальцев», то в цитируемой статье, в декларации ноября 2018 и в практике некоторых организаций для реализации и этого понятия применяется метод ТГА.

Метод ТГА безусловно привлекает быстротой (эксперимент занимает порядка 30 минут) и простотой эксперимента (отсутствует пробоподготовка), масса образца составляет всего несколько десятков миллиграмм. Однако, интерпретация кривых ТГА не так уж и однозначна. Прежде всего кривая ТГА композиции ПВХ-пластификатор не является суммой кривых компонентов, содержание же таких составляющих рецептур пластикатов ПП как трехокись сурьмы, борат и окись цинка и вовсе невозможно отследить.  Таким образом, разные по составу композиции могут иметь неотличимые кривые ТГА, т.е. иметь одинаковые «отпечатки пальцев». Неслучайно в разделе   стандарта США UL 1581 [5] Compound analysis, PVC compounds метод ТГА отсутствует.

Вообще говоря, к интерпретации результатов методов физико-химического анализа применительно к ПВХ надо подходить с большой осторожностью. Например, в статье [6] использован метод обращенной газовой хроматографии (ОГХ) для определения энергии активации испарения пластификаторов из ПВХ композиций.

Применение использованного в статье [6] варианта метода ОГХ,  в котором неподвижной фазой является порошкообразный ПВХ  известно [7], по некорректность результатов, полученных в статье [6] с помощью метода ОТХ связана с тем, что эксперимент проводится  при температуре 200С, при которой  ПВХ дигидрохлорируется за короткое время, теряя более 50% своей массы, то есть в ходе эксперимента состав исследуемого  объекта (ПВХ) существенно меняется и полученные результаты по величине энергии активации испарения пластификатора  (численно совпадающие с полученными методом ТГА) просто не имеют физического смысла.

Несоразмерность затраченных усилий с полученным результатом (аппаратура метода ТГА весьма дорогостоящая и требует квалифицированного обслуживающего персонала) при использовании метода ТГА в то же время не может рассматриваться как основная причина отказа от его  использования для контроля качества пластиката. Даже если бы этот метод обладал универсальными возможностями абсолютно точного определения состава композиций это не заменило бы необходимости испытаний пластиката и кабельной продукции в силу того факта, что одна и та же совокупность характеристик материала может быть достигнута различными рецептурными решениями.

Напомним, что в ТУ на кабельный пластикат зафиксирован только уровень свойств, а не состав композиций.

Рис.1 Варианты поведения рецептур пластиката в кабельных изделиях
Рис.1 Варианты поведения рецептур пластиката в кабельных изделиях

Таким образом, подход, основанный на сравнении состава испытуемого материала с составом стандартного образца, не может быть признан пригодным для решения проблемы поддержания уровня качества пластикатов ПП,

Более приемлемым и соответствующим стандартной процедуре представляется подход 2), основанный на контроле соответствия свойств материала утвержденной технической документацией (ГОСТ или ТУ).

Однако и здесь могут встретиться проблемы, общая причина которых состоит в том, что, вообще говоря, отсутствует однозначная прямая связь между характеристиками полимерного материала и характеристиками кабельной продукции. Неучёт этого факта и весьма распространенное мнение, что решение проблемы качества может быть целиком отнесено к компетенции производителей пластиката.

Для удобства понимания реальной ситуации ограничимся одним параметром – дымовыделением. Известно, что применение одних и тех же материалов в одних конструкциях обеспечивает выполнение требований по дымовыделению кабеля, а в других нет.

В качестве иллюстрации рассмотрим следующую схему (рис.1). Итак, мы имеем совокупность техтребований z, которым удовлетворяют рецептуры А, В, С, D.  Материалы по этим рецептурам используются для изготовления различных конструкций кабеля 1, 2, 3, 4. При измерении дымовыделения конструкции 1 и 2 соответствуют техтребованиям, а конструкции 3 и 4 – нет, причем у рецептуры С снята кривая ТГА, соответствующая стандартному образцу.

Таким образом, в рассматриваемом случае гарантией необходимого уровня дымовыделения кабельного изделия не может служить ни соответствие кривой ТГА материала кривой стандартного образца, ни соответствие характеристик пластиката требованиям Z.

Естественным путем решения задачи обеспечения необходимого уровня качества кабельного изделия представляется ужесточение технических требований: например в ТУ  16.К71-458-2019 требования по максимальной оптической плотности дыма составляют 180 в режиме тления и 200 в режиме горения, а в проекте ГОСТ на пластикаты ПП, разработанном ВНИИКП 120 и 150 соответственно. (для оболочек кабеля).

Предположим, что мы имеем набор техтребований z1, ужесточенный по сравнению с набором z и имеем набор рецептур А1, В1, С1 и D1 обеспечивающих как соответствие характеристик пластиката этим требованиям так и соответствие всех кабельных изделий конструкций 1, 2, 3 и 4 требованиям по дымовыделению. Т.е. задача выглядит решенной за счет ужесточения технических требований.

Однако, является ли такое решение оптимальным с экономической точки зрения? Безусловно нет. Рецептуры, удовлетворяющие по своим характеристикам совокупности требований z1 будут более дорогими, чем рецептуры, удовлетворяющие совокупности требований z и кабельному заводу придется переплачивать за материалы при производстве кабелей конструкции 1 и 2 без технической на то необходимости.

Завершая проведенное краткое рассмотрение некоторых аспектов проблемы контроля за уровнем качества пластикатов ПП мы можем констатировать, что она все еще не нашла эффективного решения и напряженная ситуация с качеством пластиката продолжает сохраняться, поскольку кабельные заводы на сегодняшний день не имеют гарантий относительно качества своей продукции.

Решению любой проблемы должен предшествовать сбор и анализ информации. К сожалению, мы не имеем достаточный по объему статистики рынка по ценам на пластикат и их техническим характеристикам за сколько-нибудь значительный период времени. Поэтому единичные измерения, подобные проведенным недавно на продукции Подольского кабельного завода, могут служить лишь информационным поводом для еще одного обращения к проблеме.

Нами летом 2018 г. проводился мониторинг характеристик пластикатов ПП различных производителей. Было испытано порядка 20 образцов. Результаты испытаний показали, что практически все образцы соответствовали требованиям по КИ и также практически все не соответствовали требованиям по показателям Тхр, хотя нареканий со стороны кабельных заводов по низкотемпературным характеристикам кабелей не было. Каковы причины такого поголовного несоответствия качества пластиката по одному из параметров? Их две. Первая, чисто техническая - неадекватность показателя Тхр существенно наполненных композиций. В новой редакции ГОСТ, на пластикаты ПП разработанной ВНИИКП, этот показатель отсутствует и для оценки низкотемпературных характеристик пластиката введены другие показатели. Производители пластиката еще до появления новой редакции ГОСТ с помощью метода проб и ошибок учли эту ситуацию и оптимизировали рецептуры. На этом примере можно видеть важность создания адекватных стандартов на кабельные полимерные композиции исходя из принципа примата характеристик кабеля.

Что же является движущей силой процесса отклонения свойств пластиката по показателю Тхр от требований ТУ? Это, безусловно, стремление снизить себестоимость материала для сохранения места на рынке. В условиях российского рынка это стремление подкрепляет постоянный и мощный импульс – хроническая недомонетизация российской экономики [8].

Это давление, особенно сильное в моменты ухудшения экономической конъюнктуры может привести и на практике приводит (как это показывает история с занижением сечений) к выходу процесса удешевления композиций за пределы технической рациональности.

Для нейтрализации этого постоянного давления необходима постоянно действующая система оценки соответствия. Обязательным элементом этой системы должны быть организованные ее провайдером межлабораторные испытания. Также нельзя не отметить, что некоторых проблем с качеством пластиката можно было бы избежать, если бы на всех кабельных заводах был отлажен входной контроль.

Пока не создана постоянно действующая система оценки соответствия оптимальным вариантом для поддержания уровня качества кабельной продукции представляется грамотное и добросовестное техническое взаимодействие производителя кабельного пластиката с кабельным заводом. Необходимость такого взаимодействия связана еще и с тем, что некоторые характеристики кабельного изделия до некоторой степени зависит от конкретного оборудования, на котором перерабатывается пластикат, что может потребовать от производителя пластиката корректировки рецептур.

Еще раз повторим, что любые вариации рецептур должны подтверждаться соответствием кабельной продукции техническим требованием на кабель. Для технического сопровождения доработки рецептур необходим стандарт, построенный по типовому принципу. Такой стандарт в настоящее время обнародован ВНИИКП и находится в процессе доработки.

 

Список литературы:

  1. Свистунов М.Г.. Проблема соответствия кабелей техническим регламентам. Схема работающего рынка кабеля. Где скрыта истинная проблема присутствия контрафакта на кабельном рынке и низких цен?
  2. Декларация по обеспечению технических требований кабельно-проводниковой промышленности, 2018г.
  3. Крючков А.А., Савин Д.В., Степанова Т.А., Шувалов М.Ю. Идентификация кабельных полимерных материалов как практическая задача, Кабели и провода, с.3, №6, 2019 г.
  4. Патент на полезную модель 103658
  5. Стандарт США UL 1581
  6. Крючков А.А., Степанова Т.А. Применение хроматографических методов для определения энергии активации термического старения кабельных ПВХ-пластикатов, Кабели и провода, с.15, №1, 2019г.
  7. Барашков О.К., Барштейн Р.С. Хроматографический метод определения предела совместимости лубрикантов с поливинилхлоридом, Высокомолекулярные соединения, 1985, т.27,Б, с.39
  8. Хазин М.Л., Воспоминания о будущем, изд. Пальмира, 2020, 464.

Обсудить на форуме

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Партнёры: В наличии кабель ВБШв 2х35 на складе  ООО "Рукабель" предлагает АРкКаВнг(A) 1х16/16 со склада  Реализация АВРГ 4х6(ож) из наличия
Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно
АЛЮР и космос. Прямой эфир RusCable Live
+