Термоэластопласты против резины

Стирольные термоэластопласты (ТЭПы) (англ. аббревиатура TPE-S) объединяют класс полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе стирольных блок-сополимеров, таких как СБС (стирол-бутадиен-стирол) (англ. SBS) и СЕБС (стиро-этилен-бутилен-стирол) (англ. SEBS).

В состав ТЭПов входят:

• каучуки СБС, СЕБС — придают требуемую эластичность и мягкость,
• полиолефины — обеспечивают технологическую перерабатываемость материала на типовом экструзионном оборудовании,
• наполнители — улучшают технологичность процесса, снижают усадку,
• масла-мягчители — придают ТЭПам требуемую твердость,
• антиоксиданты — увеличивают стойкость ТЭПов к старению,
• УФ-стабилизаторы — повышают стойкость ТЭПов к воздействию УФ-излучения.

ТЭПы на основе стирольных каучуков в настоящее время успешно заменяют резины в таких областях, как:

1. Строительная отрасль. Замена EPDM-резины в уплотнителях на более технологичный и дешевый ТЭП, уплотняющие кольца для труб.

2. Автомобильная отрасль. Коврики автомобилей уже в большинстве случаев производят из ТЭПов, пыльники, колпаки, кордовые уплотнители для БелАЗов, уплотнители для стекол (в вагонах уплотнители на окнах серого цвета сделаны из ТЭПов) и прочие резиновые детали, у которых нет повышенных требований к эксплуатации.

3. Кабельная отрасль. Производство кабеля КГ, КГ-ХЛ и ПРС.

Средний темп роста потребления ТЭПов в мире составляет 6–7% ежегодно.

Использование ТЭПов в кабельной промышленности для производства кабеля КГ и КГ-ХЛ:
«Традиционная» технология производства кабеля КГ включала в себя «резиновую»
технологию. Процесс состоит из следующих технологических стадий:

1. Резиносмешение и подготовка смеси. Представляет собой резиносмеситель периодического действия с камерой от 200 л, куда оператор загружает брикеты каучука, добавки. Смесь перемешивается и выгружается на следующую стадию.

2. Вальцевание. Представляет собой вальцы, на которых происходит дополнительное перемешивание, снижение вязкости смеси, введение вулканизаторов, подогрев смеси перед последующей переработкой. По готовности смеси оператор делает надрез на вальце и протягивает образованное полотно до следующей стадии.

3. Экструдирование. Представляет собой червячный пресс с большим диаметром шнека (100–200 мм). Резиновая смесь поступает на шнек, далее под давлением выдавливается в формующую головку, через которую постоянно протягивается медная жила, в результате чего накладывается изоляция. Полученное изделие поступает на следующую стадию.

4. Вулканизация. Представляет собой протяженный термошкаф, где поддерживается заданная температура для сшивки (120–200 °С). Лимитирующим фактором на данном этапе (и соответственно — всего процесса) является время пребывания изделия в камере вулканизации. Скорость линии обычно находится в интервале 3–5 м/мин.

Как видно, данный процесс обладает рядом недостатков:
1. Высокая металлоемкость.
2. Большое количество обслуживающего персонала.
3. Вредность, т.к. люди работают и контактируют с вредными веществами (сажа, перекиси).
4. Отсутствие вторичной переработки.
5. Тихоходность процесса.

Процесс производства кабеля КГ из ТЭП состоит из следующих этапов:

1. Загрузка сырья в виде гранул в экструдер для ПВХ.
2. Наложение изоляции и оболочки по типовой технологии наложения.

Данный процесс обладает рядом преимуществ перед «резиновой» технологией:

1. Низкая металлоемкость. Переработка происходит на типовом оборудовании.
2. Низкое количество обслуживающего персонала.
3. Безвредность (при наличии общецеховой вентиляции).
4. Наличие вторичной переработки ТЭПов.
5. Быстроходный процесс.

В чем же отличия кабеля КГ в резиновой оболочке и оболочке из ТЭПа?

Для начала необходимо определить области применения данного кабеля, а это:

1. Шнуры с вилками для электроинструмента, который может работать на улице.
2. Удлинители и переноски, также для работы на улице.
3. Нестационарная прокладка для подключения электрооборудования, например на месторождениях от генератора до буровой установки.
4. Бытовое использование населением.
5. Подключение сварочных станков.

Требования к кабелю КГ и КГ-ХЛ изложены в ГОСТ 24334–80 «Кабели силовые для нестационарной прокладки».
Согласно данному стандарту, кабели подвергаются определенным испытаниям.

Данные испытания кабель из резины и ТЭПа проходят без проблем (кроме испытания на нераспространение горения, т.к. для данного вида кабеля применяются иные материалы).

Особо необходимо отметить следующие отличия:

1. Кабель из ТЭПа может работать при температуре +100 °С, в то время как кабель из резиновой оболочки — только до +75 °С, а некоторые и того меньше. Это связано с наличием в резине сшивающих агентов, которые при повышении температуры начинают «дошивать» резину, и она дубеет и трескается. А учитывая тот момент, что практически все работают по нижней зоне допуска сечения жилы, перегревы в кабеле обеспечены.

2. УФ-стойкость. Кабель из ТЭПа выдерживает испытание на воздействие солнечного излучения (п. 2.5.5) (должно проводиться по ГОСТ 20.57.406 (метод 211–1) или ГОСТ 16962.1 (метод 211–1)), в то время как резиновая оболочка не выдерживает, в результате чего производители пишут в своих стандартах следующую фразу:
«Гарантийный срок эксплуатации кабелей — 6 месяцев со дня ввода в эксплуатацию, но не позднее 12 месяцев со дня изготовления».

Из вышеизложенного следует, что ТЭП на основе СЕБС-каучука является достойным заменителем резины в производстве кабеля КГ и КГ-ХЛ.