1. 소개
EVA는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)의 약자로 폴리올레핀 고분자입니다. 낮은 용융 온도, 우수한 유동성, 극성 및 비할로겐 원소로 인해 다양한 폴리머 및 광물 분말과 호환 가능하며 다양한 기계적 및 물리적 특성, 전기적 특성 및 처리 성능 균형이 뛰어나며 가격이 저렴하지 않습니다. 높기 때문에 시장 공급이 충분하므로 케이블 절연재로 충전재, 외장재로도 사용할 수 있습니다. 열가소성 재료로 만들 수 있으며 열경화성 가교 재료로 만들 수 있습니다.
난연제와 함께 EVA의 다양한 용도는 연기가 적은 할로겐 프리 또는 할로겐 연료 장벽으로 만들 수 있습니다. EVA의 높은 VA 함량을 기본 재료로 선택하여 내유성 재료로 만들 수도 있습니다. 적당한 EVA의 용융 지수를 선택하고 EVA 난연제 충전재를 2~3배 추가하면 압출 공정 성능과 가격이 보다 균형 잡힌 산소 차단재(충진재)로 만들어질 수 있습니다.
본 논문에서는 EVA의 구조적 특성을 통해 케이블 산업에서의 응용 사례와 발전 전망을 소개한다.
2. 구조적 특성
합성을 생산할 때 중합도 n/m의 비율을 변경하면 EVA의 5~90%에서 VA 함량을 생성할 수 있습니다. 총 중합도를 높이면 분자량이 수만에서 수십만 EVA로 생성될 수 있습니다. 일반적으로 EVA 플라스틱으로 알려진 부분 결정화, 낮은 탄성으로 인해 VA 함량이 40% 미만입니다. VA 함량이 40%를 초과하면 결정화가 없는 고무 같은 엘라스토머가 일반적으로 EVM 고무로 알려져 있습니다.
1. 2 속성
EVA의 분자 사슬은 선형 포화 구조이므로 열 노화, 내후성 및 내오존성이 우수합니다.
EVA 분자 주쇄에는 이중 결합, 벤젠 고리, 아실, 아민 그룹 및 연소 시 연기가 나기 쉬운 기타 그룹이 포함되어 있지 않으며, 측쇄에도 메틸, 페닐, 시아노 및 기타 그룹을 연소할 때 연기가 나기 쉬운 그룹이 포함되어 있지 않습니다. 또한, 분자 자체에는 할로겐 원소가 포함되어 있지 않으므로 저연 할로겐 프리 저항성 연료 베이스에 특히 적합합니다.
EVA 측쇄에 있는 비닐 아세테이트(VA) 그룹의 큰 크기와 중간 극성은 비닐 백본의 결정화 경향을 억제하고 미네랄 필러와 잘 결합하여 고성능 장벽 연료를 위한 조건을 조성한다는 것을 의미합니다. 케이블 표준 요구 사항을 충족하려면 부피 함량이 50% 이상인 난연제(예: Al(OH) 3, Mg(OH) 2 등)를 추가해야 하기 때문에 연기가 적고 할로겐이 없는 레지스트의 경우 특히 그렇습니다. 난연성을 위해. VA 함량이 중간~높은 EVA를 베이스로 사용하여 연기가 적고 특성이 우수한 할로겐 프리 난연 연료를 생산합니다.
EVA 측쇄 비닐아세테이트기(VA)는 극성을 띠므로 VA 함량이 높을수록 폴리머의 극성이 높아지고 내유성이 좋아집니다. 케이블 산업에서 요구되는 내유성은 주로 비극성 또는 약극성 미네랄 오일을 견딜 수 있는 능력을 의미합니다. 유사 호환성 원리에 따라 VA 함량이 높은 EVA를 기본 재료로 사용하여 연기가 적고 내유성이 우수한 할로겐 프리 연료 장벽을 생성합니다.
알파-올레핀 H 원자의 EVA 분자 성능은 더 활동적이며 과산화물 라디칼 또는 고에너지 전자 방사선 효과에서 H 가교 반응을 일으키기 쉽고 가교 플라스틱 또는 고무가 되어 까다로운 성능 요구 사항을 만들 수 있습니다. 특수 전선 및 케이블 재료.
비닐아세테이트기를 첨가하면 EVA의 용융온도가 크게 떨어지며, VA 짧은 측쇄의 개수로 EVA의 흐름이 증가할 수 있다. 따라서 압출 성능은 유사한 폴리에틸렌의 분자 구조보다 훨씬 우수하여 반도체 차폐 재료와 할로겐 및 무할로겐 연료 장벽에 선호되는 기본 재료가 됩니다.
2 제품 장점
2. 1 매우 높은 비용 성능
EVA의 물리적, 기계적 특성, 내열성, 내후성, 내오존성, 전기적 특성이 매우 좋습니다. 적절한 등급을 선택하여 내열성, 난연성 성능을 만들 수 있을 뿐만 아니라 내유성, 내용제성 특수 케이블 재료도 만들 수 있습니다.
열가소성 EVA 소재는 주로 VA 함량이 15%~46%, 용융 지수가 0.5~4 등급으로 사용됩니다. EVA에는 많은 제조업체, 많은 브랜드, 다양한 옵션, 적당한 가격, 적절한 공급이 있으며 사용자는 웹 사이트의 EVA 섹션을 열기만 하면 브랜드, 성능, 가격, 배송 위치를 한눈에 선택할 수 있습니다. 편리한.
EVA는 폴리올레핀 폴리머로 부드러움과 성능 비교에서 폴리에틸렌(PE) 소재와 연질 폴리염화비닐(PVC) 케이블 소재가 유사하다. 그러나 좀 더 연구해 보면 EVA와 위의 두 가지 유형의 소재가 대체할 수 없는 우월함을 발견할 수 있습니다.
2. 2 우수한 처리 성능
케이블 응용 분야의 EVA는 중압 및 고전압 케이블 차폐 재료로 처음에는 내부 및 외부에서 사용되었으며 나중에 무할로겐 연료 장벽으로 확장되었습니다. 가공 관점에서 볼 때 이 두 가지 유형의 재료는 "고충전 재료"로 간주됩니다. 전도성 카본 블랙을 많이 추가하고 점도를 높여야 하기 때문에 차폐 재료는 유동성이 급격히 떨어졌습니다. 무할로겐 난연제 연료에는 무할로겐 난연제를 많이 첨가해야 하며, 무할로겐 재료 점도가 급격히 증가하고 유동성이 급격히 떨어졌습니다. 해결책은 많은 양의 충전제를 수용할 수 있으면서도 용융 점도가 낮고 유동성이 좋은 폴리머를 찾는 것입니다. 이러한 이유로 EVA가 선호되는 선택입니다.
압출 가공 온도 및 전단 속도에 따른 EVA 용융 점도는 급격한 감소를 증가시키므로 사용자는 압출기 온도와 스크류 속도만 조정하면 되며 와이어 및 케이블 제품의 탁월한 성능을 만들 수 있습니다. 국내외 다수의 적용 사례에 따르면 고충진 저연 할로겐 프리 재료의 경우 점도가 너무 커서 용융 지수가 너무 작기 때문에 낮은 압축비 스크류(압축비 미만)만 사용하는 것으로 나타났습니다. 1. 3) 압출, 좋은 압출 품질을 보장하기 위해. 가황제가 포함된 고무 기반 EVM 재료는 고무 압출기와 범용 압출기 모두에서 압출될 수 있습니다. 후속 가황(가교) 공정은 열화학적(과산화물) 가교 또는 전자 가속기 조사 가교에 의해 수행될 수 있습니다.
2. 3 수정 및 적용이 용이함
전선과 케이블은 하늘에서 땅까지, 산에서 바다까지 어디에나 있습니다. 전선 및 케이블 사용자 요구 사항도 다양하고 이상합니다. 전선 및 케이블의 구조는 유사하지만 성능 차이는 주로 절연체 및 피복 피복 재료에 반영됩니다.
지금까지 국내외에서 연성 PVC는 여전히 케이블 산업에 사용되는 고분자 재료의 대부분을 차지하고 있습니다. 그러나 환경 보호와 지속 가능한 발전에 대한 인식이 높아지고 있습니다.
PVC 재료는 크게 제한되어 있으며 과학자들은 PVC를 대체할 재료를 찾기 위해 가능한 모든 노력을 기울이고 있으며 그 중 가장 유망한 재료는 EVA입니다.
EVA는 다양한 폴리머와 혼합할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 미네랄 분말 및 가공 보조제와도 혼합할 수 있으며, 혼합 제품은 플라스틱 케이블용 열가소성 플라스틱으로 만들 수 있을 뿐만 아니라 고무 케이블용 가교 고무로도 만들 수 있습니다. 배합 설계자는 사용자(또는 표준) 요구 사항인 EVA를 기본 재료로 하여 재료의 성능이 요구 사항을 충족하도록 할 수 있습니다.
3 EVA 적용 범위
3. 1 고전압 전력케이블의 반도전성 차폐재로 사용
우리 모두가 알고 있듯이 차폐재의 주요 재료는 전도성 카본 블랙입니다. 플라스틱 또는 고무 기재에 카본 블랙을 많이 첨가하면 차폐재의 유동성과 압출 수준의 평활도가 심각하게 저하됩니다. 고전압 케이블의 부분 방전을 방지하려면 내부 및 외부 실드가 얇고 윤기가 나며 밝고 균일해야 합니다. 다른 폴리머에 비해 EVA는 이 작업을 더 쉽게 수행할 수 있습니다. 그 이유는 EVA의 압출 공정이 특히 좋고 흐름이 좋으며 용융 파열 현상이 발생하지 않기 때문입니다. 차폐 재료는 두 가지 범주로 나뉩니다. 내부 차폐라고 불리는 외부 도체로 감싼 – 내부 스크린 재료와 함께; 외부 쉴드라고 불리는 외부 단열재로 감싼 – 외부 스크린 재료와 함께; 내부 스크린 소재는 대부분 열가소성입니다. 내부 스크린 소재는 대부분 열가소성이며 VA 함량이 18~28%인 EVA를 기반으로 하는 경우가 많습니다. 외부 스크린 소재는 대부분 가교되어 있고 벗겨낼 수 있으며 VA 함량이 40~46%인 EVA를 기반으로 하는 경우가 많습니다.
3. 2 열가소성 및 가교 난연성 연료
열가소성 난연성 폴리올레핀은 케이블 산업에서 널리 사용되며 주로 해양 케이블, 전력 케이블 및 고급 건설 라인의 할로겐 또는 무할로겐 요구 사항에 사용됩니다. 장기 작동 온도 범위는 70~90°C입니다.
매우 높은 전기 성능 요구 사항을 갖는 10kV 이상의 중압 및 고전압 전력 케이블의 경우 난연성 특성은 주로 외피에 의해 결정됩니다. 일부 환경적으로 까다로운 건물이나 프로젝트에서는 케이블이 연기가 적고 할로겐이 없으며 독성이 낮거나 연기가 적고 할로겐 특성이 낮아야 하므로 열가소성 난연성 폴리올레핀이 실행 가능한 솔루션입니다.
일부 특수 목적의 경우 외경이 크지 않고 특수 케이블 사이의 105 ~ 150 ℃ 내열성, 가교 난연성 폴리올레핀 소재, 가교는 자체 생산 조건에 따라 케이블 제조업체에서 선택할 수 있습니다. , 전통적인 고압 증기 또는 고온 염욕뿐만 아니라 전자 가속기 실온 조사 가교 방식도 가능합니다. 장기간 작동 온도는 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ 세 가지 파일로 나뉘며 생산 공장은 사용자 또는 표준, 할로겐 프리 또는 할로겐 함유 연료 장벽의 다양한 요구 사항에 따라 만들 수 있습니다.
폴리올레핀이 비극성 또는 약극성 극성 중합체라는 것은 잘 알려져 있습니다. 폴리올레핀은 광유와 극성이 유사하기 때문에 유사한 상용성의 원리에 따라 대부분 내유성이 낮은 것으로 간주됩니다. 그러나 국내외의 많은 케이블 표준에서는 가교 저항이 오일, 용제, 심지어 오일 슬러리, 산 및 알칼리에 대해서도 우수한 저항성을 가져야 한다고 규정하고 있습니다. 이는 재료 연구자들에게 어려운 과제입니다. 현재 중국이든 해외이든 이러한 까다로운 재료가 개발되었으며 그 기본 재료는 EVA입니다.
3. 3 산소차단재
연선 다중 코어 케이블은 외부 피복 내부 충전재가 할로겐 프리 연료 배리어로 만들어진 경우 둥근 케이블 모양을 보장하기 위해 채워야 하는 코어 사이에 빈 공간이 많습니다. 이 충진층은 케이블이 연소될 때 화염 장벽(산소) 역할을 하므로 업계에서는 "산소 장벽"으로 알려져 있습니다.
산소 차단재의 기본 요구 사항은 우수한 압출 특성, 우수한 할로겐 프리 난연성(일반적으로 40 이상의 산소 지수) 및 저렴한 비용입니다.
이 산소 장벽은 10년 이상 케이블 산업에서 광범위하게 사용되었으며 케이블의 난연성을 크게 향상시켰습니다. 산소 배리어는 무할로겐 난연성 케이블과 무할로겐 난연성 케이블(예: PVC) 모두에 사용할 수 있습니다. 많은 실습을 통해 산소 장벽이 있는 케이블이 단일 수직 연소 및 다발 연소 테스트를 통과할 가능성이 더 높은 것으로 나타났습니다.
재료 배합의 관점에서 볼 때, 이 산소 차단재는 실제로 "초고충전재"입니다. 왜냐하면 저비용을 충족하려면 고충전재를 사용해야 하고, 높은 산소 지수를 달성하려면 높은 비율을 추가해야 하기 때문입니다. Mg(OH)2또는 Al(OH)3의 (2~3배), 압출이 잘 되려면 EVA를 모재로 선택해야 합니다.
3. 4개량 PE 외장재
폴리에틸렌 외장재는 두 가지 문제가 발생하기 쉽습니다. 첫째, 압출 중에 용융 파손(즉, 상어 가죽)이 발생하기 쉽습니다. 둘째, 환경적 스트레스 균열이 발생하기 쉽습니다. 가장 간단한 해결책은 제제에 일정 비율의 EVA를 추가하는 것입니다. 주로 Grade의 낮은 VA 함량을 사용하는 Modified EVA로 사용되며 용융 지수는 1~2 사이가 적합합니다.
4. 개발 전망
(1) EVA는 케이블 산업에서 널리 사용되어 왔으며 매년 점진적이고 꾸준한 성장을 보이고 있습니다. 특히 지난 10년 동안 환경 보호의 중요성으로 인해 EVA 기반 연료 저항성이 급속히 발전하여 부분적으로 PVC 기반 케이블 소재 추세를 대체했습니다. 가격 대비 성능이 뛰어나고 압출 가공 성능도 뛰어나 다른 소재를 대체하기 어렵습니다.
(2) 케이블 산업의 연간 EVA 수지 소비량은 100,000톤에 가깝고 EVA 수지 품종의 선택, VA 함량이 낮은 것부터 높은 것까지 사용되며 케이블 재료 과립화 기업 규모가 크지 않고 매년 각 기업으로 확산됩니다. 수천 톤의 EVA 수지만이 상하로 존재하므로 EVA 업계의 거대 기업의 관심은 아닐 것입니다. 예를 들어 할로겐 프리 난연 모재의 가장 많은 양은 EVA 수지의 VA / MI = 28 /2 ~ 3 (예 : 미국 DuPont의 EVA 265 #)의 주요 선택입니다. 그리고 이 규격의 EVA는 현재까지 국내 제조사에서 생산, 공급하는 업체가 없습니다. 다른 EVA 수지 생산 및 공급에 비해 VA 함량은 28 이상, 용융 지수는 3 미만입니다.
(3) 국내 경쟁자가 없기 때문에 외국 기업이 EVA를 생산하고 가격이 오랫동안 높아 국내 케이블 공장 생산 열정을 심각하게 억압했습니다. 고무형 EVM의 VA 함량은 50% 이상이 외국 업체가 장악하고 있으며, 가격도 해당 브랜드의 VA 함량과 2~3배 비슷합니다. 이러한 높은 가격은 결국 이 고무형 EVM의 양에도 영향을 미치므로 케이블 업계는 국내 EVA 제조업체에 EVA의 국내 생산 속도를 향상시킬 것을 요구하고 있습니다. 산업계의 생산이 많아지면서 EVA 수지의 사용이 많아졌습니다.
(4) 세계화 시대의 환경 보호 물결에 힘입어 EVA는 케이블 업계에서 환경 친화적인 연료 저항을 위한 최고의 기본 재료로 간주됩니다. EVA의 사용은 매년 15%씩 증가하고 있으며 전망은 매우 밝습니다. 차폐재와 중·고압 전력케이블의 생산량 및 성장률은 약 8%~10% 사이이다. 폴리올레핀 저항성은 빠르게 성장하고 있으며 최근 몇 년간 15~20% 수준을 유지했으며, 예측 가능한 향후 5~10년 동안에도 이 성장률을 유지할 수 있습니다.
게시 시간: 2022년 7월 31일