뛰어난 전기적 특성, 가공성, 환경 성능으로 유명한 폴리올레핀 소재는 전선 및 케이블 산업에서 가장 널리 사용되는 절연 및 피복 소재 중 하나가 되었습니다.
폴리올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부텐과 같은 올레핀 단량체로부터 합성된 고분자량 중합체입니다. 케이블, 포장재, 건설, 자동차, 의료 산업 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다.
케이블 제조에 있어 폴리올레핀 소재는 낮은 유전율, 우수한 절연성, 그리고 뛰어난 내화학성을 제공하여 장기적인 안정성과 안전성을 보장합니다. 또한, 할로겐 프리 및 재활용 가능한 특성은 친환경적이고 지속 가능한 제조 분야의 최신 트렌드에도 부합합니다.
I. 단량체 유형에 따른 분류
1. 폴리에틸렌(PE)
폴리에틸렌(PE)은 에틸렌 단량체를 중합하여 만든 열가소성 수지이며, 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나입니다. 밀도와 분자 구조에 따라 LDPE, HDPE, LLDPE, XLPE로 구분됩니다.
(1)저밀도 폴리에틸렌(LDPE)
구조: 고압 자유 라디칼 중합으로 생성됨; 많은 분지형 사슬을 포함하고 있으며, 결정화도는 55~65%이고 밀도는 0.91~0.93 g/cm³입니다.
특성: 부드럽고 투명하며 충격에 강하지만 내열성은 적당합니다(최대 약 80°C).
용도: 일반적으로 통신 및 신호 케이블의 피복재로 사용되며 유연성과 절연성의 균형을 이룹니다.
(2) 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)
구조: 지글러-나타 촉매를 사용하여 저압에서 중합됨; 가지가 거의 없거나 전혀 없으며, 결정성이 높고(80-95%), 밀도는 0.94-0.96 g/cm³임.
특성: 강도와 강성이 높고, 화학적 안정성이 뛰어나지만 저온 인성이 약간 낮습니다.
용도: 절연층, 통신 도관, 광섬유 케이블 덮개 등에 널리 사용되며, 특히 옥외나 지하 설치 시 뛰어난 기상 및 기계적 보호 기능을 제공합니다.
(3) 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)
구조: 에틸렌과 α-올레핀의 공중합으로 짧은 사슬 분지가 있음; 밀도는 0.915~0.925 g/cm³임.
특성: 뛰어난 펑크 저항성과 유연성, 강도를 겸비했습니다.
용도: 저·중전압 케이블 및 제어 케이블의 피복 및 절연재에 적합하며 충격 및 굽힘 저항성을 향상시킵니다.
(4)가교 폴리에틸렌(XLPE)
구조: 화학적 또는 물리적 가교(실란, 과산화물 또는 전자빔)를 통해 형성된 3차원 네트워크입니다.
특성: 뛰어난 내열성, 기계적 강도, 전기 절연성, 내후성.
용도: 중·고전압 전력 케이블, 신에너지 케이블, 자동차 배선 하네스에 널리 사용되며 현대 케이블 제조에 널리 사용되는 절연 재료입니다.
2. 폴리프로필렌(PP)
프로필렌으로부터 중합된 폴리프로필렌(PP)은 밀도가 0.89~0.92 g/cm³이고, 녹는점은 164~176 °C이며, 작동 온도 범위는 -30 °C~140 °C입니다.
특성: 가볍고, 기계적 강도가 높고, 내화학성이 뛰어나고, 전기 절연성이 우수합니다.
용도: 주로 케이블의 무할로겐 절연 재료로 사용됩니다. 환경 보호에 대한 관심이 높아짐에 따라, 가교 폴리프로필렌(XLPP)과 변성 공중합체 PP는 철도, 풍력, 전기 자동차 케이블과 같은 고온 및 고전압 케이블 시스템에서 기존 폴리에틸렌을 점차 대체하고 있습니다.
3. 폴리부틸렌(PB)
폴리부틸렌에는 폴리(1-부텐)(PB-1)과 폴리이소부틸렌(PIB)이 포함됩니다.
특성: 내열성, 화학적 안정성, 크리프 저항성이 우수합니다.
응용 분야: PB-1은 파이프, 필름, 포장재에 사용되고, PIB는 가스 불투과성과 화학적 불활성으로 인해 케이블 제조에 방수 젤, 실런트, 충전재로 널리 적용됩니다. 일반적으로 광섬유 케이블의 밀봉 및 습기 보호에 사용됩니다.
II. 기타 일반 폴리올레핀 소재
(1) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA)
EVA는 에틸렌과 비닐 아세테이트를 결합하여 유연성과 내한성을 특징으로 합니다(-50°C에서도 유연성을 유지함).
특성: 부드럽고, 충격에 강하고, 무독성이며, 노화에 강합니다.
응용 분야: 케이블에서 EVA는 종종 저연성 무할로겐(LSZH) 제형의 유연성 개질제 또는 캐리어 수지로 사용되어 친환경 절연 및 덮개 재료의 가공 안정성과 유연성을 개선합니다.
(2) 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)
UHMWPE는 분자량이 150만 이상인 최고급 엔지니어링 플라스틱입니다.
특성: 플라스틱 중 내마모성이 가장 높고, ABS보다 충격 강도가 5배 강하며, 내화학성이 우수하고, 수분 흡수율이 낮습니다.
용도: 광케이블 및 특수 케이블에서 인장 요소의 고마모성 피복이나 코팅으로 사용되어 기계적 손상 및 마모에 대한 저항력을 향상시킵니다.
III. 결론
폴리올레핀 소재는 할로겐을 함유하지 않고, 연기가 적으며, 연소 시 무독성입니다. 뛰어난 전기적, 기계적, 가공 안정성을 제공하며, 그래프팅, 블렌딩, 가교 기술을 통해 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
안전성, 친환경성, 그리고 신뢰할 수 있는 성능을 모두 갖춘 폴리올레핀 소재는 현대 전선 및 케이블 산업의 핵심 소재 시스템으로 자리 잡았습니다. 앞으로 신에너지 자동차, 태양광 발전, 데이터 통신 등의 분야가 지속적으로 성장함에 따라, 폴리올레핀 응용 분야의 혁신은 케이블 산업의 고성능 및 지속 가능한 발전을 더욱 촉진할 것입니다.
게시 시간: 2025년 10월 17일