폴리올레핀 소재는 우수한 전기적 특성, 가공성 및 환경적 성능으로 잘 알려져 있으며, 전선 및 케이블 산업에서 가장 널리 사용되는 절연 및 외피 재료 중 하나가 되었습니다.
폴리올레핀은 에틸렌, 프로필렌, 부텐과 같은 올레핀 단량체로부터 합성되는 고분자량 폴리머입니다. 케이블, 포장, 건설, 자동차 및 의료 산업 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.
케이블 제조에 사용되는 폴리올레핀 소재는 낮은 유전 상수, 우수한 절연성, 뛰어난 내화학성을 제공하여 장기적인 안정성과 안전성을 보장합니다. 또한 할로겐이 없고 재활용이 가능하다는 점은 친환경적이고 지속 가능한 제조라는 현대적 추세에 부합합니다.
I. 단량체 유형에 따른 분류
1. 폴리에틸렌(PE)
폴리에틸렌(PE)은 에틸렌 단량체로부터 중합된 열가소성 수지로, 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나입니다. 밀도와 분자 구조에 따라 LDPE, HDPE, LLDPE, XLPE 등으로 분류됩니다.
(1)저밀도 폴리에틸렌(LDPE)
구조: 고압 자유 라디칼 중합으로 생성되며, 많은 가지 사슬을 포함하고, 결정성은 55~65%, 밀도는 0.91~0.93 g/cm³입니다.
특징: 부드럽고 투명하며 충격에 강하지만 내열성은 중간 정도입니다(약 80°C까지).
용도: 통신 및 신호 케이블의 외피 재료로 흔히 사용되며, 유연성과 절연성을 균형 있게 갖추고 있습니다.
(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: 높은 강도와 강성, 뛰어난 화학적 안정성을 지니지만, 저온에서의 인성은 다소 떨어집니다.
적용 분야: 절연층, 통신 도관 및 광섬유 케이블 외피에 널리 사용되며, 특히 옥외 또는 지하 설치 환경에서 탁월한 내후성 및 기계적 보호 기능을 제공합니다.
(3) 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)
구조: 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체이며, 짧은 사슬 가지를 가지고 있음; 밀도는 0.915~0.925 g/cm³.
특징: 유연성과 강도를 겸비했으며, 뛰어난 내천공성을 자랑합니다.
용도: 저전압 및 중전압 케이블과 제어 케이블의 외피 및 절연 재료에 적합하며, 충격 및 굽힘 저항성을 향상시킵니다.
(4)가교 폴리에틸렌(XLPE)
구조: 화학적 또는 물리적 가교결합(실란, 과산화물 또는 전자빔)을 통해 형성된 3차원 네트워크.
특징: 뛰어난 내열성, 기계적 강도, 전기 절연성 및 내후성.
적용 분야: 중전압 및 고전압 전력 케이블, 신에너지 케이블, 자동차 배선 하네스에 널리 사용되며, 현대 케이블 제조에서 주류 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.
특징: 경량성, 높은 기계적 강도, 우수한 내화학성 및 탁월한 전기 절연성.
용도: 주로 케이블의 할로겐 프리 절연재로 사용됩니다. 환경 보호에 대한 관심이 높아짐에 따라, 가교 폴리프로필렌(XLPP)과 변성 공중합체 PP는 철도, 풍력 발전, 전기 자동차 케이블과 같은 고온·고압 케이블 시스템에서 기존 폴리에틸렌을 점차 대체하고 있습니다.
3. 폴리부틸렌(PB)
폴리부틸렌에는 폴리(1-부텐)(PB-1)과 폴리이소부틸렌(PIB)이 포함됩니다.
특징: 뛰어난 내열성, 화학적 안정성 및 내크리프성.
용도: PB-1은 파이프, 필름 및 포장재에 사용되는 반면, PIB는 가스 불투과성 및 화학적 불활성으로 인해 케이블 제조에서 방수 젤, 밀봉제 및 충진제로 널리 사용되며, 특히 광섬유 케이블의 밀봉 및 방습에 주로 사용됩니다.
II. 기타 일반적인 폴리올레핀 재료
(1) 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA)
EVA는 에틸렌과 비닐 아세테이트를 결합한 소재로, 유연성과 내한성(영하 50°C에서도 유연성을 유지함)을 특징으로 합니다.
특징: 부드럽고, 충격에 강하며, 무독성이고, 노화에 강합니다.
응용 분야: 케이블에서 EVA는 저연 무할로겐(LSZH) 배합물의 유연성 개선제 또는 캐리어 수지로 자주 사용되어 친환경 절연 및 외피 재료의 가공 안정성과 유연성을 향상시킵니다.
(2) 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)
분자량이 150만 이상인 UHMWPE는 최고급 엔지니어링 플라스틱입니다.
특징: 플라스틱 중 최고의 내마모성, ABS보다 5배 높은 충격 강도, 뛰어난 내화학성, 낮은 수분 흡수율.
용도: 광케이블 및 특수 케이블에서 내마모성 외피 또는 인장 요소 코팅으로 사용되어 기계적 손상 및 마모에 대한 저항성을 향상시킵니다.
III. 결론
폴리올레핀 소재는 할로겐이 없고, 연기가 적으며, 연소 시 무독성입니다. 또한 우수한 전기적, 기계적 안정성 및 가공 안정성을 제공하며, 접합, 혼합 및 가교 기술을 통해 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
폴리올레핀 소재는 안전성, 환경친화성, 그리고 뛰어난 성능을 모두 갖추고 있어 현대 전선 및 케이블 산업의 핵심 소재 시스템으로 자리 잡았습니다. 앞으로 신에너지 자동차, 태양광 발전, 데이터 통신과 같은 분야가 지속적으로 성장함에 따라 폴리올레핀 응용 분야의 혁신은 케이블 산업의 고성능화와 지속 가능한 발전을 더욱 촉진할 것입니다.
게시 시간: 2025년 10월 17일