개요: 전선 및 케이블용 실란 가교 폴리에틸렌 절연재의 가교 원리, 분류, 공식화, 공정 및 장비에 대해 간략하게 설명하고 실란 천연 가교 폴리에틸렌 절연 재료의 적용 및 사용에 대한 몇 가지 특성을 설명합니다. 재료의 가교 상태에 영향을 미치는 요인이 도입되었습니다.
키워드: 실란 가교; 자연 가교; 폴리에틸렌; 격리; 와이어 및 케이블
실란 가교 폴리에틸렌 케이블 소재는 현재 전선 및 케이블 산업에서 저전압 전력 케이블용 절연재로 널리 사용되고 있습니다. 필요한 제조 장비와 비교하여 가교된 와이어 및 케이블, 과산화물 가교 및 조사 가교의 제조에 사용되는 재료는 간단하고 작동하기 쉽고 종합적인 비용이 낮으며 기타 장점이 있으며 낮은 수준의 선도적인 재료가 되었습니다. -절연된 전압 가교 케이블.
1. 실란 가교 케이블 소재 가교 원리
실란 가교 폴리에틸렌을 만드는 데에는 그래프팅과 가교라는 두 가지 주요 공정이 있습니다. 그래프팅 과정에서 폴리머는 자유 개시제의 작용과 자유 라디칼로의 열분해로 인해 3차 탄소 원자의 H 원자를 잃습니다. 이는 비닐 실란의 –CH=CH2 그룹과 반응하여 트리옥시실릴 에스테르를 함유한 그래프팅된 폴리머를 생성합니다. 그룹. 가교 과정에서는 그래프트 폴리머가 물 존재 하에서 먼저 가수분해되어 실라놀을 생성하고, –OH가 인접한 Si-OH기와 축합하여 Si-O-Si 결합을 형성하여 폴리머를 가교시키는 과정입니다. 거대분자.
2.실란 가교 케이블 소재 및 이의 케이블 제조방법
아시다시피 실란 가교 케이블과 그 케이블의 생산 방법에는 2단계와 1단계가 있습니다. 2단계 공법과 1단계 공법의 차이점은 실란 그래프팅 공정을 하는 곳, 2단계 공법은 케이블 소재 제조사에서 그래프팅 공정, 케이블 제조 공장에서 그래프팅 공정을 하는 점에 있습니다. 원스텝 방식. 시장점유율이 가장 높은 2단계 실란 가교 폴리에틸렌 단열재는 소위 A와 B 재료로 구성되며, A 재료는 실란이 그래프트된 폴리에틸렌이고 B 재료는 촉매 마스터 배치입니다. 그런 다음 절연 코어를 따뜻한 물이나 증기에서 가교시킵니다.
또 다른 유형의 2단계 실란 가교 폴리에틸렌 절연체가 있는데, 합성 과정에서 비닐 실란을 폴리에틸렌에 직접 도입하여 실란 분지형 사슬을 갖는 폴리에틸렌을 얻는 방식으로 A 재료를 다른 방식으로 생산합니다.
1단계 방법에는 두 가지 유형이 있는데, 전통적인 1단계 공정은 특수 정밀 계량 시스템의 비율로 공식에 따라 다양한 원료를 특수 설계된 특수 압출기로 1단계에서 접목 및 압출을 완료하는 것입니다. 케이블 절연 코어는 이 과정에서 과립화가 필요 없고 케이블 재료 공장에 참여할 필요도 없으며 케이블 공장에서 단독으로 완료합니다. 이 1단계 실란 가교 케이블 생산 장비 및 배합 기술은 대부분 해외에서 수입되며 가격이 비쌉니다.
또 다른 유형의 1단계 실란 가교 폴리에틸렌 절연재는 케이블 재료 제조업체에서 생산하며 모든 원료는 공식에 따라 특별한 방법으로 함께 혼합, 포장 및 판매되며 A 재료와 B 재료가 없습니다. 재료, 케이블 플랜트는 케이블 절연 코어의 접목 및 압출과 동시에 단계를 완료하기 위해 압출기에 직접 들어갈 수 있습니다. 이 방식의 독특한 특징은 실란 그래프팅 공정이 일반 PVC 압출기에서 완료되므로 고가의 특수 압출기가 필요 없으며, 2단계 방식이므로 압출 전 A 원료와 B 원료를 혼합할 필요가 없다는 점이다.
3. 제형 조성
실란 가교 폴리에틸렌 케이블 재료의 배합은 일반적으로 기재 수지, 개시제, 실란, 산화 방지제, 중합 억제제, 촉매 등으로 구성됩니다.
(1) 기본수지는 용융지수(MI)가 2인 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 수지가 일반적이나, 최근에는 합성수지 기술의 발달과 원가압박으로 인해 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE)도 사용되는 추세이다. 본 소재의 기본 수지로 사용되거나 일부 사용됩니다. 서로 다른 수지는 내부 거대분자 구조의 차이로 인해 그래프팅 및 가교에 상당한 영향을 미치는 경우가 많으므로, 서로 다른 제조업체의 서로 다른 기본 수지 또는 동일한 유형의 수지를 사용하여 제형이 수정됩니다.
(2) 일반적으로 사용되는 개시제는 디이소프로필 퍼옥사이드(DCP)입니다. 핵심은 문제의 양을 파악하는 것입니다. 너무 적으면 실란 그래프팅이 발생하지 않습니다. 너무 많으면 폴리에틸렌 가교가 발생하여 유동성이 감소하고 압출된 절연 코어의 표면이 거칠어 시스템을 짜기가 어렵습니다. 첨가되는 개시제의 양은 매우 적고 민감하기 때문에 균일하게 분산시키는 것이 중요하므로 일반적으로 실란과 함께 첨가됩니다.
(3) 실란은 A2171의 가수분해 속도가 빠르기 때문에 일반적으로 비닐트리메톡시실란(A2171), 비닐트리에톡시실란(A2151)을 비롯한 비닐불포화실란을 많이 사용하므로 A2171을 더 선택하시는 분들이 많습니다. 마찬가지로, 실란을 첨가하는 데 문제가 있습니다. 현재 케이블 재료 제조업체는 비용을 줄이기 위해 하한선을 달성하려고 노력하고 있습니다. 실란은 수입하기 때문에 가격이 더 비쌉니다.
(4) 산화 방지제는 폴리에틸렌 가공의 안정성과 케이블 노화 방지를 보장하고 실란 그래프팅 공정에서 첨가되는 산화 방지제는 그래프팅 반응을 억제하는 역할을 하므로 그래프팅 공정에서 항산화제를 첨가합니다. 주의할 점은 DCP의 양을 고려하여 선택에 맞게 양을 추가하는 것입니다. 2단계 가교 공정에서는 대부분의 산화방지제를 촉매 마스터 배치에 첨가할 수 있어 그래프팅 공정에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 1단계 가교과정에서는 접목과정 전체에 항산화제가 존재하므로 종과 양의 선택이 더욱 중요하다. 일반적으로 사용되는 항산화제는 1010, 168, 330 등입니다.
(5) 일부 그래프팅 및 가교 과정에서 발생하는 부반응을 억제하기 위해 중합 억제제를 첨가하며, 가교 방지제를 첨가하는 그래프팅 과정에서 C2C 가교 발생을 효과적으로 감소시켜 개선할 수 있다. 가공 유동성 또한 동일한 조건에서 그래프트를 첨가하면 중합 억제제에서 실란의 가수분해가 선행되어 그래프트된 폴리에틸렌의 가수분해를 감소시켜 그래프트 재료의 장기 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
(6) 촉매는 종종 유기주석 유도체(천연 가교 제외)이며, 가장 일반적인 것은 DBDTL(디부틸주석 디라우레이트)이며 일반적으로 마스터배치 형태로 첨가됩니다. 2단계 공정에서는 그래프트(A 재료)와 촉매 마스터 배치(B 재료)를 별도로 포장하고 A 재료와 B 재료를 함께 혼합한 후 압출기에 투입하여 A 재료의 사전 가교를 방지합니다. 1단계 실란 가교 폴리에틸렌 단열재의 경우, 포장 내 폴리에틸렌이 아직 접목되지 않았기 때문에 사전 가교 문제가 없으므로 촉매를 별도로 포장할 필요가 없습니다.
또한 시중에는 실란, 개시제, 산화 방지제, 일부 윤활제 및 구리 방지제를 혼합한 복합 실란이 있으며 일반적으로 케이블 공장의 1단계 실란 가교 방법에 사용됩니다.
따라서 실란 가교 폴리에틸렌 단열재의 구성은 매우 복잡하지 않은 것으로 간주되며 관련 정보에서 확인할 수 있지만 적절한 생산 공식은 최종 완성을 위해 일부 조정을 거쳐야 하며 전체 공정이 필요합니다. 공식화에서 구성 요소의 역할과 성능 및 상호 영향에 미치는 영향의 법칙에 대한 이해.
다양한 종류의 케이블 재료 중에서 실란 가교 케이블 재료(2단계 또는 1단계)는 압출에서 발생하는 유일한 다양한 화학 공정으로 간주되며, 폴리염화비닐(PVC) 케이블 재료와 같은 다른 종류도 있습니다. 폴리에틸렌(PE) 케이블 재료, 압출 과립화 공정은 화학적 가교 및 조사 가교 케이블 재료가 압출 과립화 공정이든 압출 시스템 케이블이든 화학적 공정이 발생하지 않는 경우에도 물리적 혼합 공정입니다. 따라서 실란 가교 케이블 재료 및 케이블 절연 압출 생산에 비해 공정 제어가 더 중요합니다.
4. 2단계 실란 가교 폴리에틸렌 단열재 생산 공정
2단 실란 가교폴리에틸렌 단열재 A재의 생산공정은 그림 1과 같이 간략하게 나타낼 수 있다.
그림 1 2단 실란 가교 폴리에틸렌 단열재 A의 제조 공정
2단계 실란 가교 폴리에틸렌 단열재 생산 공정의 몇 가지 핵심 사항:
(1) 건조. 폴리에틸렌 수지는 소량의 물을 함유하고 있기 때문에 고온에서 압출되면 물이 실릴기와 빠르게 반응하여 가교를 일으키고, 이로 인해 용융물의 유동성이 감소하고 예비 가교가 발생합니다. 완성된 재료에는 수냉 후에도 물이 포함되어 있어 제거하지 않으면 사전 가교가 발생할 수 있으므로 반드시 건조해야 합니다. 건조 품질을 보장하기 위해 심층 건조 장치가 사용됩니다.
(2) 계량. 재료 배합의 정확성이 중요하기 때문에 일반적으로 수입 감량 중량 저울이 사용됩니다. 폴리에틸렌 수지와 산화방지제는 계량되어 압출기 공급구를 통해 공급되며, 실란과 개시제는 액상원료 펌프를 통해 압출기의 두 번째 또는 세 번째 배럴에 주입됩니다.
(3) 압출 접목. 압출기에서 실란의 그래프팅 공정이 완료됩니다. 온도, 스크류 조합, 스크류 속도 및 공급 속도를 포함한 압출기의 공정 설정은 과산화물의 조기 분해가 바람직하지 않을 때 압출기의 첫 번째 섹션에 있는 재료가 완전히 용융되고 균일하게 혼합될 수 있다는 원칙을 따라야 합니다. , 압출기의 두 번째 섹션에 있는 완전히 균일한 재료는 완전히 분해되고 그래프팅 공정이 완료되어야 합니다. 일반적인 압출기 섹션 온도(LDPE)는 표 1에 나와 있습니다.
표 1 2단계 압출기 구역의 온도
| 작업 영역 | 구역 1 | 구역 2 | 3구역 ① | 구역 4 | 구역 5 |
| 온도 P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| 작업 영역 | 구역 6 | 구역 7 | 구역 8 | 구역 9 | 입이 죽는다 |
| 온도 ℃ | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①실란을 첨가한 곳입니다.
압출기 스크류의 속도는 체류 시간과 압출기 내 재료의 혼합 효과를 결정합니다. 체류 시간이 짧으면 과산화물 분해가 불완전합니다. 체류 시간이 너무 길면 압출된 재료의 점도가 증가합니다. 일반적으로 압출기 내 과립의 평균 체류시간은 개시제 분해 반감기 5~10배로 조절해야 한다. 공급 속도는 재료의 체류 시간뿐만 아니라 재료의 혼합 및 절단에도 영향을 미치므로 적절한 공급 속도를 선택하는 것도 매우 중요합니다.
(4) 포장. 2단계 실란 가교 단열재는 습기를 제거하기 위해 알루미늄-플라스틱 복합 백에 직접 공기 중에서 포장해야 합니다.
5. 1단계 실란 가교 폴리에틸렌 단열재 제조 공정
접목 공정으로 인해 1단계 실란 가교 폴리에틸렌 절연재는 케이블 공장에서 케이블 절연 코어를 압출하므로 케이블 절연 압출 온도가 2단계 방법보다 훨씬 높습니다. 1단계 실란 가교 폴리에틸렌 단열재 공식은 개시제와 실란의 빠른 분산 및 재료 전단에 대해 충분히 고려되었지만 접목 공정은 온도에 의해 보장되어야 하며 1단계 실란 가교 폴리에틸렌은 단열재 생산 공장에서는 올바른 압출 온도 선택의 중요성을 반복적으로 강조했으며, 일반적인 권장 압출 온도는 표 2에 나와 있습니다.
표 2 각 구역의 1단계 압출기 온도(단위: ℃)
| 존 | 구역 1 | 구역 2 | 구역 3 | 구역 4 | 플랜지 | 머리 |
| 온도 | 160 | 190 | 200~210 | 220~230 | 230 | 230 |
이는 케이블을 2단계로 압출할 때 일반적으로 필요하지 않은 1단계 실란 가교 폴리에틸렌 공정의 약점 중 하나입니다.
6.생산설비
생산 장비는 공정 제어를 보장하는 중요한 요소입니다. 실란 가교 케이블을 생산하려면 매우 높은 수준의 공정 제어 정확도가 필요하므로 생산 장비 선택이 특히 중요합니다.
2단계 실란 가교 폴리에틸렌 단열재 A 재료 생산 장비의 생산은 현재 수입 무중력 계량을 갖춘 국내 등방성 평행 이축 압출기로, 이러한 장치는 공정 제어 정확도, 길이 및 직경 선택 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 재료 체류 시간을 보장하기 위한 트윈 스크류 압출기, 재료의 정확성을 보장하기 위해 수입 무중력 계량 선택. 물론 장비에는 주의를 기울여야 할 세부 사항이 많이 있습니다.
앞서 언급했듯이 케이블 공장의 1단계 실란 가교 케이블 생산 장비는 수입되고 가격이 비싸며 국내 장비 제조업체에는 유사한 생산 장비가 없으며 그 이유는 장비 제조업체와 제조법 및 공정 연구원 간의 협력이 부족하기 때문입니다.
7.실란 천연 가교 폴리에틸렌 단열재
최근 개발된 실란 천연 가교 폴리에틸렌 단열재는 증기나 따뜻한 물에 담그지 않고도 자연 조건에서 며칠 내에 가교가 가능합니다. 전통적인 실란 가교 방법과 비교하여 이 소재는 케이블 제조업체의 생산 공정을 줄여 생산 비용을 더욱 절감하고 생산 효율성을 높일 수 있습니다. 실란 천연 가교 폴리에틸렌 단열재는 케이블 제조업체에서 점점 더 인식되고 사용되고 있습니다.
최근 몇 년 동안 국내 실란 천연 가교 폴리에틸렌 단열재는 성숙되어 대량 생산되었으며 수입 재료에 비해 가격면에서 확실한 이점이 있습니다.
7. 1 실란 자연 가교 폴리에틸렌 단열재의 제형 아이디어
실란 천연 가교 폴리에틸렌 단열재는 기본 수지, 개시제, 실란, 항산화제, 중합 억제제 및 촉매로 구성된 동일한 조성을 사용하여 2단계 공정으로 생산됩니다. 실란 천연 가교 폴리에틸렌 절연체의 제형은 A 재료의 실란 그래프팅 속도를 높이고 실란 온수 가교 폴리에틸렌 절연체보다 더 효율적인 촉매를 선택하는 것을 기반으로 합니다. 보다 효율적인 촉매와 결합된 실란 그래프팅 속도가 높은 A 재료를 사용하면 실란 가교 폴리에틸렌 절연체가 저온 및 수분 부족 조건에서도 빠르게 가교될 수 있습니다.
수입 실란 천연 가교 폴리에틸렌 절연체용 A 재료는 공중합을 통해 합성되는데, 실란 함량을 높은 수준으로 제어할 수 있는 반면, 실란을 그래프팅하여 높은 그래프트율을 갖는 A 재료를 생산하는 것은 어렵습니다. 레시피에 사용되는 기본 수지, 개시제 및 실란은 다양성과 첨가 측면에서 다양하고 조정되어야 합니다.
실란의 그래프팅 속도가 증가하면 필연적으로 CC 가교 부반응이 더 많이 발생하기 때문에 레지스트 선택과 복용량 조정도 중요합니다. 후속 케이블 압출을 위한 A 재료의 가공 유동성 및 표면 상태를 개선하려면 CC 가교 및 사전 사전 가교를 효과적으로 억제하기 위해 적절한 양의 중합 억제제가 필요합니다.
또한, 촉매는 가교율을 높이는 데 중요한 역할을 하며, 전이금속이 없는 원소를 함유한 효율적인 촉매로 선택되어야 합니다.
7. 2 실란 자연 가교 폴리에틸렌 단열재의 가교 시간
자연 상태에서 실란 천연 가교 폴리에틸렌 단열재의 가교를 완료하는 데 필요한 시간은 단열층의 온도, 습도 및 두께에 따라 달라집니다. 온도와 습도가 높을수록 절연층의 두께가 얇아지고, 필요한 가교 시간은 짧아지고, 반대로는 길어집니다. 지역마다, 계절마다 기온과 습도가 다르기 때문에 같은 장소, 같은 시간에도 오늘과 내일의 기온과 습도는 다를 것입니다. 따라서 재료를 사용하는 동안 사용자는 지역 및 일반적인 온도와 습도는 물론 케이블 사양과 절연층의 두께에 따라 가교 시간을 결정해야 합니다.
게시 시간: 2022년 8월 13일