1. Giriş
EVA, bir poliolefin polimeri olan etilen vinil asetat kopolimerinin kısaltmasıdır. Düşük erime sıcaklığı, iyi akışkanlığı, polaritesi ve halojen içermeyen yapısı sayesinde çeşitli polimerler ve mineral tozlarıyla uyumlu olabilir. Çeşitli mekanik ve fiziksel özellikleri, elektriksel özellikleri ve işleme performansı dengesi yüksektir. Fiyatı yüksek değildir ve piyasadaki arz yeterlidir. Bu sayede hem kablo yalıtım malzemesi olarak hem de dolgu malzemesi, kılıf malzemesi olarak kullanılabilir; termoplastik malzemeye dönüştürülebilir ve termoset çapraz bağlayıcı malzeme olarak kullanılabilir.
EVA geniş kullanım yelpazesine sahiptir, alev geciktiricilerle birlikte düşük dumanlı halojensiz veya halojen yakıt bariyeri yapılabilir; temel malzeme olarak yüksek VA içeriğine sahip EVA'yı seçin, ayrıca yağa dayanıklı malzeme olarak da yapılabilir; orta erime indeksine sahip EVA'yı seçin, dolgu malzemesinin 2 ila 3 katını ekleyin EVA alev geciktiriciler ekstrüzyon işlemi performansını ve fiyatını artırarak daha dengeli bir oksijen bariyeri (dolgu) malzemesi yapılabilir.
Bu çalışmada EVA'nın yapısal özelliklerinden yola çıkılarak kablo endüstrisindeki uygulamalarının tanıtımı ve geliştirme beklentileri ele alınmıştır.
2. Yapısal özellikler
Sentez üretirken, polimerizasyon derecesinin n/m oranını değiştirmek, %5'ten %90'a kadar EVA içeriği üretebilir; toplam polimerizasyon derecesinin artırılması, on binlerce ila yüz binlerce EVA molekül ağırlığı üretebilir; %40'ın altındaki VA içeriği, kısmi kristalleşmenin varlığı nedeniyle, zayıf elastikiyete sahip, yaygın olarak EVA plastiği olarak bilinir; VA içeriği %40'tan büyük olduğunda, kristalleşmemiş kauçuk benzeri bir elastomer, yaygın olarak EVM kauçuğu olarak bilinir.
1. 2 Özellikler
EVA'nın moleküler zinciri doğrusal doymuş bir yapıdadır, bu nedenle ısıl yaşlanmaya, hava koşullarına ve ozona karşı iyi bir dirence sahiptir.
EVA molekülünün ana zinciri çift bağlar, benzen halkası, asil, amin grupları ve yandığında duman çıkarması kolay diğer grupları içermez; yan zincirleri de yandığında duman çıkarması kolay metil, fenil, siyano ve diğer grupları içermez. Ayrıca, molekülün kendisi halojen elementler içermediğinden, düşük dumanlı halojensiz dirençli yakıt bazları için özellikle uygundur.
EVA yan zincirindeki vinil asetat (VA) grubunun büyük boyutu ve orta polaritesi, hem vinil omurgasının kristalleşme eğilimini engellediği hem de mineral dolgularla iyi bir şekilde birleşerek yüksek performanslı bariyer yakıtları için gerekli koşulları yarattığı anlamına gelir. Bu durum, özellikle düşük dumanlı ve halojensiz rezistanslar için geçerlidir, çünkü kablo standartlarının alev geciktiricilik gerekliliklerini karşılamak için hacimce %50'den fazla içeriğe sahip alev geciktiriciler [örneğin Al(OH)3, Mg(OH)2 vb.] eklenmelidir. Orta ila yüksek VA içeriğine sahip EVA, mükemmel özelliklere sahip düşük dumanlı ve halojensiz alev geciktirici yakıtlar üretmek için baz olarak kullanılır.
EVA yan zincir vinil asetat grubu (VA) polar olduğundan, VA içeriği ne kadar yüksekse, polimer o kadar polar ve yağ direnci de o kadar iyidir. Kablo endüstrisinin ihtiyaç duyduğu yağ direnci, çoğunlukla polar olmayan veya zayıf polar mineral yağlara dayanıklılık anlamına gelir. Benzer uyumluluk ilkesine göre, yüksek VA içerikli EVA, düşük duman ve halojen içermeyen, iyi yağ direncine sahip bir yakıt bariyeri üretmek için temel malzeme olarak kullanılır.
EVA molekülündeki alfa-olefin H atomu performansı daha aktiftir, peroksit radikallerinde veya yüksek enerjili elektron-radyasyon etkisinde H çapraz bağlama reaksiyonunu kolayca alır, çapraz bağlı plastik veya kauçuk haline gelir, özel tel ve kablo malzemelerinin zorlu performans gereksinimlerini karşılayabilir.
Vinil asetat grubunun eklenmesi, EVA'nın erime sıcaklığını önemli ölçüde düşürür ve VA kısa yan zincirlerinin sayısı, EVA'nın akışını artırabilir. Bu nedenle, ekstrüzyon performansı benzer polietilenin moleküler yapısından çok daha iyidir ve yarı iletken koruyucu malzemeler ile halojen ve halojensiz yakıt bariyerleri için tercih edilen temel malzeme haline gelir.
2 Ürün avantajı
2. 1 Son derece yüksek maliyet performansı
EVA'nın fiziksel ve mekanik özellikleri, ısıya dayanıklılığı, hava koşullarına dayanıklılığı, ozona dayanıklılığı ve elektriksel özellikleri çok iyidir. Uygun kaliteyi seçerek, ısıya dayanıklı, alev geciktirici performans gösteren, aynı zamanda yağ ve solventlere dayanıklı özel bir kablo malzemesi üretebilirsiniz.
Termoplastik EVA malzemesi çoğunlukla %15 ila %46 VA içeriği ve 0,5 ila 4 derece erime indeksi ile kullanılır. EVA, birçok üreticiye, birçok markaya, geniş bir seçenek yelpazesine, uygun fiyatlara ve yeterli tedarike sahiptir. Kullanıcıların web sitesinin EVA bölümünü açmaları yeterlidir; marka, performans, fiyat ve teslimat yeri gibi bilgilere tek bakışta karar verebilir, çok kullanışlıdır.
EVA, yumuşaklığı ve kullanım performansı açısından bir poliolefin polimeridir ve polietilen (PE) malzeme ile yumuşak polivinil klorür (PVC) kablo malzemesi benzerdir. Ancak daha fazla araştırma yaptığınızda, EVA ve yukarıdaki iki malzeme türünün eşsiz üstünlüklerini göreceksiniz.
2. 2 mükemmel işleme performansı
Kablo uygulamalarında EVA, başlangıçta orta ve yüksek gerilim kablolarının iç ve dış yüzeylerinde koruyucu malzeme olarak kullanılmış ve daha sonra halojensiz yakıt bariyerine dönüştürülmüştür. İşleme açısından bu iki malzeme türü "yüksek dolgulu malzeme" olarak kabul edilir: Koruyucu malzemeye çok miktarda iletken karbon siyahı eklenmesi ve viskozitesinin artırılması gerektiğinden akışkanlığı keskin bir şekilde düşmüştür; halojensiz alev geciktirici yakıta çok sayıda halojensiz alev geciktirici eklenmesi gerektiğinden, halojensiz malzemenin viskozitesi keskin bir şekilde artmış ve akışkanlığı keskin bir şekilde düşmüştür. Çözüm, yüksek dozda dolguyu kaldırabilen, aynı zamanda düşük erime viskozitesine ve iyi akışkanlığa sahip bir polimer bulmaktır. Bu nedenle EVA tercih edilen seçimdir.
EVA eriyik viskozitesi, ekstrüzyon işlem sıcaklığı ve kesme hızıyla birlikte hızlı bir düşüşe neden olur. Kullanıcının yalnızca ekstrüder sıcaklığını ve vida hızını ayarlaması yeterlidir; tel ve kablo ürünlerinde mükemmel performans elde edebilirsiniz. Çok sayıda yurt içi ve yurt dışı uygulama, yüksek dolgulu, düşük dumanlı halojensiz malzemeler için viskozite çok yüksek olduğundan, eriyik indeksi çok düşük olduğundan, iyi ekstrüzyon kalitesi sağlamak için yalnızca düşük sıkıştırma oranlı vidalı (sıkıştırma oranı 1,3'ten düşük) ekstrüzyonun kullanılması gerektiğini göstermektedir. Vulkanize edici maddeler içeren kauçuk esaslı EVM malzemeleri hem kauçuk ekstrüderlerde hem de genel amaçlı ekstrüderlerde ekstrüde edilebilir. Sonraki vulkanizasyon (çapraz bağlama) işlemi, termokimyasal (peroksit) çapraz bağlama veya elektron hızlandırıcı ışınlama çapraz bağlama ile gerçekleştirilebilir.
2. 3 Değiştirilmesi ve uyarlanması kolaydır
Teller ve kablolar gökyüzünden yere, dağlardan denize her yerdedir. Tel ve kablo kullanıcılarının ihtiyaçları da çeşitli ve alışılmadıktır. Tel ve kabloların yapıları benzer olsa da, performans farklılıkları esas olarak yalıtım ve kılıf kaplama malzemelerine yansır.
Günümüzde, hem yurt içinde hem de yurt dışında, yumuşak PVC kablo endüstrisinde kullanılan polimer malzemelerin büyük çoğunluğunu oluşturmaya devam etmektedir. Ancak, çevre koruma ve sürdürülebilir kalkınma konusundaki farkındalığın artmasıyla birlikte, yumuşak PVC'nin kullanımı da yaygınlaşmaktadır.
PVC malzemeleri büyük ölçüde kısıtlanmış durumda, bilim insanları PVC'ye alternatif malzemeler bulmak için ellerinden geleni yapıyorlar, bunların arasında en umut vadedeni ise EVA.
EVA, çeşitli polimerlerle ve aynı zamanda çeşitli mineral tozları ve uyumlu işlem yardımcılarıyla karıştırılabilir. Bu karışımlardan plastik kablolar için termoplastik plastik, kauçuk kablolar için çapraz bağlı kauçuk elde edilebilir. Formülasyon tasarımcıları, temel malzeme olarak EVA'yı kullanarak, malzemenin performansını bu gereksinimleri karşılayacak şekilde ayarlayabilir ve kullanıcı (veya standart) gereksinimlerine göre üretim yapabilirler.
3 EVA uygulama aralığı
3. 1 Yüksek gerilim güç kabloları için yarı iletken bir koruma malzemesi olarak kullanılır
Hepimizin bildiği gibi, ekranlama malzemesinin ana malzemesi iletken karbon siyahıdır, plastik veya kauçuk esaslı malzemeye çok miktarda karbon siyahı eklemek ekranlama malzemesinin akışkanlığını ve ekstrüzyon seviyesinin düzgünlüğünü ciddi şekilde bozacaktır. Yüksek gerilim kablolarında kısmi deşarjları önlemek için iç ve dış ekranlar ince, parlak, canlı ve düzgün olmalıdır. Diğer polimerlerle karşılaştırıldığında, EVA bunu daha kolay yapabilir. Bunun nedeni, EVA'nın ekstrüzyon işleminin özellikle iyi, iyi akışlı ve eriyik kopma olayına eğilimli olmamasıdır. Ekranlama malzemesi iki kategoriye ayrılır: iletkenin dışına sarılmış, iç ekran adı verilen - iç ekran malzemesi ile; yalıtım dışına sarılmış, dış ekran adı verilen - dış ekran malzemesi ile; iç ekran malzemesi çoğunlukla termoplastiktir İç ekran malzemesi çoğunlukla termoplastiktir ve genellikle %18 ila %28 VA içeriğine sahip EVA'ya dayanır; Dış elek malzemesi çoğunlukla çapraz bağlı ve soyulabilir niteliktedir ve çoğunlukla %40 ila %46 VA içeriğine sahip EVA bazlıdır.
3. 2 Termoplastik ve çapraz bağlı alev geciktirici yakıtlar
Termoplastik alev geciktirici poliolefin, kablo endüstrisinde, özellikle deniz kabloları, enerji kabloları ve yüksek kaliteli inşaat hatlarının halojen veya halojensiz gereksinimleri için yaygın olarak kullanılmaktadır. Uzun süreli çalışma sıcaklıkları 70 ila 90 °C arasındadır.
Çok yüksek elektriksel performans gereksinimleri olan 10 kV ve üzeri orta ve yüksek gerilim güç kablolarında, alev geciktirici özellikler esas olarak dış kılıf tarafından karşılanır. Çevresel olarak zorlu bazı bina veya projelerde, kabloların düşük duman, halojensiz, düşük toksisite veya düşük duman ve düşük halojen özelliklerine sahip olması gerektiğinden, termoplastik alev geciktirici poliolefinler uygun bir çözümdür.
Bazı özel amaçlar için, dış çapı büyük değildir, özel kablo arasında 105 ~ 150 ℃ sıcaklık dayanımı, daha çapraz bağlı alev geciktirici poliolefin malzemedir, çapraz bağlanması, kablo üreticisi tarafından kendi üretim koşullarına göre seçilebilir, hem geleneksel yüksek basınçlı buhar veya yüksek sıcaklık tuz banyosu, hem de elektron hızlandırıcı oda sıcaklığında ışınlama çapraz bağlı yöntemi mevcuttur. Uzun vadeli çalışma sıcaklığı 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ olmak üzere üç dosyaya ayrılmıştır, üretim tesisi kullanıcıların veya standartların farklı gereksinimlerine göre yapılabilir, halojensiz veya halojen içeren yakıt bariyeri.
Poliolefinlerin polar olmayan veya zayıf polar polimerler olduğu iyi bilinmektedir. Polariteleri mineral yağa benzediğinden, poliolefinler genellikle benzer uyumluluk ilkesine göre yağa karşı daha az dirençli kabul edilir. Ancak, yurtiçi ve yurtdışındaki birçok kablo standardı, çapraz bağlı dirençlerin yağlara, çözücülere ve hatta yağ bulamaçlarına, asitlere ve alkalilere karşı da iyi dirençli olması gerektiğini şart koşmaktadır. Bu, malzeme araştırmacıları için bir zorluktur; çünkü artık bu zorlu malzemeler geliştirilmekte ve temel malzemesi EVA'dır.
3. 3 Oksijen bariyer malzemesi
Çok damarlı çok telli kabloların damarları arasında, dış kılıfın içindeki dolgu halojensiz yakıt bariyerinden yapılmışsa, yuvarlak bir kablo görünümü sağlamak için doldurulması gereken birçok boşluk bulunur. Bu dolgu tabakası, kablo yandığında alev bariyeri (oksijen) görevi görür ve bu nedenle sektörde "oksijen bariyeri" olarak bilinir.
Oksijen bariyerli bir malzeme için temel gereklilikler şunlardır: iyi ekstrüzyon özellikleri, iyi halojensiz alev geciktiriciliği (oksijen indeksi genellikle 40'ın üzerinde) ve düşük maliyet.
Bu oksijen bariyeri, kablo endüstrisinde on yılı aşkın süredir yaygın olarak kullanılmakta ve kabloların alev geciktiriciliğinde önemli iyileştirmeler sağlamıştır. Oksijen bariyeri, hem halojensiz alev geciktirici kablolar hem de halojensiz alev geciktirici kablolar (örneğin PVC) için kullanılabilir. Çok sayıda uygulama, oksijen bariyerli kabloların tek dikey yanma ve demet yanma testlerini geçme olasılığının daha yüksek olduğunu göstermiştir.
Malzeme formülasyonu açısından bakıldığında, bu oksijen bariyeri malzemesi aslında “ultra yüksek dolgu maddesi”dir, çünkü düşük maliyeti karşılamak için yüksek dolgu maddesi kullanmak gerekir, yüksek oksijen indeksi elde etmek için yüksek oranda (2 ila 3 kat) Mg (OH) 2 veya Al (OH) 3 eklemek gerekir ve iyi ekstrüde etmek için temel malzeme olarak EVA seçilmelidir.
3. 4 Değiştirilmiş PE kılıf malzemesi
Polietilen kaplama malzemeleri iki soruna eğilimlidir: birincisi, ekstrüzyon sırasında eriyik kırılmasına (örneğin köpekbalığı derisi) eğilimlidirler; ikincisi, çevresel stres çatlamasına eğilimlidirler. En basit çözüm, formüle belirli bir oranda EVA eklemektir. Çoğunlukla düşük VA içeriğine sahip modifiye edilmiş bir EVA olarak kullanıldığında, eriyik indeksinin 1 ila 2 arasında olması uygundur.
4. Gelişim beklentileri
(1) EVA, kablo endüstrisinde yaygın olarak kullanılmakta olup, yıllık kullanım miktarı kademeli ve istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Özellikle son on yılda, çevre korumanın önemi nedeniyle, EVA bazlı yakıt direnci hızla gelişmiş ve PVC bazlı kablo malzemesi trendinin yerini kısmen almıştır. Mükemmel maliyet performansı ve ekstrüzyon işleminin mükemmel performansı nedeniyle, diğer malzemelerin yerini alması zordur.
(2) Kablo endüstrisinin yıllık EVA reçinesi tüketimi 100.000 tona yakındır, EVA reçinesi çeşitlerinin seçimi, VA içeriği düşükten yükseğe doğru olacaktır, kablo malzemesi granülasyon işletmesinin büyüklüğü büyük olmadığından, her işletmede yılda yalnızca binlerce ton EVA reçinesi yukarı ve aşağı yayılmıştır ve bu nedenle EVA endüstrisinin dev işletmesi olmayacaktır. Örneğin, halojensiz alev geciktirici baz malzemesinin en büyük miktarı, EVA reçinesinin ana seçimi VA / MI = 28 / 2 ~ 3'tür (örneğin ABD DuPont'un EVA 265 #). Ve bu EVA spesifikasyon sınıfı, şu ana kadar üretip tedarik edecek bir yerli üretici yoktur. VA içeriğinin 28'den yüksek ve erime indeksinin 3'ten düşük olduğu diğer EVA reçinesi üretim ve tedariklerinden bahsetmiyorum bile.
(3) Yerli rakip olmaması ve fiyatların uzun süredir yüksek olması nedeniyle EVA üreten yabancı şirketler, yerli kablo üreticilerinin üretim coşkusunu ciddi şekilde baskılamaktadır. Kauçuk türü EVM'lerin VA içeriğinin %50'sinden fazlası yabancı şirketler tarafından domine edilmektedir ve fiyat, markanın VA içeriğine 2-3 kat daha yakındır. Bu yüksek fiyatlar, kauçuk türü EVM miktarını da etkilediğinden, kablo endüstrisi, yerli EVA üreticilerinden yerli EVA üretim oranını artırmalarını talep etmektedir. Endüstrinin daha fazla üretimi, EVA reçinesinin daha fazla kullanılmasını sağlamıştır.
(4) Küreselleşme çağındaki çevre koruma dalgasına güvenerek, EVA kablo endüstrisi tarafından çevre dostu yakıt direnci için en iyi temel malzeme olarak kabul edilmektedir. EVA kullanımı yılda %15 oranında artmakta ve gelecek oldukça umut vericidir. Koruyucu malzemelerin miktarı ve büyüme hızı ile orta ve yüksek gerilim güç kablosu üretimi ve büyüme hızı yaklaşık %8 ila %10 arasındadır; poliolefin dirençleri hızla artmakta olup, son yıllarda %15 ila %20 arasında kalmış olup, öngörülebilir önümüzdeki 5 ila 10 yıl içinde de bu büyüme oranını koruyabilecektir.
Gönderi zamanı: 31 Temmuz 2022