1. Įvadas
EVA yra etileno vinilacetato kopolimero, poliolefino polimero, santrumpa. Dėl žemos lydymosi temperatūros, gero takumo, poliškumo ir nehalogeninių elementų, jis gali būti suderinamas su įvairiais polimerais ir mineraliniais milteliais, pasižymi daugybe mechaninių ir fizinių savybių, elektrinių savybių ir apdorojimo našumo pusiausvyros, o kaina nėra didelė, todėl rinkos pasiūla yra pakankama, todėl jis gali būti naudojamas tiek kaip kabelių izoliacinė medžiaga, tiek kaip užpildas, apvalkalo medžiaga; gali būti pagamintas iš termoplastinės medžiagos ir gali būti pagamintas į termoreaktingą skersinio sujungimo medžiagą.
EVA plačiai naudojamas, su antipirenais, gali būti pagamintas į mažai dūmų išskiriantį, behalogenį arba halogeninį kuro barjerą; EVA su dideliu VA kiekiu gali būti naudojama kaip pagrindinė medžiaga, taip pat gali būti pagaminta iš alyvai atsparios medžiagos; EVA su vidutiniu lydymosi indeksu ir EVA užpildu, kurio užpildo kiekis yra 2–3 kartus didesnis, galima pasiekti labiau subalansuotą deguonies barjero (užpildo) ekstruzijos proceso našumą ir kainą.
Šiame straipsnyje aptariamos EVA struktūrinės savybės, pritaikymas kabelių pramonėje ir plėtros perspektyvos.
2. Struktūrinės savybės
Gaminant sintezę, keičiant polimerizacijos laipsnio n/m santykį, VA kiekis gali padidėti nuo 5 iki 90 % EVA; padidinus bendrą polimerizacijos laipsnį, EVA molekulinė masė gali padidėti nuo dešimčių tūkstančių iki šimtų tūkstančių; VA kiekis mažesnis nei 40 % dėl dalinės kristalizacijos, prasto elastingumo, paprastai vadinamas EVA plastiku; kai VA kiekis didesnis nei 40 %, tai yra gumos tipo elastomeras be kristalizacijos, paprastai vadinamas EVM guma.
1. 2 Nekilnojamasis turtas
EVA molekulinė grandinė yra linijinė sočiųjų struktūrų, todėl ji pasižymi geru atsparumu karščiui, oro sąlygoms ir ozonui.
EVA molekulės pagrindinėje grandinėje nėra dvigubų jungčių, benzeno žiedo, acilo, amino grupių ir kitų grupių, kurios lengvai rūksta degant, o šoninėse grandinėse taip pat nėra metilo, fenilo, ciano ir kitų grupių, kurios lengvai rūksta degant. Be to, pačioje molekulėje nėra halogenų elementų, todėl ji ypač tinka mažai dūmingam behalogeniam varžiniam kurui.
Didelis vinilo acetato (VA) grupės dydis EVA šoninėje grandinėje ir jos vidutinis poliškumas reiškia, kad ji slopina vinilo pagrindinės grandinės polinkį kristalizuotis ir gerai dera su mineraliniais užpildais, o tai sudaro sąlygas didelio našumo barjeriniams degalams. Tai ypač pasakytina apie mažai dūmų išskiriančius ir behalogenius rezistus, nes norint atitikti kabelių standartų reikalavimus dėl atsparumo liepsnai, reikia pridėti antipirenų, kurių tūrio dalis yra didesnė nei 50 % [pvz., Al(OH)3, Mg(OH)2 ir kt.]. EVA su vidutiniu arba dideliu VA kiekiu naudojamas kaip pagrindas mažai dūmų išskiriantiems ir behalogeniams antipirenams, pasižymintiems puikiomis savybėmis, gaminti.
Kadangi EVA šoninės grandinės vinilacetato grupė (VA) yra polinė, kuo didesnis VA kiekis, tuo poliaresnis polimeras ir tuo geresnis jo atsparumas alyvai. Kabelių pramonėje reikalaujamas atsparumas alyvai dažniausiai reiškia gebėjimą atlaikyti nepoliarines arba silpnai poliarines mineralines alyvas. Pagal panašaus suderinamumo principą, EVA su dideliu VA kiekiu naudojamas kaip pagrindinė medžiaga, skirta mažai dūmų išskiriančiam ir be halogenų degalų barjerui, pasižyminčiam geru atsparumu alyvai, gaminti.
EVA molekulės alfa-olefino H atome yra aktyvesnės, peroksido radikalų arba didelės energijos elektronų spinduliuotės poveikis lengvai sukelia H skersinio sujungimo reakciją, tampa susiūtomis plastikinėmis ar guminėmis medžiagomis, todėl gali atitikti specialius laidų ir kabelių medžiagų eksploatacinius reikalavimus.
Pridėjus vinilo acetato grupę, žymiai sumažėja EVA lydymosi temperatūra, o trumpų VA šoninių grandinių skaičius gali padidinti EVA tekėjimą. Todėl jo ekstruzijos charakteristikos yra daug geresnės nei panašaus polietileno molekulinė struktūra, todėl jis tampa pageidaujama pagrindine medžiaga puslaidininkinėms ekranavimo medžiagoms ir halogeninėms bei behalogenėms kuro barjerinėms medžiagoms.
2 Produkto privalumai
2. 1 Ypač didelės sąnaudos ir našumas
EVA pasižymi labai geromis fizikinėmis ir mechaninėmis savybėmis, atsparumu karščiui, oro sąlygoms, ozonui ir elektrinėms savybėms. Pasirinkite tinkamą klasę, kad galėtumėte pagaminti laidą, kuris būtų atsparus karščiui, liepsnai, taip pat atsparus alyvai ir tirpikliams.
Dažniausiai naudojama termoplastinė EVA medžiaga, kurios VA kiekis yra nuo 15 % iki 46 %, o lydymosi indeksas – nuo 0,5 iki 4 laipsnių. EVA turi daug gamintojų, daug prekių ženklų, platų pasirinkimo pasirinkimą, prieinamas kainas, pakankamą tiekimą, vartotojams tereikia atidaryti svetainės EVA skyrių, iš pirmo žvilgsnio galite pasirinkti prekės ženklą, našumą, kainą, pristatymo vietą – labai patogu.
EVA yra poliolefino polimeras, kuris, lyginant minkštumą ir eksploatacines savybes, yra panašus į polietileno (PE) ir minkšto polivinilchlorido (PVC) kabelių medžiagas. Tačiau atlikus tolesnius tyrimus, pastebėsite, kad EVA ir minėtos dvi medžiagos yra nepakeičiamai pranašesnės.
2. 2 puikus apdorojimo našumas
EVA kabelių srityje iš pradžių buvo naudojama vidutinės ir aukštos įtampos kabelių ekranavimo medžiagos viduje ir išorėje, o vėliau išplėsta iki behalogenių degalų barjerų. Šios dvi medžiagų rūšys apdorojimo požiūriu laikomos „labai užpildytomis medžiagomis“: ekranuojančioms medžiagoms reikia pridėti daug laidžios juodosios medžiagos, kad padidėtų jų klampumas, o tai smarkiai sumažintų jų skystumą; behalogenėms liepsną slopinančioms degalų medžiagoms reikia pridėti daug behalogenių liepsną slopinančių medžiagų, o behalogenėms medžiagoms, kurių klampumas smarkiai padidėjo, skystumas smarkiai sumažėjo. Sprendimas – rasti polimerą, kuris galėtų talpinti dideles užpildo dozes, tačiau kartu turėtų mažą lydymosi klampumą ir gerą skystumą. Dėl šios priežasties EVA yra pageidaujamas pasirinkimas.
EVA lydalo klampumas didėja priklausomai nuo ekstruzijos proceso temperatūros ir šlyties greičio, todėl sparčiai mažėja laidų ir kabelių gaminių kokybė. Vartotojui tereikia reguliuoti ekstruderio temperatūrą ir sraigto greitį, todėl galima pagaminti puikius laidų ir kabelių gaminius. Daugybė vietinių ir užsienio pritaikymų rodo, kad dėl per didelio klampumo, per mažo dūmų kiekio, be halogenų, medžiagos lydalo indeksas yra per mažas, todėl norint užtikrinti gerą ekstruzijos kokybę, reikia naudoti tik mažo suspaudimo laipsnio sraigtinį ekstruziją (suspaudimo laipsnis mažesnis nei 1,3). Gumos pagrindu pagamintos EVM medžiagos su vulkanizavimo medžiagomis gali būti ekstruduojamos tiek gumos, tiek bendrosios paskirties ekstruderiuose. Vėlesnis vulkanizacijos (susiejimo) procesas gali būti atliekamas termocheminiu (peroksido) susiejimu arba elektronų greitintuvo spinduliuotės susiejimu.
2. 3 Lengva modifikuoti ir pritaikyti
Laidai ir kabeliai yra visur – nuo dangaus iki žemės, nuo kalnų iki jūros. Vartotojų reikalavimai laidams ir kabeliams taip pat yra įvairūs ir keisti. Nors laidų ir kabelių struktūra panaši, jų eksploatacinių savybių skirtumai daugiausia atsispindi izoliacijos ir apvalkalo dangos medžiagose.
Iki šiol tiek šalyje, tiek užsienyje minkštas PVC vis dar sudaro didžiąją dalį polimerinių medžiagų, naudojamų kabelių pramonėje. Tačiau didėjant informuotumui apie aplinkos apsaugą ir tvarų vystymąsi.
PVC medžiagų naudojimas buvo labai apribotas, mokslininkai deda visas pastangas, kad rastų alternatyvų PVC, iš kurių perspektyviausia yra EVA.
EVA gali būti maišoma su įvairiais polimerais, taip pat su įvairiais mineraliniais milteliais ir suderinamomis apdorojimo priemonėmis, sumaišyti produktai gali būti pagaminti iš termoplastinio plastiko plastikiniams kabeliams, taip pat ir į skersinio ryšio gumą guminiams kabeliams. Formulės kūrėjai gali remtis vartotojo (arba standarto) reikalavimais, naudodami EVA kaip pagrindinę medžiagą, kad medžiagos eksploatacinės savybės atitiktų reikalavimus.
3 EVA taikymo sritis
3. 1 Naudojama kaip pusiau laidi ekranuojanti medžiaga aukštos įtampos maitinimo kabeliams
Kaip visi žinome, pagrindinė ekranavimo medžiagos medžiaga yra laidus suodžiai. Didelis suodžių kiekis plastikinėje arba guminėje pagrindinėje medžiagoje smarkiai pablogins ekranavimo medžiagos takumą ir ekstruzijos lygio lygumą. Siekiant išvengti dalinių iškrovų aukštos įtampos kabeliuose, vidinis ir išorinis ekranai turi būti ploni, blizgūs, skaidrūs ir vienodi. Palyginti su kitais polimerais, EVA tai gali padaryti lengviau. Taip yra todėl, kad EVA ekstruzijos procesas yra ypač geras, gerai teka ir nėra linkęs į lydymosi plyšimą. Ekranavimo medžiaga skirstoma į dvi kategorijas: išorėje apvyniota laido medžiaga, vadinama vidiniu ekranu, su vidine ekrano medžiaga; išorėje apvyniota izoliacija, vadinama išoriniu ekranu, su išorine ekrano medžiaga; vidinio ekrano medžiaga dažniausiai yra termoplastinė. Vidinio ekrano medžiaga dažniausiai yra termoplastinė ir dažnai gaminama iš EVA, kurios VA kiekis yra 18–28 %; išorinio ekrano medžiaga dažniausiai yra susiūta ir nulupama, dažnai gaminama iš EVA, kurios VA kiekis yra 40–46 %.
3. 2 Termoplastiniai ir tinklinės struktūros antipireniniai degalai
Termoplastinis, ugniai atsparus poliolefinas plačiai naudojamas kabelių pramonėje, daugiausia jūrinių kabelių, elektros kabelių ir aukštos kokybės statybos linijų halogeninėms arba behalogenėms medžiagoms. Jų ilgalaikė darbinė temperatūra svyruoja nuo 70 iki 90 °C.
Vidutinės ir aukštos įtampos, kurios įtampa yra 10 kV ir didesnė, galios kabeliams, kuriems keliami labai aukšti elektriniai charakteristikų reikalavimai, antipirenines savybes daugiausia lemia išorinis apvalkalas. Kai kuriuose aplinkai reikliuose pastatuose ar projektuose kabeliai turi būti mažai dūmingi, be halogenų, mažai toksiški arba mažai dūmingi ir mažai halogenų turintys, todėl termoplastiniai antipireniniai poliolefinai yra tinkamas sprendimas.
Kai kuriems specialiems tikslams išorinis skersmuo nėra didelis, specialus kabelis yra atsparus temperatūrai 105–150 ℃, pagamintas iš skersinio sujungimo poliolefino medžiagos, kuri yra atspari ugniai ir yra labiau susiūta. Kabelio gamintojas gali pasirinkti skersinio sujungimo būdą pagal savo gamybos sąlygas. Tai gali būti tradicinis aukšto slėgio garų arba aukštos temperatūros druskos vonios apšvitinimas, taip pat elektronų greitintuvo apšvitinimas kambario temperatūroje. Ilgalaikė darbinė temperatūra skirstoma į 105 ℃, 125 ℃ ir 150 ℃ tris rūšis. Gamykla gali būti gaminama pagal skirtingus naudotojų reikalavimus arba standartus – be halogenų arba su halogenais, apsaugant nuo kuro.
Gerai žinoma, kad poliolefinai yra nepoliniai arba silpnai poliniai poliniai polimerai. Kadangi jų poliškumas panašus į mineralinės alyvos, poliolefinai dažniausiai laikomi mažiau atspariais alyvai pagal panašaus suderinamumo principą. Tačiau daugelyje kabelių standartų šalyje ir užsienyje taip pat nustatyta, kad susiūtos varžos taip pat turi būti atsparios alyvoms, tirpikliams ir net alyvos suspensijoms, rūgštims ir šarmams. Tai iššūkis medžiagų tyrėjams, nes dabar, tiek Kinijoje, tiek užsienyje, šios reiklios medžiagos buvo sukurtos, o jų pagrindinė medžiaga yra EVA.
3. 3 Deguonies barjerinė medžiaga
Daugiagysliai kabeliai su susuktais laidininkais turi daug tarpų tarp gyslų, kuriuos reikia užpildyti, kad būtų užtikrinta apvali kabelio išvaizda, jei išorinio apvalkalo užpildas yra pagamintas iš behalogenio kuro barjero. Šis užpildo sluoksnis veikia kaip liepsnos barjeras (deguonies barjeras), kai kabelis degina, todėl pramonėje jis vadinamas „deguonies barjeru“.
Pagrindiniai deguonies barjerinės medžiagos reikalavimai yra šie: geros ekstruzijos savybės, geras atsparumas ugniai be halogenų (deguonies indeksas paprastai didesnis nei 40) ir maža kaina.
Šis deguonies barjeras kabelių pramonėje plačiai naudojamas jau daugiau nei dešimtmetį ir lėmė reikšmingą kabelių atsparumo liepsnai pagerėjimą. Deguonies barjeras gali būti naudojamas tiek halogenų neturintiems, ugniai atspariems kabeliams, tiek halogenų neturintiems, ugniai atspariems kabeliams (pvz., PVC). Didelė praktika parodė, kad kabeliai su deguonies barjeru dažniau išlaiko pavienio vertikalaus degimo ir pluošto degimo bandymus.
Medžiagos formuluotės požiūriu, ši deguonies barjerinė medžiaga iš tikrųjų yra „itin didelio užpildo kiekio“, nes norint sumažinti kainą, būtina naudoti didelį užpildo kiekį, o norint pasiekti aukštą deguonies indeksą, taip pat reikia pridėti didelę dalį (2–3 kartus) Mg(OH)2 arba Al(OH)3, o norint gauti gerą išspaudimą, reikia pasirinkti EVA kaip pagrindinę medžiagą.
3.4 Modifikuota PE apvalkalo medžiaga
Polietileno apvalkalų medžiagos yra linkusios į dvi problemas: pirma, jos linkusios lūžti išlydytoms dalims (pvz., susidaryti ryklio odai) ekstruzijos metu; antra, jos linkusios įtrūkti dėl aplinkos poveikio. Paprasčiausias sprendimas – į formulę įpilti tam tikrą EVA kiekį. Naudojant modifikuotą EVA, dažniausiai su mažu VA kiekiu, jos lydymosi indeksas yra nuo 1 iki 2.
4. Vystymosi perspektyvos
(1) EVA plačiai naudojama kabelių pramonėje, o metinis naudojimas palaipsniui ir stabiliai auga. Ypač per pastarąjį dešimtmetį dėl aplinkos apsaugos svarbos EVA pagrindu pagaminta medžiaga, atspari degalams, sparčiai vystėsi ir iš dalies pakeitė PVC pagrindu pagamintų kabelių medžiagų tendenciją. Dėl puikaus kainos ir kokybės santykio bei ekstruzijos proceso našumo ją sunku pakeisti kitomis medžiagomis.
(2) Kabelių pramonėje metinis EVA dervos suvartojimas siekia beveik 100 000 tonų, EVA dervos pasirinkimas gali būti įvairus, VA kiekis gali skirtis nuo mažo iki didelio, o kabelių medžiagų granuliavimo įmonės dydis nėra didelis, kiekviena įmonė kasmet pagamins tik tūkstančius tonų EVA dervos, todėl tai nesukels EVA pramonės milžiniškos įmonės dėmesio. Pavyzdžiui, didžiausia halogenų neturinčios, ugniai atsparios pagrindinės medžiagos dalis yra VA/MI = 28/2 ~ 3 (pvz., JAV „DuPont“ EVA 265#). Šios specifikacijos EVA dervos iki šiol nėra nė vieno vietinio gamintojo, kuris ją gamintų ir tiektų. Jau nekalbant apie tai, kad VA kiekis yra didesnis nei 28, o lydymosi indeksas mažesnis nei 3, palyginti su kitų EVA dervų gamyba ir tiekimu.
(3) Užsienio bendrovės, gaminančios EVA, neturi vietinių konkurentų, o kaina jau seniai yra didelė, smarkiai slopindama vietinių kabelių gamyklų gamybos entuziazmą. Daugiau nei 50 % gumos tipo EVM VA kiekio dominuoja užsienio bendrovės, o kaina yra 2–3 kartus panaši į prekės ženklo VA kiekį. Tokios aukštos kainos savo ruožtu taip pat turi įtakos šio gumos tipo EVM kiekiui, todėl kabelių pramonė ragina vietinius EVA gamintojus didinti EVA gamybos tempus šalies viduje. Didesnė pramonės gamyba leido plačiai naudoti EVA dervą.
(4) Atsižvelgiant į aplinkos apsaugos bangą globalizacijos eroje, kabelių pramonė EVA laiko geriausia aplinkai nekenksmingo kuro atsparumo pagrindine medžiaga. EVA naudojimas auga 15 % per metus, o perspektyvos yra labai daug žadančios. Apsauginių medžiagų ir vidutinės bei aukštos įtampos elektros kabelių gamybos kiekis ir augimo tempas siekia apie 8–10 %; poliolefino varžų gamyba sparčiai auga, pastaraisiais metais ji išliko 15–20 %, ir per artimiausius 5–10 metų šis augimo tempas taip pat gali išlikti.
Įrašo laikas: 2022 m. liepos 31 d.