1. Pendahuluan
EVA adalah singkatan dari etilena vinil asetat kopolimer, polimer poliolefin. Karena suhu lelehnya rendah, fluiditasnya baik, polaritasnya baik, dan tidak mengandung unsur halogen, serta dapat kompatibel dengan berbagai polimer dan bubuk mineral, sejumlah sifat mekanik dan fisik, sifat listrik dan kinerja pemrosesannya seimbang, dan harganya tidak mahal, pasokan pasarnya mencukupi, sehingga baik sebagai bahan isolasi kabel, juga dapat digunakan sebagai pengisi, bahan selubung; dapat dibuat menjadi bahan termoplastik, dan dapat dibuat menjadi bahan pengikat silang termoseting.
EVA memiliki berbagai macam kegunaan, dengan bahan penghambat api, dapat dibuat menjadi penghalang bahan bakar halogen atau halogen bebas asap rendah; pilih EVA dengan kandungan VA tinggi sebagai bahan dasar, juga dapat dibuat menjadi bahan tahan minyak; pilih EVA dengan indeks leleh sedang, tambahkan 2 hingga 3 kali bahan penghambat api EVA saat mengisi, dapat dibuat menjadi bahan penghalang oksigen (pengisian) yang lebih seimbang dalam kinerja dan harga proses ekstrusi.
Dalam makalah ini, dari sifat struktural EVA, pengenalan penerapannya dalam industri kabel dan prospek pengembangan.
2. Sifat Struktural
Saat memproduksi sintesis, mengubah rasio derajat polimerisasi n / m dapat menghasilkan kandungan VA dari 5 hingga 90% EVA; meningkatkan derajat polimerisasi total dapat menghasilkan berat molekul dari puluhan ribu hingga ratusan ribu EVA; kandungan VA di bawah 40%, karena adanya kristalisasi parsial, elastisitasnya buruk, umumnya dikenal sebagai plastik EVA; ketika kandungan VA lebih besar dari 40%, elastomer seperti karet tanpa kristalisasi, umumnya dikenal sebagai karet EVM.
1. 2 Properti
Rantai molekul EVA merupakan struktur jenuh linier, sehingga memiliki ketahanan yang baik terhadap penuaan panas, cuaca, dan ozon.
Rantai utama molekul EVA tidak mengandung ikatan rangkap, cincin benzena, asil, gugus amina, dan gugus lain yang mudah berasap saat terbakar, rantai samping juga tidak mengandung gugus metil, fenil, siano, dan gugus lain yang mudah berasap saat terbakar. Selain itu, molekul itu sendiri tidak mengandung unsur halogen, sehingga sangat cocok untuk bahan bakar resistif bebas halogen dengan asap rendah.
Ukuran besar gugus vinil asetat (VA) dalam rantai samping EVA dan polaritas sedangnya berarti bahwa gugus ini menghambat kecenderungan rangka vinil untuk mengkristal dan berpasangan dengan baik dengan pengisi mineral, yang menciptakan kondisi untuk bahan bakar penghalang berkinerja tinggi. Hal ini khususnya berlaku untuk bahan bakar tahan api rendah asap dan bebas halogen, karena bahan tahan api dengan kandungan volume lebih dari 50% [misalnya Al(OH) 3, Mg(OH) 2, dll.] harus ditambahkan untuk memenuhi persyaratan standar kabel untuk ketahanan api. EVA dengan kandungan VA sedang hingga tinggi digunakan sebagai bahan dasar untuk menghasilkan bahan bakar tahan api rendah asap dan bebas halogen dengan sifat yang sangat baik.
Karena rantai samping EVA, kelompok vinil asetat (VA) bersifat polar, semakin tinggi kandungan VA, semakin polar polimer tersebut dan semakin baik ketahanannya terhadap minyak. Ketahanan minyak yang dibutuhkan oleh industri kabel sebagian besar mengacu pada kemampuan untuk menahan minyak mineral non-polar atau polaritas lemah. Menurut prinsip kompatibilitas yang sama, EVA dengan kandungan VA yang tinggi digunakan sebagai bahan dasar untuk menghasilkan penghalang bahan bakar bebas asap dan halogen rendah dengan ketahanan minyak yang baik.
Molekul EVA pada atom alfa-olefin H kinerjanya lebih aktif, dalam radikal peroksida atau efek radiasi elektron berenergi tinggi mudah terjadi reaksi ikatan silang H, menjadi plastik atau karet ikatan silang, dapat dibuat persyaratan kinerja yang menuntut dari bahan kawat dan kabel khusus.
Penambahan gugus vinil asetat membuat suhu leleh EVA turun secara signifikan, dan jumlah rantai samping pendek VA dapat membuat aliran EVA meningkat. Oleh karena itu, kinerja ekstrusinya jauh lebih baik daripada struktur molekul polietilena serupa, menjadi bahan dasar pilihan untuk bahan pelindung semi-konduktif dan penghalang bahan bakar halogen dan bebas halogen.
2 Keunggulan Produk
2. 1 Kinerja biaya yang sangat tinggi
Sifat fisik dan mekanis EVA, ketahanan terhadap panas, ketahanan terhadap cuaca, ketahanan terhadap ozon, dan sifat listriknya sangat baik. Pilih grade yang sesuai, dapat dibuat tahan panas, tahan api, tetapi juga tahan minyak, pelarut, dan bahan kabel khusus.
Bahan EVA termoplastik paling banyak digunakan dengan kandungan VA 15% hingga 46%, dengan indeks leleh 0,5 hingga 4 tingkatan. EVA memiliki banyak produsen, banyak merek, beragam pilihan, harga sedang, persediaan memadai, pengguna hanya perlu membuka bagian EVA di situs web, merek, kinerja, harga, lokasi pengiriman sekilas, Anda dapat memilih, sangat praktis.
EVA merupakan polimer poliolefin, dari segi kelembutan dan penggunaan perbandingan kinerja, bahan polietilena (PE) dan bahan kabel polivinil klorida (PVC) yang lembut serupa. Namun penelitian lebih lanjut, Anda akan menemukan EVA dan dua jenis bahan di atas dibandingkan dengan keunggulan yang tak tergantikan.
2. 2 kinerja pemrosesan yang sangat baik
EVA dalam aplikasi kabel berasal dari bahan pelindung kabel tegangan menengah dan tinggi di dalam dan luar awal, dan kemudian diperluas ke penghalang bahan bakar bebas halogen. Kedua jenis bahan ini dari sudut pandang pemrosesan dianggap sebagai "bahan yang sangat terisi": bahan pelindung karena kebutuhan untuk menambahkan sejumlah besar karbon hitam konduktif dan membuat viskositasnya meningkat, likuiditasnya turun tajam; bahan bakar tahan api bebas halogen perlu menambahkan sejumlah besar penghambat api bebas halogen, juga viskositas bahan bebas halogen meningkat tajam, likuiditasnya turun tajam. Solusinya adalah menemukan polimer yang dapat menampung dosis besar pengisi, tetapi juga memiliki viskositas leleh rendah dan fluiditas yang baik. Untuk alasan ini, EVA adalah pilihan yang lebih disukai.
Viskositas leleh EVA dengan suhu pemrosesan ekstrusi dan laju geser akan meningkatkan penurunan yang cepat, pengguna hanya perlu menyesuaikan suhu ekstruder dan kecepatan sekrup, Anda dapat membuat kinerja produk kawat dan kabel yang sangat baik. Sejumlah besar aplikasi dalam dan luar negeri menunjukkan bahwa, untuk bahan bebas halogen asap rendah yang sangat terisi, karena viskositasnya terlalu besar, indeks leleh terlalu kecil, jadi hanya penggunaan sekrup rasio kompresi rendah (rasio kompresi kurang dari 1,3) ekstrusi, untuk memastikan kualitas ekstrusi yang baik. Bahan EVM berbasis karet dengan agen vulkanisasi dapat diekstrusi pada ekstruder karet dan ekstruder tujuan umum. Proses vulkanisasi (ikatan silang) berikutnya dapat dilakukan baik dengan ikatan silang termokimia (peroksida) atau dengan ikatan silang iradiasi akselerator elektron.
2. 3 Mudah dimodifikasi dan diadaptasi
Kawat dan kabel ada di mana-mana, dari langit hingga ke tanah, dari pegunungan hingga ke laut. Kebutuhan pengguna kawat dan kabel juga beragam dan aneh, meskipun struktur kawat dan kabel serupa, perbedaan kinerjanya terutama tercermin pada bahan isolasi dan selubung yang menutupinya.
Sejauh ini, baik di dalam maupun luar negeri, PVC lunak masih menjadi bahan polimer yang paling banyak digunakan dalam industri kabel. Namun, seiring dengan meningkatnya kesadaran akan perlindungan lingkungan dan pembangunan berkelanjutan.
Bahan PVC sangat dibatasi, para ilmuwan melakukan segala kemungkinan untuk menemukan bahan alternatif pengganti PVC, yang paling menjanjikan adalah EVA.
EVA dapat dicampur dengan berbagai polimer, tetapi juga dengan berbagai bubuk mineral dan bahan pembantu pemrosesan yang kompatibel, produk campuran tersebut dapat dibuat menjadi plastik termoplastik untuk kabel plastik, tetapi juga menjadi karet ikatan silang untuk kabel karet. Perancang formulasi dapat didasarkan pada persyaratan pengguna (atau standar), EVA sebagai bahan dasar, untuk membuat kinerja bahan tersebut memenuhi persyaratan.
3 Rentang aplikasi EVA
3. 1 Digunakan sebagai bahan pelindung semi-konduktif untuk kabel listrik tegangan tinggi
Seperti yang kita semua tahu, bahan utama bahan pelindung adalah karbon hitam konduktif, dalam bahan dasar plastik atau karet untuk menambahkan sejumlah besar karbon hitam akan secara serius merusak fluiditas bahan pelindung dan kelancaran tingkat ekstrusi. Untuk mencegah pelepasan sebagian pada kabel tegangan tinggi, pelindung bagian dalam dan luar harus tipis, mengkilap, cerah dan seragam. Dibandingkan dengan polimer lain, EVA dapat melakukan ini dengan lebih mudah. Alasan untuk ini adalah bahwa proses ekstrusi EVA sangat baik, aliran yang baik, dan tidak rentan terhadap fenomena pecahnya lelehan. Bahan pelindung dibagi menjadi dua kategori: dibungkus dalam konduktor di luar yang disebut pelindung bagian dalam – dengan bahan layar bagian dalam; dibungkus dalam isolasi di luar yang disebut pelindung bagian luar – dengan bahan layar bagian luar; bahan layar bagian dalam sebagian besar termoplastik Bahan layar bagian dalam sebagian besar termoplastik dan sering kali didasarkan pada EVA dengan kandungan VA 18% hingga 28%; bahan layar bagian luar sebagian besar terikat silang dan dapat dikupas dan sering kali didasarkan pada EVA dengan kandungan VA 40% hingga 46%.
3. 2 Bahan bakar tahan api termoplastik dan ikatan silang
Poliolefin tahan api termoplastik banyak digunakan dalam industri kabel, terutama untuk kebutuhan halogen atau bebas halogen pada kabel laut, kabel listrik, dan jaringan konstruksi bermutu tinggi. Suhu operasi jangka panjangnya berkisar antara 70 hingga 90 °C.
Untuk kabel daya tegangan menengah dan tinggi 10 kV ke atas, yang memiliki persyaratan kinerja listrik yang sangat tinggi, sifat tahan api terutama ditanggung oleh selubung luar. Di beberapa bangunan atau proyek yang menuntut lingkungan, kabel diharuskan memiliki sifat rendah asap, bebas halogen, rendah toksisitas atau rendah asap dan rendah halogen, sehingga poliolefin tahan api termoplastik merupakan solusi yang layak.
Untuk beberapa keperluan khusus, diameter luarnya tidak besar, ketahanan suhu pada 105 ~ 150 ℃ antara kabel khusus, lebih banyak bahan poliolefin tahan api yang saling terkait, ikatan silangnya dapat dipilih oleh produsen kabel sesuai dengan kondisi produksi mereka sendiri, baik uap bertekanan tinggi tradisional atau rendaman garam bersuhu tinggi, tetapi juga tersedia ruang akselerator elektron dengan cara penyinaran suhu silang. Suhu kerja jangka panjangnya dibagi menjadi 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ tiga file, pabrik produksi dapat dibuat sesuai dengan persyaratan pengguna atau standar yang berbeda, penghalang bahan bakar bebas halogen atau mengandung halogen.
Sudah diketahui umum bahwa poliolefin adalah polimer non-polar atau polimer polar yang lemah. Karena sifat polaritasnya mirip dengan minyak mineral, poliolefin umumnya dianggap kurang tahan terhadap minyak menurut prinsip kompatibilitas yang sama. Akan tetapi, banyak standar kabel di dalam dan luar negeri juga menetapkan bahwa resistansi ikatan silang juga harus memiliki ketahanan yang baik terhadap minyak, pelarut, dan bahkan terhadap bubur minyak, asam, dan alkali. Ini merupakan tantangan bagi para peneliti material, sekarang, baik di Tiongkok maupun di luar negeri, material yang menuntut ini telah dikembangkan, dan material dasarnya adalah EVA.
3.3 Bahan penghalang oksigen
Kabel multi-inti yang terpilin memiliki banyak rongga di antara inti yang perlu diisi untuk memastikan tampilan kabel yang membulat, jika isian di dalam selubung luar terbuat dari penghalang bahan bakar bebas halogen. Lapisan pengisi ini bertindak sebagai penghalang api (oksigen) saat kabel terbakar dan oleh karena itu dikenal sebagai "penghalang oksigen" dalam industri.
Persyaratan dasar untuk bahan penghalang oksigen adalah: sifat ekstrusi yang baik, ketahanan api bebas halogen yang baik (indeks oksigen biasanya di atas 40) dan biaya rendah.
Penghalang oksigen ini telah digunakan secara luas dalam industri kabel selama lebih dari satu dekade dan telah menghasilkan peningkatan signifikan dalam ketahanan api kabel. Penghalang oksigen dapat digunakan untuk kabel tahan api bebas halogen dan kabel tahan api bebas halogen (misalnya PVC). Banyak praktik telah menunjukkan bahwa kabel dengan penghalang oksigen lebih mungkin lulus uji pembakaran vertikal tunggal dan uji pembakaran bundel.
Dari sudut pandang formulasi material, bahan penghalang oksigen ini sebenarnya adalah "pengisi ultra-tinggi", karena untuk memenuhi biaya rendah, perlu menggunakan pengisi tinggi, untuk mencapai indeks oksigen tinggi juga harus menambahkan proporsi tinggi (2 hingga 3 kali) Mg (OH) 2 atau Al (OH) 3, dan untuk mengekstruksi dengan baik dan harus memilih EVA sebagai bahan dasar.
3. 4 Bahan selubung PE yang dimodifikasi
Bahan pelapis polietilena rentan terhadap dua masalah: pertama, bahan tersebut rentan terhadap kerusakan akibat lelehan (misalnya kulit hiu) selama ekstrusi; kedua, bahan tersebut rentan terhadap retak akibat tekanan lingkungan. Solusi paling sederhana adalah menambahkan proporsi EVA tertentu dalam formulasi. digunakan sebagai EVA yang dimodifikasi, sebagian besar menggunakan kadar VA rendah dari mutu tersebut, indeks lelehnya antara 1 hingga 2 sudah tepat.
4. Prospek pengembangan
(1) EVA telah banyak digunakan dalam industri kabel, jumlah tahunannya mengalami pertumbuhan bertahap dan stabil. Terutama dalam dekade terakhir, karena pentingnya perlindungan lingkungan, ketahanan bahan bakar berbasis EVA telah berkembang pesat, dan sebagian telah menggantikan tren bahan kabel berbasis PVC. Kinerja biaya yang sangat baik dan kinerja proses ekstrusi yang sangat baik sulit untuk menggantikan bahan lainnya.
(2) Konsumsi tahunan industri kabel resin EVA mendekati 100.000 ton, pilihan varietas resin EVA, konten VA dari rendah ke tinggi akan digunakan, ditambah dengan ukuran perusahaan granulasi bahan kabel tidak besar, tersebar di setiap perusahaan setiap tahun hanya dalam ribuan ton resin EVA naik turun, dan dengan demikian tidak akan menjadi perhatian perusahaan raksasa industri EVA. Misalnya, jumlah terbesar bahan dasar tahan api bebas halogen, pilihan utama VA / MI = 28 / 2 ~ 3 dari resin EVA (seperti EVA 265 # DuPont AS). Dan tingkat spesifikasi EVA ini sejauh ini tidak ada produsen dalam negeri untuk diproduksi dan dipasok. Belum lagi konten VA lebih tinggi dari 28, dan indeks leleh kurang dari 3 dari produksi dan pasokan resin EVA lainnya.
(3) perusahaan asing yang memproduksi EVA karena tidak ada pesaing dalam negeri, dan harganya sudah lama tinggi, sangat menekan antusiasme produksi pabrik kabel dalam negeri. lebih dari 50% kandungan VA dari EVM jenis karet, didominasi oleh perusahaan asing, dan harganya mirip dengan kandungan VA merek tersebut 2 hingga 3 kali lipat. Harga yang tinggi tersebut, pada gilirannya, juga memengaruhi jumlah EVM jenis karet ini, sehingga industri kabel menyerukan produsen EVA dalam negeri, untuk meningkatkan laju produksi EVA dalam negeri. Lebih banyak produksi industri telah banyak menggunakan resin EVA.
(4) Mengandalkan gelombang perlindungan lingkungan di era globalisasi, EVA dianggap oleh industri kabel sebagai bahan dasar terbaik untuk ketahanan bahan bakar yang ramah lingkungan. Penggunaan EVA tumbuh pada tingkat 15% per tahun dan prospeknya sangat menjanjikan. Jumlah dan tingkat pertumbuhan bahan pelindung dan produksi kabel listrik tegangan menengah dan tinggi, sekitar 8% hingga 10% antara; ketahanan poliolefin tumbuh pesat, dalam beberapa tahun terakhir tetap pada 15% hingga 20% antara, dan dalam 5 hingga 10 tahun mendatang, mungkin juga mempertahankan tingkat pertumbuhan ini.
Waktu posting: 31-Jul-2022