1. Кіріспе
EVA - этилен винил ацетат сополимерінің, полиолефин полимерінің қысқартылған атауы. Төмен балқу температурасына, жақсы сұйықтыққа, полярлыққа және галогендік емес элементтерге байланысты әртүрлі полимерлер мен минералды ұнтақтармен үйлесімді бола алады, бірқатар механикалық және физикалық қасиеттері, электрлік қасиеттері және өңдеу өнімділігінің тепе-теңдігі бар, бағасы жоғары емес, нарықтағы ұсыныс жеткілікті, сондықтан кабель оқшаулағыш материалы ретінде толтырғыш, қабық материалы ретінде де пайдаланылуы мүмкін; термопластикалық материалға және термореактивті көлденең байланыстырушы материалға айналдыруға болады.
EVA кең ауқымды қолданылуымен, жалынға төзімді заттармен бірге, төмен түтінге төзімді галогенсіз немесе галогенді отын тосқауылына айналдыруға болады; негізгі материал ретінде EVA жоғары VA құрамын таңдап, майға төзімді материал жасауға болады; орташа балқу индексін таңдап, EVA жалынға төзімді заттарды 2-3 есеге дейін толтырып, экструзия процесінің өнімділігіне және бағасына теңдестірілген оттегі тосқауылына (толтыруға) айналдыруға болады.
Бұл мақалада EVA құрылымдық қасиеттерінен бастап, оны кабель өнеркәсібінде қолдану және даму перспективалары қарастырылады.
2. Құрылымдық қасиеттер
Синтездеу кезінде полимерлену дәрежесінің н/м қатынасын өзгерту EVA-ның 5-тен 90%-ға дейінгі VA мөлшерін тудыруы мүмкін; жалпы полимерлену дәрежесін арттыру молекулалық салмақты ондаған мыңнан жүздеген мыңға дейін EVA түзуі мүмкін; VA мөлшері 40%-дан төмен, ішінара кристалданудың, нашар серпімділіктің болуына байланысты, әдетте EVA пластикасы деп аталады; VA мөлшері 40%-дан жоғары болған кезде, кристалданбаған резеңке тәрізді эластомер әдетте EVM резеңкесі деп аталады.
1. 2 Қасиеттер
EVA молекулалық тізбегі сызықтық қаныққан құрылым болып табылады, сондықтан ол жылудың тозуына, ауа райына және озонға жақсы төзімді.
EVA молекуласының негізгі тізбегінде қос байланыстар, бензол сақинасы, ацил, амин топтары және жану кезінде оңай түтіндейтін басқа топтар жоқ, бүйір тізбектерде де жану кезінде оңай түтіндейтін метил, фенил, циан және басқа топтар жоқ. Сонымен қатар, молекуланың өзінде галоген элементтері жоқ, сондықтан ол әсіресе аз түтіндейтін галогенсіз резистивті отын негізіне өте қолайлы.
EVA бүйір тізбегіндегі винил ацетат (VA) тобының үлкен өлшемі және оның орташа полярлығы оның винил негізінің кристалдану үрдісін тежейтінін және минералды толтырғыштармен жақсы үйлесетінін білдіреді, бұл жоғары өнімді тосқауыл отындары үшін жағдай жасайды. Бұл әсіресе төмен түтін және галогенсіз резистенттер үшін өте маңызды, себебі жалынға төзімділік үшін кабель стандарттарының талаптарына сәйкес келу үшін 50%-дан астам көлемдік құрамы бар жалынға төзімді заттар [мысалы, Al(OH)3, Mg(OH)2 және т.б.] қосылуы керек. Орташадан жоғары VA құрамы бар EVA тамаша қасиеттері бар төмен түтін және галогенсіз жалынға төзімді отындарды өндіру үшін негіз ретінде қолданылады.
EVA бүйір тізбегінің винилацетат тобы (VA) полярлы болғандықтан, VA мөлшері неғұрлым жоғары болса, полимер соғұрлым полярлы болады және майға төзімділік соғұрлым жақсы болады. Кабель өнеркәсібіне қажетті майға төзімділік көбінесе полярлы емес немесе әлсіз полярлы минералды майларға төтеп беру қабілетін білдіреді. Ұқсас үйлесімділік принципіне сәйкес, VA мөлшері жоғары EVA майға төзімділігі жақсы төмен түтінсіз және галогенсіз отын тосқауылын жасау үшін негізгі материал ретінде қолданылады.
Альфа-олефинді H атомындағы EVA молекулалары белсендірек, пероксид радикалдарында немесе жоғары энергиялы электронды сәулелену әсерінде H көлденең байланыс реакциясын оңай қабылдайды, көлденең байланысқан пластик немесе резеңкеге айналады, арнайы сым және кабель материалдарының өнімділік талаптарын талап ететіндей етіп жасалуы мүмкін.
Винилацетат тобын қосу EVA балқу температурасын айтарлықтай төмендетеді, ал VA қысқа бүйір тізбектерінің саны EVA ағынын арттыра алады. Сондықтан оның экструзиялық өнімділігі ұқсас полиэтиленнің молекулалық құрылымына қарағанда әлдеқайда жақсы, жартылай өткізгіш экрандау материалдары мен галогенсіз және галогенсіз отын тосқауылдары үшін қолайлы негізгі материалға айналады.
2 Өнімнің артықшылықтары
2. 1 Өте жоғары құны бар өнімділік
EVA физикалық және механикалық қасиеттері, ыстыққа төзімділігі, ауа райына төзімділігі, озонға төзімділігі, электрлік қасиеттері өте жақсы. Тиісті класты таңдаңыз, ыстыққа төзімді, жалынға төзімді, сонымен қатар майға төзімді, еріткіштерге төзімді арнайы кабель материалынан жасалған болуы мүмкін.
Термопластикалық EVA материалы көбінесе VA құрамы 15%-дан 46%-ға дейін, балқу индексі 0,5-тен 4-ке дейін қолданылады. EVA көптеген өндірушілерге, көптеген брендтерге, кең ауқымды нұсқаларға, орташа бағаларға, жеткілікті жеткізілімге ие, пайдаланушылар тек веб-сайттың EVA бөлімін ашуы керек, бренд, өнімділік, баға, жеткізу орнын бір қарағанда таңдай алады, өте ыңғайлы.
EVA - полиолефинді полимер, оның жұмсақтығы мен өнімділігі жағынан салыстырмалы түрде салыстырмалы түрде полиэтилен (PE) материалы мен жұмсақ поливинилхлоридті (PVC) кабель материалы ұқсас. Бірақ әрі қарай зерттеу жүргізгенде, EVA мен жоғарыда аталған екі материал түрін салыстырудың орны толмас артықшылығын таба аласыз.
2. 2 тамаша өңдеу өнімділігі
EVA кабельдік қолданбада орта және жоғары вольтты кабельді қорғау материалы ретінде бастапқыда іші мен сыртында, кейінірек галогенсіз отын тосқауылына дейін кеңейтілді. Өңдеу тұрғысынан бұл екі материал түрі «жоғары толтырылған материал» деп саналады: көп мөлшерде өткізгіш көміртекті қара қосу және оның тұтқырлығын арттыру қажеттілігіне байланысты қорғау материалы, өтімділігі күрт төмендеді; галогенсіз жалынға төзімді отынға көп мөлшерде галогенсіз жалынға төзімді заттар қосу қажет, сонымен қатар галогенсіз материалдың тұтқырлығы күрт артты, өтімділігі күрт төмендеді. Шешім - толтырғыштың көп мөлшерін қабылдай алатын, сонымен қатар балқыма тұтқырлығы төмен және жақсы өтімділікке ие полимерді табу. Осы себепті EVA ең жақсы таңдау болып табылады.
EVA балқымасының тұтқырлығы экструзиялық өңдеу температурасы мен ығысу жылдамдығымен тез төмендейді, пайдаланушы тек экструдердің температурасы мен бұранда жылдамдығын реттеуі керек, бұл сым мен кабель өнімдерінің тамаша өнімділігін қамтамасыз ете алады. Көптеген отандық және шетелдік қолданыстар көрсеткендей, жоғары толтырылған, төмен түтін галогенсіз материал үшін тұтқырлық тым үлкен болғандықтан, балқу индексі тым аз, сондықтан жақсы экструзия сапасын қамтамасыз ету үшін тек төмен қысу коэффициенті бұрандасын (сығымдау коэффициенті 1,3-тен аз) экструзиялау қолданылады. Вулканизациялаушы агенттері бар резеңке негізіндегі EVM материалдарын резеңке экструдерлерде де, жалпы мақсаттағы экструдерлерде де экструзиялауға болады. Кейінгі вулканизация (айқас байланыстыру) процесін термохимиялық (пероксидті) айқас байланыстыру немесе электронды үдеткіш сәулелендіру арқылы айқас байланыстыру арқылы жүзеге асыруға болады.
2. 3 Өзгерту және бейімдеу оңай
Сымдар мен кабельдер аспаннан жерге дейін, таулардан теңізге дейін барлық жерде бар. Сымдар мен кабельдерді пайдаланушылардың талаптары да әртүрлі және таңқаларлық, ал сым мен кабельдің құрылымы ұқсас, оның өнімділік айырмашылықтары негізінен оқшаулағыш және қабық жабатын материалдарда көрінеді.
Қазіргі уақытта, елімізде де, шетелде де, кабель өнеркәсібінде қолданылатын полимер материалдарының басым көпшілігін жұмсақ ПВХ құрайды. Дегенмен, қоршаған ортаны қорғау және тұрақты даму туралы хабардарлықтың артуымен.
ПВХ материалдары қатты шектелді, ғалымдар ПВХ-ға балама материалдарды табу үшін қолдан келгеннің бәрін жасауда, олардың ішіндегі ең перспективалысы - EVA.
EVA әртүрлі полимерлермен араластырылуы мүмкін, сонымен қатар әртүрлі минералды ұнтақтармен және өңдеу құралдарымен үйлесімді, аралас өнімдерді пластикалық кабельдерге арналған термопластикалық пластикке, сондай-ақ резеңке кабельдерге арналған көлденең байланыстырылған резеңкеге айналдыруға болады. Формула дизайнерлері материалдың өнімділігін талаптарға сай ету үшін пайдаланушының (немесе стандартты) талаптарына, негізгі материал ретінде EVA-ны негізге ала алады.
3 EVA қолдану диапазоны
3. 1 Жоғары вольтты электр кабельдері үшін жартылай өткізгіш экрандау материалы ретінде қолданылады
Барлығымызға белгілі, қорғаныс материалының негізгі материалы өткізгіш көміртекті қара болып табылады, пластикалық немесе резеңке негізді материалға көп мөлшерде көміртекті қара қосу қорғаныс материалының сұйықтығын және экструзия деңгейінің тегістігін айтарлықтай нашарлатады. Жоғары вольтты кабельдердегі ішінара разрядтардың алдын алу үшін ішкі және сыртқы қалқандар жұқа, жылтыр, жарқын және біркелкі болуы керек. Басқа полимерлермен салыстырғанда, EVA мұны оңайырақ жасай алады. Мұның себебі, EVA экструзия процесі ерекше жақсы, жақсы ағынды және балқудың жарылу құбылысына бейім емес. Қорғаныс материалы екі санатқа бөлінеді: сыртқы өткізгішке оралған, ішкі қалқан деп аталады – ішкі экран материалымен; сыртқы қалқан деп аталатын оқшаулағышқа оралған, сыртқы экран материалымен; ішкі экран материалы негізінен термопластикалық. Ішкі экран материалы негізінен термопластикалық және көбінесе VA құрамы 18%-дан 28%-ға дейінгі EVA негізінде жасалады; сыртқы экран материалы көбінесе көлденең байланысты және қабыршақтанатын және көбінесе VA құрамы 40%-дан 46%-ға дейінгі EVA негізінде жасалады.
3.2 Термопластикалық және көлденең байланысқан жалынға төзімді отындар
Термопластикалық жалынға төзімді полиолефин кабель өнеркәсібінде кеңінен қолданылады, негізінен теңіз кабельдерінің, қуат кабельдерінің және жоғары сапалы құрылыс желілерінің галогенсіз немесе галогенсіз талаптары үшін. Олардың ұзақ мерзімді жұмыс температурасы 70-тен 90 °C-қа дейін.
10 кВ және одан жоғары орташа және жоғары кернеулі қуат кабельдері үшін, электрлік өнімділік талаптары өте жоғары, жалынға төзімділік қасиеттері негізінен сыртқы қабықпен қамтамасыз етіледі. Кейбір экологиялық тұрғыдан талапшыл ғимараттарда немесе жобаларда кабельдердің түтін мөлшері аз, галогенсіз, уыттылығы төмен немесе түтін мөлшері аз және галогендік қасиеттері төмен болуы талап етіледі, сондықтан термопластикалық жалынға төзімді полиолефиндер тиімді шешім болып табылады.
Кейбір арнайы мақсаттар үшін сыртқы диаметрі үлкен емес, 105 ~ 150 ℃ температураға төзімді арнайы кабельдер арасындағы, көбірек көлденең байланысқан жалынға төзімді полиолефин материалы, оның көлденең байланысын кабель өндірушісі өздерінің өндіріс жағдайларына сәйкес таңдай алады, дәстүрлі жоғары қысымды бу немесе жоғары температуралы тұзды ванна, сонымен қатар электронды үдеткіш бөлме температурасында сәулелендірудің көлденең байланыс әдісін де қолдана алады. Ұзақ мерзімді жұмыс температурасы 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ үш файлға бөлінеді, өндіріс зауыты пайдаланушылардың әртүрлі талаптарына немесе стандарттарына сәйкес, галогенсіз немесе галогенді отын тосқауылымен жасалуы мүмкін.
Полиолефиндердің полярлы емес немесе әлсіз полярлы полярлы полимерлер екені белгілі. Олар полярлығы бойынша минералды майға ұқсас болғандықтан, полиолефиндер ұқсас үйлесімділік принципіне сәйкес мұнайға аз төзімді деп саналады. Дегенмен, отандық және шетелдік көптеген кабель стандарттарында көлденең байланысқан кедергілер майларға, еріткіштерге және тіпті мұнай шламдарына, қышқылдар мен сілтілерге жақсы төзімді болуы керек деп көрсетілген. Бұл материал зерттеушілері үшін қиындық тудырады, қазір Қытайда немесе шетелде болсын, бұл талап етілетін материалдар әзірленді және оның негізгі материалы EVA болып табылады.
3. 3 Оттегі тосқауыл материалы
Көп өзекті кабельдердің өзектері арасында көптеген бос орындар болады, егер сыртқы қабықтағы толтырғыш галогенсіз отын тосқауылынан жасалған болса, кабельдің дөңгелек көрінісін қамтамасыз ету үшін оларды толтыру қажет. Бұл толтыру қабаты кабель жанған кезде жалын тосқауылы (оттегі) ретінде әрекет етеді және сондықтан салада «оттегі тосқауылы» деп аталады.
Оттегі тосқауылы материалына қойылатын негізгі талаптар: жақсы экструзиялық қасиеттер, галогенсіз жалынға төзімділік (оттегі индексі әдетте 40-тан жоғары) және төмен баға.
Бұл оттегі тосқауылы кабель өнеркәсібінде он жылдан астам уақыт бойы кеңінен қолданылып келеді және кабельдердің жалынға төзімділігін айтарлықтай жақсартуға әкелді. Оттегі тосқауылын галогенсіз жалынға төзімді кабельдер үшін де, галогенсіз жалынға төзімді кабельдер үшін де (мысалы, ПВХ) пайдалануға болады. Көптеген тәжірибелер оттегі тосқауылы бар кабельдердің бір тік жану және байламды жану сынақтарынан өту ықтималдығы жоғары екенін көрсетті.
Материалды тұжырымдау тұрғысынан алғанда, бұл оттегі тосқауылы материалы шын мәнінде «өте жоғары толтырғыш» болып табылады, себебі төмен бағаны қанағаттандыру үшін жоғары толтырғышты пайдалану қажет, жоғары оттегі индексіне жету үшін Mg (OH) 2 немесе Al (OH) 3-тің жоғары үлесін (2-ден 3 есеге дейін) қосу керек, жақсы экструзия жасау үшін негізгі материал ретінде EVA таңдау керек.
3. 4 Модификацияланған полиэтилен қабық материалы
Полиэтилен қабық материалдары екі мәселеге бейім: біріншіден, олар экструзия кезінде балқымалардың (яғни акула терісінің) сынуына бейім; екіншіден, олар қоршаған ортаның күйзеліс әсерінен жарықшақтануға бейім. Ең қарапайым шешім - формулаға белгілі бір мөлшерде EVA қосу. Модификацияланған EVA ретінде негізінен төмен VA құрамын пайдалана отырып қолданылғанда, оның балқу индексі 1-ден 2-ге дейін болғаны дұрыс.
4. Даму перспективалары
(1) EVA кабель өнеркәсібінде кеңінен қолданылып келеді, жыл сайынғы көлемі біртіндеп және тұрақты өсуде. Әсіресе соңғы онжылдықта қоршаған ортаны қорғаудың маңыздылығына байланысты EVA негізіндегі отынға төзімділік тез дамып келеді және ПВХ негізіндегі кабель материалдарының үрдісін ішінара алмастырды. Оның тамаша құны мен экструзия процесінің тамаша өнімділігі басқа материалдарды алмастыруға қиын.
(2) кабель өнеркәсібінің жылдық тұтынуы 100 000 тоннаға жуық, EVA шайырының түрлерін таңдауға болады, VA құрамы төменнен жоғарыға дейін қолданылады, кабель материалын түйіршіктеу кәсіпорындарының көлемі үлкен емес, әр кәсіпорында жыл сайын мыңдаған тонна EVA шайыры ғана таралады, сондықтан EVA өнеркәсібінің алып кәсіпорындарының назарында болмайды. Мысалы, галогенсіз жалынға төзімді негізгі материалдың ең көп мөлшері, негізгі таңдау VA / MI = 28/2 ~ 3 EVA шайырының (мысалы, АҚШ DuPont компаниясының EVA 265 #). Ал бұл сипаттамалық класты EVA әзірге отандық өндірушілер шығармайды және жеткізе алмайды. VA құрамы 28-ден жоғары және балқу индексі 3-тен төмен басқа EVA шайырларын өндіру және жеткізуді айтпағанда.
(3) шетелдік компаниялар отандық бәсекелестердің болмауына байланысты EVA шығарады және бағасы ұзақ уақыт бойы жоғары болып келеді, бұл отандық кабель зауыттарының өндірісіне деген ынтасын айтарлықтай төмендетеді. Резеңке типті EVM-нің VA құрамының 50%-дан астамы шетелдік компаниялар басым, ал бағасы брендтің VA құрамынан 2-3 есеге ұқсас. Мұндай жоғары бағалар, өз кезегінде, осы резеңке типті EVM мөлшеріне де әсер етеді, сондықтан кабель өнеркәсібі отандық EVA өндірушілерін отандық EVA өндірісінің қарқынын арттыруға шақырады. Өнеркәсіптің өндірісін арттыру үшін EVA шайырын көп пайдалануы болды.
(4) Жаһандану дәуіріндегі қоршаған ортаны қорғау толқынына сүйене отырып, EVA кабель өнеркәсібі тарапынан экологиялық таза отынға төзімділік үшін ең жақсы негізгі материал болып саналады. EVA пайдалану жылына 15% қарқынмен өсіп келеді және болжам өте перспективалы. Қорғаныс материалдарының мөлшері мен өсу қарқыны, орта және жоғары вольтты қуат кабельдерін өндіру және өсу қарқыны шамамен 8% -дан 10% -ға дейін; полиолефин кедергісі тез өсіп келеді, соңғы жылдары 15% -дан 20% -ға дейін сақталды және алдағы 5-10 жылда да осы өсу қарқынын сақтауы мүмкін.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 31 шілде