가교 폴리에틸렌(XLPE)이 전선 및 케이블 절연재 시장에서 주도적인 위치를 차지하는 이유
가교 폴리에틸렌(XLPE)은 저압, 중압 및 고압 전력 케이블의 절연재로 PVC와 기존 PE를 대체하여 널리 사용되고 있습니다. 가교 공정을 통해 열가소성 PE는 3차원 네트워크 구조로 변환되며, 이로 인해 비가교 PE가 따라올 수 없는 뛰어난 내열성, 기계적 강도, 내화학성 및 장기적인 신뢰성을 제공합니다.
유기 과산화물은 압출 온도에서 분해되어 자유 라디칼을 생성하고, 이 자유 라디칼이 PE 사슬 사이에 탄소-탄소 가교를 형성하기 때문에 XLPE 절연재에 사용되는 업계 표준 가교제입니다. 이 기사에서는 과산화물 선정, 가교 반응 동역학, 그리고 전선 및 케이블 제조업체를 위한 적용 지침을 다룹니다.
XLPE 가교 공정 개요
| 공정 단계 | 온도 | 과산화물의 역할 |
|---|---|---|
| 컴파운딩 | 90–120°C | 과산화물 첨가 (분해되어서는 안 됨) |
| 압출 (단열층) | 120–160°C | 과산화물이 분해되기 시작함 |
| 경화 (CV 튜브 / 증기 / 질소) | 150–200°C과산화물이 완전히 분해되며, 가교 반응이 완료됩니다 | 과산화물이 완전히 분해되고, 가교 반응이 완료됨 |
| 냉각 | 20–60°C | 겔 함량 확인 (목표치 >80%) |
XLPE용 주요 과산화물 등급
1. 디쿠밀 과산화물 (Perodox DCP)
XLPE 가교 반응에 가장 널리 사용되는 과산화물입니다. 1시간 반감기 온도인 약 171°C는 일반적인 CV(연속 가황) 튜브 온도(160–190°C)와 잘 부합합니다.
- 형태: 분말, 과립 또는 불활성 충전재 코팅형
- 사용량: 1.5–2.5 phr (수지 100부당)
- 적용 분야: 저·중전압 전력 케이블 (≤35 kV)
2. 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산 (Perodox 101)
뛰어난 스코치 안전성을 지닌 이기능성 다이알킬 퍼옥사이드입니다. 대칭적인 구조로 인해 분자당 두 개의 라디칼 부위를 제공하므로, 가교 반응이 깊게 침투해야 하는 두꺼운 절연벽에 매우 효율적입니다.
- 형태: 액체 (주입 용이)
- 사용량: 1.0–2.0 phr
- 적용 분야: 중·고압 케이블(≥35 kV); 실란-XLPE 이중 경화 시스템
3. tert-부틸 쿠밀 퍼옥사이드 (Perodox 119)
분해 온도가 낮아(1시간 반감기(t½) 기준 ~162°C), 열에 민감한 절연 컴파운드나 저온 CV 공정에 적합합니다.
가교 성능 지표
| 지표 | 시험 방법 | 일반적인 XLPE 목표치 |
|---|---|---|
| 겔 함량 | ASTM D2765 | >80% (저전압); >85% (중/고전압) |
| 가교 밀도 | 팽윤율 (톨루엔) | 전압 등급별로 최적화됨 |
| 스코치 시간 (ts2) | ASTM D2084 (MDR) | 가공 온도에서 8분 이상 |
| 절연 내력 | IEC 60243 | >20 kV/mm |
| 장기 열 내구성 | IEC 60216 | >90°C 연속 정격 |
자주 묻는 질문
Q: XLPE 절연체에 최적의 과산화물 첨가량은 얼마입니까?
A: 일반적인 첨가량은 활성 과산화물 1.5–2.5 phr입니다. 전압이 높은 케이블일수록 겔 함량이 높아야 하므로, 첨가량을 약간 더 늘려야 할 수도 있습니다. 본격적인 양산에 앞서 실험실용 MDR(이동 다이 레오미터)을 이용한 선별 검사를 실시할 것을 강력히 권장합니다.
Q: XLPE에 유기 과산화물 대신 아조 개시제를 사용할 수 있습니까?
A: 아니요. 아조 개시제는 더 낮은 온도(70–100°C)에서 분해되며, 질소 가스 부산물을 남기는데, 이는 절연체에 공극을 생성하여 유전 특성을 심각하게 저하시킵니다. 유기 과산화물은 XLPE 전력 케이블용으로 업계에서 유일하게 승인된 가교제입니다.
Q: 불완전한 가교로 인한 “케이블 결함”을 어떻게 방지할 수 있습니까?
A: 모든 생산 배치에 대해 ASTM D2765에 따라 겔 함량을 모니터링하십시오. CV 튜브 온도가 균일하게 제어되도록 하십시오. 공정 온도에서 분해 동역학이 검증된 과산화물을 사용하십시오. Perodox DCP와 Perodox 101은 XLPE에 대해 업계에서 검증된 제품입니다.
Q: 과산화물 가교 처리된 케이블은 재활용이 가능한가요?
A: 열가교 처리된 XLPE는 용융 가공이 불가능합니다. 그러나 분쇄된 XLPE는 새로운 컴파운드의 충전재나 비절연 용도로 사용될 수 있습니다. 이는 케이블의 지속 가능성을 위한 활발한 연구 개발 분야입니다.
도 센더(Do Sender) XLPE 가교 솔루션
산동 도 센더 케미컬스(Shandong Do Sender Chemicals Co., Ltd.)는 XLPE 전선 및 케이블 절연용으로 특별히 설계된 Perodox® 브랜드 유기 과산화물을 공급합니다. 당사의 기술 팀은 전 세계 케이블 제조업체를 대상으로 MDR 스코치 안전성 분석, 겔 함량 최적화 및 현장 지원을 제공합니다. 모든 제품은 IEC, REACH 및 ISO 9001 표준을 충족합니다.
고객사의 케이블 전압 등급, 절연 두께 및 CV 공정 매개변수에 기반한 맞춤형 XLPE 가교 배합을 원하시면 당사 기술팀에 문의해 주십시오.