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ELVALOY®  
염화비닐수지개질제
연질 PVC는 유연해서 손상되기 어려운 동시에 탄력성이 풍부한 Plastic 재료이지만, 가소제가 이행,휘산(揮散), 용출(溶出) 되기 쉬운 결점이 있었다. 이 때문에 특수한 환경아래에서 장기간 사용되는 용도나 타재료와 접촉 또는 접합시켜 사용되는 용도에서는 초기의 특성을 잃어버리던가 상대 재료를 변질시키는 문제가 있었다. Dupont에서 개발된 수지개질제 'ELVALOY®'는 PVC와 잘 상용(相溶)하고 위와 같은 연질 PVC의 결점을 개선한 새로운 Polymer-Alloy재료로 만들어 냈다. 그년 토목,건축용Sheet,자동차용부품을 비롯하여 전선,발포제,의료용 재료등의 광범의한 분야에서 이 Polymer-Alloy의 이용이 확산되고 있다.
ELVALOY의 특징 및 용도 개요
ELVALOY®의 상품 및 물성
PVC-ELVALOY®의 물성
PVC-ELVALOY®의 용도
PVC이외의 Polymer-Blend
ELVALOY®의 식품안정성
ELVALOY®의 포장
ELVALOY®의 특징 및 용도 개요
ELVALOY®를 PVC에 Blend하는 방법에 따라 얻어지는 새로운 Polymer-Alloy(이하 PVC-ELVALOY라 함)의 특징과 함께 그 주용도를 정리하면 표1과 같이 된다.
표1. ELVALOY의 특징 및 용도 개요
ELVALOY®의 상품 및 물성
ELVALOY®에는 741과 742의 2가지 상품이 있고 그 대표적인 물성은 표2에 표시되어 있다. 형상은 어느것이나 반투명의 Pellet이지만 Powder의 공급도 가능하며 또, 다른 특수 상품으로서 944(Pellet) 및 839P(Powder)가 있다.
ELVALOY®는 Ethulene, 초산 Vinyl과 제 3극성 Monomer로부터 되는 Oleffin게의 삼원공중합수지이며, PVC와 완전하게 상용하는 특징을 제외하고는 초산 비닐함유량이 30~40%의 ethylene 초산비닐 공주합수지(EVA)와 매우 유사한 물성을 가지고 있다.
ELVALOY®741은 ELVALOY®742에 비교해서 융점이 높고 취급이 용이한 범용상품이다. 한편 ELVALOY®742는 ELVALOY®741에 비교해서 유연하고 가소화효율이 크며 내유성이 우수하기 때문에 유연성이나 내유성이 요구되는 분야에 적합하다.
표2. ELVALOY의 상품 및 물성
시험항목 단위 시험방법 ELVALOY® 741 ELVALOY® 742
분자량(分子量) 光散亂法 250,000 250,000
Melt Index g/10min ASTM D1238 35 35
밀도(密度) g/cm2 1 1.02
인장강도 Mpa ASTM D412 5.9 4.2
신율 % ASTM D412 950 1,200
100% Modulus Mpa ASTM D412 2.1 1.1
Shore 경도A ASTM D2240 70 55
Glass 전이온도 °C -32 -32
융점 °C 66 45
PVC-ELVALOY®의 물성

상용성 (相溶性)
ELVALOY®는 Oleffin계 수지이기 때문에 PVC에 잘 상용하고, 용융Blend에 따라 투명한 Polymer-Alloy을 만들어 내는 독특한 특성을 가지고 있다. 이것은 ELVALOY®의 용해 Parameter가 9.2~9.3이고 PVC의 9.4에 거의 가깝기 때문이다. 표3에 ELVALOY® 741 및 742의 용해도지수(S.P)을 유사의 물성을 가진 EVAFLEX 150 및 S.P와 비교해서 나타냈다.
표3. ELVALOY의 용해도지수
ELVALOY® 741 9.2
ELVALOY® 742 9.3
Evaflex 150(초산비닐 33% M130) 8.6
Evaflex 40(초산비닐 33% M155) 8.6
PVC 9.4

도표 1에 ELVALOY®/PVC의 고체영역의 점탄성 특성을 나타냈다. 이 도표에는 PVC가 약 85°C, ELVALOY®가 약-25°C에 각각 2차 전이점에 대응하는 역학적 흡수(E'의 극대치)가 나타나지만 ELVALOY®/PVC는 양자의 중간에 유일하게 명확한 역학적흡수가 나타나는 것으로 미루어 PVC 및 ELVALOY®의 각각의 역학적 흡수는 거의 보이지 않는다.
도표1. PVC-ELVALOY®741의 동적 점탄성
이것으로부터 ELVALOY®/PVC는 단순한 2종류의 Polymer이며 Blend물은 아니고 분자적으로 완전히 균일하게 상용되는 혼합체, 다시 말하면 Polymer-Alloy를 형성시키고 있는 것을 알 수 있다.
가소화효율
도표2 및 도료3에 ELVALOY®의 배합량과 PVC-ELVALOY®의 100% modulus 및 Shore경도와의 관계를 표시한다. ELVALOY®741의 가소화효율은 DOP의 가소화효율의 약1/2에 상당한다. ELVALOY®742는 ELVALOY®741에 비교해서 큰 가소화효율을 가지며, 중분자량의 Polyester가소제의 가소화효율과 거의 비슷하다. 그러나 유연한 배합물(Shore경도 A70이하)을 만들기 위해서는 통상의 액상가소제를 병용할 필요가 있다.
도표2. 가소화 PVC의 Compound의 100% Modulus
도표3. 가소화 PVC의 Compound의 Shore 경도 A

내약품성, 휘발성, 이행성 및 기계적 특성
표4에 PVC-ELVALOY®의 내약품성, 휘발성, 이행성 및 기게적 특성을 나타낸다. 액상가소제를 포함하지 않은 PVC-ELVALOY®를 석검수나 용제에 의해 추출, 열에 의해 휘산, 타기재에의 이행등에 의한 가소제의 손실은 없다. 또, PVC-ELVALOY®는 같은 경도를 가진 종래의 PVC Compound와 동등의 기계적 강도를 나타낸다.
표3. ELVALOY의 용해도지수
시험항목 시험방법 단위 ELVALOY® 741
80phr
ELVALOY® 742
70phr
DOP
45phr
Polyester
45phr
내약품성(질량변화)
  아이보리-석검(1%)
  Benzene

1일 90°C
1일 실온

%

-1
+3

-1
+2

-6
-22

-5
+1
휘발성(질량변화) 7일 70°C % -1.4 -1.4 -3.6 -1.4
이행성
  니트로셀루로스
  PS

48시간70°C
20시간45°C


영향없다
영향없다

영향없다
영향없다

표면흐름
표면연화

표면광택증
표면연화
기계적특성
  인장강도
  100%Modulus
  신율



ASTM D412

Mpa
Mpa
%

18.4
8.8
320

19
8
325

19.5
9.3
310

20.0
6.7
440
경도
  ShoreA

ASTM D2240
91 819 83 77
인열강도
  그레브스다이법

ASTM D1004
672 679 623 657
저온 위화온도
  마스란드법

ASTM D1790

°C

-48

-38
저온 유연온도
ASTM D1043 °C -47 -37 -18
-41
-18
-26
배합조성 PVC(P1010) 100phr MARKWS(Cd,Ba) 3phr
MARK 517 0.5phr E.S.O 5phr
Polyethylene WAX 3phr ST-A 0.5phr
저온특성
도표4에 표시된 것과 같이 PVC-ELAVLOY®는 비틀림 강성율이 -20°C이하의 저온 영역에서는 거의 일정하게 되기때문에 우수한 저온 충격 특성을 가지고 있다. 그러나 그 반면 0°C 부근에서의 비틀림 강성율이 크게된다. 우수한 저온 촉감을 요구하는 경우에는 내한성 가소제를 병용하는 것에따라 저온 촉감을 개량할 수 있다.
도표4. PVC-ELAVLOY®의 비틀림 강성율
Filler 충전특성
도표5에 PVC-ELAVLOY®에 탄산칼슘을 충전한 경우 인장강도의 변화를 나타낸다. PVC-ELAVLOY®는 탄산칼슘을 100배 배합해도 거의 인장강도는 저하하지 않으며 Filler 충전특성이 우수하다.
도표5. PVC-ELAVLOY®Filler와 충전특성

전기특성
ELVALOY® 741 또는 742로 가소화 시킨 폴리염화비닐 컴파운드의 전기특성을 다음표에 표시하였다. ELVALOY®로 가소화 시킨 염화비닐 컴파운드의 전기특성을 내열전선용도로 일반적으로 사용되고 있는 TOTM과 비교해서 거의 동등하게 되었다.
가소화 폴리염화비닐 컴파운드의 전기특성
ELVALOY® 741
80Phr
ELVALOY® 742
70Phr
TOTM
45Phr
유전율과 유전정수 K D K D K D
0.1KHz 6.0 0.09 7.0 0.12 5.7 0.08
1KHz 5.3 0.09 5.9 0.12 5.0 0.10
10KHz 4.6 0.08 5.0 0.10 4.3 0.10
100KHz 4.1 0.08 4.4 0.10 3.6 0.11
1MHz 3.8 0.05 3.9 0.06 3.3 0.06
최적저항율(Ω)
ASTM D257
3.0 X 1012 3.0 X 1012 2.3 X 1012
절연파괴전입(V/m)
ASTM D149
2.05 X 106 2.05 X 106 2.05 X 106
배합조성 PVC 100Phr CaCo3 15Phr Clay #33 5Phr
Ca-st 0.5Phr Drapex 6.8 5Phr Mark OHM 3Phr

내후성(耐侯性)
내후안정제를 함유하지 않은 PVC-ELVALOY®는 장기옥외폭로시험에서는 좋지 않았다. 그러나, 산화티탄이나 카본블랙과 같은 안료 또는 적당한 자외선 흡수제를 첨가하는 정도에 따라 내후성을 개량시킨다.
PVC-ELVALOY®의 용도
PVC-ELVALOY®는 사출성형에 의해 구두창, Calender성형에 의해 Sheet나 Leather, 압출성형에 의한 전선이나 호스등 연질 PVC의 모든 분야에 응용이 가능하다. 그 주용도를 소개한다.

신발창
ELVALOY®는 종래의 PVC Compuond에 고무적 감촉과 우수한 Traction성을 부여하고 내유성이나 내마모성을 개량하였기 때문에 각종의 신발청재료로서 이용되고 있다. (표5)
표5. 신발창용도의 기본배합처방
주요성분 Athletics Shoes 내유성 Boots 발포 Sandal
표준품 고 성능품
배합조성 PVC(P1050) 100 100 100 100 100
DOP 80 65 50 50 64
ELVALOY® 741 35 70 100 50 33
탄산칼슘 5 - - - 11
Tio2 - 1 1 1 2
스테아린산 0.1 0.1 0.1 0.5 0.1
EPOXY화 대두유 5 5 5 5 5
BZ계 안정제 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
Chelator 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Diazocarbonate - - - - 0.75
ELVALOY® 741 배합량(%) 15.3 28.7 38.6 23.9 15.1
물성 밀도(g/cm3 1.12 1.13 1.11 1.15 0.17
경도(Shore A) 10초후
ASTM D2240
53 60 66 66 55(65)
Traction성 (ASTM F489) 0.87 0.92 0.90 0.84 -
내마모성(테파마모) 6,000회(g) 1.1 0.8 0.8 0.9 -
저온유연성(ASTM D1052) (kC) >50 >50 >50 >50 -
내약품성(질량변화) % 1% 석검수 1일90°C -0.6 -1.5 +0.4 -0.2 -
Hexane 1일 실온 -31 -26 -13 -26 -
ASTM #3油 1주간실온 -4 -2 -1 -3 -
Atheletics Shoes
ELVALOY® 741을 15% 배합한 PVC-ELVALOY®의 신발창용 표준배합물 Traction성이 가장 우수한 열가소성 고무와 거의 동등의 성능을 가지고 있고 게다가 내마모성에서는 휠씬 우수한 것으로서 죠깅슈즈나 Casual Shoes등에 사용되고 있다.
내유성(耐油性) Boots
ELVALOY®의 배합령을 증가시켜 내유성 특히 동식물유 특히 동실물유에 대한 내유성이 개량되고, 신발창의 CRACK발생이 억제되기 때문에 PVC-ELVALOY®는 식품공장등의 작업용 Boots로써 사용되고 있다.
발포 Sandal
ELVALOY® 741는 치밀하여 균일한 발포층을 형성시키고, 경량이며 감촉이 좋은 발표 Sandal을 만들 수 있다.
Film 및 Leather
PVC-ELVALOY®의 비휘발성,비이행성,내유성,내약품성등의 특징을 활용하여 다음과 같은 용도개발이 진행되고 있다.
가구용 Leather
액상가소제의 표면 침출이 억제되므로 PVC-ELVALOY® Dry한 촉감의 피혁과 같은 맛을 가지고, 오염되기 어렵고 또 내약품성이 우수한 Leather를 만든다.(표6)
표6. 가구용 Leather의 기본배합처방
처방예-1 처방예-2
배합조성 PVC(P1050) 100 100
ELVALOY® 741 - 50
ELVALOY® 742 57 -
Polyester가소제(M3000) 31 -
DOP - 25
EPOXY화 대두유 10 5
BZ계 안정제 3 3
Chelator 1.3 1.3
가공조제 3 -
Polyethylene WAX 4 4
스테아린산 1 0.5
폐놀계 산화방지제 1 0.3
산화마그네슘 0.5 0.5
탄산칼슘 21 15
물성 Shore경도A 10초후 67 70
인장강도 JIS K6723 (Mpa) 12.6 10.9
100% Modulus (Mpa) 6.4 7.0
신율 (%) 315 270
인열강도 JIS K6723 (N/cm) 530 520
저온취화온도 JIS K6723 °C -28 -38
Dash-Board
자동차의 창문의 Fogging 방지대책으로서 비휘발성의 ELVALOY®를 배합한 Leather제품, 예를들면 Dash-Board와 같은 발포 PU를 접합시킨 제품에서는 가소제의 발포층에로의 이행이 억제되기 때문에 제품의 내열성이나 내후성도 개량된다.(표7)
공업용 Sheet
미국에서는 Polyester섬유에 액상가소제를 함유하지 않은 PVC-ELVALOY® Sheet를 접합시킨 타포린(Tarpoulin)이 온,폐수저수지등의 지수(止水) Sheet로서 사용되고 있다. 이것은 PVC-ELVALOY®의 우수한 내약품성, 내구성 및 Welder특성을 활용한 용도이다. 이와같이 옥외에서 장기간 사용되는 내구성이나 내약품성이 요구되는 공업용Sheet나 프레콘등의 분야는 PVC-ELVALOY®에 적당한 분야이다.
점착 테이프
가소제의 점착제로의 이행이 없고 점착력의 경시변화(經時變化)가 억제되기 때문에 PVC-EVALOY®는 점착 Tape의 기재로서 검토되고 있다 (표7)
표7. Sheet용도의 기본배합처방 (단위:Phr)
대쉬보드 지수 Sheet 접착테이프 Chair-mat
PVC 100 PVC 100 PVC 100 PVC 100
ELVALOY®741 33 ELVALOY®741 100 ELVALOY®741 35 ELVALOY®741 14
ABS 50 에폭시화 대두유 2 DOP 10 DOP 8
TOTM 15 분말BC 안정제 7 에폭시화 대두유 3 에폭시화 대두유 5
가소제 5 탄산칼슘 20 BZ계 안정제 3 가공조제 3
BZ계 안정제 2.5 카본블랙 10 Ca-st 0.3 분말BC 안정제 2.5
Chelator 0.5 Chelator 0.5
스테아린산칼슘 0.3     스테아린산 0.3
전선
PVC-ELVALOY®의 비이행성, 내유성, Filler 충진특성과 특이한 연소거동이 결부되는 다음과 같은 전선용도에 이용되고 있다.
비이행전선
PS나 ABS에의 가소제 이행이 적고 오염되지 않은 PVC-ELVALOY®의 특징을 황용하여 기기내 배선용 케이블, 전화기의 Curl-Cord등에 사용되고 있다.
동축 케이블의 난연 시즈(Sheath)
PVC-ELVALOY®의 내유,내한성 개선효과와 다음과 같은 특징을 활용하고 TOTM과의 병용으로 동축 케이블 난연시즈 용도에 사용되고 있다.
-Filler 충전특성
PVC-ELVALOY®는 수산화 알루니늄과 삼산화 안티몬등의 난연제를 다량으로 충전시켜도 물성의 저하가 억제된다.
-특이한 연소거동
PVC-ELVALOY®는 연소시에 ELVALOY®로 부터 이탈되는 초산에 의해서 발포되고 다공질의 탄화층을 형성하는 특이한 연소거동을 나타내는 것으로 Drip성이 우수하다. 또, 동축 케이블의 경우에는 이 탄화층이 단열재로서 역할하기 때문에 내부의 폴리에틸렌층을 보호한다.
-Tracking性
액상가소제의 표면에 침출이 억제되기 때문데 Tracking性이 개선된다.
-가교특성
PVC-ELVALOY®는 가교하는데 따라 전선의 가열변형 특성이나 연소시의 Drip성을 개선할 수 있다.
표8. 전선용도의 기본배합처방 (단위:Phr)
비이행성 내유내열전선 고난연전선
PVC 100 PVC 100 PVC 100
ELVALOY®742 95 ELVALOY®741 50 ELVALOY®742 80
에폭시화 대두유 5 TOTM 15 DOZ 10
크로르케이산연 6 에폭시화 대두유 4 에폭시화 대두유 5
크레이 5 크로이케이산 연 6 산염기성 유산연 7
삼산화 안티몬 3 페놀계 산화방지제 1.5 페놀계 산화방지제 1
페놀계 산화방지제 0.5 인산계 산화방지제 1.5 수산화 알루미늄 40
폴리에틸렌 왁스 2 삼산화안티몬 10
폴리에틸렌 왁스 1
Mould
차량용 부품
PVC-ELVALOY®의 고무적 촉감, 내구성, 내유성등의 특징을 활용하여 압출성형에 의한 Handle의 Grip이나 Car-mat등 여러가지 자동차 부품에의 이용이 검토되고 있다. 또, 발포에 의한 경량화도 가능하다. 특히 고중합도 PVC와의 조합에 따라 내구성이 좋은 고무적 성질을 가진 성형품의 개발이 기대된다.
반경질 염화비닐 Sheet
PVC-ELVALOY®의 반경질 염화비닐 Chain-mat가 폴리카보네치트의 대체로서 이용되고 있다. 이것은 ELVALOY®의 내충격성 개량효과가 인식되고 있는 것으로서 이와같이 PVC-ELVALOY®는 종래 PVC제품이 약점이었던 반경질 분야에의 사용이 기대된다.
PVC이외의 Polymer-Blend
ELVALOY®는 PVC 이외에도 EVA나 극성이 강한 합성고무와도 좋게 상용되기 때문에 이러한 Polymer의 개질제로서도 효과가 있다.

합성고무
ELVALOY®는 Ethylene계 Polymer로서는 드물게 과산화물이 보이지 않고 유황계 가류제에 의한 가교도 가능하다. 또, Nitrile고무나 Chloroprene고무등과도 잘 상용된다.
이 때문에 ELVALOY®를 극성고무에 Blend하면 융용점도를 떨어뜨려서 성형가공을 용이하게함과 동시에 성형후 ELVALOY®와 극성고무의 공가교가 가능하기 때문에 고무연화제의 첨가에 의한 성형물의 극성 저하를 억제할 수 있다.

E.V.A
초산 비닐함유량이 큰 EVA는 연화점이 낮고 점착성이 있기 때문에 성형용도이외에는 대부분의 경우 초산 비닐 함유량 20% 이하의 EVA가 사용되고 있다. 이 때문에 EVA는 연질 PVC에 비교해서 경량으로 가소제를 함유하지 않는다는 장점을 가지고 있지만 한편 EVA에는 특유의 강도가 있고 특히 Sheet 제품에는 감촉에 있어서는 좋지않다. 이 EVA의 개선에 ELVALOY® Blend가 유효하다. 다시말하면, EVALOY® 741을 EVA에 Blend하면 Roll가공을 포함한 EVA의 성형용도, 예를들면 Calender Sheet나 가교 발표제품의 질감개선에 EVALOY&Reg;의 Blend는 최적이다.

염소화 Polyethlene
염소화 Polyethylene는 PVC와 부분적으로 상용하는 난연성 Polymer로서 난연성 컴파운드에 사용되고 있지만 연질 PVC 컴파운드의 경우에는 그 배합량에 제한이 있기 때문에 통상 다른 가소제와 병용되고 있다.
한편, ELVALOY®는 통상의 액상가소제에 비해서 Gel화 특성이 나쁘기 때문에 액상가소제를 함유하지 않은 PVC-ELVALOY®의 컴파운딩에는 충분한 훈련이 필요하다. 그러나 그 비이행성의 ELVALOY®에 염소화 Polyethlene을 병용하면 분산이 용이하게 되고 Gel-level의 양호한 컴파운드를 만들기 쉽다.
ELVALOY®의 식품안정성
ELVALOY®는 염비식품위행협의회가 정한 염화비닐수지제 식기용기 포장등에 관한 자주규제기준(PL규격)에 합격된 물질이다.(일본등록번화 J-7037)
ELVALOY®의 포장
ELVALOY® 741 및 ELVALOY® 742는 반투명 Pellet로 50Lbs(22.68kg) 포대로 공급된다.
주문에 따라 Powder로서 공급도 가능하다.