ELVALOY®  |
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| 염화비닐수지개질제 |
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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.
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 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.
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표1. ELVALOY의 특징 및 용도 개요
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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.
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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 |
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PVC-ELVALOY®의 물성
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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.
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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 |
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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.
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도표1. PVC-ELVALOY®741의 동적 점탄성
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이것으로부터 ELVALOY®/PVC는 단순한 2종류의 Polymer이며 Blend물은 아니고 분자적으로 완전히 균일하게 상용되는 혼합체,
다시 말하면 Polymer-Alloy를 형성시키고 있는 것을 알 수 있다.
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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.
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도표2. 가소화 PVC의 Compound의 100% Modulus
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도표3. 가소화 PVC의 Compound의 Shore 경도 A
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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.
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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 |
|
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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.
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도표4. PVC-ELAVLOY®의 비틀림 강성율
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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.
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도표5. PVC-ELAVLOY®Filler와 충전특성
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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.
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가소화 폴리염화비닐 컴파운드의 전기특성
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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 |
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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.
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PVC-ELVALOY®의 용도
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PVC-ELVALOY®는 사출성형에 의해 구두창, Calender성형에 의해 Sheet나 Leather, 압출성형에 의한 전선이나
호스등 연질 PVC의 모든 분야에 응용이 가능하다. 그 주용도를 소개한다.
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신발창
ELVALOY®는 종래의 PVC Compuond에 고무적 감촉과 우수한 Traction성을 부여하고 내유성이나 내마모성을 개량하였기 때문에
각종의 신발청재료로서 이용되고 있다. (표5)
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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 |
- |
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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)
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표6. 가구용 Leather의 기본배합처방
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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)
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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.
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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.
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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.
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PVC이외의 Polymer-Blend
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ELVALOY®는 PVC 이외에도 EVA나 극성이 강한 합성고무와도 좋게 상용되기 때문에 이러한 Polymer의 개질제로서도 효과가 있다.
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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.
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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.
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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.
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ELVALOY®의 식품안정성
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ELVALOY®는 염비식품위행협의회가 정한 염화비닐수지제 식기용기 포장등에 관한 자주규제기준(PL규격)에 합격된 물질이다.(일본등록번화 J-7037)
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ELVALOY®의 포장
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ELVALOY® 741 및 ELVALOY® 742는 반투명 Pellet로 50Lbs(22.68kg) 포대로 공급된다.
주문에 따라 Powder로서 공급도 가능하다.
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