EVA 마스터배치는 주로 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA)로 제조된 과립형 소재로, 항균제, 안정제 및 기타 물질을 첨가하여 만든다. EVA 마스터배치는 높은 안전성을 특징으로 하며, EU REACH 규정 및 RoHS 지침 요건을 준수한다. 일부 제품은 식품 등급 요건을 충족하며 석출(migration)이나 용출이 발생하지 않는다. 플라스틱 제품, 건축 및 장식 자재, 인쇄 잉크 등 다양한 분야에서 널리 사용된다. 예를 들어, 어린이 장난감, 의료 및 보건 소재, 신발 소재, 방수 멤브레인, 방음 소재, 장식 패널 등에 적용된다.

유형

EVA 마스터배치는 기능 및 용도에 따라 다음과 같은 유형으로 분류할 수 있다:

1. EVA 마스터배치: EVA 공중합체와 안료로 구성된다. EVA는 우수한 유연성, 인성 및 내후성을 제공하여 안료의 분산성과 안정성을 향상시킨다. 안료는 플라스틱에 다양한 원하는 색상을 부여하며, 뛰어난 색상 표현력, 분산성 및 안정성을 지니고 있어 플라스틱 제품의 색상 강화 분야에서 널리 사용된다.

2. EVA 발포 마스터배치: 일반적으로 복합 발포제, 윤활제, 분산제, 착색제 등으로 구성된다. PE, PP, EVA 등의 소재 발포 생산에 주로 사용되며, 제품에 우수한 탄성, 유연성 및 완충 성능을 부여한다. 신발 소재, 포장재, 자동차 내장재 등에 널리 적용된다.

3. EVA 난연 마스터배치: EVA 소재의 난연 개질을 위해 난연제, 수지 및 첨가제로 구성된 마스터배치이다. EVA 제품은 우수한 난연 특성을 가질 수 있으며, 전선 및 케이블, 전자·전기 하우징 등 다양한 적용 분야의 화재 안전 요건을 충족한다.

4. EVA 냉각 마스터배치: 유동제, 열안정제 등으로도 불린다. EVA 제품 가공 시 이를 첨가하면 수지 유동성을 증가시키고, 용융 지수를 개선하며, 분자량 축적을 감소시켜 가공 온도를 낮출 수 있다. 무공해, 무취, 우수한 분산성 등의 장점이 있어 다양한 플라스틱 및 관련 제품 가공에 널리 사용될 수 있다.

5. EVA 기능성 마스터배치: 이는 비교적 광범위한 범주로, 형광 증백 마스터배치, 항균 마스터배치, 내UV 마스터배치, 내후성 마스터배치 등을 포함하되 이에 국한되지 않는다. 형광 증백 마스터배치는 제품 밝기를 개선하는 데 사용된다. 항균 마스터배치는 EVA 제품에 항균 특성을 부여할 수 있다. 내UV 마스터배치와 내후성 마스터배치는 야외 환경에서 EVA 제품의 노화 저항성 및 UV 저항성을 향상시켜 수명을 연장한다.

6. EVA 충진 마스터배치: 주로 충전재(탄산칼슘, 활석 분말 등), 커플링제, 분산제 및 캐리어 수지 EVA로 구성된다. EVA 제품에 첨가하면 비용을 절감하고 경도 및 강성 등 제품의 특정 특성을 일정 부분 개선할 수 있다.

7. EVA 실리콘 마스터배치: 고농도의 초고분자량 실록산의 EVA 분산체로, 플라스틱 가공 시 유동성과 탈형성을 효과적으로 개선하고, 토크를 감소시키며, 장비 마모를 줄이고, 마찰 계수를 낮추며, 제품 표면 광택과 실크 같은 촉감을 향상시킨다. 또한 일정 수준의 난연성을 지니고 있어 난연 소재의 충격 강도를 개선할 수 있다.

배합 비율

다양한 유형의 EVA 마스터배치에 대한 일반적인 배합 비율은 다음과 같다:

EVA 마스터배치:

안료: 15% -70%, 무기 안료인 경우 첨가량은 일반적으로 50% -70% 사이이다. 유기 안료는 15% -50%를 차지한다.

EVA 캐리어 수지: 10% -40%, 일반적으로 VA 함량이 약 18%인 EVA 수지를 사용한다.

첨가제: 스테아르산 아연(zinc stearate) 2% -4%, EVA 왁스 4% -15%, 티타네이트 커플링제 0.5% -1%를 포함하며, 소량의 산화 방지제, UV 흡수제 등이 포함될 수도 있다.

EVA 발포 마스터배치:

EVA 수지: 35% -45%, 서로 다른 유형의 EVA 조합(예: EVA634와 EVA MV1055를 질량비 1:1.9-2.1로 혼합)일 수 있다.

폐기 EVA: 20% -25%, 비용을 효과적으로 절감하고 특정 성능을 개선할 수 있다.

탄성체(elastomer): SEBS 10%-15%, 제품의 탄성과 유연성을 증가시킨다.

충전재: 활석 분말 10% -15%, 제품의 경도와 치수 안정성을 개선한다.

발포제: AC(아조디카르보나마이드) 3%-5%, 기포 생성의 핵심 성분이다.

가교제: DCP(디이소프로필벤젠 퍼옥사이드) 1.5% -3%, EVA 분자의 가교 반응을 유발하여 제품 성능을 개선한다.

기타 첨가제: 유동 보조제 2% -3%, 아민 변성 산화아연 3% -5%, 스테아르산 0.5% -0.8%를 포함하며, 소량의 스테아르산 아연, 스테아르산 칼슘 등이 포함될 수도 있다.

EVA 난연 마스터배치:

EVA 수지: 88% -92%, 구체적인 비율은 수지 용융 지수 및 제품 요구 사항에 따라 조정된다.

난연제: 8% -12%, FR-H617과 같은 제품은 높은 열안정성과 광안정성을 지니며, EVA에 우수한 난연 특성을 부여할 수 있다.

EVA 충진 마스터배치:

EVA 수지: 일반적으로 20% -40%를 차지하며, 충전재를 EVA 제품에 균일하게 분산시키는 캐리어로 사용된다.

충전재: 탄산칼슘, 활석 분말 등으로 60% -80%를 차지하며, 충진 마스터배치의 주요 성분으로 비용을 절감하고 제품의 특정 특성을 개선하는 데 사용된다.

커플링제: 0.5% -2%, 충전재와 EVA 수지 간의 결합 강도를 개선한다.

분산제: 0.5% -2%, 수지 내에서 충전재를 균일하게 분산시키는 데 도움이 된다.

상기 배합 비율은 참고용임을 유의해야 한다. 실제 생산에서는 특정 제품 요구 사항, 원료 특성 및 생산 공정에 따라 조정 및 최적화가 이루어진다.

생산 공정

다양한 유형의 EVA 마스터배치 생산 공정은 일반적으로 유사하지만, 구체적인 파라미터와 세부 사항에서 차이가 있을 수 있다. EVA 마스터배치의 일반적인 생산 공정은 다음과 같다:

1. 원료 준비

마스터배치 유형에 따라 EVA 수지, 안료, 난연제, 발포제, 충전재 등 다양한 원료를 정확하게 선택하고, 원료의 품질과 순도가 생산 요구 사항을 충족하도록 보장한다.

원료를 건조하여 수분을 제거하고, 가공 중 수분으로 인해 기포나 기타 품질 문제가 발생하는 것을 방지한다. 예를 들어, EVA 수지는 일반적으로 오븐에서 80-100 ℃로 4-6시간 동안 건조한다.

2. 성분 혼합

설계된 배합 비율에 따라 다양한 원료를 정확하게 계량한다. 전자 저울 및 기타 측정 장치를 사용하여 배합 정확도를 보장할 수 있다.

계량된 원료를 고속 믹서에 투입하여 혼합한다. 혼합 시간은 일반적으로 5-15분이며, 분당 회전수(rpm)는 500-1000으로 설정하여 원료가 철저히 균일하게 혼합되도록 한다.

3. 용융 압출

혼합된 원료를 트윈 스크류 압출기에 투입한다. 압출기의 온도 설정은 EVA 수지의 융점 및 가공 성능에 따라 조정된다. 일반적으로 여러 개의 가열 구역으로 나뉘며, 입구에서 출구로 갈수록 온도가 점진적으로 상승하며, 보통 150-200 ℃ 사이이다.

스크류 속도는 분당 회전수(rpm) 100-300으로 제어되어 압출기 내에서 원료가 완전히 용융 및 가소화되도록 하며, 스크류의 전단 작용을 통해 추가로 균일하게 혼합한다.

압출 공정 중 윤활제, 산화 방지제 등 적절한 첨가제를 필요에 따라 추가하여 마스터배치의 가공성 및 사용성을 개선할 수 있다.

4. 냉각 및 펠릿화(Granulation)

압출기에서 압출된 마스터배치는 스트립 형태이며, 공기 냉각 또는 수냉 방식으로 냉각된다. 공기 냉각은 팬을 사용하여 차가운 공기를 마스터배치에 불어넣어 급속히 냉각하는 방식이다. 수냉은 물탱크를 통해 마스터배치를 냉각하는 방식으로 냉각 속도가 빠르지만, 수온 관리를 주의해야 하며 보통 20-30 ℃ 사이로 유지한다.

냉각된 마스터배치는 펠릿화기(granulator)에 의해 일정 길이로 절단된다. 펠릿화기의 절단 속도와 공급 속도는 마스터배치의 직경 및 길이 요구 사항에 따라 조정되어야 하며, 이를 통해 절단의 균일성과 치수 정밀도를 보장한다.

5. 선별 및 포장

절단된 마스터배치는 진동 스크린을 통해 체질링하여 너무 크거나 작은 입자를 제거하고, 제품의 입도 분포가 요구 사항을 충족하도록 보장한다.

선별된 마스터배치는 일반적으로 고객 요구 사항에 따라 25kg 또는 50kg씩 플라스틱 직조백이나 종이백에 포장된다. 포장된 마스터배치는 습기와 오염을 방지하기 위해 건조하고 환기가 잘 되는 창고에 보관해야 한다.

생산 공정에서는 각 단계의 공정 파라미터를 엄격하게 통제하고, 외관, 입도, 색견뢰도, 난연성, 발포 성능 등 지표를 포함하여 제품에 대해 정기적인 품질 검사를 수행하여 안정적이고 신뢰할 수 있는 제품 품질을 보장해야 한다.

생산 장비

EVA 마스터배치 생산 장비는 주로 다음과 같은 유형으로 구성된다:

배합 장비

전자 저울: 다양한 원료를 정밀하게 계량하여 배합 비율의 정확도를 보장하는 데 사용된다. 생산 규모에 따라 다양한 범위와 정밀도의 전자 저울을 선택할 수 있으며, 일반적으로 ± 0.1g 이상의 정밀도 요구 사항이 있다.

고속 믹서: 계량된 원료를 철저히 혼합하여 각 성분이 균일하게 분포되도록 한다. 고속 회전하는 교반 블레이드를 갖추고 있어 짧은 시간 내에 효율적인 혼합을 달성할 수 있으며, 혼합 용량은 일반적으로 50-500L 사이이다.

Extrusion equipment

트윈 스크류 압출기: EVA 마스터배치 생산의 핵심 장비이다. 두 개의 맞물리는 스크류를 통해 소재를 효율적으로 이송, 혼합, 전단 및 가소화한다. 스크류의 길이 대 직경비(L/D)는 일반적으로 20-40 사이이며, 생산 능력에 따라 35-90mm 등 다양한 사양을 선택할 수 있다. 생산 능력은 시간당 수십 킬로그램에서 수백 킬로그램까지 다양하다.

용융 펌프: 압출기 토출구 근처에 설치되어 압출 소재의 유량을 정밀하게 제어하고, 압출량의 안정성을 보장하며, 제품 품질의 일관성을 개선하는 데 사용된다. 유량 범위는 압출기의 출력에 따라 선택할 수 있으며, 일반적으로 5-50L/min 사이이다.

다이(Mold): 제품의 형상 및 크기 요구 사항에 따라 다양한 압출 다이를 맞춤 제작한다. 예를 들어, 원통형 EVA 마스터배치 생산용 다이는 일반적으로 다이 입구 직경이 2-6mm 사이이며, 마스터배치의 외관 품질과 크기 균일성을 보장하기 위해 형상 및 크기에 대한 높은 정밀도 요구 사항이 있다.

냉각 장비

공기 냉각 시스템: 팬과 냉각 파이프라인으로 구성되며, 팬이 압출된 마스터배치 스트립에 차가운 공기를 불어넣어 공기 중에서 급속히 냉각시킨다. 팬의 풍량은 생산 속도와 출력에 따라 조정할 수 있으며, 일반적으로 1000-5000m³/h 범위이다.

수냉 시스템: 물탱크, 순환수 펌프 및 냉각수 파이프라인 등으로 구성된다. 마스터배치 스트립은 물탱크를 통해 냉각되며, 수온은 일반적으로 20-30 ℃로 제어된다. 순환수 펌프는 물의 순환을 보장하여 냉각 효과의 안정성을 유지한다. 침지조(sink) 길이는 일반적으로 3-10m 사이이며, 다양한 생산 속도에서 마스터배치의 냉각 요구 사항을 충족하기 위해 필요하다.

펠릿화 장비

펠릿화기(Granulator): 냉각된 마스터배치 스트립을 지정된 길이의 과립으로 절단하는 데 사용된다. 일반적인 유형으로는 핫컷(hot cutting) 펠릿화기와 콜드컷(cold cutting) 펠릿화기가 있다. 핫컷 펠릿화기는 점도가 높은 소재에 적합하며, 콜드컷 펠릿화기는 일반적인 EVA 마스터배치에 적합하다. 펠릿화기의 절단 속도는 분당 회전수(rpm) 100-1000 사이로 조정할 수 있으며, 공급 속도는 압출기 출력과 일치해야 하며 일반적으로 1-10m/min 사이이다.

선별 및 포장 장비

진동 스크린: 절단된 마스터배치를 체질링하여 너무 크거나 작은 입자를 제거하고, 제품의 입도 분포가 요구 사항을 충족하도록 보장한다. 진동 스크린의 메시(mesh) 크기는 제품 입도 요구 사항에 따라 선택되며, 일반적으로 20 mesh, 40 mesh, 60 mesh 등 다양한 사양이 있다. 선별 효율은 90% 이상에 도달할 수 있다.

포장기: 선별된 마스터배치를 포장한다. 일반적인 장비로는 자동 계량 포장기가 있으며, 이는 계량, 충전 및 밀봉과 같은 포장 공정을 자동으로 완료할 수 있다. 포장 속도는 포장 사양에 따라 다르며, 일반적으로 시간당 10-60백 사이이다. 포장 중량 정밀도는 ± 0.1kg 이내로 제어될 수 있다.

또한, 특정 생산 요구 사항에 따라 원료 저장 탱크, 공급기(deburrer/feeder), 제습기, 분쇄기(crusher) 등 일부 보조 장비가 필요할 수 있으며, 이를 통해 생산의 자동화 수준과 제품 품질을 향상시킨다.

관련 요구 사항

압출기는 EVA 마스터배치 생산에서 매우 중요하며, 성능, 스크류, 가열 및 냉각 시스템 등에 대한 요구 사항은 다음과 같다:

우수한 가소화 성능: EVA 마스터배치 생산에서는 다양한 원료를 균일하게 가소화해야 한다. 압출기는 설정된 온도와 스크류 속도에서 EVA 수지와 다양한 첨가제를 빠르고 균일하게 용융 및 혼합할 수 있는 충분한 가소화 능력을 갖추어야 하며, 소재가 좋은 가소화 상태에 도달하도록 하여 후속 생산의 기반을 마련한다. 예를 들어, 고충진 또는 고점도 EVA 마스터배치 배합의 경우, 압출기는 제품 품질을 보장하기 위해 더 강한 가소화 능력을 가져야 한다.

정확한 온도 제어: 온도는 압출 공정 중 핵심 파라미터이다. EVA 수지의 가공 특성 및 다양한 배합 요구 사항에 적응하기 위해 압출기의 각 가열 구역 온도를 정밀하게 제어해야 한다. 일반적으로 온도 제어 정밀도는 ± 1 ℃ 또는 그 이상이어야 하며, 이를 통해 온도 변동으로 인한 소재 과열, 분해 또는 불량한 가소화 등의 문제를 방지하고 안정적인 제품 성능을 보장한다.

안정적인 압출 압력 및 유량: EVA 마스터배치의 치수 정밀도와 외관 품질을 보장하기 위해 압출기는 안정적인 압출 압력과 유량을 제공해야 한다. 안정적인 압력은 소재가 다이에서 균일하게 압출되도록 하여 불균일한 토출과 두께 불균일을 방지한다. 안정적인 유량은 단위 시간당 압출되는 소재량이 일정하도록 보장하며, 이는 후속 냉각 및 절단 공정에 유리하다. 일반적으로 압출 압력 변동은 ± 5% 이내, 유량 변동은 ± 3% 이내로 제어해야 한다.

합리적인 스크류 설계: 스크류는 압출기의 핵심 부품으로, 그 구조와 파라미터는 소재의 이송, 혼합 및 가소화 효과에 직접적인 영향을 미친다. EVA 마스터배치 생산을 위해 스크류의 길이 대 직경비(L/D), 압축비 등의 파라미터는 원료의 특정 특성 및 제품 요구 사항에 따라 최적화 및 설계되어야 한다. 종횡비(aspect ratio)는 일반적으로 25-35 사이이며, 압축비는 2-4 사이로 설정하여 소재가 스크류 내부에서 충분한 체류 시간과 좋은 압축 효과를 가지도록 하고, 충분한 혼합 및 가소화를 달성한다. 또한, 스크류의 나사산 형상과 엣지 폭은 소재의 이송 및 전단 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 실제 상황에 따라 선택 및 조정해야 한다.

우수한 혼합 및 분산 능력: EVA 마스터배치에는 안료, 난연제, 충전재 등 다양한 첨가제가 자주 추가되므로, 압출기는 이러한 첨가제를 EVA 수지 내에 균일하게 분포시킬 수 있는 우수한 혼합 및 분산 능력을 갖추어야 한다. 스크류의 특수 설계(예: 혼합 요소, 니딩 블록 사용 등)를 통해 소재의 전단 및 혼합 효과를 강화하고, 첨가제의 분산을 개선하며, 제품 성능의 일관성을 보장할 수 있다.

효율적인 가열 및 냉각 시스템: 압출기의 가열 시스템은 소재를 설정 온도로 빠르게 가열할 수 있어야 하며, 열 손실을 줄이기 위해 우수한 단열 성능을 가져야 한다. 냉각 시스템은 국부 과열을 방지하기 위해 소재 온도를 적시에 효과적으로 제어할 수 있어야 한다. 가열 및 냉각 시스템의 응답 속도는 빠르며, 생산 공정 중 온도 조정의 적시 요구 사항을 충족해야 한다. 예를 들어, 생산 배합이 변경되어 온도 조정이 필요할 때, 가열 및 냉각 시스템은 새로운 설정값에 빠르게 도달할 수 있어야 한다.

높은 자동화 수준: 생산 효율과 제품 품질 안정성을 향상시키기 위해 압출기는 높은 수준의 자동화를 갖추어야 한다. 여기에는 온도, 스크류 속도, 공급 속도 등 파라미터의 자동 제어와 고장 경보 및 자동 정지 등의 안전 보호 기능이 포함된다. 동시에 다른 생산 장비와의 연동 제어를 달성하여 자동화 생산 라인을 형성하고, 수동 개입을 줄이며, 생산 일관성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Application

EVA 마스터배치는 다음과 같은 분야를 중심으로 광범위하게 적용된다:

플라스틱 개질(플라스틱 개질(Plastic Modification))

유연성 개선: EVA 마스터배치는 폴리올레핀 플라스틱(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등)의 개질에 사용되어 유연성과 내충격성을 증가시킬 수 있다. 필름 생산에서 EVA 마스터배치를 첨가하면 플라스틱 필름의 인장 특성과 관통 저항성이 개선되며, 이는 농사용 필름, 포장 필름 등에 널리 사용된다. 예를 들어, 농업용 온실 필름에 EVA 마스터배치를 첨가하면 저온 환경에서도 좋은 유연성을 유지하고 균열을 방지하여 수명을 연장할 수 있다.

가공 성능 개선: EVA 마스터배치는 플라스틱의 용융 점도를 낮추고 가공 유동성을 개선하여 압출, 사출 성형 등 가공 공정 중 플라스틱이 더 쉽게 성형되도록 하며, 생산 효율과 제품 품질을 향상시킨다. 플라스틱 파이프 생산 시 적절한 양의 EVA 마스터배치를 첨가하면 압출 중 발생하는 melt fracture(용융 파괴) 현상을 줄여 파이프 표면을 더 매끄럽게 할 수 있다.

고무 제품(고무 제품(Rubber products))

내후성 강화: EVA 마스터배치는 고무 제품에 사용되어 고무의 내후성과 내노화성을 개선할 수 있다. 자동차 타이어, 고무 씰 등 야외에서 사용되는 고무 제품은 EVA 마스터배치를 첨가하여 자외선 및 오존과 같은 환경 요인의 침식을 견디고 고무 제품의 수명을 연장할 수 있다.

경도 감소: EVA 마스터배치는 고무의 경도를 낮추고 유연성과 탄성을 증가시켜 고무 제품에 더 나은 편안함과 성능을 제공한다. 예를 들어, 고무 밑창 생산 시 EVA 마스터배치를 첨가하면 밑창이 더 부드럽고 편안해지며, 동시에 미끄럼 방지 성능도 개선된다.

전선 및 케이블(전선 및 케이블(Wire and cable))

절연 보호: EVA 마스터배치는 우수한 절연 특성을 지니며, 전선 및 케이블의 절연층 및 외피 소재로 사용될 수 있다. 이는 전류 누설을 효과적으로 방지하고, 전선 및 케이블이 외부 환경 영향으로부터 보호되도록 하며, 전선 및 케이블의 안전성과 신뢰성을 향상시킨다. 일부 높은 요구 사항을 가진 전자 장치 케이블에서는 EVA 마스터배치를 절연 소재로 사용하여 절연 성능 및 유연성에 대한 요구 사항을 충족할 수 있다.

난연 및 내화: 난연제 및 기타 첨가제를 첨가하여 제조한 난연 EVA 마스터배치는 난연 특성을 지닌 전선 및 케이블 생산에 사용될 수 있다. 화재 발생 시 화염 확산을 지연시키고, 화재 손실을 줄이며, 인명과 장비의 안전을 보장한다. 이러한 난연 EVA 마스터배치는 건물, 지하철 등 인구 밀집 지역의 전선 및 케이블에 일반적으로 사용된다.

핫멜트 접착제(핫멜트 접착제(Hot melt adhesive))

빠른 접착: EVA 마스터배치는 핫멜트 접착제의 주요 원료 중 하나로, 우수한 접착 성능과 빠른 경화 특성을 지닌다. EVA 핫멜트 접착제는 포장, 제본, 가구 제조 등 산업에 널리 사용되며, 종이, 목재, 플라스틱 등 다양한 소재를 빠르게 접착하여 생산 효율을 향상시킨다. 예를 들어, 책 제본 시 EVA 핫멜트 접착제는 페이지와 표지를 빠르게 접착할 수 있으며, 우수한 내구성을 지닌다.

다양한 소재에 대한 적응성: EVA 마스터배치의 처방 및 첨가제를 조정하여 다양한 소재의 접착 요구 사항에 적응할 수 있습니다. 신발 소재 생산 시, EVA 핫멜트 접착제는 밑창과 갑피의 소재 특성에 따라 맞춤화되어 강력한 접착 효과를 달성하는 동시에 다양한 환경에서의 신발 사용 요구 사항을 충족합니다.