독특한 화학적 특성을 지닌 PFAS (퍼 플루오로알킬 및 폴리플루오로알킬 물질) 는 오랫동안 와이어 및 케이블 제조에 안정적인 소재로 사용되어 왔습니다.현재 환경 및 건강 문제로 인해 규제 압력이 커지고 있습니다.PFAS가 없는 미래를 준비할 때가 왔습니다.
탄소와 불소 결합이 강하기 때문에 플루오로폴리머는 열 및 기타 화학 물질에 대한 내성이 매우 뛰어난 뛰어난 전기 절연체입니다.하지만 이들이 '포에버 케미컬'로 불리는 데에는 이유가 있습니다.화학 물질은 환경에 축적되어 인체 건강에 위험을 초래하며 수백 년 또는 수천 년 동안 분해되지 않습니다.
PFAS 규제는 특정 용도에 대해 전면 금지될 정도로 강화되고 있습니다.미국과 EU는 엄격한 조치를 취하며 앞장서고 있으며, 다른 지역들도 더 엄격한 통제를 향해 나아가고 있습니다.시간이 흐르면서 더 안전한 대안을 찾기 위한 경쟁이 벌어지고 있습니다.
제품 개발 요구에 적합한 재료를 선택하기 위한 과제, 잠재적 대안 및 주요 고려 사항을 살펴보겠습니다.
W&C에서 PFAS를 사용하는 이유
PFAS는 열 안정성, 내화학성, 생체 적합성 및 낮은 마찰과 같은 특성 덕분에 최종 제품의 성능, 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 데 이상적입니다.
나중에 PFAS는 화합물의 공정 첨가제로 사용됩니다.
할로겐이 함유되지 않은 상태에서 다이 드롤 형성을 시작하십시오.난연성 (HFFR) 화합물을 예로 들 수 있습니다.압출 다이 주변에 물질이 쌓이는 것은 와이어 및 케이블 제조에서 중요한 문제입니다.이는 다이 출구의 높은 전단 응력으로 인한 폴리머의 열 또는 산화 분해로 인해 발생하며, 이로 인해 다이 립 주위에 작은 파편이 쌓일 수 있습니다.파손되어 압출 제품에 묻히면 표면 결함이 생겨 단락이 발생할 수 있습니다.
PFAS는 낮은 표면 에너지와 윤활 특성 덕분에 다이 드롭을 최소화하는 데 특히 효과적이었습니다.동일한 성능의 대체 재료를 개발하는 것은 복잡한 과제입니다.
W&C 화합물의 잠재적 대안
최근 몇 년 동안 와이어 및 케이블 컴파운드에서 PFAS를 대체할 수 있는 몇 가지 잠재적 대체 물질이 등장했습니다.
-실리콘 기반 첨가제 는 다이 드롭을 크게 줄일 수 있지만 항상 PFAS의 효과와 정확히 일치하는 것은 아니기 때문에 더 높은 투여 수준이 필요한 경우가 있습니다..특히 PDMS/실리카 복합재료는 많은 와이어 및 케이블 응용 분야의 가공 보조제로 즉시 사용할 수 있는 솔루션을 제공합니다.제조에서 PDMS/실리카는 점점 더 중요한 역할을 할 것이 확실합니다.
PDMS/실리카는 두 재료의 장점을 결합합니다.PDMS는 표면 에너지가 낮아 금형 표면에 대한 접착력을 최소화하는 데 도움이 됩니다.실리카는 미세 침전물을 제거하여 더 깨끗한 압출 공정과 고품질 제품을 만들 수 있습니다.투여량이 많을 때 나타나는 부작용으로는 마찰 계수 감소 (내마모성 향상), 난연 특성 개선, 화재 발생 시 연기 밀도 감소 등이 있습니다.PDM/실리카 기반 재료는 또한 용도가 매우 다양하며 다양한 용도에 맞게 맞춤화할 수 있습니다.
-PEG 유도체 는 특히 다이 드롭을 줄이는 데 유망하지만 열 안정성이 낮기 때문에 온도 조건을 주의 깊게 관리해야 합니다.
케이블 절연에 PFAS를 사용하는 이유
와이어 및 케이블에서 PFAS를 사용하는 또 다른 용도는 절연입니다.업계의 일반적인 단열재에는 PFAS가 포함되어 있습니다.여기에는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 불소화 에틸렌 프로필렌 (FEP), 퍼플루오로알콕시 (PFA) 및 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE) 이 포함됩니다.
이해해야 할 중요한 점은 이들이 함유하는 PFAS가 모두 동일하지 않다는 것입니다.실제로 스톡홀름 협약에 따라 규제 물질로 분류되는 물질은 PFOS, PFOA 및 PFHXs와 같은 극소수에 불과합니다.이들은 긴 탄소 사슬로 구성된 PFAS 부류에 속하며 먹이 사슬을 따라 유기체에 축적됩니다.
오늘날 시장에 나와 있는 대부분의 플루오로폴리머는 이미 PFOA가 없으며 대부분의 생산업체는 처음부터 PFOS나 PFHX를 사용하지 않았습니다.차세대 플루오로폴리머는 환경 내 PFAS 오염을 크게 줄일 수 있는 플루오로계면활성제 (불소화 유화제) 를 사용하지 않는 새로운 공정으로 생산될 것입니다.
단열재의 잠재적 대안
보다 지속 가능한 대안을 찾는 과정에서 과제는 성능과 환경 관리의 균형을 맞추는 것입니다.당분간 PFAS는 안전, 성능 및 운영 연속성이 가장 중요한 중요한 응용 분야에서 대체할 수 없습니다.
예를 들어, 항공 우주 및 방위 통신 네트워크는 신호 간섭을 줄이고 장거리에서의 고주파 신호 손실을 방지하기 위해 플루오로폴리머를 사용합니다.PFAS가 없는 실용적인 대안이 계속 모색되고 있습니다.
마찬가지로 의료 부문에서도 마찬가지입니다.심장 박동기는 플루오로폴리머의 내구성에 의존합니다.카테터와 가이드 와이어는 마찰이 적은 표면을 사용해야 혈관을 원활하게 통과할 수 있습니다.지속 가능한 대안을 찾는 것은 기계적 특성, 유연성, 멸균 방법 및 생체 적합성에 달려 있습니다.
-열가소성 폴리우레탄 (TPU) 은 일부 의료용 케이블 응용 분야의 효과적인 대체품 중 하나입니다.유연성, 내구성, 생체 적합성 및 가공 용이성을 제공하지만 내화학성 또는 마찰 특성에서 플루오로폴리머와 완전히 일치하지 않을 수 있습니다.
-Silicon 은 타의 추종을 불허하는 유연성과 생체 적합성을 제공하지만 플루오로폴리머만큼 내화학성이 강하지는 않습니다.
모두를 위한 더 안전한 미래를 향한 발전
와이어 및 케이블을 위한 PFAS 대안에 대한 탐색은 계속되고 있습니다.특히 의료, 방위 및 통신 케이블과 같은 특정 고성능 응용 분야의 경우 전반적으로 단일 대체품이 없습니다.
좋은 소식은 환경이 빠르게 진화하고 있다는 것입니다.당사와 협력하는 모든 주요 파트너는 PFAS 대체 기술을 적극적으로 개발하고 있습니다.시간이 지남에 따라 대체 제품의 가용성이 향상될 것입니다.
전선 및 케이블 생산업체가 사람과 지구에 더 안전한 제품을 개발하기 위해 노력하고 있는 상황에서 한 가지 분명한 사실은 이제 제조 방식을 재고해야 할 때라는 것입니다.IMCD에서는 가능성을 함께 모색하기 위해 모였습니다.