JP2023038166A - 耐トラッキング性に優れたポリオレフィン樹脂組成物およびそれにより製造された成形品 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的特性、耐熱性、耐トラッキング性に優れ、高容量の屋外電力ケーブル用として好適な非架橋ポリオレフィン樹脂組成物を提供する。また、前記ポリオレフィン樹脂組成物から製造され、機械的特性、耐熱性および耐トラッキング性に優れた成形品を提供する。【解決手段】プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体およびエチレン－α－オレフィンゴム共重合体を含むベース樹脂１００重量部に対して、水和金属化合物１０重量部～５０重量部と、カーボンブラック０．５重量部～３．０重量部とを含むポリオレフィン樹脂組成物である。【選択図】図１
Description
本発明は、耐トラッキング性に優れたポリオレフィン樹脂組成物およびそれにより製造された成形品に関するものである。詳細には、本発明は、機械的特性、耐熱性、および耐トラッキング性に優れ、高容量の屋外電力ケーブル用として好適な非架橋ポリオレフィン樹脂組成物およびそれにより製造される成形品に関するものである。
屋外電力ケーブルは、室外で使用される電線の通称であり、地中配電用電力ケーブルとは異なり、絶縁と被覆との機能を同時に有する一つの層で導体を覆う簡単な構造の電線である。
屋外の電力ケーブルは長期間の野外環境にさらされるため、基本的に雨、風、汚染物質などにさらされる。しかも、韓国の地形特性上、樹木接触の多い山間地形や海霧の多い海岸地形などにおいて使用される場合があるが、水分、塩分、汚染物質などによる汚損状態で持続的な送電が行われると、被覆層に漏れる電流が増加し、この際に発生する熱は局部的に乾燥帯を形成する。このような乾燥帯に電界が集中して放電が始まり、これによる被覆材料の炭化が持続的に繰り返されて炭化導電路が形成され、結局は絶縁破壊に至るが、これをトラッキング（tracking）現象という。
韓国は人口密集地域および山間地域が多いため、屋外電力ケーブルのトラッキングによる人身事故および火災予防のために、屋外電力ケーブル被覆の耐トラッキング性に優れなければならない。このような耐トラッキング性を向上させるために、一般的な屋外電力ケーブル構造に被覆層を追加したトラッキング抑制型屋外電力ケーブル（tracking retardant outdoor cable）が開発された。
従来、トラッキング抑制型屋外電力ケーブルに使用される被覆材料としては、低密度ポリエチレン、エチレン－プロピレンゴム共重合体（ethylene-propylene rubber：ＥＰＲ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム共重合体（ethylene-propylene-diene rubber：ＥＰＤＭ）などを架橋して使用している。ところで、架橋したポリエチレン、ＥＰＲまたはＥＰＤＭを使用すると、使用期限が切れた製品のリサイクルは不可能であり、これを焼却するしかないため、環境にやさしくない。
近年、ポリエチレンに対して耐熱性に優れ、非架橋型で使用して使用期間満了後もリサイクルが可能なポリプロピレンに関する研究が盛んに行われている。しかし、ポリプロピレンは高い剛性のため、可撓性や衝撃強度が好ましくない。また、耐トラッキング性を向上させるために、耐トラッキング剤として、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモンなどの様々な金属酸化物をポリプロピレンに添加することとなるが、ポリプロピレンの高い結晶性はこれら添加剤との相溶性を低減させ、機械的耐久性低下の要因となるため、これに対する改善が必要である。
本発明の目的は、機械的特性、耐熱性、耐トラッキング性に優れ、高容量の屋外電力ケーブル用として好適な非架橋ポリオレフィン樹脂組成物を提供することである。
本発明の他の目的は、前記ポリオレフィン樹脂組成物から製造され、機械的特性、耐熱性および耐トラッキング性に優れた成形品を提供することである。
前記目的を達成するための本発明の一実施例により、（Ａ）成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）の総重量を基準に、（Ａ－１）プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体６０重量％～９０重量％および（Ａ－２）エチレン－α－オレフィンゴム共重合体１０重量％～４０重量％を含むベース樹脂と、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、（Ｂ）水和金属化合物１０重量部～５０重量部と、（Ｃ）カーボンブラック０．５重量部～３．０重量部と、を含むポリオレフィン樹脂組成物であって、成分（Ａ－１）中のエチレン含有量が０～２．５重量％であり、ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４７℃～１６５℃であり、２３０℃にて２．１６ｋｇ荷重で測定する際にベース樹脂（Ａ）の溶融指数が０．５ｇ／１０分～６．０ｇ／１０分であり、ベース樹脂（Ａ）をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に抽出物の固有粘度が１．５ｄｌ／ｇ～４．０ｄｌ／ｇである、ポリオレフィン樹脂組成物が提供される。
本発明の具体例において、ベース樹脂（Ａ）は、成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）とを反応器内で段階的に重合されるかまたはそれぞれ重合された後に混合して得られる。
本発明の具体例において、成分（Ａ－２）のα－オレフィンは炭素数が３～８であり得る。
本発明の好ましい具体例において、成分（Ａ－２）のα－オレフィンは、プロピレン、１－ブテン、１－ヘキセンおよび１－オクテンからなる群より選択される少なくとも１種を含み得る。
本発明の具体例において、ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４８℃～１５５℃であり得る。
本発明の具体例において、２３０℃にて２．１６ｋｇ荷重で測定する際にベース樹脂（Ａ）の溶融指数が０．８ｇ／１０分～５．０ｇ／１０分であり得る。
本発明の具体例において、ベース樹脂（Ａ）をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に、抽出物の固有粘度が２．０ｄｌ／ｇ～３．３ｄｌ／ｇであり得る。
本発明の具体例において、水和金属化合物（Ｂ）は、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）および水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）からなる群より選択される少なくとも1種を含み得る。
本発明の具体例において、カーボンブラック（Ｃ）は、アセチレンブラック（acetylene black）、サーマルブラック（thermal black）、ファーネスブラック（furnace black）およびチャンネルブラック（channel black）からなる群より選択される少なくとも１種を含み得る。
本発明の具体例によるポリオレフィン樹脂組成物は、酸化防止剤、中和剤、ＵＶ安定剤、長期耐熱安定剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、補強剤、充填剤、耐候安定剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、顔料、および染料からなる群より選択される少なくとも１つの添加剤（Ｄ）をさらに含み得る。
なお、添加剤（Ｄ）は、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、０．３重量部～３．０重量部の含有量で添加され得る。
本発明の他の具体例により、前記ポリオレフィン樹脂組成物を成形して製造されるポリオレフィン樹脂成形品が提供される。
本発明の具体例において、ポリオレフィン樹脂成形品はトラッキング発生時間が１００分以上であり得る。
本発明の具体例において、ポリオレフィン樹脂成形品は伸び率が３００％以上であり得る。
本発明の具体例において、ポリオレフィン樹脂成形品は屋外高電圧電力ケーブルの被覆層であり得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、耐熱性および機械的耐久性に優れ、多量のトラッキング抑制剤が混合されても優れた伸び率を示す。したがって、本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、耐トラッキング性に優れ、送電容量の増加が可能な屋外電力ケーブル用として効果的に使用され得る。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
［ポリオレフィン樹脂組成物］
本発明の一実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、（Ａ）成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）の総重量を基準に、（Ａ－１）プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体６０重量％～９０重量％および（Ａ－２）エチレン－α－オレフィンゴム共重合体１０重量％～４０重量％を含むベース樹脂と、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、（Ｂ）水和金属化合物１０重量部～５０重量部と、（Ｃ）カーボンブラック０．５重量部～３．０重量部と、を含む。
本発明の一実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、（Ａ）成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）の総重量を基準に、（Ａ－１）プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体６０重量％～９０重量％および（Ａ－２）エチレン－α－オレフィンゴム共重合体１０重量％～４０重量％を含むベース樹脂と、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、（Ｂ）水和金属化合物１０重量部～５０重量部と、（Ｃ）カーボンブラック０．５重量部～３．０重量部と、を含む。
（Ａ）ベース樹脂
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）の総重量を基準に、（Ａ－１）プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体６０重量％～９０重量％と、（Ａ－２）エチレン－α－オレフィンゴム共重合体１０重量％～４０重量％とを含むベース樹脂（Ａ）を含む。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）の総重量を基準に、（Ａ－１）プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体６０重量％～９０重量％と、（Ａ－２）エチレン－α－オレフィンゴム共重合体１０重量％～４０重量％とを含むベース樹脂（Ａ）を含む。
（Ａ－１）プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）は、プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）を含む。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）は、プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）を含む。
なお、プロピレン単独重合体は、プロピレン単量体が実質的に単独で重合されて得られる高分子であり得る。
プロピレン単独重合体を調製する方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知のプロピレン単独重合体の調製方法をそのまま、または適宜変形して使用し得る。例えば、バルク（bulk）重合法、溶液重合法、スラリー（slurry）重合法、気相重合法などを用いることができ、バッチ（batch）式、連続式のいずれも可能である。
エチレン－プロピレンランダム共重合体は、エチレン単量体とプロピレン単量体とがランダムに共重合された共重合体であり得る。
エチレン－プロピレンランダム共重合体を調製する方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知のエチレン－プロピレンランダム重合体の調製方法をそのまま、または適宜変形して使用し得る。例えば、バルク重合法、溶液重合法、スラリー重合法、気相重合法などを用いることができ、バッチ式、連続式のいずれも可能である。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）は、成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）の総重量を基準に、プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）を６０重量％～９０重量％の含有量で含む。プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）の含有量が６０重量％未満であると、成形品の耐熱性が低下し得る。プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）の含有量が９０重量％を超えると、成形品の剛性が高く、伸び率、可撓性および耐衝撃性が低下し得る。
本発明の具体例において、プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）中のエチレン含有量は０～２．５重量％である。該エチレン含有量が２．５重量％を超えると、樹脂成形品の耐熱性が低下し、耐トラッキング性および送電容量の向上が難しくなり得る。
（Ａ－２）エチレン－α－オレフィンゴム共重合体
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）はエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）を含む。エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）は、成形品の軟質性を改善する役割を果し得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）はエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）を含む。エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）は、成形品の軟質性を改善する役割を果し得る。
本発明の具体例において、エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）中のα－オレフィンは炭素数が３～８であり得る。
本発明の好ましい具体例において、エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）中のα－オレフィンは、プロピレン、１－ブテン、１－ヘキセンおよび１－オクテンからなる群より選択される少なくとも１種を含み得る。好ましくは、エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）が、エチレン－プロピレンゴム共重合体であり得る。
本発明の好ましい具体例において、エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）と前記プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）とが反応器内で段階的に重合されるか、または前記プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）とエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）とがそれぞれ重合した後に混合され得る。
前者の場合、まずプロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）のポリプロピレン系マトリックス（matrix）が重合され、次いで、該ポリプロピレン系マトリックスにエチレン－α－オレフィンゴム成分が共重合され得る。この際、プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）にエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）をブロック共重合され、ポリプロピレン系ブロック共重合体が生成され得る。
プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）とエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）とを反応器内で段階的に重合する方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知のエチレン－プロピレンブロック共重合体の調製方法をそのまま、または適宜変形して使用し得る。
例えば、バルク反応器２基と気相反応器２基とが直列に連結され、連続的に重合し得るミツイ（Mitsui）社のハイポールプロセス（Hypol process）を用いて、通常の技術者に公知の重合方法により、プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）とエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）とを反応器内で段階的に重合し得る。
後者の場合、別途重合するか、または商業的に入手したエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）をプロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）にブレンドしても良い。プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体（Ａ－１）にエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）をブレンドする方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知のブレンド方法をそのまま、または適宜変形して使用し得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）は、成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）との総重量を基準に、エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）を１０重量％～４０重量％の含有量で含む。エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）の含有量が１０重量％未満であると、樹脂組成物に添加される水和金属化合物（Ｂ）の分散度が低下し得る。エチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）の含有量が４０重量％を超えると、成形品の耐熱性が低下し得る。
［ベース樹脂（Ａ）の特性］
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）は１４７℃～１６５℃である。好ましくは、ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４８℃～１５５℃であり得る。ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４７℃より低いと、成形品の耐熱性が不足するため、送電電力向上の際に発生する高い熱によって樹脂の変形が発生することとなり、高電圧電力ケーブル用に不適である。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）は１４７℃～１６５℃である。好ましくは、ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４８℃～１５５℃であり得る。ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４７℃より低いと、成形品の耐熱性が不足するため、送電電力向上の際に発生する高い熱によって樹脂の変形が発生することとなり、高電圧電力ケーブル用に不適である。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、２３０℃にて２．１６ｋｇ荷重で測定する際にベース樹脂（Ａ）の溶融指数は０．５ｇ／１０分～６．０ｇ／１０分である。好ましくは、２３０℃にて２．１６ｋｇ荷重で測定する際、ベース樹脂（Ａ）の溶融指数が０．８ｇ／１０分～５．０ｇ／１０分であり得る。ベース樹脂（Ａ）の溶融指数が０．５ｇ／１０分未満であると、ベース樹脂（Ａ）溶融物の粘度が高いため混合が難しくなり、電線加工の際の生産性が低下し得る。一方、ベース樹脂（Ａ）の溶融指数が６．０ｇ／１０分を超えると、ベース樹脂（Ａ）溶融物の粘度が低いため、電線加工後に偏心が発生する恐れがある。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物において、ベース樹脂（Ａ）をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に抽出物の固有粘度が１．５ｄｌ／ｇ～４．０ｄｌ／ｇである。好ましくは、ベース樹脂（Ａ）をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に抽出物の固有粘度が２．０ｄｌ／ｇ～３．３ｄｌ／ｇであり得る。溶剤抽出物の固有粘度が１．５ｄｌ／ｇ未満であると、成形品の加熱変形が起こりやすく、溶剤抽出物の固有粘度が４．０ｄｌ／ｇを超えると、樹脂組成物の加工性が低下し、成形品に白化現象が発生し得る。なお、ベース樹脂（Ａ）をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に抽出される溶剤抽出物は、実質的にエチレン－α－オレフィンゴム共重合体（Ａ－２）と同一成分であり得る。
（Ｂ）水和金属化合物
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、水和金属化合物（Ｂ）を含む。水和金属化合物（Ｂ）は、トラッキング抑制特性と耐熱性とを向上させる役割をする。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、水和金属化合物（Ｂ）を含む。水和金属化合物（Ｂ）は、トラッキング抑制特性と耐熱性とを向上させる役割をする。
水和金属化合物の例としては、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、および水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）などが挙げられるが、これらに特に限定されるものではない。水和金属化合物は、選択的にシランのような高分子でその表面が処理され得る。シラン高分子で表面処理された水和金属化合物は、ベース樹脂（Ａ）との相溶性が増加して分散性が向上され得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、水和金属化合物（Ｂ）を１０重量部～５０重量部、好ましくは１０重量部～３５重量部の含有量で含む。水和金属化合物（Ｂ）の含有量が１０重量部未満であると、十分なトラッキング抑制特性が得られ難い。一方、水和金属化合物（Ｂ）の含有量が５０重量部を超えると、樹脂組成物の伸び率等の機械的特性が低下し、押出加工性が低下し得る。
（Ｃ）カーボンブラック
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、カーボンブラック（Ｃ）を含む。カーボンブラック（Ｃ）は、成形品の長期耐候性を向上させる役割をする。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、カーボンブラック（Ｃ）を含む。カーボンブラック（Ｃ）は、成形品の長期耐候性を向上させる役割をする。
カーボンブラック（Ｃ）の例としては、アセチレンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、およびチャンネルブラックなどが挙げられるが、これらに特に限定されるものではない。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、カーボンブラック（Ｃ）を０．５重量部～３．０重量部の含有量で含む。カーボンブラック（Ｃ）の含有量が０．５重量部未満であると、紫外線遮断効果が微小となり紫外線による高分子の分解を防ぐことが難しく、その結果成形品の長期耐候性を確保し難くなり得る。一方、カーボンブラック（Ｃ）の含有量が３．０重量部を超えると、カーボンブラック（Ｃ）の導電性によってむしろ耐トラッキング性を低下させ、成形品の機械的特性が悪くなり得る。
（Ｄ）添加剤
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、本発明の範囲から逸脱しない範囲内で添加剤（Ｄ）をさらに含み得る。具体的に、本発明の実施例によるポリプロピレン樹脂組成物は、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、０．３重量部～３．０重量部の含有量で添加剤（Ｄ）を含み得る。添加剤（Ｄ）の含有量が０．３重量部未満であると、添加剤の効果が期待できず、３．０重量部を超えると、添加剤効果の増加が微小となり製品の経済性が低下し得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、本発明の範囲から逸脱しない範囲内で添加剤（Ｄ）をさらに含み得る。具体的に、本発明の実施例によるポリプロピレン樹脂組成物は、ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、０．３重量部～３．０重量部の含有量で添加剤（Ｄ）を含み得る。添加剤（Ｄ）の含有量が０．３重量部未満であると、添加剤の効果が期待できず、３．０重量部を超えると、添加剤効果の増加が微小となり製品の経済性が低下し得る。
例えば、添加剤（Ｄ）は、酸化防止剤、中和剤、ＵＶ安定剤、長期耐熱安定剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、補強剤、充填剤、耐候安定剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、顔料、および染料などを含み得るが、これらに限定されるものではない。
好ましい実施例として、本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は酸化防止剤をさらに含み得る。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤などが用いられ、具体的に、ペンタエリトリトールテトラキス（３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート）、１，３，５－トリメチル－トリス（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンジル）ベンゼン、およびトリス（２，４－ジ－ｔ－ブチルフェニル）ホスファイトからなる群より選択される１つ以上を含み得るが、これらに特に限定されるものではない。
好ましい実施例として、本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、中和剤をさらに含み得る。中和剤は、ヒドロタルサイトおよびステアリン酸カルシウムからなる群より選択される少なくとも１つを含み得るが、これらに限定されない。
［ポリオレフィン樹脂組成物の調製］
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物を製造する方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知のブレンド方法をそのまま、または適宜変形して使用し得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物を製造する方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知のブレンド方法をそのまま、または適宜変形して使用し得る。
具体的に例えると、前術の各樹脂と添加剤とを必要量だけニーダー（kneader）ロール（roll）、バンバリーミキサー（Banbury mixer）などの混練機、または一軸／二軸押出機などに投入した後、これらの機器を用いて投入された原料をブレンドする方法により、本発明のポリオレフィン樹脂組成物が調製され得る。
［成形品］
本発明の他の実施例により、前記ポリオレフィン樹脂組成物を成形して製造されるポリオレフィン樹脂成形品が提供される。
本発明の他の実施例により、前記ポリオレフィン樹脂組成物を成形して製造されるポリオレフィン樹脂成形品が提供される。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物から成形品を製造する方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知の方法を使用し得る。例えば、本発明の具体例によるポリオレフィン樹脂組成物を、射出成形、押出成形、キャスティング成形などの通常の方法により成形して、ポリオレフィン樹脂成形品を製造し得る。
本発明の具体例において、ポリオレフィン樹脂成形品は、トラッキング発生時間が１００分以上であり得る。したがって、本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂成形品は、屋外高電圧電力ケーブルの被覆用として使用するのに好適である。トラッキング発生時間が１００分未満であると、電力ケーブルの被覆用として使用する際に絶縁破壊や火災が発生し得る。
本発明の具体例において、ポリオレフィン樹脂成形品は伸び率が３００％以上であり得る。成形品の伸び率が３００％未満であると、曲げ等の外部応力によって破断が起こり得るため、好ましくない。
本発明の具体例において、ポリオレフィン樹脂成形品は、屋外高電圧電力ケーブルの被覆層であり得る。
（実施例）
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を例示するためのものであるのみ、本発明の範囲がこれらのみに限定されるものではない。
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を例示するためのものであるのみ、本発明の範囲がこれらのみに限定されるものではない。
（実施例１）
エチレン含有量が１．８重量％であるエチレン－プロピレンランダム共重合体７５重量部と、エチレン－α－オレフィンゴム共重合体２５重量部とをベース樹脂とし、ベース樹脂１００重量部に対して水和金属化合物（Kisuma-5B、Kyowa社）２０重量部、カーボンブラック(Raven（登録商標） UV Ultra、Birla Carbon社)０．７重量部、酸化防止剤(Irganox（登録商標）1010、BASF社)と中和剤(ソンウォン産業、SC-110)との合計０．３重量部をヘンシェルミキサー（ＳＳＭ－７５）を用いてドライブレンドした後、二軸押出機（SM PLATEK社、TEK-30）を用いて２００℃～２３０℃にてペレット化した。カーバー（Carver）社のオートプレス（auto press）を用いて１８０℃にて３分間溶融して所望の厚さのシートに加工した。
エチレン含有量が１．８重量％であるエチレン－プロピレンランダム共重合体７５重量部と、エチレン－α－オレフィンゴム共重合体２５重量部とをベース樹脂とし、ベース樹脂１００重量部に対して水和金属化合物（Kisuma-5B、Kyowa社）２０重量部、カーボンブラック(Raven（登録商標） UV Ultra、Birla Carbon社)０．７重量部、酸化防止剤(Irganox（登録商標）1010、BASF社)と中和剤(ソンウォン産業、SC-110)との合計０．３重量部をヘンシェルミキサー（ＳＳＭ－７５）を用いてドライブレンドした後、二軸押出機（SM PLATEK社、TEK-30）を用いて２００℃～２３０℃にてペレット化した。カーバー（Carver）社のオートプレス（auto press）を用いて１８０℃にて３分間溶融して所望の厚さのシートに加工した。
（実施例２～３および比較例１～５）
組成物を構成する樹脂の種類と含有量および水和金属化合物とカーボンブラックの含有量を下記表１および２に示すように変更したことを除いては、実施例１と同様の方法により組成物および試験片を製造した。
組成物を構成する樹脂の種類と含有量および水和金属化合物とカーボンブラックの含有量を下記表１および２に示すように変更したことを除いては、実施例１と同様の方法により組成物および試験片を製造した。
（参照例）
商業的に屋外電力ケーブルに使用されている架橋ポリエチレン被覆材（WISCOM社、TR0825）を使用した。
商業的に屋外電力ケーブルに使用されている架橋ポリエチレン被覆材（WISCOM社、TR0825）を使用した。
（試験例）
前記実施例１～３および比較例１～５で製造されたベース樹脂、組成物および成形品試験片の物性を以下の方法および基準に従って測定した。その結果を下記表１および表２に示す。
前記実施例１～３および比較例１～５で製造されたベース樹脂、組成物および成形品試験片の物性を以下の方法および基準に従って測定した。その結果を下記表１および表２に示す。
（１）溶融指数（melt index）
ＡＳＴＭ Ｄ １２３８の方法に従って２．１６ｋｇの荷重で２３０℃にてベース樹脂の溶融指数を測定した。
ＡＳＴＭ Ｄ １２３８の方法に従って２．１６ｋｇの荷重で２３０℃にてベース樹脂の溶融指数を測定した。
（２）エチレン含有量（重量％）
フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）を用いて、７２０ｃｍ－１と７３０ｃｍ－１におけるピークを利用して、エチレン－プロピレンランダム共重合体中のエチレン含有量を測定した。
フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）を用いて、７２０ｃｍ－１と７３０ｃｍ－１におけるピークを利用して、エチレン－プロピレンランダム共重合体中のエチレン含有量を測定した。
（３）溶剤抽出物（xylene soluble）の固有粘度
ベース樹脂を１％濃度のキシレンに１４０℃にて１時間溶かした後、常温にて２時間経過後抽出した。粘度測定器を用いて、１３５℃のデカリン溶媒で溶媒抽出物の固有粘度を測定した。
ベース樹脂を１％濃度のキシレンに１４０℃にて１時間溶かした後、常温にて２時間経過後抽出した。粘度測定器を用いて、１３５℃のデカリン溶媒で溶媒抽出物の固有粘度を測定した。
（４）溶融温度（melting temperature；Ｔｍ）
TA Instrument Q2000示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、サンプルを２００℃にて１０分間等温に維持して熱履歴を除去した後、２００℃から３０℃まで毎分１０℃ずつ冷却しながら結晶化させ、同じ熱履歴を有するようにした後、３０℃にて１０分間等温保持し、さらに毎分１０℃ずつ昇温しながら、ピーク温度から溶融温度（Ｔｍ）を求めた。
TA Instrument Q2000示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、サンプルを２００℃にて１０分間等温に維持して熱履歴を除去した後、２００℃から３０℃まで毎分１０℃ずつ冷却しながら結晶化させ、同じ熱履歴を有するようにした後、３０℃にて１０分間等温保持し、さらに毎分１０℃ずつ昇温しながら、ピーク温度から溶融温度（Ｔｍ）を求めた。
（５）耐トラッキング性
Carver社のオートプレスを用いて長さ１２ｃｍ以上、幅５ｃｍ以下、厚さ６ｍｍの平板試験片を用意した。該試験片を傾斜角４５°で取り付け、電極間隔５０ｍｍで４．５ｋＶの電圧を印加しながら、ＩＥＣ ６０５８７に基づいて塩化アンモニウム０．１％と非イオン性界面活性剤０．０２％（Triton X-100）を蒸留水に混ぜて作った汚損液を、毎分０．６ｍｌの流量で試験片に流しながらトラッキングが発生するまでの時間（分）を測定した。韓電標準規格（ＥＳ－６１４５－００２１）に基づいて１００分間トラッキングが発生しなければパス、１００分が経過する前にトラッキングが発生すれば失敗と評価した。
Carver社のオートプレスを用いて長さ１２ｃｍ以上、幅５ｃｍ以下、厚さ６ｍｍの平板試験片を用意した。該試験片を傾斜角４５°で取り付け、電極間隔５０ｍｍで４．５ｋＶの電圧を印加しながら、ＩＥＣ ６０５８７に基づいて塩化アンモニウム０．１％と非イオン性界面活性剤０．０２％（Triton X-100）を蒸留水に混ぜて作った汚損液を、毎分０．６ｍｌの流量で試験片に流しながらトラッキングが発生するまでの時間（分）を測定した。韓電標準規格（ＥＳ－６１４５－００２１）に基づいて１００分間トラッキングが発生しなければパス、１００分が経過する前にトラッキングが発生すれば失敗と評価した。
（６）伸び率
Carver社のオートプレスを用いて、厚さ２ｍｍのシートを製造した後、ＡＳＴＭ Ｄ６３８ ＴｙｐｅＩＶ規格と一致するように加工してＵＴＭ装置に試験片を取り付け、常温にて５０ｍｍ／分の速度で引張特性を評価した。下記式により伸び率を計算した。
伸び率（％）＝（引張後の表点距離－引張前の表点距離）／（引張前の表点距離）×１００
Carver社のオートプレスを用いて、厚さ２ｍｍのシートを製造した後、ＡＳＴＭ Ｄ６３８ ＴｙｐｅＩＶ規格と一致するように加工してＵＴＭ装置に試験片を取り付け、常温にて５０ｍｍ／分の速度で引張特性を評価した。下記式により伸び率を計算した。
伸び率（％）＝（引張後の表点距離－引張前の表点距離）／（引張前の表点距離）×１００
前記表１および２から確認されるように、本発明の範囲に属する実施例の樹脂組成物は、ベース樹脂が耐熱性に優れ、成形品の伸び率が参照例の成形品の伸び率（３５０％）と対等となるほど優れていた。また、実施例の成形品は、参照例の成形品と同様にトラッキングが発生しなかった。
比較例１は、エチレン－プロピレンランダム共重合体内のエチレン含有量が高いため、ベース樹脂の耐熱性が好ましくなく、エチレン－プロピレンゴム共重合体を含まないため、伸び率が良くなかった。
比較例２は、エチレン－プロピレンランダム共重合体内のエチレン含有量が高いため、ベース樹脂の耐熱性が好ましくなく、高いカーボンブラック含有量のため導電性が高く、耐トラッキング性が良くなかった。
比較例３は、高いエチレン－プロピレンランダム共重合体内のエチレン含有量と、相対的に高い水和金属化合物の含有量のため、成形品の伸び率が良くなかった。
比較例４は、水和金属化合物の含有量に対するエチレン－プロピレンゴム共重合体の含有量が少ないため、成形品の伸び率が良くなかった。
比較例５は、ベース樹脂内のエチレン－プロピレンゴム共重合体の含有量が高いため、耐トラッキング性が良くなかった。
本発明の具体例によるポリオレフィン樹脂組成物は、耐熱性、耐電圧特性、直流絶縁特性、および機械的物性に優れるため、これにより製造されるポリオレフィン樹脂成形品は、電力ケーブルの絶縁層として効果的に使用され得る。
１：導体
２：内部半導電層
３：絶縁層
４：被覆層
２：内部半導電層
３：絶縁層
４：被覆層
Claims (15)
- （Ａ）成分（Ａ－１）と成分（Ａ－２）の総重量を基準に、前記（Ａ－１）プロピレン単独重合体またはエチレン－プロピレンランダム共重合体６０重量％～９０重量％および前記（Ａ－２）エチレン－α－オレフィンゴム共重合体１０重量％～４０重量％を含むベース樹脂と、
前記ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、
（Ｂ）水和金属化合物１０重量部～５０重量部と、
（Ｃ）カーボンブラック０．５重量部～３．０重量部と、を含むポリオレフィン樹脂組成物であって、
前記成分（Ａ－１）中のエチレン含有量が０～２．５重量％であり、
前記ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４７℃～１６５℃であり、
２３０℃にて２．１６ｋｇ荷重で測定する際に前記ベース樹脂（Ａ）の溶融指数が０．５ｇ／１０分～６．０ｇ／１０分であり、
前記ベース樹脂（Ａ）をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に抽出物の固有粘度が１．５ｄｌ／ｇ～４．０ｄｌ／ｇである、ポリオレフィン樹脂組成物。 - 前記ベース樹脂（Ａ）が、前記成分（Ａ－１）と前記成分（Ａ－２）とが反応器内で段階的に重合されるか、またはそれぞれ重合された後に混合して得られる、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記成分（Ａ－２）のα－オレフィンの炭素数が３～８である、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記成分（Ａ－２）のα－オレフィンが、プロピレン、１－ブテン、１－ヘキセン、および１－オクテンからなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項３に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記ベース樹脂（Ａ）の溶融温度（Ｔｍ）が１４８℃～１５５℃である、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- ２３０℃にて２．１６ｋｇ荷重で測定する際、前記ベース樹脂（Ａ）の溶融指数が０．８ｇ／１０分～５．０ｇ／１０分である、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記ベース樹脂（Ａ）をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に抽出物の固有粘度が２．０ｄｌ／ｇ～３．３ｄｌ／ｇである、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記水和金属化合物（Ｂ）が、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）および水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記カーボンブラック（Ｃ）が、アセチレンブラック（acetylene black）、サーマルブラック（thermal black）、ファーネスブラック（furnace black）およびチャンネルブラック（channel black）からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 酸化防止剤、中和剤、ＵＶ安定剤、長期耐熱安定剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、補強剤、充填剤、耐候安定剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、顔料および染料からなる群より選択される少なくとも１つの添加剤（Ｄ）をさらに含む、請求項１に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記ベース樹脂（Ａ）１００重量部に対して、前記添加剤（Ｄ）が０．３重量部～３．０重量部の含有量で添加される、請求項１０に記載のポリオレフィン樹脂組成物。
- 請求項１～１１のいずれか１項に記載のポリオレフィン樹脂組成物を成形して製造されるポリオレフィン樹脂成形品。
- トラッキング発生時間が１００分以上である、請求項１２に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
- 伸び率が３００％以上である、請求項１２に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
- 屋外高電圧電力ケーブルの被覆層である、請求項１２に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
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