KR0140723B1 - 통신선 절연용 발포성 폴리올레핀 조성물 - Google Patents
통신선 절연용 발포성 폴리올레핀 조성물Info
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Abstract
본 발명은 통신선 절연용 발포성 수지 조성물을 제공하며, 본 발명의 수지 조성물은 밀도가 0.940~0.955g/㎤이고, 분자량 분포값(Mw/Mn)이 10~30인 α-올레핀 공중합체 80~90중량부, 발포제 0.1~5중량부 및 가교제 0.1~3중량부를 함유함을 특징으로 한다.
상기 조성물에 의하여 종래 절연성 수지 조성물이 갖던 오픈셀의 발생으로 인한 발포구조의 문제점 및 발포도 향상에 대한 문제를 동시에 해결할 수 있고, 이로서 통신선 절연 외경의 감소와 기계적, 전기적 특성의 향상을 가져올 수 있었으며, 또한 절연재료의 절감으로 경제적인 비용도 절감할 수 있다.
Description
본 발명은 통신선 또는 전선(이하 통신선이라 한다) 절연용 발포성 수지 조성물에 관한 것이다.
통신선 절연용 발포성 수지 조성물은 폴리올레핀계 수지, 분해형 화학발포제, 기타 첨가제 등으로 이루어진 조성물이다.
초기에는 통신선 절연용 발포성 수지 조성물이 화학발포제를 포함하지 않은 일반적인 폴리올레핀계 수지를 사용하였으나 통신매체의 발달과 통신 수요의 폭발적 증가로 인하여 통신선 절연용 수지 조성물도 더욱더 전지적 특성이 우수한 재료를 요구하지 않을 수 없게 되었다.
종래 통신선 절연용 발포성 수지 조성물에 관한 특허로는, 미합중국 특허 제3645929호에 밀도 0.928g/㎤, 용융지수(MELT INDEX) 1.0g/10분인 저밀도 폴리에틸렌 80~95중량부에 밀도 0.95~0.960g/㎤, 용융지수 0.9~4g/10분인 고밀도 폴리에틸렌 5~20중량부를 혼합시키고 다시 발포제를 첨가혼합한 발포 절연 통신선용 수지 조성물이 개시되어 있고, 영국 특허 제2013960호에는 스웰린(swelling)비가 50%이상인 폴리올레핀계 수지 20중량부 이상을 고밀도 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 각각 또는 고밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 혼합물에 혼합하여 발포제와 함께 혼합한 발포 절연용 수지 조성물이 개시되어 있으며, 또 일본 공개 특허 소58-84831호에서는 저밀도 폴리에틸렌 100중량부와 저밀도 폴리에틸렌과 상용성이 양호한 엘라스토마(elastomer) 5~25중량부를 혼합하여 균일한 기포를 갖는 발포체를 개시하고 있다.
그리고 대한민국 특허공고 제91-5865호에는 폴리올레핀 수지 100중량부, 표면처리된 발포제 5~30%(마스터 배치), 표면처리된 핵제 0.01~2중량부, 확스 10~5중량부, 산화방지제 0.5~1중량부 및 금속 비활성제 0.05~1.0중량부를 함유하는 전선용 발포성 수지 조성물이 개시되어 있다.
그러나, 상술한 공지된 통신선 절연용 발포성 수지 조성물은 다음과 같은 문제점을 갖는다:
첫째는 베이스 수지의 멜트 텐션(melt tension)이 낮아서 발포시 오픈셀이 생길 수 있는 가능성이 높아 인장강도, 신율 등의 기계적 강도와 셀의 파괴로 인한 전기적 특성(정전용량 불평형, 누하특성)의 저하를 가져올 수 있다.
둘째, 장기적으로 열에 노출되었을때 열에 대한 저항성 즉, 열산화 안정성이 나쁘고, 세째 베이스 수지의 밀도가 낮은 것에 저밀도 폴리에틸렌 또는 왁스류등의 첨가로 전선의 내모성의 저하가 문제가 된다.
또한 폴리올레핀 수지 특유의 단점인 폴리머의 멜트텐션이 부족하여 발포도를 향상시키는데에 결정적인 문제점을 안고 있다.
이러한 상황하에서 본 발명자들은 상기한 종래 기술의 문제점을 갖지 않으면서 우수한 발포구조 및 물성을 갖는 통신선 절연용 발포성 수지 조성물 제공하고자 예의연구한 결과, 폴리올레핀계 수지에 화학발포제와 상용화제, 첨가제 등을 첨가하므로써 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 목적은 폴리올레핀계 수지 및 발포제를 함유하는 통신선 절연용 발포성 수지 조성물에 있어서, 상기 조성물이 밀도가 0.940~0.955g/㎤이며, 분자량 분포값(Mw/Mn)이 10~30인 α-올레핀 공중합체 80~90중량부, 발포제 0.1~5중량부 및 가교제 0.1~3중량부를 함유함을 특징으로 하는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 기타 적용은 하기 발명의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
종래부터 통신선 절연용 발포성 수지 조성물을 제조하는 방법에는 다음과 같은 기술적인 문제점이 있다는 것이 주지되어 있다:
첫째는 폴리올레핀계 수지의 선정, 즉 베이스 수지를 어떻게 선택하느냐의 문제이다.
베이스 수지를 어떤 수지로 하느냐는 발포제와의 혼합 공정 및 통신선의 압출발포 거동에 필수적인 수지 탄성(멜리텐션)에 영향을 미치기 때문이다.
두번째는 베이스 수지 성분과 분해형 화학발포제를 어떻게 혼합하느냐 하는 문제이다.
여기에서는 통신선 절연용 발포성 수지 조성물에서 발포제가 조기분해를 일으키지 않고 균일하게 분산될 수 있어야 한다는 점에서 매우 중요하다.
세번째는 이렇게 해서 만들어진 발포성 수지 조성물이 실제 통신선 절연공정에서 얼마나 가공성(작업성, 정전용량 조절)이 양호한가 하는 문제이다.
결국 상술한 기술적인 문제를 종합하면 통신선 절연용 발포성 수지 조성물이 우수한 발포특성과 가공성을 가질 수 있기 위해서는 베이스 수지의 개질과 발포제와의 혼합공정이 개선되어야 함을 알 수 있다.
본 발명자들은 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 연구를 하였고, 그 결과로서 본 발명의 조성물을 얻게 되었으며, 본 발명의 조성물은 크게 4부분으로 나눌 수 있다:
우선 베이스 수지로 사용되는 폴리올레핀 조성물 성분은 밀도가 0.940~0.955 g/㎤, 분자량(Mw)이 200,000~300,000, 분자량(Mw/Mn)는 5~30이고, 알파올레핀 단량체를 2~20중량부의 양으로 함유하는 것을 특징으로 한다.
베이스 수지의 중합시 밀도를 0.940~0.955g/㎤으로 조절하기 위해서 베이스 수지 중의 알파올레핀 단량체의 함량이 2~20중량부로 조절되어야 하는 것이 필요하다.
알파올레핀 단량체의 공중합 비율이 2중량부 이하인 경우는 베이스 수지의 밀도가 0.955g/㎤ 이상이 되며, 20중량부 이상인 경우 밀도가 0.940g/㎤ 이하로 되는 경향이 있다.
밀도가 0.940g/㎤ 이하이면, 통신선의 기계적 강도, 특히 내마모성이 문제가 있고, 밀도가 0.955g/㎤ 이상이면 전기적 특성 및 내환경 응력균열성(ESCR) 등이 불량한 문제가 있으므로 알파올레핀 단량체를 2~20중량부의 양으로 공중합시켜 올레핀 중합체의 밀도를 0.940~0.955g/㎤으로 조절하는 것이 필요하다.
분자량 분포값(Mw/Mn)이 5이하인 경우는 저분자 부분의 함량이 적어서 성형시 윤활작용이 원활치 못하여 고속성형시에 크로스헤드다이 내부의 압력을 상승시켜 전선외관이 불량해지는 단점이 있고, 30이상인 경우는 베이스 수지의 평균 분자량이 낮아지므로 성형된 전선의 기계적 강도가 저하되고 내열안정성이 나빠지는 단점이 있다.
베이스 수지로는 고밀도 폴리에틸렌의 단독 사용도 가능하나 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌과의 혼합물, 고밀도 폴리에틸렌과 선형 저밀도 폴리에틸렌과의 혼하물, 또는 고밀도 폴리에틸렌과 중밀도 폴리에틸렌과의 혼합물도 사용할 수 있다.
발포제로는 변형된 아조디카아본아미드로서 기핵제를 10~50을 함유하고 입자 크기가 1~20㎛의 것이 적당하며, 발포제의 함량은 전체 수지 조성물의 0.1~5중량부가 적당하다.
발포제의 함량이 0.1 중량부 이하이면 원하는 발포도의 제품을 얻을 수 없으며, 5중량부 이상이면 발포제의 분해가 과다하게 일어나 말포도를 적정한 수준으로 조절하기가 어렵다.
본 발명에서 가장 중요한 특징을 이루고 있는 가교제는 상술한 종래 기술의 문제점의 해결을 가능하게 해준다.
본 발명에서는 폴리올레핀 가교제를 소량 사용함으로써 베이스 수지의 점탄성을 향상시키고 발포도 및 발포구조를 사용자가 원한느 만큼 조절할 수 있었다.
이와 함께 전선의 기계적 특성, 특히 내마모성과 인장 강도 및 신율, 내환경 응력균열성(ESCR)과 열산화안정성의 향상을 동시에 달성할 수 있다.
발포제를 중량시키지 않고, 가공조건을 변경함으로써 발포도를 높힐 수 있어 통신선의 외경감소와 함께 전기적 특성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 것도 가장 큰 특징의 하나이다.
발포성 수지 조성물을 제조할때 가교제를 혼합하지 않으면 최종 수지의 점탄성이 비교적 낮아서 폼스틴 성형 가공시 셀구조를 양호하게 얻기 어렵다는 것은 후술하는 실시예와 비교예의 결과로부터 알 수 있다.
본 발명에서 사용된 가교제는 분해온도가 130~200℃인 과산화물로서 예를 들면, 디-큐밀퍼옥사이드, 디-터셔리부틸퍼옥사이드, 비스(α, α-디메틸벤젠)퍼옥사이드, 2,5-비스(터셔리부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, 터셔리부틸하이드로퍼옥사이드, 큐민하이드로퍼옥사이드 등이 있고, 디- 또는 트리- 관능기 모노머와 유기과산화물을 혼합하여 사용할 수 있는데, 디- 또는 트리- 관능기 모노머로는 테트라에틸렌글리콜-디-메타크릴레이트, 트리메틸올-프로판트리메타크릴레이트, 트리메틸올-프로판트리아크릴레이트 및 트리아릴시아네이트 등이 있다.
가교제의 함량은 전체 수지 조성물 총량의 0.1~10중량부가 적당하며, 특히 0.1~3중량부가 바람직하다.
0.1중량부 이하일 경우 베이스 수지의 점탄성이 낮아서 가공시 발포제를 형성할 때 오픈셀이 다수 발생하여 가공된 통신선의 기계적 강도 및 전기적 특성이 불량해지는 단점이 있고, 가교제의 함량이 전체의 3중량부 이상일 경우 가교도가 너무 높아 전선 압출시 압출기의 크로스헤드다이의 내부 압력이 상승하여 고속 성형에 제약을 받는다.
실시예 1과 2로부터 적정량의 가교제를 폴리올레핀 및 분해성 화학발포제에 첨가하면 폴리머 매트릭스의 멜트텐션(탄성)을 증가시켜 오픈셀 함량도 줄어들며, 기게적, 열적 특성이 우수한 발포체를 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
또, 발포제 및 가교제의 함량에 따라 가공조건을 변경하여 더 높은 배율의 발포체를 얻는 것도 가능함을 알 수 있다.
이하 실시예로서 본 발명을 구체화하고자 한다.
[실시예1]
멜트인텍스가 1.0g/10분이고, 밀도가 0.950g/㎤인 고밀도 폴리에틸렌(호남석유화학사의 5505E) 100중량부에 멜트인덱스가 2.0g/10분, 밀도가 0.920g/㎤인 저밀도 폴리에틸렌(한양화학사의 5302) 10중량부, 변형된 아조디카아본아미드 발포 제1중량부, 가교제(일본유지사의 di-cumyl peroxide) 0.5중량부, 산화방지제와 동산화방지제를 각각 1000ppm씩 혼합하고 이들을 반바리믹서(BANBURY MIXER)와 압출기를 사용하여 컴파운드를 제조하고 폼스킨 절연시험을 실시하였다.
그 결과를 표1에 나타내었다.
폼스킨(FOAM-SKIN) 절연전선의 제조기기로는 일본국 고오베 압출 발포라인을 사용하였으며, 스크류 직경은 65㎜(폼층 압출기), 40㎜(스킨층 압출기)를 사용하였다.
가공조건은 다음과 같다.
-심선:0.4㎜ψ구리선
-압출기온도(℃)폼압출기:C1/C2/C3/C4/C5/H/D=160/170/180/185/190/188/188
스킨압출기:C1/C2/C3/C4/H/D=180/210/230/240/240/240
-스크류 회전수(rpm)폼압출기:20
스킨압출기:60
-선속(㎜/분):2000
-절연두께(㎜):발포층=0.09
스킨층=0.04
-도체절연외경(㎜):0.66
[실시예2]
실시예1에서 가교제의 함량을 0.5 대신 1.0중량부로 한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였으며, 폼시킨 절연전선의 조건은 폼층 압출기의 온도조건이 변경된 것이외는 실시예1과 동일한 조건으로 실시하였다.
-압출기 온도(℃) 폼압출기:C1/C2/C3/C4/C5/H/D=163/172/183/182/191/190/191
스킨압출기:C1/C2/C3/C4/H/D=180/210/230/240/240/240
[실시예3]
실시예1에서 가교제의 함량을 0.5대신 2.0중량부로 한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 실시하였으며, 폼스킨 절연전선의 조건은 폼충 압출기의 온도조건이 변경된 것이외는 실시예1과 동일한 조건으로 실시하였다.
-압출기온도(℃)폼압출기:C1/C2/C3/C4/H/D=165/175/184/186/193/193/194
스킨압출기:C1/C2/C3/C4/H/D=180/210/230/240/240/240
[비교예1~2]
폴리올레핀용 가교제를 0.2중량부의 양으로 또는 전혀 사용하지 않은 것을 제회하고는 실시예1과 동일한 방법으로 실시하여 컴파운드를 제조하여 물성을 측정하고, 그 결과를 표1에 나타내었다.
가공조건은 다음과 같다.
-심선:0.4㎜ψ 구리선
-압출기온도(℃)폼압출기:C1/C2/C3/C4/C5/H/D=160/170/178/183/197/186/186
스킨압출기:C1/C2/C3/C4/H/D=180/210/230/240/240/240
상기 표1에 있어서 각종 특성은 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
① 절연체의 발포도는 F/S의 정전용량 값 및 유전율에서 계산한 이론치이다.
② 오픈셀 비율은 광학 현미경을 이용하여 관찰한 전체 단면적에서 오픈셀의 면적이 전체셀 면적에서 차지한 비율표 계산한 값이다.
③ 셀크기는 고배율의 광학 현미경을 사용하여 측정하였다.
④ 절연체 인장강도는 ASTM D638 방법에 의해 측정하였다.
⑤ 절연체 신율은 ASTM D638 방법에 의해 측정하였다.
⑥ 산화유기시간은 REA PE200 방법에 의해 열분석기(DSC)를 이용하여 측정하였다.
⑦ 절연체 외관은 육안 및 촉감에 의한 관능적 판정이다.
Claims (3)
- 올레핀 공중합체와 발포제를 함유하는 발포성 통신선 절연용 수지 조성물에 있어서, 상기 조성물이 밀도가 0.940~0.955g/㎤이고, 분자량 분포값(Mw/Mn)이 10~30인 α-올레핀 공중합체 80~90중량부, 발포제 0.1~5중량부 및 가교제 0.1~3중량부를 함유함을 특징으로 하는 조성물.
- 제1항에 있어서, α-올레핀 공중합체는 α-올레핀 단량체의 함량이 2~20중량부인 폴리올레핀으로서, 고밀도 폴리에틸렌 단독; 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌과의 혼합물; 고밀도 폴리에틸렌과 선형 저밀도 폴리에틸렌과의 혼합물; 및 고밀도 폴리에틸렌과 중밀도 폴리에틸렌과의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 발포성 통신선 절연용 조성물.
- 제1항에 있어서, 가교제는 분해온도가 130~200℃인 과산화물임을 특징으로 하는 발포성 통신선 절연용 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940024322A KR0140723B1 (ko) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 통신선 절연용 발포성 폴리올레핀 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019940024322A KR0140723B1 (ko) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 통신선 절연용 발포성 폴리올레핀 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR0140723B1 true KR0140723B1 (ko) | 1998-07-01 |
Family
ID=19393579
Family Applications (1)
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| KR1019940024322A KR0140723B1 (ko) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | 통신선 절연용 발포성 폴리올레핀 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0140723B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980076076A (ko) * | 1997-04-04 | 1998-11-16 | 유현식 | 전선용 발포성 수지조성물 |
| WO2018145243A1 (en) * | 2017-02-07 | 2018-08-16 | Dow Global Technologies Llc | Process for foaming polyolefin compositions using a modified high density polyethylene |
-
1994
- 1994-09-27 KR KR1019940024322A patent/KR0140723B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR19980076076A (ko) * | 1997-04-04 | 1998-11-16 | 유현식 | 전선용 발포성 수지조성물 |
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| US11407873B2 (en) | 2017-02-07 | 2022-08-09 | Dow Global Technologies Llc | Process for foaming polyolefin compositions using a modified high density polyethylene |
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