KR100341972B1 - 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법 - Google Patents

통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미네랄 오일에서의 고분자의 확산 및 팽창기술에 의해 충전물을 제조하는데 있어서, 젤화제로 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물을 첨가함으로써 균일하고 신속하게 젤화가 일어나도록 하고 또한 분산, 확산, 팽창이 일어난 후에도 탄성회복이 빨라 외부로부터 반복되는 응력(應力)에 대응해서 장기간 물성을 유지하도록 하며, 양호한 열가역성(용액↔젤)도 갖게 하여 재사용시에도 젤 특성이 소멸되지 않도록 하고, 또한 고분자의 팽윤에 참여하지 못한 일부 미네랄 오일이 표면으로 나와 물체와 접촉한 젤 충전물의 해당부위에 자국이 생기거나 접촉시에도 끈적임을 주는 현상을 줄인 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법{Gel packing material of sealing type for telecommunication cable joint and process thereof}
본 발명은 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미네랄 오일에서의 고분자의 확산 및 팽창기술에 의해 충전물을 제조하는데 있어서, 젤화제로 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물을 첨가함으로써 균일하고 신속하게 젤화가 일어나도록 하고 또한 분산, 확산, 팽창이 일어난 후에도 탄성회복이 빨라 외부로부터 반복되는 응력(應力)에 대응해서 장기간 물성을 유지하도록 하며, 양호한 열가역성(용액↔젤)도 갖게 하여 재사용시에도 젤 특성이 소멸되지 않도록 하고, 또한 고분자의 팽윤에 참여하지 못한 일부 미네랄 오일이 표면으로 나와 물체와 접촉한 젤 충전물의 해당부위에 자국이 생기거나 접촉시에도 끈적임을 주는 현상을 줄인 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법에 관한 것이다.
젤 충전물에 대한 선행기술에서는 기본 수지로는 스티렌-알킬렌계 블록공중합체 예를 들면, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 스티렌-(에틸렌부틸렌)-스티렌(SEBS) 블록공중합체 등을 주로 사용하였다. 최근에는 SIS 블록공중합체에 비해 기계적인 물성과 내후성이 비교적 양호한 SEBS 블록공중합체[G. Holden et al., Thermoplastic Elastomers, 2nd ed. (1996); Hanser Publishers, New York, p.579; 미국특허 제4,716,183호; 미국특허 제5,442,004호]가 많이 사용되고 있다. 상기 블록공중합체는 스티렌 블록의 중량평균분자량이 대략 2,000 ∼ 5,000이며, 그 외 블록의 중량평균분자량 범위가 20,000 ∼ 300,000 사이이다. 이들은 미네랄 오일에 녹아 체적이 증가되며, 유연성과 탄성이 있는 물질이 된다.
그러나, 상기한 블록공중합체가 포함된 젤 충전물의 경우, 열가소성 블록공중합체 성분이 오일을 받아들이는 능력이 떨어지므로 생성된 젤의 파괴강도, 신장율(伸長率), 크리이프(Creep), 균열 및 찢김 등의 기계적 성질이 떨어지며[미국특허 4,618,213호, 미국특허 5,153,254호], 철재, 프라스틱, 자기류 등의 각종재질로 만들어진 접속함(函)과의 접합이 어렵고, 또한 재사용을 위해 접속함으로부터 떼어낼 때도 기계적인 성질이 부족하여 젤 충전물 자체가 손상된다[미국특허 제4,259,540호]. 또한, 생성된 젤 성분은 불균일하고 시간이 경과함에 따라 젤 성분에서 오일분이 유리(遊離)되어 일부 빠져 나오는 등의 문제와 함께, 내산화성(耐酸化性), 내열성과 같은 내후성(耐候性) 문제로 약한 전단응력하에서도 쉽게 파열되는 경향을 보였다[미국특허 제5,262,468호].
이러한 문제점을 극복하기 위한 방법으로써, 상기 블록공중합체를 커플링제를 활용하여, UV로 가교하거나[미국특허 제4,716,183호], 1,000 ∼ 2,000 정도의평균분자량을 갖는 폴리에틸렌왁스를 혼합하거나[미국특허 4,509,821호], 용해도 상수가 10 ∼ 14인 가소제를 오일과 병용[미국특허 5,442,004호]함으로써 젤 충전물의 연화점을 높히는 방법 등이 연구되어 왔다.
그러나, 상기와 같은 방법에 의해 제조된 젤 충전물은 미네랄 오일로 가소화(可塑化)되었지만, 인장강도나 신율 등의 기계적 성질이 낮기 때문에 파괴력, 신장율, 크리이프, 균열 및 인열(忍裂) 등에 저항성이 떨어지고, 각종 배합물 사이의 비상용성(非相溶性)으로 인해 불균일성도 나타나며, 접착력이 약하여 접속케이블이나 접속함에서 쉽게 떨어지고, 케이블 접속부에 시공 후 시간이 지남에 따라 그 자체에 물리·화학적인 물성 변화로 고분자 수지와 오일간에 상분리(相分離)가 생기며, 이외에도 이들은 화재시 쉽게 연소되는 가연물(可煙物)이라는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물을 제조하는데, 젤화제로 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물을 사용하여 균일하고 신속하게 젤화가 일어나도록 하고, 탄성력과 기계적 성질이 우수하며, 열가역성을 가지고, 과잉 미네랄 오일이 표면으로 나오는 것을 방지한 새로운 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법을 제공하고자 하였다.
본 발명은 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌 블록공중합체, 미네랄 오일, 점착부여수지, 산화방지제, 난연제 및 계면활성제가 함유된 통신케이블 접속부 밀봉형 충전물에 있어서, 상기 충전물에 젤화제로서 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물이 함유된 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물을 그 특징으로 한다.
또한, 통신케이블 접속부 밀봉형 충전물의 제조방법에 있어서,
ⅰ)미네랄 오일에 젤화제로서 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물을 넣어 용해시키는 공정;
ⅱ)상기 혼합물에 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌 블록공중합체, 점착부여수지, 산화방지제, 난연제 및 계면활성제를 혼합하는 공정;
ⅲ)상기 혼합물을 170 ∼ 190 ℃까지 가열하여 녹인 후, 교반하고, 진공하에서 기포를 제거하는 공정; 그리고,
ⅳ)상기 기포가 제거된 혼합물을 바닥면이 냉각수와 접해 있는 성형틀에 부어 성형하는 공정으로 이루어지는 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물의 제조방법을 또다른 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 통신케이블 접속부 밀봉형 충전물을 제조하는데 있어서, 먼저 암모늄 벤토나이트 유기복합물인 젤화제를 활용, 일정 점도의 오일용액을 만들고, 여기에 스티렌-에틸레부틸렌-스티렌(이하, 'SEBS'라 약칭함) 블록공중합체를 용해함으로써, 균일하고 신속하게 젤화가 일어나도록 하여, 열가역성(熱可逆性: 용액 ↔젤)은 물론, 외부로부터 반복되는 응력에 대응할 수 있게 하고, 일부 팽윤에 참여 못한 오일이 젤 특성을 저하시키거나 표면으로 나와 끈적임을 주는 문제점을 해결하여, 젤 충전물이 충격과 응력이 가해지는 변형조건이 생기더라도 높은 인장강도와 신장율, 양호한 유연성, 탄성 및 난연성 등을 가지며, 아울러 용융재생이 가능하도록 하여 재사용시에도 젤의 특성이 소멸되지 않게 하였다.
좀더 상세히 설명하면, 본 발명에서는 충전물을 제조하는데 있어서, 전기절연성과 내수성을 갖도록 친유성 스티렌계 블록공중합체와 미네랄 오일을 기본원료로 사용하고, 추가적으로 점착부여수지(tackifier), 산화방지제, 난연제, 젤화제 및 계면활성제 등의 첨가제들을 가능한 신속하고 균일하게 혼연(混練)되도록 한 뒤, 원하는 모양의 그릇에 부어 실온에 방치함으로써, 제조된 젤 충전물이 탄성적인 유연성, 기계적 강도, 접합성, 내산화성 및 난연성을 갖도록 하였다.
본 발명에 사용되는 친유성 블록공중합체는 SEBS 블록공중합체이며, 양말단의 스티렌 블록과 에틸렌부틸렌 블록의 성분비율에 따라서 물성을 달리한다. 이때 SEBS 블록공중합체는 평균분자량의 폭이 좁은 것보다는 폭이 넓은 것이 서로 잘 혼합되고, 최소한의 용적(容積)으로 젤 충전물을 형성 할 수 있는 등의 이유로 젤 형성시 균일한 충전(充塡)효과를 낼 수 있다. SEBS 블록공중합체 수지에 미네랄 오일이 다가가면 그 오일과 혼합되면서 가소화(可塑化) 과정을 거쳐, 오일에 의해 SEBS 블록공중합체의 확산이나 팽창이 뒤따르며, 최종적으로는 미네랄 오일로 확산, 팽창된 탄성을 지닌 젤 충전물을 얻게 된다.
본 발명에서 젤화제는 미네랄 오일에 대한 SEBS 블록공중합체 수지의 분산이나 확산, 팽창을 보다 더 균일하고 신속하게 이루어지도록 한다. 젤화제는 미네랄 오일에 첨가되어 젤을 형성시키는데 도움을 주며, 구체적으로는 오일을 일정 점도의 용액으로 바꾸어 줌으로써, 미네랄 오일에 대한 SEBS 블록공중합체 수지의 분산, 확산, 팽창을 보다 더 균일하고 신속하게 이루어지도록 한다. 본 발명에서 젤화제로 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물을 사용한다.
본 발명에서 얻어지는 젤 충전물은 열이 가해지면 유체상태가 되고, 상온으로 냉각되면 신속히 젤로 변환되는 열가역성을 지니게 된다. 즉, 젤의 용융온도 위에서는 유체상태이며, 그 온도가 떨어져 상온으로 냉각되면 블록공중합체 성분간의 용해도차에 의해 젤 모양과 그 특성이 신속하게 나타나게 된다. 다시 말해서 오일혼합물의 온도가 오르면, 블록공중합체 성분 중 스티렌 성분의 블록이 일부 용융되기 시작하면서 상분리 현상도 관찰되지만, 용융온도 가까이 가면서 점점 낮은 점도의 유체로 되며, 실온에 방치되어 다시 온도가 낮아지게 되면 양호하게 용융된 부분과 덜 양호하게 용융된 부분 사이에 망상(網狀)구조가 생기면서 젤 모양이 형성되는 것이다. 이 젤 충전물의 물리적 특성은 주로 블록공중합체의 함량과 그 분자량 및 블록공중합체 중의 방향족 성분의 함량과 밀접한 관련을 갖게 된다.
본 발명에서는 블록공중합체 수지에 미네랄오일이 균일하게 섞여 투명하게 얻어지는 젤 충전물은 신장이 일어난 후에도 원상태로 회복되어 탄성력이 우수하다. 또한, 희망하는 인장강도를 얻음으로써 젤 충전물에 가해지는 응력과 충격에 의해 변형이 생긴 후에도 원래 모양으로의 복원이 용이하다. 이와 같이 젤 충전물은 부드러운 유연성과 탄성적인 복원력을 지님으로써 손쉽고 빠른 시공성과신뢰성을 갖게 되고, 아울러 상기에서 설명한 바, 열가역성 때문에 재사용도 가능하다. 이런 이유로 인하여 상기 젤 충전물은 통신케이블 접속부는 물론 덮개, 봉입물(封入物), 충격이나 진동 흡수를 요구하는 스포츠용품, 의학용품, 광학용품, 생활용품 등에 광범위하게 사용될 수 있다.
본 발명을 좀더 상세히 설명하면 본 발명에서는 블록공중합체 수지로 SEBS 블록공중합체 수지를 사용하는데 이 공중합체 수지의 연화점(軟化點)보다는 비점(沸點)이 높은 탄화수소계 미네랄오일에 열적 확산을 시키되, 균일한 분산이나 확산을 위해 젤화제나 사전에 만들어진 동일계 젤성분을 일부 용해 사용하며, 고분자 수지로 만들어진 하우징과의 접합을 위해 점착부여수지를, 내산화성을 증대시키기 위해 산화방지제를, 화재시 난연성을 얻기 위해 난연제 등을 첨가한다.
젤 충전물의 주성분은 일반적으로 2 ∼ 30 중량%의 SEBS 블록공중합체 수지와 70 ∼ 98 중량%의 미네랄 오일로 구성되며, 이중 SEBS 블록공중합체의 함량이 2 ∼ 15 중량%로 이루어진 젤 충전물은 부드럽고, 15 ∼ 30 중량%로 이루어진 젤 충전물은 단단한 형태로 얻어진다. 그러나 SEBS 블록공중합체의 함량이 상기 범위를 벗어나면 젤 충전물 형성 자체가 불균일하거나 또는 오일에 완전용해, 분산, 확산되는 것이 불가능하다.
상기 SEBS 블록공중합체 수지는 스티렌 블록의 중량평균분자량이 2,000 ∼ 5,000이며, 에틸렌부틸렌 블록의 중량평균분자량이 20,000 ∼ 300,000인 것을 특징으로 한다. SEBS 블록공중합체 수지의 스티렌 블록과 에틸렌부틸렌 블록의 중량평균분자량이 상기 범위 미만이면 젤 충전물의 강도가 약하거나, 상기 범위 초과이면 균일한 용해가 어려워 양호한 젤 충전물을 얻지 못하므로 바람직하지 않다.
또한, 상기에서 설명한 바, 본 발명에서 사용하는 주성분인 SEBS 블록공중합체와 미네랄 오일에 대한 물성을 보조하기 위해 점착부여수지, 산화방지제, 난연제, 젤화제 및 계면활성제 등의 첨가제를 사용한다.
본 발명에서 점착부여수지는 케이블 접속부 함과 젤 충전물 사이의 접합성을 부여하기 위하여 사용한다. 본 발명에서는 점착부여수지로서 로진, 구마론인덴수지, 알킬페놀수지, 페놀수지, 키실렌수지, 부텐수지, 테르펜수지, 테르펜페놀수지, 수첨(水素添加)로진, 변성키실렌수지, C5석유수지 및 C9석유수지 중에서 선택된 1 종 이상의 것을 사용한다. 이와 같은 점착부여수지는 블록공중합체와 상기 오일이 혼합되기 전, 오일에 첨가하며 블록공중합체와 오일의 총량에 대하여 1 ∼ 15 중량부를 사용한다. 이때 사용된 점착부여수지 용액의 양이 1 중량부 미만이면 접합성 개선에 효과가 없고, 15 중량부 이상이면 접합성이 너무 강해서 재사용시 접속부 함에서 떼어내기가 매우 어렵다.
본 발명에서 산화방지제는 블록공중합체의 불포화구조에 대한 내산화성(耐酸化性)을 향상시키기 위하여 사용한다. 본 발명에서 산화방지제로서 2,6-디-t-부틸-p-크레졸(BHT), Irganox 1010(Ciba-Geigy사), Irganox 1076(Ciba-Geigy사), 옥타데실 3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피온네이트, 트리에틸렌 글리콜-비스-3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피온네이트, 1,1,3-트리스(5-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)부탄, 디라우릴 치오디프로피온네이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트 중에서 선택된 1종 이상의 것을 사용한다. 이와 같은 산화방지제는 블록공중합체와 상기 오일이 혼합되기 전에 오일에 첨가하며, 블록공중합체와 오일의 총량에 대하여 0.5 ∼ 2 중량부를 사용한다. 상기 산화방지제의 양이 0.5 중량부 이하이면 내산화성(耐酸化性)의 개선에 효과가 없어 젤 충전물이 연한 황색을 띄며, 2 중량부 이상이면 혼합물의 용해성과 관련하여 균일성이나 기계적인 특성이 저하된다.
본 발명에서 난연제는 통신케이블 접속부에서 화재 발생시 난연성을 갖도록 하기 위하여 사용하며, 난연제로는 트리스(2-클로로에틸)포스파이트, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트, 트리스(2-클로로프로필)포스페이트, 트리스(2,3-디브로모프로필)포스페이트, 트리스(2,3-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2-에틸헥실)포스페이트, 트리스(2-에틸헥실)포스파이트, 트리크레실포스페이트 중에서 선택된 1 종 이상의 것을 사용한다. 본 발명에서 난연제는 상기 미네랄오일과 혼합하여 사용하는데, 난연제를 오일과 혼합하여 사용할 때에는 블록공중합체와 오일의 총량에 대하여 6 ∼ 22 중량부를 사용한다. 이때 난연제의 사용량이 상기 범위 미만이면 난연성의 개선에 효과가 적으며, 난연제의 사용량이 상기 범위를 초과하면, 미네랄 오일과 상용성이 적은 일부 난연제의 경우, SEBS 블록공중합체에 대한 용해성 부족으로 젤 충전물의 기계적인 특성을 저하시키게 된다.
본 발명에서 젤화제는 SEBS 블록공중합체 수지와 미네랄 오일을 양호하게 상용화(相溶化)하기 위하여 첨가한다. 오일에 미리 젤화제를 첨가, 용해하여 미네랄 오일에 대한 SEBS 블록공중합체 수지의 분산, 확산, 팽창을 보다 더 균일하고신속하게 이루어지도록 한다. 특히, 젤 충전물에 기포가 발생하지 않도록 SEBS 블록공중합체가 오일에 확산될 때까지 교반을 하지 않으며, 블록공중합체가 확산된 이후 상기의 여러 가지 첨가제들의 혼합을 위해 10 ∼ 50 rpm의 교반속도로 5 시간미만 동안 교반한다.
상기 젤화제는 젤을 형성시키는데 도움을 주며, 구체적으로 설명하면, 비교적 소량이 미네랄 오일에 용이하게 용해되어 그 오일을 일정 점도의 용액으로 바꾸어 줌으로써, 미네랄 오일에 대한 블록공중합체 수지의 분산, 확산, 팽창을 보다 더 균일하고 신속하게 이루어지도록 한다. 또한, 이는 젤 충전물의 표면에 존재하는 블록공중합체와 유리(遊離)된 상태에 있는 일부의 과잉(過剩) 오일을 제거하는 역할을 한다.
본 발명에서 젤화제는 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물임을 특징으로 한다. 상기 유기복합물을 구성하는 4차 암모늄은 치환기로서 C10∼ C24의 장쇄(長鎖)의 알킬기가 적어도 하나 이상 치환된 것을 특징으로 한다. 상기 유기복합물은 친유성(親油性)으로 비교적 장쇄의 알킬기가 포함된 암모늄염이며, SEBS 블록공중합체가 미네랄 오일에 효과적으로 분산, 확산, 팽창되는 것을 효과적으로 돕는다. 본 발명에서는 젤화제를 블록공중합체와 미네랄 오일에 대해 0.7 ∼ 8 중량부를 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 젤화제의 사용량이 0.7 중량부보다 적으면 점도 및 소요량 부족으로 오일확산에 대한 팽윤효과나 과잉 오일에 대한 제거효과가 없으며, 젤화제의 사용량이 8 중량부보다 많으면 용해도 감소로 인해 균일한 점도의 오일용액을 얻는데 문제가 있다.
본 발명에서는 SEBS 블록공중합체 수지와 미네랄 오일, 점착부여수지, 산화방지제, 젤화제 및 난연제가 양호하게 혼합되도록 계면활성제를 사용한다. 계면활성제로는 비이온계 계면활성제로써 HLB(Hydrophilic Lipophilic Balance)값이 9 ∼ 18인 폴리에틸렌글리콜노닐페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜옥틸페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜도데실페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜알킬아릴에테르, 폴리에틸렌글리콜올레일에테르, 폴리에틸렌글리콜라우릴에테르, 폴리에틸렌글리콜알킬페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜올레핀산에테르, 폴리에틸렌글리콜디스테아린산에테르, 폴리에틸렌글리콜솔비탄모노라우레이트, 폴리에틸렌글리콜솔비탄모노스테아레이트, 폴리에틸렌글리콜알킬에테르, 폴리옥시에틸렌라노린알콜에테르, 폴리옥시에틸렌라노린지방산에스테르 중에서 선택하여 단독 또는 병용하여 사용한다. 균일한 젤의 형성과 안정성은 계면활성제의 종류 및 양에 크게 의존하는데, 본 발명에서 계면활성제의 사용량은 블록공중합체와 오일 총량에 대하여 0.1 ∼ 0.8 중량부가 적합하다. 계면활성제의 양이 0.1 중량부 미만일 때는 젤 외부표면에 오일이 다소 나와 있는 상태가 되어, 혼합성이 떨어지며, 0.8 중량부 이상 사용할 경우 양호한 계면활성으로 첨가된 점착부여수지의 접합특성을 오히려 저하시키는 등 적은 변화에도 물성변화가 크다는 문제점이 있다.
상기 구성요소로 이루어지는 젤 충전물은 통신케이블 접속부위의 접착밀봉은 물론 철재, 프라스틱 및 도자기류의 외피재질에 관계없이 각종 재료의 접속함에서 접착력을 발휘, 케이블과 보호외피 사이를 틈새 없이 접속시키기 때문에, 각종 케이블 연결부위에 전기절연성, 내수성, 내부식성 및 내오염성 등을 부여할 수 있다. 또한, 통신케이블류의 접속부와 유사한 기능이 요구되는 상·하수관, 가스관 접속(이음매) 부위의 누수, 부식, 누출방지 등에도 사용이 가능하며, 해안지방에서는 각종 전선, 파이프 접속부위에 내염수성을 부여할 수 있다. 다른 한편으로는, 젤 충전물은 수중 청음기에 전기를 소통하게 하여 소리를 전달하고, 소금물에 의한 전선이음매 부분의 부식을 방지하며, 외부로부터 가해진 충격, 진동 및 온도변화에 영향을 덜 받게 하고, 특유의 유연성과 탄성적 복원력을 갖고 있다. 친유성이 높은 젤 충전물은 통신선, 전선, 파이프, 철골 등의 이음매 부위에 주로 사용해 왔지만, 현재는 그 범위를 확대시켜 의료, 스포츠, 장난감, 광학렌즈, 해양장비 및 쿠션, 베개, 패드, 매트리스 등의 봉입물, 충격흡수제(예, 철로/침목 사이 이음매 부분에 내부식/내충격 완충재) 또는 방음제 등으로 활용할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물의 제조방법을 일련적인 하나의 공정으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 질소분위기하의 교반 장치가 되어 있는 반응기에 미네랄 오일을 넣고 여기에 암모늄 벤토나이트 유기복합물인 젤화제를 넣어 용해시킨다. 상기 젤화제가 미네랄 오일에 용해되면 해당 오일용액의 점도를 높혀, 혼합물을 균일하고, 신속하게 용액화 한다.
그런 다음 상기 젤화제가 용해되어 있는 미네랄 용액에 SEBS 블록공중합체, 난연제, 점착부여수지, 산화방지제 및 계면활성제를 첨가한다.
상기 혼합물을 170 ∼ 190 ℃까지 가열하여, 교반하지 않고 녹인다. 상기 과정에서 교반하면, 젤 충전물에 기포가 발생하여 바람직하지 않다. 그런 다음, 첨가제들의 혼합을 위하여 상기 혼합물을 170 ∼ 190 ℃에서 교반하고, 상기 반응기에 30 ∼ 160 mmHg의 진공을 걸어 기포를 제거한다.
상기 기포가 제거된 혼합 용액을 바닥면이 냉각수와 접해 있는 성형틀에 부어 원하는 형의 젤 충전물을 제조한다.
이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 16, 비교예 1 ∼ 8
먼저 질소분위기하에서 교반기가 있는 스텐레스제 반응기에 미네랄오일을 넣고 암모늄 벤토나이트 유기복합물인 젤화제를 넣어 용해시켰다.
젤화제가 용해되어 있는 미네랄오일에 SEBS 블록공중합체, 난연제, 점착부여수지인 폴리부텐수지, 산화방지제 및 계면활성제를 혼합한다.
상기 혼합물을 교반하지 않고 180 ℃에서 3 시간 동안 녹여 균일한 용액으로 만들고, 같은 온도에서 40 rpm의 속도로 2 시간 동안 교반한 다음, 70 mmHg의 진공을 걸어 기포를 제거하였다. 바닥면 아랫부분이 냉각수가 맞닿고 있는 원하는 모양의 성형틀(PE나 ABS로 사출된 型)에 용액을 부은 후, 실온에 방치하여 젤 충전물을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 젤 충전물의 콘(cone) 침투도, 인장강도와 신율을 측정하였고, 외관, 황변(黃變)유무 및 난연성 등을 관찰하였다. 콘 침투도는 ASTMD217-82의 방법에 의해 측정되었다. 인장강도 및 신율(伸率)은 만능시험기(Instron 1125)를 이용하여 측정하였으며, ASTM D638 Type 2의 시편을 500 mm/분의 속도로 파괴가 일어날 때까지 크로스 헤드에서 잡아 당겨 측정하였다. 신율은 잡아 당겨 연장된 길이를 최초의 길이로 나누어 나타내었다.
상기 젤 충전물의 구성 성분 각각의 함량과 물성은 표 1 ∼ 3에 제시하였다.
한편 미네랄오일의 용해도 상수값은 6.7 ∼ 7.7 (cal/cm3)1/2, 스티렌 블록성분의 용해도 상수값은 8.5 ∼ 9.3 (cal/cm3)1/2, 그리고 에틸렌-부틸렌 블록성분의 용해도 상수값은 7.8 ∼ 8.1 (cal/cm3)1/2인 까닭에 상온에서는 용해되기가 어렵지만, 오일의 온도를 공중합체의 연화점 이상으로 올리면 균일한 용액이 되며, 상온에 이 용액이 방치되면서 양호하게 용해되는 부분과 보다 덜 용해되는 성분들 사이에서 망상구조가 생기고 물리적으로 안정한 젤 충전물을 얻었다.
한편 점착부여수지인 로진에스테르(우진화학, WI-200)와 C5석유수지(Goodyear사, Wingtack 95) 등은 고체상태로 각각을 오일에 용해하는데는 1 ∼ 3 시간이 별도로 소요되며, 오일과의 혼화성(混化性)이 조금 부족해서 많이 사용하면 부분적인 끈적임이 매우 강한 반면, 폴리부텐 수지의 경우 액체상태로 혼화성은 보통이었으며, 사용량 조절로 오일의 끈적임은 비교적 균등하게 조절 할 수 있었다.
또한 본 발명에서 사용된 산화방지제인 Irganox 1010 및 Irganox 1076 등은모두 상기 미네랄 오일에 양호하게 용해되어 젤 충전물의 변색을 방지하는 역할을 하였다.
다른 한편으로는, 비교예 6 ∼ 8의 경우 실시예 1 ∼ 16에 비해 진공을 걸어 기포를 제거할 때 상대적으로 긴 시간이 필요하였다.
이들, 실시/비교예로부터 젤 충전물에 적당한 물리적 특성은 160 psi이하의 인장강도와 최소 1,100 % 이상의 신율을 유지해야 하며, 젤 충전물의 강약을 보여주는 콘 침투도는 130 ∼ 250 × 10-1mm의 범위가 적당하였다.
aShell사, 스티렌 블록 29 ∼ 33 중량%, 에틸렌부틸렌 블록 67 ∼ 71 중량%,
중량평균분자량 10만 ∼ 24만
bFina Chemical사, A: Irganox 1010, B: Irganox 1076
cHoechst사, Glenemol P[트리스(2-클로로에틸)포스페이트]
d대림산업
eCiba-Geigy사
fSd-Chemie Rheologicals사
g동남합성
h젤 표면에 유리(遊離)된 오일 유무; ○: 없음, △: 약간, ×: 많음
i40 ℃, 48 시간동안 공기 중에 노출시켰을 때 황변(黃變)유무; ×: 없음, △: 약간, ○: 많음
j불을 붙이고 난 뒤, 5 초 이내에 스스로 소화(消火) 유무; ○: 양호, △: 보통, ×: 불량.
aShell사, 스티렌 블록 29 ∼ 33 중량%, 에틸렌부틸렌 블록 67 ∼ 71 중량%, 중량평균분자량 10만 ∼ 24만
bFina Chemical사, A: Irganox 1010, B: Irganox 1076
cHoechst사, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트
d대림산업(주)
eCiba-Geigy사
fSd-Chemie Rheologicals사
g동남합성
h젤 표면에 유리(遊離)된 오일 유무; ○: 없음, △: 약간, ×: 많음
i40 ℃, 48 시간 동안 공기중에 노출시켰을 때 황변(黃變)유무; ×: 없음, △: 약간, ○: 많음
j불을 붙이고 난 뒤, 5초이내에 스스로 소화(消火) 유무; ○: 양호, △: 보통, ×: 불량.
aShell사, 스티렌 블록 29 ∼ 33 중량%, 에틸렌부틸렌 블록 67 ∼ 71 중량%, 중량평균분자량 10만 ∼ 24만
bFina Chemical사, A: Irganox 1010, B: Irganox 1076
cHoechst사, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트
dGoodyear사, Wing Tack 95(C5석유수지)
eCiba-Geigy사
fSd-Chemie Rheologicals사
g오르가노크레이 없이 사전에 동일 방식으로 제조된 젤 충전물
h동남합성
i젤 표면에 유리(遊離)된 오일 유무; ○: 없음, △: 약간, ×: 많음.
j40℃, 48시간동안 공기중에 노출시켰을 때 황변(黃變)유무; ×: 없음, △: 약간, ○: 많음
k불을 붙이고 난 뒤, 5 초 이내에 스스로 소화(消火) 유무; ○: 양호, △: 보통, ×: 불량.
본 발명은 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물과 이의 제조방법에 있어서, 젤화제를 미네랄오일에 첨가함으로써 균일하고 신속하게 젤화가 일어나도록 하고 또한 분산, 확산, 팽창이 일어난 후에도 탄성회복이 빨라 외부로부터 반복되는 응력(應力)에 대응해서 장기간 물성을 유지하도록 하며, 양호한 열가역성(용액↔젤)을 갖게 하여 재사용시에도 젤 특성이 소멸되지 않도록 하고, 또한 고분자의 팽윤에 참여하지 못한 일부 미네랄 오일이 표면으로 나와 물체와 접촉한 젤 충전물의 해당부위에 자국이 생기거나 접촉시에도 끈적임을 주는 등의 현상을 줄인 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물 및 그의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌 블록공중합체, 미네랄 오일, 점착부여수지, 산화방지제, 난연제 및 계면활성제가 함유된 통신케이블 접속부 밀봉형 충전물에 있어서, 상기 충전물에 젤화제로서 C10∼ C24의 장쇄 알킬기가 적어도 하나 이상 치환된 4차 암모늄으로 구성된 4차 암모늄 벤토나이트 유기복합물이 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌 블록공중합체와 미네랄 오일로 구성되는 주성분 100 중량부에 대해 0.7 ∼ 8 중량부 함유된 것을 특징으로 하는 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스티렌-에틸렌부틸렌-스티렌 블록공중합체는 스티렌 블록의 중량평균분자량이 2,000 ∼ 5,000이며, 에틸렌부틸렌 블록의 중량평균분자량이 20,000 ∼ 300,000인 것을 특징으로 하는 케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 점착부여수지는 중량평균분자량 3,000 ∼ 5,000 범위의 액상 폴리부텐수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 통신케이블 접속부 밀봉형 젤 충전물.
  6. 삭제
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