KR100423233B1 - 고강도 난연성 절연물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 절연물로서, 코폴리에테르-에스터 (co-poly(ether-ester))수지, 코폴리에스터-에스터 (co-poly(ester-ester))수지등 열가소성 폴리에스터계 공중합체 수지의 단독 혹은 2종 이상의 혼용물에 대하여 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 블렌드하고, 수산화마그네슘, 멜라민 시아누레이트 등을 첨가하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 난연성 절연물{High strength insulation materials with flame retardant}
본 발명은 난연성 절연물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반 전선 피복용으로 사용되는 절연물에 관한 것이다.
각종 전자/전기 기기의 소형, 경량화와 이에 따른 기기 내부 온도의 증가로 인하여 여기에 적용되는 전선도 점점 박육화되고 있으며, 박육 상태에서도 점점 더 높은 물성과 고내열성이 요구되고 있다. 이러한 고성능/초박육 전선의 경우는 일반용 전선에 비하여 우수한 난연성과 함께 연소시 매우 낮은 연기 밀도를 나타내는 것이 요구된다.
이러한 목적을 달성하기 위해서 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트 (EEA) 등의 올레핀 공중합 수지 또는 이들 공중합 수지와 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 등과 블렌드한 매트릭스 수지에 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등의 난연 충전제를 혼합하는 기술이 종래 사용되었으나 이러한 종래의 전선 피복용 재료기술로는 한계가 있다.
그 대안으로서 코폴리에테르-에스터 (co-poly(ether-ester))수지, 코폴리에스터-에스터 (co-poly(ester-ester))수지 등의 열가소성 폴리에스터계 공중합체를 단독 사용하거나, 경도가 다른 수지들을 블렌드한 수지를 매트릭스로 하여 표면 처리된 수산화마그네슘 난연 충전제를 단독 사용하거나 멜라민 시아누레이트 등의 난연제와 혼용하는 기술이 있다.
고강도 열가소성 난 할로겐 난연 고분자 조성물의 매트릭스로 사용되는 코폴리에테르-에스터 수지 (co-poly(ether-ester))와 코폴리에스터-에스터 수지 (co-poly(ester-ester))는 재료의 절연 성능을 나타내는 체적고유저항(Ωcm)이 1013~1014의 값을 가진다. 따라서, 수산화마그네슘이나 멜라민 시아누레이트 등의 난연제를 첨가한 고분자 조성물의 경우에는 체적고유저항이 1014보다 크게 감소하게 된다. 절연두께 0.5mm 이하의 박육 절연상태에서 전선절연체는 체적고유저항 1014이상을 요구하므로 상기 난연제를 첨가한 고분자 조성물의 경우 전선 절연체로 사용하기에는 부적합하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 박육상태에서도 전선 절연체로서 사용 가능하도록 하기 위하여 우수한 기계적 강도, 우수한 난연성과 함께 연소시 매우 낮은 연기 밀도를 나타내고 절연성능이 향상된 고강도 난연성 절연물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 코폴리에테르-에스터 수지 (co-poly(ether-ester)), 코폴리에스터-에스터 수지 (co-poly(ester-ester)) 등 열가소성 폴리에스터계 공중합체 수지의 단독 혹은 2종 이상의 혼용물에 대하여 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 블렌드하고, 수산화마그네슘, 멜라민 시아누레이트를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고강도 난연성 절연물에 의하여 달성된다.
즉, 본 발명에서는 조성물의 절연 성능을 향상시키기 위하여 매트릭스로 사용되는 코폴리에테르-에스터 수지 (co-poly(ether-ester)), 코폴리에스터-에스터 수지 (co-poly(ester-ester))와 상용성이 있으면서 절연성능이 우수한 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 블렌드하여 사용하였다. 또한 폴리에스터 공중합체에서의 유연구조는 절연성능이 떨어지므로 유연구조의 함량이 적은 즉, 경도가 높은 수지를 혼용하여 사용함에 따라 절연 성능의 향상은 물론 기계적 강도의 신장도 가능하다.
본 발명에서는 아미노 실란으로 표면 처리된 수산화마그네슘의 첨가에 따른 절연성능저하 방지를 위해서 고분자 물질로 표면 처리된 수산화마그네슘을 단독 또는 아미노 실란으로 표면 처리된 수산화나그네슘과 혼용하여 사용함에 따라 이를 방지할 수 있다. 난연성 향상을 위하여 수산화마그네슘과의 상승작용이 있는 멜라민 시아누레이트를 첨가하였는데, 상대적인 첨가량의 비를 조절함에 따라 최적의 절연 성능을 얻을 수 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하 본 발명에 따른 고강도 난연성 절연물의 구성에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용한 폴리에스터계 수지는 화학식 1의 코폴리에테르-에스터 (co-poly(ether-ester))와 화학식 2의 코폴리에스터-에스터 (co-poly(ester-ester)) 두 가지의 구조를 갖는다. 화학식 1의 코폴리에테르-에스터에서 알킬렌 테레프탈레이트 (alkylene terephthalate)는 강직 구조 (hard segment)로, 폴리 알킬렌 옥사이드 (polyalkylene oxide)는 유연구조 (soft segment)로 구성되어 있다.
코폴리에테르-에스터 수지
화학식 2의 코폴리에스터-에스터 (co-poly(ester-ester))에서 알킬렌 테레프탈레이트 (alkylene terephthalate)는 강직 구조로 이루어지고, 알리패틱 폴리에스터 (aliphatic polyester)는 유연구조로 이루어지며, 메탄다이페닐다이아이소시아네이트 (methanediphenyldiisocyanate(MDI))는 사슬연장제 (chain extender)로 구성되어 있다.
코폴리에스터-에스터 수지
본 발명의 고강도 난 할로겐 난연성 절연물은 수지 매트릭스 100 중량부에 대해서, 산화방지제 0.1~10 중량부, 가공조제 0.1~10 중량부, 입자크기가 0.5~30㎛ 비표면적 (BET)이 3~20 ㎟/g인 수산화마그네슘 5~100 중량부, 멜라민 시아누레이트 5~30 중량부로 구성된다.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 고강도 난연성 절연물에 대한 작용 및 실시예에 대해 설명하기로 한다.
열가소성 폴리에스터계 수지는 강직구조와 유연구조의 구성비에 따라 쇼어(Shore) 경도 D 기준으로 40,55,63,72 네 가지 종류의 수지를 사용하였으며 이에 따라 경도, 인장강도, 신율 등의 물성과 체적고유저항과 같은 전기적 특성을 다양하게 조절할 수 있다. 또한 본 발명에서는 고강도 난연성 절연물의 절연성능을 향상시키기 위하여 코폴리에테르-에스터 (co-poly(ether-ester)) 수지와 코폴리에스터 -에스터 (co-poly(ester-ester))수지의 단독 또는 혼용물에 상용성이 있는 화학식 2의 강직구조에 해당하는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 블렌드하여 매트릭스로 사용한다.
또한, 수산화마그네슘에 대하여 스테아릭산, 올레익산, 아미노실란, 바이닐 실란, 스테아릭산/실란, 기타 고분자물질 등으로 표면 처리하여 절연성능을 비교/검토함으로써 효과적으로 절연성능을 조절할 수 있다.
<실시예>
각 성분의 중량부 구성비
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 실시예1 실시예2 실시예3
수지1(A) 100 - - - - - -
수지2(B) - 100 - 100 90 80 90
수지3(C) - - 100 - - 10 -
수지4(D) - - - - 10 10 10
산화방지제 2 2 2 2 2 2 2
가공조제 2 2 2 2 2 2 2
수산화마그네슘1(E) 10 - - - - - -
수산화마그네슘2(F) - 10 - - - - -
수산화마그네슘3(G) - - 10 10 10 20 -
수산화마그네슘4(H) - - - - - - 10
멜라민시아누레이트 - - - 10 10 10 10
A : 폴리에스터 수지 경도 D40
B : 폴리에스터 수지 경도 D55
C : 폴리에스터 수지 경도 D72
D : 폴리부틸렌테레프탈레이트
E : 수산화마그네슘 (표면 처리 안 함)
F : 수산화마그네슘 (스테아릭산으로 표면 처리)
G : 수산화마그네슘 (아미노실란으로 표면 처리)
H : 수산화마그네슘 (고분자로 표면 처리)
각 실시예의 결과
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 실시예1 실시예2 실시예3
절연저항(Ωcm) 8.7×1011 5.6×1013 2.1×1014 2.9×1013 7.9×1014 6.8×1015 4.3×1015
강도(kgf/㎟) 1.64 2.61 3.62 2.9 3.67 3.9 3.45
신율(%) 420 341 164 400 273 212 251
산소지수 24 26 23 28 28 29 28
본 발명에서 얻어진 고강도 난연성 절연물은 체적 고유저항 (Ωcm)이 1×1014~1016의 높은 절연 성능을 가질 뿐만 아니라 가수분해에 대한 저항성이 향상되어서 수분에 의한 절연 성능의 감소도 개선되었다. 또한, 강도 3.9kgf/㎟, 신율 212%, 산소지수 29의 특성을 가지며, 연소시 연기 발생량이 매우 적고 챠르 형성이 단단하여 흘러내리지 않는 효과를 가진다. 또한, 본 발명에서 얻어진 고강도 난연성 절연물은 기계적 강도가 우수하여 전선 피복시 절연두께를 줄일 수 있으며 우수한 난연성을 가진다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (4)

  1. 각각 체적고유저항(Ωcm)이 1013~1014인 코폴리에테르-에스터 수지 및 코폴리에스터-에스터 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 폴리에스터 공중합체 수지 100중량부에, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 1~50중량부를 블랜드한 매트릭스 수지 100중량부;에 대하여,
    산화방지제 0.1~10중량부;
    가공조제 0.1~10중량부;
    수산화마그네슘 5~100중량부; 및
    멜라민 시아누레이트 5~30중량부;를 첨가하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고강도 난연성 절연물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에스터 공중합체 수지는,
    쇼어(Shore) 경도 D40, 55, 63, 72인 수지의 단독 또는 2이상 혼합한 것인 것을 특징으로 하는 고강도 난연성 절연물.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수산화마그네슘은,
    스테아릭산, 올레익산, 아미노실란, 바이닐실란, 스테아릭산/실란 및 고분자 물질로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 고강도 난연성 절연물.
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