KR100527453B1 - 난연성 전선 케이블 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전선 케이블을 구성하는 피복재를 팽창성 있는 난연성 재질로 난연화 시켜, 화염의 전파를 방지하고, 전선을 화염으로부터 보호하는 난연성 전선 케이블의 제조방법에 관한 것으로서, 통상의 전선 케이블에 있어서, 팽창성 흑연 또는 암모늄염을 포함하는 발포내화물층(31)의 전부 또는 적어도 일부를 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 망구조(32)로 감싸도록 하여 심재(1)를 피복하여 형성시킨 망구조-내화층(3)(meshed flame-retardant layer)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하며, 그에 의해, 전선 케이블을 구성하는 피복재를 팽창성 있는 난연성 재질로 난연화 시켜, 화염의 전파를 방지하고, 전선을 화염으로부터 보호하는 난연성 전선 케이블을 제공하며, 이러한 난연성 케이블의 사용에 의해 심재(1)의 합선이나 단락 등을 방지하고, 전선의 용단이나 차단기 폭발, 발전기와 변압기 권선의 소손 등을 방지하며, 팽창성 난연재의 효과로 연기 발생이 현저하게 줄어 2차 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

난연성 전선 케이블 및 그의 제조방법 {Flame-retardant electric wire cable and manufacturing method thereof}

본 발명은 난연성 전선 케이블의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 전선 케이블을 구성하는 피복재를 팽창성 있는 난연성 재질로 난연화 시켜, 화염의 전파를 방지하고, 전선을 화염으로부터 보호하는 난연성 전선 케이블의 제조방법에 관한 것이다.

전선은 전력(power)이나 통신신호 등을 전달하기 위하여 널리 사용되고 있는 소재이다. 또한, 최근에는 광섬유케이블과 같이 전기적 신호가 아닌 광신호를 전송하기 위한 소재도 개발되어 널리 활용되고 있다. 이하에서는 광섬유케이블 역시 동일한 개념의 전선 케이블로 칭한다. 특히, 여러 선들이 함께 묶여서 일정한 다발을 이루도록 하고, 이 다발을 함께 피복해서 만든 케이블이 특히 대용량, 장거리용으로 널리 사용되고 있다.

전선 케이블은 특히 전달하는 전력의 전력량이나 전기적 신호의 신호량들이 매우 크다는 점에서 의존도가 더욱 높아지고, 그에 따라 신뢰성이 매우 중요하게 된다. 더욱이 화재 등의 재난으로부터 이들 전선 케이블을 보호하는 것은 매우 중요하다.

일반적으로 화재 발생시 통신용이나 송전용 케이블의 피복재 등이 탄화되어 박리되면 피복재 내측의 내용물 즉, 심재가 화재에 노출되어 화염으로부터 전혀 보호받지 못하게 되어 전소되게 된다. 이와 같이, 케이블의 피복재가 화재로 박리되여 그 내측의 내용물인 차폐층과 절연층 등이 전소되면, 심재인 도체가 노출되어 합선이나 단락 등의 현상이 야기될 위험성이 있다. 특히, 케이블이 광케이블인 경우, 광케이블은 광섬유의 주위에 위치하는 고-휘발성의 연소가 쉬운 광젤리 등을 포함하기 때문에 특히 화재시 광케이블의 난연성은 더욱 중요한 요건이 된다. 광케이블의 광젤리는 그 원료가 광유의 일종으로서, 인화성이 강한 물질이므로 화재 발생시 소화작업에 어려움이 많으며, 연소시 유독가스의 발생을 초래하여 사람에게 치명적인 결과를 초래할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제1997-29906호는 내화용 열 경화성 고분자 수지 조성물과 이를 이용한 내화 전선에 관하여 기술하고 있다. 여기에는 20 내지 30중량부의 실리콘고무와 70 내지 80중량부의 에칠렌 프로필렌이 혼합되고, 여기에 내화특성을 향상시키기 위하여, 마이카계 및 유리질 물질중 어느 하나로 된 10 내지 30중량부의 내화용 난연제와, 1 내지 5중량부의 실리카계 보강제가 첨가된 내화용 열 경화성 고분자 수지 조성물이 기술되어 있다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 제2000-408호는 동축형 배전케이블에 관하여 기술하고 있다. 여기에는 중공관과, 상기 중공관의 외면을 따라 배선되는 광섬유와, 상기 중공관의 외주면을 감싸는 내부피복층과, 상기 내부피복층 외주면에 동심원을 이루면서 번갈아가며 배치되는 다수의 도체층 및 절연층과, 상기 도체층과 절연층을 보호 및 절연하는 외부피복층을 포함하여 이루어지는 동축형 배전케이블이 기술되어 있다.일본 공개특허공보 평7-312121호에는 도체의 외주에 내화테이프를 감아서 부착시키고, 상기 내화테이프의 위에 절연체를 압출시켜 피복시키고, 상기 절연체의 위에 차폐동테이프를 감아서 부착시키고, 상기 차폐동테이프 상에 쉬쓰를 압출시켜 피복시키되, 내화전선의 차폐동테이프와 쉬쓰와의 사이에 연소발포배율이 다른 2가지의 단열층을 설치시켜, 연소시에 상기 2가지의 단열층의 안쪽, 내층이 탄화층을 형성시키고, 외층이 발포층을 형성시키도록 이루어진 내화전선이 기술되어 있으며, 동 공보 평8-124430호에는 도체 상에 내화층, 절연체, 반도전성 테이프, 차폐테이프, 세라믹계 테이프, 가압테이프 및 쉬쓰층으로 구성되며, 세라믹계 테이프는 최외층의 알루미나테이프와 최내층의 폴리에틸렌필름의 사이에 세라믹섬유, 셀룰로스계 바인더 및 서로 다른 융점을 갖는 2종의 유리섬유로 이루어진 조성물로 구성되어, 기계적 강도가 높고, 1회의 권취로도 충분한 단열성 및 내열성을 확보하여 세경화 즉 굵기가 가느다란 고압내화케이블이 기술되어 있다. 그러나, 이들 역시 화재시 발생하는 화염 등으로부터 전선 또는 광섬유 등을 충분히 보호하고 있지는 못하고 있다.

한편, 화재시 발생하는 화염 등으로부터 전선 또는 광섬유 등을 보호하기 위한 전선 케이블의 개발 필요성은 여전히 높다고 할 수 있다.

본 발명의 목적은 전선 케이블을 구성하는 피복재를 팽창성 있는 난연성 재질로 난연화 시켜, 화염의 전파를 방지하고, 전선을 화염으로부터 보호하며, 화재 발생시 연기의 발생을 현저하게 줄여 인명 피해를 줄이는 난연성 전선 케이블 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 난연성 전선 케이블은, 통상의 전선 케이블에 있어서, 팽창성 흑연 또는 암모늄염을 포함하는 발포내화물층의 전부 또는 적어도 일부를 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 망구조로 감싸도록 하여 심재를 피복하여 형성시킨 망구조-내화층(meshed flame-retardant layer)을 포함하여 이루어진다.

상기 망구조-내화층은 상기 망구조가 상기 발포내화물층의 일부를 감싸되, 상기 망구조를 기준으로 내화외층의 두께 1에 대하여 내화내층의 두께가 1 내지 5의 비율로 형성되어 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 난연성 전선 케이블의 제조방법은, 통상의 전선 케이블의 제조에 있어서, 팽창성 흑연 또는 암모늄염을 포함하는 발포내화물층과 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 망구조를 함께 압출성형시켜 상기 발포내화물층의 전부 또는 적어도 일부를 망구조로 감싸도록 하여 심재를 망구조-내화층으로 감싸는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 난연성 전선 케이블은, 통상의 전선 케이블에 있어서, 팽창성 흑연 또는 암모늄염을 포함하는 발포내화물층(31)의 전부 또는 적어도 일부를 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 망구조(32)로 감싸도록 하여 심재(1)를 피복하여 형성시킨 망구조-내화층(3)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에서 '망구조-내화층(3)'은 발포내화물층(31)의 전부 또는 적어도 일부를 망구조(32)로 감싸서 형성된 층을 의미하는 것으로서, 여기에서 망구조(32)는 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 강재층 또는 무기섬유층을 의미하며, 강재층은 철판 등의 금속판으로 이루어질 수 있고, 무기섬유층은 바람직하게는 유리섬유-부직포로 이루어질 수 있다. 여기에서 상기 망구조(32)의 눈금이 325눈 미만으로 되는 경우, 강재층이나 무기섬유층을 구성하는 재료가 많이 소요되어 중량이 증가하고, 유연성이 감소하여 설치작업 등이 곤란하게 되며, 비경제적이라는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 50눈을 초과하는 경우, 발포내화물의 팽창에 의한 이탈 내지는 박리를 억제하는 효과가 적어져서 효과적인 난연성을 부여하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다. 상기 망구조-내화층(3)의 발포내화물층(31)은 발포내화물로 이루어지며, 발포내화물은 상기 망구조(32) 내 또는 망구조(32) 중에서 발포내화물층(31)을 구성한다. 상기 발포내화물층(31)의 발포내화물은 통상의 발포내화물로서 당업자에게는 용이하게 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다. 상기 발포내화물층(31)을 구성하는 상기 발포내화물은 가열에 의해 팽창되는 팽창성 흑연 및/또는 암모늄염을 포함하여 이루어진다. 상기 암모늄염은 바람직하게는 암모늄 폴리포스페이트 등의 고분자량의 암모늄염이 사용될 수 있으며, 이들은 모두 국내, 외 유수의 제조업자들에 의해 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것들이다. 이들 팽창성 흑연 및/또는 암모늄염들은 통상의 바인더로서의 수지에 의해 조성되며, 또한 다가알코올계 난연제 등을 포함할 수 있다. 이러한 발포내화물을 구성하는 성분들 및 발포내화물 자체는 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 또한, 상기 발포내화물에는 수산화알루미늄 및/또는 수산화마그네슘 등의 공지의 난연제들이 더 포함될 수 있다. 상기 발포내화물은 바람직하게는 바인더로서 EPDM과 같은 고무류, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택되는 수지류 5 내지 50중량부와 잔량으로서 팽창성 흑연, 암모늄염, 다가 알코올계 난연제 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 난연제를 포함하여 이루어진다. 상기 난연제는 바람직하게는 5 내지 30중량부의 팽창성 흑연과 10 내지 50중량부의 암모늄염 및 잔량으로서 다가 알코올계 난연제를 포함하여 이루어진다. 상기 다가 알코올계 난연제로서는 디펜타에리쓰리톨(Dipenta-erythritol) 또는 트리펜타에리쓰리톨(Tripenta-erythritol)이 사용될 수 있다. 또한, 상기 발포내화물에는 총 중량에 대해 10 내지 50중량부의 수산화물이 더 포함될 수 있으며, 상기 수산화물로는 수산화알루미늄 및/또는 수산화마그네슘 등이 사용될 수 있다.

상기한 망구조-내화층(3)은 전력이나 전기적 신호가 통하는 전선 또는 광신호가 통과하는 광섬유 등으로 구성되는 심재(1)를 감싸도록 하여 그 내부의 심재(1)를 보호하는 기능을 한다. 상기 심재(1)는 전선이나 광섬유가 될 수 있으나, 바람직하게는 절연층(2)으로 감싸여진 전선이나 또는 고-휘발성의 연소가 쉬운 광젤리로 감싸여진 광섬유가 될 수 있다.

상기에서 심재는 전도체로서 알루미늄이나 구리, 동박판, 알루미늄 합금 등의 도체나 광섬유 같은 선재가 될 수 있다.

또한, 상기 절연층(2)은 폴리에틸렌 또는 발포 폴리에틸렌으로 이루어지며, 이러한 폴리에틸렌은 특히 유전율이 우수하여 바람직한 절연체로 기능하며, 심재를 통하여 고주파 신호가 통과하는 경우, 신호크기가 절연체로 인하여 감소되는 현상을 최소화하여 고주파 특성을 향상시키는 등의 특성을 나타내며, 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.

상기 망구조-내화층(3)은 상기 망구조(32)가 상기 발포내화물층(31)의 일부를 감싸되, 상기 망구조(32)를 기준으로 내화외층(312)의 두께 1에 대하여 내화내층(311)의 두께가 1 내지 5의 비율로 형성되어 이루어진다. 상기 내화내층(311)은 상기 망구조-내화층(3)에서 망구조(32)의 안쪽 즉, 심재(1)가 위치하는 쪽에 위치하는 발포내화물층(31)을 의미하는 것이고, 상기 내화외층(312)은 상기 망구조-내화층(3)에서 망구조(32)의 바깥쪽에 위치하는 발포내화물층(31)을 의미한다. 상기 내화내층(311)의 두께가 상기 내화외층(312)의 두께를 1로 하였을 때, 1미만 즉, 내화외층(312)과 동일한 두께보다 얇게 형성되는 경우, 상기 망구조(32)에 의해 고정되는 발포내화물의 양이 너무 적어져 발포내화물의 팽창에 의한 이탈 내지는 박리를 억제하는 효과가 적어지게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 5배를 초과하는 것은 효과의 현저한 상승 없이 발포내화물의 사용량이 증대되어 전체적으로 전선 케이블의 두께가 두꺼워져서 설치 등 취급이 곤란해지는 문제점이 있을 수 있다.

상기한 망구조-내화층(3)은 발포내화물층(31)의 전부 또는 적어도 일부를 망구조(32)로 감싸주면서 발포내화물층(31)을 망구조(32)에 고정시키는 것에 의해, 화재시 등의 경우에 있어서, 화염 또는 고온에 의해 발포내화물이 팽창될 때 발포내화물의 팽창을 억제하면서 동시에 상기 망구조(32)의 망구조를 통하여 서서히 팽창되도록 한다. 그에 의해서, 발포내화물의 발포에 의한 팽창이 억제되되, 완전히 억제되지 아니하고, 서서히 팽창되도록 하여 결과적으로 발포내화물층(31)이 망구조(32)에 고정되어 쉽게 이탈 또는 박리되지 않도록 기능한다. 상기 망구조(32)에 의한 상기 발포내화물의 고정 및 발포에 의한 팽창억제의 기능은 상기한 바의 망구조(32)의 눈금에 의해 조절되며, 눈금의 크기는 상기한 바와 같다.

또한, 본 발명에 따른 난연성 전선 케이블의 제조방법은, 통상의 전선 케이블의 제조에 있어서, 팽창성 흑연 또는 암모늄염을 포함하는 발포내화물과 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 망구조(32)를 함께 압출성형시켜 상기 발포내화물층(31)의 전부 또는 적어도 일부를 망구조(32)로 감싸도록 하여 심재(1)를 망구조-내화층(3)으로 감싸는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 발포내화물층(31)과 망구조(32)의 동시 압출성형은 통상의 압출성형기를 사용함에 있어서, 발포내화물층(31)의 전부 또는 적어도 일부를 감싸도록 하여 망구조(32)와 발포내화물을 함께 압출시키면서 성형하여 이루어진다. 이러한 압출성형은 동심의 2축성형이 가능한 압출기를 사용하는 것에 의해 달성될 수 있으며, 이러한 2축성형기 역시 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 난연성 전선 케이블은 상기한 망구조-내화층(3)에 의한 발포내화물의 지연팽창과 발포내화물층(31)의 망구조(32)에 의한 고정에 의한 팽창지연 및 박리지연에 따른 난연화에 의해 그 내부에 고정되는 심재(1)가 보호되어 난연성 케이블의 기준인 IEEE383의 규격을 만족하며, 그 수직불꽃시험의 시험시간인 20분 이상을 견디는 것으로 밝혀졌다. 또한, 연기 밀도 측정방법은 ASTM E-662/F-Mode에 의하여 실시하였으며, 국제기준은 400 이하(육안으로 사물을 식별할 수 있는 연기 밀도를 기준함)이며, 본 발명에 따른 난연성 전선 케이블은 100 이하로 연기 밀도가 매우 낮게 발생함을 확인할 수 있었다. 또한, 광케이블의 경우에서도 광젤리의 유출을 지연시켜(적어도 20분 이상) 화재의 진압이 용이하도록 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 전선 케이블을 구성하는 피복재를 팽창성 있는 난연성 재질로 난연화 시켜, 화염의 전파를 방지하고, 전선을 화염으로부터 보호하는 난연성 전선 케이블을 제공하며, 이러한 난연성 케이블의 사용에 의해 심재(1)의 합선이나 단락 등을 방지하고, 전선의 용단이나 차단기 폭발, 발전기와 변압기 권선의 소손 등을 방지하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 본 발명의 하나의 구체적인 실시예에 따른 난연성 전선 케이블을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 하나의 구체적인 실시예에 따른 난연성 전선 케이블을 개략적으로 도시한 단면도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 심재 2 : 절연층

3 : 망구조-내화층 31 : 발포내화물층

32 : 망구조 311 : 내화내층

312 : 내화외층

Claims (3)

1. 통상의 전선 케이블에 있어서,

   팽창성 흑연 또는 암모늄염을 포함하는 발포내화물층의 전부 또는 적어도 일부를 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 망구조로 감싸도록 하여 심재를 피복하여 형성시킨 망구조-내화층을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 난연성 전선 케이블.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 망구조-내화층은 상기 망구조가 상기 발포내화물층의 일부를 감싸되, 상기 망구조를 기준으로 내화외층의 두께 1에 대하여 내화내층의 두께가 1 내지 5의 비율로 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 상기 난연성 전선 케이블.
3. 통상의 전선 케이블의 제조에 있어서,

   팽창성 흑연 또는 암모늄염을 포함하는 발포내화물층과 325 내지 50눈의 범위의 다수의 눈금들이 형성된 망구조를 함께 압출성형시켜 상기 발포내화물층의 전부 또는 적어도 일부를 망구조로 감싸도록 하여 심재를 망구조-내화층으로 감싸는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 난연성 전선 케이블의 제조방법.