KR100619343B1 - 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 아크릴레이트 공중합 수지 5 ~ 40중량부, 비닐아세테이트 공중합 수지 40 ~ 80중량부, 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀수지 10 ~ 40중량부 및 비극성 폴리올레핀 수지 10 ~ 40중량부를 포함하는 베이스 수지 100중량부; 수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄으로 이루어진 금속 수산화물계 무기 난연제 80 ~ 140중량부; 인계 난연제 1 ~ 5중량부; 및 실리콘계 난연제 1 ~ 5중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 조성물은 할로겐 성분을 포함하지 않아 친환경적이면서도 난연성이 우수하고 4mm 이상의 피복 두께에 대한 연기밀도가 최소화될 뿐만 아니라 인장강도와 신장율 등 기계적 물성도 우수하다.
케이블, 난연, 친환경, 저발연, 비할로겐

Description

저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물{Low smoke and flame retardant composition for cable covering material}
본 발명은 각종 케이블의 피복재료로 사용될 수 있는 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크릴레이트 공중합 수지, 비닐아세테이트 공중합 수지, 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀수지 및 비극성 폴리올레핀 수지을 일부 포함하는 베이스 수지와, 수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄으로 이루어진 금속 수산화물계 무기 난연제, 인계 난연제 및 실리콘계 난연제를 포함하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물에 관한 것이다.
각종의 전선 케이블이나 통신 케이블에는 절연층이나 시스층, 버퍼층 등 각종 피복층이 형성되어 있는 것이 일반적인데, 이러한 피복을 형성하는 재료는 기본적으로 난연성을 구비해야 한다.
종래에는 할로겐 원소를 포함하는 고분자 수지나 난연제를 사용함으로써 케이블 피복층에 대한 난연성을 구현하여 왔다. 그런데, 최근 할로겐 원소가 포함된 재료로 만들어진 케이블 피복층이 폐기물 처리에 따른 소각 또는 화재로 인하여 연소되는 경우에는 염화수소 가스나 다이옥신 등 유해가스를 발생시킨다는 것이 밝혀 졌다. 이러한 유해가스는 생물체에 치명적일 뿐만 아니라, 각종 기기의 부식을 초래하기도 하는 등 심각한 문제점이 도출된 것이다. 따라서, 탁월한 난연성에도 불구하고, 염소 등 할로겐 원소가 포함된 고분자 수지나 난연제는 그 사용에 제한을 받고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 무기계 난연제와 비할로겐계 베이스 고분자를 적용한 케이블 피복재료가 개발되고 있다. 이러한 무기 난연제로서는 주로 수산화 마그네슘이나 수산화 알루미늄 등 금속 수산화물이 사용되고 있는데, 이러한 무기 난연제는 유해물질이 없고, 연소시 유해가스도 발생시키지 않는 다는 장점이 있다.
그런데, 각종 케이블에서 요구되는 난연등급을 만족시키기 위해서는 조성물 내에 다량의 금속 수산화물이 배합되어야 하는데, 이 경우 금속 수산화물의 함량이 증가될수록 난연성은 향상되는 반면에 인장강도나 신장율 등 기계적 물성이 현저히 저하되고 가공성이 떨어지기 때문에, 그 함량에 한계가 있다는 문제점이 있어왔다. 즉, 이러한 금속 수산화물계 무기 난연제는 수지에 분산되어 사용되지만 수지에게는 불순물에 해당하므로 상용성이 좋지 않아 수지가 가지고 있는 기계적 물성을 저하시키고, 용융점도를 증가시켜 가공성의 저하를 가져오는 것이다.
이러한 문제점을 해결하고자, 금속 수산화물 무기 난연제의 양을 감소시키고 그에 따라 감소된 난연성을 보완하기 위하여 적인을 첨가하며, 탄소 미분말 등을 첨가하여 기계적 물성을 향상시키려는 노력이 행하여져 왔다. 또한 금속 수산화물과 수지와의 상용성을 증가시켜 물성을 향상시키기 위하여 금속 수산화물의 표면을 지방산, 실란, 폴리머 등으로 코팅하여 분산을 좋게하고, 수지와의 상호인력을 증가시켜 기계적 물성은 물론, 가공성 또한 향상시키려는 노력들이 병행하여 진행되어왔다.
그러나 금속 수산화물의 사용으로 할로겐계 난연제를 사용하던 것에 비하여 발생하는 가스의 독성은 감소되었으나, 발생하는 가스의 양은 여전히 다량으로 방출되고 있으며, 이러한 다량의 발생 가스는 화재시 2차적 재해를 발생시키게 되므로, 발생가스의 양을 줄여 연기밀도를 낮추는 저연화의 필요성이 대두되고 있다. 이러한 저연화를 만족하기 위하여 붕산아연, 실리콘파우더, 주석류, 산화 몰리브덴 등의 발연 억제제를 사용하는 시도들이 행하여 지고 있으나, 이 역시 다량 사용에 따른 기계적 특성과 가공성 등의 저하를 초래하며, 또한 발연 억제의 효과도 한계가 있다는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 대부분의 종래의 케이블 피복재료들은 ASTM E662의 규격에 따른 연기밀도 시험 결과 동일한 재료를 사용하더라도 3mm 이상의 두꺼운 피복층의 경우 300이상의 높은 연기 밀도를 나타내고 있어, 0.5 ~ 1 mm 두께의 피복층의 경우와는 다른 양상을 나타내고 있다. 이것은 피복층의 두께가 두꺼워질 수록 연소되는 성분이 많이지고, 또한 연소시 형성되는 탄화층의 단단한 고형화가 이루어지지 않음으로써 크랙이 발생하여 불완전 연소가 지속되어 연기밀도가 높아지기 때문이다. 나아가, 최근에는 4mm 이상의 두께를 갖는 케이블 피복층에 대해서도 난연성은 물론 저발연성까지 갖출 것이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 할로겐 성분을 포함하지 않아 친환경적이면서도 난연성이 우수하고 4mm 이상의 피복 두께에 대한 연기밀도가 최소화될 뿐만 아니라 인장강도와 신장율 등 기계적 물성도 우수한 케이블 피복재료 조성물을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 아크릴레이트 공중합 수지 5 ~ 40중량부, 비닐아세테이트 공중합 수지 40 ~ 80중량부, 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀수지 10 ~ 40중량부 및 비극성 폴리올레핀 수지 10 ~ 40중량부를 포함하는 베이스 수지 100중량부; 수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄으로 이루어진 금속 수산화물계 무기 난연제 80 ~ 140중량부; 인계 난연제 1 ~ 5중량부; 및 실리콘계 난연제 1 ~ 5중량부;를 포함하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물을 제공한다.
이 때, 상기 아크릴레이트 공중합 수지는 아크릴레이트의 함량이 5 ~ 28중량%이고, MFR이 0.4 ~ 5g/10min(190℃, 2.16kg 조건)인 것이 바람직하고, 상기 비닐 아세테이트 공중합 수지는 비닐 아세테이트의 함량이 15 ~ 45중량%이고, MFR이 0.5 ~ 4g/10min(190℃, 2.16kg 조건)인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀수지는 불포화 카르복실산 또는 그 무수물의 함량이 0.2 내지 0.7중량%이고, MFR이 1 ~ 5g/10min(190℃, 2.16kg 조건)이고, 용융온도가 110 ~ 125℃인 것이 바람직하고, 상기 비극성 폴리올레핀 수지는 MFR이 1 ~ 4 g/10min(190℃, 2.16kg 조건)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 불포화 카르복실산 또는 그 무수물은 말레산, 메타아크릴산 및 아크릴산 등의 불포화 카르복실산 또는 그 무수물인 것이 바람직하며, 상기 금속 수산화물계 무기 난연제는 수산화 마그네슘 20 ~ 80중량부 및 수산화 알루미늄 40 ~ 100중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 조성물에는 베이스 수지 100중량부에 대하여 지방산 유도체와 실리콘의 축합반응으로 형성된 윤활제 0.1 ~ 3중량부를 더 포함할 수 있으며, 또한 베이스 수지 100중량부에 대하여 탄산 마그네슘 또는 마그네슘 칼슘 카보네이트를 각각 또는 이들을 혼합하여 10 ~ 30중량부 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 조성물의 베이스 수지로는 할로겐을 포함하지 않는 고분자 수지 4종을 적절한 함량비율로 혼합된 수지를 사용하였다. 다시 말하면, 본 발명에서의 베이스 수지는 아크릴레이트 공중합 수지, 비닐 아세테이트 공중합 수지, 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀 수지 및 비극성 폴리올레핀 수지를 사용하였다.
본 발명의 조성물에 사용되는 아크릴레이트 공중합 수지는 올레핀 화합물과 아크릴레이트 화합물의 공중합체로서, 베이스 수지에 5 ~ 40중량부 포함되는데, 이것은 그 함량이 5중량부 미만인 경우에는 연소시 발생하는 연기 밀도를 감소시키는 효과가 미미하며, 40중량부를 초과하는 경우에는 물성 저하를 야기시킬 수 있기 때문이다. 이 때 올레핀 화합물로서는 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등이 사용되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 아크릴레이트 공중합 수지는 연소시 조성물로부터 형성되는 탄화물을 견고하게 하여 탄화물의 크랙을 방지함으로써 불완전 연소에 의한 연기발생을 억제해 주는 역할을 한다. 이러한 관점에서, 아크릴레이트 공중합 수지 중 아크릴레이트 함량은 5 ~ 28중량%인 것이 바람직하며, 10 ~ 20중량%인 것이 보다 바람직하다. 또한, MFR은 190℃, 2.19kg 조건 하에서 0.4 ~ 5g/10min인 것이 바람직하며, 0.5 ~ 3g/10min인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 조성물에 사용되는 비닐 아세테이트가 공중합된 수지는 올레핀 화합물과 비닐 아세테이트의 공중합체로서, 베이스 수지에 40 ~ 80중량부 포함되는데, 이것은 그 함량이 40중량부 미만인 경우에는 압출성이 급격히 저하될 우려가 있으며, 80중량부를 초과하는 경우에는 오히려 기계적 물성의 저하를 야기시킬 수 있기 때문이다. 이 때 올레핀 화합물로서는 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등이 사용되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 비닐 아세테이트 공중합 수지 중 비닐 아세테이트의 함량은 15 ~ 45중량%인 것이 바람직하며, 15 ~ 19중량%인 것이 보다 바람직하다. 이것은 비닐아세테이트의 함량이 15중량% 미만인 경우에는 무기 난연제와의 혼합시 분산성이나 유연성이 저하될 우려가 있으며, 45중량%를 초과하는 경우에는 오히려 기계적 성능이 저하되고 용융점이 낮아 내유성이 저하될 우려가 있기 때문이다. 또한, MFR은 190℃, 2.19kg 조건 하에서 0.5 ~ 4g/10min인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조성물에 사용되는 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀 수지는 폴리올레핀 수지에 불포화 카르복실산 또는 그 무수물 이 그래프트된 것으로서, 베이스 수지에 10 ~ 40중량부 포함되는데, 이것은 그 함량이 10중량부 미만인 경우에는 그에 의한 효과가 미미하며, 40중량부를 초과하는 경우에는 계면결합력이 너무 강해짐으로 인해 오히려 가공성의 저하를 야기시킬 수 있기 때문이다. 이 때 폴리올레핀 수지로서는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 특히, 선형저밀도 폴리에틸렌인 것이 바람직하다. 이러한 형태의 수지는 극성이 서로 다른 여러 수지 간 및 무기 난연제와의 상용성을 향상시켜 계면 결합력을 높임으로써 조성물의 기계적 강도를 향상시키고 난연제의 충진성을 높이기 위하여 사용된다. 이러한 관점에서, 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀 수지 중 불포화 카르복실산 또는 그 무수물의 함량은 0.2 ~ 0.7중량%인 것이 바람직하며, MFR은 190℃, 2.19kg 조건 하에서 1 ~ 5g/10min, 용융온도는 110 ~ 125℃인 것이 바람직하다.
전술한 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀 수지에 있어서 불포화 카르복실산 또는 그 무수물로서는 이중결합 또는 삼중결합을 포함하는 카르복실산과 그 무수물을 의미하는데, 예를 들면 말레산, 메타크릴산, 아크릴산과 그 무수물 등이 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물의 베이스 수지에는 비극성 폴리올레핀 수지가 10 ~ 40중량부 포함되는데, 이러한 함량은 조성물의 기계적 특성을 유지시켜줄 수 있도록 한 것으로서 본 발명의 조성물에 사용되는 인계 난연제와의 병용효과에 의해 연소시 탄화물의 구조를 치밀하게 하고 균열을 억제하여 발생되는 연기밀도를 감소시켜주기 위함이다. 이러한 관점에서 비극성 폴리올레핀 수지는 MFR은 190℃, 2.19kg 조 건 하에서 1 ~ 4 g/10min인 것이 바람직하다. 이러한 비극성 폴리올레핀 수지는 하나의 올레핀 단량체로 이루어진 호모폴리머이거나 서로 다른 올레핀이 공중합된 수지일 수 있는데, 에틸렌과 다른 종류의 알파올레핀을 공중합한 형태의 것이 바람직하며, 에틸렌과 알파올레핀의 공중합체로서 선형 저밀도 폴리에틸렌인 것이 보다 바람직하다. 이러한 선형 저밀도 폴리에틸렌은 그 제조방법에 있어서 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면 메탈로센 촉매로 대표되는 지글러계인 티탄계 또는 크롬계 등의 촉매를 이용하여 중하보딜 수 있다. 여기서 에틸렌과 공중합되는 알파올레핀으로서는 예를 들면 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-옥텐 등이 바람직하나 이에 한정되지는 않는데, 이러한 알파올레핀의 부피가 큰 공중합체인 경우 라멜라가 얇아져서 유연성과 신장율 등이 보다 향상될 수 있다.
이러한 각각의 수지들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다.
한편, 본 발명자들은 전술한 베이스 수지에 사용될 수 있는 난연제로서 할로겐을 포함하지 않는 금속 수산화물계 무기 난연제인 수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄을 함께 사용할 경우 얻어진 조성물의 기계적 물성과 난연성 및 발연성이 최적화됨을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 조성물에는 수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄을 동시에 포함하는 금속 수산화물계 무기 난연제를 사용하며, 이 때 그 함량은 베이스 수지 100중량부에 대하여 80 ~ 140중량부이다. 이것은 그 함량이 80중량부 미만인 경우에는 난연성이 저하되고 연기밀도가 높아질 우려가 있으며, 140중량부를 초과하는 경우에는 조성물의 기계적 강도가 저하될 우려가 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서 전술한 금속 수산화물계 무기 난연제는 수산화 마그네슘 20 ~ 80중량부 및 수산화 알루미늄 40 ~ 100중량부의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 금속 수산화물계 무기 난연제는 그 표면을 별도로 처리하지 않은 것이어도 되며, 또한 실란 커플링제, 아민 커플링제, 지방산 또는 그 유도체, 또는 각종 고분자 화합물 등으로 표면처리된 것을 사용하여도 된다.
또한, 본 발명에 있어서는 난연성을 보다 향상시키면서도 연기밀도를 저하시키기 위하여 보조난연제로서 인계 난연제와 실리콘 난연제를 동시에 사용하였다.
본 발명에 있어서 전술한 인계 난연제는 적은 양으로도 양호한 산소지수를 나타내는 등 난연성의 향상에 기여할 수 있는 반면, 연기밀도를 높이는 요인이 되므로, 이러한 관점에서 인계 난연제는 베이스 수지 100중량부에 대하여 1 ~ 5중량부 포함되며, 또한 이와 함께 난연성을 향상시키면서도 연기밀도를 낮출 수 있는 실리콘 난연제가 베이스 수지 100중량부에 대하여 1 ~ 5중량부 포함되는 것이다.
본 발명에 사용될 수 있는 인계 난연제와 실리콘 난연제는 케이블 피복재료에 사용되는 것이면 특별히 제한되는 것은 아닌데, 예를 들면 인계 난연제로서는 적인, 폴리인산염, 방향족 축합 인산 에스테르, 트리에틸 포스페이트, 방향족 인산 에스테르, 트리아릴 포스페이트 등이, 실리콘 난연제로서는 실리콘 파우더, 실리콘 검 (silicone gum), 에폭시기, 메타크릴기, 비닐기, 페닐기 등의 관능기가 도입된 실리콘계 화합물 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 조성물에는 조성물의 가공성 및 압출가공 후의 외관 을 향상시키면서도 연기밀도를 감소시키기 위하여 지방산 유도체와 실리콘의 축합 반응으로 형성된 윤활제를 더 포함시키는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 형태의 윤활제는 다량의 무기 난연제가 포함된 조성물의 가공성 및 분산성을 향상시킴과 동시에 조성물의 연소시 연기밀도를 낮출 수 있어, 통상적으로 사용되는 지방산계 윤활제를 사용하는 것에 비하여 장점이 있다. 이러한 효과를 위하여 전술한 윤활제의 함량은 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.1 ~ 3중량부인 것이 바람직하다.
이러한 형태의 윤활제로서는 예를 들면 지방산 유도체와 실리콘의 축합물 등이 있는데 이에 한정되는 것은 아니다. 이들은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 제조될 수 있으며, 또한 Struktol 사에서 제조한 WS-180, WS-280 등 상업적으로도 구입이 가능하다.
또한 본 발명의 조성물에는 베이스 수지 100중량부에 대하여 탄산 마그네슘 또는 마그네슘 칼슘 카보네이트를 각각 또는 이들을 혼합하여 10 ~ 30중량부 더 포함하는 것이 바람직한데, 이들은 전술한 금속 수산화물계 무기 난연제와 함께 사용됨으로써 난연성 향상에 기여할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 조성물에는 케이블 피복재료에 통상적으로 사용되고 있는 다양한 첨가제들이 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 더 사용될 수 있다. 이러한 첨가제들의 예로서는 산화방지제, UV방지제, 열안정제, 윤활제, 항블록킹제, 정전기 방지제, 왁스, 커플링제, 안료, 가공조제, 카본블랙 등이 있는데 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 전선 피복재료 조성물은 당업계에 알려진 방법에 의해 제조될 수 있는데, 그 방법에 특별히 제한되는 것은 아니다. 이 때, 니더, 벤버리 또는 오픈롤 등을 사용할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 케이블 피복재료 조성물은 다양한 종류의 케이블의 시스층, 버퍼층, 절연층 등에 적용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.
실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 5
하기 표 1 및 2에 기재된 함량과 성분에 따라 케이블 피복재료 조성물을 제조하였다.
하기 표 1 및 2에 기재된 성분을 오픈롤을 이용하여 롤의 표면온도를 110 ~ 120℃로 유지하면서 약 20분 정도 용융혼합한 후 시트상으로 제조하였다. 제조된 시트를 유압 프레스에서 가열압축하고 냉각함으로써 ASTM에 따른 각종 물성을 측정할 수 있는 시편을 제조하였다.
실시예(단위 : 중량부) 1 2 3 4 5
EVA 65 55 65 65 65
EEA 10 20 10 10 10
선형저밀도폴리에틸렌 10 10 10 10 10
말레산무수물이 그래프트된 선형저밀도 폴리에틸렌 15 15 15 15 15
Mg(OH)2 20 20 20 20 20
Al(OH)3 100 100 80 100 100
마그네슘 칼슘 카보네이트 0 0 20 0 0
윤활제 0 0 0 0.5 1
적인 1 1 1 1 1
실리콘 난연제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
산화방지제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
가공조제 2 2 2 1.5 1
카본블랙 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
비교예(단위 : 중량부) 1 2 3 4 5
EVA 75 65 75 65 65
EEA 0 10 15 10 10
선형저밀도 폴리에틸렌 10 0 10 10 10
말레산무수물 그래프트된 선형저밀도 폴리에틸렌 15 25 0 15 15
Mg(OH)2 20 20 20 0 20
Al(OH)3 100 100 100 120 100
마그네슘 칼슘 카보네이트 0 0 0 0 0
윤활제 0 0 0 0 0
적인 1 1 1 1 0
실리콘 난연제 1.5 1.5 1.5 1.5 0
산화방지제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
가공조제 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
카본블랙 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
상기 표 1 및 표 2에 있어서, EVA는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체로, 비닐아세테이트의 함량은 17중량%이고 MFR은 0.8 g/10min(190℃, 2.19kg)인 것이다. 또한, EEA는 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체로서, 에틸 아크릴레이트의 함량은 15중량%이고 MFR은 0.5g/10min(190℃, 2.19kg)이다. 또한, 선형 저밀도 폴리에틸렌은 MFR은 2.3g/10min(190℃, 2.19kg)인 것이고, 말레산 무수물이 그래프트된 선형저밀도 폴리에틸렌은 그래프트된 말레산 무수물의 함량이 20중량%이고 MFR은 1.2g/10min(190℃, 2.19kg), 용융온도가 118℃인 것을 사용하였다. 또한, 윤활제로서는 지방산 유도체와 실리콘이 중합된 것으로서 WS-180을 사용하였고, 실리콘 난연제로는 RM4-7081을, 산화방지제로서는 AO 1010, Seenox-412S을, 가공조제로서는 Zn-St, St-acid을 각각 사용하였다.
제조된 시편에 대해서 인장강도, 신장율, 산소지수, 연기밀도에 대한 물성을 다음과 같은 방법에 의해 측정하였다.
인장강도 및 신장율
인장강도는 ASTM D638의 시험방법에 따라 파단 인장강도 및 신장율을 측정 하였다. 가열후 인장강도 및 신장 잔율은 100℃의 오븐에서 7일간 방치한 후 파단 인장강도 및 신장율을 측정하여 오븐에서 방치된 않은 재료의 상온 파단 인장강도, 신장율과 비교하였다.
산소지수
산소지수는 ASTM D2683에 따라 측정하였다.
연기밀도
연기밀도는 ASTM E662의 플레이밍(Flaming)방법에 따라 측정하였으며, 시편의 두께는 4mm를 기준으로 하였다.
각각의 측정 결과를 하기 표 3에 정리하였다.
구분 실시예 1 비교예
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
인장강도(kgf/㎟) 1.28 1.23 1.18 1.30 1.31 1.35 1.35 0.9 1.1 1.2
신장율(%) 280 250 235 290 300 300 230 270 190 260
산소지수 30.5 31 31 31 31 30.5 29.5 30 29 29
연기밀도(Dm, 4mm) 130 100 95 90 50 230 150 110 160 140
표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예에서 제조된 조성물의 경우, 산소지수가 모두 30이상을 만족하고 있고, 또한 4mm 두께에 대한 연기밀도도 모두 150 Dm 미만을 나타내고 있으므로, 난연성이 우수하고 저발연성임을 알 수 있다. 뿐만 아니라, 인장강도가 1.0kgf/㎟ 이상이고 신장율이 200% 이상으로서 기계적 물성이 저하되지 않고 우수하게 나타난다.
이에 비하여, 비교예의 결과를 살펴보면 다음과 같다. 비교예 1 내지 3은 모두 난연제로서 수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄을 동시에 사용하고 있으나 본 발명의 조성물과는 달리 베이스 수지에서 어느 한 성분의 수지가 제외되어 있는 것이다. 먼저, 아크릴레이트 수지를 포함하지 않는 비교예 1의 조성물은 연기밀도가 매우 높음을 알 수 있다. 또한, 비극성 폴리올레핀 수지를 포함하지 않은 비교예 2에서 제조된 조성물은 산소지수가 낮았고, 말레산이 그래프트된 폴리올레핀 수지를 포함하지 않은 비교예 3에서 제조된 조성물은 인장강도가 저하됨을 알 수 있었다. 또한, 베이스 수지의 조성은 본 발명에 따르고 있으나 난연제로서 수산화 알루미늄만을 포함하고 있는 비교예 4에서 제조된 조성물은 산소지수가 낮고 연기밀도가 높았으며, 인계 난연제와 실리콘 난연제를 모두 포함하고 있지 않은 비교예 5에서 제조된 조성물은 산소지수가 저하됨을 알 수 있다.
이와 같이, 비교예에서 제조된 조성물은 산소지수 30 이상과 연기밀도 150 Dm 이하를 동시에 만족하는 예는 없었으며, 또한 인장강도나 신장율과 같은 기계적 물성이 저하되는 경우가 있음을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블 피복재료 조성물은 할로겐 성분을 포함하지 않아 친환경적이면서도 난연성이 우수하고 4mm 이상의 피복 두께에 대한 연기밀도가 최소화될 뿐만 아니라 인장강도와 신장율 등 기계적 물성도 우수하다.

Claims (9)

  1. 아크릴레이트 공중합 수지 5 ~ 40중량부, 비닐아세테이트 공중합 수지 40 ~ 80중량부, 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀수지 10 ~ 40중량부 및 비극성 폴리올레핀 수지 10 ~ 40중량부를 포함하는 베이스 수지 100중량부;
    수산화 마그네슘과 수산화 알루미늄으로 이루어진 금속 수산화물계 무기 난연제 80 ~ 140중량부;
    인계 난연제 1 ~ 5중량부; 및
    실리콘계 난연제 1 ~ 5중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트 공중합 수지는 아크릴레이트의 함량이 5 ~ 28중량%이고, MFR이 0.4 ~ 5g/10min(190℃, 2.16kg 조건)인 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비닐 아세테이트 공중합 수지는 비닐 아세테이트의 함량이 15 ~ 45중량%이고, MFR이 0.5 ~ 4g/10min(190℃, 2.16kg 조건)인 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불포화 카르복실산 또는 그 무수물이 그래프트된 폴리올레핀수지는 불포화 카르복실산 또는 그 무수물의 함량이 0.2 내지 0.7중량%이고, MFR이 1 ~ 5g/10min(190℃, 2.16kg 조건)이고, 용융온도가 110 ~ 125℃인 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비극성 폴리올레핀 수지는 MFR이 1 ~ 4 g/10min(190℃, 2.16kg 조건)인 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 불포화 카르복실산 또는 그 무수물은 말레산, 메타아크릴산 및 아크릴산으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 불포화 카르복실산 또는 그 무수물인 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속 수산화물계 무기 난연제는 수산화 마그네슘 20 ~ 80중량부 및 수산화 알루미늄 40 ~ 100중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이 블 피복재료 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    베이스 수지 100중량부에 대하여 지방산 유도체와 실리콘의 축합반응으로 형성된 윤활제 0.1 ~ 3중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    베이스 수지 100중량부에 대하여 탄산 마그네슘,마그네슘 칼슘 카보네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 10 ~ 30중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저발연성 난연 케이블 피복재료 조성물.
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