KR100630448B1 - Resin composition resistant to thermal deformation and cut-through and the insulation material and the cable using thereit - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 수지 조성물은 에틸렌 공중합체, 극성기가 도입된 변성 에틸렌 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 고무의 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 난연제가 10 중량부 내지 120 중량부; 무기첨가제가 5 중량부 내지 50 중량부; 및 소정의 가교조제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 저 결정성의 에틸렌 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 고무 등과 같은 일정량의 전자빔에 노출되어도 높은 가교 밀도를 얻을 수 있는 가교 효율이 높은 고분자 수지를 사용한 수지 조성물을 발명하여 가교후의 신장율 저하와 같은 기계적 특성의 변화 및 열적 특성의 변화를 제거하였다. 또한, 고압의 전선에 대한 매우 중요한 고온 내열변형 특성과 내 컷스루우 특성을 만족하는 적절한 가교구조를 갖는 수지 조성물 및 이를 이용한 절연재료와 전선을 공급하는데 있다.The resin composition according to the present invention comprises 10 parts by weight to 120 parts by weight of a flame retardant based on 100 parts by weight of the base resin of the ethylene copolymer, the modified ethylene copolymer having a polar group introduced therein, and the ethylene propylene rubber; 5 to 50 parts by weight of the inorganic additive; And a predetermined crosslinking aid. The present invention invents a resin composition using a polymer resin having a high crosslinking efficiency that can obtain a high crosslinking density even when exposed to a certain amount of electron beams such as low crystalline ethylene copolymers and ethylene propylene rubbers, and thus the mechanical properties such as lowering of elongation after crosslinking. Changes and changes in thermal properties were removed. In addition, the present invention provides a resin composition having an appropriate crosslinked structure that satisfies high temperature and high heat resistance deformation characteristics and cut-through resistance of a high-voltage wire, and an insulating material and a wire using the same.
변성 에틸렌 공중합체, 에틸렌 공중합체, 에틸렌 프로필렌 고무, 열변형, 컷스루우, 난연제, 무기첨가제, EVA, EEA, EBA, 절연재료, 전선Modified Ethylene Copolymer, Ethylene Copolymer, Ethylene Propylene Rubber, Heat Strain, Cut Through, Flame Retardant, Inorganic Additive, EVA, EEA, EBA, Insulation Material, Electric Wire
Description
도 1은 본 발명에 의한 전선 완제품의 컷스루우 시험도이다. 1 is a cut-through test diagram of a wire finished product according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 금속 만드릴,1: metal mandrel,
2 : 금속지지 채널,2: metal support channel,
3 : 고전압연결부,3: high voltage connection,
4 : 전기 테이프.4: electrical tape.
본 발명은 고온에서의 내열변형 특성과 내(耐) 컷스루우 특성이 우수한 수지 조성물 및 이를 이용한 절연재료와 전선에 관한 것이다.The present invention relates to a resin composition having excellent heat deformation resistance and cut-through resistance at high temperature, and an insulating material and an electric wire using the same.
본 발명에서 "컷스루우"란 전선의 절연재료에 예리한 날을 가진 금속편이 접촉할 때 절연재료 손상을 말한다. 컷스루우 측정방법은 본 명세서의 도 1을 참조 가능하다. 본 발명에서 "내 컷스루우"는 이러한 절연재료의 손상을 의미하는 컷스 루우를 억제하거나 방지하는 성질을 의미한다.In the present invention, "cut through" refers to damage of insulating material when a metal piece having a sharp blade contacts the insulating material of the electric wire. The cut-through measurement method may refer to FIG. 1 of the present specification. In the present invention, "my cut-through" means a property of suppressing or preventing cut-through, which means damage of the insulating material.
종래에는 전선의 절연재료로 사용되는 수지 조성물로 할로겐 원소인 염소를 함유한 극성 수지들이 많이 사용되고 있었다. 극성 수지에는 염소화 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드 등이 사용된다. 또한, 에틸렌 비닐 아크릴레이트에 비닐 클로라이드가 결합된 수지와 염소화 폴리에틸렌을 혼용하여 사용하기도 한다.Conventionally, polar resins containing chlorine, which is a halogen element, have been used as a resin composition used as an insulating material for electric wires. Chlorinated polyethylene, polyvinyl chloride, etc. are used for a polar resin. In addition, a resin in which vinyl chloride is bound to ethylene vinyl acrylate and chlorinated polyethylene may be used in combination.
종래 기술에서는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체와 같은 에틸렌 공중합체의 함량을 적절히 조절하고 폴리에틸렌과 혼용함으로써 전기적 특성, 내열성, 내열변형 특성 등을 향상시키고자 하였다.In the prior art, by appropriately adjusting the content of ethylene copolymers such as ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene ethyl acrylate copolymer and mixed with polyethylene, it is intended to improve electrical properties, heat resistance, heat deformation characteristics, and the like.
위와 같은 수지 조성물을 사용함으로써 전선의 절연재료에서 주요하게 요구되는 난연성을 일정 정도 만족시킬 수 있다. 기기용 전선의 난연성은 완제품에 대하여 UL 규격에 의한 수평과 수직 연소시험에 대한 평가가 보편적으로 요구된다. 할로겐을 함유한 수지들은 연소시 불연의 무거운 할로겐 가스를 발생시키고 첨가제와 반응함으로써 고형화된 재를 형성시킴으로써 재료의 연소를 억제하는 것으로 알려져 있다.By using the resin composition as described above can be satisfied to some extent the flame retardancy required in the insulation material of the electric wire. Flame retardancy of appliance wires is generally required for evaluation of horizontal and vertical combustion tests in accordance with UL standards for finished products. Halogen-containing resins are known to inhibit combustion of materials by generating solid non-flammable gases upon combustion and reacting with additives to form solidified ash.
난연성을 측정함에 있어서는 상기와 같은 UL(UnderWriter's Labortary) 규격에서의 수평연소, 수직연소, 판형 시험방법에 한정되지 않으며 이밖에도 산소지수방법과 FMVSS(Federal Motor Vehicle Safety Standard)302 방법 등도 가능하다.In measuring flame retardancy, not only the horizontal combustion, vertical combustion, and plate test methods under the UL (UnderWriter's Labortary) standard, but also an oxygen index method and a FMVSS (Federal Motor Vehicle Safety Standard) 302 method are possible.
이와 같이 할로겐을 함유한 수지 조성물들은 기본적으로 난연성을 보유하고 있으므로 난연성을 향상시키기 위한 유기난연제 또는 무기난연제를 소량 첨가하게 되고 이 결과 수지의 근본 물성이 유지되므로 절연 재료는 우수한 기계적 특성 및 전기적 특성을 나타낸다. 유기난연제 또는 무기난연제를 소량 첨가하는 것은 절연재료의 점도 상승을 유발시키지 않으므로 압출 가공성 또한 우수하다. Since the halogen-containing resin compositions basically have flame retardancy, small amounts of organic or inorganic flame retardants are added to improve the flame retardancy. As a result, the basic physical properties of the resin are maintained, so that the insulating material has excellent mechanical and electrical properties. Indicates. The addition of a small amount of an organic flame retardant or an inorganic flame retardant does not cause an increase in the viscosity of the insulating material, so the extrusion workability is also excellent.
종래 사용된 다양한 극성 수지들은 단독으로 사용될 경우 요구 특성을 만족하기가 어려우나, 할로겐을 함유한 극성 수지들은 물리적 및 화학적으로 상호 친화성을 갖는다. 따라서 이종의 서로 다른 특성을 갖는 극성 수지들을 혼용함으로써 각각의 수지들이 갖는 우수한 고유 특성들이 발휘되거나 상호 상승 작용 효과를 발휘하는 절연 재료를 개발하려는 시도가 계속되고 있다.Various polar resins conventionally used are difficult to satisfy the required properties when used alone, but halogen-containing polar resins have physical and chemical mutual affinity. Therefore, attempts have been made to develop insulating materials that exhibit excellent intrinsic properties of each resin or exhibit synergistic effects by mixing heterogeneous polar resins with different properties.
종래 기술에서는 염소화 폴리에틸렌, 폴리 비닐 클로라이드, 에틸렌 비닐 아세테이트에 비닐 클로라이드 등과 같은 할로겐을 함유한 극성 수지 조성물들을 베이스 수지로 사용하였다. 이러한 수지 조성물 또는 이러한 수지 조성물을 이용한 절연재료 및 이들 절연재료들이 피복된 전선이 고온에서 일정 하중에 의해 변형되는 것을 막고 컷스루우를 방지하기 위하여 전자빔으로 가교한다. In the prior art, polar resin compositions containing halogen such as chlorinated polyethylene, polyvinyl chloride, ethylene vinyl acetate, vinyl chloride, and the like were used as the base resin. An insulating material using such a resin composition or such a resin composition and an electric wire coated with these insulating materials are crosslinked with an electron beam to prevent deformation at a high temperature by a constant load and to prevent cut-through.
하지만 이렇게 전자빔으로 수지 조성물을 가교하는 과정에서 베이스 수지로 사용하는 수지 조성물에 포함되어 있는 할로겐 원소가 분해된다. 이렇게 가교 공정 중에서 분해된 절연재료는 내열 특성이 현저히 저하되어 오히려 내열변형 및 내 컷스루우 특성을 만족하지 못하는 경우가 발생한다.However, in the process of crosslinking the resin composition with an electron beam, halogen elements contained in the resin composition used as the base resin are decomposed. The insulating material decomposed during the crosslinking process is significantly lowered in the heat resistance properties, rather, the heat deformation and cut-through characteristics may not be satisfied.
수지 조성물은 열변형에 대한 특성을 만족하기 위해서 높은 가교 밀도를 확보하여야 하고 이를 위해 과량의 전자빔에 수지 조성물이 노출되게 된다. 상기와 같은 용융온도가 일정온도 이상인 결정성 수지들은 과량의 전자빔에 노출될 경우 신장율과 같은 기계적 특성이 급격히 저하되고 전자빔에 노출되는 과정에서 고분자 수지의 분해가 촉진되어 재료의 내열변형이 현저히 저하되어 특정 온도에서 장시간 노출된 경우 낮은 신장률을 나타낸다. 절연재료들에 요구되는 일반적인 기계적 특성을 고려할 경우 결정성 수지들에 과량의 유기첨가제 또는 무기첨가제를 첨가할 수는 없다. 이 결과 절연재료는 낮은 난연성을 나타내고 완제품 또한 원하는 만큼의 난연성을 만족하지 못한다.The resin composition has to secure a high crosslinking density in order to satisfy the property against thermal deformation, and for this purpose, the resin composition is exposed to an excessive electron beam. The crystalline resins having a melting temperature above a certain temperature, when exposed to an excessive electron beam, the mechanical properties such as elongation rate is sharply lowered, and the decomposition of the polymer resin is accelerated during the exposure to the electron beam, thereby significantly reducing the heat resistance of the material. When elongated exposure at a certain temperature shows a low elongation. Given the general mechanical properties required for insulating materials, it is not possible to add excess organic or inorganic additives to crystalline resins. As a result, the insulating material has low flame retardancy and the finished product also does not satisfy the flame retardancy as desired.
보통 에틸렌 공중합체의 공중합체 함량이 적절히 조절되고 폴리에틸렌과 혼용된 수지 조성물들은 근본적으로 높은 용융온도를 갖는다. 폴리머 중에서 결정성 폴리머는 결정률이 높으면 높을수록 분자들이 규칙적으로 배열되어 결정률이 낮은 폴리머보다 용융온도가 높다. 폴리머의 결정성 정도와 결정성을 가지는 폴리머의 용융온도에 대한 구체적인 자료는 공지된 기술로서 (1) P. J. Flory저, Principles of Polymer Chemistry, 1953년판, (2) F. W. Billmeyer저 Textbook of Polymer Science 4판, (3) J.F Sharckefold저 Introduction to materials science and engineering, Macmillan Publishing Company 1988판, (4) J. D. Ferry저 Viscoelastic Properties of Polymers, (5) P. C. Hiemenz저 Polymer Chemistry-The Basic Concepts 등의 서적을 참고하여 알 수 있다.Usually, the copolymer content of the ethylene copolymer is properly controlled and the resin compositions mixed with polyethylene have a fundamentally high melting temperature. Among the polymers, the higher the crystallinity of the crystalline polymer, the higher the temperature of the melting than the low-crystallization polymer because the molecules are arranged regularly. Specific data on the degree of crystallinity of the polymer and the melting temperature of the polymer having a crystallinity are known techniques. (1) PJ Flory, Principles of Polymer Chemistry, 1953, (2) FW Billmeyer, Textbook of Polymer Science (3) JF Sharckefold, Introduction to materials science and engineering, Macmillan Publishing Company, 1988 edition, (4) JD Ferry, Viscoelastic Properties of Polymers, and (5) PC Hiemenz, Polymer Chemistry-The Basic Concepts. Can be.
이와 같이 수지들은 전자빔에 의한 가교 효율이 매우 낮을 뿐만 아니라, 기기용 전선에 사용되는 수지 조성물의 내열변형 및 내 컷팅성 평가는 100℃이상의 고온에서 수행되는데 결정성 수지 조성물의 용융온도가 이 온도 부근이다.As described above, the resins have not only a very low crosslinking efficiency due to electron beams, but also heat deformation and cutting resistance evaluation of the resin composition used in the electric wire for the device are performed at a high temperature of 100 ° C. or higher, and the melting temperature of the crystalline resin composition is near this temperature. to be.
그리고, 수지 조성물내의 할로겐 원소가 분해됨으로 인하여 절연재료의 난연성이 불안정하게 되고 재료와 완제품상의 전선에서 난연 특성에 차이를 나타낸다. 할로겐을 함유한 수지 조성물을 적용한 절연재료들은 가교 조건에 따라 특성들이 많이 변하므로 가교조건을 확립하는데 어려움을 나타낸다.In addition, due to the decomposition of the halogen element in the resin composition, the flame retardancy of the insulating material becomes unstable, and there is a difference in the flame retardant characteristics between the wires on the material and the finished product. Insulating materials to which a resin composition containing a halogen is applied exhibit a difficulty in establishing crosslinking conditions because properties vary greatly depending on the crosslinking conditions.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 저 결정성의 에틸렌 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 고무 등과 같은 일정량의 전자빔에 노출되어도 높은 가교 밀도를 얻을 수 있는 가교 효율이 높은 고분자 수지를 사용한 수지 조성물을 제공하는 것이다. 이로 인해, 가교후의 신장율 저하와 같은 기계적 특성의 변화 및 열적 특성의 변화를 제거 또는 감소시켰다. 또한, 고압의 전선에 대한 매우 중요한 고온 내열변형 특성과 내 컷스루우 특성을 만족하는 적절한 가교구조를 갖는 절연재료를 공급하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a high crosslinking efficiency that can obtain a high crosslink density even when exposed to a certain amount of electron beams, such as low-crystalline ethylene copolymer and ethylene propylene rubber It is to provide a resin composition using a polymer resin. This eliminates or reduces changes in mechanical properties and changes in thermal properties such as lowering of elongation after crosslinking. In addition, the present invention is to provide an insulating material having an appropriate crosslinked structure that satisfies high temperature and high heat resistance deformation resistance and cut-through resistance for high-voltage wires.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 수지 조성물은 에틸렌 공중합체, 극성기가 도입된 변성 에틸렌 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 고무의 베이스수지 100 중량부에 대하여, 난연제가 10 중량부 내지 120 중량부; 무기첨가제가 5 중량부 내지 50 중량부; 및 소정의 가교조제를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the resin composition according to the present invention has a flame retardant of 10 parts by weight to 100 parts by weight of the base resin of the ethylene copolymer, the modified ethylene copolymer with a polar group introduced and ethylene propylene rubber 120 parts by weight; 5 to 50 parts by weight of the inorganic additive; And a predetermined crosslinking aid.
또한, 본 발명에 의한 수지 조성물에서의 저 결정성의 에틸렌 공중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체중 적어도 1로 하여 상기 베이스수지 전체함량 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 80 중량부인 것을 특징으로 한다.In addition, the low crystalline ethylene copolymer in the resin composition according to the present invention is at least one of ethylene vinyl acetate, ethylene ethyl acrylate, ethylene butyl acrylate, ethylene butene copolymer, and ethylene octene copolymer, and the base resin total content 100 20 parts by weight to 80 parts by weight with respect to parts by weight.
또한, 본 발명에 의한 수지 조성물에서의 극성기가 도입된 변성 에틸렌 공중합체는 무수 말레인산을 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 부틸 공중합체중 적어도 1이며 상기 베이스수지 전체함량 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 20 중량부인 것을 특징으로 한다.In addition, the modified ethylene copolymer in which the polar group is introduced in the resin composition according to the present invention is at least one of ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate and ethylene butyl copolymer containing maleic anhydride and based on 100 parts by weight of the total base resin. It is characterized in that 1 to 20 parts by weight.
또한, 본 발명은 본 발명에 의한 수지 조성물에서의 상기 에틸렌 프로필렌 고무는 에틸렌 프로필렌 2원 공중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔의 3원의 공중합체중적어도 1인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the ethylene propylene rubber in the resin composition according to the present invention is at least one of ethylene propylene binary copolymers and ternary copolymers of ethylene propylene diene.
또한, 본 발명은 본 발명에 의한 수지 조성물에서의 상기 난연제는 브롬 또는 염소 등의 할로겐이나 질소 또는 인 중 적어도 1인 유기난연제를 5 중량부 내지 60 중량부 더 포함하거나 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화마그네슘 카보네이트, 붕산 또는 아연중 적어도 1의 무기 난연제를 5 중량부 내지 60 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention, the flame retardant in the resin composition according to the present invention further comprises from 5 parts by weight to 60 parts by weight of an organic flame retardant of at least one of halogen, such as bromine or chlorine, nitrogen or phosphorus, or aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, hydroxide The inorganic flame retardant of at least one of magnesium carbonate, boric acid or zinc further comprises 5 parts by weight to 60 parts by weight.
또한, 본 발명에서는 본 발명에 의한 수지 조성물에서의 상기 무기첨가제는 탈크 또는 크레이중 적어도 1이고, 상기 무기첨가제는 지방산 또는 실란 등으로 표면 처리되어 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the inorganic additive in the resin composition according to the present invention is at least one of talc or cray, and the inorganic additive is surface-treated with fatty acid or silane.
본 발명의 다른 목적들, 분명한 장점들 및 신규한 특징들은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들에 따른 바람직한 실시예들로부터 더 분명해 질것이다.Other objects, obvious advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments according to the accompanying drawings.
이하에서는 본 발명의 구성에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다. 본 발명은 화학가교 및 수가교, 조사가교가 가능한 고온에서의 저 열변형 특성과 내 컷스루우 특성이 우수한 수지 조성물 및 이를 이용한 절연재료와 전선이다. 절연 재료의 구성물중에서 본 발명의 베이스수지를 만들기 위하여 에틸렌 공중합체와 에틸렌 프로필렌 고무를 사용한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the configuration of the present invention will be described in detail below. The present invention is a resin composition excellent in low thermal deformation properties and cut-through resistance at high temperatures capable of chemical crosslinking, water crosslinking and irradiation crosslinking, and insulating materials and wires using the same. Ethylene copolymer and ethylene propylene rubber are used to make the base resin of the present invention among the components of the insulating material.
에틸렌 공중합체로는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA), 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA), 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체 등 중에서 적어도 1을 사용한다.At least one of ethylene vinyl acetate (EVA), ethylene ethyl acrylate (EEA), ethylene butyl acrylate (EBA), ethylene butene copolymer, ethylene octene copolymer and the like is used as the ethylene copolymer.
본 발명에서 절연재료의 기계적 및 열적 특성의 향상을 위하여 베이스수지는 극성기가 도입된 변성 에틸렌 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 변성 에틸렌 공중합체에는 무수 말레인산을 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 부텐 공중합체 등 중에서 적어도 1을 사용한다.In the present invention, in order to improve the mechanical and thermal properties of the insulating material, the base resin may include a modified ethylene copolymer having a polar group introduced therein. At least 1 of the ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene butene copolymer, etc. containing maleic anhydride is used for the modified ethylene copolymer.
본 발명에서 절연 재료의 난연성을 위한 난연제는 유기난연제와 무기난연제가 있다. 유기난연제는 브롬 또는 염소 등 할로겐이나 질소 또는 인을 함유한다. 무기난연제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 마그네슘 카보네이트, 아연 또는 붕산 등을 사용한다. 이와 같은 무기난연제는 지방산 또는 실란 등으로 표면 처리되어 있다.Flame retardants for the flame retardancy of the insulating material in the present invention is an organic flame retardant and an inorganic flame retardant. Organic flame retardants contain halogen, nitrogen or phosphorus, such as bromine or chlorine. Inorganic flame retardants include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium hydroxide carbonate, zinc or boric acid. Such inorganic flame retardants are surface treated with fatty acids or silanes.
본 발명의 절연 재료는 보강제로 탈크와 크레이 등의 무기첨가제를 사용하였다. 무기첨가제들은 지방산 또는 실란 등으로 표면 처리되어 있다. 절연재료는 열적 특성 및 전선에서 요구되는 기계적 특성을 만족시키기 위하여 화학가교 또는 수가교, 조사가교가 가능하다. 화학가교를 위하여 가교제로 유기과산화물을 사용하였으며, 가교 밀도를 높이기 위하여 가교조제로 트리메틸로프로판 트리메타크라이레이트, 트리아릴아이소시아누레이트, 유기과산화물 등 중에서 적어도 1을 사용한다. 수가교를 위하여 실란, 주석, 백금 등을 첨가하였으며, 조사가교를 위하여 가교조제로 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트, 트리아릴아이소시아누레이트 등 중에서 적어도 1을 사용한다.As the insulating material of the present invention, inorganic additives such as talc and cray were used as reinforcing agents. The inorganic additives are surface treated with fatty acids or silanes. Insulation materials can be chemically crosslinked, water-crosslinked or irradiated crosslinked to satisfy thermal and mechanical properties required by the wire. An organic peroxide was used as a crosslinking agent for chemical crosslinking, and at least one of trimethyl isopropane trimethacrylate, triarylisocyanurate, organic peroxide, etc. is used as a crosslinking aid to increase the crosslinking density. Silane, tin, platinum, and the like were added for the crosslinking, and at least one of trimethylpropane trimethacrylate, triarylisocyanurate, and the like was used as a crosslinking aid for irradiation crosslinking.
본 발명은 화학가교 및 수가교, 조사가교가 가능한 고온에서의 저 열변형 특성과 내 컷스루우 특성이 우수한 고압 기기용 전선의 절연재료이다.The present invention is an insulating material of a high-voltage equipment electric wire excellent in low thermal deformation characteristics and cut-through resistance at high temperatures capable of chemical crosslinking, water crosslinking, and irradiation crosslinking.
절연재료의 구성물중에서 베이스수지로 에틸렌 공중합체와 에틸렌 프로필렌 고무를 사용하며, 선택적으로 변성 에틸렌 공중합체를 함께 사용할 수 있다. Ethylene copolymer and ethylene propylene rubber are used as the base resin among the components of the insulating material, and a modified ethylene copolymer may be optionally used together.
에틸렌 프로필렌 고무로서는 에틸렌 함량이 40 중량부 내지 85 중량부인 에틸렌 프로필렌 2원 공중합체 또는 에틸렌 프로필렌 디엔의 3원 공중합체 등을 사용한다.As the ethylene propylene rubber, an ethylene propylene binary copolymer or a ternary copolymer of ethylene propylene diene having an ethylene content of 40 to 85 parts by weight is used.
에틸렌 공중합체로는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 부텐 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체 등을 베이스수지 전체 함량 100 중량부에 대하여 20 중량부 내지 80 중량부 에틸렌 프로필렌 고무 등과 혼용하여 베이스 수지로 사용하였다. 사용량이 20 중량부 미만에서는 인장강도와 열적 특성이 저하되었으며, 80 중량부 초과에서는 고온에서의 열변형 특성이 현저히 저하되고 전선에서의 컷스루우 특성을 만족하지 못하였다.As the ethylene copolymer, ethylene vinyl acetate, ethylene ethyl acrylate, ethylene butyl acrylate, ethylene butene copolymer, ethylene octene copolymer, etc. may be mixed with 20 parts by weight to 80 parts by weight of ethylene propylene rubber with respect to 100 parts by weight of the total base resin. It was used as a base resin. If the amount used was less than 20 parts by weight, the tensile strength and thermal properties were lowered. If the amount was more than 80 parts by weight, the thermal deformation characteristics at high temperature were significantly reduced and the cut-through characteristics of the wires were not satisfied.
본 발명에서 절연재료의 기계적 및 열적 특성의 향상을 위하여 사용되는 변성 에틸렌 공중합체로서는 무수 말레인산을 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 부텐 공중합체 등이 있으며, 베이스수지 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 20 중량부 사용한다. 1 중량부 미만에서는 인장강도와 내열 특성에 대한 변성 수지의 효과를 기대할 수 없었으며, 20 중량부 초과에서는 신장율이 급격히 저하되었고 점도가 상승하여 압출 가공성이 불량하였다.Modified ethylene copolymers used for the improvement of the mechanical and thermal properties of the insulating material in the present invention include ethylene vinyl acetate, ethylene butyl acrylate, ethylene butene copolymer, etc. containing maleic anhydride, based on 100 parts by weight of the
본 발명에서는 절연 재료의 난연성을 위하여 브롬 또는 염소 등 할로겐을 함유한 유기 난연제와 질소 및 인을 함유하는 유기난연제를 5 중량부 내지 60 중량부를 사용한다. 5 중량부 미만에서는 난연성을 기대할 수 없었으며 60 중량부 초과에서는 인장강도, 신장율 그리고 내열 특성이 저하되었다In the present invention, 5 parts by weight to 60 parts by weight of an organic flame retardant containing halogen and nitrogen and phosphorus, such as bromine or chlorine, is used for flame retardancy of the insulating material. Flame retardancy could not be expected at less than 5 parts by weight, and tensile strength, elongation and heat resistance were degraded at greater than 60 parts by weight.
유기난연제와 혼용하여 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 마그네슘 카보네이트, 붕산 또는 아연 등과 같은 무기난연제를 10 중량부 내지 60 중량부를 사용한다. 10 중량부 미만에서는 난연성을 확보할 수 없었으며 60 중량부 초과에서는 인장강도와 신장율, 내열 특성 및 압출 가공성이 급격히 저하되었다. 10 parts by weight to 60 parts by weight of an inorganic flame retardant such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, magnesium hydroxide carbonate, boric acid or zinc is used in combination with the organic flame retardant. Flame retardancy could not be secured at less than 10 parts by weight, and tensile strength, elongation, heat resistance, and extrudability were rapidly reduced at greater than 60 parts by weight.
본 발명의 절연재료는 보강제로 탈크와 크레이 등의 무기첨가제를 5 중량부 내지 50 중량부 사용하였다. 5 중량부 미만에서는 인장강도의 향상 효과를 얻을 수 없었으며 50 중량부를 초과할 경우 신장율과 압출 가공성이 현저히 저하되었다.In the insulating material of the present invention, 5 to 50 parts by weight of inorganic additives such as talc and cray were used as reinforcing agents. If it is less than 5 parts by weight, the effect of improving tensile strength could not be obtained. If it exceeds 50 parts by weight, the elongation rate and the extrudability were significantly decreased.
본 발명의 수지 조성물은 수가교, 조사가교 또는 화학가교를 통해 가교할 수 있다. 화학가교를 위하여 화학가교조제로 유기과산화물, 트리메틸올프로판, 트리메타크릴레이트, 트리아릴이소시아누레이트, 폴리 부타디엔 중 적어도 1을 1 중량부 내지 15 중량부 사용하였다. 1 중량부 미만에서는 가교도가 낮아 인장강도와 내열 특성이 낮았고 15 중량부 이상에서는 신장율이 저하되었다. 조사가교를 위하여 조사가교조제로 트리메틸올프로판, 트리메타크릴레이트, 트리아릴이소시아누레이트, 폴리 부타디엔 등 중에서 적어도 1을 1 중량부 내지 5 중량부 사용하였다. 1 중량 부 미만에서는 인장강도와 내열 특성이 향상된 재료를 얻을 수 없었으며, 5 중량부를 초과하여 사용할 경우 신장율이 저하되었다. 수가교를 위하여 수가교조제로 실란, 주석 또는 백금 촉매를 사용하였다. 상기 화학가교에서는 가교제로 유기과산화물을 사용하였다.The resin composition of the present invention can be crosslinked through water crosslinking, irradiation crosslinking or chemical crosslinking. For the chemical crosslinking, at least 1 part by weight to 15 parts by weight of an organic peroxide, trimethylolpropane, trimethacrylate, triaryl isocyanurate and polybutadiene was used as a chemical crosslinking aid. At less than 1 part by weight, the degree of crosslinking was low, resulting in low tensile strength and heat resistance. For irradiation crosslinking, at least 1 part by weight to 5 parts by weight of trimethylolpropane, trimethacrylate, triaryl isocyanurate, polybutadiene and the like were used as the irradiation crosslinking aid. If it is less than 1 part by weight, a material having improved tensile strength and heat resistance could not be obtained, and when used in excess of 5 parts by weight, the elongation was lowered. For the crosslinking, a silane, tin or platinum catalyst was used as the crosslinking aid. In the chemical crosslinking, organic peroxide was used as a crosslinking agent.
또한, 본 발명에 의한 수지 조성물에는 상기 성분외에도 고압기기용 전선의 절연 재료에 통상적으로 포함되는 산화 방지제와 탈크 등의 첨가물을 일정 함량 포함할 수 있음을 물론이다.In addition, the resin composition according to the present invention, of course, may contain a certain amount of additives such as antioxidants and talc, which are usually included in the insulating material of the electric wire for high voltage equipment in addition to the above components.
본 발명에 의한 수지 조성물은 가교를 통해서 본 발명이 원하는 내열변형 및 내 컷스루우 특성을 얻을 수 있다.The resin composition according to the present invention can obtain heat deformation and cut-through resistance desired by the present invention through crosslinking.
[실시예]EXAMPLE
고압 기기용 전선의 절연 재료로 고온에서의 내열변형 특성과 내 컷스루우 특성이 우수한 조사가교, 화학가교 및 수가교가 가능한 난연재료를 발명하기 위한 바람직한 실시예는 다음과 같다.Preferred embodiments of the present invention for inventing flame retardant materials capable of irradiating crosslinking, chemical crosslinking, and crosslinking with excellent heat deformation resistance and cut-through resistance at high temperatures as insulation materials for high-voltage equipment are as follows.
실시예 1 내지 실시예 4는 에틸렌 공중합체 중에서 에틸렌 비닐 아세테이트만을 포함하고 있고, 실시예 1과 실시예 6은 변성 에틸렌 공중합체를 포함하지 않고 에틸렌 프로필렌 고무와 에틸렌 공중합체만로 베이스수지가 이루어져 있다. 무기첨가제로는 탈크, 유기난연제로는 브롬계 난연제, 무기난연제로는 수산화 알루미늄과 수산화 마그네슘, 조사가교조제로는 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 화학조사가교로는 유기과산화물을 사용하였다.Examples 1 to 4 contain only ethylene vinyl acetate in the ethylene copolymer, and Examples 1 and 6 do not contain a modified ethylene copolymer, and the base resin is composed of only ethylene propylene rubber and ethylene copolymer. . Talc as an inorganic additive, bromine flame retardant as organic flame retardant, aluminum hydroxide and magnesium hydroxide as inorganic flame retardant, trimethylolpropane trimethacrylate as irradiating crosslinking agent, and organic peroxide as chemical irradiating crosslinking were used.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 고압기기용 전선의 절연 재료에 통 상적으로 포함되는 산화 방지제와 탈크를 일정 함량 사용하였다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, a certain amount of an antioxidant and talc which are usually included in the insulating material of the wire for high voltage equipment was used.
아래의 [표 1]은 본 발명에 의한 바람직한 실시예의 수지 조성물의 성분이다.Table 1 below is a component of the resin composition of the preferred embodiment according to the present invention.
종래 기술에 의한 비교예 1 내지 비교예 5에서는 전선의 절연재료로 용융온도가 높고 결정성을 가지며 경질인 고밀도 폴리에틸렌 또는 선형저밀도의 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 클로리네이티이드 폴리 에틸렌을 전량 또는 일부 사용하였다. 난연성 등을 고려하여 폴리 비닐 클로라이드와 염소가 도입된 에틸렌 비닐 아세테이트, 클로리네이티이드 폴리에틸렌 등이 고온 내열변형 특성 및 내 컷스루우 특성을 만족하기 위한 난연 재료로 사용되기도 하였 다. 비교예 4와 비교예 5에서는 클로라이드와 클로리네이티이드를 통하여 할로겐 원소를 이용하였다.In Comparative Examples 1 to 5 according to the prior art, a high-density polyethylene or a linear low-density polyethylene, ethylene vinyl acetate, polyvinyl chloride, chlorinated polyethylene, which have high melting temperature and crystallinity, are used as insulation materials for wires. All or part of it was used. In consideration of flame retardancy, polyvinyl chloride and chlorine-introduced ethylene vinyl acetate and chlorinated polyethylene have been used as flame retardant materials to satisfy high-temperature heat deformation resistance and cut-through resistance. In Comparative Example 4 and Comparative Example 5, a halogen element was used through chloride and chlorinide.
[표 2]에 종래기술에 적용되었던 기술들에 대한 비교예의 재료의 구성을 정리하였다.Table 2 summarizes the materials of the comparative example with respect to the techniques applied to the prior art.
본 발명이 갖는 우수한 특성을 만족하는 재료들에 대한 실시예와 비교예에 대한 특성 비교 결과는 다음과 같다. 본 발명의 실시예에서는 에틸렌 프로필렌 고무와 에틸렌 공중합체에 브롬계 난연제, 수산화 알루미늄과 탈크 등을 충진시킴으로써 고온에서의 가열 변형율은 실시예가 비교예보다 현저하게 낮게 나타났고 내 컷스루우 특성에 있어서도 비교예에서는 모두 불만족이나 실시예에서는 모두 만족의 결과가 나타났다.The results of comparing the properties of the Examples and Comparative Examples for the materials satisfying the excellent properties of the present invention are as follows. In the embodiment of the present invention by filling the ethylene propylene rubber and ethylene copolymer with a bromine-based flame retardant, aluminum hydroxide and talc, the heat strain at a high temperature was significantly lower than that of the comparative example and compared to the cut-through characteristics In the example, all were dissatisfied. In the examples, all were satisfied.
[표 3]은 실시예와 비교예의 성질 비교표이다.Table 3 is a comparison table of the properties of Examples and Comparative Examples.
인장강도와 신장율은 ASTM(American Society for Testing and Materials) D 638에 준하여 시험하였다. 가열 변형율은 105℃ 에서 일정 규격의 시편에 칼날 형태의 지그를 위치시키고 450g의 하중을 가하면서 평가하였으며, 시험 전후의 두께 변화율이다. 컷스루우 시험은 아래의 그림과 같이 전선 완제품에 대하여 평가한 결과이다. 컷스루우 시험은 도 1에서 보는 바와 같이 금속지지 채널(2)을 통해 돌출된 금속 만드릴(1)에 본 발명에 의한 전선 완제품을 걸고 고전압연결부(3)를 통해 고전압를 걸고 컷스루우 성능을 측정한다.Tensile strength and elongation were tested according to ASTM (American Society for Testing and Materials) D 638. The heat strain was evaluated by placing a blade-shaped jig on a specimen of a certain standard at 105 ° C. and applying a load of 450 g. The change in thickness before and after the test was measured. Cut-through test is the result of evaluating the finished wire as shown below. The cut-through test is performed by applying the finished wire according to the present invention to a metal mandrel (1) protruding through the metal support channel (2) and applying a high voltage through the high voltage connection (3) to cut through performance. Measure
이상, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The present invention has been described in more detail by describing preferred embodiments and comparative examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments but may be embodied in various forms of embodiments within the appended claims. Without departing from the gist of the invention as claimed in the claims, any person of ordinary skill in the art is considered to be within the scope of the claims described in the present invention to the extent possible to vary.
본 발명에 의한 수지 조성물은 에틸렌 공중합체, 극성기가 도입된 변성 에틸렌 공중합체 및 에틸렌 프로필렌 고무의 복합 수지를 베이스 수지로 하여 일정량의 난연제, 무기첨가제, 가교조제를 포함하는 것으로 이러한 본 발명에 의한 수지 조성물 및 이를 이용한 절연재료와 전선은 수지 조성물을 가교시키기 위하여 일정량의 전자빔을 노출시키더라도 높은 가교밀도를 얻을 수 있으며 이러한 높은 가교 효율을 가지는 수지 조성물은 가교후의 신장률의 저하, 기계적 특성의 변화, 열적 특성의 변화를 제거 또는 감소시킨다. 또한 본 발명에 의한 수지 조성물을 이용한 전선은 고압이 걸리더라도 고압용 전선에 있어서 매우 중요한 내열변형 특성과 내 컷스루우 특성을 만족할 수 있다.The resin composition according to the present invention comprises a fixed amount of a flame retardant, an inorganic additive, and a crosslinking aid by using a composite resin of an ethylene copolymer, a modified ethylene copolymer having a polar group introduced therein, and ethylene propylene rubber as a base resin. The composition, the insulating material and the electric wire using the same can obtain a high crosslinking density even when a certain amount of electron beam is exposed to crosslink the resin composition, and the resin composition having such a high crosslinking efficiency is lowered in elongation after crosslinking, changes in mechanical properties, and thermal Eliminate or reduce the change in properties. In addition, the electric wire using the resin composition according to the present invention can satisfy the heat-strain resistance and cut-through characteristics which are very important in the high voltage wire even if high pressure is applied.
비록 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관해 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 발명의 진정한 범위내에서 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.Although the invention has been described with reference to the preferred embodiments mentioned above, many other possible modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.
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