KR100643433B1 - 반도전성 조성물 및 이를 이용한 전력 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도전성 조성물 및 이를 이용한 전력 케이블에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전력케이블의 반도전층을 구성하는 반도전성 조성물에 있어서, 에틸렌계 공중합체 수지로 이루어진 베이스 수지 100 중량부; 카본블랙 45 내지 70 중량부; 및 비이온성 계면활성제 0.2 내지 5.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물이 개시된다. 이로써, 전력 케이블의 반도전층과 절연층 계면 평활도를 증가시키며, 절연층의 절연파괴 강도를 증가시킨다. 또한 전력 케이블의 압출 성형시 금형의 청소용이성을 확보할 수 있다.

반도전층, 전력 케이블, 절연파괴 강도, 표면평활도

Description

반도전성 조성물 및 이를 이용한 전력 케이블{Semiconductive composition and power cable using the same}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 케이블을 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도전성 조성물의 구조를 투과전자현미경으로 촬영한 사진.

도 3은는 종래 기술에 따른 반도전성 조성물의 구조를 투과전자현미경으로 촬영한 사진.

도 4는 본 발명에 따른 반도전성 조성물의 절연성능을 시험하기 위한 시험모델을 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...도체층 21...내부 반도전층

22...외부반도전층 30...절연층

40...쉬스

본 발명은 반도전성 조성물 및 이를 이용한 전력 케이블에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 전력 케이블의 내부 또는 외부 반도전층을 구성하는 반도전성 조성물 및 이를 이용한 전력 케이블에 관한 것이다.

전력 케이블용 반도전성 재료는 그 사용 특성상 기본적으로 기계적 특성은 물론 돌기(smoothness) 특성이 우수하고, 체적저항 등에 있어 장기적인 안정성을 확보하고 있어야 한다. 이를 위해서 일반적으로 베이스 수지로 에티렌 공중합체 수지를 사용하는데 특히 에틸렌 비닐 아세테이트 수지, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 수지, 에틸린 부틸 아크릴레이트 수지 또는 이들의 혼합 수지를 사용한다. 반도전성 조성물은 상기 베이스 수지에 카본 블랙, 산화방지제, 가교제 및 가공조제 등을 포함한다.

한편, 일반적인 반도전층 결함은 2승의 전계집중 인자를 갖는 것으로 알려져 있지만, 돌기와 같은 결함은 10 내지 100승의 스트레스 인자를 갖는 것으로 알려져 있다. 그러므로 반도전층에는 돌기가 발생하지 않아야 하며, 발생하더라도 그 크기가 아주 작은 특성을 갖는 것이 중요하다.

그러나 종래 기술에 따른 반도전성 재료에 카본 블랙을 다량 첨가하는 경우, 반도전성 재료의 점도가 증가하여 실제 전력 케이블에서 반도전성 조성물을 이용하여 압출공정을 시행할 때 계면 돌기의 상승을 초래한다. 이러한 돌기의 저감을 위 하여 초고압 케이블용 반도전성 재료의 경우에는 그 사용 특성상 순도가 매우 높은 상태를 유지하여야 하기 때문에 압출 공정에 있어서 다이 부위에 메쉬(mesh)를 사용하여 반도전성 재료에 포함될 수 있는 이물질들을 걸러내는 방법을 사용하지만, 이러한 방법으로는 돌기 저감에 한계가 있다.

또한, 초고압 케이블용 반도전성 재료의 경우 압출 스크류, 실린더 및 헤드 내부에서 점성이 증가할 수 있는데 이로 인해 압출 작업 후에 헤드 및 압출라인의 청소시간이 늘어나고, 반도전 재료의 잔류물을 제거하는 과정에서 스크래치 등을 발생시켜 결국 설비의 마모, 노화를 촉진시킨다.

한편, 종래에는 일반적인 반도전성 재료에 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머를 소량 첨가하여 제조하기도 한다. 그러나 이러한 종래 기술에 따른 반도전성 재료는 불순물의 농도가 치명적인 절연 열화 현상을 발생시켜 장기적인 신뢰성이 보장되지 않는다는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술에 따른 반도전성 재료는 가공조제로써 왁스를 사용하여 가공성을 향상시킨다. 그러나 왁스 형태의 가공조제를 다량으로 사용할 경우, 절연 열화의 문제점이 발생하고, 왁스를 소량으로 사용할 경우에는 가공성 향상의 미미한 효과만을 가져오게 되어 그 실효성에 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 반도전성 재료가 갖추어야 할 기계적 물성 또는 체적저항 특성을 만족할 뿐만 아니라, 생산과정에서의 돌기 특성을 향상시키고 더불어, 전력케이블에 구비된 절연층의 전기적 특성을 향상시키고 압출 금형의 청소용이성을 확보할 수 있는 반도전성 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 상기와 같은 반도전성 조성물로 구성된 반도전층을 구비한 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도전성 조성물은 전력케이블의 반도전층을 구성하는 반도전성 조성물에 있어서, 에틸렌계 공중합체 수지로 이루어진 베이스 수지 100 중량부; 카본블랙 45 내지 70 중량부; 및 비이온성 계면활성제 0.2 내지 5.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 베이스 수지는, 부틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트로 할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 베이스 수지는, 부틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트;를 더 포함할 수 있으며, 부틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트의 중량 비율은 85:15 내지 70:30으로 할 수 있다.

대안으로, 상기 베이스 수지는, 에틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 베이스 수지는, 에틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트;를 더 포함할 수 잇으며, 에틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트 및 에틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트의 중량 비율은 85:15 내지 70:30으로 할 수 있다.

한편, 상기 카본블랙은 아세틸렌 블랙 또는 황함량이 300ppm 이하의 퍼니스 블랙으로 할 수 있다.

또한, 상기 계면활성제는 소르비탄 지방산 에스테르, 데카글린 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 폴리프로필렌글리콜 및 펜타 엘리스톨 지방산 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.3 내지 2.0 중량부; 및 가교제 0.2 내지 2 중량부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 도체층, 내부반도전층, 절연층, 외부반도전층 및 쉬스층이 내부에서 외부를 향하여 순차적으로 형성된 전력케이블에 있어서, 상기 내부 및/또는 외부 반도전층은, 에틸렌계 공중합체 수지로 이루어진 베이스 수지 100 중량부; 카본블랙 45 내지 70 중량부; 및 비이온성 계면활성제 0.2 내지 5.0 중량부;를 포함하는 반도전성 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 케이블이 개시된다. 한편 상기 쉬스층은 반도정 흡수 테잎인 수밀층, 알루미늄 차 폐층, 방식층등으로 세분화될 수 있을 뿐만 아니라, 그 외부에는 그라파이트층이 형성될 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 반도전성 조성물은 베이스 수지, 카본블랙 및 계면활성제를 포함한다.

상기 베이스수지는 에틸렌계 공중합체 수지를 이용한다. 보다 상세하게, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체를 사용할 수 있다.

상기 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체는 부틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트(주베이스 수지)를 단독으로 사용하거나, 부틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40중량%이고 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트(부베이스 수 지)를 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체는 에틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트(주베이스 수지)를 단독으로 사용하거나, 에틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40중량%이고 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트(부베이스 수지)를 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 주베이스 수지는 반도전성 조성물의 기계적 물성, 전기적 물성 및 외관 등의 향상을 목적으로 하고, 부베이스 수지의 사용은 상기 주베이스 수지의 물성 저하를 최소화하면서 압출 특성 등의 가공성을 향상시킴을 그 목적으로 한다.

이때 주베이스 수지와 부베이스 수지의 중량비율은 100:0에서 70:30으로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 85:15 내지 75:25로 한다. 이는 부베이스 수지인 에틸렌 부틸 아크릴레이트 또는 에틸렌 에틸 아크릴레이트의 함량이 베이스 수지 100중량부에 대비하여 30중량부를 초과하게 되면 수지에 함유되어 있는 고분자량의 겔 성분이 반도전성 물질의 압출시 돌기로 작용하여 제품의 사용을 불가능하게 하기 때문이다.

상기 카본 블랙은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 45 내지 70 중량부로 한다. 상기 카본 블랙을 70중량부를 초과하여 사용하면 반도전성 조성물의 점도를 지나치게 상승시켜 생산성을 저하시키고, 45 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 카본 블랙의 첨가효과를 떨어뜨린다. 바람직하게 상기 카본 블랙은 아세틸렌 블랙 또는 황 함량이 300ppm 이하의 고순도 퍼니스 블랙으로 한다.

상기 계면활성제는 전력 케이블에 있어서, 본 발명에 따른 반도전성 조성물로 이루어지는 반도전층과 접하는 절연층의 절연파괴 강도를 향상시키며, 점착특성을 향상시키는 것으로써, 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 0.2 내지 5.0 중량부로 한다. 상기 계면 활성제를 5 중량부 이상 사용하게 되면 카본 블랙의 균일한 분산을 방해하고 가교 반응의 장애물로 작용하여 가교도를 저해시켜 반도전성 조성물의 기계적, 전기적, 돌기 특성에 악영향을 끼치게 된다. 또한 0.2 중량부 미만으로 사용하게 되면 상기 절연체의 절연 파괴 강도 향상 효과가 없으며 점착특성에도 영향을 주지 못한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 반도전성 조성물은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.3 내지 2.0 중량부 및 가교제 0.2 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 케이블을 도시하는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력 케이블은, 내부에서부터 외부를 향하여 순차적으로 형성된 도체층(10), 내부반도전층(21), 절연층(30), 외부반도전층(22) 및 쉬스(40)를 포함한다. 한편 상기 쉬스층은 반도정 흡수 테잎인 수밀층, 알루미늄 차폐층, 방식층등으로 세분화될 수 있을 뿐만 아니라, 그 외부에는 그라파이트층이 형성될 수도 있다.

상기 도체층(10)은 전력을 전송하는 부분으로써 전력 케이블의 최내부에 구비된다.

상기 내부반도전층(21)은 도체층(10)을 감싸도록 구성되어, 도체층(10) 표면의 전계를 완화시키며, 내부 반도전층(21)의 외부는 절연체(30)에 의해 절연된다. 상기 절연층(30)의 외곽에는 전계 완화와 절연체를 보호하기 위해 외부 반도전층(22)이 구비되며, 상기 외부 반도전층(22)의 외부에는 전력케이블을 외부환경으로부터 보호하는 쉬스(40)가 구비된다. 상기 내부반도전층(21) 및 외부반도전층(22)은 전술한 본 발명의 반도전성 조성물이 동일하게 채용된다.

상기와 같은 구성을 갖는 반도전성 조성물을 채용한 전력케이블은 절연파괴 성능이 향상되며, 반도전성 조성물을 압출시켰을때 돌기 발생이 감소하여 전기적인 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 반도전층의 압출 성형시 압출 금형과의 점착성이 감소되어 청소가 용이해진다.

도 2는 본 발명에 따른 전력케이블의 절연층(30) 및 반도전층(20)을 투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 사진이며, 도 3은 종래 기술에 따른 전력케이블의 절연층 및 반도전층을 촬영한 사진이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층(30)과 반도전층(20)은 사이에 계면층(50)이 형성된다. 또한 절연층(30)에는 층상구조인 라멜라 구조(lamella structure)가 규칙적으로 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 계면층(50)에 수직인 선을 기준선(5)으로 할 때 절연층(30)에 형성된 라멜라는 소정의 각도로 기울어져 규칙적인 형상으로 형성된다. 그러나 도 3을 참조하면, 종래기술에 따른 전력 케이블의 절연층(30')과 반도전층(20')에는 계면층이 형성되지 않으며 절연층(30')에 형성된 라멜라의 패턴은 일정하지 않다.

상기와 같은 라멜라 구조의 성장 패턴에 따라 절연층(30, 30')의 절연성능을 평가할 수 있는데 이러한 방법을 절연체 라멜라 성장 평균 각도(θa)라고 한다. 이를 하기 수학식 1에 표현하였다.

θa=Σ(θi*Li)/ΣLi

여기서, θi는 라멜라 구조를 이루는 각 라멜라의 한 단위층상이 기준선(5)과 이루는 각도, Li는 각 라멜라 한 단위층상의 길이를 의미한다.

상기 수학식 1에 표현된 라멜라 성장 평균 각도(θa)는 라멜라 밀도를 간접적으로 측정하는 통계적 정성 분석법으로써, 반도전층과 절연층 간에 형성된 계면층에 수직한 기준선으로부터의 라멜라 성장 각도를 수식과 같이 성장 길이 가중 평균을 통하여 산출한 값이다. 이러한 라멜라 성장 평균 각도가 0에 가까울수록 라멜라 밀도가 높으며, 그에 따른 절연 성능이 향상된다.

도 3의 경우에는 불규칙한 라멜라가 형성되어 라메라 성장 평균 각도가 30°를 상회하게 되고 절연층(30')의 높은 절연성능을 기대할 수 없다. 이에 비해 본 발명에 따른 반도전성 조성물로 반도전층(20)을 구성한 도 2의 경우에는 라메라 성장 평균 각도(θa)가 대략 30°이하가 된다. 따라서 절연층(30)의 절연성능이 향상되어 보다 신뢰성있는 전력케이블을 제공할 수 있다.

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 안된다. 본 발명 의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

다음 실시예 및 비교예에서 사용된 베이스 수지 중 에틸렌계 부틸 아크릴레이트 공중합체는 주베이스 수지로 용융지수가 7g/10min이며 부틸 아크릴레이트 함량이 17 중량%인 에틸렌 부틸 아크릴레이트(1)를 사용하였고, 부베이스 수지로 용융지수가 175g/10min이며 부틸 아크릴레이트 28 중량%인 에틸렌 부틸 아크릴레이트(2)를 사용하였다. 또한 사용된 에틸렌계 에틸 아크릴레이트 공중합체는 주베이스 수지로 용융지수가 7g/10min이며 에틸 아크릴레이트 함량이 15 중량%인 에틸렌 에틸 아크릴레이트(3)를 사용하였고, 부베이스 수지로는 용융지수가 275g/10min이고 에틸 아크릴레이트 함량이 25 중량%인 에틸렌 에틸 아크릴레이트(4)를 사용하였다.

카본 블랙으로는 아세틸렌 블랙을 사용하였고, 계면활성제로는 데카글린 지방산 에스테르를 사용하였다.

실시예 1 내지 3에서는 베이스 수지로 에틸렌계 부틸 아크릴레이트 공중합체를 사용하되, 낮은 용융지수를 갖는 주베이스 수지(1)를 단독으로 사용하거나 도는 가공성을 향상하기 위하여 높은 용융지수를 갖는 부베이스 수지(2)를 100:0 내지 70:30에 이르기까지 변화하여 혼합시켰다.

실시예 4 내지 6에서는 베이스 수지로 에틸렌계 에틸 아크릴레이트 공중합체를 사용하되, 낮은 용융지수를 갖는 주베이스 수지(3)를 높은 용융지수를 갖는 부베이스 수지(4)를 다양한 중량비율로 혼합시켰다.

비교예 1 및 비교예 2는 에틸렌계 부틸 아크릴레이트 공중합체를 베이스 수 지로 사용하며, 계면활성제를 첨가하지 않은 것과 과량첨가한 비교예이다.

비교예 3 및 비교예 4는 에틸렌계 에틸 아크릴레이트 공중합체를 베이스 수지로 사용하며, 계면활성제를 첨가하지 않은 것과 과량첨가한 비교예이다.

하기 표 1은 본 실시예 1 내지 6의 조성을 나타내었고 표 2는 비교예 1 내지 4의 조성을 나타내었다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
에틸렌 부틸 아크릴레이트(1)	80	70	100
에틸렌 부틸 아크릴레이트(2)	20	30
에틸렌 에틸 아크릴레이트(3)				75	75	80
에틸렌 에틸 아크릴레이트(4)				25	25	20
계면활성제	0.4	1	4	0.4	1	4
카본 블랙(아세틸렌 블랙)	50	70	60	60	60	60
가교제	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
산화방지제	1	1	1	1	1	1

	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
에틸렌 부틸 아크릴레이트(1)	80	70
에틸렌 부틸 아크릴레이트(2)	20	30
에틸렌 에틸 아크릴레이트(3)			80	70
에틸렌 에틸 아크릴레이트(4)			20	30
계면활성제	0	6	0	6
카본 블랙(아세틸렌 블랙)	50	70	60	60
가교제	0.5	0.5	0.5	0.5
산화방지제	1	1	1	1

3중 압출을 통해 제조되는 전력 케이블의 특성을 모사하기 위하여 상기 표 1 및 표 2와 같은 실시예 및 비교예들의 반도전성 조성물을 혼련하여 도 4와 같은 모형의 시료를 제작하였다. 도 4를 참조하면, 가교 폴리에틸렌으로 제조된 절연체(31)의 상하면에 열을 가하여 본 실시예 및 비교예에 따른 반도전성 조성물(23, 24)을 접착시켰다. 여기서 A는 4.5mm, B는 5mm로 하여 실제 절연층의 두께를 0.5mm로 설계하였으며, 또한 상기 모형에서 C의 길이는 60φ, D의 길이는 80φ로 설계하였다. 그런 후 상기와 같이 제조된 도 2의 모형을 이용하여 절연체(31)의 절연파괴 강도를 측정하였다.

또한 반도전성 조성물의 표면 평활도를 측정하여 실시예들의 결과는 표 3에, 비교예들의 결과는 표 4에 표시하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
절연파괴 강도(kV/mm)	50	55	52	50	53	52
표면 평활도	1	2	2	1	2	2

	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
절연파괴 강도(kV/mm)	40	35	40	38
표면 평활도	3	4	3	4

여기서 절연파괴 강도는 ASTM D149 방법을 따라서 진행하였으며 상부전극과 하부전극 사이에 도 2에 따른 시편을 장착하고 전압을 500V/sec 로 올리면서 절연 파괴 전압을 측정하였다. 절연 파괴 전압을 절연체(31)의 두께로 나누어서 절연파괴 강도를 얻었으며 각 조건에서 20개 씩의 절연파괴 강도 측정 실험을 진행하여 나온 결과를 통계처리하여 나타내었다. 통계처리 방법은 파괴 관련 신뢰성을 평가하는 통상적인 방법으로 사용되는 와이블 통계(Weibull ststistics)를 사용하였으며, 63.2%의 파괴확률을 나타내는 값을 기준으로 표현하였다.

또한 표면 평활도(smoothness)는 본 발명에 따른 반도전성 조성물을 저배율용(×100) 스테레오 현미경을 이용하여 시험용 토크 레오미터(Rheometer)에서 압출된 반도전성 조성물의 표면 돌기를 측정하여 돌기 발생 여부로 나타내었다. 보다 상세하게 0 내지 25um의 돌기 발생은 1, 25um 내지 50um의 돌기발생은 2, 50 내지 75um의 돌기발생은 3, 75 내지 100um의 돌기 발생은 4로 구분하여 표시하였다.

표 3 및 표 4를 참조하여, 실시예 1과 비교예 1을 비교하면 계면활성제 첨가의 유무에 따라 절연파괴 강도가 25% 향상하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예2와 비교예2를 비교하면, 계면활성제의 첨가가 과량이 되면 오히려 절연파괴 강도가 감소하는 것을 알 수 있다.

계면활성제를 첨가하지 않은 비교예 1 및 3을 살펴보면 표면 평활도가 3으로 돌기특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 또한 계면 활성제를 과량 첨가한 비교예 2 및 4를 살펴보면 표면 평활도가 4를 나타내어 케이블 성능에 치명적인 돌기 특성 수준이 나타났다. 이에 반해 실험예1 내지 6을 참조하면 표면 평활도가 1 또는 2로써 돌기특성이 향상되는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 반도전성 조성물은 전력 케이블의 반도전층과 절연층 계면 평활도를 증가시키며, 절연층의 절연파괴 강도를 증가시킨다. 또한 전력 케이블의 압출 성형시 금형의 청소용이성을 확보할 수 있다. 이로써 전력 케이블의 전기 특성을 향상시켜 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims (18)

1. 전력케이블의 반도전층을 구성하는 반도전성 조성물에 있어서,

   에틸렌계 공중합체 수지로 이루어진 베이스 수지 100 중량부;

   카본블랙 45 내지 70 중량부; 및

   비이온성 계면활성제 0.2 내지 5.0 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 수지는,

   부틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며, 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 베이스 수지는,

   부틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며, 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
4. 제3항에 있어서,

   부틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트의 중량 비율은 85:15 내지 70:30인 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 베이스 수지는,

   에틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며, 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 베이스 수지는,

   에틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며, 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
7. 제6항에 있어서,

   에틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20 중량%이며 용융지수가 1 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트 및 에틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량%이며 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트의 중량 비율은 85:15 내지 75:25인 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
8. 제1항에 있어서,

   상기 카본블랙은 아세틸렌 블랙 또는 황함량이 300ppm 이하의 퍼니스 블랙인 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
9. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는,

   소르비탄 지방산 에스테르, 데카글린 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 폴리프로필렌글리콜 및 펜타 엘리스톨 지방산 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
10. 제1항 내지 제9항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,

    상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여,

    산화방지제 0.3 내지 2.0 중량부; 및

    가교제 0.2 내지 2 중량부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전성 조성물.
11. 도체층, 내부반도전층, 절연층, 외부반도전층 및 쉬스층이 내부에서 외부를 향하여 순차적으로 형성된 전력케이블에 있어서,

    상기 내부 및/또는 외부 반도전층은,

    에틸렌계 공중합체 수지로 이루어진 베이스 수지 100 중량부;

    카본블랙 45 내지 70 중량부; 및

    비이온성 계면활성제 0.2 내지 5.0 중량부;를 포함하는 반도전성 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
12. 제11항에 있어서, 상기 베이스 수지는

    부틸 아크릴레이트 함량이 10 내지 20%이며 용융지수가 1.8 내지 8g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
13. 제12항에 있어서,

    상기 베이스 수지 중량부 100에 대하여, 부틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량% 이고 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 부틸 아크릴레이트 25 내지 30 중량부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
14. 제11항에 있어서, 상기 베이스 수지는

    에틸 아크릴 레이트 함량이 10 내지 20%이며 용융지수가 1.8 내지 8 g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
15. 제14항에 있어서,

    상기 베이스 수지 중량부 100에 대하여, 에틸 아크릴레이트 함량이 25 내지 40 중량% 이고 용융지수가 15 내지 300g/10min인 폴리에틸렌 에틸 아크릴레이트 1 5내지 30 중량부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
16. 제11항에 있어서,

    상기 카본블랙은 아세틸렌 블랙 또는 황함량이 300ppm 이하의 퍼니스 블랙인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
17. 제11항에 있어서, 상기 계면활성제는,

    소르비탄 지방산 에스테르, 데카글린 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 폴리프로필렌글리콜 및 펜타 엘리스톨 지방산 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전력 케이블.
18. 제11항 내지 제17항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,

    상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여,

    산화방지제 0.3 내지 2.0 중량부; 및

    가교제 0.2 내지 2 중량부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블.

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