KR100764293B1 - 케이블의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케이블의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서 제공하는 케이블의 제조방법은, 내부도체를 준비하는 단계; 상기 내부도체 외주부에 베이스수지 및 유기실란화합물을 포함하는 절연체 형성용 조성물을 압출하여 절연체를 형성하는 단계; 상기 절연체의 외주부에 베이스수지 및 가수분해 촉매를 포함하는 시스체 형성용 조성물을 압출하여 시스체를 형성하는 단계; 및 상기 내부도체 준비, 절연체 형성 및 시스체 형성 단계를 통해 제조되는 예비-케이블을 0 내지 100℃에서 방치하여 절연체의 베이스수지를 가교시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 케이블의 제조 방법은 가수분해 촉매를 절연체 형성을 위한 조성물에 직접 첨가하지 않고, 절연체 압출 후 시스체로부터 확산을 통해 절연체에 전달되도록 함으로써, 절연체의 가교 특성을 향상시킴과 동시에 절연체 압출시 압출성을 향상시킬 수 있다.
케이블, 내부도체, 절연체, 시스체, 가수분해

Description

케이블의 제조방법{Method of preparing cable}
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 종래의 통상적인 케이블의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 케이블 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
<도면의 주요부에 대한 설명>
11...내부도체 13...절연체 15...시스체
본 발명은 케이블의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 절연체의 압출시 스코치의 발생을 방지하여 압출 부하를 낮춤으로써 작업성이 향상된 케이블의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전자 산업과 통신 기술이 급속도로 발전하면서 케이블의 수요가 크게 증가하고 있으며, 전송용량, 전송속도 등의 성능 향상 및 대량 생산을 위한 작업성 향상과 관련한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
도 1은 종래의 통상적인 케이블의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 케이블은 내부도체(11), 절연체(13) 및 시스체(15)로 구성되는 것이 통상적이며, 시스체(15)는 절연체(13)를 보호하기 위해 구비된다.
상기 절연체(13)는 기계적 강도를 보강하기 위하여 절연체 재료인 고분자 수지를 수가교 방식으로 가교시키게 된다. 수가교는 가수 분해 가능한 유기실란이 수분에 의하여 가수 분해된 후 축합 반응에 의하여 가교가 진행된다. 미국특허 US 3646155, US 4117195 및 US 5112919에는 다양한 종류의 가수분해 촉매를 절연체 형성을 위한 조성물에 첨가하여 유기실란의 가수분해를 촉진시킨 기술에 관하여 개시되어 있다. 그러나, 이러한 가수분해 촉매는 완성된 절연체의 가교 속도를 증진시키는데 큰 도움이 되지만, 압출 중 습기 등 미소량의 수분에 의한 가수분해 속도 또한 증진시켜, 압출 중 원치 않는 가교 반응(스코치)의 원인이 되기도 한다. 이로 인해, 절연체의 압출시 압출 부하가 커져 작업성이 저하되는 문제가 있다.
전술한 바와 같이 종래의 케이블 제조방법에 갖는 기술적 단점을 해결하기 위한 노력이 관련 분야에서 꾸준하게 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출된 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 케이블 절연체의 압출시 스코치의 발생을 방지하여 압출 부하를 낮춤으로써 작업성을 향상시키고자 함에 있으며, 이 러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 케이블의 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
전술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 케이블의 제조방법은, (S1)내부도체를 준비하는 단계; (S2)상기 내부도체의 외주부에 베이스수지 및 유기실란화합물을 포함하는 절연체 형성용 조성물을 압출하여 절연체를 형성하는 단계; (S3)상기 절연체의 외주부에 베이스수지 및 가수분해 촉매를 포함하는 시스체 형성용 조성물을 압출하여 시스체를 형성하는 단계; 및 (S4)상기 내부도체 준비, 절연체 형성 및 시스체 형성 단계를 통해 제조되는 예비-케이블을 0 내지 100℃에서 방치하여 절연체의 베이스수지를 가교시키는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 (S1)단계의 내부도체는 구리합금으로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 (S2)단계의 절연체 형성용 조성물에 포함되는 베이스수지 및 상기 (S3)단계의 시스체 형성용 조성물에 포함되는 베이스수지는 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 호모폴리프로필렌, 랜덤폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리플루오르화 비닐리덴, 에틸렌 테트라플루오르에틸렌 공중합체 및 폴리테트라플루오르에틸렌으로 이루어진 군으로 부터 선택되는 것이 바람직하다. 상기 가수분해 촉매는 디부틸틴디라우레이트, 도데실벤젠술폰산 및 지방산으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하며, 상기 (S3)단계의 시스체 형성용 조성물에 첨가되는 베 이스수지 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 구체적인 실시예를 들어 설명하고, 필요한 경우에는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않아야 하며, 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.
본 발명은, 케이블의 절연체 형성시 절연체 형성용 조성물에 직접 가수분해 촉매를 첨가할 경우 스코치 발생으로 압출 부하가 증가하는 문제를 해결하기 위하여, 가수분해 촉매를 절연체 형성용 조성물에 직접 첨가하지 않고 시스체 형성용 조성물에 가수분해 촉매를 첨가하여 시스체를 형성하고, 가수분해 촉매가 확산을 통해 시스체로 부터 절연체로 전달될 수 있도록 함으로써, 절연체의 가교성을 높임과 동시에 압출 부하를 낮추어 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 케이블 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 케이블 제조방법은 내부도체 준비 단계, 절연체 형성 단계, 시스체 형성 단계 및 절연체의 베이스수지를 가교시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 케이블의 제조방법에 따르면, 먼저 내부도체를 준비한다. 내부도체는 단선 또는 2 이상의 선을 꼬아서 제조될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니나 전기전도성 및 경제성을 고려할 때 구리 합금이 바람직하게 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 내부도체 외주부에 불포화 유기 실란이 결합 된 베이스수지 의 절연체 형성용 조성물을 압출하여 절연체를 형성한다. 상기 베이스수지 100 중량부에 대한 유기실란화합물의 첨가량은 0.9 내지 4.5이면 바람직하다. 상기 유기실란화합물의 첨가량에 관한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미달하면 원하는 가교밀도에 도달하지 못하여 기계적 물성을 만족하지 못하여 바람직하지 못하고, 상기 상한치를 초과하면 전선제조 과정 중 과도한 실란의 함량으로 인하여 인장신율의 저하 및 스코치 발생으로 인한 외관 불량을 발생하여 바람직하지 못하다.
상기 베이스수지로는 케이블의 절연체 형성을 위해 통상적으로 사용되는 수분에 의하여 가교 가능한 불포화 유기실란이 결합된 고분자수지들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐아세테이트공중합체, 에틸렌-비닐아크릴레이트공중합체, 호모폴리프로필렌, 랜덤폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리플루오르화 비닐리덴, 에틸렌 테트라플루오르에틸렌 공중합체 및 폴리테트라플루오르에틸렌이 사용될 수 있다. 또한, 상기 유기실란화합물로는 절연체 형성에 있어 고분자 수지의 가교에 통상적으로 사용되는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 상기 절연체 형성용 조성물에는 성능 향상을 위해 무기난연제, 산화방지제 또는 활제 등의 첨가제들이 첨가될 수 있다.
다음으로, 상기 절연체의 외주부에 베이스수지 및 가수분해 촉매를 포함하는 시스체 형성용 조성물을 압출하여 시스체를 형성한다.
상기 베이스수지로는 케이블의 시스체 형성을 위해 통상적으로 사용되는 고분자수지들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐아세테이트공중합체, 에틸렌-비닐아크릴레이트공중합체, 호모폴리프로필렌, 랜덤폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리플루오르화 비닐리덴, 에틸렌 테라플루오르에틸렌 공중합체 및 폴리테트라플루오르에틸렌이 사용될 수 있다, 상기 가수분해 촉매로는 종래 통상적으로 사용된 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적으로 디부틸틴디라우레이트, 도데실벤젠술폰산 및 지방산이 사용될 수 있다. 상기 가수분해 촉매는, 내열 특성을 고려할 때, 시스체 형성용 조성물에 첨가되는 베이스수지 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부로 첨가되면 바람직하다. 상기 가수분해 촉매의 함량에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미달하면 정하여진 온도에서 촉매 확산에 의한 가수분해 진행이 미흡하여 원하는 물성에 도달하지 못하여 바람직하지 못하고, 상기 상한치를 초과하면 촉매물질의 불순물 역할이 증가함으로 물성이 저하하여 바람직하지 못하다.
또한, 상기 시스체 형성용 조성물에는 성능 향상을 위해 무기난연제, 산화방지제 또는 활제 등의 첨가제들이 첨가될 수 있다.
마지막으로, 상기 내부도체 준비, 절연체 형성 및 시스체 형성 단계를 거쳐 절연체의 베이스수지의 가교가 일어 나기 전 상태인 예비-케이블이 제조되면, 예비-케이블을 0 내지 100℃에서 방치하여 절연체의 베이스수지를 가교시킴으로써 케이블이 제조된다. 이 때, 시스체에 함유된 가수분해 촉매들이 절연체로 확산되면서 절연체에서의 가수분해 및 축합 반응을 촉진시키게 된다. 상기 예비-케이블의 절연체에서의 가수분해 및 축합반응 촉진을 위한 온도 조건에 대한 수치범위와 관련하여, 상기 하한치에 미달하면 공기 중 존재하는 수분의 함량이 매우 낮아져 수분확산에 의한 가수분해 반응을 기대하기 어려워 바람직하지 못하고, 상기 상한치를 초과하면 바람직하지 못하다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 구열에 의한 시스체 외관 변형이 발생할 수 있어체적인 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
시스체 시편의 제조( 실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2) 및 물성 평가
하기 표 1과 같은 조성으로 오픈롤에서 혼련 후 온도 170℃의 프레스에서 10 분간 성형하여 시스체 시편을 제조하였다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
베이스수지 100 100 100 100 100
무기난연제 140 140 140 140 140
산화방지제 3 3 3 3 3
활제 2 2 2 2 2
기타첨가제 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5
디부틸틴디라우레이트 1 3 - 5 -
도데실벤젠술폰산 - - 3 - -
제조된 시편에 대하여 상온 특성 및 내열성 시험을 실시하였다. 상온 특성으로 인장 강도 및 신장율을 측정하였으며, 인장 강도 및 신장율의 요구되는 값은 각각 0.92kgf/㎟ 이상 120% 이상이다. 내열 특성으로는 인장 강도의 잔율 및 신장율의 잔율을 측정하였으며, 인장 강도의 잔율 및 신장율의 잔율의 요구되는 값은 각각 121℃ 온도에서 168 시간 방치 후 측정하였을 때 70% 이상, 60% 이상이다. 상기와 같은 방법에 의해 측정한 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
상온특성 인장 강도(kgf/㎟) 0.97 1.01 1.00 1.02 0.96
신장율(%) 184 179 182 150 197
내열특성 인장 강도 잔율(%) 102 99 97 92 109
신장율 잔율(%) 81 69 71 56 85
상기 표 2에 나타낸 바에 따르면, 가수분해 촉매를 포함한 실시예 1 내지 3의 시편들은 기준치를 넘어 비교예 2의 시편과 유사한 또는 그 이상의 상온 특성 및 내열 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 그러나, 가수분해 촉매가 베이스수지 100 중량부 기준으로 5 중량부가 첨가된 비교예 1의 경우 상온 특성 및 인장 강도의 잔율은 기준치를 넘었으나, 신장율의 잔율이 기준치에 못 미치는 것으로 나타났다.
케이블의 제조( 실시예 4, 5 및 비교예 3, 4)
가수분해 촉매를 포함하지 않는 불포화 유기실란이 결합된 고분자 절연체를 내부도체 표면에 압출한 후 가수분해 촉매를 포함한 시스 재료인 실시예 2를 시스체로 압출하여 케이블(실시예 4)을 제조하였다.
가수분해 촉매를 포함하지 않는 불포화 유기실란이 결합된 고분자 절연체를 내부도체 표면에 압출한 후 가수분해 촉매를 포함한 시스 재료인 실시예 3을 시스체로 압출하여 케이블(실시예 5)을 제조하였다.
가수분해 촉매를 포함한 불포화 유기실란이 결합된 고분자 절연체를 내부도체 표면에 압출한 후 가수분해 촉매를 포함한 시스 재료인 실시예 2를 시스체로 압출하여 케이블(비교예 3)을 제조하였다.
가수분해 촉매를 포함한 불포화 유기실란이 결합된 고분자 절연체를 내부도체 표면에 압출한 후 가수분해 촉매를 포함하지 않는 시스 재료인 비교예 2를 시스체로 압출하여 케이블(비교예 4)을 제조하였다.
압출 부하 측정 및 핫세트 시험
스코치 발생 정도를 비교하기 위하여 각 케이블의 절연체 압출 중 10분 간 압출 설비를 정지한 후 재가동하여, 비교예 4의 압출 부하를 100으로 두고 압출 부하를 평가하였다.
또한, 제조된 케이블은 90℃ 스팀 챔버에서 4 시간 동안 보관하여 수가교 반응을 진행시킨 후, 상온 방치 후 핫세트 시험 통과에 걸리는 시간을 측정하여 비교하였다. 핫세트 시험시, 시편에 20N/㎠의 하중을 가하고, 200℃의 온도에 15분간 방치하고 길이를 측정한 후, 하중을 제거하고 5분간 방치하여 길이를 측정하였을 때 각각 원래 길이의 175%와 15% 이상 변화가 일어나지 않아야 한다.
하기 표 3에 압출 부하 및 핫세트 시험 결과를 기재하였다.
구 분 실시예 4 실시예 5 비교예 3 비교예 4
압출 부하 60 60 100 100
핫세트(90℃) 110/10 100/5 75/5 80/10
핫세트시험 통과 소요시간 15주 14주 8주 12주
상기 표 3의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 4 및 5는 절연체에 가수분해 촉매를 포함하지 않아 압출 특성이 비교예 4에 비해 우수하였으며, 가교 특성도 비교예 4에 준하는 특성을 나타내고 있으며, 비교예 3은 절연체에 포함된 가수분해 촉매의 영향으로 압출성이 비교예 4와 동일하였으나, 가교 특성은 촉매 확산의 영향으로 비교예 4보다 우수함을 알 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
본 발명에 따른 케이블의 제조 방법은, 가수분해 촉매를 절연체 형성을 위한 조성물에 직접 첨가하지 않고, 시스체 형성용 조성물에 가수분해 촉매를 첨가하고 시스체를 형성하여, 가수분해 촉매가 절연체 압출 후 확산을 통해 시스체로부터 절연체에 전달되도록 함으로써, 절연체의 가교 특성을 향상시킴과 동시에 절연체 압출시 압출성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. (S1)구리합금으로 이루어진 단선 또는 2선 이상으로 이루어진 내부도체를 준비하는 단계;
    (S2)상기 내부도체 외주부에 베이스수지 및 유기실란화합물을 포함하는 절연체 형성용 조성물을 압출하여 절연체를 형성하는 단계;
    (S3)상기 절연체의 외주부에 베이스수지 및 가수분해 촉매를 포함하는 시스체 형성용 조성물을 압출하여 시스체를 형성하는 단계; 및
    (S4)상기 내부도체 준비, 절연체 형성 및 시스체 형성 단계를 통해 제조되는 예비-케이블을 0 내지 100℃에서 방치시켜 절연체의 베이스수지를 가교시키는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 케이블의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (S2)단계의 절연체 형성용 조성물에 포함되는 베이스수지는, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐아세테이트공중합체, 에틸렌-비닐아크릴레이트공중합체, 호모폴리프로필렌, 랜덤폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌, 폴리화와비닐, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리플루오르화 비닐리덴, 에틸렌 테트라플루오르에틸렌 공중합체 및 폴리테트라플루오르에틸렌로 이루어진 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 단일수지 또는 둘 이상의 혼합수지 100 중량부에 불포화 유기실란을 0.9내지 4.9를 결합시킨 것을 특징으로 하는 케이블의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (S3)단계의 시스체 형성용 조성물에 포함되는 베이스수지는, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 호모폴리프로필렌, 랜덤폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리플루오르화 비닐리덴, 에틸렌 테트라플루오르에틸렌 공중합체 및 폴리테트라플루오르에틸렌으로 이루어진 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 단일수지 또는 둘 이상의 혼합수지인 것 특징으로 하는 케이블의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (S3)단계의 가수분해 촉매는, 디부틸틴디라우레이트, 도데실벤젠술폰산 및 지방산 중 선택된 어느 하나의 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 케이블의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (S3)단계의 가수분해 촉매는, 시스체 형성용 조성물에 첨가되는 베이스수지 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는 케이블의 제조방법.
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