KR100789760B1 - 발포 수지 조성물, 그것을 이용한 발포체 및 동축 절연케이블 - Google Patents

발포 수지 조성물, 그것을 이용한 발포체 및 동축 절연케이블 Download PDF

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Abstract

발포성 조성물에 있어서, 불소 수지, 및 전기절연성 위스커를 함유시킨 발포성 조성물을 제작하고, 이 발포성 조성물을 발포제를 혼합해서 발포시킴으로써, 발포되는 기포의 지름이 작은 불소 수지 조성물을 제공할 수 있으며, 발포된 발포체의 기포지름을 작게 할 수 있고, 또 발포체로 이루어지는 절연체층을 중심도체의 주위에 배치한 동축 절연 케이블을 제공할 수 있다.

Description

발포 수지 조성물, 그것을 이용한 발포체 및 동축 절연 케이블{EXPANDABLE RESIN COMPOSITION, EXPANDED ARTICLE USING THE SAME AND COAXIAL INSULATED CABLE}
불소 수지를 함유한 조성물을 발포한 발포체는, 동축 절연 케이블의 도체의 절연층을 비롯해서 절연체층, 완충체층으로서 이용되고 있다. 동축 절연 케이블을 예로 들면, 중심도체의 주위에 형성되는 절연층으로서 불소 수지를 함유한 발포체로 한 경우에는, 발포체층을 형성하지 않은 경우에 비해서 유전율이 작은 것이 얻어지므로, 신호의 고속전송이 가능하며, 전기신호의 감쇠가 작고 특성이 우수한 케이블을 얻을 수 있다.
발포체층의 형성은, 불소 수지 등의 조성물을 용융해서 성형할 때에 동시에 발포시킴으로써 형성하는 것이 행해지고 있으며, 불소 수지를 함유한 조성물의 발포에 있어서는, 발포제로서 질소 등의 기체를 이용하고, 발포핵제로서는 질화 붕소가 이용되고 있다. 발포체층의 유전율은, 발포체층의 기공율에 좌우되므로, 기공율을 크게 해서 유전율이 작은 발포체층이 요구되고 있다.
발포핵제로서 사용하는 질화 붕소는 흡습성이 없고, 또 전기적 특성에 악영향을 미치지 않는 것으로서, 동축 절연 케이블의 절연용 발포체층을 형성할 때에 이용되는 발포핵제로서는 바람직한 성분이지만, 형성되는 기포가 크고, 특히 중심도체의 선지름이 작아 절연층의 두께가 얇은 동축 절연 케이블에 요구되는 미세한 기포의 형성에는 불충분한 것이며, 보다 미세한 기공을 형성할 수 있는 발포 조성물 및 발포체가 요구되고 있었다.
본 발명은, 불소 수지를 함유한 발포체에 있어서, 큰 기공율로 미세한 기포를 형성할 수 있는 발포용 조성물, 발포체 및 동축 절연 케이블을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다.
본 발명의 과제는, 발포성 조성물에 있어서, 불소 수지, 및 전기절연성 위스커를 함유하는 발포성 조성물에 의해 해결할 수 있다.
전기절연성 위스커가 붕산 알루미늄, 붕산 마그네슘, 티탄산 칼륨, 질화 규소로부터 선택되는 적어도 1종인 상기 발포성 조성물이다.
또한 합성수지 발포체에 있어서, 불소 수지 및 전기절연성 위스커를 갖는 조성물을 발포제를 혼합해서 발포시킨 발포체이다.
또한 동축 절연 케이블에 있어서, 중심도체의 주위에 불소 수지 및 전기절연성 위스커를 함유하는 조성물을 발포시킨 발포체로 이루어지는 절연체층을 갖는 동축 절연 케이블이다.
본 발명의 발포성 조성물은 불소 수지를 함유한 발포성 조성물을, 위스커를 발포핵제로 해서 발포를 행한 것이며, 형성된 발포체는 미세한 기포를 갖는 것이며, 발포체층의 두께가 얇은 경우에도, 기계적, 전기적으로 안정된 성능의 발포체층이 얻어지므로, 고신뢰성이 요구되는 동축 절연 케이블용의 절연층으로서 유용한 발포체를 제공하는 것이 가능해진다.
도1은, 본 발명의 실시예를 설명하는 현미경 사진이다.
도2는, 본 발명의 비교예를 설명하는 현미경 사진이다.
도3은, 본 발명의 비교예를 설명하는 현미경 사진이다.
이하, 본 발명에 의한 실시형태에 대해서 서술한다.
본원 발명은 발포핵제로서 전기절연성 위스커를 이용함으로써, 질화 붕소 입자를 발포핵제로 한 경우에 비해서 미세한 독립 기포를 갖는 발포체가 얻어지는 것을 발견한 것이다.
즉, 지금까지 발포핵제로서 이용되고 있던 질화 붕소는, 입자상, 인편상(鱗片狀) 입자가 이용되고 있었지만, 뜻밖에도 수염형상의 절연성의 위스커를 이용함으로써 발포율이 커서 미세한 기포를 형성하는 것이 가능한 것을 발견한 것이다.
본 발명에 있어서 발포핵제로서 사용 가능한 위스커로서는, 전기적 특성에 영향을 미치지 않는 절연성의 세라믹계의 위스커를 이용할 수 있다.
구체적으로는, 붕산 알루미늄 위스커, 붕산 마그네슘 위스커, 티탄산 칼륨 위스커, 질화 규소 위스커로부터 선택되는 위스커를 들 수 있고, 이들의 1종 또는 복수종을 혼합해서 사용할 수 있다. 예를 들면 붕산 알루미늄 위스커로서는, 시코쿠카세이제의 아르보렉스Y(개수 평균 지름 0.5∼1㎛ 개수 평균 길이 10∼30㎛)를 들 수 있다. 또한 티탄산 칼륨 위스커로서는, 오츠카카가쿠제의 티스모D(개수 평균 지름 0.2∼0.5㎛ 개수 평균 길이 10∼20㎛)를 들 수 있다.
또한 발포 조성물중의 절연성 위스커는 발포 조성물중에 0.1~5질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.1~1질량%로 하는 것이 보다 바람직하다.
절연성 위스커의 양이 0.1질량%보다 적은 경우에는 발포율이 저하되므로 바람직하지 못하고, 5질량%보다 많은 경우에는 기포가 크게 되거나, 전기적 특성을 저하시키는 원인이 되므로 바람직하지 못하다.
또한 본 발명에 이용하는 전기절연성 위스커는, 애스펙트비가 10∼100정도이며, 지름이 0.1㎛∼1㎛인 것이 바람직하고, 이것보다 큰 위스커로는, 미세한 기포를 형성할 수 없게 된다.
또한 본 발명의 발포용 조성물, 및 발포체에 이용하는 불소 수지로서는, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로프로필비닐에테르 공중합체 등의 테트라플루오로에틸렌-알킬비닐에테르 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로부틸에틸렌 공중합체, 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 폴리불화 비닐리덴 등의 열가소성 불소 수지를 들 수 있다.
또한 본 발명의 발포체의 발포는, 용융한 조성물중에 질소 등의 기체를 발포제로서 주입하거나, 또는 가열에 의해 열분해해서 기체를 발생시키는 발포성 물질 등을 발포 수지 조성물에 혼합함으로써 행해도 좋다.
이하에 실시예, 비교예를 나타내어 본 발명을 설명한다.
실시예1
테트라플루오로에틸렌-플루오로알킬비닐 공중합체(미츠이· 듀폰 플루오로케미칼제 FEP5100J) 99.5질량%, 붕산 알루미늄 위스커(시코쿠카세이제 아르보렉스Y) 0.5질량%를 함유하는 조성물을, 압출기에 있어서 다이 온도 380℃에서 압출성형하고, 0.52MPa의 질소를 주입하고, 압출기에 부착된 헤드를 주행하는 지름 0.511mm의 은도금 연동선 상에 발포성형에 의해 외경 1.44mm의 발포체층을 형성하고, 동축 절연 케이블용의 중심도체의 주위에 발포체층에 의한 피복체를 형성했다. 얻어진 발포체층의 정전용량을 측정하여, 이하의 식1에 의해, 유전율ε을 구하고, 얻어진 유전율에 기초하여 기공율V(%)을 구했다.
식1 ε=(C×log(D/d))/24.16
여기에서, C:1m당의 정전용량(pF)
D:외경(mm)
d:도체의 지름(mm)
식2 V=(1-logε/logεf)×100
여기에서, εf:발포체층을 구성하는 조성물의 발포전의 유전율
단위길이당의 정전용량: 75.2pF/m, 유전율ε은 1.400, 기공율은 54.6%였다.
또한 얻어진 중심도체의 피복체를 그 축에 수직인 면에서 절단하고, 단면을 현미경으로 관찰하여, 현미경 사진을 도1에 나타낸다.
임의로 추출한 50개의 기포의 평균 지름은 24.2㎛였다.
비교예1
실시예1에 있어서 이용한 발포용 조성물을, 질화 붕소 입자를 발포제로서 혼합한 불소 수지 조성물(듀폰제 FR5030)로 바꾼 점을 제외하고 동일하게 해서 발포체층을 갖는 중심도체의 피복체를 제작하여, 실시예1과 동일하게 해서 정전용량을 측정했다. 정전용량 77pF/m, 유전율ε은 1.434, 기공율은 51.4%였다.
또한 얻어진 중심도체의 피복체를 그 축에 수직인 면에서 절단하고, 단면을 현미경으로 관찰하여, 현미경 사진을 도2에 나타낸다.
임의로 추출한 50개의 기포의 평균 지름은 41.7㎛였다.
비교예2
실시예1에서 사용한 붕산 알루미늄 위스커를 붕산 알루미늄 입자(시코쿠카세이제 아르보라이트03T 개수 평균 입경 3㎛)로 바꾼 점을 제외하고 동일하게 해서 발포체층을 갖는 중심도체의 피복체를 제작하여, 실시예1과 동일하게 해서 정전용량을 측정했다. 정전용량 78.5pF/m, 유전율ε은 1.462, 기공율은 48.8%였다.
또한 얻어진 중심도체의 피복체를 그 축에 수직인 면에서 절단하고, 단면을 현미경으로 관찰하여, 현미경 사진을 도3에 나타낸다.
이상의 실시예, 비교예에서 나타내듯이, 본 발명의 위스커를 발포핵제로서 형성한 발포체층은 유전율이 낮아, 질화 붕소 등의 입자를 이용한 경우에 비해서 기공지름이 작은 발포체를 형성할 수 있다.
본 발명의 발포성 조성물은, 불소 수지를 함유한 발포성 조성물을 위스커를 발포핵제로 해서 함유하고 있으며, 그것을 발포시킨 발포체는 미세한 기포를 갖는 것이며, 발포체층의 두께가 얇은 경우에도, 기계적, 전기적으로 안정된 성능의 발포체층이 얻어지므로, 고신뢰성이 요구되고, 또 선지름이 가는 동축 절연 케이블의 절연층으로서 바람직하다.

Claims (4)

  1. 발포성 조성물에 있어서, 불소 수지, 및 전기절연성 위스커를 함유하고, 상기 전기절연성 위스커의 지름은 0.1㎛~1㎛이며, 상기 발포성 조성물 중의 상기 전기절연성 위스커의 함유량은 0.1~1질량%인 것을 특징으로 하는 발포성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 전기절연성 위스커가 붕산 알루미늄, 붕산 마그네슘, 티탄산 칼륨, 질화 규소로부터 선택되는 1종이상인 것을 특징으로 하는 발포성 조성물.
  3. 합성수지 발포체에 있어서, 제1항에 기재된 불소 수지 및 전기절연성 위스커를 갖는 조성물을 발포제를 혼합해서 발포시킨 것을 특징으로 하는 발포체.
  4. 동축 절연 케이블에 있어서, 중심도체의 주위에 불소 수지 및 전기절연성 위스커를 함유하는 조성물을 발포시킨 발포체로 이루어지는 절연체층을 갖는 것을 특징으로 하는 동축 절연 케이블.
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