KR100855795B1 - 반도전 난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선 - Google Patents

반도전 난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도전 난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선에 관한 것이다. 본 발명의 반도전 난연 수지 조성물은 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지 및 에틸렌 프로필렌 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 수지 및 에틸렌 공중합체 수지를 포함하여 이루어지는 기본 수지 100 중량부; 카본블랙 5~50중량부; 및 난연제로서, 금속수산화물 30~150 중량부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 반도전 난연 수지 조성물로부터 제조된 반도전 난연 시스체는 극성 수지를 베이스로 하는 폴리비닐클로라이드 조성물뿐만 아니라 비극성 수지인 폴리에틸렌 또는 폴리올레핀 조성물과의 접착력 또한 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 반도전 난연 수지 조성물은 체적저항, 난연 특성 및 저발연 특성이 우수하여, 초고압 케이블에 적용되어 반도전 기능을 발휘함과 동시에 케이블의 난연 특성 및 저발연 특성을 향상시킬 수 있다.
전선, 반도전 난연 수지, 기본수지, 카본블랙, 난연제, 산화방지제

Description

반도전 난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선{Semiconductive flame retardant resin composition and electrical wire manufactured 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 실시예 1~6 및 비교예 1~3의 조성물을 이용하여 제조된 초고압 전선의 구조를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부에 대한 설명>
11...내부도체 13...내부반도전층 15...절연층
17...외부반도전층 19...알루미늄외장층 21...시스체
23...반도전 난연 시스체
본 발명은 반도전 난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시스체와의 접착력이 우수하고, 체적저항, 난연 특성 및 저발연 특성이 우수한 반도전 난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선에 관한 것이다.
종래 사용 전압이 132kV 이상인 초고압 케이블에서는 케이블의 포설 후 시스체의 결함 유무를 전기적인 방법으로 평가하기 위하여 케이블 최외각층에 도전 특성을 지니는 그라파이트를 도포하거나 반도전 특성을 갖는 고분자 조성물을 압출 성형하였다. 시스체에 결함, 특히 구멍이나 크랙 등이 발생되었을 경우 시스체의 하부층을 형성하는 도전성의 편조층에 특정 전압을 가하면 상기와 같이 구성된 반도전성 구조층을 통하여 전기가 흐르게 된다. 이와 같이 종래에는 케이블 최외층의 반도전체는 상기와 같은 단순한 기능만을 발휘하였다.
반도전체를 형성하는 방법 중 그라파이트를 도포하는 방식은 상기에 논한 반도전체의 기능을 최대한 발휘할 수는 있지만, 실제 도포 공정이 복잡하고 균일한 도포에 한계를 나타내고 있다. 또한, 단순히 그라파이트를 도포한 케이블은 난연 특성이 취약하므로 난연성을 향상시키기 위하여 시스체의 난연성을 보강해야만 하며, 도포된 그라파이트는 연소 중 미세 입자를 형성하여 연기밀도를 높게 나타낸다.
최근 들어, 상기와 같은 그라파이트 도포 방식을 대체하여 반도전 특성을 갖는 고분자 조성물을 압출 성형하는 기술이 적용되기도 한다. 그러나, 지금까지 개발되어 시스체로 적용할 수 있는 반도전 재료로는 단순히 폴리에틸렌, 예를 들면 저밀도 폴리에틸렌에 다량의 카본블랙을 충전시킨 고분자 조성물이 폭넓게 사용되 고 있다. 이와 같은 반도전 재료를 사용할 경우, 난연성이 전혀 없는 재료로 케이블의 난연 특성을 확보하기 위해서는 난연성이 우수한 시스 재료를 특별히 적용해야만 한다. 그러나, 초고압용 난연 시스 재료는 가격이 매우 높고 압출 가공 특성이 현저히 낮은 단점이 있다. 비극성의 폴리에틸렌 수지를 기본 수지로 하는 반도전 재료의 경우, 폴리비닐클로라이드와 같은 극성기를 갖는 수지를 베이스로 하는 시스체가 사용되면 반도전 재료와 시스체간의 접착이 어렵다. 이 경우 특별하게 시스체의 표면을 특정한 재료로 처리하여 접착력을 향상시키는 추가공정이 요구된다. 그 결과로, 폴리에틸렌 수지를 근간으로 하는 반도전 재료는 시스체가 폴리에틸렌인 경우에 한정적으로 사용되고 있다. 또한, 근본적으로 폴리에틸렌 수지를 난연화 하는데는 기술적인 제한이 있기 때문에 케이블의 난연성은 한계를 나타낼 수 밖에 없다. 또한, 최근들어서는 관로에 포설되는 초고압 케이블의 경우에도 일정 정도 이상의 난연성이 요구되고 있으며, 케이블 화재시 연기발생 정도에 대한 기준을 제시하며 이에 상응하는 케이블 개발에 대한 요구가 높아지고 있다.
따라서, 시스체와의 접착력이 우수하고, 향상된 체적저항, 난연 특성 및 저발연 특성을 갖는 반도전 난연 수지 조성물을 개발하고자 하는 노력이 관련 분야에서 꾸준하게 이루어져 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출된 것이다.
전술한 종래의 문제점에 기초하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 초고압전선의 일 구성요소인 반도전 난연 시스체가 극성 수지를 베이스로 하는 폴 리비닐클로라이드 조성물뿐만 아니라 비극성 수지인 폴리에틸렌 또는 폴리올레핀 조성물과의 우수한 접착력과 향상된 체적저항, 난연 특성 및 저발연 특성을 갖도록 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 반도전 난연 시스체의 형성에 사용되는 반도전 난연 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제의 달성을 위해 본 발명에서 제공되는 반도전 난연 수지 조성물은 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지 및 에틸렌 프로필렌 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 수지 및 에틸렌 공중합체 수지를 포함하여 이루어지는 기본 수지 100 중량부; 카본블랙 5~50중량부; 및 난연제로서 금속수산화물 30~150 중량부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌 수지로는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌이 바람직하게 사용되며, 상기 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지로는 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 4-메틸펜텐-1, 4-메틸헥센-1, 4,4-디메틸펜텐-1, 노넨-1, 데센-1, 언데센-1 또는 도데센-1이 바람직하게 사용되며, 상기 에틸렌 공중합체 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 메틸 메사크리레이트 공중합체, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌 2-에틸헥실 아크릴레이트 공중합체가 바람직하게 사용된다. 상기 금속수산화물로는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 염기성 탄산 마그네슘, 하이드로 탈사이트, 혼타이트 또는 수산화 마그네사이트가 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 상기 카본블랙은 BET 방법에 따라 질소 흡착으로 측정된 비표면적이 20 내지 2000 m2/g인 것이 바람직하다. 아울러, 상기 반도전 난연 수지 조성물은 산화방지제 0.1~5 중량부 또는 활제 0.5~8 중량부 또는 스테아린산, 파라핀 왁스, 크리스탈린 왁스, 저분자량 폴리에틸렌 왁스 및 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 단일물 또는 2종 이상이 선택된 혼합물로 이루어지는 가공조제 0.5~6 중량부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명은 상기 반도전 난연 수지 조성물과 더불어 상기 반도전 난연 수지 조성물을 이용하여 제조된 반도전 난연 시스체로 피복된 전선을 제공한다.
상기 전선에 있어서, 상기 시스체의 상온에서의 체적저항이 10000Ωm 이하이고, 산소지수가 23% 이상인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 구체적인 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 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명은 통상 132kV 이상인 초고압 케이블의 최외각 층인 반도전 난연 시스체를 구성하는 반도전 난연 수지 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 반도전 난연 수지 조성물은 기본 수지, 카본블랙 및 난연제를 포함하여 이루어진다.
상기 기본 수지는 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지 및 에틸렌 프로필렌 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 수지 및 에틸렌 공중합체 수지를 포함하여 이루어진다.
상기 폴리에틸렌 수지는 특별히 제한되지 않으나, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌이 대표적으로 사용될 수 있다. 기본 수지가 폴리에틸렌 수지 및 에틸렌 공중합체로 이루어질 경우, 함량은 각각 5~60 중량% 및 40~95 중량%인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌의 함량에 관한 수치한정와 관련하여, 상기 하한치를 미달하는 경우에는 결정성 수지의 적용에 따른 기계적 특성의 향상 효과를 기대할 수 없으며, 결정성 수지의 함량이 적음으로 인하여 반도전 난연 시스체의 표면 경도가 낮아 케이블 포설시 시스체가 찢어지거나 긁히는 현상이 발생하여 반도전 난연 시스체의 기능을 상실하기도 한다. 또한, 상기 상한치를 초과할 경우에는, 반도전 특성을 위해 다량 첨가되는 전도성 첨가제 및 난연성을 부여하기 위한 유기 또는 무기 첨가제의 과량 도입에 따른 복합 베이스 수지의 충전성이 저하됨으로 인하여 신장율이 급격히 저하되고, 난연성이 낮아질 뿐만 아니라 압출 가공성이 좋지 않으며, 특히 PVC를 주 수지로 하는 시스체와 접착이 이루어지지 않는다.
상기 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지는 특별히 제한되지 않으나, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 4-메틸펜텐-1, 4-메틸헥센-1, 4,4-디메틸펜텐-1, 노넨-1, 데센-1, 언데센-1 또는 도데센-1이 대표적으로 사용될 수 있다. 기본 수지가 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지 및 에틸렌 공중합체로 이루어질 경우, 함량은 각각 5~60 중량% 및 40~95 중량%인 것이 바람직하다. 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지의 함량에 관한 수치한정과 관련하여, 상기 하한에 미달하는 경우는 반도전성 난연 시스체의 표면 경도 및 외관 품질 향상에 대한 효과를 기대할 수 없으며, 반결정성 수지의 함량이 작음으로 인하여 시스체의 찢김에 대한 내성을 확보하기 어렵다. 또한, 상기 상한을 초과할 경우에는, 비극성 수지의 함량이 높아짐으로 인하여 PVC 시스체와의 접착이 어려우며, 비극성 수지의 함량이 높아짐에 따라 난연성이 낮아지는 문제가 있다.
기본 수지가 에틸렌 프로필렌 수지와 에틸렌 공중합체 수지로 이루어질 경우, 함량은 각각 5~40 중량부 및 60~95 중량부인 것이 바람직하다. 에틸렌 프로필렌 수지의 함량에 관한 수치한정과 관련하여, 상기 하한치에 미달하는 경우에는 결정성 수지의 적용에 따른 기계적 특성의 향상 효과를 기대할 수 없으며 결정성 수지의 함량이 적음으로 인하여 반도전 난연 시스체의 표면 경도가 낮아 케이블 포설시 시스체가 찢어지거나 긁히는 현상이 발생하여 반도전층의 기능을 상실할 수 있다. 또한, 상기 상한치를 초과할 경우에는, 반도전 특성을 위해 다량 첨가되는 전도성 첨가제 및 난연성을 부여하기 위한 유기 또는 무기 첨가제의 과량 도입에 따른 복합 베이스 수지의 충전성이 저하됨으로 인하여 신장율이 급격히 저하되며, 난연성 및 압출 가공성이 낮아지는 문제가 있다. 또한, PVC을 주수지로 하는 시스체와 접착이 원활하지 않아 PVC 시스체 표면을 개질하거나 접착제를 도포해야 하는 단점이 있다.
상기 에틸렌 공중합체 수지는 특별히 제한되지 않으나, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 메틸 메사크리레이트 공중합체, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌 2-에틸헥실 아크릴레이트 공중합체이 대표적으로 사용된다.
본 발명의 반도전 난연 조성물은 전기 전도도을 만족하는 반도전성 조성물을 제조하기 위하여 카본블랙을 함유한다. 상기 카본 블랙은 기본 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 50 중량부로 사용되는 것이 바람직하다. 카본블랙의 함량에 관한 수치한정과 관련하여, 상기 하한치에 미달하는 경우 요구되는 정도의 체적저항값을 확보할 수 없으며, 상기 상한치를 초과하는 경우 인장강도와 신장율과 같은 기계적 특성이 저하될 뿐만 아니라 압출 가공성이 저하되고 절연체와의 접착력도 낮아지는 등의 문제가 있다. 상기 카본블랙은 BET 방법에 따라 질소 흡착으로 측정된 비표면적이 20 내지 2000 m2/g이 바람직하다. 또한, 높은 구조(high structure)을 갖는 비흡습성 그을음 재료인 카본블랙을 적용하는 것이 바람직하다.
상기 난연제로는 금속수산화물이 사용되며, 상기 금속수산화물로는 대표적으로 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 염기성 탄산 마그네슘, 하이드로 탈사이트, 혼타이트 또는 수산화 마그네사이트가 사용될 수 있으며, 비닐실란, 스테아린산, 올레인산, 아미노 폴리실록산 및 고분자 수지 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 표면 처리된 금속수산화물로서 수산화마그네슘 또는 수산화 마그네사이트를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 본 발명의 반도전 난연 수지 조성 물에서 상기 난연제의 함량은 기본 수지 100 중량부에 대하여 30~150 중량부인 것이 바람직하다. 난연제의 함량에 대한 수치한정과 관련하여, 상기 하한치에 미달하는 경우 난연성 확보의 목적을 달성할 수 없을 뿐만 아니라 케이블의 저발연 특성을 확보할 수 없으며, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 추가되는 양과 비례적인 난연성 향상은 이루어지지 않고 오히려 과다한 양이 존재함으로 인해 제조물의 인장강도와 신장율 및 압출 가공성이 저하되는 단점이 있다.
상기 난연제와 함께 보조 난연제가 사용될 수 있다. 보조 난연제는 난연제의 양을 감소시킬 수 있으며, 난연 효과를 증가시킬 수 있다. 보조 난연제로는 적색 인이, 실리콘계 화합물, 붕소 화합물, 탄소 분말 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 브롬계(Br), 염소계(Cl) 또는 불소계(F) 유기 난연제를 사용할 수도 있다. 상기 보조 난연제의 함량은 기본 수지 100 중량부에 대하여 0.3 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 보조 난연제의 함량에 대한 수치한정과 관련하여, 상기 하한에 미달하는 경우에는 난연 효과의 증가를 기대할 수 없으며, 상기 상한을 초과하는 경우에는 저발연 특성을 효과적으로 확보하기 어렵고, 기계적 특성 등을 고려하여 주 난연제의 적용 함량이 감소하여 오히려 난연성이 저하되거나 내열성이 저하된다.
본 발명의 반도전 난연 조성물에는 기본 수지, 카본블랙 및 난연제 외에 산화방지제, 활제, 가공조제와 첨가제들이 첨가될 수 있다. 상기 산화방지제로는 힌더드 페놀계, 포스페이트계, 미다졸계 및 황계 산화방지제를 사용하는 것이 일반적인데, 바람직하게는 힌더드 페놀계와 황계 산화방지제를 혼합하거나 이미다졸계 산 화방지제를 혼합 사용한다. 상기 산화방지제의 함량은 기본 수지 100 중량부에 대하여 0.1~5 중량부인 것이 바람직한데, 산화방지제의 함량에 대한 수치한정과 관련하여 상기 하한치를 미달하면 내열성 향상에 대한 산화방지제의 효과를 기대할 수 없는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하면 내열성 향상 이상의 함량이 적용되어 난연성 및 기계적 특성의 저하를 가져오는 문제가 있다. 활제로는 고분자량 왁스, 저분자량 왁스, 폴리올레핀 왁스, 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 스테아린산, 금속 비누, 유기 실리콘, 지방산 에스터, 지방산 아마이드, 지방 알콜, 지방산 등의 물질이 사용될 수 있으며, 활제의 함량은 기본수지 100 중량부에 대하여 0.5~8 중량부인 것이 바람직한데, 활제의 함량에 대한 수치한정과 관련하여 상기 하한치를 미달하면 컴파운드 과정 중에 점도의 저하 및 배합제의 균일한 혼련을 기대할 수 없는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하면 다량의 첨가량으로 인하여 점도가 급격히 낮아져 오히려 혼련이 불균일하게 되며 산소지수가 저하되는 문제가 있다. 가공 조제로는 스테아린산, 파라핀 왁스, 크리스탈린 왁스, 저분자량 폴리에틸렌 왁스 또는 금속염 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 가공 조제의 함량은 기본수지 100 중량부에 대하여 0.5~6 중량부인 것이 바람직한데, 가공 조제의 함량에 대한 수치범위와 관련하여 상기 하한에 미달하면 압출 가동시 컴파운드의 원활한 흐름성을 기대할 수 없는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하면 다량의 첨가량으로 인하여 압출 가공시 급격한 점도 저하로 오히려 원활한 압출이 되지않고 산소지수가 낮아지는 문제가 있다.
이하, 하기 표 1과 같이 구분 설정하여 조성된 각각의 조성물을 실시예(1~6) 와 비교예(1~3)로 각각 구분 설정하며, 이들 각각의 조성물로부터 제조된 재료 시편 및 전선에 대한 다양한 평가를 행하여 본 발명의 기술적 효과를 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예 (1~6) 및 비교예 (1~3)
하기 표 1과 같은 조성으로 표면 온도가 80℃ 이상인 오픈롤에서 배합을 한 후 170℃ 온도의 프레스에서 20분간 성형하여 시편을 제조하여 일반 특성들을 측정하였다. 또한, 표1 과 같은 조성의 조성물을 이용하여 내부도체(11), 내부반도전층(13), 절연층(15), 외부반도전층(17), 알루미늄 외장층(19), 시스체(21) 및 반도전 난연 시스체(23)으로 이루어진 도 1과 같은 구조의 초고압 전선(25)을 제조하였다. 절연층은 에틸렌 프로필렌 고무 또는 에틸렌 프로필렌 고무를 기본 수지로하는 복합 수지에 가교제, 산화방지제, 가공조제 등을 첨가한 절연 재료를 도체 위에 가압 압출성형을 하였다. 이렇게 압출 성형된 절연체는 스팀에 의한 화학가교 또는 전자선을 이용하여 조사가교 하였다. 상기와 같이 제조된 시편과 전선에 대하여 하기와 같이 상온특성으로 인장강도와 신장율, 노화 특성, 내유 특성 및 전선 완제품에 대한 연기밀도와 난연성 시험을 실시하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3
수지a 80 - - 80 - - - 20 -
수지b - 80 - - 80 - - - -
수지c - - 80 - - 80 - - -
수지d 20 20 - - - - 100 80 -
수지e - - - - 20 20 - - 100
수지f - - 20 20 - - - - -
카본블랙a 40 40 40 - - - 50 50 -
카본블랙b - - - 40 40 40 - - -
카본블랙c - - - - - - - - 50
난연제a 100 100 100 - - - - - -
난연제b - - - 130 130 130 - - -
활제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1 1 1
산화방지제 2 2 2 2 2 2 1 1 1
상기 표 1에서 수지a는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 수지이고, 수지b는 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체 수지이고, 수지c는 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체 수지이고, 수지d는 저밀도 폴리에틸렌이고, 수지e는 선형저밀도 폴리에틸렌이며, 수지f는 에틸렌 옥텐 공중합체 수지이다. 또한, 카본블랙a는 덴카블랙이고, 카본블랙b는 ENSACO이며, 카본블랙c는 FEF N550이다. 아울러, 난연제a는 수산화마그네슘이고, 난연제b는 수산화알루미늄이고, 활제는 스테아린산이며, 산화방지제는 Irganox 1010 (테트라키스[메틸렌(3, 5-디-t-부틸-4-하이드록실 하이드로 시아나메이트)]메탄)이다.
특성 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 시편 및 전선에 대하여 다음과 같이 특성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
1) 상온 특성
IEC-60811-1-1규격에 따라 인장강도와 신장율을 측정하였다.
2) 산소지수
ASTM D 2863에 준하여 난연성을 측정하였다. 요구되는 산소지수는 23% 이상이어야 한다.
3) 난연성 1
IEC 60332-1의 난연 시험 규격에 준하여 시험하였다.
4) 난연성 2
IEC 60332-3 Cat.C의 난연 시험 규격에 준하여 시험하였다. 연소길이 2.4mm이하인 경우를 합격으로 하였다.
5) 연기 밀도
IEC 61034에 준하여 전선 완제품에 대하여 시험하였다. 요구되는 값은 20% 이상이어야 한다.
6) 체적저항
IEC 840에 준하여 평가를 한다. 두께 1mm 정도의 시편 양단에 실버 페이스트를 도포하고 전극간의 거리가 50mm가 되도록 전극를 형성하였으며, 25℃에서 저항을 측정하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3
인장강도(kgf/mm2) 1.12 1.23 1.15 1.01 - 1.25 0.78 0.84 0.67
신장율(%) 223 198 205 278 - 227 321 278 362
산소지수 34 33 32 33 - 32 32 27 29
난연성 1 합격 합격 합격 합격 합격 합격 불합격 불합격 불합격
난연성 2 합격 합격 합격 합격 합격 합격 불합 격 불합 격 불합 격
연기밀도 62 71 68 65 67 65 4 3 5
체적저항(Ωm) 17 15 12 14 15 12 147 89 2×107
상기 실시예 1~6의 경우, 상온 인장강도가 향상되는 등 기계적 특성이 우수하였다. 또한, 반도전 재료에 요구되는 체적 저항치를 안정적으로 확보할 수 있었으며, 상기 재료를 적용한 케이블은 난연성과 연기밀도 요구치를 만족하였다. 또한, 10~104Ωm의 우수한 전기적 특성을 나타내었다.
저밀도 폴리에틸렌 수지를 기본수지로 사용하고 여기에 구조가 발달된 카본블랙을 첨가한 비교예 1~2의 경우, 체적저항은 만족하였으나 이를 적용한 케이블은 난연성과 연기밀도 특성을 근본적으로 만족할 수 없었다. 또한, 압출시 PVC 시스체와의 접착이 이루어지지 않아 제품으로 사용하는데 문제가 있었다.
선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 기본수지로 사용하고 여기에 일반적인 저구조(low structure)의 카본블랙을 첨가한 비교에 3의 경우, 상온에서의 체적저항이 요구치를 만족하지 못하였다. 또한, 근본적으로 재료의 난연성이 부족하여 이를 적용한 케이블은 난연성과 연기밀도 특성을 만족하지 못하였으며, 압출시 PVC 시스체와의 접착이 이루어지지 않았다.
이상에서 설명된 본 발명의 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
본 발명에 따른 반도전 난연 수지 조성물로부터 제조된 반도전 난연 시스체는 극성 수지를 베이스로 하는 폴리비닐클로라이드 조성물뿐만 아니라 비극성 수지인 폴리에틸렌 또는 폴리올레핀 조성물과의 접착력이 우수하다. 또한, 본 발명에 따른 반도전 난연 수지 조성물은 체적저항, 난연 특성 및 저발연 특성이 우수하여, 초고압 케이블에 적용되어 반도전 기능을 발휘함과 동시에 케이블의 난연 특성 및 저발연 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 폴리에틸렌 수지, 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지 및 에틸렌 프로필렌 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 수지 10~30 중량% 및 에틸렌 공중합체 수지 70~90 중량%로 이루어지는 기본 수지 100 중량부;
    BET 방법에 따라 질소 흡착으로 측정된 비표면적이 20 내지 2,000 ㎡/g인 고구조(high structure) 카본블랙 5~50 중량부; 및
    금속수산화물 난연제 30~150 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 수지는 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 4-메틸펜텐-1, 4-메틸헥센-1, 4,4-디메틸펜텐-1, 노넨-1, 데센-1, 언데센-1 및 도데센-1으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌 공중합체 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 메틸 메사크리레이트 공중합체, 에틸렌 부틸 아크릴레이트 공중합체 및 에틸렌 2-에틸헥실 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 금속수산화물은 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 염기성 탄산 마그네슘, 하이드로 탈사이트, 혼타이트 및 수산화 마그네사이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반도전 난연 수지 조성물은 산화방지제 0.1~5 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도전 난연 수지 조성물은 활제 0.5~8 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    스테아린산, 파라핀 왁스, 크리스탈린 왁스, 저분자량 폴리에틸렌 왁스 및 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 단일물 또는 2종 이상이 선택된 혼합물로 이루어지는 가공조제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도전 난연 수지 조성물.
  13. 제1항, 제5항 내지 제8항 및 제10항 내지 제12항 중 선택된 어느 한 항에 따르는 반도전 난연 수지 조성물을 이용하여 제조된 반도전 난연 시스체로 피복된 전선.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시스체는 상온에서의 체적저항이 10000Ωm 이하이고, 산소지수가 23% 이상인 전선.
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