KR101385985B1 - 알루미늄 도체를 위한 피복 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선 및 케이블 - Google Patents

알루미늄 도체를 위한 피복 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선 및 케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄 도체를 위한 피복 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 전선 및 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 (A)기초 수지, (B)커플링제, (C)난연제 및 (D)안정화제를 포함하고, 상기 기초 수지는 (A1)에틸렌계 공중합체 수지와 (A2)폴리올레핀계 공중합체 수지의 혼합물이고, 상기 (A)기초 수지와 (B)커플링제의 합 (A) + (B) 에 있어서, 상기 (A1)은 80-90중량%, (A2)는 9-13중량%, (B)는 1-7중량%로 포함되는 알루미늄 도체 피복 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 전선 및 케이블에 관한 것이다.

Description

알루미늄 도체를 위한 피복 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선 및 케이블{COMPOSITION FOR SHEATHING ALUMINUM CONDUCTOR AND ELECTRICAL WIRE AND CABLE PREPARED USING THE SAME}
본 발명은 알루미늄 도체를 위한 피복 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 전선 및 케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 피복 조성물의 특정 성분을 특정 함량으로 포함시켜, 알루미늄 도체에 대한 화학적 물리적 영향이 적고 알루미늄 도체와 접촉시 노화를 최소화할 수 있고, 유연성, 내열성, 난연성, 내유성 등이 높으며, 환경 친화적인 효과도 갖는 알루미늄 도체용 피복층을 구현할 수 있는, 알루미늄 도체를 위한 피복 조성물, 및 이를 이용하여 제조된 전선 및 케이블에 관한 것이다.
종래 자동차용 전선과 케이블은 구리 도체선을 사용하여 왔다. 최근 자동차의 연비 규제가 강화됨에 따라, 자동차 부품인 전선과 케이블도 경량화되는 추세에 있다. 그 결과, 종래 구리 도체선이 알루미늄 도체선으로 대체되고 있다. 알루미늄 도체선(비중:2.70)은 구리 도체선(비중:8.92)에 비해 상대적으로 비중이 작아 가볍기 때문이다.
그러나, 알루미늄 도체선은 금속의 이온화 경향 차이에 의해 구리 도체선에 비해 이온화 속도가 빠르다. 그 결과, 도체선에 피복된 피복층을 급격히 노화시킬 수 있다. 또한, 기존에 피복 조성물에 포함되던 폴리비닐클로라이드(PVC)와 에틸렌비닐아세테이트(EVA)의 아세테이트 성분, 및 안정제로 포함되던 설퍼(sulfur)계 안정제, 할로겐계 난연제 등은 알루미늄 도체선과 피복 조성물 자체를 노화시킬 수 있다. 또한, 이러한 성분들은 알루미늄 도체선과도 반응하여 알루미늄 도체선을 구리 도체선에 비해 상대적으로 빨리 부식시킬 수 있다. 이러한 피복 조성물의 노화 및 알루미늄 도체선의 부식은 도체선을 노출시켜 전선의 효율성을 떨어뜨릴 수 있다.
또한, 할로겐계 난연제는 화재시 염소, 브롬과 같은 유독 가스를 발생시킬 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명의 배경 기술은 한국공개특허 2011-0010181호(공개일: 2011년 02월 01일, 발명의 명칭: 조사 가교한 폴리에틸렌 절연체를 갖는 고내열성 동축 케이블의 제조 방법 및 케이블) 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 유독 가스 발생이 없어 환경 친화적인 알루미늄 도체용 피복층을 구현할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 알루미늄 도체선에 대한 화학적 물리적 영향이 적고 알루미늄 도체선과 접촉시 노화를 최소화할 수 있는 알루미늄 도체용 피복층을 구현할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 차량 용도로 150℃ 이상의 고내열성을 확보할 수 있는 알루미늄 도체용 피복층을 구현할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 차량 용도로 유연성, 내열성, 난연성, 내유성이 높은 알루미늄 도체용 피복층을 구현할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 알루미늄 도체, 및 상기 피복 조성물로 형성된 피복층을 포함하는 전선 및 케이블을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점인 알루미늄 도체용 피복 조성물은 (A)기초 수지, (B)커플링제, (C)난연제 및 (D)안정화제를 포함하고, 상기 기초 수지는 (A1)에틸렌계 공중합체 수지와 (A2)폴리올레핀계 공중합체 수지의 혼합물이고, 상기 (A)기초 수지와 (B)커플링제의 합 (A) + (B) 에 있어서, 상기 (A1)은 80-90중량%, (A2)는 9-13중량%, (B)는 1-7중량%로 포함될 수 있다.
일 구체예에서, 상기 (A1)에틸렌계 공중합체 수지는 에틸렌메틸(메타)아크릴레이트(EMA) 공중합체, 에틸렌에틸(메타)아크릴레이트(EEA) 공중합체, 에틸렌부틸(메타)아크릴레이트(EBA) 공중합체의 혼합물일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 (B)커플링제는 에틸렌계 수지에 말레인산 무수물 및/또는 프탈산 무수물이 그라프트된 공중합체 수지, 에틸렌 터폴리머 또는 이들의 혼합물일 수 있다
일 구체예에서, 상기 (C)난연제는 비닐 실란을 포함하는 실리콘계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 고급 지방산, 아민 또는 그의 금속염으로 표면 처리된 금속 수산화물, 금속 탄산염 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
일 구체예에서, 상기 조성물은 (E)난연 보조제, (F)금속 불활성제, (G)가교 조제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
일 구체예에서, 상기 (D)안정화제와 상기 (F)금속 불활성제의 합 (D)+(F)는 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 1-16중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 관점인 전선 및 케이블은 상기 알루미늄 도체용 피복 조성물로 형성된 피복층을 포함할 수 있다.
본 발명은 유독 가스 발생이 없어 환경 친화적이고, 알루미늄 도체선에 대한 화학적 물리적 영향이 적고 알루미늄 도체선과 접촉시 노화를 최소화할 수 있는 알루미늄 도체용 피복층을 구현할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 차량 용도로 150℃ 이상의 고내열성을 확보할 수 있고, 유연성, 내열성, 난연성, 내유성이 높은 알루미늄 도체용 피복층을 구현할 수 있는 피복 조성물을 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 일 관점인 알루미늄 도체 피복용 조성물의 일 실시예는 기초 수지, 커플링제, 난연제 및 안정화제를 포함할 수 있다.
(A) 기초 수지
기초 수지는 하기에서 상술될 가교 조제와 전자선에 의한 조성물의 가교 반응에 있어서, 바인더로 작용하여 알루미늄 도체 피복층의 매트릭스를 형성한다.
기초 수지는 (A1)에틸렌계 공중합체 수지, (A2)폴리올레핀계 공중합체 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 기초 수지는 (A1)에틸렌계 공중합체 수지와 (A2)폴리올레핀계 공중합체 수지의 혼합물이 될 수 있다.
기초 수지 중 에틸렌계 공중합체 수지는 (메타)아크릴산 알킬 에스테르, (메타)아크릴산, 비닐아세테이트, 옥텐 등의 단량체와, 에틸렌의 공중합체가 될 수 있다.
(메타)아크릴산 알킬 에스테르는 탄소수 1-10의 알킬기를 갖는 (메타)아크릴산 에스테르가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 (메타)아크릴산 알킬 에스테르는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
에틸렌계 공중합체 수지는 에틸렌 72-90중량%와 상기 단량체 10-28중량%의 공중합체일 수 있다. 바람직하게는, 에틸렌 72-85중량%와 상기 단량체 15-28중량%의 공중합체일 수 있다. 상기 범위에서, 무기 난연제의 loading성이 뛰어나며, 전선에 유연성을 부여할 수 있다. 또한 알루미늄 도체 부식에 영향을 미치는 성분이 없어 고온 노출시 알루미늄 도체 부식으로 인한 전기적 특성 저하가 없을 수 있다.
예를 들면, 에틸렌계 공중합체 수지 중 에틸렌메틸(메타)아크릴레이트(EMA) 공중합체는 에틸렌 76중량%와 메틸(메타)아크릴레이트(MA) 24중량%의 공중합체이다. 에틸렌에틸(메타)아크릴레이트(EEA)는 에틸렌 75중량%와 에틸(메타)아크릴레이트(EA) 25중량%의 공중합체이다. 에틸렌부틸(메타)아크릴레이트(EBA)는 에틸렌 83중량%와 부틸(메타)아크릴레이트(BA) 17중량%의 공중합체이다.
에틸렌계 공중합체 수지는 에틸렌메틸(메타)아크릴레이트(EMA) 공중합체, 에틸렌에틸(메타)아크릴레이트(EEA) 공중합체, 에틸렌부틸(메타)아크릴레이트(EBA) 공중합체, 에틸렌(메타)아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌옥텐공중합체(ethylene octene copolymer) 및 에틸렌-α-올레핀 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 될 수 있다.
에틸렌계 공중합체 수지는 에틸렌메틸(메타)아크릴레이트(EMA), 에틸렌에틸(메타)아크릴레이트(EEA) 및 에틸렌부틸(메타)아크릴레이트(EBA)의 혼합물이 될 수 있다. 상기 혼합물 중 EMA는 1-20중량%, EEA는 60-90중량%, EBA는 1-20중량%로 포함될 수 있다.
에틸렌비닐아세테이트는 비닐 아세테이트(VA) 28중량% 이하와 에틸렌 72중량% 이상의 공중합체일 수 있다. 비닐 아세테이트 함량이 28중량% 초과일 경우, 내열성이 떨어질 수 있다. 바람직하게는 에틸렌비닐아세테이트 중 비닐 아세테이트는 10-16중량%, 에틸렌은 84-90중량%로 공중합될 수 있다.
기초 수지 중 폴리올레핀계 공중합체 수지는 통상의 알려진 폴리올레핀계 공중합체 수지를 사용할 수 있다.
예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 에틸렌-프로필렌-부텐으로 이루어진 폴리프로필렌(ter-PP), 에틸렌-프로필렌으로 이루어진 폴리프로필렌(Random-PP) 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 고밀도 폴리에틸렌을 사용할 수 있다.
기초 수지 중 (A1)은 80-95중량%, (A2)는 5-20중량%, 바람직하게는 (A1)은 85-95중량%, (A2)는 5-15중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 유연성을 유지하면서, 무기 난연제를 고충진할 수 있으며, 알루미늄 도체의 부식에 영향을 미치지 않아, 알루미늄 도체 부식에 의한 전기적 특성 저하가 발생하지 않는 효과가 있을 수 있다.
(B) 커플링제
커플링제는 올레핀계 커플링제로서, 산 무수물이 도입된 에틸렌계 수지, 또는 에틸렌 터 폴리머(ethylene terpolymer) 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다. 바람직하게는 에틸렌 터 폴리머를 사용할 수 있다.
산 무수물이 도입된 에틸렌계 수지는 에틸렌계 수지에 말레인산(maleic acid) 무수물 및/또는 프탈산 무수물이 그라프트된 공중합체 수지이다. 에틸렌계 수지는 상술한 에틸렌계 공중합체 수지와 폴리올레핀계 공중합체 수지를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 에틸렌비닐아세테이트, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등이 될 수 있다.
에틸렌 터폴리머는 알려진 바와 같이, 에틸렌, n-부틸아크릴레이트, 및 일산화탄소의 공중합체가 될 수 있다.
상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B)에 있어서, (A)는 95-99중량%, (B)는 1-5중량%로 포함될 수 있다.
상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B)에 있어서, (A1)은 80-90중량%, (A2)는 9-13중량%, (B)는 1-7중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 극성인 무기 난연제와 비극성인 수지 사이에서, 극성기와 비극성기를 모두 가지고 있는 커플링제를 첨가 함으로써, 기계적 강도 및 난연성 등이 우수해지는 장점이 있을 수 있다. 바람직하게는, (A1)은 85-86중량%, (A2)는 10-12중량%, (B)는 3-5중량%로 포함될 수 있다.
(C) 난연제
본 발명의 피복 조성물에서 난연제는 비할로겐계 난연제를 사용한다. 그 결과, 차량용 전선 또는 케이블의 피복 조성물로 사용되더라도 화재시 유독 가스 발생이 없어 환경 친화적인 효과를 구현할 수 있다.
기존의 브롬, 염소를 포함하는 할로겐계 난연제는 알루미늄 도체와 반응시 브로민화 알루미늄(AlBr3), 염화알루미늄(AlCl3) 등을 생성함으로써 알루미늄 도체의 부식을 가속화시킬 수 있다.
난연제는 무기계 난연제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 금속 수산화물계인 Mg(OH)2, Ca(OH)2, Al(OH)3, 금속 탄산염계인 CaCO3, MgCO3, 탈크 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
난연제는 금속 수산화물 또는 탄산염 단독을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 코팅 처리된 복합 난연제를 사용할 수 있다. 코팅 처리는 난연제의 효과 지속 시간을 길게 하면서, 수지 매트릭스에 고르게 분산시킬 수 있는 효과와 더불어, 수분이 흡습되는 부분을 지연시킬 수 있는 효과를 구현할 수 있다.
난연제 코팅 물질로는 비닐 실란을 포함하는 실리콘계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 고급 지방산, 아민 또는 그의 금속염이 될 수 있다. 고급 지방산은 스테아린산, 올레인산, 팔미트산, 베헨산 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
난연제의 입경은 0.5㎛-15㎛, 비표면적은 5mm2/g-100mm2/g이 될 수 있다.
난연제는 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 30-120중량부, 바람직하게는 90-100중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 난연 효과가 충분히 구현될 수 있고, 과량 첨가에 따른 기계적 물성 저하를 초래하지 않을 수 있다.
(D) 안정화제
본 발명의 안정화제는 산화 방지제로서, 통상의 알려진 페놀계, 인계, 티올계, 아민계, 황계 산화 방지제를 사용한다. 그 결과, 원료 가공시 분해를 방지하고, 전선 및/또는 케이블의 노화를 지연시킬 수 있다.
기존의 설퍼계 안정제는 고온에 노출시 H2SO4를 생성할 수 있으며, 알루미늄과 반응하여 황산알루미늄(Al2(SO4)3)을 생성함으로써, 알루미늄 도체의 부식을 가속화시킬 수 있다.
페놀계 안정화제는 입체적으로 방해받는 페놀계 안정화제(sterically hindered phenolic stabilizer)로서, 예를 들면 알킬화 모노페놀, 폴리페놀 또는 다이엔과 폴리페놀의 알킬화 반응산물이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
인계 안정화제는 인계 에스테르 화합물, 방향족 포스핀 화합물 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
안정화제는 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 0.1-20중량부, 바람직하게는 1-10중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 원료 가공시 발생하는 열에 의한 폴리머 분해를 막아주며, 전선이 고온에 노출시 열에 의한 노화를 지연시키는 효과가 있을 수 있다.
피복 조성물은 난연 보조제, 금속 불활성제, 가교 조제 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
(E) 난연 보조제
난연 보조제는 통상의 알려진 난연 보조제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 난연 보조제는 실리콘검(silicone gum), 삼산화안티몬, 징크 옥사이드(ZnO), 틴 옥사이드(SnO), 징크 보레이트, 징크 스테네이트 또는 이들의 혼합물이 될 수 있다.
난연 보조제는 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 1-5중량부, 바람직하게는 2-2.5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 난연 효과를 기대할 수 있고, 피복물의 기계적 물성과 내열성 저하를 막을 수 있다.
(F) 금속 불활성제
금속 불활성제는 통상의 알려진 금속 불활성제를 사용할 수 있다.
예를 들면, 금속 불활성제는 1,2,3-벤조트리아졸, 3-(N-살리실로일)아미노-1,2,4-트리아졸, 데카메틸렌디카르복실산 디살리실로일히드라지드, N,N-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐]히드라진, 2,2'-옥사미드비스[에틸 3-(3,5-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥살산 비스벤질리덴히드라지드, 이소프탈산 비스(2-페녹시프로피오닐히드라지드), 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진, 에틸렌디아민테트라아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산의 알칼리 금속염, 트리스[2-t-부틸-4-티오(2'-메틸-4'-히드록시-5'-t-부틸)페닐-5-메틸]-페닐포스파이트, 및 3,9-비스[2-(3,5-디아미노-2,4,6-트리아자페닐)에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
금속 불활성제는 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 0.1-10중량부, 바람직하게는 5-6중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 전선이 고온에 노출시 Al도체의 Al3 + 활성을 띄게 되어, 절연체를 공격하여, 절연체의 노화를 촉진하는데 이 Al3 +와 반응을 하여, 안정화시켜, 절연체의 노화를 지연하는 효과가 있을 수 있다.
본 발명의 피복 조성물에서, (D)안정화제와 (F)금속 불활성제의 합은 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 1-16중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 전선이 고온에 노출시 Al도체의 Al3 + 활성을 띄게 되어, 절연체를 공격하여, 절연체의 노화를 촉진하는데 이 Al3 +와 반응을 하여, 안정화시켜, 절연체의 노화를 지연하는 효과가 있을 수 있다. 바람직하게는 15-16중량부로 포함될 수 있다.
(G)가교 조제
가교 조제는 전자선에 의한 피복 조성물 가교 반응에 작용하여 피복 조성물의 가교 반응을 촉진하고 도와주는 역할을 한다.
가교 조제는 통상의 알려진 가교 조제를 사용할 수 있다. 예를 들면, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트(TMPTMA), 트리알릴이소시아누레이트(TAIC), 트리알릴이소시아누레이트, 트리아릴이소시아누레이트 디아크릴레이트, 메탈릭모노메타아크릴레이트, 메탈릭디메타아크릴레이트 중 하나 이상을 사용할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
가교 조제는 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 0.1-5중량부, 바람직하게는 1-1.5중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 전자선에 의한 가교가 충분히 완료되도록 하고, 미반응의 가교 조제가 남아 피복물 물성 저해를 막을 수 있다.
피복 조성물은 상술한 성분 이외에도, 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
첨가제는 파라핀계 물질, 지방산 유도체, 저분자 폴리에틸렌계 물질 중 선택되는 활제 등이 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 관점인 전선 및 케이블은 상술한 피복 조성물로 형성된 피복층을 포함하고 알루미늄 도체를 포함할 수 있다.
피복층은 상술한 피복 조성물을 전자선으로 가교시켜 형성할 수 있다. 전자선 가교에서 흡수선량은 5~15Mrad가 될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
피복층(절연층) 두께는 전선 및 케이블에 포함되는 알루미늄 도체선의 굵기에 따라 달라질 수 있지만, 1.0mm-3.0mm가 될 수 있다.
피복층은 ES911110에 명기되어 있는 조건인 175℃에서 240시간 방치 후 1,000V / 1min으로 측정된 내열성이 150℃급 이상, 바람직하게는 150-200℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, ES911110의 150도급 XLPO 전선 기준을 충족할 수 있다.
피복층은 ES911110에 명기되어 있는 인장시험기를 이용하여, 200mm/min의 조건으로 측정된 신장율이 150% 이상, 바람직하게는 150-300%가 될 수 있다. 상기 범위에서, ES911110의 150도급 XLPO 전선 기준을 충족할 수 있다.
피복층은 ES911110에 명기되어 있는 인장시험기를 이용하여, 200mm/min의 조건 측정시 로드셀에 측정된 인장강도가 1.05kgf/mm2 이상, 바람직하게는 1.05-1.20kgf/mm2가 될 수 있다. 상기 범위에서, ES911110의 150도급 XLPO 전선 기준을 충족할 수 있다.
피복층은 Shore A 측정가능 경도계를 이용하여, 피복재료를 3mm두께로 제작한 후 경도계로 피복재료를 눌러 측정된 값을 읽는데, 측정된 경도가 Shore A 95 이하, 바람직하게는 90-95가 될 수 있다.
피복층은 ES911110에 가교도 측정 방법으로 측정된 가교도가 50% 이상, 바람직하게는 50-80%가 될 수 있다. 상기 범위에서, ES911110의 150도급 XLPO 전선 기준을 충족할 수 있다.
전선 및 케이블에서, 알루미늄 도체선의 외경은 2mm-5mm가 될 수 있다.
전선 및 케이블의 외경은 4mm-11mm가 될 수 있다.
본 발명의 전선 및 케이블은 ES911110의 150℃RMQ XLPO 전선 기준에 따른 신장율(150% 이상), 인장강도(1.05kgf/mm 2 이상), 내열성(175℃에서 240시간 가열 굴곡 후 1000V에서 1분간 견딜 것, 250℃에서 30분간 가열 굴곡 후 1000V에서 1분간 견딜 것), 난연성(수평으로 불꽃을 10초간 대고 제거 후 30초 이내에 자연히 꺼질 것), 내유성(50℃의 기름 속에 20시간 담그고 굴곡 후 1000V에서 1분간 견딜 것) 및 가교도(50% 이상)를 모두 충족하고, 비할로겐계 난연제를 사용하여 환경 친화적이고, 가공 용이성, 기계적 물성 등을 모두 충족할 수 있다.
본 발명의 전선 및 케이블은 자동차용 부품으로 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
하기 실시예와 비교예에서 사용된 성분의 구체적인 사양은 다음과 같다
(A)(A1):(A11)EEA(EA 25중량% 중합), (A12)EMA(MA 24중량% 중합), (A13)EBA(BA 17중량% 중합), (A14)EVA(VA 28중량% 중합), (A15)EVA(VA 40중량% 중합),
(A2):(A21)HDPE, (A22)LDPE, (A23)VLDPE, (A24)LLDPE
(B): (B1)말레인산 그라프트된 EVA(Ma-g-EVA), (B2)말레인산 그라프트된 LLDPE(Ma-g-LLDPE), (B3)에틸렌 터 폴리머
(C): (C1)비닐실란으로 표면처리된 Mg(OH)2, (C2)스테아린산으로 표면처리된 Mg(OH)2, (C3)비닐실란으로 표면처리된 Al(OH)2, (C4)스테아린산으로 표면처리된 Al(OH)2,
(D): (D1)페놀계 안정화제 1(송원산업:Songnox1010), (D2)페놀계 안정화제 2(송원산업 : Songnox 1098), (D3)페놀계 안정화제 3(송원산업: Songnox 1035), (D4)인계 안정화제(송원산업 : Songnox 1680)
(E): 실리콘 검
(F): (F1)MD(송원산업 : Songnox MD1024), (F2)MD(특수)(아데카 : CDA-6)
(G): TMPTMA
실시예 1-2와 비교예 1-7
상기 (A) 내지 (G)의 성분을 하기 표 1(단위:중량부)에 따른 배합비에 따라 혼합하여 피복 조성물을 제조하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
(A) (A1) (A11) 60 60 15 15 20 - - 20 -
(A12) 15 15 70 70 10 - - - 20
(A13) 10 10 - - 10 - - - -
(A14) - - - - - 80 - 60 50
(A15) - - - - - - 80 - -
(A2) (A21) 10 10 10 10 25 10 10 10 20
(A22) - - - - 10 5 5 - -
(A23) - - - - 10 - - - -
(A24) - - - - 10 - - - -
(B) (B1) - - - - - 5 5 10 10
(B2) - - - - 5 - - - -
(B3) 5 5 - - - - - - -
(C) (C1) 60 60 60 60 60 60 - 60 60
(C2) - - - - - - 60 - -
(C3) 40 40 40 40 40 40 - 40 40
(C4) - - - - - - 40 - -
(D) (D1) 2 1 2 1 1 1 1 2 2
(D2) 2 2 2 2 2 2 2 2 2
(D3) 2 3 2 3 3 3 3 2 2
(D4) 4 4 4 4 4 4 4 2 2
(E) 2 2 2 2 2 2 2 4 4
(F) (F1) 5 3 5 3 3 3 3 5 5
(F2) - 3 - 3 3 3 3 - -
(G) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
상기 제조한 피복 조성물을 Kneader 또는 Twin Screw Extruder를 이용하여 온도조건 130~160℃에서 압출하여 펠렛을 만들었다. 전자선을 이용하여 12Mrad 조사량으로 조사한 후, 하기의 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1.신장율(%): 시험은 18~28℃의 실온에서 실시하며, 시험기는 KS B 5521에 적합하여야 하며, 그 용량은 시험편의 최대 인장 하중이 용량의 15%이상 85% 이하의 것으로 한다. 시험 방법은 준비된 시험 편을 시험 중에 시험편이 비뚤어지든가 그 밖의 결함이 생기지 않도록 바르고 확실하게 척에 물리고, 200mm/min의 인장속도로 인장하여 시험편의 최대 인장하중 및 절단 시 눈금의 길이를 동일 시험 편에 대하여 동시에 측정한다.
2.인장강도(kgf/mm2):시험은 18~28℃의 실온에서 실시하며, 시험기는 KS B 5521에 적합하여야 하며, 그 용량은 시험편의 최대 인장 하중이 용량의 15%이상 85% 이하의 것으로 한다. 시험 방법은 준비된 시험 편을 시험 중에 시험편이 비뚤어지든가 그 밖의 결함이 생기지 않도록 바르고 확실하게 척에 물리고, 200mm/min의 인장속도로 인장하여 시험편의 최대 인장하중 및 절단 시 눈금의 길이를 동일 시험 편에 대하여 동시에 측정한다.
3.내열성:175℃에서 240시간 동안 가열 굴곡한 후, 1000V에서 1분간 견디는지 여부를 보고 pass와 fail로 평가한다(내열성 1). 250℃에서 30분동안 가열 굴곡한 후, 1000V에서 1분간 견디는지 여부를 보고 pass와 fail로 평가한다(내열성 2).
4.난연성: 완성품에서 약 300mm 길이의 시료를 채최하여 수평으로 지지한다. 불꽃의 산화염의 길이가 약 130mm, 화원염의 길이가 약 35mm로 조절한 환원염의 앞 끝을 시료의 중앙 아래쪽에서 규정된 시간 동안 인가 후 불꽃을 제거한 후 시료의 연소시간을 측정한다.
5.내유성:50℃의 기름 속에 20시간 담그고 굴곡 후 1000V에서 1분 간 견디는지 여부를 보고 pass와 fail로 평가한다.
6.저온성: 완성품에서 적당한 길이 (600mm)의 시료를 5개 이상 취하여 규정 온도 -45℃에서 3시간 냉각시킨 후 꺼내어 즉시 완성 외경의 5배 보다 같거나 적은 지름을 가지는 환봉에 밀착하여 굴곡 후 염수에 10분간 담근 후 1000V / 1분동안 견디는 것으로 평가한다.
7.가교도: 완성품 또는 절연 선심에서 0.1g의 절연체 시료를 천칭으로 취하여 이것을 시험관에 넣고 자일렌을 가한다. 이것을 120℃의 항온조 내에서 24시간 가열한 다음 시료를 꺼내어 100℃ 건조기 내에서 6시간 건조한 후 꺼내어 실온까지 냉각 후 질량을 측정하여 시험 전 질량에 대한 백분율로 겔분율을 구하고 이를 가교도라고 한다.
8.외관: 육안으로 보았을 때 이상이 없는지를 평가한다.
9.압출성: 전선 압출기에서 압출시 특이 사항이 없는지를 평가한다.
10.스트립성: 스트립퍼를 이용하여, 전선의 절연체를 제거 할 때 절연체가 도체 부분에 이물질처럼 남아 있는지 여부를 평가한다.
11.내열성 1 평가 후 도체 색상: 175℃에서 240시간 방치 후 꺼내어, 내열 전 도체와 색상 비교한다.
12.경도 A: 원료를 Press를 이용하여 3mm 이상 두께의 판을 만든 후 Shore A 경도계를 이용하여, 경도를 측정한다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교에 7
신장율(%) 275 300 350 370 380 450 500 500 400
인장강도
(kgf/mm2)		 1.15 1.20 0.98 1.02 1.26 1.13 1.14 1.15 1.23
내열성 내열성 1 Pass Pass Pass Pass Fail Fail Fail Fail Fail
내열성 2 Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass
난연성(초) 10 8 11 8 10 9 8 9 10
내유성 Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass
저온성 Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass
가교도(%) 73 75 72 76 72 78 77 73 75
외관 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
압출 특성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
스트립성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량 양호
내열성 1 평가 후 도체 색상 양호 양호 양호 양호 양호 불량 불량 불량 양호
경도(Shore A) 95 95 95 95 98 93 92 93 97
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 피복용 조성물은 신장율, 인장강도, 내열성, 난연성, 내유성, 저온성, 및 가교도를 포함하는 모든 물성을 만족하는 피복층을 구현하였다. 반면에, 커플링제를 포함하지 않는 비교예 1-2, 함량 범위를 벗어나는 비교예 3-7은 본 발명의 피복용 조성물 중 물성 하나 이상을 만족하지 못하였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (11)

  1. (A)기초 수지, (B)커플링제, (C)난연제 및 (D)안정화제를 포함하고,
    상기 (A)기초 수지는 (A1)에틸렌계 공중합체 수지와 (A2)폴리올레핀계 공중합체 수지의 혼합물이고,
    상기 (A)기초 수지와 (B)커플링제의 합 (A) + (B) 에 있어서, 상기 (A1)은 80-90중량%, (A2)는 9-13중량%, (B)는 1-7중량%로 포함되고,
    상기 (B)커플링제는 에틸렌/n-부틸아크릴레이트/일산화탄소의 공중합체인 에틸렌 터폴리머인 알루미늄 도체 피복 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (A1)에틸렌계 공중합체 수지는 에틸렌메틸(메타)아크릴레이트(EMA) 공중합체, 에틸렌에틸(메타)아크릴레이트(EEA) 공중합체, 에틸렌부틸(메타)아크릴레이트(EBA) 공중합체, 에틸렌(메타)아크릴산(EAA) 공중합체, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌옥텐공중합체(ethylene octene copolymer) 및 에틸렌-α-올레핀 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 알루미늄 도체 피복 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 상기 (C)난연제는 30-120중량부, 상기 (D)안정화제는 0.1-20중량부로 포함되는 알루미늄 도체 피복 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (C)난연제는 비닐 실란을 포함하는 실리콘계 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 고급 지방산, 아민 또는 그의 금속염으로 표면 처리된, 금속 수산화물, 금속 탄산염 또는 이들의 혼합물인 알루미늄 도체 피복 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (D)안정화제는 페놀계, 인계, 티올계, 아민계, 황계 산화 방지제인 알루미늄 도체 피복 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 (E)난연 보조제, (F)금속 불활성제, (G)가교 조제 중 하나 이상을 더 포함하는 알루미늄 도체 피복 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 (F)금속 불활성제는 1,2,3-벤조트리아졸, 3-(N-살리실로일)아미노-1,2,4-트리아졸, 데카메틸렌디카르복실산 디살리실로일히드라지드, N,N-비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐]히드라진, 2,2'-옥사미드비스[에틸 3-(3,5-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥살산 비스벤질리덴히드라지드, 이소프탈산 비스(2-페녹시프로피오닐히드라지드), 2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진, 에틸렌디아민테트라아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산의 알칼리 금속염, 트리스[2-t-부틸-4-티오(2'-메틸-4'-히드록시-5'-t-부틸)페닐-5-메틸]-페닐포스파이트, 및 3,9-비스[2-(3,5-디아미노-2,4,6-트리아자페닐)에틸]-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 알루미늄 도체 피복 조성물.
  9. 제7항에 있어서, 상기 (D)안정화제와 상기 (F)금속 불활성제의 합 (D)+(F)는 상기 (A)와 (B)의 합 (A)+(B) 100중량부에 대하여, 1-16중량부로 포함되는 알루미늄 도체 피복 조성물.
  10. 제1항의 조성물로 제조된 피복층을 포함하고 알루미늄 도체선을 포함하는 전선.
  11. 제1항의 조성물로 제조된 피복층을 포함하고 알루미늄 도체선을 포함하는 케이블.

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