KR101553520B1 - 전력케이블용 비 가교 폴리에틸렌 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 옥외용 전력케이블의 피복재료로 사용될 수 있는 고분자 조성물에 관한 것으로서, 기존의 전력케이블 절연체로서 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 가교 폴리에틸렌을 비가교 타입의 폴리에틸렌수지로 대체하여 사용하는 전력케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물을 포함한다. 본 발명에 따른 고분자조성물로 형성한 피복재료를 사용한 전력케이블은 내트래킹성이 우수하여 여 염분이 많은 해안지역이나 오염물질이 많은 공업단지 등에 적절하게 사용될 수 있다.

Description

전력케이블용 비 가교 폴리에틸렌 조성물{Non-curing polyethylene composition for power cable}
본 발명은 옥외용 전력케이블의 피복재료로 사용될 수 있는 고분자 조성물에 관한 것으로서, 기존의 전력케이블 절연체로서 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 가교 폴리에틸렌을 비가교 타입의 폴리에틸렌수지로 대체하여 사용하는 전력케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물을 포함한다. 본 발명에 따른 고분자조성물로 형성한 피복재료를 사용한 전력케이블은 내트래킹성이 우수하여 여 염분이 많은 해안지역이나 오염물질이 많은 공업단지 등에 적절하게 사용될 수 있다.
현재 전력케이블의 절연소재로서 주류로 사용되는 가교 폴리에틸렌 수지는 열경화성 수지이므로 내열성 및 내약품성 등이 우수하고, 전기적 특성 또한 우수한 편이다. 폴리에틸렌 가교 방식은 유기 과산화물 혹은 실란을(미국등록특허 제6284178호(2011.09.04)) 매개체로 하는 화학적 반응에 의한 가교 및 전자선 가교(미국등록특허 제4426497호(1984.01.17)) 등이 있으며, 최근 대형 전선업계에서는 유기 과산화물에 의한 가교 타입을 가장 널리 사용하고 있다.
그러나 가교 폴리에틸렌 수지는 열경화성(thermoset) 수지이므로 재생이(recycle) 불가능하여 폐기처분에 어려움이 많아 환경오염의 원인이 되고 있다. 따라서, 환경 친화적인 비 가교 타입의 열가소성(thermoplastic) 폴리에틸렌 수지의 사용 요구가 있으나, 가교 폴리에틸렌 대비 내열성이 현격히 부족하여 전력케이블 절연체의 용도로 사용하기에는 한계가 있어 왔다.
유기 과산화물에 의한 가교 폴리에틸렌의 전력 케이블 생산공정에서는 가교공정이 필수적이며, 이러한 가교공정 조건은 고압, 고온이 필요하고 생산성이 현저히 낮게 되며, 공정조건의 미세한 변화에도 가교도의 차이가 발생할 수 있어 제품의 균질성이 낮아질 수 있다.
또한 가교공정에서는 유기 과산화물이 고온의 열에 의해 분해되어 라디칼을 형성하고 가교반응을 완성하는데, 이러한 가교반응의 부산물로써 큐밀알코올 (Cumyl alcohol), 메탄(Methane) 등이 발생하여 절연체내에 기포를 형성하게 되는데, 이를 제거하기 위해서 5기압 이상의 높은 압력을 가해주어야 하며, 제거되지 못한 기포는 전력케이블 절연체의 파괴 원인 물질이 될 수 있다.
이러한 배경으로 전력 케이블의 절연소재로서 우리나라 공개특허 제10-2010-0106871호(2010.10.04)에 비가교 폴리에틸렌 수지에 대한 선행 기술이 있으나 실제 가공 시에는 수지의 낮은 전단담화(Shear thining)로 인해 가공성이 불량하여 가공불량이 발생하는 문제가 있다. 또한 내트래킹성이 불량하여 옥외케이블의 절연체로써 성능이 저하되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위한 방안으로 종래 절연성 수지 조성물에 금속 수산화물을 적용하였으나(우리나라 등록특허 제10-0556318호) 금속 수산화물을 10 내지 30 중량부를 포함하고 있기 때문에 아래와 같은 문제점이 발생된다.
금속 수산화물은 폴리에틸렌과의 상용성이 좋지 않아, 인장강도와 신장율 등의 기계적 물성이 불량한 문제점이 있다. 케이블 피복물의 밀도를 증가시켜 케이블 중량 증가에 따른 케이블 설치 시 처짐이 발생할 수 있어, 수명이 단축되거나 철탑 간의 거리를 단축해야 하는 문제점이 있다. 내환경성이 저하되고 금속 수산화물의 표면 이행으로 인해 표면에 오염물이 발생될 수 있고, 이로 인해 친수성이 증가하여 수분 축적으로 인한 누설전류가 발생되어 아크 발생에 의한 트래킹 발생의 가능성이 증가되어 장기 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
미국등록특허 제6284178호(2011.09.04) 미국등록특허 제4426497호(1984.01.17) 우리나라 공개특허 제10-2010-0106871호(2010.10.04) 우리나라 등록특허 제10-0556318호(2006.03.03)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비 가교 타입의 폴리에틸렌 수지를 사용하는 조성물을 제공함으로써, 가교되지 않아 재사용이 가능하여 환경친화적이면서도 기존의 가교 폴리에틸렌수지의 단점이었던 가공성이 우수한 전력 케이블의 제조용 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 트래킹 현상에 대한 저항을 갖고 동시에 우수한 기계적 특성, 내환경성 및 저밀도를 갖는 케이블을 제공하는 한편 장기 신뢰성을 갖는 내트래킹성 수지 조성물 및 이를 이용한 케이블을 제공하고자 한다.
본 발명은 중밀도 폴리에틸렌 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지가 혼합된 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 금속 수산화물 3 ~ 10 중량부, 적인 0.5 ~ 5 중량부 및 카본블랙 1 ~ 5중량부를 포함하는 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 중밀도 폴리에틸렌 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지가 혼합된 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 금속 수산화물 3 ~ 10 중량부, 적인 0.5 ~ 5 중량부, 카본블랙 1 ~ 5 중량부 및 산화안정제, UV안정제, 가공조제에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 1 ~ 5 중량부를 포함하는 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 비가교 폴리에틸렌 조성물을 사용한 전력케이블에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물은 가교되지 않아 재활용이 가능한 열가소성 폴리에틸렌 수지를 사용하기 때문에 케이블 제조 시 기존의 가교 공정을 생략함에 따라 가공성이 우수하고, 공정비를 획기적으로 절감할 수 있으며, 트래킹 현상에 대한 저항성, 기계적 특성이 우수하여 옥외용 전력케이블의 피복재료로 유용하게 사용될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 내트래킹성 수지 조성물 및 이를 이용한 케이블에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 비가교 폴리에틸렌 수지를 사용하면서, 내트래킹성 및 기계적 물성이 우수한 조성물을 제공하기 위하여 연구한 결과, 종래의 금속 수산화물 분해에서 기인하는 흡열반응과 수분에 의한 트래킹 발생의 억제 방안과 함께, 적인의 적용을 통한 탄화층(Char) 형성으로 인해 표면에 불연층을 형성함에 의하여 표면에 고분자 수지내부로의 열전달과 연소영역으로의 연료 공급을 물리적으로 차단하여 트래킹 발생이 현격히 감소되는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
또한, 적인을 사용함으로써 금속 수산화물의 함량을 낮추어 금속 수산화물에 의한 표면 오염물질을 줄이고, 케이블 피복재료의 밀도를 낮춘 보다 가벼운 케이블을 통해 장기 신뢰성을 확보할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태에 따른 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물은 중밀도 폴리에틸렌 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지가 혼합된 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 금속 수산화물 3 ~ 10 중량부, 적인 0.5 ~ 5 중량부 및 카본블랙 1 ~ 5중량부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따른 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물은 중밀도 폴리에틸렌 수지와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지가 혼합된 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 금속 수산화물 3 ~ 10 중량부, 적인 0.5 ~ 5 중량부, 카본블랙 1 ~ 5중량부 및 산화안정제, UV안정제, 가공조제에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 1 ~ 5 중량부를 포함한다.
이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
상기 중밀도 폴리에틸렌 수지는 멜트인덱스 0.5 ~ 2.2g/10분(190℃, 2.16Kg 하중조건), 분자량 분포 2 ~ 5, 밀도 0.925 ~ 0.945g/㎤인 것이 바람직하다. 상기 멜트인덱스가 0.5g/10분 미만이면 전선제조공정에서의 생산성이 낮아져 경제성이 떨어지고, 멜트인덱스가 2.2g/10분 초과하면 전력케이블에 적용 시 기본 물성이 저하 될 수 있다. 또한, 분자량분포가 2미만이면 전력케이블 가공 시 표면에 멜트프렉쳐(melt fracture)가 발생하게 되고, 5을 초과하면 폴리에틸렌 중합이 어려워질 수 있다. 보다 바람직하게는 2.5~3.5의 범위에서 수지 합성 공정이 용이하고, 수지의 전력 케이블 가공성이 보다 우수하므로 바람직하다. 또한, 밀도가 0.925 g/㎤ 미만이면 연약하여 경도를 부여하기 어려우며, 0.945 g/㎤ 를 초과하면 너무 뻣뻣하여 사용이 곤란할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지는 공단량체로서 탄소원자수가 4개 이상인 알파올레핀을 포함하는 선형 폴리에틸렌 수지인 것일 수 있다. 상기 탄소원자수가 4개 이상인 알파 올레핀은 부텐, 펜텐, 메틸펜텐, 헥센, 옥텐 또는 데센에서 선택되는 것일 수 있다.
상기 알파올레핀을 포함함으로써, 알파 올레핀이 탄소주쇄 선상에 되도록 많이 결합되도록 하여 수지 결정(crystal) 부분과 비 결정(amorphous) 부분을 강하게 연결해 주는 타이 몰레큘 (tie molecule)의 효율성을 증대 시킴으로써 장기 내열성 및 전기적 특성을 향상 시킬 수 있다.
본 발명은 베이스 수지로 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지와 함께 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 혼합하여 사용한다. 이들을 혼합하여 사용함으로써 보다 우수한 가공성 및 교류절연파괴 성능을 발현할 수 있다. 이때 함량은 중밀도 폴리에틸렌 수지 50 ~ 90 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 10 ~ 50 중량%를 혼합한 것이 보다 우수한 가공성 및 절연파괴성능을 달성할 수 있으므로 바람직하다. 중밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 50 중량% 미만이고, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 함량이 50 중량부를 초과하는 경우는 기계적인 물성이 저하될 수 있으며, 중밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 90 중량%를 초과하고, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 10 중량부 미만으로 사용되는 경우는 가공성 및 교류절연파괴 성능의 개선효과가 미미하다.
본 발명에서, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 밀도가 0.925이하인 것으로, 업계에서 통상 LLDPE로 호칭하는 폴리에틸렌을 의미한다.
상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 멜트인덱스 0.3~10g/10분(190℃, 2.16Kg 하중조건), 분자량 분포 2~6, 밀도 0.910~0.925g/㎤ 인 것을 사용할 수 있다. 멜트인덱스가 0.3g/10분 미만이면 기존 가공기기에서의 가공성이 어려워지고, 생산성이 저하된다. MI가 10g/10분 초과하면 가공성 및 절연파괴 성능의 개선 효과가 미미하다. 또한, 분자량 분포가 2 미만이면 가공성이 저하되며, 분자량 분포가 6 초과하면 장기 내열성 개선효과가 저하될 수 있다. 보다 바람직하게는 2.5~4.5의 범위로 사용하는 경우 장기 내열성이 보다 우수하다. 또한, 밀도가 0.910 g/㎤ 미만이면 연약하여 경도를 부여하기 어려우며, 0.925 g/㎤를 초과하면 너무 뻣뻣하여 사용이 곤란할 수 있다.
본 발명에서 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 분자량 분포 및 밀도는 일정(Unimodal) 혹은 이정(Bimodal)의 형태를 갖는 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물에 있어서, 내트래킹성을 부여하기 위하여 사용되는 금속 수산화물은 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 수산화 아연 등을 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 금속 수산화물은 탈수반응을 통한 냉각과 수증기 발생으로 인한 가연성 기체의 차단 및 연료 희석에 의해 내트래킹성을 부여하게 된다. 상기 금속 수산화물은 실란과 같은 고분자 수지로 표면처리가 되어 있거나 표면처리가 되어 있지 않은 것을 사용할 수 있다. 실란으로 표면처리가 되어 있을 경우, 고분자 수지와 첨가제의 상용성이 증가하여 혼합 후 기계적 특성이 향상될 수 있다. 금속 수산화물은 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여, 3 ~ 10 중량부, 보다 바람직하게는 3 ~ 7 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 금속 수산화물의 함량이 3 중량부 미만이면 충분한 내트래킹성이 나타나지 않고, 10 중량부를 초과하면 기계적 물성과 내환경성이 급격히 저하되며, 케이블 피복재료의 중량을 증가시켜 포설 시 철탑 간의 거리를 줄이거나 케이블의 구조를 강화해야 하는 등의 불편함이 발생한다.
본 발명의 조성물은 상기 금속 수산화물과 함께 내트래킹성을 부여하기 위하여 적인(red phosphorus)을 포함한다. 상기 적인은 탈수, 탄화 반응에 의한 Char 생성으로 산소를 차단하고 불꽃의 확대를 저지하여 내트래킹성을 부여하게 되는 것으로, 금속 수산화물과 함께 사용함으로써 적은 함량으로도 우수한 내트래킹성을 부여할 수 있다. 상기 적인은 인 함량이 70 중량% 이상이며, 나머지는 우레탄계, 멜라민계 또는 페놀계 등의 합성수지로 표면처리 된 것일 수 있으며, 평균 입자크기가 5 ~ 50㎛ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 인 함량이 70 중량% 미만인 경우는 충분한 내트링킹성을 발휘할 수 없으며, 평균입자크기가 5㎛ 미만인 경우는 절연소재 혼합 시 수지와의 상용성이 떨어지거나 핸들링이 어렵고, 50㎛를 초과하는 경우는 분산성이 떨어질 수 있다. 상기 적인의 함량은 베이스 수지 100중량부에 대하여, 0.5 ~ 5 중량부, 더욱 바람직하게는 1 ~ 2 중량부를 사용할 수 있다. 적인의 함량이 0.5 중량부 미만이면 충분한 내트래킹성이 나타나지 않고, 5 중량부를 초과하면 기계적 물성이 저하될 뿐만 아니라 케이블 외관도 거칠어진다.
본 발명의 조성물은 자외선에 대한 고분자의 내분해성을 향상시키기 위하여 카본 블랙을 포함하며, 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 1 ~ 5 중량부, 보다 바람직하게는 2 ~ 3 중량부를 사용한다. 카본 블랙의 함량이 1 중량부 미만이면 목적하는 효과를 달성하기 어렵고, 5 중량부를 초과하면 내트래킹성을 약화시키고 기계적 물성이 떨어질 수 있다. 카본 블랙으로는 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 써멀 블랙 등 통상적인 카본 블랙을 모두 사용할 수 있는데, 입자크기 10 ~ 30nm, 표면적 100 ~ 200㎡/g인 것을 사용하는 것이 내분해성이 우수하므로 바람직하다.
본 발명의 조성물은 산화안정제, UV안정제, 가공조제에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 구체적으로는 0.1 ~ 20 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 ~ 8중량부를 포함한다. 이들 첨가제의 함량은 베이스 수지 100중량부에 대하여, 0.1중량부 미만이면 20,000시간 이상 사용시 고분자의 열화를 가속화 시킬 수 있고, 20 중량부를 초과하면 폴리에틸렌수지의 기계적 물성을 약화시킬 수 있다.
상기 산화안정제 및 UV 안정제는 전력케이블의 운송, 보관 및 사용기간 동안의 장기 크립 특성 향상을 위해 사용되는 것으로, 구체적으로 예를 들면, 힌더드 페놀계(hindered phenol), 포스파이트(phosphate)계, 벤조페논계(benzophenon), 할스계(HALS) 및 티오에스터계로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
또한 상기 가공조제는 내열성을 향상시키고, 가공 부하를 감소시키기 위하여 사용되는 것으로, 구체적으로 예를 들면 플루오르 엘라스토머 및 플루오르 올레핀 코폴리머 컴파운드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 전력케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물을 이용한 전력케이블도 본 발명의 범위에 포함되며, 절연층, 반도전층 또는 시스층에 적용이 가능하다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 물성은 아래 방법으로 평가하였다.
1) 인장강도 및 신장율
시편의 기계적 특성 시험(ASTM D638)에 의해 상온(25℃)에서의 인장 강도 및 신장율을 측정하였다.
신장율은 하기 식에 의해 계산하였다.
신장율(%) = (인장 후 표점거리 - 인장 전 표점거리) / 인장 전 표점거리 ×100
2) 내열 특성
시편(ASTM D638 Type IV)를 준비하고, 상기 시편을 121℃의 대류 오븐(convection oven)에 168 시간 동안 놓아둔 후 꺼내서 다시 25℃에서 4시간 방치 후 10시간 이내에 인장강도(파단) 및 신장율을 ASTM D638의 방법으로 측정하여, 오븐 방치 전의 인장강도 및 신장율으로 나누어 각각의 인장잔율(%), 신장잔율(%)을 하기 식에 의해 구하였다.
인장잔율(%) = 처리 후 인장강도 / 처리 전 인장강도 ×100
신장잔율(%) = 처리 후 신장율 / 처리 전 신장율 ×100
3) 내트래킹성
시편의 내트래킹성은 IEC 60587에 따라 염화암모늄 0.1%와 계면활성제 0.02%를 증류수에 섞어 만든 오손액을 분당 0.6ml의 유량으로 시편 표면에 흘려주고 4.5kV의 전압을 인가하여 트래킹이 발생할 때까지의 시간(분)으로 평가하였다.
[실시예 1]
중밀도 폴리에틸렌 수지는 밀도 0.934g/㎤, 멜트인덱스 0.64g/10min(190℃, 2.16Kg 하중조건), 분자량분포 3.5이며, 공단량체로서 탄소원자수가 8개인 알파올레핀을 함유한 수지를 사용하였다.
선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 밀도 0.918g/㎤, 멜트인덱스 2.0g/10min(190℃, 2.16Kg 하중조건), 분자량분포 2인 수지를 사용하였다.
베이스 수지로 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지 70 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 30 중량%를 사용하였다.
상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 수산화마그네슘(평균입경 3.4㎛) 5 중량부, 적인(인 함량 90%, 평균입경 25㎛) 1 중량부, 카본블랙은 퍼니스 블랙 (평균입경 20nm) 2 중량부 및 산화방지제 1.6 중량부를 컴파운딩하여 전력케이블용 조성물을 제조하였다.
산화안정제로 시바가이기사 Irganox1010을 1.2 중량부, 시바가이기사 Irganox168을 0.1 중량부, Vanderbilt 사의 Vanox ZMTI을 0.3 중량부 사용하였다.
컴파운딩은 30Φ에 L/D가 37인 Twin Screw 압출기를 사용하여 실시하였다. 약 210℃의 온도에서 혼련을 실시한 후, 시트 상태로 만들고 전기가열 방식의 프레스를 이용하여 190℃에서 10분간 가압 성형 및 5분간 냉각하여 기계적 특성 및 트래킹 시험을 위한 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 적인의 함량을 1.5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 베이스 수지로 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지 60 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 40 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 베이스 수지로 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지 60 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 40 중량%를 사용하고, 적인의 함량을 1.5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서 적인의 함량을 5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 6]
상기 실시예 1에서 수산화마그네슘의 함량을 3 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 7]
상기 실시예 1에서 수산화마그네슘의 함량을 10 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 8]
상기 실시예 1에서 카본블랙의 함량을 1 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 9]
상기 실시예 1에서 카본블랙의 함량을 5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 10]
상기 실시예 1에서 베이스 수지로 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지 50 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 50 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 11]
상기 실시예 1에서 베이스 수지로 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지 90 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 10 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 1]
하기 표 1과 같이, 수산화마그네슘과 적인을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
하기 표 1과 같이, 적인을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 적인의 함량을 0.4 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에서 적인의 함량을 6 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 5]
상기 실시예 1에서 수산화마그네슘의 함량을 2 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 6]
상기 실시예 1에서 수산화마그네슘의 함량을 11 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 7]
상기 실시예 1에서 카본블랙의 함량을 0.5 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 8]
상기 실시예 1에서 카본블랙의 함량을 6 중량부로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 9]
상기 실시예 1에서 베이스 수지로 상기 중밀도 폴리에틸렌 수지 95 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시편을 제조하였다.
제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112013011261177-pat00001

[표 2]
Figure 112013011261177-pat00002
상기 표 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 수산화마그네슘 또는 적인을 포함하지 않은 비교예에 비하여 내트래킹성이 월등히 높아짐을 알 수 있었다.
비교예 1은 수산화마그네슘과 적인을 포함하지 않음에 따라, 비교예 2는 적인을 포함하지 않음에 따라, 비교예 3은 적인의 함량이 적음에 따라, 비교예 5는 수산화마그네슘의 함량이 적음에 따라, 비교예 7 및 비교예 8은 카본블랙의 함량이 적음 또는 과량에 따라 내트래킹성이 매우 저하되는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 4는 적인이 과량으로 포함됨에 따라, 비교예 6은 수산화마그네슘이 과랑으로 포함됨에 따라 인장강도 및 신율이 매우 저하되는 것을 알 수 있다.
비교예 9는 인장특성, 내열특성, 내트래킹성이 양호하지만, 과도한 MDPE의 함량에 따라 컴파운딩 시, 압출기의 토크가 정상이상으로 발생되어 혼합 작업이 용이하지 않았으며, 소재의 유연성이 떨어져 케이블 소재로서 적합하지 않은 것을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 중밀도 폴리에틸렌 수지 50 ~ 90 중량%와 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 10 ~ 50 중량%가 혼합된 베이스 수지 100 중량부에 대하여,
    금속 수산화물 3 ~ 10 중량부,
    인 함량이 70% 이상이며, 평균 입자크기가 5 ~ 50㎛ 인 적인 0.5 ~ 5 중량부 및
    카본블랙 1 ~ 5중량부를 포함하는 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 중밀도 폴리에틸렌 수지는 멜트인덱스 0.5 ~ 2.2g/10분(190℃, 2.16Kg 하중조건), 분자량 분포 2 ~ 5, 밀도 0.925 ~ 0.945g/㎤인 것인 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 중밀도 폴리에틸렌 수지는 공단량체로서 탄소원자수가 4개 이상인 알파올레핀을 포함하는 선형 폴리에틸렌 수지인 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 탄소원자수가 4개 이상인 알파올레핀은 부텐, 펜텐, 메틸펜텐, 헥센, 옥텐 또는 데센에서 선택되는 전력케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 멜트인덱스 0.3~10g/10분(190℃, 2.16Kg 하중조건), 분자량 분포 2~6, 밀도 0.910~0.925g/㎤ 인 것인 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 수산화물은 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 아연에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 카본 블랙은 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 써멀 블랙에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 산화안정제, UV안정제, 가공조제에서 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 1 ~ 5 중량부 더 포함하는 것인 전력 케이블용 비가교 폴리에틸렌 조성물.
  11. 제 1항, 제 3항 내지 제 7항 및 제 9항 내지 제10항 중에서 선택되는 어느 한 항에 따른 비가교 폴리에틸렌 조성물을 사용한 전력케이블.
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