KR101828383B1 - 절연전선용 컴파운드 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공하되, 특히 친환경 무독성이면서, 절연전선제조에 필요한 물성, 즉 압출성, 내열성, 난연성, 내마모성 및 절연성이 우수할 뿐 아니라, 폐기를 위한 소각시 유독물질의 발생이 없고, 제조비용이 저렴한 고품질의 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Poly Trimethylene Terephthalate: PTT)를 주성분으로 하되, 서모프라스틱 에라스토머(Themoplastic elastomer: TPE)와 인계난연제를 보조성분으로 하며, 소량의 카본블랙과 연소시 유해물질이 없는 PVC계열의 난연보조제를 첨가하여 혼합조성물을 얻고, 상기 혼합조성물을 충분히 혼합교반한 다음 압출기로 용융압출하여 냉각, 절단하여 절연전선용 컴파운드 조성물을 제조하고, 상기 컴파운드 조성물을 전선 외면에 피복하여 친환경 무독성이면서 절연전선제조에 필요한 물성을 충족하는 고품질의 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공하는 것이다.

Description

절연전선용 컴파운드 조성물 및 그 제조방법{COMPOUND COMPOSITION FOR INSULATED WIRE AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 절연전선용 컴파운드 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 친환경 무독성으로서 연소시 유해물질발생이 없을 뿐 아니라, 절연전선제조에 필요한 물성, 즉 압출성과 절연성 및 내열성, 내마모성 등이 우수한 고품질의 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

일반적으로 전선피복재료는 폴리염화비닐수지(PVC수지)로 이루어지는 재료가 사용되어 왔으며, 전선피복재료로서 PVC수지는 우수한 절연선을 가지고, 또한 저렴하다는 면에서 우수하다.

그러나 PVC수지로 이루어지는 전선피복재료를 폐기후 소각하면 염소를 함유한 가스가 발생하는 등의 폐기물 처리에 따른 환경오염의 문제가 발생된다.

절연전선용 컴파운드 조성물과 관련한 선행기술을 검토하여 보면 특허 제10-0747932호 "전선피복용 절연재 제조용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선"(특허문헌 1)과, 특허 제10-0373852호 "전선용 흑색 수가교 수지 조성물 및 그 제조방법"(특허문헌 2)과, 특허 제10-0377862호 "전력선 절연용 수가교 난연수지 조성물 및 난연절연 케이블의 제조방법"(특허문헌 3) 등이 제시된바 있다.

상기 특허문헌 1의 기술내용을 검토하여 보면 기본수지, 난연제, 가교제 및 상기 기본수지에 반응결합되는 유기실란을 포함하여 조성되는 전선피복용 절연재 조성물에 있어서, 상기 난연제로 소정의 물질로 표면처리된 금속수산화물을 난연제로 이용한 것이다.

따라서 전선제조시 압출공정이 개선되며, 제조된 제품의 외관이 우수하고, 절연성이 우수한 전선을 제조할 수 있으며, 난연성을 겸비한 저독성 절연전선을 제공한다는 것이다.

그러나 상기한 전선피복용 절연재의 경우에도 저독성일뿐이지 연소시 유해성분이 발생하게 되는 문제가 있다.

특허문헌 2의 기술내용을 검토하여 보면, 폴리에틸렌수지에 적정 실란화합물, 가교조제, 촉매, 카본블랙, 산화방지제의 조합과 함께 최종조성물의 압출부하를 감소시키는 동시에 최종절연체의 전기적 특성을 향상시키기 위해 수지조성물 제조시 폴리디메틸실록산과, 폴리에틸렌글리콜을 사용하고, 실란화합물을 폴리에틸렌에 화학적으로 그랑프팅시키는 단계를 따라 도입함으로써, 옥외용 중저압 전력케이블 절연시 균일하고, 우수한 기계적 특성과 내스코치성 및 내크랙성이 우수한 절연체를 제조할 수 있게 한다는 것이다.

또한 특허문헌 3의 기술내용을 검토하여 보면, 실란그라프트 폴리에틸렌 20~80중량부, 에틸렌공중합체 30중량부이하, 수가교촉매 0.1~1중량부, 금속안정제 1중량부이하, 산화방지제 1중량부이하, 할로겐 난연제 10~40중량부 및 무기계 난연제 1~40중량부를 포함하여 실란그라프트 폴리에틸렌은 실란을 화학적으로 폴리에틸렌수지에 결합시키는 별도의 공정을 사용하는 난연케이블의 제조에 관한 것이다.

상기 특허문헌 2 및 특허문헌 3의 조성물의 경우 절연성과 난연성이 양호하나 연소시 유해물질이 발생될 뿐 아니라 수축율이 높은 단점이 있는 것이었다.

특허 제10-0747932호 "전선피복용 절연재 제조용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 전선" 특허 제10-0373852호 "전선용 흑색 수가교 수지 조성물 및 그 제조방법" 특허 제10-0377862호 "전력선 절연용 수가교 난연수지 조성물 및 난연절연 케이블의 제조방법"

본 발명은 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공하되, 특히 친환경 무독성이면서, 절연전선제조에 필요한 물성, 즉 압출성, 내열성, 난연성, 내마모성 및 절연성이 우수할 뿐 아니라, 폐기를 위한 소각시 유독물질의 발생이 없고, 제조비용이 저렴한 고품질의 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명은 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Poly Trimethylene Terephthalate: PTT)를 주성분으로 하되, 서모프라스틱 에라스토머(Themoplastic elastomer: TPE)와 인계난연제를 보조성분으로 하며, 소량의 카본블랙과 연소시 유해물질이 없는 PVC계열의 난연보조제를 첨가하여 혼합조성물을 얻고, 상기 혼합조성물을 충분히 혼합교반한 다음 압출기로 용융압출하여 냉각, 절단하여 절연전선용 컴파운드 조성물을 제조하고, 상기 컴파운드 조성물을 전선 외면에 피복하여 친환경 무독성이면서 절연전선제조에 필요한 물성을 충족하는 고품질의 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Poly Trimethylene Terephthalate: PTT)를 주성분으로 하되, 서모프라스틱 에라스토머(Themoplastic elastomer: TPE)와 인계난연제를 보조성분으로 하며, 소량의 카본블랙과 연소시 유해물질이 없는 PVC계열의 난연보조제를 첨가하여 혼합조성물을 얻고, 상기 혼합조성물을 충분히 혼합교반한 다음 압출기로 용융압출하여 냉각, 절단하여 절연전선용 컴파운드 조성물을 제조하고, 상기 컴파운드 조성물을 전선 외면에 피복하여 절연전선제조에 필요한 물성, 즉 압출성, 내열성, 난연성, 내마모성 및 절연성이 우수할 뿐 아니라, 폐기를 위한 소각시 유독물질의 발생이 없고, 제조비용이 저렴한 고품질의 절연전선용 컴파운드 조성물을 제공할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 본 발명 실시예 1에서 얻어진 컴파운드 조성물을 이용한 절연전선 피복상태도
도 2 : 본 발명 실시예 2에서 얻어진 컴파운드 조성물을 이용한 절연전선 피복상태도
도 3 : 본 발명 실시예 3에서 얻어진 컴파운드 조성물을 이용한 절연전선 피복상태도
도 4 : 본 발명 실시예 3에서 얻어진 컴파운드 조성물

이하 본 발명에서 제공하고자 하는 절연전선용 컴파운드 조성물의 제조실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Poly Trimethylene Terephthalate: 이하 "PTT")를 주원료로 한다.

상기 PTT의 기본물성은 인장강도와 균일성, 내열성, 난연성, 내마모성, UV안정성, 우수한 탄성회복 및 염색성 등 전선제조에 필요한 여러 조건을 충족하고 있는 소재이면서 비용이 저렴하다.

상기 PTT와 함께 보조원료로서 서모프라스틱 에라스토머(Themoplastic elastomer: 이하 "TPE")와, 주난연제를 사용한다.

상기 TPE물성은 굴곡성과 탄성회복력이 우수하고, 내마모성과 내열성, 내약품성, 내한성 등이 우수한 것으로 알려져 있고, 비용 또한 저렴하다.

또한 주난연제는 인계 난연제를 사용하되, 난연성이 우수하고, 첨가제(Masterbatch)가 아닌 컴파운드 형태로서 바로 사용시 우수한 난연성과 친환경적인 제품을 구현할 수 있다.

상기 주원료인 PTT와, 보조원료인 TPE 및 주난연제와 함께 소량의 첨가제로서 카본블랙(Carbon Black)과 보조난연제를 첨가하다.

상기 카본블랙은 피복조성물에 색상을 부여하는 기능을 하고, 보조난연제는 주난연제에서 부족한 난연성을 강화시킴과 동시에, 피복유연성을 강화시키기 위한 것으로서, 연소시 유해물질발생이 없는 PVC계열의 난연제를 사용한다.

실시예 1에서는 PTT와, 주난연제와, 카본블랙만을 이용하여 절연전선용 컴파운드 조성물을 제조하였다.

즉 PTT 82.2중량%와, 주난연제 17.3중량%와, 카본블랙 0.5중량%의 혼입비율로 혼합조성한다.

상기와 같은 혼입비율로 혼합된 혼합물을 교반기에 투입한 다음 교반하여, 상기 혼합물이 골고루 혼합교반되게 한다.

상기 혼합과정에서도 혼합물들이 충분히 교반되나, 주난연제를 드라이칼라(dry color)화해서 작은 입자형태로 생성시킨 다음, PTT 및 카본블랙과 교반기를 통하여 교반하면 더욱 용이하고 고른 혼합을 기대할 수 있다.

교반공정을 통하여 혼합물들이 충분히 혼합되면 상기 혼합물을 압출기에 투입한다.

이때 압출기의 조건은 실린더 및 다이스의 온도를 230~260℃로 하고, 다이스 직전에는 스크린메쉬가 장치되어 있다.

따라서 압출기에 투입된 혼합물은 이송스크류에 의해 이송되면서 고온으로 가열된 실린더에 의해 용융되고, 용융된 상태에서 이송스크류에 의해 전방으로 압송되고, 압송과정에서 메쉬스크린을 통과하면서 한번더 혼합됨과 동시에 이물질을 걸러주게 되고, 메쉬스크린을 지난 혼합물은 다이스를 통하여 필라멘트형태로 압출된다.

압출된 필라멘트형태의 압출물은 수냉식으로 냉각, 경화되고, 경화된 압출물은 컷팅기를 통하여 컷팅되게 함으로서, 발명에서 제공하고자 하는 절연전선용 컴파운드 조성물의 제조가 완료된다.

상기에서 얻어진 컴파운드 조성물을 이용하여 절연전선(10)의 피복용으로 사용한 결과 도 1에서와 같이 제품성형은 가능하나, 제품표면에 휨을 주면 크랙이 발생하는 등 물성이 떨어지며, 난연성과 제품의 외관상태가 떨어지는 것으로 판단되었다.

실시예 2에서는 실시예 1에서 부족한 것으로 판단되었던 휨에 대한 물성과, 난연성 및 제품의 외관상태향상을 위하여 TPE와 보조난연제를 추가하면서 전반적인 혼합물의 조성비율을 조정하였다.

즉 PTT 54.5중량%와, TPE 20중량%와, 카본블랙 0.5중량%와, 주난연제 20중량%와, 보조난연제 5중량%의 혼입비율로 혼합조성한다.

상기와 같은 혼입비율로 혼합된 혼합물을 교반기에 투입한 다음 교반하여, 상기 혼합물이 골고루 혼합교반되게 한다.

상기 혼합과정에서도 혼합물들이 충분히 교반되나, 분말형태의 주난연제와 보조난연제를 드라이칼라(dry color)화해서 작은 입자형태로 생성시킨 다음 PTT와 TPE 및 카본블랙과 교반기를 통하여 교반하면 더욱 용이하고 고른 혼합을 기대할 수 있다.

교반공정을 통하여 혼합물들이 충분히 혼합되면 상기 혼합물을 압출기에 투입한다.

이때 압출기의 조건은 실린더 및 다이스의 온도를 230~260℃로 하고, 다이스 직전에는 스크린메쉬가 장치되어 있다.

따라서 압출기에 투입된 혼합물은 이송스크류에 의해 이송되면서 고온으로 가열된 실린더에 의해 용융되고, 용융된 상태에서 이송스크류에 의해 전방으로 압송되고, 압송과정에서 메쉬스크린을 통과하면서 한번더 혼합됨과 동시에 이물질을 걸러주게 되고, 메쉬스크린을 지난 혼합물은 다이스를 통하여 필라멘트형태로 압출된다.

압출된 필라멘트형태의 압출물은 수냉식으로 냉각, 경화되고, 경화된 압출물은 컷팅기를 통하여 컷팅되게 함으로서, 발명에서 제공하고자 하는 절연전선용 컴파운드 조성물의 제조가 완료된다.

상기에서 얻어진 컴파운드 조성물을 이용하여 절연전선(10)의 피복용으로 사용한 결과 도 2에서와 같이 실시예 1의 컴파운드 조성물보다 성형가공성이 우수하고, 휨에 대하여 크랙발생이 없고, 외관상태 및 난연성도 만족하였으나, 피복층의 탄성이 떨어지고, 휨을 가하면 주름이 발생하는 단점이 야기되었다.

실시예 3에서는 실시예 2에서 미흡한 것으로 판단되었된 피복층의 탄성과, 휨에 대한 주름발생억제를 위하여 PTT의 혼입량은 줄이고, TPE의 혼입량은 조금 높였다.

즉 PTT 52.5중량%와, TPE 22중량%와, 카본블랙 0.5중량%와, 주난연제 20중량%와, 보조난연제 5중량%의 혼입비율로 혼합조성한다.

상기와 같은 혼입비율로 혼합된 혼합물을 교반기에 투입한 다음 충분히 교반하여 상기 혼합물들이 골고루 혼합교반되게 한다.

상기 교반과정에서도 혼합물들이 충분히 교반되나 분말형태인 주난연제와 보조난연제를 드라이칼라(dry color)화 해서 작은 입자형태로 생성시킨 다음, 다른 조성물들과 교반기를 통하여 교반하면 더욱 용이하고 고른 혼합을 기대할 수 있다.

교반공정을 통하여 혼합물들이 충분히 혼합되면, 상기 혼합물을 압출기에 투입한다.

이때 압출기의 조건은 실린더 및 다이스의 온도를 230~260℃로 가열하고, 다이스 직전에는 스크린메쉬가 장치되어 있다.

따라서 압출기에 투입된 혼합물은 이송스크류에 의해 이송되면서 고온으로 가열된 실린더에 의해 용융되고, 용융된 상태에서 이송스크류에 의해 전방으로 압송되고, 압송되는 과정에서 메쉬스크린을 통과하면서 한번더 분쇄함과 동시에 이물질을 걸러주게 되고, 메쉬스크린을 지난 혼합물은 다이스를 통하여 필라멘트 형태로 압출된다.

압출된 필라멘트 형태의 압출물은 수냉식으로 냉각, 경화되고, 경화된 압출물은 컷팅기를 통하여 컷팅되게 함으로서 본 발명에서 제공하고자 하는 절연전선용 컴파운드 조성물(20)의 제조가 완료되었으며, 상기 컴파운드 조성물(20)은 도 4(투명용기에 담긴 상태)에서와 같다.

상기에서 얻어진 컴파운드 조성물을 이용하여 절연전선(10)의 피복용으로 사용한 결과 도 3에서와 같이 압출성과 기계적 성질은 물론, 실시예 2에서 미흡하였던 휨을 가하였을때 주름발생이 없고, 탄성이 개선되었으며, 난연성과 외관상태가 우수한 것으로 판단되었다.

상기 실시예 3에서는 각 혼합물의 최적조건을 제시한 것이었지만, 상기 최적의 혼입량을 기준으로 혼합비율을 미세조정하더라도 사용에는 문제가 없는 것으로 판단되었다.

즉 PTT 51~53중량%와, TPE 22~24중량%, 주난연제 20~22중량%, 카본블랙 0.4~0.6중량%, 보조난연제 4~6중량%의 혼입비율로 혼합조성한다.

상기에서 PTT 및 TPE의 혼입량이 51중량% 및 22중량%이하이면 상대적으로 주난연제 및 보조난연제의 혼입비율이 높아지게 되므로 난연성은 향상시킬 수 있겠으나, 절연전선용 피복에 필요한 물성이 떨어지게 되는 단점이 있고, 53중량% 및 24중량%이상이면 주난연제 및 보조난연제의 혼입비율이 낮아져 난연성이 떨어지게 되는 단점이 있기 때문에 바람직하지 않다.

이상에서와 같이 본 발명은 절연전선용 컴파운드 조성물을 제조함에 있어서, 절연전선 제조에 필요한 물성을 충족하면서 가격이 비교적 저렴한 PTT와 TPE를 사용함과 동시에, 인계난연제를 사용하여 난연성을 향상시키되, 연소시 유해물질발생이 없는 PVC계열의 보조난연제를 사용하여 난연성을 강화시키면서 피복의 유연성확보를 할 수 있게 된다.

또한 상기 난연제의 경우에도 통상적으로 사용되고 있는 난연제와 대비할때 비용이 저렴하여 전체적으로 생산비용절감과 함께, 절연전선용 피복의 물성을 충족할 뿐 아니라 연소시 유해물질발생이 없는 친환경 무독성의 컴파운드 조성물을 제공할 수 있게 된다.

(10)--절연전선 (20)--컴파운드 조성물

Claims (4)

1. 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(Poly Trimethylene Terephthalate : PTT)와, 서모프라스틱에라스토머(Themoplastic elastomer:TPE)와, 카본블랙(Carbon Black)와, 주난연제와, 보조난연제를 함유한 절연전선용 컴파운드 조성물을 제조함에 있어서, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT) 51~53중량%와, 서모프라스틱에라스토머(TPE) 22~24중량%와, 카본블랙 0.4~0.6중량%와, 주난연제 20~22중량%와, 보조난연제 4~6중량%를 함유하되, 주난연제는 인계난연제이고, 보조난연제는 PVC계열의 난연제를 함유한 것을 특징으로 하는 절연전선용 컴파운드 조성물.
2. 제1항에 있어서, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(PTT)의 혼입량을 52.5중량%이고, 서모프라스틱 에라스토머(TPE)의 혼입량은 22중량%이고, 카본블랙의 혼입량을 0.5중량%이고, 주난연제의 혼입량을 20중량%이고, 보조난연제의 혼입량은 5중량%인 것을 특징으로 하는 절연전선용 컴파운드 조성물.
3. 삭제
4. 삭제

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