KR101864413B1 - Anti-oxidant semi-conductive polymer compound self-regulating heating cable therein and a manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내산화 (anti-oxidant) 특성을 갖는 고분자 (polymer) 반도전성 조성물 (semi-conductive compound) 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블 (self-regulating heating cable)의 제조방법에 관한 것으로서, 실란 그라프팅된 접착성 수지를 제조하는 실란 그라프팅된 접착성 수지 제조단계와; 고분자 반도전성 조성물을 제조하는 용융혼련단계와; 반도전 조성물 펠렛(pellet)으로 만드는 펠렛화단계와; 도체 표면에 붙은 이물질과 신선유를 제거하여 열처리된 도체를 제조하는 도체열처리단계와; 도체 외주연에 0.1~10μm의 두께의 접착체층을 형성시키는 접착체층 형성단계와; 상기 펠렛화단계에서 제조된 반도전 조성물 펠렛을 압출 성형하는 반도전 발열체를 제조하는 반도전 발열체 제조단계와; 상기 반도전 발열체 제조단계에서 제조된 반도전 발열체를 안정화시키는 안정화 단계와; 방사선 조사단계;를 실시하여 동선, 은선, 니켈선과 같은 금속선으로 이루어지거나 주석도금동선이나 니켈도금동선, 은도금동선으로 구성되는 금속도금동선 또는 합금선으로 구성되는 도체에 공중합수지 100~200중량부, 개시제 1~5.0중량부, 비닐실란 10~25중량부, 금속 코팅된 카본나노튜브 1~20중량부, 도전성 카본블랙 40~250중량부, 고분자수지 200~700중량부, 산화방지제 1~10중량부, 분산제 1~5중량부, 금속산화물 5~100중량부, 조사가교제가 담지된 다공성 실리카 1~10중량부로 구성되는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물이 코팅되어 표면에 100~1200kGy의 방사성인 조사되어 이루어진 반도전 발열체를 구성한 것을 특징으로 하는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블을 제조한다.The present invention relates to a polymer semi-conductive compound having anti-oxidant properties and a method of manufacturing a self-regulating heating cable using the same. A silane-grafted adhesive resin production step of producing an adhesive resin which has been subjected to a heat treatment; A melt kneading step of producing a polymer semiconductive composition; A pelletizing step of making a semi-conductive composition pellet; A conductive heat treatment step of removing a foreign substance and a fresh oil adhering to the surface of the conductor to produce a heat-treated conductor; An adhesive layer formation step of forming an adhesive layer having a thickness of 0.1 to 10 mu m on the outer periphery of the conductor; A semi-conductive heating element manufacturing step of producing a semi-conductive heating element by extrusion molding the semi-conductive composition pellet produced in the pelletizing step; A stabilization step of stabilizing the semi-conductive heating element manufactured in the semi-conductive heating element manufacturing step; 100 to 200 parts by weight of a copolymer resin is added to a conductor composed of a metal wire such as a copper wire, a silver wire and a nickel wire, or a metal plating copper wire or an alloy wire composed of a tin-plated copper wire, a nickel plated copper wire, 1 to 5.0 parts by weight of an initiator, 10 to 25 parts by weight of vinylsilane, 1 to 20 parts by weight of a metal-coated carbon nanotube, 40 to 250 parts by weight of a conductive carbon black, 200 to 700 parts by weight of a polymer resin, , 1 to 5 parts by weight of a dispersing agent, 5 to 100 parts by weight of a metal oxide, and 1 to 10 parts by weight of a porous silica carrying an irradiation crosslinking agent are coated on the surface, A self-controlling heating cable is manufactured using the polymer semiconductive composition having the oxidation resistance characteristic.
Description
본 발명은 내산화(anti-oxidant) 특성을 갖는 고분자(polymer) 반도전성 조성물(semi-conductive compound) 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블(self-regulating heating cable)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용 중에 히트 싸이클(heat cycle)이 반복됨에 따라 고분자 발열체(heating element)와 도체(conductor)가 열팽창의 차이와 시공 시 굽힘(bending)에 의한 계면 슬리핑(slipping) 현상을 억제하여 출력(output)이 떨어지게 되는 문제점을 해결하고. 내 비저항 불균일을 초래하는 전도성(conductive) 충진제(filler)가 고분자 매트릭스(matrix) 내에서 이동하려는 경향을 억제하여 제품의 수명을 크게 향상시킨 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer semi-conductive compound having anti-oxidant properties and a method of manufacturing a self-regulating heating cable using the semi-conductive compound. The heating elements and the conductors suppress the slip phenomenon due to the difference in thermal expansion and the bending at the time of construction due to the repetition of the heat cycle during use, Solves the problem of falling. A polymeric semiconductive composition having an oxidation resistance characteristic that significantly improves the lifetime of a product by suppressing a tendency of a conductive filler causing nonuniform resistivity to move in a polymer matrix and an autonomous controlled heating And a method of manufacturing a cable.
본 발명은 내산화(anti-oxidant) 특성을 갖는 고분자(polymer) 반도전성 조성물(semi-conductive compound) 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블(self-regulating heating cable)의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용 중에 히트 싸이클(heat cycle)이 반복됨에 따라 고분자 발열체(heating element)와 도체(conductor)가 열팽창의 차이와 시공 시 굽힘(bending)에 의한 계면 슬리핑(slipping) 현상을 억제하여 출력(output)이 떨어지게 되는 문제점을 해결하고. 내 비저항 불균일을 초래하는 전도성(conductive) 충진제(filler)가 고분자 매트릭스(matrix) 내에서 이동하려는 경향을 억제하여 제품의 수명을 크게 향상시킨 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer semi-conductive compound having anti-oxidant properties and a method of manufacturing a self-regulating heating cable using the semi-conductive compound. The heating elements and the conductors suppress the slip phenomenon due to the difference in thermal expansion and the bending at the time of construction due to the repetition of the heat cycle during use, Solves the problem of falling. A polymeric semiconductive composition having an oxidation resistance characteristic that significantly improves the lifetime of a product by suppressing a tendency of a conductive filler causing nonuniform resistivity to move in a polymer matrix and an autonomous controlled heating And a method of manufacturing a cable.
그러나, 전술한 종래의 자율제어 히팅케이블의 구성에 의하면, 사용 중에 히트 싸이클(heat cycle)이 반복됨에 따라 고분자 발열체와 도체가 열팽창의 차이를 나타내거나 굴곡 포설부분에서의 굽힘(bending)에 의한 계면 슬리핑(slipping)이 발생하여 계면저항이 증가되어 출력이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.However, according to the construction of the conventional autonomous control heating cable described above, as the heat cycle is repeated during use, the polymeric heating element and the conductor exhibit a difference in thermal expansion, or an interface by bending in the bent- There is a problem that slipping occurs and the interface resistance is increased and the output is lowered.
또한 전도성 충진제가 고분자 매트릭스 내에서 압력이 적은 부분으로 이동 하려는 경향에 따라 고분자 매트릭스 내 비저항 불균일을 초래하여 반도전 조성물의 산화를 촉진시켜 제품의 수명을 단축하는 결과를 초래하였다.Also, due to the tendency of the conductive filler to move to a portion with less pressure in the polymer matrix, the non-uniformity of the resistivity in the polymer matrix is caused, thereby promoting oxidation of the semi-conductive composition and shortening the life of the product.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은 도체와 발열체 사이에 집착력을 향상해주는 접착층을 형성함으로써 도체와 발열체 사이에서 사용 중에 반도전 조성물의 산화에 따른 계면저항(surface resistance)이 증가 되는 것을 최소화하여 장기적인 출력안정성을 개선해주는 공정비용이 저렴한 도체의 표면처리 방법을 제공하는 데 제1의 목적이 있다. In order to solve the above problems, the present invention provides an adhesive layer for improving adhesion between a conductor and a heating element, thereby minimizing an increase in surface resistance due to oxidation of the semi-conductive composition during use between the conductor and the heating element A first object of the present invention is to provide a method for surface treatment of a conductor with a low process cost which improves long-term output stability.
또한 카본블랙이 고분자 매트릭스 내에서 이동하려는 경향을 제어하여 비저항 불균일을 억제하여 제품의 수명 및 출력안정성을 개선해주는 반도전성 고분자 조성물을 제공하는데 제2의 목적이 있다.It is a second object of the present invention to provide a semiconductive polymer composition which improves the lifetime and output stability of a product by controlling the tendency of carbon black to move in the polymer matrix to suppress non-uniformity in resistivity.
최종적으로 시공 시 전선의 유실공수를 줄이고 작업성을 향상시켜 주는 자율제어 히팅케이블의 제조방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method of an autonomously controlled heating cable that can reduce the loss of electric wires during work and improve workability.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온도조절기(temperature controller)와 교반기(stirrer) 및 증발기(evaporator)가 장착된 반응기(reactor)에 트리클로로벤젠(trichlorobenzene)이나, 디크로로벤젠(dichlorobenzene), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 시클로헥산(cyclohexane), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran)과 같은 유기용매(organic solvent) 600~1000중량부와 에틸렌비닐아세테이트 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer)나 에틸렌-프로필렌다이엔 공중합체(ethylene-propylene diene copolymer), 스티렌-부타디엔 공중합체 (styrene-butadiene copolymer)와 같은 공중합수지 100~200중량부를 투여한 다음 반응기 온도를 80~150℃로 상승시키고 500~1000rpm 속도로 교반하면서 용해시킨 고분자 용액에, 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)나 아조비스이소부틸로니트릴 (azobisisobutyronitrile)과 같은 개시제(initiator) 1~5.0중량부와 비닐트리메톡시 실란(vinyltrimethoxy silane)이나, 비닐트리에톡시 실란(vinyltriethoxy silane), 비닐-트리스(2-메톡시-에톡시-)실란[vinyl-tris(2-methoxy-ethoxy-) silane], 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시 실란(3-methacryloxypropyltrimethoxy silane), 3-메타크릴옥시프로필트리 에톡시 실란(3-methacryloxypropyltriethoxy silane), 비닐디메틸에톡시 실란(vinyldimethylethoxy silane), 비닐메틸디부톡시 실란(vinylmethyldibutoxy silane)과 같은 비닐실란(vinyl silane) 10~25중량부를 순차적으로 투여한 다음 120분 동안 80~150℃에서 500~1500rpm 속도로 교반하면서 그라프팅 반응(grafting reaction)을 진행하고, 증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 다음 메틸알코올이나 헥산과 같은 용제로 세척 및 건조하여 실란 그라프팅된 접착성 수지를 제조하는 실란 그라프팅된 접착성 수지 제조단계와;In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a polyimide precursor solution by adding trichlorobenzene or dichlorobenzene to a reactor equipped with a temperature controller, a stirrer and an evaporator, 600 to 1000 parts by weight of an organic solvent such as toluene, xylene, cyclohexane or tetrahydrofuran, and an ethylene-vinyl acetate copolymer, 100 to 200 parts by weight of a copolymer resin such as ethylene-propylene diene copolymer or styrene-butadiene copolymer is added, and then the temperature of the reactor is raised to 80 to 150 DEG C and 500 1 to 5.0 wt% of an initiator such as dicumyl peroxide or azobisisobutyronitrile was added to the polymer solution dissolved with stirring at a speed of 1000 rpm. Vinyltrimethoxy silane, vinyltriethoxy silane, vinyl-tris (2-methoxy-ethoxy-) silane], vinyltrimethoxysilane, , 3-methacryloxypropyltrimethoxy silane, 3-methacryloxypropyltriethoxy silane, vinyldimethylethoxy silane, vinyl methyl dibutoxysilane, and 10 to 25 parts by weight of vinyl silane such as vinylmethyldibutoxy silane were successively added to the mixture, and the mixture was stirred at 80 to 150 ° C for 120 minutes at 500 to 1500 rpm for grafting reaction. A silane-grafted adhesive resin manufacturing step of removing an organic solvent by using a solvent such as methyl alcohol or hexane, followed by washing and drying to produce a silane-grafted adhesive resin;
니더믹서(Kneader mixer)나 밴버리믹서(banbury mixer)와 같은 혼합믹서에 상기 실란 그라프팅된 접착성 수지 제조단계에서 제조된 실란 그라프팅된 접착성 수지 111~230중량부와, 니켈(nickel)이나, 안티몬(antimony), 은(silver), 동(copper)과 같은 금속 코팅된 카본나노튜브(carbon nanotube) 1~20중량부, 케첸블랙(ketjenblack), 아세틸렌블랙(acetylene black)과 같은 도전성 카본블랙 40~250중량부, 폴리에틸렌(polyethylene)이나, 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리메틸펜텐(polymethyl pentene)과 같은 폴리올레핀(polyolefin) 수지나, 폴리비닐플로라이드(polyvinyl fluoride)이나, 폴리(에틸렌-co-테트라플로로에틸렌)[poly(ethene-co-tetrafluoroethene)]와 같은 불소수지인 고분자수지 200~1500중량부, 산화방지제(antioxidant) 1~10중량부, 분산제 1~5중량부, 산화아연(zinc oxide)나 산화인듐(indium oxide), 산화주석(tin oxide)과 같은 금속산화물 5~100중량부, 트리알리 시아눌레이트(triallyl cyanurate)나 트리알리 이소시아눌레이트(triallyl isocyanurate), 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate)와 같은 조사가교제가 담지된 다공성 실리카 1~10중량부를 순차적으로 투입하여 120~300℃의 온도에서 10~30분 동안 용융혼련 하여 고분자 반도전성 조성물을 제조하는 용융혼련단계와; 111 to 230 parts by weight of the silane-grafted adhesive resin prepared in the step of preparing the silane-grafted adhesive resin in a mixed mixer such as a Kneader mixer or a Banbury mixer, 1 to 20 parts by weight of carbon-coated carbon nanotubes such as copper, antimony, silver and copper; conductive carbon black such as ketjenblack and acetylene black; 40 to 250 parts by weight of a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene or polymethyl pentene or a polyvinyl fluoride or a poly (ethylene-co- 200 to 1500 parts by weight of a polymer resin which is a fluororesin such as poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene), 1 to 10 parts by weight of an antioxidant, 1 to 5 parts by weight of a dispersant, oxide, indium oxide, tin oxide, and the like. 5 to 100 parts by weight of a metal oxide, a porous silica 1 carrying an irradiation crosslinking agent such as triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, trimethylolpropane trimethacrylate, To 10 parts by weight, and melt-kneading the mixture at 120 to 300 ° C. for 10 to 30 minutes to produce a polymer semiconductive composition;
상기 용융혼련단계에서 제조된 반도전 고분자 조성물을 단축압출기(single screw extruder) 또는 이축 압출기(twin screw extruder)를 이용한 용융압출 성형과정을 통해 2~3mm 정도 크기를 갖는 반도전 조성물 펠렛(pellet)으로 만드는 펠렛화단계와;The semi-conductive polymer composition prepared in the above melt-kneading step was melt-extruded using a single screw extruder or a twin screw extruder to form a semi-conductive composition pellet having a size of 2 to 3 mm A pelletizing step of making;
동선, 은선, 니켈선과 같은 금속선으로 이루어지거나 주석도금동선이나 니켈도금동선, 은도금동선으로 구성되는 금속도금동선 또는 합금선으로 구성되는 도체를 가스토치(gas touch)나 가스오븐(gas oven)을 통과시켜 400~1000℃의 온도로 가열하여 도체 표면에 붙은 이물질과 신선유를 제거하여 열처리된 도체를 제조하는 도체열처리단계와;A conductor made of a metal wire such as copper wire, silver wire or nickel wire, or a metal plating copper wire or alloy wire composed of tin-plated copper wire, nickel-plated copper wire or silver-plated copper wire is passed through a gas touch or gas oven A conductor heat treatment step of heating the conductor to a temperature of 400 to 1000 ° C to remove a foreign substance and a fresh oil adhering to the surface of the conductor to produce a heat-treated conductor;
상기 도체열처리단계에서 제조된 열처리된 도체를 반응성접착제(reactive adhesive)가 담긴 코팅욕조(coating dye)에 함침 시키면서 80~200℃로 유지되는 가열오븐(heating oven)이나 히터박스(heater box)를 통과시켜 반응성접착제를 경화 및 건조시켜 도체 외주연에 0.1~10μm의 두께의 접착체층을 형성시키는 접착체층 형성단계와;The heat-treated conductor manufactured in the conductor heat treatment step is impregnated into a coating dye containing a reactive adhesive and is passed through a heating oven or a heater box maintained at 80 to 200 ° C. An adhesive layer forming step of forming an adhesive layer having a thickness of 0.1 to 10 mu m on the outer periphery of the conductor by curing and drying the reactive adhesive;
상기 펠렛화단계에서 제조된 반도전 조성물 펠렛을 일축압출기 호퍼에 투입한 다음, 온도조건이 100~200℃의 실린더 1과 170~270℃의 실린더 2와 180~300℃의 실린더 3과 175~315℃의 다이를 순차로 10~40㎏/시간의 압출 속도로 압출 성형하는 반도전 발열체를 제조하는 반도전 발열체 제조단계와;The pellets of the semi-conductive composition prepared in the pelletizing step were introduced into a single-screw extruder hopper. The pellets were fed into a single-screw extruder hopper under the following conditions: cylinder 1 at 100 to 200 ° C,
상기 반도전 발열체 제조단계에서 제조된 반도전 발열체를 60~100℃로 유지되는 수조에 5m/분~50m/분 속도로 통과시켜 안정화시키는 안정화 단계와; A stabilization step of stabilizing the semi-conductive heating element manufactured in the semi-conductive heating element by passing it through a water bath maintained at 60 to 100 ° C at a rate of 5 m / min to 50 m / min;
상기 반도전 발열체 제조단계에서 제조된 반도전 발열체를 전자선(electron beam) 이나 감마선(gamma ray)과 같은 방사선 조사장비를 이용하여 100~1200kGy로 조사하여 반도전 발열체를 가교시키는 방사선 조사단계;를 실시하여 동선, 은선, 니켈선과 같은 금속선으로 이루어지거나 주석도금동선이나 니켈도금동선, 은도금동선으로 구성되는 금속도금동선 또는 합금선으로 구성되는 도체에 공중합수지 100~200중량부, 개시제 1~5.0중량부, 비닐실란 10~25중량부, 금속 코팅된 카본나노튜브 1~20중량부, 도전성 카본블랙 40~250중량부, 고분자수지 200~700중량부, 산화방지제 1~10중량부, 분산제 1~5중량부, 금속산화물 5~100중량부, 조사가교제가 담지된 다공성 실리카 1~10중량부로 구성되는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물이 코팅되어 표면에 100~1200kGy의 방사성인 조사되어 이루어진 반도전 발열체를 구성한 것을 특징으로 하는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블을 제조한다.A step of irradiating the semi-conductive heating body manufactured in the step of manufacturing the semi-conductive heating body by irradiating the semi-conductive heating body with 100 to 1200 kGy using a radiation irradiation equipment such as an electron beam or a gamma ray to crosslink the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 사용 중에 히트 싸이클이 반복됨에 따라 고분자 발열체와 도체간의 열팽창 차이와 시공 시 굽힘에 의한 계면 슬리핑 현상을 억제하여 출력이 떨어지게 되는 문제점을 해결하고. 내 비저항 불균일을 초래하는 전도성 충진제가 고분자 매트릭스 내에서 이동하려는 경향을 억제하여 제품의 수명을 크게 향상시킨 내산화 특성을 갖는 자율제어 히팅케이블을 용이하게 제조하는 효과를 가지고 있다.As described above, the present invention resists the problem that the thermal expansion difference between the polymer heat generating material and the conductor and the interfacial slipping phenomenon due to the bending during the construction are suppressed and the output is lowered as the heat cycle is repeated during use. The present invention has the effect of easily manufacturing an autonomously controlled heating cable having anti-oxidizing properties that significantly suppresses the tendency of the conductive filler causing the non-resistivity non-uniformity to move in the polymer matrix and greatly improves the life of the product.
도 1은 종래의 자율제어 히팅케이블의 예시도
도 2는 본 발명의 자율제어 반도전 발연체를 실시한 단면도
도 3은 본 발명의 실시 방법을 예시한 공정흐름도.1 is an exemplary diagram of a conventional autonomously controlled heating cable;
Fig. 2 is a cross-sectional view of the autonomic control semi-
3 is a process flow diagram illustrating an embodiment of the present invention;
상기 목적과 특징에 최상의 형태로 부합할 수 있는 본 발명을 실시예를 도 3의 공정흐름도에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.The embodiments of the present invention, which can best match the above objects and features, will now be described in detail with reference to the process flowchart of FIG.
온도조절기. 교반기 및 증발기가 장착된 반응기에 트리클로로벤젠 이나, 디크로로벤젠, 톨루엔, 자일렌, 시클로헥산, 테트라히드로퓨란과 같은 유기용매 600~1000중량부와 에틸렌비닐아세테이트 공중합체나 에틸렌-프로필렌다이엔 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체와 같은 공중합수지 100~200중량부를 투여한 다음 반응기 온도를 80~150℃로 상승시키고 500~1000rpm 속도로 교반하면서 용해시킨 고분자 용액에, 디큐밀 퍼옥사이드나 아조비스이소부틸로니트릴과 같은 개시제 1~5.0 중량부와 비닐트리메톡시 실란이나, 비닐트리에톡시 실란, 비닐-트리스(2-메톡시-에톡시-)실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시 실란, 3-메타크릴옥시프로필트리 에톡시 실란, 비닐디메틸에톡시 실란, 비닐메틸디부톡시 실란과 같은 비닐실란 10~25중량부를 순차적으로 투여한 다음 120분 동안 80~150℃에서 500~1500rpm 속도로 교반하면서 그라프팅 반응을 진행하고, 증발기를 이용하여 유기용매를 제거한 다음 메틸알코올이나 헥산과 같은 용제로 세척 및 건조하여 실란 그라프팅된 접착성 수지를 제조하는 실란 그라프팅된 접착성 수지 제조단계와;Temperature regulator. A reactor equipped with a stirrer and an evaporator is charged with 600 to 1000 parts by weight of an organic solvent such as trichlorobenzene, dichlorobenzene, toluene, xylene, cyclohexane or tetrahydrofuran, an ethylene vinyl acetate copolymer or ethylene-propylene diene And 100 to 200 parts by weight of a copolymer resin such as styrene-butadiene copolymer, and then the temperature of the reactor is raised to 80 to 150 DEG C and the solution is stirred and stirred at a speed of 500 to 1000 rpm. Dicumyl peroxide or azobis 1 to 5.0 parts by weight of an initiator such as isobutylonitrile and 1 to 5 parts by weight of vinyltrimethoxysilane or vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxy-ethoxy-) silane, 3-
니더믹서나 밴버리믹서와 같은 혼합믹서에 상기 실란 그라프팅된 접착성 수지 제조단계에서 제조된 실란 그라프팅된 접착성 수지 111~230중량부와, 니켈 이나, 안티몬, 은, 동과 같은 금속 코팅된 카본나노튜브 1~20중량부, 케첸블랙 , 아세틸렌블랙과 같은 도전성 카본블랙 40~250중량부, 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌 , 폴리메틸펜텐과 같은 폴리올레핀 수지나, 폴리비닐플로라이드이나, 폴리(에틸렌-co-테트라플로로에틸렌)와 같은 불소수지인 고분자수지 200~1500중량부, 산화방지제 1~10중량부, 분산제 1~5중량부, 산화아연나 산화인듐, 산화주석과 같은 금속산화물 5~100중량부, 트리알리 시아눌레이트나 트리알리 이소시아눌레이트, 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트와 같은 조사가교제가 담지된 다공성 실리카 1~10중량부를 순차적으로 투입하여 120~300℃의 온도에서 10~30분 동안 용융혼련 하여 고분자 반도전성 조성물을 제조하는 용융혼련단계와; A mixed mixer such as a kneader mixer or a Banbury mixer is coated with 111 to 230 parts by weight of the silane-grafted adhesive resin produced in the silane-grafted adhesive resin preparation step, and a metal- 1 to 20 parts by weight of carbon nanotubes, 40 to 250 parts by weight of conductive carbon black such as Ketjenblack and acetylene black, polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polyvinyl fluoride, poly (ethylene- tetrafluoroethylene), 1 to 10 parts by weight of an antioxidant, 1 to 5 parts by weight of a dispersant, and 5 to 100 parts by weight of a metal oxide such as zinc oxide, indium oxide and tin oxide And 1 to 10 parts by weight of porous silica supporting irradiation crosslinking agent such as triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate and trimethylolpropane trimethacrylate are sequentially added, In the melt-kneading temperature 10-30 minutes during the melt-kneading step for producing the polymer semi-conductive composition;
상기 용융혼련단계에서 제조된 반도전 고분자 조성물을 단축압출기 또는 이축 압출기를 이용한 용융압출 성형과정을 통해 2~3mm 정도 크기를 갖는 반도전 조성물 펠렛으로 만드는 펠렛화단계와;Pelletizing the semiconducting polymer composition prepared in the melt-kneading step into a semi-conductive composition pellet having a size of about 2 to 3 mm through a melt extrusion molding process using a single-screw extruder or a twin-screw extruder;
동선, 은선, 니켈선과 같은 금속선으로 이루어지거나 주석도금동선이나 니켈도금동선, 은도금동선으로 구성되는 금속도금동선 또는 합금선으로 구성되는 도체를 가스토치나 가스오븐을 통과시커 400~1000℃의 온도로 가열하여 도체 표면에 붙은 이물질과 신선유를 제거하여 열처리된 도체를 제조하는 도체열처리단계와;Conductors made of metal wires such as copper wires, silver wires and nickel wires, or metal conductor copper wire or alloy wire composed of tin-plated copper wire, nickel-plated copper wire and silver-plated copper wire are passed through a gas torch or gas oven and heated to a temperature of 400 to 1000 ° C. A conductor heat treatment step of heating the conductor to remove heat and foreign matter adhering to the surface of the conductor to produce a heat-treated conductor;
상기 도체열처리단계에서 제조된 열처리된 도체를 반응성접착제가 담긴 코팅욕조에 함침 시키면서 80~200℃로 유지되는 가열오븐이나 히터박스를 통과시켜 반응성접착제를 경화 및 건조시켜 도체 외주연에 0.1~10μm의 두께의 접착체층을 형성시키는 접착체층 형성단계와;The heat-treated conductor produced in the conductor heat-treating step is impregnated into a coating bath containing a reactive adhesive, and is passed through a heating oven or a heater box maintained at 80 to 200 ° C to cure and dry the reactive adhesive so that 0.1 to 10 μm An adhesive layer forming step of forming an adhesive layer having a predetermined thickness;
상기 펠렛화단계에서 제조된 반도전 조성물 펠렛을 일축압출기 호퍼에 투입한 다음, 온도조건이 100~200℃의 실린더 1과 170~270℃의 실린더 2와 180~300℃의 실린더 3과 175~315℃의 다이를 순차로 10~40㎏/시간의 압출 속도로 압출 성형하여 반도전 발열체를 제조하는 반도전 발열체 제조단계와;The pellets of the semi-conductive composition prepared in the pelletizing step were introduced into a single-screw extruder hopper. The pellets were fed into a single-screw extruder hopper under the following conditions: cylinder 1 at 100 to 200 ° C,
상기 반도전 발열체 제조단계에서 제조된 반도전 발열체를 60~100℃로 유지되는 수조에 5m/분 내지 50m/분 속도로 통과시켜 안정화시키는 안정화 단계와; A stabilization step of stabilizing the semi-conductive heating element manufactured in the semi-conductive heating element by passing it through a water bath maintained at 60 to 100 ° C at a rate of 5 m / min to 50 m / min;
상기 반도전 발열체 제조단계에서 제조된 반도전 발열체를 전자선이나 감마선과 같은 방사선 조사장비를 이용하여 100~1200kGy로 조사하여 반도전 발열체를 가교시키는 방사선 조사단계를 거쳐;The semi-conductive heating body manufactured in the semi-conductive heating body is irradiated with 100 to 1200 kGy using a radiation irradiation apparatus such as an electron beam or a gamma ray to cross-bond the semi-conductive heating body,
동선, 은선, 니켈선과 같은 금속선으로 이루어지거나 주석도금동선이나 니켈도금동선, 은도금동선으로 구성되는 금속도금동선 또는 합금선으로 구성되는 도체에 공중합수지 100~200중량부, 개시제 1~5.0중량부, 비닐실란 10~25중량부, 금속 코팅된 카본나노튜브 1~20중량부, 도전성 카본블랙 40~250중량부, 고분자수지 200~700중량부, 산화방지제 1~10중량부, 분산제 1~5중량부, 금속산화물 5~100중량부, 조사가교제가 담지된 다공성 실리카 1~10중량부로 구성되는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물이 코팅되어 표면에 100~1200kGy의 방사성인 조사되어 이루어진 반도전 발열체를 구성한 것을 특징으로 하는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블을 제조한다.100 to 200 parts by weight of a copolymerized resin, 1 to 5.0 parts by weight of an initiator, 100 to 200 parts by weight of an initiator, and 100 to 200 parts by weight of a copolymer resin, which are composed of a metal wire such as copper wire, silver wire and nickel wire, or a metal wire copper wire or alloy wire composed of tin- 10 to 25 parts by weight of vinyl silane, 1 to 20 parts by weight of carbon-coated carbon nanotubes, 40 to 250 parts by weight of conductive carbon black, 200 to 700 parts by weight of a polymer resin, 1 to 10 parts by weight of an antioxidant, Wherein the polymeric semiconductive composition is coated with a radiation-curable polymeric composition having an oxidation-resistant property, wherein the radiation-sensitive resin composition comprises 5 to 100 parts by weight of a metal oxide, 1 to 10 parts by weight of porous silica having a radiation crosslinking agent, The self-controlling heating cable using the polymer semiconductive composition having the oxidation resistance characteristic is manufactured.
상기 접착성 수지 제조단계 사용되는 비닐실란은 비닐트리메톡시 실란이나, 비닐트리에톡시 실란, 비닐-트리스(2-메톡시-에톡시-)실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시 실란, 3-메타크릴옥시프로필트리 에톡시 실란, 비닐디메틸에톡시 실란, 비닐메틸디부톡시 실란 등이 단독 또는 2종 이상 조합하여 10~25중량부가 사용될 수 있으며 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.The vinylsilane used in the adhesive resin production step may be vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxy-ethoxy) silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, vinyldimethylethoxysilane, vinylmethyldibutoxysilane, etc. may be used singly or in combination of two or more thereof in an amount of 10 to 25 parts by weight, and the present invention is not limited thereto.
이때 비닐실란이 10중량부 미만일 경우 도체와 반도전 조성물의 접착성이 떨어지고, 25중량부 이상을 첨가할 경우 경제성이 떨어진다. If the vinyl silane is less than 10 parts by weight, adhesion between the conductor and the semi-conductive composition is deteriorated. If the vinyl silane is added by 25 parts by weight or more, economical efficiency is low.
상기 접착성 수지 제조단계 사용되는 개시제는 상기 공중합 수지와 상기 비닐실란을 화학적으로 그래프팅시키는 역할을 하며 1~5중량부를 사용한다. 상기 개시제는 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide), t-부틸큐밀 퍼옥사이드(t-butyl cumyl peroxide), 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide), t-부틸퍼옥시벤조에이트(t-butyl peroxybenzoate), t-부틸퍼옥시이소부틸레이트(t-butyl peroxyisobutyrate), 시클로헥사논퍼옥사이드(cyclohexanone peroxide), 또는 이들의 혼합물 등이 사용가능하나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. The initiator used to chemically graft the copolymer resin and the vinyl silane is used in an amount of 1 to 5 parts by weight. The initiator may be selected from the group consisting of benzoyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butyl peroxybenzoate, t- T-butyl peroxyisobutyrate, cyclohexanone peroxide, or a mixture thereof may be used, but the present invention is not limited thereto.
이때 개시제가 1중량부 미만일 경우 그라프팅 반응효율이 떨어지고, 5중량부 이상을 첨가할 경우 불순물로 작용하여 도전성에 악 영향을 미친다. If the amount of the initiator is less than 1 part by weight, the grafting reaction efficiency is lowered. If the amount of the initiator is more than 5 parts by weight, it acts as an impurity and adversely affects the conductivity.
상기 용융혼련단계에서 사용되는 산화방지제로는 폴리(1,2-디히드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린)[poly(1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline)], 2,6-디-터트-부틸-4‘메틸페놀(2,6-di-tert-butyl-4-methyl phenol), 테트라키스[메틸렌-3-(3‘’디-터트-부틸-4-히드로옥시페닐-프로피오네이트)메탄[tetrakis[methylene-3-(3‘’‘hydroxyphenyl-propionate)]methane]이나 트리스(2,4-디-터트-부틸-페닐)포스파이트[tris(2,4-di-tert-butyl-phenyl) phosphite], 테트라키스메틸렌(3,5-di-t-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)[tetrakismethylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy hydrocinamate)]가 1~10중량부가 사용된다.Examples of the antioxidant used in the melt-kneading step include poly (1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline), 2 Methyl-phenol, 2,6-di-tert-butyl-4-methyl phenol, tetrakis [ Tetrakis [methylene-3- (3 '' hydroxyphenyl-propionate)] methane] or tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite [tris -di-tert-butyl-phenyl) phosphite], tetrakis methylene (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy hydrocinamate)] is used in an amount of 1 to 10 parts by weight.
이때 산화방지제가 1중량부 미만일 경우 고분자 수지가 산화되어 내구성이 떨어지고, 10중량부 이상을 첨가할 경우 불순물로 작용하여 도전성에 악 영향을 미친다. If the amount of the antioxidant is less than 1 part by weight, the polymer resin is oxidized to deteriorate the durability. If the amount of the antioxidant is more than 10 parts by weight, impurities may adversely affect the conductivity.
상기 용융혼련단계에서 사용되는 분산제는 칼슘 스테아레이트(calcium stearate), 징크 스테아레이트(zinc stearate), 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate)의 금속염 스테아레이트가 바람직하나 그 외에도 라울릭 액시드(lauric acid), 미리스틱 액시드(myristic acid), 활미트 액시드(palmitic acid)와 같은 지방산이나(fatty acid)도 사용가능하며 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.The dispersing agent used in the melt-kneading step is preferably a metal salt stearate of calcium stearate, zinc stearate and magnesium stearate, but also lauric acid, Myristic acid, palmitic acid, and the like may be used, and the present invention is not limited thereto.
이때 분산제는 1~5중량부가 사용되며 1중량부 미만일 경우 가공성이 떨어지고, 5.0중량부 이상을 첨가할 경우 용융혼련성이 떨어진다. In this case, 1 to 5 parts by weight of the dispersing agent is used. When the amount is less than 1 part by weight, workability is poor. When 5.0 parts by weight or more is added, the melt-kneading property is deteriorated.
상기 용융혼련단계에서 사용되는 조사가교제는 트리알리 시아눌레이트나 트리알리 이소시아눌레이트, 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트와 같은 조사가교제가 담지된 다공성 실리카가 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용가능하나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.The irradiation cross-linking agent used in the melt-kneading step may be used alone or in combination of two or more thereof, such as triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate and trimethylolpropane trimethacrylate, The present invention is not limited thereto.
이때 조사가교제는 1~10중량부가 사용되며 1~중량부 미만일 경우 조사가교도가 떨어지고, 10 중량부 이상을 첨가할 경우 기계적 물성이 떨어진다.In this case, the irradiated crosslinking agent is used in an amount of 1 to 10 parts by weight, and when the amount is less than 1 part by weight, irradiation crosslinking is lowered, and when 10 parts by weight or more is added, mechanical properties are poor.
상기 접착체층 형성단계에서의 반응성접착제는 로드(Lord) 사의 켐록?(Chemlok?) 200이나 220X, 6100 및 6108제품이 바람직하나 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다.The adhesive reactive adhesive in a layer-forming step kemrok's load (Lord)? (Chemlok ? ) 200 or 220X, 6100 and 6108 products are preferred, but the present invention is not limited thereto.
이때 접착체 층의 두께는 0.1~10μm의 두께가 코팅되며 0.1μm 이하로 코팅될 경우 도체와의 상용성이 떨어지고 10μm 이상일 경우 도전성이 떨어진다.In this case, the thickness of the adhesive layer is 0.1 to 10 μm, and when it is coated to a thickness of 0.1 μm or less, compatibility with a conductor is poor.
본 발명에 따른 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법을 보다 상세하게 살펴보고, 그에 따른 실시예를 서술하면 다음과 같다. A polymer semiconductive composition having oxidation resistance characteristics according to the present invention and a method of manufacturing an autonomously controlled heating cable using the same will be described in detail below.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
단 본 발명의 범위가 예시한 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.However, the scope of the present invention is not limited to the illustrated embodiments.
<표 1>에 기재된 성분을 각각의 배합비로 혼합기를 이용하여 아래와 같은 공정의 제조방법으로 혼합하여 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블을 제조하였다.The components listed in Table 1 were mixed at the respective blending ratios using a mixer in the following manufacturing process to produce a polymer semiconductive composition having oxidation resistance characteristics and an autonomously controlled heating cable using the same.
<표 1> 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법의 실시예 및 비교예<Polymeric Semiconductive Composition with Oxidizing Properties and Examples and Comparative Examples of Manufacturing Method of Autonomously Controlled Heating Cable Using the Same
실시예 및 비교예의 난연 실란가교 조성물의 제조방법Method for producing flame retardant silane cross-linking compositions of Examples and Comparative Examples
온도조절기. 교반기 및 증발기가 장착된 반응기에 자일렌 750중량부와 에틸렌비닐아세테이트 공중합수지 150중량부를 투여한 다음 반응기 온도를 80℃로 상승시키고 800rpm 속도로 교반하면서 용해시킨 고분자 용액에, 디큐밀 퍼옥사이드 2중량부와 비닐트리메톡시 실란 20중량부를 순차적으로 투여한 다음 120분 동안 100℃에서 1000rpm 속도로 교반하면서 그라프팅 반응을 진행하여 실란 그라프팅된 폴리올레핀 수지 용액을 제조하는 하는 비닐트리메톡시실란 그라프팅 된 에틸렌비닐아세테이트 접착성 수지를 172중량부를 제조하였다. Temperature regulator. 750 parts by weight of xylene and 150 parts by weight of an ethylene vinyl acetate copolymer resin were added to a reactor equipped with a stirrer and an evaporator, and then the reactor was heated to 80 DEG C and stirred at 800 rpm while stirring. To the polymer solution, 2 parts by weight of dicumyl peroxide And 20 parts by weight of vinyltrimethoxysilane were sequentially added, and then the grafting reaction was carried out while stirring at 1000 rpm at 100 DEG C for 120 minutes to prepare a silane-grafted polyolefin resin solution. The vinyltrimethoxysilane grafting 172 parts by weight of an ethylene vinyl acetate adhesive resin.
20L 니더믹서에 <표 1>의 배합비에 의해 순차적으로 접착성 수지, 금속 코팅된 카본나노튜브, 도전성 카본블랙, 산화방지제, 분산제, 금속산화물, 고분자수지, 조사가교제를 순차적으로 투입하여 실시예 1인 경우 165℃, 실시예 2인 경우 210℃, 실시예 3인 경우 295℃ 및 비교예인 경우 165℃의 온도에서 20분 동안 용융혼련한 덩어리 반죽을 이축 압출기를 이용하여 2~3mm 정도 크기를 갖는 반도전 조성물을 제조하였다.Metal-coated carbon nanotubes, conductive carbon black, an antioxidant, a dispersant, a metal oxide, a polymer resin and an irradiation crosslinking agent were sequentially charged into a 20 L kneader mixer in accordance with the blending ratios of Table 1 in order, Kneaded at 165 ° C for Example 2, 210 ° C for Example 2, 295 ° C for Example 3 and 165 ° C for Comparative Example for 20 minutes, using a twin-screw extruder to a size of 2 to 3 mm A semi-conductive composition was prepared.
실시예 1 및 비교예Example 1 and Comparative Example
제조된 반도전 조성물과 고밀도폴리에틸렌 수지를 혼합하여 호퍼에 투여한 다음 40mm 압출성형용 다이가 부착되어 있는 일축압출기(스큐류: 100Φ)에서 온도조건이 실린더 1은 160℃, 실린더 2는 170℃, 실린더 3은 180℃, 다이는 175℃의 온도 조건으로 20㎏/hr의 속도로 너비 8.1mm, 두께 2.1mm의 자율조절 반도전 발열체를 압출하여 95℃로 유지되는 수조를 20m/분으로 통과시키고 공기를 분사시켜 표면에 묻은 수분을 제게 한 후에 500kGy의 전자선을 조사하여 반도전 발열체를 완성하였다. The semi-conductive composition thus prepared and the high-density polyethylene resin were mixed and injected into a hopper. The temperature of the cylinder 1 was 160 ° C, the temperature of the
상기 반도전 발열체 상에 난연 고밀도폴리에틸렌 수지를 0.7mm 두께로 압출절연하고, 0.16mm 직경의 주석도금동선으로 편조한 다음 다시 난연 고밀도폴리에틸렌 수지로 피복하여 자율제어 히팅케이블의 제조를 완성하였다. A flame retardant high density polyethylene resin was extruded and insulated to a thickness of 0.7 mm on the semi-conductive heating element, braided to 0.16 mm diameter tin-plated copper wire, and then coated with a flame retardant high density polyethylene resin to complete an autocontrolled heating cable.
실시예 2Example 2
반도전 조성물과 폴리비닐리덴플로라이드 수지를 혼합하여 호퍼에 투여한 다음 40mm 압출성형용 다이가 부착되어 있는 일축압출기(스큐류: 100Φ)에서 실린더 1은 180℃, 실린더 2는 200℃, 실린더 3은 220℃, 다이는 215℃의 온도 조건으로 20㎏/hr의 속도로 너비 8.1mm, 두께 2.1mm의 자율조절 반도전 발열체를 압출하여 95℃로 유지되는 수조를 20m/분으로 통과시키고 공기를 분사시켜 표면에 묻은 수분을 제게 한 후에 600kGy의 전자선을 조사하여 반도전 발열체를 성형하였다. The semi-conductive composition and the polyvinylidene fluoride resin were mixed and injected into the hopper. Then, in a uniaxial extruder (skew: 100Φ) equipped with a die for 40 mm extrusion molding, cylinder 1 was heated to 180 ° C,
상기 반도전 발열체 상에 폴리비닐리덴플로라이드 수지를 0.7mm 두께로 압출 절연하고, 0.16mm 직경의 주석도금동선으로 편조 한 다음 다시 폴리비닐리덴플로라이드 수지로 피복하여 자율제어 히팅케이블의 제조를 완성하였다. Polyvinylidene fluoride resin was extruded and insulated to a thickness of 0.7 mm on the semi-conductive heating element, braided with 0.16 mm diameter tin-plated copper wire, and then coated with polyvinylidene fluoride resin to complete autonomous control heating cable production Respectively.
실시예 3Example 3
제조된 반도전 조성물과 폴리(에틸렌-co-테트라플로로에틸렌) 수지를 혼합하여 호퍼에 투여한 다음 40mm 압출성형용 다이가 부착되어 있는 일축압출기(스큐류: 100Φ)에서 실린더 1은 200℃, 실린더 2는 270℃, 실린더 3은 300℃, 다이는 295℃의 온도 조건으로 20㎏/hr의 속도로 너비 8.1mm, 두께 2.1mm의 자율조절 반도전 발열체를 압출하여 95℃로 유지되는 수조를 20m/분으로 통과시키고 공기를 분사시켜 표면에 묻은 수분을 제게 한 후에 600kGy의 전자선을 조사하여 반도전 발열체를 성형하였다.The prepared semi-conductive composition and a poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene) resin were mixed and injected into a hopper. Then, in a uniaxial extruder (skew: 100Φ) equipped with a die for 40 mm extrusion molding, The autocontrolled semi-conductive heating element having a width of 8.1 mm and a thickness of 2.1 mm was extruded at a rate of 20 kg / hr under a temperature condition of 270 캜 for
상기 반도전 발열체 상에 폴리(에틸렌-co-테트라플로로에틸렌) 수지를 0.7mm 두께로 압출 절연하고, 0.16mm 직경의 주석도금동선으로 편조한 다음 다시 난연 고밀도폴리에틸렌 수지로 피복하여 자율제어 히팅케이블의 제조를 완성하였다. A poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene) resin was extruded and insulated to a thickness of 0.7 mm on the semi-conductive heating element, braided with 0.16 mm diameter tin-plated copper wire, and then coated with a flame retardant high density polyethylene resin. .
이렇게 제조된 반도전 발열체를 가지고 시편을 제작하여 도제 및 반도전 발열체간의 접착강도와 출력저하를 평가하여 그 결과를 <표 2>에 나타내었다. Table 2 shows the results of evaluating the adhesive strength and the power drop between the antistatic and the semi-conductive heating body by fabricating the specimen with the semi-conductive heating body thus manufactured.
<표 2> 실시예에 따른 각 실험의 측정결과<Table 2> Measurement results of each experiment according to the embodiment
<표2>에서와 같이 본 발명에 따른 실시예의 초고압 전선의 압출피복용 친환경 무독성 난연 컴파운드는 심부 갈라짐, 기계적물성, 산소지수 및 난연성이 우수한 것을 확인 할 수 있다. As shown in Table 2, the eco-friendly non-toxic flame retardant compound for extrusion coating of the ultra-high voltage electric wire according to the example of the present invention has excellent deep part cracking, mechanical properties, oxygen index and flame retardancy.
본 발명의 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물 및 이를 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법은 사용 중에 히트 싸이클이 반복됨에 따라 고분자 발열체와 도체간의 열팽창 차이와 시공 시 굽힘에 의한 계면 슬리핑 현상을 억제하여 출력이 떨어지게 되는 문제점을 해결하고. 내 비저항 불균일을 초래하는 전도성 충진제가 고분자 매트릭스 내에서 이동하려는 경향을 억제하여 제품의 수명을 크게 향상시킨 내산화 특성을 갖는 자율제어 히팅케이블을 용이하게 제조하는 효과를 가지고 있다. 또한 시공 시 유실공수를 막아 현장의 작업성을 향상시켜 유실공수를 낮추고, 제조경비 절감 및 생산이 용이하며, 최종적으로 장기적 수명이 우수하여 그 산업상 이용가치가 대단하다 할 것이다.The polymeric semiconductive composition having the oxidation resistance characteristic of the present invention and the method of manufacturing an autonomously controlled heating cable using the same can suppress the thermal expansion difference between the polymeric heating element and the conductor and the interfacial slip phenomenon due to bending during the application, Solves the problem that the output drops. The present invention has the effect of easily manufacturing an autonomously controlled heating cable having anti-oxidizing properties that significantly suppresses the tendency of the conductive filler causing the non-resistivity non-uniformity to move in the polymer matrix and greatly improves the life of the product. In addition, it will reduce the loss of airflow by improving the workability of the site by blocking the loss of air at the time of construction, facilitating the production cost reduction and production, and finally having a long-term service life.
1 (1a, 1b, 1c): 도체 2; 반도전 발열체 3; 절연
4; 금속편조 5; 피복 10: 접착체층1 (1a, 1b, 1c):
4; Metal braiding 5; Cloth 10: Adhesive layer
Claims (4)
니더믹서나 밴버리믹서와 같은 혼합믹서에 상기 실란 그라프팅된 접착성 수지 제조단계에서 제조된 실란 그라프팅된 접착성 수지 111~230중량부와, 니켈 이나, 안티몬, 은, 동과 같은 금속 코팅된 카본나노튜브, 케첸블랙 , 아세틸렌블랙과 같은 도전성 카본블랙, 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌 , 폴리메틸펜텐과 같은 폴리올레핀 수지나, 폴리비닐플로라이드이나, 폴리(에틸렌-co-테트라플로로에틸렌)와 같은 불소수지인 고분자수지, 산화방지제, 분산제, 산화아연나 산화인듐, 산화주석과 같은 금속산화물, 트리알리 시아눌레이트나 트리알리 이소시아눌레이트, 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트와 같은 가교제가 담지된 다공성 실리카를 순차적으로 투입하여 120~300℃의 온도에서 10~30분 동안 용융혼련 하여 고분자 반도전성 조성물을 제조하는 용융혼련단계와;
상기 용융혼련단계에서 제조된 반도전 고분자 조성물을 단축압출기 또는 이축 압출기를 이용한 용융압출 성형과정을 통해 2~3mm 정도 크기를 갖는 반도전 조성물 펠렛으로 만드는 펠렛화단계와;
동선, 은선, 니켈선과 같은 금속선으로 이루어지거나 주석도금동선이나 니켈도금동선, 은도금동선으로 구성되는 금속도금동선 또는 합금선으로 구성되는 도체를 가스토치나 가스오븐을 통과시켜 400~1000℃의 온도로 가열하여 도체 표면에 붙은 이물질과 신선유를 제거하여 열처리된 도체를 제조하는 도체열처리단계와;
상기 도체열처리단계에서 제조된 열처리된 도체를 반응성접착제가 담긴 코팅욕조에 함침 시키면서 80~200℃로 유지되는 가열오븐이나 히터박스를 통과시켜 반응성접착제를 경화 및 건조시켜 도체 외주연에 0.1~10μm의 두께의 접착체층을 형성시키는 접착체층 형성단계와;
상기 펠렛화단계에서 제조된 반도전 조성물 펠렛을 일축압출기 호퍼에 투입한 다음, 온도조건이 100~200℃의 실린더 1과 170~270℃의 실린더 2와 180~300℃의 실린더 3과 175~315℃의 다이를 순차로 10~40㎏/시간의 압출속도로 압출 성형하여 반도전 발열체를 제조하는 반도전 발열체 제조단계와;
상기 반도전 발열체 제조단계에서 제조된 반도전 발열체를 60~100℃로 유지되는 수조에 5m/분~50m/분 속도로 통과시켜 안정화시키는 안정화 단계와;
상기 반도전 발열체 제조단계에서 제조된 반도전 발열체를 전자선이나 감마선과 같은 방사선 조사장비를 이용하여 100~1200kGy로 조사하여 반도전 발열체를 가교시키는 방사선 조사단계를 거쳐 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법을 실시함에 있어서,
상기 접착성 수지는 트리클로로벤젠 이나, 디크로로벤젠, 톨루엔, 자일렌, 시클로헥산, 테트라히드로퓨란과 같은 유기용매 600~1000중량부에 공중합수지 100~200중량부와, 개시제 1~5.0중량부와 비닐실란 10~25중량부를 포함하여 조성함을 특징으로 하는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법. Temperature regulator. A reactor equipped with a stirrer and an evaporator is charged with an organic solvent such as trichlorobenzene, dichlorobenzene, toluene, xylene, cyclohexane or tetrahydrofuran, an ethylene vinyl acetate copolymer, an ethylene-propylene diene copolymer, a styrene- Butadiene copolymer, and then the temperature of the reactor is raised to 80 to 150 DEG C and the solution is stirred and stirred at a speed of 500 to 1000 rpm. To the polymer solution is added an initiator such as dicumyl peroxide or azobisisobutyronitrile Vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (2-methoxy-ethoxy-) silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, Vinyl dimethyl ethoxy silane, and vinyl silane such as vinyl methyl dibutoxysilane are sequentially administered, followed by stirring at 80 to 150 ° C for 120 minutes at 500 to 1500 rpm, Proceed to Ting reaction, and by using an evaporator to remove the organic solvent methyl silane grafting the adhesive resin manufacturing step of washing and drying produce a silane-grafting the adhesive resin in a solvent such as alcohol or hexane, and;
A mixed mixer such as a kneader mixer or a Banbury mixer is coated with 111 to 230 parts by weight of the silane-grafted adhesive resin produced in the silane-grafted adhesive resin preparation step, and a metal- Conductive carbon blacks such as carbon nanotubes, Ketjen black and acetylene black, polyolefins such as polyethylene, polypropylene and polymethylpentene, polyvinyl fluoride such as polyvinyl fluoride and poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene) A resin such as a polymer resin, an antioxidant, a dispersing agent, a metal oxide such as zinc oxide or indium oxide or tin oxide, a porous material having a crosslinking agent such as triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate or trimethylolpropane trimethacrylate Silica is sequentially added thereto and melted and kneaded at a temperature of 120 to 300 ° C for 10 to 30 minutes to produce a polymer semiconductive composition A kneading step;
Pelletizing the semiconducting polymer composition prepared in the melt-kneading step into a semi-conductive composition pellet having a size of about 2 to 3 mm through a melt extrusion molding process using a single-screw extruder or a twin-screw extruder;
A conductor made of a metal wire such as copper wire, silver wire or nickel wire, or a metal-plated copper wire or alloy wire composed of tin-plated copper wire, nickel-plated copper wire or silver-plated copper wire is passed through a gas torch or gas oven at a temperature of 400 to 1000 ° C A conductor heat treatment step of heating the conductor to remove heat and foreign matter adhering to the surface of the conductor to produce a heat-treated conductor;
The heat-treated conductor produced in the conductor heat-treating step is impregnated into a coating bath containing a reactive adhesive, and is passed through a heating oven or a heater box maintained at 80 to 200 ° C to cure and dry the reactive adhesive so that 0.1 to 10 μm An adhesive layer forming step of forming an adhesive layer having a predetermined thickness;
The pellets of the semi-conductive composition prepared in the pelletizing step were introduced into a single-screw extruder hopper. The pellets were fed into a single-screw extruder hopper under the following conditions: cylinder 1 at 100 to 200 ° C, cylinder 2 at 170 to 270 ° C, cylinder 3 at 180 to 300 ° C, Deg.] C per minute at an extrusion rate of 10 to 40 kg / hour to produce a semi-conductive heating element;
A stabilization step of stabilizing the semi-conductive heating element manufactured in the semi-conductive heating element by passing it through a water bath maintained at 60 to 100 ° C at a rate of 5 m / min to 50 m / min;
The semi-conductive heating element manufactured in the semi-conductive heating element is irradiated with 100 to 1200 kGy using a radiation irradiation apparatus such as an electron beam or a gamma ray to irradiate the semi-conductive heating element to crosslink the semi-conductive heating element, In the method of manufacturing the self-controlling heating cable,
The adhesive resin is prepared by mixing 100 to 200 parts by weight of a copolymer resin with 600 to 1000 parts by weight of an organic solvent such as trichlorobenzene, dichlorobenzene, toluene, xylene, cyclohexane or tetrahydrofuran, And 10 to 25 parts by weight of a vinyl silane. The method of manufacturing an autonomously controlled heating cable using the polymer semiconductive composition according to claim 1,
상기 고분자 반도전성 조성물은, 상기 접착성 수지 111~230중량부에, 금속 코팅된 카본나노튜브 1~20중량부, 도전성 카본블랙 40~250중량부, 불소수지인 고분자수지 200~700중량부, 산화방지제 1~10중량부, 분산제 1~5중량부, 금속산화물 5~100중량부, 가교제가 담지된 다공성 실리카 1~10중량부를 포함하여 조성함을 특징으로 하는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블의 제조방법. The method according to claim 1,
The polymer semiconductive composition is prepared by mixing 1 to 20 parts by weight of metal-coated carbon nanotubes, 40 to 250 parts by weight of conductive carbon black, 200 to 700 parts by weight of a polymer resin as a fluororesin, 1 to 10 parts by weight of an antioxidant, 1 to 5 parts by weight of a dispersant, 5 to 100 parts by weight of a metal oxide, and 1 to 10 parts by weight of a porous silica carrying a crosslinking agent. (EN) METHOD FOR MANUFACTURING AUTOMATIC CONTROLLED HEATING CABLE USING COMPOSITION.
상기 반도전성 조성물이 접착성 수지는 트리클로로벤젠 이나, 디크로로벤젠, 톨루엔, 자일렌, 시클로헥산, 테트라히드로퓨란과 같은 유기용매 600~1000중량부에 공중합수지 100~200중량부, 개시제 1~5.0중량부, 비닐실란 10~25중량부를 포함하여 얻어진 접착성 수지 111~230중량부에, 금속 코팅된 카본나노튜브 1~20중량부, 도전성 카본블랙 40~250중량부, 고분자수지 200~700중량부, 산화방지제 1~10중량부, 분산제 1~5중량부, 금속산화물 5~100중량부, 조사가교제가 담지된 다공성 실리카 1~10중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블.A semiconductive composition is coated on a conductor made of a metal wire such as copper wire, silver wire, nickel wire, or a wire made of a metal plating copper wire or an alloy wire composed of a tin-plated copper wire, a nickel plated copper wire and a silver plated copper wire, Wherein the semi-conductive heating body is formed by irradiating the heat-
The semi-conductive composition is an adhesive resin comprising 100 to 200 parts by weight of a copolymer resin, 600 to 1,000 parts by weight of an organic solvent such as trichlorobenzene, dichlorobenzene, toluene, xylene, cyclohexane or tetrahydrofuran, And 10 to 25 parts by weight of vinyl silane were added to 1 to 20 parts by weight of metal-coated carbon nanotubes, 40 to 250 parts by weight of conductive carbon black, 200 to 200 parts by weight of polymeric resin, 1 to 10 parts by weight of an antioxidant, 1 to 5 parts by weight of a dispersant, 5 to 100 parts by weight of a metal oxide, and 1 to 10 parts by weight of a porous silica carrying an irradiated crosslinking agent. Controlled heating cable using polymeric semiconductive composition.
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