KR101960350B1 - 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 피복된 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 피복된 케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 중합체 25 내지 35 중량%, 스티렌 블록 공중합체 15 내지 25 중량%, 폴리(아릴렌 에테르) 수지 15 내지 25 중량%, 인계 난연제 26 내지 35 중량% 및 가공 첨가제 0 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 난연제를 적게 포함하면서도 난연성, 절연성, 가공성 및 물성 밸런스가 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 피복된 케이블을 제공하는 효과가 있다.

Description

폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 피복된 케이블{POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION AND A CABLE COVERED THEREFROM}
본 발명은 폴리프로필렌 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난연제를 적게 포함하면서도 난연성, 절연성, 가공성 및 물성 밸런스가 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 피복된 케이블에 관한 것이다.
최근 케이블(cable) 산업에서 PVC를 대체하기 위한 다양한 소재들이 소개되고 있다. 그 중 케이블용 소재로 적용되는 올레핀계 수지는 수지 자체의 안정적인 물성과 비교적 넓은 가공조건 및 뛰어난 절연 특성 때문에 다양한 분야에서 각광을 받고 있고, 경쟁력 있는 가격과 안정적인 가공성으로 케이블 사이즈와 상관없이 다양한 조건에서 성형이 가능하다.
하지만 이러한 올레핀계 수지도 케이블의 난연 특성을 구현하는데 있어서는 한계가 존재하고, 특히 친환경이 이슈가 되는 시장의 상황에서 올레핀계 수지에 할로겐 프리의 난연제를 도입하여 난연 특성을 구현하는 것은 난연 소재 개발에 큰 숙제로 남아있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 일례로 국내특허공개 제10-2010-0017356호에서는 금속 수산화물 계열의 난연제를 이용하고 있지만, 충분한 난연 특성을 구현하기 위해서는 상기 금속 수산화물 계열의 난연제가 70 % 이상 수준으로 도입되어야만 한다. 그러나 이와 같은 상황에서는 케이블의 외관을 구현하는데 어려움이 있어 올레핀계 수지의 근본적인 문제점을 해결하지 못하고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 난연제를 적게 포함하면서도 난연성, 절연성, 가공성 및 물성 밸런스가 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 피복된 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리프로필렌 중합체 25 내지 35 중량%, 스티렌 블록 공중합체 15 내지 25 중량%, 폴리(아릴렌 에테르) 수지 15 내지 25 중량%, 인계 난연제 26 내지 35 중량% 및 가공 첨가제 0 내지 10 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 최외곽층이 피복된 케이블을 제공한다.
본 발명에 따르면 난연제를 적게 포함하면서도 난연성, 절연성, 가공성 및 물성 밸런스가 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 피복된 케이블을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 케이블에 요구되는 다양한 규격들을 만족시키기 위해 폴리프로필렌 수지에 폴리(아릴렌 에테르) 수지 등을 적용한 결과 케이블에 요구되는 다양한 규격을 만족시킬 뿐만 아니라 난연제를 과도하게 사용하지 않고도 난연 특성을 구현할 수 있는 것을 확인하여 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 중합체 25 내지 35 중량%, 스티렌 블록 공중합체 15 내지 25 중량%, 폴리(아릴렌 에테르) 수지 15 내지 25 중량%, 인계 난연제 26 내지 35 중량% 및 가공 첨가제 0 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물을 구성하는 각 성분을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 폴리프로필렌 중합체는 일례로 폴리프로필렌 중합체; 또는 프로필렌과, 에틸렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센 및 1-옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 올레핀의 공중합체;를 사용할 수 있고, 또 다른 예로 폴리프로필렌 중합체, 폴리프로필렌 공중합체, 프로필렌-알파-올레핀 공중합체, 프로필렌-에틸렌 공중합체, 프로필렌-부텐 공중합체 및 프로필렌-에틸렌-부텐 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 중합체는 일례로 에틸렌-부텐 고무(EBR) 함량이 1 내지 20 중량%, 1 내지 15 중량%, 혹은 5 내지 10 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 절연성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 중합체는 일례로 용융지수(230 ℃/2.16 kg)가 16 내지 25 g/10 min, 18 내지 25 g/10 min, 혹은 20 내지 25 g/10 min일 수 있고, 이 범위 내에서 물성 밸런스가 우수하며 가공성이 뛰어난 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 중합체는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 25 내지 35 중량%, 혹은 27 내지 33 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 절연성 및 물성 밸런스가 뛰어난 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 중합체는 통상적인 방법으로 제조될 수 있으며, 구체적인 예로 프로필렌이 적합한 촉매의 존재하에 α-올레핀과 괴상, 슬러리 또는 가스상 중합 반응으로 공중합된 것일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 중합체는 일례로 폴리프로필렌 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌 랜덤 공중합체일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 랜덤 공중합체는 일례로 최종 공중합체 내에 프로필렌 단위와 공단량체 단위가 랜덤하게 분포되어 있을 수 있다. 구체적인 예로 공단량체 단위만을 함유하는 블록을 형성하지 않고, 중합체 사슬을 구성하는 폴리프로필렌 블록 내에 단일 단위로서 균일하게 분포되어 있을 수 있고, 이 경우 절연성, 가공성 및 물성 밸런스가 뛰어난 효과가 있다. 상기 공단량체의 분포는 일례로 공정 온도를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.
상기 스티렌 블록 공중합체는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, α-메틸스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체, 스티렌-(에틸렌-부틸렌/스티렌 공중합체)-스티렌 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체, α-메틸스티렌-부타디엔-α-메틸스티렌 공중합체 및 이들을 선택적으로 수소화시킨 변형체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
구체적인 예로 상기 스티렌 블록 공중합체는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체일 수 있다. 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체는 일례로 선형 고분자 화합물일 수 있다.
상기 스티렌 블록 공중합체는 일례로 스티렌 함량이 10 내지 20 중량%, 10 내지 18 중량%, 혹은 10 내지 15 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 신율 및 경도가 우수한 효과가 있다.
상기 스티렌 블록 공중합체는 일례로 중량평균분자량이 80,000 내지 120,000 g/mol, 85,000 내지 115,000 g/mol 혹은 90,000 내지 110,000 g/mol일 수 있고, 이 범위 내에서 유연성 및 흐름성이 우수한 효과가 있다.
상기 스티렌 블록 공중합체는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 15 내지 25 중량%, 혹은 17 내지 23 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 가공성 및 물성 밸런스가 뛰어난 효과가 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지는 통상적으로 케이블 소재로 사용될 수 있는 폴리(아릴렌 에테르) 수지인 경우 특별히 제한되지 않으나, 일례로 하기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 반복단위의 단독 중합체 또는 하기 [화학식 1] 또는 [화학식 2]의 반복단위를 포함하는 공중합체일 수 있다.
Figure 112016055494187-pat00001
Figure 112016055494187-pat00002
상기 Ra, R1, R2, R3 및 R4는 아릴렌기(Ar) 또는 페닐렌기의 치환기로, 각각 독립적으로 또는 동시에 수소, 염소, 브롬, 요오드, 메틸, 에틸, 프로필, 알릴, 페닐, 메틸벤질, 클로로메틸, 브로모메틸, 시아노에틸, 시아노, 메톡시, 페녹시 또는 니트로기이며, 상기 n은 4 내지 20의 정수이고, Ar은 탄소수 7 내지 20의 아릴렌기이다. 일례로 R1 및 R2는 알킬기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기이고, R3 및 R4는 수소일 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지는 일례로 폴리(페닐렌 에테르)계 수지일 수 있다.
상기 폴리(페닐렌 에테르)계 수지는 보다 구체적인 예로 하기 [화학식 3]으로 표시되는 반복단위를 포함하는 폴리(아릴렌 에테르) 수지일 수 있다.
Figure 112016055494187-pat00003
상기 W, X, Y 및 Z는 각각 독립적으로 또는 동시에 수소, 염소, 브롬, 요오드, 메틸, 에틸, 프로필, 알릴, 페닐, 메틸벤질, 클로로메틸, 브로모메틸, 시아노에틸, 시아노, 메톡시, 페녹시 또는 니트로기이고, n은 반복단위의 수로 3 내지 1000의 정수, 3 내지 100의 정수, 또는 5 내지 60의 정수이다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지의 단독 중합체는 특별히 제한하지는 않으나, 구체적인 예로 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-메틸-6-프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2-에틸-6프로필-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디메톡시-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디클로로메틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디브로모메틸-1,4-페닐렌) 에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌) 에테르 및 폴리(2,5-디메틸-1,4-페닐렌) 에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지의 공중합체는 특별히 제한하지는 않으나, 구체적인 예로 2,6-디메틸페놀과 2,3,6-트리메틸페놀의 공중합체, 2,6-디메틸페놀과 o-크레졸의 공중합체 및 2,3,6-트리메틸페놀과 o-크레졸의 공중합체 등과 같이 폴리(페닐렌 에테르) 구조가 주쇄가 되는 폴리(페닐렌 에테르)계 공중합체일 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지는 일례로 상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지의 단독 중합체 및 공중합체 이외에, α,β-불포화 카르본산 또는 그의 유도체, 스테린 또는 그의 유도체, 불포화 카르본산 또는 그의 유도체를 개시제의 존재 또는 비존재 하에서 상기 폴리(아릴렌 에테르)의 단독 중합체 또는 공중합체와 30 내지 350 ℃의 온도 하에서 용융 상태, 용액 상태 또는 슬러리 상태로 반응시켜 수득되는 변성 폴리(아릴렌 에테르) 수지일 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지는 일례로 고유점도(0.5 g/dl, 클로로폼 용액, 30 ℃ 측정)가 0.25 내지 0.50 dl/g, 0.30 내지 0.50 dl/g, 혹은 0.35 내지 0.45 dl/g의 범위 이내일 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 15 내지 25 중량%, 15 내지 23 중량%, 혹은 15 내지 20 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 적절한 난연을 구현하면서 전선으로 압출시 유연성과 규격대비 신율을 만족하기 때문에 바람직하다.
상기 인계 난연제는 일례로 합성 수지 또는 수지 조성물에 난연성을 부여하기 위하여 사용되는 통상의 인계 난연제일 수 있다. 또 다른 예로 환경친화적인 난연성을 부여하기 위하여 할로겐계 난연제를 사용하지 않을 수 있고, 또한 인계 난연제 중에서도 적인(red phosphorus)을 제외한 다른 인계 난연제일 수 있다.
상기 인계 난연제는 일례로 유기 금속 포스피네이트계 난연제, 상온에서 고상인 질소/인계 난연제 및 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 유기 금속 포스피네이트계 난연제, 상온에서 고상인 질소/인계 난연제 및 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상일 수 있으며, 이 경우 난연성 및 가공성이 우수한 효과가 있다.
상기 상온(Room Temperature)은 일반적인 22 내지 23 ℃, 또는 20 내지 26 ℃를 의미할 수 있다.
상기 인계 난연제는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 26 내지 35 중량%, 27 내지 33 중량%, 혹은 28 내지 32 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연성 및 가공성이 우수한 효과가 있다.
상기 유기 금속 포스피네이트계 난연제는 일례로 메탈 디알킬 포스피네이트일 수 있고, 구체적인 예로 알루미늄 디에틸 포스피네이트일 수 있으며, 이 경우 적은 양으로도 충분한 난연 효과가 발휘되면서도 다른 물성에 악영향을 미치지 않는다.
상기 유기 금속 포스피네이트계 난연제는 일례로 인(P) 함량이 10 내지 50 중량%, 15 내지 40 중량%, 혹은 20 내지 30 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연 효과가 발휘되면서도 다른 물성에 악영향을 미치지 않는다.
상기 유기 금속 포스피네이트계 난연제는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 5 내지 30 중량%, 10 내지 25 중량% 또는 10 내지 20 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연 효율이 우수한 효과가 있다.
상기 상온에서 고상인 질소/인계 난연제는 일례로 니트로-포스페이트계 난연제 또는 포스페이트 염 난연제일 수 있고, 구체적인 예로 멜라민-폴리포스페이트일 수 있다.
상기 상온에서 고상인 질소/인계 난연제는 일례로 질소(N) 함량이 20 내지 60 중량%, 30 내지 50 중량%, 혹은 35 내지 45 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연 효과가 발휘되면서도 다른 물성에 악영향을 미치지 않는다.
또 다른 예로 상기 상온에서 고상인 질소/인계 난연제는 인(P) 함량이 5 내지 40 중량%, 5 내지 30 중량%, 혹은 10 내지 20 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연 효과가 발휘되면서도 다른 물성에 악영향을 미치지 않는다.
상기 상온에서 고상인 질소/인계 난연제는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 25 중량%, 3 내지 20 중량% 또는 5 내지 15 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연 효율이 우수한 효과가 있다.
상기 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제는 일례로 비스페놀 A 비스(디알킬 포스페이트), 비스페놀 A 비스(디아릴 포스페이트) 또는 이들의 혼합일 수 있고, 구체적인 예로 비스페놀-A-디페닐포스페이트일 수 있으며, 이 경우 난연성 뿐만 아니라, 가소성 및 표면 특성을 향상시키는 효과가 있다.
상기 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제는 일례로 인(P) 함량이 1 내지 20 중량%, 3 내지 15 중량%, 혹은 5 내지 10 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 가소성 및 표면 특성이 우수한 효과가 있다.
상기 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%, 1 내지 10 중량%, 또는 3 내지 8 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 난연성, 가소성 및 표면 특성이 우수한 효과가 있다.
상기 가공 첨가제는 일례로 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 사슬연장제, 반응촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전 방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 무기 충진재, 유리섬유, 내마찰 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 가공 첨가제는 일례로 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량을 기준으로 0 내지 10 중량%, 0.1 내지 8 중량%, 혹은 2 내지 6 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 가공성 및 물성 밸런스가 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 용융지수(230 ℃/2.16 kg)가 1 g/10 min 이상, 1 내지 30 g/10 min, 혹은 2 내지 10 g/10 min일 수 있고, 이 범위 내에서 가공성이 우수한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 인장강도가 100 kgf/cm2 이상, 100 내지 200 kgf/cm2, 혹은 100 내지 125 kgf/cm2일 수 있고, 이 범위 내에서 케이블 용도에 적합한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 인장신율이 150 % 이상, 150 내지 350 %, 혹은 200 내지 290 %일 수 있고, 이 범위 내에서 케이블 용도에 적합한 효과가 있다.
상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 일례로 쇼어 A 경도가 80 이상, 80 내지 95, 혹은 85 내지 95 일 수 있고, 이 범위 내에서 케이블 용도에 적합한 효과가 있다.
또한 본 발명의 케이블은 상기 폴리프로필렌 수지 조성물로 최외곽층이 피복된 것을 특징으로 한다.
상기 케이블은 일례로 다심 케이블일 수 있다.
상기 케이블의 제조방법은 통상적으로 폴리프로필렌 수지 조성물을 절연재 혹은 피복재로 하는 케이블 제조방법인 경우 특별히 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예 및 비교예에서 사용된 (A) 폴리프로필렌 중합체, (B-1 및 B-2) 스티렌 블록 공중합체, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지, (D) 인계 난연제 및 (E) 가공 첨가제는 다음과 같다.
(A) 폴리프로필렌 중합체(PP)
에틸렌-부텐 고무(EBR) 함량 7 %, 용융지수(230 ℃/ 2.16 kg) 23 g/10 min의 폴리프로필렌 랜덤 공중합체(폴리미래, 제품명 EC 5082)를 사용하였다.
(B-1) 스티렌 블록 공중합체(SBC 1)
스티렌 함량 13 %, 중량평균 분자량 105,000 g/mol의 SEBS(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌) 공중합체(Kraton, 제품명 SEBS G 1657)를 사용하였다.
(B-2) 스티렌 블록 공중합체(SBC 2)
스티렌 함량 13 %, 중량평균 분자량 100,000 g/mol의 SEBS(스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌) 공중합체(LCY Chemical, 제품명 LCY 9557)를 사용하였다.
(C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지(PPE)
점도 0.38 ± 0.02 dl/g의 폴리(페닐렌 에테르) 수지(Mitsubishi Enginnering Plastics, 제품명 PX 100F)를 사용하였다.
(D) 인계 난연제(FR)
인 함량 23 내지 24 %의 알루미늄 디에틸 포스피네이트(Clariant, 제품명 OP 1230), 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제로써 비스페놀-A-디페닐포스페이트(Adeka사, 제품명 FP-600) 및 상온에서 고상인 질소/인계 난연제로써 질소 함량 39 내지 42 %, 인 함량 14 내지 17 %의 멜라민-폴리포스페이트(DOOBON사, 제품명 NONFLA 601)를 혼합하여 사용하였다.
(E) 가공 첨가제(Additives)
윤활제 및 산화방지제 등을 혼합하여 사용하였다.
실시예 1
(A) 폴리프로필렌 중합체 30 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 20 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 17 중량%, (D) 인계 난연제 30 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 15 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 6 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 9 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 3 중량%를 슈퍼 믹서(super mixer)를 이용해 혼합하고, 이축 압출기를 사용하여 200 내지 290 ℃ 구간에서 용융 및 혼련하여 압출 가공을 통해 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하였다.
상기 제조된 펠렛 형태의 수지 조성물을 80 ℃에서 4시간 동안 건조하고 상온에서 1일 방치 후, 와이어코팅 압출기(Wire coating extruder, 독일 소재 써모사이언티픽(Thermo Scientific) 사의 19 Ø HAAKE extruder)를 이용하여 압출조건 230 내지 260 ℃에서 80 rpm, 30 m/min의 선속으로 압출하여 케이블 시편을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 (B-1) 스티렌 블록 공중합체 대신 (B-2) 스티렌 블록 공중합체를 동량 대체 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 3
하기 표 1에서와 같이 상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 25 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 20 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 17 중량%, (D) 인계 난연제 35 중량% 및 (E) 가공 첨가제 3 중량%를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지를 사용하지 않고, (A) 폴리프로필렌 중합체 38 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 25 중량%, (D) 인계 난연제 35 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 20 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 10 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 5 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 2 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 30 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 20 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 30 중량%, (D) 인계 난연제 17 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 8 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 4 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 5 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 3 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 20 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 10 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 20 중량%, (D) 인계 난연제 48 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 20 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 20 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 8 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 2 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 4
상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 20 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 10 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 48 중량%, (D) 인계 난연제 20 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 10 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 5 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 5 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 2 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 5
상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 15 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 30 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 30 중량%, (D) 인계 난연제 20 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 10 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 5 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 5 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 5 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 6
상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 33 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 23 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 13 중량%, (D) 인계 난연제 25 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 12 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 8 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 5 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 6 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 7
하기 표 1에서와 같이 상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 25 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 20 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 13 중량%, (D) 인계 난연제 40 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 25 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 6 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 9 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 2 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
비교예 8
하기 표 1에서와 같이 상기 실시예 1에서 (A) 폴리프로필렌 중합체 25 중량%, (B-1) 스티렌 블록 공중합체 20 중량%, (C) 폴리(아릴렌 에테르) 수지 15 중량%, (D) 인계 난연제 25 중량%(알루미늄 디에틸 포스피네이트 20 중량%, 비스페놀-A-디페닐포스페이트 6 중량% 및 멜라민-폴리포스페이트 9 중량%) 및 (E) 가공 첨가제 15 중량%를 사용하여 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 8에서 수득한 폴리프로필렌 수지 조성물의 케이블 시편의 물성을 하기의 방법으로 측정하여, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
측정 방법
* 중량평균분자량: GPC를 통하여 측정하며 측정 방법은 아래와 같다.
<분석 기기>
- Column: Polymer Lab mixed B X 2
- Solvent: Tetrahydrofuran (0.45 ㎛ filtered)
- Flow: 1.0 ml/min
- Injection volume: 100μL (0.45 ㎛ filtered)
- Running time: 25 min
- Detector: Agilent RI detector
<실험 과정>
1) 시료를 적당량 취하여 THF에 1mg/ml 농도로 녹여 0.45 ㎛ syringe filter로 여과한다.
2) 시료 용액을 주입하여 GPC chromatogram을 얻는다.
3) 표준 용액을 주입하여 GPC chromatogram을 얻는다.
4) 표준 용액의 크로마토그램으로부터 calibration curve와 식을 구하고 그 식에 시료 용액의 머무름 시간을 대입하여 시료의 중량평균분자량을 얻는다.
* 케이블 외관 평가: 케이블 압출 시 UL 1581에 명시된 방법에 의거하여 육안검사를 실시하여 측정하였다.
* 인장강도(Tensile Strength, kgf/cm2): 케이블 시편을 이용하여 UL 1581에 명시된 방법에 의거하여 측정하였다.
* 인장신율(Tensile Elongation, %): 케이블 시편을 이용하여 UL 1581에 명시된 방법에 의거하여 측정하였다.
* 난연성(VW-1): 케이블 시편을 이용하여 UL 1581에 명시된 방법에 의거하여 측정하였다.
* 용융지수(Melt Index, g/10 min): 표준 측정 ASTM D1238(230 ℃/2.16 kg)에 의거하여 측정하였다.
* 경도(Shore A): 표준측정 ASTM D2240에 의거하여 측정하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8
(A) PP(중량%) 30 30 25 38 30 20 20 15 33 25 25
(B-1) SBC 1(중량%) 20 - 20 25 20 10 10 30 23 20 20
(B-2) SBC 2(중량%) - 20 - - - - - - - - -
(C) PPE(중량%) 17 17 17 - 30 20 48 30 13 13 15
(D) FR 알루미늄 디에틸 포스피네이트 15 20 20 8 20 10 10 10 12 25 20
비스페놀-A-디페닐포스페이트 9 10 9 4 20 5 5 5 8 6 6
멜라민-폴리포스페이트 6 5 6 5 8 5 5 5 5 9 9
소계(중량%) 30 35 35 17 48 20 20 20 25 40 25
(E) Additives 3 3 3 2 3 2 2 5 6 2 15
케이블 시편의 기계적 특성
용융지수
(MI 230 ℃/2.16 kg, g/10 min)		 3 4.5 1.1 17 1.4 2.2 0.4 0.3 11 3.1 5.4
인장강도
(상온 TS, kgf/cm2)		 121 104 116 141 88 91 69 93 128 116 101
인장신율
(상온 TE, %)		 215 271 264 271 141 89 42 167 292 212 234
경도(Shore A) 88 90 87 87 92 92 94 90 87 89 88
난연성(VW-1) PASS PASS PASS Fail Pass Fail Pass Pass Fail PASS Fail
케이블 압출 특성
압출시 토크(Nm) 19 17 21 22 27 22 31 38 13 24 19
압출시 압력(bar) 35 34 33 42 41 30 27 49 27 40 36
압출가공성 ◎ ◎ ◎ ◎ △ △ × × ○ × ○
* 압출가공성: 케이블 압출 시 외관품질 및 생산성을 기준으로 4단계(◎ - 매우 좋음, ○ - 양호, △ - 보통, × - 나쁨)로 구분하였다.
상기 [표 1]에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 모두 용융지수(230 ℃/2.16 kg)가 3 g/10 min 이상으로 우수하며, 인장강도가 100 kgf/cm2 이상, 인장신율 150 % 이상으로 매우 유연하고, 쇼아 A 경도 80 내지 95의 우수한 범위를 가지며, 난연제를 과도하게 사용하지 않고도 난연 특성을 구현함으로써 난연성 시험을 통과하여 전체적인 기계적 물성 및 각 물성간 밸런스가 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명의 폴리(아릴렌 에테르) 수지 조성물은 압출 특성 또한 케이블 압출 시 요구되는 토크가 20 Nm 이하로 낮고, 압력이 35 bar 이하로 낮아 생산성이 우수하며, 케이블의 외관품질이 매우 좋아 전체적인 압출가공성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
반면, 폴리(아릴렌 에테르) 수지를 포함하지 않은 비교예 1은 난연성이 저하된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 난연제의 함량을 본원발명의 범위 미만으로 줄이고, 폴리(아릴렌 에테르) 수지를 본원발명의 범위를 초과하여 투입한 비교예 2, 4 및 5의 경우 난연성은 확보되었으나 기계적 물성이 전체적으로 급격히 저하된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 폴리프로필렌 중합체 및 스티렌 블록 공중합체를 본원발명의 범위 미만으로 줄이고, 난연제를 과도하게 투입한 비교예 3은 케이블(cable)의 외관이 불량하여 난연성을 측정하는 VW-1 테스트를 통과하지 못하였고, 인장강도 및 인장신율 등의 물성도 현저히 저하된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 폴리(아릴렌 에테르) 수지 및 난연제를 본원발명의 범위 미만으로 줄인 비교예 6은 난연성이 저하된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 인계 난연제를 과량 사용한 비교예 7과 가공 첨가제를 과량 사용한 비교예 8은 난연성 또는 압출가공성 등이 크게 열악한 것을 확인할 수 있었다.
결론적으로, 본 발명의 폴리프로필렌 수지 조성물은 폴리프로필렌 중합체에 폴리(아릴렌 에테르) 수지를 특정 범위의 함량으로 혼합할 경우 난연제를 적게 포함하면서도 난연성, 절연성, 가공성 및 물성 밸런스가 뛰어난 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이로 피복된 케이블을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (18)

  1. 폴리프로필렌 중합체 25 내지 35 중량%, 스티렌 블록 공중합체 15 내지 25 중량%, 폴리(아릴렌 에테르) 수지 15 내지 25 중량%, 인계 난연제 26 내지 35 중량% 및 가공 첨가제 0 내지 10 중량%를 포함하되,
    상기 폴리프로필렌 중합체는 에틸렌-부텐 고무(EBR) 함량이 5 내지 10 중량%이고, 용융지수(230 ℃/2.16 kg)가 20 내지 25 g/10min이며,
    상기 스티렌 블록 공중합체는 스티렌 함량이 10 내지 15 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 중합체는 프로필렌;과 에틸렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센 및 1-옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 올레핀의 공중합체;인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 중합체는 폴리프로필렌 랜덤 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌 블록 공중합체는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌 블록 공중합체는 중량평균분자량이 80,000 내지 120,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 폴리(아릴렌 에테르) 수지는 폴리(페닐렌 에테르) 수지인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 인계 난연제는 유기 금속 포스피네이트계 난연제, 질소와 인을 포함하고 상온에서 고상인 난연제 및 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 유기 금속 포스피네이트는 메탈 디알킬 포스피네이트인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 상온에서 액상인 유기 포스페이트계 난연제는 비스페놀 A 비스(디알킬 포스페이트), 비스페놀 A 비스(디아릴 포스페이트) 또는 이들의 혼합인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가공 첨가제는 윤활제, 산화방지제, 광안정제, 사슬연장제, 반응촉매, 이형제, 안료, 염료, 대전 방지제, 항균제, 가공조제, 금속 불활성화제, 억연제, 불소계 적하방지제, 무기 충진재, 유리섬유, 내마찰 내마모제 및 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  14. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 또는 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 용융지수(230 ℃/2.16 kg)가 1 g/10 min 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  15. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 또는 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 인장강도가 100 kgf/cm2 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  16. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 또는 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 인장신율이 150 % 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  17. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 또는 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지 조성물은 쇼어 A 경도가 80 이상인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지 조성물.
  18. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항, 또는 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항의 폴리프로필렌 수지 조성물로 최외곽층이 피복된 것을 특징으로 하는 케이블.
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