KR102190470B1 - 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 마이카 테이프를 구성하는 마이카 층의 부서짐 및 유리사 직물층의 유리사 올 풀림이 방지되고, 추가로 내수성이 부여되어 분무, 타격 등의 가혹한 조건하에서도 내화특성을 유지할 수 있는 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블에 관한 것이다.

Description

마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블{Mica tape and fire resistant cable including the same}
본 발명은 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 마이카 테이프를 구성하는 마이카 층의 부서짐 및 유리사 직물층의 유리사 올 풀림이 방지되고, 추가로 내수성이 부여되어 분무, 타격 등의 가혹한 조건하에서도 내화특성을 유지할 수 있는 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블에 관한 것이다.
최근, 케이블 제조 산업의 주요한 이슈는 극도의 온도상태, 특히 화재시에 직면하게 되는 상황에서 케이블의 거동 및 성능을 유지시키는 것이다. 안전을 위해서 불길이 번지는 것을 지연시키고 또한 화염을 견딜 수 있는 케이블의 내화특성(fire-resistance)을 극대화하는 것이 필수적이다.
내화특성에 대한 요구 수준은 점차 강화되는 추세이며, 특히 육/해상 플랜트, 빌딩 인프라에 사용되는 케이블 제품일수록 고 내화특성이 요구된다. 케이블의 내화특성을 향상시킬수록 화재시 케이블의 통전력을 더 지속시킬 수 있으며, 이로써 화재 경보기, 비상등, 엘리베이터 등 인력 탈출 및 대피를 위한 핵심설비 또는 스프링클러 등의 소방/방재 시스템의 가동을 최소한의 시간 동안 유지할 수 있다.
이러한 내화 케이블은 케이블 내부에 내화층을 적용함으로써 내화특성을 발휘하게 되는데, 내화층은 내화 규격인 IEC 60331-11,21 (750℃, 90분)의 내화특성을 만족하는 마이카(Mica) 테이프를 감아서 700~800℃의 고온에서도 일정시간 이상 케이블의 기능을 유지할 수 있도록 한다.
종래 마이카 테이프는 마이카 가루를 유리섬유(Glass fiber)나 PE(Polyethylene) 테이프에 접착시켜 제조하며, 화재시 절연체까지 모두 불에 타더라도 도체를 감싸고 있어 절연체의 역할을 대신해 준다.
그러나, 이러한 종래 마이카 테이프는 최근 830~950℃ 급으로 높아진 내화특성을 만족할 수 없고, 16SQ 미만의 도체에 적용되는 경우 작아진 곡률반경에 의한 테이핑(taping)시 굴곡 및 마찰로 마이카 층이 부서지거나 유리섬유의 올 풀림이 촉진되어 결과적으로 내화특성이 저하되는 문제가 있다.
나아가, 이러한 유리섬유의 올 풀림으로 인해 절연체 형성시 절연다이스에 유리섬유 올이 걸리는 현상으로 인해 절연체 압출의 균질성에 문제를 야기하게 되는 문제점이 있다.
이러한 마이카 테이프의 내화특성을 향상시키기 위해 유리섬유의 직조에 의해 형성된 보강층인 유리사 직물층의 표면 중 마이카 층이 존재하지 않는 표면에 추가로 마이카 분말을 코팅한 마이카 테이프가 사용되고 있으나, 마이카는 흡습성이 매우 큰 물질로서 화재시 일어날 수 있는 분무, 타격 등의 가혹한 조건 하에서는 붕괴 또는 소실되어 내화특성을 발휘하지 못하는 문제가 있다.
따라서, 직경이 작은 저압용 케이블에 적용되는 경우에도 화염 온도 830~950℃ 급의 충분한 내화특성을 발휘할 수 있고, 나아가 분무, 타격 등의 가혹한 조건 하에서도 내화특성을 유지할 수 있는 내화층이 적용된 내화 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 직경이 작은 저압용 케이블에 적용되는 경우에도 마이카 층의 부서짐 및 유리사 직물층의 유리사 올 풀림을 방지할 수 있는 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화염 온도 830~950℃ 급의 고 내화특성을 발휘할 수 있는 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 분무, 타격 등의 가혹한 조건하에서도 내화특성을 유지할 수 있는 마이카 테이프 및 이를 포함하는 내화 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
단위면적당 마이카(mica) 중량 밀도가 140 내지 170 g/㎡인 마이카 층; 접착제에 의해 상기 마이카 층 위에 접착되고 상기 마이카 층 전체 면적에서 유리사가 차지하는 면적의 백분율인 유리사 직조 밀도가 35 내지 50%인 유리사 직물층; 및 상기 유리사 직물층 위에 도포되는 금속수산화물 코팅층을 포함하는, 마이카 테이프를 제공한다.
여기서, 상기 금속수산화물은 수산화알루미늄(Al(OH)3) 또는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)인 것을 특징으로 하는, 마이카 테이프를 제공한다.
또한, 상기 마이카 층의 표면을 기준으로, 상기 금속수산화물 코팅층의 두께가 상기 유리사 직물층의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는, 마이카 테이프를 제공한다.
그리고, 상기 마이카 층은 연질 마이카 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이카 테이프를 제공한다.
나아가, 상기 접착제는 실리콘계 수지를 포함하는 접착제인 것을 특징으로 하는, 마이카 테이프를 제공한다.
또한, 상기 유리사 직물층은 단위면적당 유리사의 중량인 유리사 중량 밀도가 20 내지 26 g/㎡인 것을 특징으로 하는, 마이카 테이프를 제공한다.
한편, 도체; 상기 도체 위에 배치되고 제1항에 따른 마이카 테이프를 포함하는 내화층; 및 상기 내화층 위에 배치되는 절연층을 포함하는 케이블 코어를 하나 이상 포함하는 내화 케이블을 제공한다.
또한, 도체; 상기 도체 위에 배치되는 제1 반도전층; 상기 제1 반도전층 위에 배치되는 절연층; 상기 절연층 위에 배치되고 제1항에 따른 마이카 테이프를 포함하는 내화층; 상기 내화층 위에 배치되는 제2 반도전층; 및 상기 제2 반도전층 위에 배치되는 차폐층을 포함하는 케이블 코어를 하나 이상 포함하는 내화 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 케이블 코어 위에 배치되는 내부 쉬스층; 상기 내장쉬스 위에 배치되는 금속 외장층; 및 상기 금속 외장 위에 배치되는 외부 쉬스층를 추가로 포함하는 내화 케이블을 제공한다.
또한, 상기 절연층은 가교 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 마이카 테이프는 도체로부터 특정한 마이카 중량 밀도를 갖는 마이카 층, 특정한 직조 밀도를 갖는 유리사 직물층 및 금속수산화물 코팅층의 구조에 의해 직경이 작은 저압용 케이블에 적용되는 경우에도 마이카 층의 부서짐 및 유리사 직물층의 유리사 올 풀림을 효과적으로 방지할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 마이카 테이프는 상기 구조에 의해 화염 온도 830~950℃ 급의 고 내화특성을 발휘할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
나아가, 본 발명에 따른 마이카 테이프는 금속수산화물 코팅층에 의해 분무, 타격 등의 가혹한 조건에서도 내화특성을 유지하는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 마이카 테이프의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이카 테이프의 유리사 직물층의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이카 테이프의 유리사 직물층에 금속수산화물 코팅층을 적용한 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단상 저압용 내화 케이블의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3상 저압용 내화 케이블의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 고압용 내화 케이블의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3상 고압용 내화 케이블의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명 되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공 되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 마이카 테이프의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마이카 테이프의 유리사 직물층의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 마이카 테이프의 유리사 직물층에 금속수산화물 코팅층을 적용한 구조를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이카 테이프(30)는 마이카 분말의 응집에 의해 형성된 마이카 층(31), 마이카 층(31)의 강도를 보강하기 위한 보강층으로서 유리섬유의 직조물에 의해 형성된 유리사 직물층(32), 및 마이카 테이프(30)에 내수성을 부여하고 절연 특성 및 강도를 더욱 향상시키는 금속수산화물 코팅층(33)이 차례로 적층된 구조를 갖는다.
여기서, 상기 마이카 층(31)을 구성하는 마이카 분말은 특별히 제한되지 않지만 연질 마이카 분말, 경질 마이카 분말, 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 바람직하게는 내열온도가 900~1,000℃인 연질 마이카 분말의 응집에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 마이카 층(31)은 단위면적당 마이카 분말의 중량을 의미하는 마이카 중량 밀도가 140 내지 170 g/㎡일 수 있다.
상기 마이카 중량 밀도가 140 g/㎡ 미만인 경우 내화특성이 불충분하여 IEC 60331-21 (750℃, 90분)의 내화시험은 통과할 수 있지만 화염 온도 830~950℃의 IEC 60331-1,2, BS 6387, BS 8491 등의 내화시험은 통과할 수 없다. 한편, 상기 마이카 중량 밀도가 170 g/㎡ 초과인 경우 상기 마이카 층(31)을 구성하는 마이카 분말간 접착력이 상대적으로 저하되고 도체 위 상기 마이카 테이프(30)의 테이핑 작업시 크랙 및 부서짐이 발생할 수 있다.
또한, 상기 마이카 층(31)과 상기 유리사 직물층(32)은 접착제에 의해 접착될 수 있다. 상기 접착제는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 실리콘계 수지를 포함하는 접착제일 수 있으며, 이러한 접착제는 접착제에 통상적으로 첨가되는 벤질알코올, 에탄, 헥사 클로로, 7,9-디-3급-부틸-1-옥사스피로(4,5)데카-6,9-디엔-28-돈(7,9-Di-tert-butyl-1-oxaspiro(4,5)deca-6,9-diene-28-done) 등의 첨가제가 첨가될 수 있다.
상기 유리사 직물층(32)은 상기 마이카 층(31)의 강도를 보강하는 보강층으로서의 기능을 수행하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 두께(D)가 80~120 ㎛인 유리사가 가로 간격(A) 200~500 ㎛, 세로 간격(B) 100~300 ㎛로 직조됨으로써 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 유리사 직물층(32)은 단위면적당 유리사의 중량을 의미하는 유리사 중량 밀도가 20~26 g/㎡이고, 마이카 층(31)의 전체 면적에서 유리사 직물층(32)이 차지하는 면적의 백분율로서 아래 수학식 1에 의해 정의된 유리사 직조 밀도가 35~50% 일 수 있다.
Figure 112020126358012-pat00001
상기 수학식 1에서, A는 도 2에 도시된 가로 간격이고, B는 도 2에 도시된 세로 간격이며, D는 도 2에 도시된 유리사 두께이다.
상기 유리사 직조 밀도가 35% 미만인 경우 상기 마이카 층(31)과 상기 유리사 직물층(32)의 전체 접촉 면적이 불충분하여 16SQ 미만의 작은 외경을 갖는 도체에 상기 마이카 테이프(30)를 권취할 때 상기 마이카 층(31)이 상기 유리사 직물층(32)으로부터 부분적으로 분리되거나 상기 유리사 직물층(32)을 형성하는 유리사 올이 풀리는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 상기 유리사 직조 밀도가 50% 초과인 경우 내화특성을 보강하기 위한 구성으로서 후술하는 금속수산화물 코팅층의 중량 밀도가 상대적으로 저하되어 내화특성이 불충분할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이카 테이프(30)는 상기 유리사 직물층(32) 위에 금속수산화물 코팅층(33)이 형성된다. 상기 금속수산화물 코팅층(33)을 형성하는 금속수산화물은 특별히 제한되지 않고 예를 들어 수산화알루미늄(Al(OH)3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등을 포함할 수 있다.
상기 금속수산화물 코팅층(33)은 1,100℃ 이상의 고온을 견디는 우수한 내열성으로 상기 마이카 테이프(30)의 내화특성을 보강하는 동시에, 고온에서, 구체적으로 산화알루미늄(Al(OH)3)은 200℃ 이상에서, 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 340℃ 이상에서, 각각 물을 차단할 수 있는 무기재료인 산화금속(Metal Oxide), 즉 세라믹과 물(H2O)로 분해되는 아래의 흡열반응을 일으키고 이에 의해 주변 온도를 낮출 뿐만 아니라, 강도가 향상되고 내수성이 우수한 상기 세라믹에 의해 상기 마이카 테이프(30)는 분무, 타격 등의 가혹한 조건하에서도 내화특성을 유지할 수 있게 된다.
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O - 298kJ/mol at ≥200℃
Mg(OH)2 → MgO + H2O - 330kJ/mol at ≥340℃
도 3에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 상기 마이카 층(31)의 표면을 기준으로, 상기 금속수산화물 코팅층(33)의 두께(D')는 상기 유리사 직물층(32)의 두께(D)보다 두꺼울 수 있다. 상기 금속수산화물 코팅층(33)의 두께(D')가 상기 유리사 직물층(32)의 두께(D)보다 얇은 경우 상기 유리사 직물층을 구성하는 유리사의 측면이 상기 금속수산화물에 의해 부분적으로 코팅되므로 상기 마이카 테이프(30)의 내화특성, 구조적 안정성, 내수성 등이 불충분할 수 있다.
본 발명에 따른 마이카 테이프(30)는 제조방법이 특별히 제한되지 않지만 아래와 같은 단계 a) 내지 f)를 포함하는 공정에 의해 제조할 수 있다.
a) 마이카 광물의 이물질, 유기물 등을 태워 제거함으로써 기계적·전기적 특성을 향상시키기 위해 900℃에서 소성;
b) 고압의 수압으로 마이카 광물을 얇고 작은 조각으로 분쇄;
c) 수득한 마이카 분말과 물을 혼합하여 펄프 형태로 성형 후 목적한 두께의 마이카 박막을 제조;
d) 마이카 박막을 얇게 펼쳐 수분을 제거하고 건조시키는 초조 공정;
e) 실리콘, 에폭시, 유기용제 등을 포함하는 도포용 접착제를 이용하여 마이카 박막을 보강재인 유리사 직물과 접합 및 건조; 및
f) 유리사 직물층 위에 금속수산화물을 코팅
본 발명에 따른 마이카 테이프(30)는 앞서 기술한 구성과 구조에 의해 16SQ 미만의 작은 외경을 갖는 도체에 권취하는 경우에도 마이카 층(31)의 부서짐 또는 크랙, 그리고 유리사 직물층(32)을 구성하는 유리사의 올 풀림 등이 방지되어 구조적으로 안정적이고, 화염 온도 830~950℃에서의 충분한 내화특성을 발휘할 뿐만 아니라, 분무, 타격 등의 가혹한 조건하에서도 내화특성을 유지할 수 있다.
본 발명은 앞서 기술한 마이카 테이프(30)로 이루어진 내화층을 갖는 내화 케이블에 관한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단상 저압용 내화 케이블의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3상 저압용 내화 케이블의 단면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단상 고압용 내화 케이블의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 3상 고압용 내화 케이블의 단면도이다.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 저압용 내화 케이블(100)은 도체(111) 및 이를 감사는 절연층(113) 사이에 본 발명에 따른 마이카 테이프(30)를 한 겹 또는 두 겹 이상 감아서 이루어진 내화층(114)이 구비될 수 있고, 여기서, 도체(111), 내화층(114) 및 절연층(113)은 케이블 코어(110)를 구성한다.
또한, 도 6 및 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중압용 또는 고압용 내화 케이블은 도체(111), 상기 도체(111)의 외측에 형성되는 제1 반도전층(112), 상기 제1 반도전층(112) 외측에 형성되는 절연층(113), 상기 절연층(113) 외측에 형성되는 제2 반도전층(115), 상기 제2 반도전층(115) 외측에 형성되는 차폐층(116) 및, 상기 절연층(113)과 상기 제2 반도전층(115) 사이에 구비되고 본 발명에 따른 마이카 테이프(30)를 한 겹 또는 두 겹 이상 감아서 이루어진 내화층(114)을 포함할 수 있고, 여기서, 도체(111), 제1 반도전층(112), 절연층(113), 내화층(114), 제2 반도전층(115), 및 차폐층(116)은 케이블 코어(110)를 구성한다.
그리고, 저압용 또는 중압용 또는 고압용 내화 케이블(100)은 상기 케이블 코어(110) 외측에 내부 쉬스층(120), 외장층(130), 및 외부 쉬스층(140)을 포함할 수 있다.
상기 도체(111)는 IEC 60228 규격을 만족하는 Class 2 또는 5의 도체가 사용될 수 있고, 상기 제1 반도전층(112)은 반도전 컴파운드를 압출 또는 반도전성 테이프를 권취하여 형성하며, 이들을 동시에 적용하여 복합층으로 형성하는 것도 가능하다. 상기 제1 반도전층(112)은 내부 반도전으로서, 도체 표면의 전하 분포를 균일하게 하여 케이블 내부의 전계 집중을 완화시키며 도체와 절연체 간의 갭(Gap)을 메워 전리 현상에 의한 절연체 열화를 최소화하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 절연층(113)은 실리콘 러버(Silicone rubber), 가교 폴리에틸렌(Cross-linked polyethylene; XLPE) 등의 가교 폴리올레핀(Cross-inked Polyollefin; XLPO), 에틸렌프로필렌고무(ethylene-propylene rubber; EPR), 고강도 에틸렌 프로필렌 고무(high-intensity ethylene-propylene rubber; HEPR), 폴리염화비닐(polyvinylchloride; PVC) 등의 고분자 및 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.
제2 반도전층(115)은 외부 반도전으로서, 내부 반도전과 마찬가지로 반도전 컴파운드를 압출 또는 반도전성 테이프를 권선하여 형성하며, 이들을 동시에 적용하여 복합층으로 형성하는 것도 가능하다. 상기 제2 반도전층(115)은 절연체 내의 전기 스트레스를 균일화 하고 외부 코로나를 최소화하는 역할을 수행한다.
상기 차폐층(116)은 구리, 알루미늄 및 구리 합금, 알루미늄 합금 등의 재료를 적용하며 금속 테이프 형태이거나 금속 편조 형태로 이루어질 수 있다. 상기 차폐층(116)은 상기 제2 반도전층(115)과 접해야 하는데, 그 이유는 만일 차폐층(116)과 제2 반도전층(115)이 접해 있지 않은 경우에는 접지를 따로 해주어야 하는 문제가 발생하기 때문이다.
상기 내부 쉬스층(120)은 내충격성이 큰 폴리염화비닐(polyvinylchloride; PVC), 폴리클로프렌고무(polychloroprene rubber; CR), 클로로설폰화 폴리에틸렌(Chloro Sulfonated Polyethylene; CSPE), 염소화 폴리에틸렌(chlorinated polyethylene; CPE), 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate; EVA) 수지 또는 이들의 혼합물의 압출층 형태로 적용할 수 있다.
상기 내부 쉬스층(120) 외측에는 외장층(130)이 형성되는데 상기 외장층(130)은 구리, 알루미늄, 철 및 구리 합금, 알루미늄 합금, 아연도금강 등의 금속재료가 적용되며, 금속 편조, 금속 테이프, 금속 와이어 등의 형태로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 외장층(130) 외측에는 외부 쉬스층(140)이 형성되는데, 상기 외부 쉬스층(140)은 내부 쉬스층(120)과 동일하거나 상이한 재료로 이루어질 수 있고, 외부 충격이나 부식 작용으로부터 케이블을 보호하는 역할을 수행한다.
이러한 내부 쉬스층(120), 외장층(130), 외부 쉬스층(140)의 구조는 케이블의 용도에 따라 달라질 수 있다. 한편, 상기 저압용 또는 중압용 또는 고압용 내화 케이블(100)은 도 4 및 6에 도시된 바와 같이 케이블 코어(110) 1개로 이루어진 단일 코어 제품 또는 도 5 및 7에 도시된 바와 같이 2개 이상의 코어로 이루어진 다중 코어 제품으로 이루어질 수 있다.
다중 코어 제품의 경우 여러 케이블 코어(110)들을 모아 일정 피치로 연합한 후에 그 공극에 충진재(150)를 적용하며, 그 후 전술한 내부 쉬스층(120), 외장층(130) 및 외부 쉬스층(140)을 형성하여 제품을 완성할 수 있다. 도 5 및 7에 도시된 저압용 또는 중압용 또는 고압용 내화 케이블(100)은 3상 케이블로서 케이블 코어(110)가 3개로 이루어지는 경우를 예로 들어 도시하였다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 저압용 내화 케이블은 상기 내화층(114)이 상디 도체(111)와 상기 절연층(113) 사이, 그리고 중압용 또는 고압용 내화 케이블은 상기 절연층(113)과 상기 제2 반도전층(115) 사이에 구비되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다른 부분에 내화층(114)을 형성하는 것도 가능하다.
<실시예>
1. 제조예
아래 표 1에 나타난 사양으로 실시예 및 비교예에 따른 내화 케이블 시편을 제조했다.
구성 실시예
1		 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
도체 연동선
3상X1.5SQ		 연동선 35SQ 연동선 3상X1.5SQ
마이카
테이프		 마이카층 밀도
(g/㎡)
150
150
150
130
180
150
150
150
150
유리사 직물
직조
밀도
(%)

38

47

43

43

43

43

25

33

55
코팅층 Al(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3 마이카
분말		 Al(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3
절연 XLPE
내부 쉬스 SHF1
외장 아연도금강 편조
외부 쉬스 SHF1
2. 물성 평가
1) 내화특성 평가
화염 온도 750℃에서의 내화특성을 평가하는 규격 IEC 60331-21, 화염 온도 830℃ 및 타격 조건하에서의 내화특성을 평가하는 규격 IEC 60331-1,2, 화염 온도 950±40℃에서의 내화특성을 평가하는 규격 BS 6387 Cat. C, 화염 온도 650±40℃ 및 분무 조건하에서의 내화특성을 평가하는 규격 BS 6387 Cat. W, 화염 온도 950±40℃ 및 타격 조건하에서의 내화특성을 평가하는 규격 BS 6387 Cat. Z, 및 화염 온도 830±40℃ 및 분무 조건하에서의 내화특성을 평가하는 규격 BS 8491 각각에 따라 실시예 및 비교예에 따른 내화 케이블 시편의 내화특성을 평가했고, 그 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.
2) 구조적 안정성 평가
표 1에 나타난 규격의 도체에 권취 후 마이카 테이프를 구성하는 마이카 층의 부서짐 또는 크랙, 유리사 직물층의 유리사 올 풀림, 금속수산화물 또는 마이카 분말의 코팅층 면적을 육안으로 관찰했고, 그 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.
실시예
1		 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5 비교예6
내화특성 IEC 60331-21 통과 통과 통과 통과 실패 통과 실패 실패 통과
IEC 60331-1,2 통과 통과 통과 실패 실패 실패 실패 실패 통과
BS 6387 Cat. C 통과 통과 통과 실패 실패 통과 실패 실패 실패
BS 6387 CAt. W 통과 통과 통과 실패 실패 실패 실패 실패 통과
BS 6387 Cat. Z 통과 통과 통과 실패 실패 통과 실패 실패 실패
BS 8491 통과 통과 통과 실패 실패 실패 실패 실패 실패
구조적 안정성 마이카층 상태 양호 양호 양호 양호 부서짐 양호 부서짐 부서짐 양호
유리사 올 풀림 양호 양호 양호 양호 불량 양호 불량 불량 양호
코팅층
상태		 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 코팅
면적 작음
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 내화 케이블은 마이카 층의 마이카 중량 밀도가 낮아 내화특성이 불충분하고, 비교예 2의 내화 케이블은 마이카 층의 마이카 중량 밀도가 과도하게 높아 마이카 층을 구성하는 마이카 분말간 접착력이 불충분하여 도체에 권취시 마이카 층의 부서짐 및 유리사 직물층의 유리사 올 풀림 등에 의해 결과적으로 내화특성이 저하되었으며, 비교예 3의 내화 케이블은 금속수산화물이 아닌 마이카 분말에 의한 코팅층을 적용함으로써 분무 또는 타격 조건하에서 내화특성이 저하되었고, 비교예 4 및 5의 내화 케이블은 유리사 직물층을 구성하는 유리사 직조 밀도가 낮아 마이카 층과 유리사 직물층 사이의 접착력이 불충분해 도체에 권취시 마이카 층의 부서짐 및 유리사 올 풀림이 발생하여 결과적으로 내화특성이 저하되었으며, 비교예 6은 유리사 직조 밀도가 과도하게 높아 상대적으로 금속수산화물의 코팅 면적이 작음으로써 화염 온도 830~950℃의 고 내화특성을 발휘하지 못하는 것으로 확인되었다.
반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 내화 케이블은 마이카 층의 부서짐 또는 크랙, 그리고 유리사 직물층을 구성하는 유리사 올 풀림 등이 방지되어 구조적으로 안정한 내화층을 보유함으로써 화염 온도 830~950℃의 고 내화특성을 발휘하는 동시에, 내수성을 갖고 강도를 보강하며 주변 온도를 낮추는 기능을 수행하는 금속수산화물 코팅층에 의해 분무, 타격 등의 가혹한 조건하에서도 내화특성을 유지하는 것으로 확인되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
30 : 마이카 테이프 31 : 마이카 층
32 : 유리사 직물층 33 : 금속수산화물 코팅층

Claims (10)

  1. 도체;
    상기 도체 위에 배치되고 마이카 테이프를 포함하는 내화층; 및
    상기 내화층 위에 배치되는 절연층을 포함하는 케이블 코어를 하나 이상 포함하며,
    상기 마이카 테이프는 단위면적당 마이카(mica) 중량 밀도가 140 내지 170 g/㎡인 마이카 층; 접착제에 의해 상기 마이카 층 위에 접착되고 상기 마이카 층 전체 면적에서 유리사가 차지하는 면적의 백분율로서 아래 수학식 1에 의해 정의된 유리사 직조 밀도가 35 내지 50%이고 단위면적당 유리사의 중량인 유리사 중량 밀도가 20 내지 26 g/㎡인 유리사 직물층; 및 상기 유리사 직물층 위에 도포되는 금속수산화물 코팅층을 포함하고,
    상기 금속수산화물은 수산화알루미늄(Al(OH)3) 또는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이며,
    상기 마이카 층의 표면을 기준으로, 상기 금속수산화물 코팅층의 두께가 상기 유리사 직물층의 두께보다 크고,
    [수학식 1]
    Figure 112020126358012-pat00009

    상기 수학식 1에서,
    A는 인접한 유리사 각각의 좌측 말단 사이의 가로 간격으로서 200 내지 500 ㎛이고,
    B는 인접한 유리사 각각의 하부 말단 사이의 세로 간격으로서 100 내지 300 ㎛이고,
    D는 유리사 두께로서 80 내지 120 ㎛인, 내화 케이블.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이카 층은 연질 마이카 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화 케이블.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착제는 실리콘계 수지를 포함하는 접착제인 것을 특징으로 하는, 내화 케이블.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 도체;
    상기 도체 위에 배치되는 제1 반도전층;
    상기 제1 반도전층 위에 배치되는 절연층;
    상기 절연층 위에 배치되고 마이카 테이프를 포함하는 내화층;
    상기 내화층 위에 배치되는 제2 반도전층; 및
    상기 제2 반도전층 위에 배치되는 차폐층을 포함하는 케이블 코어를 하나 이상 포함하고,
    상기 마이카 테이프는 단위면적당 마이카(mica) 중량 밀도가 140 내지 170 g/㎡인 마이카 층; 접착제에 의해 상기 마이카 층 위에 접착되고 상기 마이카 층 전체 면적에서 유리사가 차지하는 면적의 백분율로서 아래 수학식 1에 의해 정의된 유리사 직조 밀도가 35 내지 50%이고 단위면적당 유리사의 중량인 유리사 중량 밀도가 20 내지 26 g/㎡인 유리사 직물층; 및 상기 유리사 직물층 위에 도포되는 금속수산화물 코팅층을 포함하고,
    상기 금속수산화물은 수산화알루미늄(Al(OH)3) 또는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이며,
    상기 마이카 층의 표면을 기준으로, 상기 금속수산화물 코팅층의 두께가 상기 유리사 직물층의 두께보다 크고,
    [수학식 1]
    Figure 112020126358012-pat00010

    상기 수학식 1에서,
    A는 인접한 유리사 각각의 좌측 말단 사이의 가로 간격으로서 200 내지 500 ㎛이고,
    B는 인접한 유리사 각각의 하부 말단 사이의 세로 간격으로서 100 내지 300 ㎛이고,
    D는 유리사 두께로서 80 내지 120 ㎛인, 내화 케이블.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 케이블 코어 위에 배치되는 내부 쉬스층;
    상기 내부 쉬스층 위에 배치되는 금속 외장층; 및
    상기 금속 외장 위에 배치되는 외부 쉬스층를 추가로 포함하는, 내화 케이블.
  10. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 절연층은 가교 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화 케이블.
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