KR102461767B1 - 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블 - Google Patents

고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블 Download PDF

Info

Publication number
KR102461767B1
KR102461767B1 KR1020170100855A KR20170100855A KR102461767B1 KR 102461767 B1 KR102461767 B1 KR 102461767B1 KR 1020170100855 A KR1020170100855 A KR 1020170100855A KR 20170100855 A KR20170100855 A KR 20170100855A KR 102461767 B1 KR102461767 B1 KR 102461767B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin
weight
high voltage
voltage cable
parts
Prior art date
Application number
KR1020170100855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190016667A (ko
Inventor
주동욱
김인하
박찬웅
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR1020170100855A priority Critical patent/KR102461767B1/ko
Publication of KR20190016667A publication Critical patent/KR20190016667A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102461767B1 publication Critical patent/KR102461767B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/307—Other macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/02—Inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/292—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to heat

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

본 발명은 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 전기자동차용 고전압 케이블에서 요구되는 고내열성, 고유연성, 높은 절연저항 특성 등을 만족하는 동시에 이들과 상충관계에 있는 강도, 내마모성, 내유성 등의 특성도 우수한 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블에 관한 것이다.

Description

고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블{Insulation composition for high voltage cable and cable having an insulating layer formed from the same}
본 발명은 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 전기자동차용 고전압 케이블에서 요구되는 고내열성, 고유연성, 높은 절연저항 특성 등을 만족하는 동시에 이들과 상충관계에 있는 강도, 내마모성, 내유성 등의 특성도 우수한 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블에 관한 것이다.
전기자동차용 고전압 케이블은 150℃급 600~1,000V에 해당하며 도체의 단면적에 따라 다양한 규격의 제품이 존재한다.
종래 전기자동차용 고전압 케이블의 절연체는 사용 용도상 도체의 공칭 단면적이 6 SQ를 초과하는 제품이며 제한된 용적을 갖는 차량 내부에 장착이 쉽도록 유연성이 중요시되고 있으며, 이러한 유연성을 확보하기 위하여 비닐 아세테이트(VA) 함량이 높은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지 또는 융점(Tm)이 낮은 폴리올레핀 엘라스토머(POE) 등을 적용하였으나, 이렇게 유연성이 향상된 절연체는 강도, 내마모성, 내유성 등의 특성이 크게 저하될 수 있다.
한편, 종래 전기자동차용 고전압 케이블의 절연체 조성물은 국제 규격으로서 6 SQ를 초과하는 제품에 대해서는 강도, 내마모성 등의 강성에 대한 평가를 실시하지 않는 ISO 6722 및 LV216을 만족하나, 일본 자동차 규격으로서 6 SQ를 초과하는 제품에 대해서도 높은 강도 및 내마모성을 요구하는 JASO D624는 만족하지 못한다.
따라서, 전기자동차용 고전압 케이블에서 요구되는 고내열성, 고유연성, 높은 절연저항 특성 등을 만족하는 동시에 이들과 상충관계에 있는 강도, 내마모성, 내유성 등의 특성도 우수한 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전기자동차용 고전압 케이블에서 요구되는 고내열성, 고유연성, 높은 절연저항 특성 등을 만족하는 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전기자동차용 고전압 케이블에서 요구되는 강도, 내마모성, 내유성 등의 특성도 우수한 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
고전압 케이블용 절연 조성물로서, 베이스 수지 및 첨가제를 포함하고, 상기 베이스 수지는 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 및 말레산 무수물이 그라프트된(grafted) 폴리올레핀계 수지의 블렌딩 수지를 포함하고, 상기 절연 조성물의 가교에 의해 형성되는 절연층의 겔분율이 83 내지 87%인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지의 함량은 5 내지 20 중량부, 상기 폴리프로필렌 수지의 함량은 7 내지 25 중량부, 상기 폴리올레핀 엘라스토머의 함량은 40 내지 70 중량부, 상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지의 함량은 5 내지 18 중량부인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
또한, 상기 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지는 이의 총 중량을 기준으로 상기 극성 단량체의 함량은 20 내지 40 중량%이고, 상기 공중합 수지의 융점(Tm)이 50 내지 70℃인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
나아가, 상기 극성 단량체는 비닐 아세테이트(VA), 메틸 아크릴레이트(MA), 에틸 아크릴레이트(EA) 및 부틸 아크릴레이트(BA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
한편, 상기 폴리프로필렌 수지는 융점(Tm)이 138 내지 144℃이고, 비중이 0.860 내지 0.890인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
또한, 상기 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 랜덤 공중합체를 포함하고, 상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에 분산된 프로필렌 공중합체는 상기 헤테로상 수지의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
그리고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머는 융점(Tm)이 90 내지 105℃이고, 비중이 0.890 내지 0.910인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
한편, 상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지는 융점(Tm)이 120 내지 125℃이고 비중이 0.925 내지 0.935인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 폴리올레핀계 수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
한편, 상기 첨가제는 난연제, 가교조제, 산화방지제 및 활제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 난연제는 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄을 포함하고, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 난연제의 함량은 80 내지 105 중량부인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
또한, 상기 가교조제는 상기 베이스 수지의 조사가교용 다관능 유기모노머를 포함하고, 상기 가교조제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 2 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물을 제공한다.
한편, 도체; 및 상기 도체를 감싸고 상기 절연 조성물로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 고전압 케이블용 절연 조성물은 특정 수지의 조합을 포함하고 겔분율이 정밀하게 제어됨으로써 고내열성, 고유연성, 높은 절연저항 특성 등, 그리고 이들과 상충관계에 있는 강도, 내마모성, 내유성 등의 특성도 향상시킬 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 절연 조성물로부터 형성된 절연층을 포함하는 고전압 케이블의 하나의 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명은 전기자동차의 고전압 케이블용 절연 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 절연 조성물은 베이스 수지와 상기 수지 내에 분산된 난연제, 가교조제 등을 포함하고, 추가로 산화방지제, 활제 등의 기타 첨가제를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 베이스 수지는 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리올레핀 엘라스토머(POE) 및 말레산 무수물이 그라프트된(grafted) 폴리올레핀계 수지의 블렌딩 수지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고전압 케이블용 절연 조성물은 베이스 수지로서 앞서 기술한 특정 수지의 조합을 채택하고 상기 조성물의 가교에 의해 형성되는 절연층의 가교도를 나타내는 겔분율을 83 내지 87%로 조절함으로써, 고내열성, 고유연성, 높은 절연특성 등, 그리고 이들과 상충관계에 있는 강도, 내마모성, 내유성 등을 동시에 향상시킬 수 있는 효과를 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 수지로서 앞서 기술한 특정 수지의 조합을 채택함을 전제로, 상기 겔분율이 83% 미만인 경우 상기 조성물로부터 형성된 절연층의 강도, 내마모성, 내유성 등이 크게 저하될 수 있는 반면, 상기 겔분율이 87% 초과인 경우 상기 조성물로부터 형성된 절연층의 유연성, 내열성, 절연특성 등이 크게 저하될 수 있다.
여기서, 상기 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지는 상기 절연 조성물의 유연성을 향상시키는 기능을 수행하고, 상기 극성 단량체는 비닐 아세테이트(VA), 메틸 아크릴레이트(MA), 에틸 아크릴레이트(EA), 부틸 아크릴레이트(BA) 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 비닐 아세테이트(VA)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 극성 단량체의 함량은 상기 공중합 수지의 총 중량을 기준으로 20 내지 40 중량%일 수 있고, 상기 공중합 수지의 융점(Tm)은 50 내지 70℃일 수 있으며, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 공중합 수지의 함량은 5 내지 20 중량부, 바람직하게는 10 내지 17 중량부일 수 있다.
상기 극성 단량체의 함량이 20 중량% 미만이거나 상기 공중합 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우 상기 절연 조성물의 내유성, 유연성 등이 크게 저하될 수 있는 반면, 상기 극성 단량체의 함량이 40 중량% 초과이거나 상기 공중합 수지의 함량이 20 중량부 초과인 경우 상기 절연 조성물의 강도, 내마모성 등이 크게 저하될 수 있고, 또한 상기 공중합 수지의 융점(Tm)이 50 ℃ 미만인 경우 상기 절연 조성물의 내열성이 저하될 수 있다.
상기 폴리프로필렌(PP) 수지는 자체적인 융점(Tm)이 높아 절연저항 특성, 내유성 등이 우수하고, 프로필렌 단독중합체 및/또는 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있으며, 상기 프로필렌 단독중합체는 단량체 총 중량을 기준으로 99 중량% 이상, 바람직하게는 99.5 중량% 이상의 프로필렌의 중합에 의해 형성되는 폴리프로필렌을 의미한다.
상기 프로필렌 공중합체는 프로필렌과 에틸렌 또는 탄소수 4 내지 12의 α-올레핀, 예를 들어, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센 및 이들의 조합으로부터 선택되는 공단량체 등, 바람직하게는 에틸렌과의 공중합체를 포함할 수 있다. 프로필렌과 에틸렌을 공중합시키면 단단하면서 유연한 성질을 나타내기 때문이다.
상기 프로필렌 공중합체는 랜덤 프로필렌 공중합체 및/또는 블록 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있고, 상기 랜덤 프로필렌 공중합체는 프로필렌 단량체와 다른 올레핀 단량체가 임의로 교호 배열되어 이루어진 프로필렌 공중합체를 의미한다.
특히, 상기 폴리프로필렌(PP) 수지는 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 수지를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체 및/또는 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있고, 바람직하게는 프로필렌 랜덤 공중합체를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌 랜덤 공중합체만을 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에 분산된 프로필렌 공중합체(이하, '분산된 프로필렌 공중합체'라 한다)는 실질적으로 무정형이다. 여기서, 프로필렌 공중합체가 무정형이라 함은 용융엔탈피가 10 J/g 미만인 잔류 결정도를 갖는 것을 의미한다. 상기 분산된 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 C4-8 알파-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공단량체를 포함할 수 있다.
상기 분산된 프로필렌 공중합체는 상기 헤테로상 수지의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 65 내지 80 중량%일 수 있다. 여기서, 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 함량이 60 중량% 미만인 경우 형성되는 절연층의 유연성, 굴곡성, 내한성 등이 불충분할 수 있는 반면, 90 중량%를 초과하는 경우 절연층의 내열성, 강도 등이 불충분할 수 있다.
상기 분산된 프로필렌 공중합체는 단량체 총 중량을 기준으로 20 내지 50 중량%, 바람직하게는 30 내지 40 중량%의 에틸렌 단량체를 포함하는 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 또는 프로필렌-에틸렌 디엔 고무(EPDM)일 수 있다. 상기 에틸렌 단량체의 함량이 20 중량% 미만인 경우 형성되는 절연층의 유연성, 굴곡성 등은 우수하나 내한성 등이 불충분할 수 있는 반면, 50 중량%를 초과하는 경우 절연층의 내한성, 내열성과 기계적 강도는 우수하나 유연성 등은 저하될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 입자 크기는 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.9 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.8 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 이러한 입자 크기는 상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에서의 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 균일한 분산을 담보하고, 이를 포함하는 절연층의 강도, 내마모성 등을 개선시킬 수 있다. 또한, 상기 입자 크기는 상기 입자에 의해 개시되는 균열의 위험 요인을 감소시키면서 이미 형성된 균열 또는 크랙을 중단시킬 가능성을 향상시킨다.
상기 폴리프로필렌(PP) 수지는 융점(Tm)이 138~144℃이고, 비중이 0.860 내지 0.890일 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP) 수지의 융점이 138℃ 미만이거나 비중이 0.860 미만인 경우 절연 조성물의 절연저항 특성, 내마모성 등의 기계적 특성, 내열성 등이 불충분할 수 있는 반면, 융점이 144℃ 초과이거나 비중이 0.890 초과인 경우 절연 조성물의 유연성이 크게 저하될 수 있다.
상기 폴리프로필렌(PP) 수지의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 7 내지 25 중량부, 바람직하게는 10 내지 20 중량부일 수 있고, 상기 폴리프로필렌(PP) 수지의 함량이 7 중량부 미만인 경우 절연 조성물의 절연저항 특성, 내마모성 등의 기계적 특성, 내열성 등이 불충분할 수 있는 반면, 25 중량부 초과인 경우 절연 조성물의 절연 조성물의 유연성이 크게 저하될 수 있다.
상기 폴리올레핀 엘라스토머(POE)는 절연 조성물의 절연저항 특성, 내유성 등을 추가로 향상시킬 수 있으며, 융점(Tm)이 90 내지 105℃이고, 비중이 0.890 내지 0.910일 수 있다. 상기 폴리올레핀 엘라스토머(POE)의 융점이 90℃ 미만이거나 비중이 0.890 미만인 경우 절연 조성물의 절연저항 특성, 내마모성 등의 기계적 특성, 내열성, 내유성 등이 불충분할 수 있는 반면, 융점이 105℃ 초과이거나 비중이 0.910 초과인 경우 절연 조성물의 유연성, 내한성 등이 크게 저하될 수 있다.
상기 폴리올레핀 엘라스토머(POE)의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 40 내지 70 중량부, 바람직하게는 50 내지 65 중량부일 수 있고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머(POE)의 함량이 40 중량부 미만인 경우 절연 조성물의 절연저항 특성, 내유성 등이 불충분할 수 있는 반면, 70 중량부 초과인 경우 절연 조성물의 유연성, 내한성 등이 크게 저하될 수 있다.
상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지는 상기 베이스 수지와 무기계 난연제의 상용성을 증대시켜 절연 조성물의 난연성 및 강도 등의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지에서, 상기 폴리올레핀계 수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 말레산 무수물이 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌은 융점(Tm)이 130℃ 미만, 예를 들어 120 내지 125℃이고 비중이 0.948 미만, 예를 들어 0.925 내지 0.935일 수 있다.
상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 18 중량부일 수 있고, 상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우 절연 조성물의 난연성, 유연성, 내한성 등이 저하될 수 있는 반면, 18 중량부 초과인 경우 절연 조성물의 절연저항 특성, 내마모성 등의 기계적 특성, 내열성 등이 크게 저하될 수 있다.
상기 베이스 수지에 분산되는 난연제는 절연 조성물의 난연성을 향상시킬 수 있고, 예를 들어, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등의 금속수산화물을 포함할 수 있고, 상기 베이스 수지 내에서의 분산성을 향상시키기 위해 비닐실란 등의 소수성 물질로 표면처리될 수 있다.
상기 난연제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 80 내지 105 중량부, 바람직하게는 85 내지 95 중량부일 수 있다. 상기 난연제의 함량이 80 중량부 미만인 경우 절연 조성물의 난연성이 불충분할 수 있는 반면, 105 중량부 초과인 경우 절연 조성물의 절연저항 특성, 내마모성 등의 기계적 특성 등이 크게 저하될 수 있다.
상기 가교조제는 상기 베이스 수지의 조사가교를 위해 첨가될 수 있고, 예를 들어 다관능 유기모노머를 포함할 수 있으며, 이의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 2 내지 5 중량부일 수 있다.
여기서, 상기 가교조제의 함량이 2 중량부 미만인 경우 상기 베이스 수지의 가교도가 불충분해 절연 조성물의 절연저항 특성, 내나모성 등의 기계적 특성, 내열성 등이 크게 저하될 수 있는 반면, 5 중량부 초과인 경우 절연 조성물의 유연성, 내한성 등이 저하될 수 있다.
상기 기타 첨가제로서 산화방지제는 절연 조성물의 장기 내열성 확보를 위해 추가로 첨가될 수 있고, 활제는 베이스 수지와 다른 첨가제의 상용성 향상을 위해 추가로 첨가될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 절연 조성물로부터 형성된 절연층을 포함하는 고전압 케이블의 하나의 실시예에 관한 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 케이블은 도체(10) 및 상기 도체(10)를 감싸고 앞서 기술한 절연 조성물로부터 형성된 절연층(20)을 포함할 수 있다. 상기 도체(10)는 상기 케이블의 유연성 확보를 위해 구리 소재의 세선이 연합되어 형성된 구리 연선인 것이 바람직하고, 상기 도체(10)이 공칭 단면적 및 상기 절연층(20)의 두께는 케이블 규격 및 용도에 따라 케이블 기술분야의 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
[실시예]
1. 제조예
아래 표 1에 나타난 조성으로 3L 니더(kneader) 설비를 이용하여 150℃에서 30분간 배합함으로써 절연 조성물을 제조한 후 싱글 스크류 압출기(Φ: 45 mm)를 이용하여 절연층을 형성함으로써 케이블 시편을 제조했다. 케이블 시편 제조시 도체는 연동선 6SQ를 적용했고, 절연 조성물로부터 절연층 형성시 압출 후 조사가교를 수행했다. 아래 표 1에 기재된 함량의 단위는 중량부이고, 공통으로 첨가되는 첨가제의 일부는 기재를 생략했다.

 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8
수지1 10 16 15 10 29 15 16 7 10 10
수지2 17 12 17 17 15 35 12 15 20 17 17
수지3 62 64 56 62 45 37 64 75 36 62 62
수지4 11 8 12 11 13 8 10 12 11 11
수지5 11
수지6 25
난연제 88 93 91 88 90 90 120 90 90 88 88
가교조제 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1 5
- 수지1 : 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)(융점 : 56℃; 비닐 아세테이트 : 33 중량%)
- 수지2 : 폴리프로필렌(PP) 수지(융점: 141℃; 비중: 0.872)
- 수지3 : 폴리올레핀 엘라스토머(POE)(융점: 98℃; 비중: 0.900)
- 수지4 : 말레산 무수물이 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌(융점: 122℃; 비중 : 0.930)
- 수지5 : 말레산 무수물이 그라프트된 고밀도 폴리에틸렌(융점: 134℃; 비중 : 0.954)
- 수지6 : 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM)(비중: 0.880, 무니점도(ML1+4@125℃): 21~29)
- 난연제 : 비닐 실란이 코팅된 수산화마그네슘(BET 비표면적 : 4.0~6.0 ㎡/g)
- 가교조제 : 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA)
2. 물성 평가
1) 상온 인장강도 및 신장율 평가
IEC 60811-1-1 규격에 의거하여 실시예 및 비교예 각각의 케이블 시편에서 도체를 제거한 후 UTM 시험기를 이용하여 200 mm/min의 속도로 인장평가를 수행하여 파단시 인장강도 및 신장율을 측정했다. 측정된 인장강도는 15 MPa을 초과해야 하고, 측정된 신장율은 400% 이
2) 내마모성 평가
JASO D624 규격에 의거하여 실시예 및 비교예 각각의 케이블 시편에 대해 1,350g의 하중으로 Sandpaper 내마모성 평가를 수행했고, 케이블 시편의 도체와 Sandpaper의 알루미늄 지시테이프가 서로 닿아 통전될 때까지의 이동거리를 측정했다.
3) 내유성 평가
ISO 6722 규격에 의거하여 실시예 및 비교예 각각의 케이블 시편을 가솔린 및 디젤이 담긴 비이커에 각각 침유시킨 상태로 상온에서 20 시간 동안 체류시킨 뒤 꺼내어 30분 후 케이블 외경을 측정한다. 침유 후 외경이 침유 전 외경과 비교하여 늘어난 외경이 각각 15%(가솔린) 또는 5%(디젤)를 초과하면 기준 미달이다.
4) 절연저항 평가
ISO 6722 규격에 의거하여 실시예 및 비교예 각각의 케이블 시편에 대해 절연저항을 측정했다. 측정한 절연저항이 1012 Ω·㎜을 초과해야 한다.
5) 유연성 평가
JASO D624 규격에 의거하여 실시예 및 비교예 각각의 케이블 시편을 C자로 굽혀 UTM 설비에 장착한 후 케이블 시편의 곡률반경이 80 cm에서 40 cm가 될 때까지 100mm/min의 속도로 압축하면서 설비에 측정되는 힘의 최대값을 측정했다. 측정값이 10 N 이하여야 한다.
6) 내열성 평가
ISO 6722 규격에 의거하여 실시예 및 비교예 각각의 케이블 시편에 대해 장기/단기 내열성을 평가했고, 장기 내열성은 시편을 150℃에서 3,000 시간 동안 체류시킨 후 1분간 수중에서 1kV의 전압을 인가하는 동안 절연파괴(크랙 또는 녹아내림)가 일어나지 않아야 하며, 단기 내열성은 175℃에서 240 시간 동안 체류시킨 후 -25℃ 챔버에서 저온굴곡시험시 크랙이 발생하지 않아야 한다.
상기 물성 평가 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.

 기준치 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8
인장강도 >15MPa 15.5 16.8 16.3 16.3 17.7 13.1 15.9 14.2 13.6 14.8 17.2
신장율 >400% 450 437 472 363 322 325 483 511 511 567 371
내마모성 mm 1972 1821 2031 2031 1181 1577 1605 1785 1096 1721 2137
내
유
성		 가솔린 ≤15% 9.0 9.8 9.5 10.2 10.7 10.5 9.7 13.2 11.9 13.4 10.7
디젤 ≤5% 1.1 1.2 0.5 1.3 4.3 5.7 2.5 3.7 2.9 4.2 2.3
절연저항 >1012Ωmm 2.37E+14 2.85E+14 2.61E+14 2.93E+14 8.85E+11 4.59E+14 1.74E+14 7.21E+14 5.35E+14 2.42E+14 3.14E+14
유연성 ≤10N 5.8 6.3 6.7 6.4 5.5 12.3 8.7 11.5 6.5 4.8 6.7

내열성
No Crack		 No Crack No Crack No Crack No Crack No Crack No Crack No Crack Crack No Crack No Crack No Crack
겔분율 83~87 84.9 85.7 85.5 84.8 88.2 85.7 86.1 84.5 85.8 75.5 89.1
상기 표 2에 기재된 바와 같이, 비교예 1의 케이블 시편은 수지 5로서 고융점 및 고비중의 말레산 무수물이 그라프트된 고밀도 폴리에틸렌을 채택하여 신장율이 기준 미달인 것으로 확인되었고, 비교예 2의 케이블 시편은 수지 3의 함량이 기준 미달로 유연성이 개선되었으나 신장율과 내마모성, 그리고 절연저항이 저하되거나 기준 미달인 것으로 확인되었고, 비교예 3의 케이블 시편은 수지 2의 함량이 기준 초과로 내유성, 인장강도, 신장율 및 유연성이 저하되거나 기준 미달인 것으로 확인되었고, 비교예 4의 케이블 시편은 난연제 함량이 기준 초과로 내마모성이 저하된 것으로 확인되었고, 비교예 5의 케이블 시편은 수지 3의 함량이 기준 초과로 인장강도, 유연성 등이 기준 미달이거나 저하된 것으로 확인되었고, 비교예 6의 케이블 시편은 유연성 향상을 위한 수지 6의 도입시 유연성은 양호하나 인장강도 및 내마모성이 기준 미달이거나 저하된 것으로 확인되었고 비교예 7의 케이블 시편은 가교조제의 함량이 부족하여 유연성 및 신장율 특성은 높은 수준을 확보하였으나, 강도 및 내마모성이 기준미달이거나 저하된 것으로 확인되었고 비교예 8의 케이블 시편은 가교조제의 함량이 기준 초과로 신장율 등이 기준 미달이거나 저하된 것으로 확인되었다.
본 명세서는 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.
10 : 도체 20 : 절연층

Claims (14)

  1. 600 V 이상의 고전압 케이블용 절연 조성물로서,
    베이스 수지 및 첨가제를 포함하고,
    상기 베이스 수지는 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 및 융점(Tm)이 130℃ 미만이고 비중이 0.948 미만인 말레산 무수물이 그라프트된(grafted) 폴리올레핀계 수지의 블렌딩 수지를 포함하고,
    상기 절연 조성물의 가교에 의해 형성되는 절연층의 겔분율이 83 내지 87%이며,
    상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지의 함량은 5 내지 20 중량부, 상기 폴리프로필렌 수지의 함량은 7 내지 25 중량부, 상기 폴리올레핀 엘라스토머의 함량은 40 내지 70 중량부, 상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지의 함량은 5 내지 18 중량부인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌 단량체와 극성 단량체의 공중합 수지는 이의 총 중량을 기준으로 상기 극성 단량체의 함량은 20 내지 40 중량%이고, 상기 공중합 수지의 융점(Tm)이 50 내지 70℃인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 극성 단량체는 비닐 아세테이트(VA), 메틸 아크릴레이트(MA), 에틸 아크릴레이트(EA) 및 부틸 아크릴레이트(BA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 융점(Tm)이 138 내지 144℃이고, 비중이 0.860 내지 0.890인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 랜덤 공중합체를 포함하고, 상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에 분산된 프로필렌 공중합체는 상기 헤테로상 수지의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 엘라스토머는 융점(Tm)이 90 내지 105℃이고, 비중이 0.890 내지 0.910인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 말레산 무수물이 그라프트된 폴리올레핀계 수지는 융점(Tm)이 120 내지 125℃이고 비중이 0.925 내지 0.935인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 난연제, 가교조제, 산화방지제 및 활제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 난연제는 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄을 포함하고, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 난연제의 함량은 80 내지 105 중량부인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가교조제는 상기 베이스 수지의 조사가교용 다관능 유기모노머를 포함하고, 상기 가교조제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 2 내지 5 중량부인 것을 특징으로 하는, 고전압 케이블용 절연 조성물.
  14. 도체; 및
    상기 도체를 감싸고 제1항의 절연 조성물로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블.
KR1020170100855A 2017-08-09 2017-08-09 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블 KR102461767B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170100855A KR102461767B1 (ko) 2017-08-09 2017-08-09 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170100855A KR102461767B1 (ko) 2017-08-09 2017-08-09 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190016667A KR20190016667A (ko) 2019-02-19
KR102461767B1 true KR102461767B1 (ko) 2022-10-31

Family

ID=65528862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170100855A KR102461767B1 (ko) 2017-08-09 2017-08-09 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102461767B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213942A1 (ko) * 2019-04-17 2020-10-22 엘에스전선 주식회사 유연성 및 내유성이 우수한 절연 조성물로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블
WO2022108208A1 (ko) * 2020-11-20 2022-05-27 엘에스전선 주식회사 비가교 절연 케이블

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101938006B1 (ko) * 2012-02-16 2019-01-11 엘에스전선 주식회사 유연성, 내마모성 및 난연성이 우수한 전선용 수지 조성물
KR102038709B1 (ko) * 2013-05-15 2019-10-30 한국전력공사 전력 케이블
KR102348246B1 (ko) * 2015-05-27 2022-01-06 엘에스전선 주식회사 우수한 내화학성을 갖는 쉬스 조성물 및 이로부터 형성된 쉬스층을 갖는 케이블
KR102472658B1 (ko) * 2015-12-09 2022-11-29 엘에스전선 주식회사 내마모성 및 고온내수성이 우수한 절연 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190016667A (ko) 2019-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2160739B1 (en) Energy cable
KR100997825B1 (ko) 분산성과 기계적 물성이 개선된 난연성 폴리프로필렌 절연 수지 조성물 및 이를 이용한 절연 전선
KR102082674B1 (ko) 투명성이 향상된 절연층을 구비한 전력케이블
US20100230131A1 (en) Polyolefin-based high dielectric strength (hds) nanocomposites, compositions therefor, and related methods
KR102482859B1 (ko) 내한성 및 유연성이 우수한 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블
JP6543570B2 (ja) 被覆導体用ポリマーコーティング
JP2009503801A (ja) ポリプロピレンをベースとしたワイヤーおよびケーブル用の絶縁体またはジャケット
KR20100095201A (ko) 유연성과 가교 특성이 뛰어난 전선용 절연 재료 및 이를 갖춘 전선
KR102174435B1 (ko) 전력 케이블용 절연체
US11763963B2 (en) Power cable
KR20190000063A (ko) 내한성 및 내유성이 우수한 비할로겐계 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 전선
KR102461767B1 (ko) 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블
KR20180097507A (ko) 반도전성 차폐 조성물
KR101037817B1 (ko) 기계적 특성이 우수한 폴리프로필렌 기반 난연성 수지 조성물과 이를 이용한 전선
KR102082673B1 (ko) 유연성이 향상된 절연층을 구비한 전력케이블
KR20180096171A (ko) 고전압 케이블용 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블
WO2018151421A1 (ko) 고전압 케이블용 고분자 조성물 및 이로부터 형성된 절연층 및 시스층을 포함하는 케이블
KR20210128934A (ko) 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 갖는 전력 케이블
KR102339371B1 (ko) 반도전성 조성물 및 이로부터 형성된 반도전층을 갖는 전력 케이블
KR102351547B1 (ko) 내유성 및 내한성이 우수한 비할로겐계 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 전선
KR20170082874A (ko) 난연성이 우수한 절연 조성물
KR102472658B1 (ko) 내마모성 및 고온내수성이 우수한 절연 조성물
KR20200123933A (ko) 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 포함하는 케이블
KR101949643B1 (ko) 반도전성 조성물 및 이로부터 형성된 반도전층을 갖는 전력 케이블
KR102061407B1 (ko) 전력 케이블

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant