KR102569297B1 - 내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지 조성물, 이를 포함하는 내열성 절연 케이블 - Google Patents

내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지 조성물, 이를 포함하는 내열성 절연 케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 AC 300/300V 이하 및/또는 AC 300/500V 이하의 전기, 전자, 음향기기, 조명기기 등의 소형전기 기구에 적용되는 비닐 코오드(케이블)로서, 케이블의 시스부를 내열성이 우수한 수지 조성물로 형성시킴으로써, 60227 KS IEC 규격을 만족하면서, 우수한 난연성 및 내열성을 가지는 케이블을 제공할 수 있는 발명에 관한 것이다.

Description

내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지 조성물, 이를 포함하는 내열성 절연 케이블{Sheath resin composition of insulated cable having heat resistnace and Insulated cable having heat resistnace}
본 발명은 내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지 조성물, 이를 이용하여 제조한 내열성 절연 케이블에 관한 것이다.
전기 자동차용 전기/전자 장치 및 에너지 저장 장치 (ESS) 등의 내부 배선 및 외부 배선에 사용되는 절연 와이어, 케이블 및 코드는 난연성, 내열성, 및 전기적 및 기계적 특성(예를 들어, 인장성 및 내마모성)을 가져야 한다.
보편적으로, 케이블 피복 물질로는 폴리비닐 클로라이드, 폴리클로로프렌이나 폴리클로로네이티드폴리에틸렌과 같이 할로겐을 함유하는 베이스 수지가 사용되었다. 그러나 이러한 할로겐을 함유하는 베이스 수지는 할로겐 함량이 0.5% 이하이고, 독성지수가 1.5 이하인 난연성 피복재료를 얻기 어려울 뿐만 아니라, 고온에서의 열적 특성이 불량하다는 단점이 있으며, 기존 할로겐계 난연제의 할로겐 함량에 대한 유해성 환경 규제도 강화되는 실정이다. 이에 폴리비닐클로라이드 복합 소재를 대체한 친환경 비할로겐계 난연소재를 이용한 케이블 피복 물질이 다수 개발되고 있다.
최근에는 폴리비닐클로라이드와 할로겐 난연제를 대체하기 위해 폴리올레핀 및 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄 등의 금속 수산화물을 투입한 난연성 조성물이 개발되고 있으나, 이러한 조성물이 난연 성능을 발현하기 위해서는 금속 수산화물을 과량으로 투입해야 하기 때문에 전선의 유연성이나 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 할로겐계 난연제를 사용하지 않아 친환경적인 동시에, 높은 난연성을 만족시키기 위하여 유연하면서 기계적 물성이 높은 친환경적인 내열성 수지 조성물이 개발될 필요가 있다.
대한민국 특허등록번호 제10-2424674호(공고일 2022.07.25) 대한민국 특허공개번호 제10-2014-0112076호(공개일 2014.09.22)
본 발명은 AC 300/300V 이하 및/또는 AC 300/500V 이하의 전기, 전자, 음향기기, 조명기기 등의 소형전기 기구에 적용되는 비닐 코오드(케이블)로서, 케이블의 시스부를 내열성이 우수한 수지 조성물로 형성시킴으로써, 60227 KS IEC 규격을 만족하면서, 우수한 내열성을 가지는 케이블을 제공하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한, 본 발명은 내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지 조성물로서, 바인더 수지, 난연제, 가소제, 실란커플링제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 자외선 안정제, 필러, 내열향상제 및 활제를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 혼합물을 포함하는 내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 시스부 형성용 수지를 피복체로 적용한 내열성 절연 케이블에 관한 것으로서, 원형 코오드이며, 선심을 피복시킨 시스부를 포함하고, 상기 시스부는 상기 시스부 형성용 수지로 형성된 것이다.
또한, 본 발명은 내열성 절연 케이블의 제조방법에 관한 것으로서, 선심과 상기 시스부 형성용 수지를 동시에 압출 성형시켜 제조한다.
본 발명의 내열성 절연 케이블용 시스부 형성용 수지는 UL 1581 VW-1 표준을 충족하여 난연성 및 내열성이 우수할 뿐만 아니라, 인장강도, 신장율 등의 기계적 물성이 우수하며, 유연성 및 탄력성이 우수한 바, 케이블에 적용하기 적합하다.
도 1은 본 발명의 내열성 절연 케이블의 단면에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명 내열성 절연 케이블의 시스부를 절단하여 찍은 사진이다.
이하 본 발명을 더욱 자세하게 설명한다.
본 발명의 내열성 절연 케이블은 선심과 상기 시스부 형성용 수지를 동시에 압출 성형시켜 제조한 것으로서, 선심을 피복시킨 시스부를 포함하는 원형 코오드이다.
내열성 절연 케이블은 내 상기 선심의 수는 적용하고자 하는 내열성 절연 케이블의 용도에 따라 1 ~ 5개의 선심수로 제조할 수 있으며, 바람직하게는 3 ~ 5개로 선심수로 제조할 수 있다. 그리고, 상기 선심은 도체(conductor), 도체 표면에 피복된 테이프, 테이프 상부에 피복된 절연층을 포함한다.
그리고, 본 발명 내열성 절연 케이블의 단면의 바람직한 일례에 대한 단면 개략도를 도 1에 나타내었고, 실제 본 발명 내열성 절연 케이블 사진을 도 2에 나타내었으며, 이를 바탕으로 내열성 절연 케이블의 단면 형태를 설명하면, 시스-코어(sheath-core)형 또는 해도형(island)형이며, 시스부 내 선심이 단수 또는 복수개로 박혀있는 또는 단수 또는 복수개로 선심을 시스부가 피복하고 있는 형태이다.
상기 시스부는 두께는 선심수에 따라 적절하게 형성시킬 수 있으며, 바람직한 시스부 두께는 0.55 ~ 1.40 mm, 더욱 바람직하게는 0.60 ~ 1.20 mm 일 수 있다.
이러한 본 발명의 내열성 절연 케이블은 60227 KS IEC 42 300/300V, 60227 KS IEC 43 300/300V, 60227 KS IEC 52 300/300V, 60227 KS IEC 53 300/500V, 60227 KS IEC 56 300/300V 또는 60227 KS IEC 57 300/500V 규격에 따른 전기, 전자, 음향기기, 조명기기 등의 기기내 배선용 절연전선 케이블일 수 있다.
앞서 설명한 본 발명 내열성 절연 케이블의 시스부는 시스부 형성용 수지로 형성되며, 상기 시스부 형성용 수지는 바인더 수지, 난연제, 가소제, 실란커플링제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 자외선 안정제, 필러, 내열향상제 및 활제를 포함하는 조성물을 혼합물이다.
상기 조성물 중 바인더 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지 100 중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체 30 ~ 60 중량부 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 20 ~ 45 중량부를, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트 수지 100 중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체 45 ~ 55 중량부 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 20 ~ 30 중량부를 포함할 수 있다. 이때, EVA 수지 100 중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체 사용량이 30 중량부 미만이면 시스부의 유연성이 부족할 수 있고, 60 중량부를 초과하면 유연성은 우수하나, 기계적 물성이 좋지 않은 문제가 있을 수 있다. 그리고, EVA 수지 100 중량부에 대하여, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 사용량이 20 중량부 미만이면 시스부의 기계적 물성이 낮고, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 사용량이 45 중량부를 초과하면 오히려 시스부의 유연성을 크게 감소시킬 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 EVA 수지는 비닐아세테이트 함량 15 ~ 25 중량%, 녹는점 85 ~ 95℃, 바람직하게는 비닐아세테이트 함량 18 ~ 22 중량%, 녹는점 88 ~ 95℃인 것을 사용하는 것이 내열성이 높은 수지 제조 측면에서 바람직하다.
또한, 조성물 전체 중량 중 바인더 수지 함량은 조성물 전체 중량% 중 바인더 수지를 제외한 다른 조성물들의 함량을 제외한 나머지 잔량이다.
다음으로, 상기 조성물 중 난연제는 수지의 난연성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 난연제를 사용할 수 있지만, 바람직하게는 비할로겐 난연제를 사용하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 비할로겐 난연제 및 고상 난연제를 1 : 0.5 ~ 0.8 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 시스부 형성용 수지의 우수한 난연성을 확보하면서 시스부 형성용 수지의 압출성형성 측면에서 유리하다. 이때, 고상 난연제 사용량이 비할로겐 난연제에 대하여 0.5 중량비 미만이면 난연성이 부족할 수 있고, 0.8 중량비를 초과하면 시스부 형성용 수지의 압출성형성이 좋지 않을 수 있으므로 상기 비율로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
그리고, 조성물 전체 중량 중 상기 난연제의 함량은 5 ~ 8 중량%, 바람직하게는 6.0 ~ 8.0 중량%, 더욱 바람직하게는 6.2 ~ 7.5 중량%이며, 난연제 함량이 5 중량% 미만이면 UL 1581 VW-1 표준을 충족시키지 못할 수 있고, 8 중량%를 초과하면 시스부의 기계적 물성이 오히려 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 비할로겐 난연제는 이소프로필페닐디페닐포스페이트, 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트, 트리(이소프로필페닐)포스페이트 및 트리페닐포스페이트 중에서 선택된 1종 이상으로 포함할 수 있고, 바람직하게는 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트, 트리(이소프로필페닐)포스페이트 및 트리페닐포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을, 더욱 바람직하게는 트리(이소프로필페닐)포스페이트 및 트리페닐포스페이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 고상 난연제는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 삼산화 안티몬 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 수산화마그네슘 및 삼산화 안티몬 중에서 선택된 1종 이상을, 더욱 바람직하게는 수산화마그네슘 및 삼산화 안티몬을 1 : 2 ~ 3 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 조성물 중 상기 가소제는 비프탈레이트계 가소제를 사용한다. 그리고, 상기 비프탈레이트계 가소제는 (C1~C5의 알킬)펜틸테레프탈레이트, (C1~C5의 알킬)헥실테레프탈레이트 및 (C1~C5의 알킬)옥틸테레프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 비프탈레이트계 가소제를 포함하고, 바람직하게는 (C1~C5의 알킬)헥실테레프탈레이트 및 (C1~C5의 알킬)옥틸테레프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 더욱 바람직하게는 바람직하게는 (C1~C5의 알킬)헥실테레프탈레이트를 포함할 수 있다.
또한, 조성물 내 가소제 함량은 전체 중량 중 2 ~ 4 중량%, 바람직하게는 2.3 ~ 3.7 중량%, 더욱 바람직하게는 2.5 ~ 3.3 중량%이며, 가소제 함량이 2 중량% 미만이면 수지의 흐름성이 좋지 못해서 압출성형성이 떨어지고, 시스부 유연성이 좋지 못할 수 있으며, 4 중량%를 초과하여 사용하면 시스부의 탄력성이 오히려 좋지 못한 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 조성물 중 상기 실란커플링제는 케이블 내 절연층으로 피복된 선심과의 결합력 증대 및 시스부 형성용 수지 내 조성물 간 적정 응집력, 결합력 확보를 통한 수지의 기계적 물성 향상 역할을 하는 것으로서, γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리 에톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리 에톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란 및 γ-아미노프로필트리 에톡시실란 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 조성물 내 실란커플링제 함량은 조성물 전체 중량 중 1.5 ~ 5 중량%, 바람직하게는 1.5 ~ 3.5 중량%, 더욱 바람직하게는 1.8 ~ 3.0 중량%이며, 실란커플링제 함량이 1.5 중량% 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 이의 사용으로 인한 물성 향상 효과가 미비할 수 있고, 5 중량%를 초과하여 사용하면 수지의 점도가 너무 높아져서 성형성이 좋지 못한 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 조성물 중 산화방지제는 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)], 비스[(β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)메틸카르복시에틸)]술피드, 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 티오디에틸렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시)히드로신나메이트, 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 디-tert-부틸페닐포스포나이트, 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트, 디스테아릴티오디프로피오네이트, 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린, n,n'-비스(1,4-디메틸펜틸-p-페닐렌디아민), 및 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민, 디페닐-p-페닐렌디아민 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 비스[(β-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)메틸카르복시에틸)]술피드, 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 티오디에틸렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시)히드로신나메이트, 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트 및 디스테아릴티오디프로피오네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트 및 디스테아릴티오디프로피오네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 조성물 내 산화방지제의 함량은 조성물 전체 중량 중 0.5 ~ 2 중량%, 바람직하게는 0.6 ~ 1.6 중량%, 더욱 바람직하게는 0.7 ~ 1.3 중량%로 포함하는 것이 좋다.
다음으로, 조성물 중 필러는 케이블의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 입경 0.1~10㎛, 바람직하게는 입경 0.1 ~ 5㎛인 무기필러를 포함하며, 바람직하게는 탄산칼슘, 수산화칼슘 및 탈크 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 다른 조성물들과의 상용성 증대를 위해 스테아린산으로 표면 처리된 탈크를 포함할 수 있다.
그리고, 조성물 내 필러 함량은 조성물 전체 중량 중 15 ~ 25 중량%, 바람직하게는 17.5 ~ 24.5 중량%, 더욱 바람직하게는 18.0 ~ 22.0 중량%를 사용하는 것이 좋다. 이때, 필러 함량이 15 중량% 미만이면 기계적 물성이 좋지 못할 수 있고, 25 중량%를 초과하면 케이블의 유연성이 크게 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 조성물 중 상기 내열향상제는 시스부 형성 수지의 내열성을 향상시키는 역할을 하는 것으로서 마그네슘옥사이드, 마그네슘하이드록사이드, 마그네슘카보네이트, 마그네슘스테아레이트 및 마그네슘시트레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 마그네슘카보네이트, 마그네슘스테아레이트 및 마그네슘시트레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 조성물 내 내열향상제 함량은 조성물 전체 중량 중 8 ~ 13 중량%, 바람직하게는 8.5 ~ 12.5 중량%, 더욱 바람직하게는 10.0 ~ 11.5 중량%이며, 이때, 내열향상제 사용량이 8 중량% 미만이면 시스부 형성 수지의 내열성을 향상 효과가 미비할 수 있고, 13 중량%를 초과하여 사용하면 시스부 형성 수지의 다른 물성이 크게 낮아지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 조성물 중 상기 활제는 시스부 형성 수지의 흐름성, 조성물 간 혼화성을 증대시키는 역할을 하는 것으로서, 폴리에틸렌 왁스, 스테아린산 아연 및 글리세린 트리-18-하이드록시스테아레이트(glycerin tri-18-hydroxystearate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌 왁스 및 글리세린 트리-18-하이드록시스테아레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 왁스 및 글리세린 트리-18-하이드록시스테아레이트를 1 : 0.4 ~ 0.6 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
그리고, 조성물 내 활제 함량은 5 ~ 10 중량%, 바람직하게는 6.0 ~ 9.0 중량%, 더욱 바람직하게는 6.5 ~ 8.5 중량%이며, 활제 함량이 5 중량% 미만이면 시스부 형성 수지의 흐름성이 좋지 못하여 압출 성형성이 좋지 못할 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 사용하는 것은 과량 사용으로서 오히려 시스부 형성 수지의 기계적 물성 및 난연성, 내열성을 저하시킬 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
앞서 설명한 본 발명의 시스부 형성용 수지 조성물은 바인더 수지, 난연제, 가소제, 실란커플링제, 산화방지제, 필러, 내열향상제 및 활제 외에도, 제조하고자 하는 물성을 가지는 수지의 물성을 해하지 않는 범위에서 자외선 흡수제, 자외선 안정제, 가교조제, 가교촉진제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
기타 첨가제 중 상기 자외선 흡수제는 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시- 2'-카르복시벤조페논, 2-히드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-도데실옥시벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥타데실옥시벤조페논, 2-히드록시-4-벤질옥시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 2-히드록시-5-클로로벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논 및 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논 중에서 선택된 1종 이상으로 포함하고,
상기 자외선 안정제는 4-메톡시페닐-메틸렌-비스-1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐세바케이트, 비스-2,2,6,6,-테트라메틸-4-피페리디닐세바케이트, 비스-1-메틸-2,2,6,6,-테트라 메틸-4-피페리디닐세바케이트, 2-(2'히드록시-3', 5'-디터부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸 및 폴리메틸프로필-3-옥소-(4(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)실록산 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 가교 조제는 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트(TMPTMA), 트리알릴이소시아누레이트(TAIC), 트리알릴이소시아누레이트, 트리아릴이소시아누레이트 디아크릴레이트, 메탈릭모노메타아크릴레이트, 메탈릭디메타아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 조성물로 제조한 본 발명의 시스부 형성용 수지는 인장강도 15.0 Mpa 이상, 바람직하게는 15.2~ 17.0 Mpa, 더욱 바람직하게는 15.8 ~ 16.8 Mpa를 만족하며, 신율 290 ~ 350%를 만족한다.
또한, 본 발명의 본 발명의 시스부 형성용 수지는 복원력(tanδ) 0.20 이하, 바람직하게는 0.10 ~ 0.18을 만족한다.
또한, 본 발명의 시스부 형성용 수지는 저온 열팽창계수 170 ㎛/m℃ 이하 및고온 열팽창계수 300㎛/m℃ 이하를 만족하며, 바람직하게는 저온 열팽창계수 145 ~ 160 ㎛/m℃ 및 고온 열팽창계수 200 ~ 260㎛/m℃를 만족한다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
[실시예]
실시예 1 : 내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지의 제조
에틸렌 비닐 아세테이트 수지(비닐아세테이트 함량 19.4 중량%, 녹는점 약 90℃) 100 중량부에 대하여 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체 49.3 중량부 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 26.4 중량부를 혼합 및 교반하여 바인더 수지를 준비하였다.
또한, 트리(이소프로필페닐)포스페이트 및 고상 난연제(수산화마그네슘 및 삼산화 안티몬을 1 : 2.2 중량비로 포함)를 1 : 0.63 중량비로 혼합하여 난연제 혼합물을 준비하였다.
교반기에 상기 바인더 수지를 투입한 다음, 상기 난연제 혼합물, 가소제로서 2-에틸헥실테레프탈레이트, 실란커플링제인 N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, 산화방지제인 디미리스틸티오디프로피오네이트, 무기필러로서 스테아린산으로 표면 처리된 탈크(입경 0.1 ~ 1㎛), 내열향상제로서 마그네슘스테아레이트, 폴리에틸렌 왁스 및 글리세린 트리-18-하이드록시스테아레이트 1 : 0.43 중량비로 혼합한 활제, 가교조제로서 메탈릭모노메타아크릴레이트를 하기 표 1의 함량으로 투입한 후, 천천히 교반하여 내열성 절연 케이블의 시스부 형성용 수지를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 케이블의 시스부 형성용 수지를 제조하되, 바인더 수지로서, 에틸렌 비닐 아세테이트 수지 100 중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체 45.5 중량부 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 13.5 중량부를 혼합하여 제조한 것을 사용하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 케이블의 시스부 형성용 수지를 제조하되, 난연제로서 트리(이소프로필페닐)포스페이트만을 사용하였다.
실시예 2 ~ 5 및 비교예 3 ~ 7
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 케이블의 시스부 형성용 수지를 제조하되, 하기 표 1과 같은 함량으로 조성물을 혼합 및 교반하여 실시예 2 ~ 5 및 비교예 3 ~ 7을 각각 실시하여, 시스부 형성용 수지를 각각 제조하였다.
구분
(중량%)		 난연제 가소제 산화방지제 필러 내열향상제 활제 가교조제 바인더
수지
실시예1 6.8 3.0 1.1 20.6 11.2 7.3 0.2 100 중량% 중
나머지 잔량
실시예2 8.0 3.2 1.3 20.8 12.3 7.3 0.2
실시예3 6.8 3.0 1.1 17.5 11.2 7.3 0.2
실시예4 6.8 3.0 1.1 20.8 8.5 7.3 0.2
실시예5 6.8 3.0 1.1 20.8 12.5 7.3 0.2
비교예1 6.8 3.0 1.1 20.6 11.2 7.3 0.2
비교예2 6.8 3.0 1.1 20.6 11.2 7.3 0.2
비교예3 4.7 3.0 1.1 20.6 11.2 7.3 0.2
비교예4 9.0 3.0 1.1 20.6 11.2 7.3 0.2
비교예5 6.8 3.0 1.1 13.7 11.2 7.3 0.2
비교예6 6.8 3.0 1.1 20.6 6.0 7.3 0.2
비교예7 6.8 3.0 1.1 20.6 14.1 7.3 0.2
실험예 : 물성 측정
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 7에서 제조한 케이블의 시스부 형성용 수지 각각에 대해 아래와 같은 방법으로 물성을 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1) 인장강도 및 신율 측정
실시예 및 비교예 각각의 시편에 대해 시편의 양끝을 그립으로 고정시키고 200 mm/min의 인장속도로 인장강도 및 신장율을 측정했고, 신장율은 표시된 표선(20mm)이 늘어난 길이로 계산했다. 인장강도는 9.0 MPa 이상, 신장율은 200 ~ 400%이어야 한다.
2) 내열성 측정
KS M 6518 규격에 준하여 시편을 160℃에서 168시간 동안 가열 후 인장강도 및 신율을 측정했고 초기값과 비교를 통해 초기값과 동일할 때를 100%로 25% 이내의 변화율을 가질 때 합격으로 측정했다.
3) 난연성 측정
UL1581 VW-1 규격에 준하는 케이블을 제작한 후 실시예 및 비교예 각각에 따른 케이블을 수직으로 세워 불꽃을 15초 인가 후 제거하여 잔염이 60초 이내에 소화될 때 합격으로 평가했다.
4) 복원력 측정
DMA(Dynamic Mechanical Analysis)를 이용하여 실시예 및 비교예 각각의 시편에 진동을 가하여 측정된 loss modulus 및 Storage modulus의 비율로 tanδ를 측정하여 복원력을 평가했고, 이는 0.2 이하여야 한다.
5) 열팽창계수 측정
TMA(Thermomechanical Analysis)를 이용하여 실시예 및 비교예 각각의 시편에 대해 저온 구간인 -40℃ 및 고온 구간인 70℃에서 열을 가하면서 발생한 팽창/수축 변화율로 열팽창계수를 측정했고, 이에 저온 열팽창계수는 180 ㎛/m·℃ 이하이고, 고온 열팽창계수는 300 ㎛/m℃ 이하여야 한다.
구분 인장강도
(MPa)		 신율
(%)		 내열성 난연성 복원력
(tanδ)		 저온 열팽창계수
(-40℃, ㎛/m℃)		 고온 열팽창계수
(70℃,㎛/m℃)
실시예1 16.4 314 합격 합격 0.13 153.4 231.3
실시예2 16.0 298 합격 합격 0.15 157.2 220.7
실시예3 15.4 325 합격 합격 0.11 155.7 240.1
실시예4 16.7 310 합격 합격 0.13 151.0 224.4
실시예5 15.3 330 합격 합격 0.16 157.9 243.7
비교예1 15.8 232 합격 합격 0.22 147.1 210.8
비교예2 16.2 301 합격 불합격 0.16 152.2 294.5
비교예3 16.8 320 합격 불합격 0.12 152.5 279.8
비교예4 15.5 256 합격 합격 0.21 160.3 218.2
비교예5 13.8 352 합격 합격 0.10 156.7 242.3
비교예6 16.8 298 불합격 합격 0.11 150.4 226.8
비교예7 14.6 341 합격 합격 0.22 159.1 248.6
상기 표 2의 물성 평가 결과를 살펴보면, 바인도 수지 내 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 사용량이 20 중량부 미만으로 사용한 비교예 1의 경우, 복원력이 0.2를 초과하였고, 이는 유연성 및 탄력성이 좋지 못함을 의미한다.
또한, 난연제로서 고상 난연제를 사용하지 않은 비교예 2의 경우, 난연성이 크게 부족한 문제가 있었으며, 고온 열팽창계수가 크게 증가하는 문제가 있었다.
그리고, 난연제 함량이 5 중량% 미만인 4.7 중량%로 사용한 비교예 3의 경우 실시예 1과 비교할 때 난연성이 크게 감소하고, 고온 열팽창계수가 크게 증가하는 문제가 있었고, 난연제 함량이 8 중량%를 초과한 9 중량%로 사용한 비교예 4의 경우, 난연성, 내열성은 우수하나, 실시예 2와 비교할 때, 신율이 크게 떨어지고 복원력이 크게 감소하는 문제가 있었다.
또한, 필러 함량이 15 중량% 미만인 13.7 중량%로 사용한 비교예 5의 경우, 실시예 1 및 실시예 3과 비교할 때, 인장강도가 크게 감소하고 신율은 너무 높은 문제가 있었다.
그리고, 내열향상제를 8 중량% 미만인 6 중량%로 사용한 비교예 6의 경우, 실시예 1 및 실시예 4와 비교할 때 내열성이 크게 부족한 문제가 있었으며, 내열향상제를 13 중량% 초과한 14.1 중량%로 사용한 비교예 7의 경우, 내열성, 난연성 및 고온 열팽창계수는 우수하나, 복원력이 오히려 크게 감소하고, 인장강도 물성도 낮아지는 문제가 있었다.
이에 반해, 실시예 1 ~ 5의 시스부 형성용 수지는 난연성이 우수하면서도 인장강도 15.0 Mpa 이상, 신율 280 ~ 350%, 복원력(tanδ) 0.20 미만의 우수한 기계적 물성을 가지며, 저온 열팽창계수 170 ㎛/m℃ 이하, 고온 열팽창계수 250㎛/m℃ 이하를 만족하며, 우수한 내열성을 가짐을 확인할 수 있었다.
상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 시스부 형성용 수지가 AC 300/300V 이하 및/또는 AC 300/500V 이하의 전기, 전자, 음향기기, 조명기기 등의 소형전기 기구에 적용되는 비닐 코오드(케이블)로서, 케이블의 시스부를 형성시키기 적합한 물성을 가짐을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 원형 코오드로서,
    선심을 피복시킨 시스부를 포함하며,
    상기 시스부는 시스부 형성용 수지로 형성된 것이고,
    상기 선심수 1 ~ 5개이고, 상기 시스부는 두께 0.55 ~ 1.40 mm 이며,
    상기 시스부 형성용 수지는, 난연제 5 ~ 8 중량%, 가소제 2 ~ 4 중량%, 실란커플링제 1.5 ~ 5 중량%, 산화방지제 0.5 ~ 2 중량%, 필러 15 ~ 25 중량%, 내열향상제 8 ~ 13 중량%, 활제 5 ~ 10 중량% 및 100 중량% 중 나머지 잔량의 바인더 수지의 혼합물을 포함하고,
    상기 바인더 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트 수지 100 중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체 30 ~ 60 중량부 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 20 ~ 45 중량부를 포함하며,
    상기 난연제는 비할로겐 난연제 및 고상 난연제를 1 : 0.5 ~ 0.8 중량비로 포함하고,
    상기 비할로겐 난연제는 이소프로필페닐디페닐포스페이트, 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트, 트리(이소프로필페닐)포스페이트 및 트리페닐포스페이트 중에서 선택된 1종 이상으로 포함하며,
    상기 고상 난연제는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 삼산화 안티몬 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 가소제는 (C1~C5의 알킬)펜틸테레프탈레이트, (C1~C5의 알킬)헥실테레프탈레이트 및 (C1~C5의 알킬)옥틸테레프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 비프탈레이트계 가소제를 포함하고,
    상기 실란커플링제는 γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리 에톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고
    상기 내열향상제는 마그네슘옥사이드, 마그네슘하이드록사이드, 마그네슘카보네이트, 마그네슘스테아레이트 및 마그네슘시트레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 활제는 폴리에틸렌 왁스 및 글리세린 트리-18-하이드록시스테아레이트중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 절연 케이블.
  7. 선심과 시스부 형성용 수지를 함께 압출 성형시켜 제조하며,
    상기 시스부 형성용 수지는, 난연제 5 ~ 8 중량%, 가소제 2 ~ 4 중량%, 실란커플링제 1.5 ~ 5 중량%, 산화방지제 0.5 ~ 2 중량%, 필러 15 ~ 25 중량%, 내열향상제 8 ~ 13 중량%, 활제 5 ~ 10 중량% 및 100 중량% 중 나머지 잔량의 바인더 수지의 혼합물을 포함하고,
    상기 바인더 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트 수지 100 중량부에 대하여, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체 30 ~ 60 중량부 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 20 ~ 45 중량부를 포함하며,
    상기 난연제는 비할로겐 난연제 및 고상 난연제를 1 : 0.5 ~ 0.8 중량비로 포함하고,
    상기 비할로겐 난연제는 이소프로필페닐디페닐포스페이트, 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트, 트리(이소프로필페닐)포스페이트 및 트리페닐포스페이트 중에서 선택된 1종 이상으로 포함하며,
    상기 고상 난연제는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 삼산화 안티몬 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 가소제는 (C1~C5의 알킬)펜틸테레프탈레이트, (C1~C5의 알킬)헥실테레프탈레이트 및 (C1~C5의 알킬)옥틸테레프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 비프탈레이트계 가소제를 포함하고,
    상기 실란커플링제는 γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리 에톡시실란 및 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 내열향상제는 마그네슘옥사이드, 마그네슘하이드록사이드, 마그네슘카보네이트, 마그네슘스테아레이트 및 마그네슘시트레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 활제는 폴리에틸렌 왁스 및 글리세린 트리-18-하이드록시스테아레이트중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 절연 케이블의 제조방법.
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