KR19980021663A - Semiconductive Resin Composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 된 베이스 수지, 도전성 카본 블랙, 산화방지제 및 가교제를 포함하여 이루어지는 고압 전력케이블용 반도전성 수지 조성물에 있어서, 결합아크릴로니트릴 함량이 25 내지 40 중량 퍼센트이고, 무니 점도 (Mooney viscosity, ML1+4, 100℃) 가 40 내지 65 이며, 휘발 성분이 1 퍼센트 미만인 조건을 만족시키는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를, 상기한 베이스 수지 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압 전력 케이블용 반도전성 수지 조성물을 제공한다.The present invention provides a semiconducting resin composition for a high-voltage power cable comprising a base resin of an ethylene-vinyl acetate copolymer, conductive carbon black, an antioxidant, and a crosslinking agent, wherein the bonded acrylonitrile content is 25 to 40 weight percent, 5-20% by weight of acrylonitrile butadiene rubber having a Mooney viscosity (M L1 + 4 , 100 ° C.) of 40 to 65 and satisfying the condition of having a volatile component of less than 1 percent. It provides a semiconductive resin composition for a high voltage power cable, which is made by adding a part.
본 발명에 의한 수지 조성물은 종래의 조성물에 비해 동등한 체적저항률을 유지하면서도 기계적 물성이 뛰어 나고, 특히 외부반도전성 수지 조성물에서 가장 중요한 박리특성이 우수하다.The resin composition according to the present invention has excellent mechanical properties while maintaining an equivalent volume resistivity compared to the conventional composition, and is particularly excellent in the peeling property which is most important in the external semiconductive resin composition.
Description
본 발명은 반도전성 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 고분자 전력케이블, 예를 들어 가교 폴리 에틸렌 절연 전력 케이블과 같은 고압 전력 케이블의 외부 반도전층을 형성하기에 적합한 반도전성 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductive resin composition, and more particularly to a semiconductive resin composition suitable for forming an outer semiconducting layer of an organic polymer power cable, for example, a high voltage power cable such as a crosslinked polyethylene insulated power cable. .
일반적으로 절연 전력 케이블은 케이블 제조시 외부로 부터 유입되는 수분, 내부의 이온, 또는 절연체와 외부 피복체 사이의 계면에 존재하는 돌기 등에 전기적 응력(electrical stress)이 국부적으로 집중되어 절연체의 파괴를 야기시키므로서 결국에는 케이블의 수명이 줄어들게 된다.In general, insulated power cables are locally concentrated due to electrical stress, such as moisture coming from the outside during fabrication, ions inside, or protrusions present at the interface between the insulator and the outer sheath, causing breakdown of the insulator. As a result, the cable life will eventually be reduced.
따라서, 이러한 케이블의 수명 단축을 방지하기 위해서는 절연체의 파괴를 억제하여야 한다. 절연체 파괴원인중의 하나인 수분, 돌기등의 생성을 막기 위해서는 케이블 제조시 또는 물이 흐르는 주변에 케이블을 설치할 때, 외부로 부터 절연체로 유입되는 수분의 양을 억제 하고, 또한, 절연체와 외부 피복체 계면을 완충시켜 주는 역할을 할 수 있도록 절연체와 외부 피복체 사이에 외부 반도전층을 설치한다.Therefore, in order to prevent shortening of the lifespan of such cables, breakage of the insulator should be suppressed. In order to prevent the generation of moisture, protrusions, etc., which are one of the causes of insulation breakdown, when the cable is manufactured or when the cable is installed around the flow of water, the amount of moisture flowing into the insulation from the outside is suppressed. An external semiconducting layer is installed between the insulator and the outer cover to buffer the sieve interface.
통상 외부 반도전층은 내부 반도전층의 역할과 마찬가지로 적절한 도전성을 보유하여 전기적 응력을 분산시켜줄 수 있어야 함은 물론, 케이블 접속 작업시 외부 피복체를 벗겨내야 하므로 적절한 박리특성(strippability)을 가지고 있어야 한다.Normally, the outer semiconducting layer should have proper conductivity, as well as the role of the inner semiconducting layer, to disperse the electrical stress, and also have to have adequate strippability because the outer sheath should be peeled off during the cable connection work.
종래, 고압 전력 케이블에 사용되는 외부 반도전성 수지 조성물은 베이스 수지로서 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체를 사용하고, 도전성 부여제로서는 도전성 카본 블랙을 사용하여 이들을 일정 비율로 배합하여 제조되었다.Conventionally, the external semiconducting resin composition used for a high voltage power cable was manufactured by mix | blending these in fixed ratio using ethylene-vinyl acetate copolymer as a base resin, and electroconductive carbon black as an electroconductivity imparting agent.
그러나, 상기한 바와 같은 수지 조성물은 기계적 물성 및 체적 저항률의 면에 있어서는 우수하지만 박리특성이 불량하여, 이를 개선하기 위하여 베이스 수지의 조성을 일부 변경하고 카본 블랙 함량을 증가시키는 등의 방법이 시도되었으나, 이러한 시도에 의하면 최종 제품의 기계적 물성 저하 및 점도 상승으로 인한 가공성 저하로 인해 생산성에 문제가 야기되고, 또한, 고온에서의 체적저항률이 나빠지는 등의 문제가 있다.However, the resin composition as described above is excellent in terms of mechanical properties and volume resistivity, but poor peeling properties, in order to improve this, a method of changing the composition of the base resin and increasing the carbon black content has been attempted. Such an attempt causes a problem in productivity due to a decrease in workability due to a decrease in mechanical properties and a rise in viscosity of the final product, and a problem in that the volume resistivity at high temperature is deteriorated.
본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위해 부단히 연구한 결과, 본 발명을 완성하게 되었다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors researched in order to solve the said problem, and came to complete this invention.
본 발명의 목적은 카본 블랙 함량을 증가시키지 않으면서도 케이블의 박리 작업이 용이하도록 적절한 박리특성을 보유하고, 또한, 기계적 물성이 뛰어난 특성을 갖는 고압 전력 케이블용 외부 반도전성 수지 조성물을 제공하는데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an external semiconducting resin composition for a high-voltage power cable that has proper peeling properties to facilitate cable peeling operation without increasing carbon black content and has excellent mechanical properties. .
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 우선, 고압 전력 케이블의 외부 반도전층에 적절한 박리력을 부여할 목적으로 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 된 베이스 수지에 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 첨가 사용하여, 종래에 비하여 박리력 조절이 용이하게 하고, 또한 기계적 물성이 향상되면서도 동등한 체적저항률을 유지할 수 있게 하였다.In order to achieve the above object, in the present invention, first, acrylonitrile butadiene rubber is added to a base resin made of ethylene-vinyl acetate copolymer for the purpose of imparting proper peeling force to the outer semiconducting layer of a high-voltage power cable. Compared to the above, the peeling force can be easily controlled and the mechanical properties can be improved while maintaining the same volume resistivity.
즉, 본 발명에 의하면, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 된 베이스 수지, 도전성 카본 블랙, 산화방지제 및 가교제를 포함하여 이루어지는 고압 전력케이블용 반도전성 수지 조성물에 있어서, 결합아크릴로니트릴 함량이 25 내지 40 중량 퍼센트이고, 무니 점도 (Mooney viscosity, ML1+4, 100℃) 가 40 내지 65 이며, 휘발 성분이 1 퍼센트 미만인 조건을 만족시키는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를, 상기한 베이스 수지 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도전성 수지 조성물이 제공 된다.That is, according to the present invention, in the semiconductive resin composition for a high-voltage power cable comprising a base resin made of ethylene-vinyl acetate copolymer, conductive carbon black, an antioxidant, and a crosslinking agent, the bonded acrylonitrile content is 25 to 40. Acrylonitrile butadiene rubber satisfying the conditions of weight percent, Mooney viscosity (M L1 + 4 , 100 ° C.) of 40 to 65 and a volatile component of less than 1 percent, based on 100 parts by weight of the base resin described above. Provided is a semiconductive resin composition comprising 5 to 20 parts by weight.
본 발명에 의한 수지 조성물에 있어서의 다른 성분인 도전성 카본 블랙, 산화 방지제 및 가교제는 각각 공지된 것들을 공지된 비율로 첨가한다.The conductive carbon black, antioxidant, and crosslinking agent which are the other components in the resin composition by this invention add each well-known thing in a well-known ratio.
통상, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 된 베이스 수지 100중량부에 대해 도전성 카본 블랙은 20 내지 40중량부 혼합하여 사용하며, 산화 방지제 및 가교제의 혼합 비율은 특별히 제한 되지 않고, 필요에 따라 적당량을 첨가 사용한다.Usually, 20-40 weight part of conductive carbon black is used with respect to 100 weight part of base resins of an ethylene-vinyl acetate copolymer, The mixing ratio of antioxidant and a crosslinking agent is not restrict | limited, An appropriate amount is added as needed. use.
본 발명에서 사용되는 베이스 수지인 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로는 용융 지수가 1 내지 30g/10분의 범위에 있고, 비닐 아세테이트의 함량이 20 내지 40중량 퍼센트 범위내의 것이 바람직하다.The base resin used in the present invention is an ethylene-vinyl acetate copolymer having a melt index in the range of 1 to 30 g / 10 minutes, and a vinyl acetate content in the range of 20 to 40 weight percent.
한편, 상기한 베이스 수지에 첨가되어 본 발명의 특유한 효과를 창출하는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무로는 결합아크릴로니트릴 함량이 25 내지 40 중량 퍼센트이고, 무니 점도(Mooney viscosity, ML1+4, 100℃)가 40 내지 65 이며, 휘발 성분이 1 퍼센트 미만인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와같은 아크릴로니트릴 부타디엔 고무는 상기한 베이스 수지 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 이크릴로니트릴 부타디엔 고무의 첨가량이 5중량부 미만이면 소망하는 박리력을 얻을 수 없고, 20중량부를 초과하면 소망하는 박리력 이상의 박리특성을 나타내어 케이블이 너무 쉽게 벗겨지므로 케이블 유지 자체에 문제가 발생한다.On the other hand, as the acrylonitrile butadiene rubber added to the base resin to create a unique effect of the present invention is a combined acrylonitrile content of 25 to 40% by weight, Mooney viscosity (M L1 +4 , 100 ℃ ) Is 40 to 65, it is preferred to use a volatile component of less than 1 percent. It is preferable to add 5-20 weight part of such acrylonitrile butadiene rubber with respect to 100 weight part of said base resins. If the added amount of the acrylonitrile butadiene rubber is less than 5 parts by weight, the desired peeling force cannot be obtained. If the amount of the acrylonitrile butadiene rubber is less than 5 parts by weight, the peeling property is higher than the desired peeling force, and the cable is peeled off so easily that a problem occurs in the cable maintenance itself. .
한편, 본 발명에서 사용되는 카본 블랙은 도전성 카본 블랙으로 생산되는 것이면 공지의 것을 그대로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되는 산화방지제 및 가교제도 공지의 산화방지제 및 가교제를 그대로 사용할 수 있다.In addition, as long as the carbon black used by this invention is produced with electroconductive carbon black, a well-known thing can be used as it is. In addition, the antioxidant and crosslinking agent used by this invention can use a well-known antioxidant and crosslinking agent as it is.
1차 산화방지제의 예로는 4,4'-티오비스(3-메틸-6-3차-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-3차-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-3차-부틸페놀), 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-3차-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-3차-노닐페놀), 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-3차-부틸페놀), 2,6-디-3차-부틸-파라크레졸, 테트라비스[메틸렌-3-(3,5-디-3차-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트]메탄 등을 들 수 있다.Examples of primary antioxidants include 4,4'-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2 , 2'-methylenebis (4-ethyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-nonylphenol), 4,4'-methylenebis (2,6-di-tert-butylphenol), 2,6-di-tert-butyl-paracresol, tetra Bis [methylene-3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane and the like.
2차 산화방지제의 예로는 디-라우릴 설파이드, 디-라우릴티오-디-프로피오네이트, 테트라메틸티우람 디-설파이드 등을 들 수 있다.Examples of secondary antioxidants include di-lauryl sulfide, di-laurylthio-di-propionate, tetramethylthiuram di-sulfide and the like.
가교제로는 퍼-부틸 퍼옥사이드 등을 들 수 있다.Per-butyl peroxide etc. are mentioned as a crosslinking agent.
다음에 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명의 이해를 더욱 용이하게 하기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Next, the Example of this invention is described. However, these examples are provided only to make the understanding of the present invention easier, and the present invention is not limited to these examples.
실시예 1Example 1
베이스 수지로 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(비닐 아세테이트 함량:Ethylene-vinyl acetate copolymer as the base resin (vinyl acetate content:
28%, 용융지수:3.0) 6kg과; 결합아크릴로니트릴 함량이 33 중량 퍼센트이고, 무니 점도 (Mooney viscosity, ML1+4, 100℃)가 54 이며, 휘발 성분이 0.8 퍼센트인 조건을 만족시키는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무 900g; 카본블랙으로는 도전성 카본 블랙(입자크기; 30nm)을 3.9kg ; 1차 산화방지제로 4,4'-티오비스(3-메틸-6-3차-부틸페놀) 60g ; 2차 산화방지제로 디-스테아릴티오디프로피오네이트 42g; 그리고 가교제로 퍼-부틸 퍼옥사이드 90g을 첨가하여 반도전성 수지 조성물을 얻고, 이를 가압 니이더(kneader)중에서 혼련한 후 압출기를 통해 펠렛상태로 제조하였다.28%, melt index: 3.0) 6 kg; 900 g of acrylonitrile butadiene rubber that satisfies the condition that the bound acrylonitrile content is 33 weight percent, the Mooney viscosity (M L1 + 4 , 100 ° C.) is 54 and the volatile component is 0.8 percent; As carbon black, 3.9 kg of conductive carbon black (particle size; 30 nm); 60 g of 4,4'-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol) as a primary antioxidant; 42 g of di-stearylthiodipropionate as a secondary antioxidant; And 90 g of per-butyl peroxide was added as a crosslinking agent to obtain a semiconductive resin composition, which was kneaded in a pressurized kneader, and then pelletized through an extruder.
시험편의 박리강도, 파단점 인장강도, 파단점 신율, 체적저항률을 측정하여 하기 표1에 나타내었다.Peel strength, breaking tensile strength, breaking elongation, and volume resistivity of the test pieces were measured and shown in Table 1 below.
비교예 1Comparative Example 1
아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 첨가하지 않은 점을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건하에서 실시하여 반도전성 수지 조성물을 얻고, 이를 가압 니이더(kneader)중에서 혼련한 후 압출기를 통해 펠렛상태로 제조하였다. 시험편의 박리강도, 파단점 인장강도, 파단점 신율, 체적저항률을 측정하여 하기 표1 에 나타내었다.Except not adding acrylonitrile butadiene rubber was carried out under the same conditions as in Example 1 to obtain a semiconductive resin composition, which was kneaded in a pressurized kneader and then pelletized through an extruder. Peel strength, breaking tensile strength, breaking elongation, and volume resistivity of the test pieces were measured and shown in Table 1 below.
비교예 2Comparative Example 2
카본 블랙 함량을 4.8kg으로 증가 시킨 점을 제외하고는 비교예1과 동일한 조건하에서 실시하여 반도전성 수지 조성물을 얻고, 이를 가압 니이더 중에서 혼련한 후 압출기를 통해 펠렛 상태로 제조하였다. 시험편의 박리강도, 파단점 인장강도, 파단점 신율, 체적저항률을 측정하여 하기 표1 에 나타내었다.A semiconductive resin composition was obtained under the same conditions as in Comparative Example 1 except that the carbon black content was increased to 4.8 kg, which was kneaded in a pressurized kneader and then pelletized through an extruder. Peel strength, breaking tensile strength, breaking elongation, and volume resistivity of the test pieces were measured and shown in Table 1 below.
비교예 3Comparative Example 3
베이스 수지로 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(비닐 아세테이트 함량 : 33%, 용융지수:5.0) 6kg을 사용하는 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 조건하에서 실시하여 반도전성 수지 조성물을 얻고, 이를 가압 니이더 중에서 혼련한 후 압출기를 통해 펠렛 상태로 제조하였다. 시험편의 박리강도, 파단점 인장강도, 파단점 신율, 체적저항률을 측정하여 하기 표1 에 나타내었다.Except for using 6kg of ethylene-vinyl acetate copolymer (vinyl acetate content: 33%, melt index: 5.0) as the base resin, the reaction was carried out under the same conditions as in Comparative Example 2 to obtain a semiconductive resin composition, which was pressurized After kneading in the prepared pellet state through an extruder. Peel strength, breaking tensile strength, breaking elongation, and volume resistivity of the test pieces were measured and shown in Table 1 below.
시험편의 제작 및 박리강도 측정은 다음과 같이 수행하였다. 먼저 프레스를 이용하여 주절연 XLPE 쉬트를 2mm 두께로 만들고, 반도전 쉬트는1mm 두께로 만들었다. 이 때, 프레스 조건을 주절연 XLPE 쉬트 제작시에는 110℃, 200kg/㎗, 15분, 그리고 반도전 쉬트 제작시에는 90℃, 200kg/㎗, 10분으로 하였다. 이어서 상기한 2장의 쉬트 사이에 폴리에스테르 투명테이프를 끼우고, 180℃, 200kg/㎗, 15분의 프레스 조건으로 3mm 두께의 쉬트를 만든다. 이 쉬트를 폭 13mm로자르고, 투명 테이프가 들어 있는 부분을 분리한 후, 90도 각도로 하여 50mm/분의 인장 속도로 박리 시험을 행하였다. 스트립이 2인치 분리될 때 까지 박리 시험을 행하고, 이 때까지의 최고값을 박리 강도로 하였다.Preparation of the test piece and measurement of peel strength were performed as follows. First, the main insulated XLPE sheet was made 2 mm thick using a press, and the semiconductive sheet was made 1 mm thick. At this time, the press conditions were 110 ° C., 200 kg / kPa, 15 minutes when producing the main insulation XLPE sheet, and 90 ° C., 200 kg / kPa, 10 minutes when producing the semiconducting sheet. Subsequently, a polyester transparent tape is sandwiched between the two sheets described above, and a sheet having a thickness of 3 mm is produced under a press condition of 180 ° C., 200 kg / ㎗, and 15 minutes. After cutting this sheet | seat into width 13mm, and the part containing the transparent tape was isolate | separated, the peeling test was done at the tensile speed of 50 mm / min by 90 degree angle. The peel test was performed until the strip separated 2 inches, and the maximum value up to this time was made peel strength.
고압 전력 케이블용 외부 반도전성 수지 조성물로서 요구되는 박리강도는 4 kgf/㎝이하이면 바람직하다.The peel strength required as the external semiconducting resin composition for the high voltage power cable is preferably 4 kgf / cm or less.
주) 파단점 인장강도는 ASTM D638에 의거 측정한다.Note) Tensile strength at break is measured according to ASTM D638.
파단점 신율은 ASTM D638에 의거 측정한다.Elongation at break is measured according to ASTM D638.
체적저항률은 ASTM D2305에 의거, 상온(20℃) 및 90℃에서 측정한다.The volume resistivity is measured at room temperature (20 ° C) and 90 ° C according to ASTM D2305.
박리강도는 한국전력표준규격 ESB 126-650∼657에 의거 측정한다.Peel strength is measured according to Korea Electric Power Standard ESB 126-650 ~ 657.
표 중의 VA는 비닐 아세테이트 함량; MI는 용융지수임.VA in the table indicates vinyl acetate content; MI is the melt index.
상기 표 1의 결과로 부터 확인 되는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 반도전성 수지 조성물 (실시예 1)은 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 사용하지 않는 종래의 조성물 (비교예1 내지 3)에 비해 동등한 체적저항률을 유지하면서도 기계적 물성이 뛰어 나고, 특히 고압 전력 케이블용 외부 반도전성 수지 조성물에서 가장 중요한 박리특성이 우수하다.As can be seen from the results of Table 1, the semiconductive resin composition prepared according to the present invention (Example 1) is equivalent to the conventional composition (Comparative Examples 1 to 3) that does not use acrylonitrile butadiene rubber. While maintaining the volume resistivity, the mechanical properties are excellent, and in particular, the most important peeling property is excellent in the external semiconductive resin composition for a high voltage power cable.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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GRNT | Written decision to grant | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |