KR19980056465A - 팽창성 인계 난연제를 이용한 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리 α-올레핀계 수지 단독 또는 2종의 블랜드를 베이스 수지로 이용하고 포스페이트 형태의 팽창성 인계 화합물을 난연제로 사용하여 난연성이 우수하며, 기계적 물성이 뛰어난 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물에 관한 것으로, 폴리 α-올레핀 1종 또는 2종의 블랜드 100 중량부에 에티렌 디아민 포스페이트 10 내지 70 중량부, 산화방지제 0.1 내지 5 중량부, 가공조제 0.5 내지 10 중량부, 카본블랙 0.1 내지 10 중량부를 첨가하여 이루어져서 종래의 금속 수산화물 난연제에 의한 난연 효과와 동등한 수준의 난연성을 낼 수 있으면서, 다량의 난연 필러의 함유로 인한 기계적 물성의 저하나 가공성의 불량 등 종래기술의 단점들을 확실히 개선할 수 있다. 또한 본 발명의 난연수지 조성물은 종래의 난연 수지 조성물에 비하여 수직 트레이 연소시험에서 특히 우수한 특성을 보인다.

Description

팽창성 인계 난연제를 이용한 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물

본 발명은 폴리 α-올레핀계 수지 단독 또는 2종의 블랜드를 베이스 수지로 이용하고 포스페이트 형태의 팽창성 인계 화합물을 난연제로 사용하여 난연성이 우수하며, 기계적 물성이 뛰어난 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물에 관한 것이다.

종래의 무독성 난연 수지 조성물은 폴리 α-올레핀계 수지에 마그네슘 하이드 록사이드나 알루미늄 하이드록사이드와 같은 금속 수산화물을 첨가하여 난연성을 부여하는 방식을 취하였다. 미합중국 특허 제 4,322,575 호, 제 4,732,939 호, 제 4,769,179 호, 제 4,853,154 호 및 유럽 특허 제 212,575 호, 제 446,169 호 등에 전선 피복용으로 사용할 수 있는 많은 무독성 난연 수지조성물이 알려져 있다. 하지만 이러한 발명에 의한 수지 조성물들은 다량의 난연 필러를 첨가하는 이유로 인장강도, 신장율 등의 물성, 특히 고온에서의 물성이 취약하고 내유특성도 크게 떨어진다.

이를 개선하기 위하여 기존에 사용한 방법은 난연조제를 이용하여, 난연성은 유지하면서 난연 필러의 양을 줄이는 방법을 사용하였다. 난연 조제로는 적인을 주로 사용하였는데, 적인은 사용량에 제한이 따르며 어디까지나 난연조제로만 사용될 뿐 단독으로 사용하여 난연 필러의 사용을 근본적으로 대체하지는 못한다.

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 보완하기 위하여 팽창성 난연제로서 포스페이트 형태로 인을 함유하고 질소 혼합물을 함유하는 인계 난연제를 사용하여 연소시 빠르게 불연층을 형성하고 형성된 불연층을 부풀려서 난연화 하며, 금속 수산화물 난연 필러의 첨가 없이도 원하는 수준의 난연성을 얻을 수 있는 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명을 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 폴리 α-올레핀계 수지 1종 또는 2종의 블랜드 100 중량부에 에틸렌 디아민 포스페이트(EDAP) 10 내지 70 중량부, 산화방지제 0.1 내지 5 중량부, 가공조제 0.5 내지 10 중량부, 그리고 카본 블랙 0.1 내지 10 중량부, 경우에 따라서는 카본 블랙 대신에 색상을 내기 위한 안료 0.1 내지 5 중량부를 함유한 것으로 전선의 피복제로 사용되는 수지 조성물을 포함한다.

또한 본 발명은 상기의 조성물에 tris(hydroxyethyl) isocyanurate (THEIC)를 5 내지 30 중량부를 첨가한 조성물도 포함한다.

[실시예]

종래의 기술과 비교되는 본 발명의 실시예를 다음의 표 1과 표 2에서 나타낸다.

본 실험을 행하기 위하여서 먼저 110 내지 1200gC 에서 모든 첨가제들을 투입하여 오픈롤 믹싱(open roll mixing)을 행하였고, 믹싱된 수지를 단축 압출기(single screw extruder)를 이용하여 전선 압출을 행하였다. 압출기의 온도를 C1/C2/C3/C4/DIE Zone 에서 80/150/170/180/180℃로 셋팅하여 작업하였다.

[표 1]

1) EEA : Ethylene Ethyl-Acrylate copolymer

2) LLDPE : Linear Low Density Polyethylene

3) EDAP : Ethylene Diamine Phophate

4) A.O. : Anti-Oxidant

기켸적 물성을 측정하기 위하여 인장속도 200 mm/min 으로 인장강도와 신장율을 측정하여 보았다. 실험결과 난연 필러를 다량 함유한 비교예에서는 신장율이 매우 낮게 나온 반면에 실시예 1 내지 5 에서는 모두 비교예의 2배 이상의 높은 신장율이 나왔다. 압출외관을 비교해 본 결과 실시예의 외관이 비교예의 외관에 비하여 우수한 것으로 나타났다. 난연성을 측정하기 위하여 산소지수 시험을 행하였다. 산소지수 실험결과 EDAP 의 함량이 35 phr 이상인 실시예 4 와 실시예 5 에서 비교예의 산소지수 수치 보다 높은값이 나왔다.

상기의 실험결과로부터 같은 수준의 난연성을 나타내는 경우에 팽창성 인계 난연제를 사용한 수지 조성물의 기계적 특성이 훨씬 우수하게 나타나는 것을 알 수 있다.

1) THEIC : tris(hydroxyethyl) isocyanurate

2) NR : Non Rated

본 발명의 실시예 6 내지 11 에서의 기계적 특성은 실시예 1 내지 5 의 특성에 비하여 신장율이 약간 떨어지나 여전히 비교예에 비하여 우수한 특성을 나타내고 있다. 실시예 6 내지 11 에서는 THEIC 의 효과에 대하여 알 수 있는데 THEIC 의 사용으로 인하여 산소지수에는 그다지 큰 상승효과를 볼 수 없으나, 수직 연소 시험에서는 탁월한 효과가 있음을 알 수 있다. VW-1 시험에서는 팽창성 인계 난연제를 사용한 실시예의 모든 조성물이 합격한 것을 알 수 있다.

상기의 실시예에서 나타났듯이 EDAP 를 사용하여 열가소성 무독성 난연 수지 조성물을 만들 경우에는 종래의 금속수산화물과 적인을 이용한 조성물 보다 기계적 특성과 난연 특성이 우수한 수지 조성물을 만들 수 있다.

금속 수산화물과 적인의 난연조제를 이용한 종래의 기술에서는 인화시 알루미늄 하이드록사이드(Aluminium TriHydroxide Al(OH)₃)나 마그네슘-하이드록사이드(Magnesium Hydroxide Mg(OH)₂)에서 방출되는 결정수들의 가연성 물질 희석효과와 탈수반응에서 나타나는 흡열효과로 수지의 열분해 속도를 저해하며, 탈수 후 남은 물질들의 불연층 형성 등으로 난연성을 부여 하였으며, 적인은 이 때 불연층의 형성을 촉진하여 직접적인 화원으로부터 가연성 고분자 물질의 노출을 차단하는 효과를 발휘한다.

그러나 이러한 기술들은 다량의 난연 필러들이 첨가되는 이유로 기계적 물성이 다른 일반적인 수지들에 비하여 떨어지며, 가공성 또한 열악한 편이다. 또한 난연 필러들은 수분 흡수성이 강해서 장기간 보관에도 여러모로 불리하다는 단점이 있다.

본 발명의 난연수지는 에틸렌 디아민 포스페이트(EDAP:Ethylene diamine phosphate C₂H₈N₂H₃PO₄)를 이용하여 원하는 수준의 난연성을 얻는 것으로, 인의 불에 잘 타는 특성을 이용한 것이다. 에틸렌 디아민 포스페이트는 수지내에 배합되어 있다가 수지가 불에 노출되게 되면 빠르게 불연층을 형성하는데, 이 때 에틸렌 디아민 포스페이트는 2000gC 에서부터 차르(char)를 형성하기 시작한다. 이렇게 형성된 불연층은 고분자 물질이 열원에 직접 노출되는 것을 방지시켜 주는 역활을 하게 된다. 에틸렌 디아민 포스페이트에는 인과 함께 질소가 함유되어 있는데 이 질소화합물 부분이 블로잉제(blowing agent)의 역할을 하게 된다. 이것이 형성된 차르(char)층을 부풀려서 그 차단효과를 더욱더 크게 하는 것이다.

또한 EDAP 에 별도의 블로잉제를 첨가하여 그 효과를 증대시킬 수 있는데, 주로 tris(hydroxyethyl) isocyanurate (THEIC)가 사용된다. THEIC 의 첨가는 인과 질소의 상승효과를 증대시킨 것으로 인과 질소의 중량비에 따라서 그 효과가 차이를 보인다.

이와 같이 본 발명은 종래의 금속 수산화물 난연제에 의한 난연 효과와 동등한 수준의 난연성을 낼 수 있으면서, 다량의 난연 필러의 함유로 인한 기계적 물성의 저하나 가공성의 불량 등 종래기술의 단점들을 확실히 개선할 수 있다. 또한 본 발명의 난연수지 조성물은 종래의 난연 수지 조성물에 비하여 수직 트레이 연소시험에서 특히 우수한 특성을 보인다.

Claims (3)

1. 폴리 α-올레핀 1종 또는 2종의 블랜드 100 중량부에 에티렌 디아민 포스페이트 10 내지 70 중량부, 산화방지제 0.1 내지 5 중량부, 가공조제 0.5 내지 10 중량부, 카본블랙 0.1 내지 10 중량부를 첨가한 팽창성 인계 난연제를 이용한 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물.
2. 폴리 α-올레핀 1종 또는 2종의 블랜드 100 중량부에 에티렌 디아민 포스페이트 10 내지 70 중량부, 산화방지제 0.1 내지 5 중량부, 가공조제 0.5 내지 10 중량부, 안료 0.1 내지 5 중량부 또는 안료의 마스타 배치 1 내지 10 중량부를 첨가한 팽창성 인계 난연제를 이용한 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, tri(hydroxyethyl) isocyanurate (THEIC)를 1 내지 30 중량부를 첨가한 팽창성 인계 난연제를 이용한 전선용 열가소성 무독성 난연 수지 조성물.