KR20000059868A

KR20000059868A - 워터 트리 성장에 저항성을 갖는 케이블 절연체 조성물

Info

Publication number: KR20000059868A
Application number: KR1019990007753A
Authority: KR
Inventors: 남윤선; 김덕주; 박인규; 인주환; 오종만; 양경수; 강형식
Original assignee: 성재갑; 주식회사 엘지화학
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-10-16
Also published as: KR100443872B1

Abstract

본 발명은 케이블 절연체 조성물에 관한 것으로서, 베이스 수지인 폴리올레핀 수지 블렌드 95.0 내지 98.9 중량%, 가교 조제 0.01 내지 1.0 중량%, 가교제 1.0 내지 3.0 중량% 및 산화 방지제 0.1 내지 1.0 중량%를 포함하는 조성물로서, 상기 조성물을 전력 케이블의 절연체로 사용시 워터 트리(water tree) 성장에 우수한 저항성을 가질 뿐만 아니라, 유전 특성과 가공 특성이 우수하다.

Description

워터 트리 성장에 저항성을 갖는 케이블 절연체 조성물 {CABLE INSULATION COMPOSITION WITH RESISTANCE OF WATER TREE GROWTH}

본 발명은 케이블의 절연체 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 폴리올레핀 수지 블렌드를 베이스 수지로 하고 가교 효율을 향상시키면서 가교 부산물을 감소시킬 목적으로 가교 조제를 첨가함으로써, 워터 트리(water tree) 성장에 저항성을 갖는 케이블 절연체 조성물에 관한 것이다.

중 및 고압용 전력 케이블 절연체의 파괴 현상 중 트리에 의한 절연체 파괴가 케이블의 수명에 심각한 영향을 미치고 있는데, 이러한 트리 현상은 크게 절연체 내부에서 주기적인 부분 방전이 일어나 궁극적으로 절연체 파괴가 발생하는 전기 트리(electric tree)와 절연체가 수분과 전기장에 동시에 노출되었을 때 수풀이나 나뭇 가지 모양의 절연체 열화 현상을 일으키는 워터 트리로 분류된다.

이중 워터 트리는 전기장이 집중되는 부분, 예를 들면, 절연체와 반도전층 사이의 거친 계면이나 돌기 부분, 또는 절연체 내의 보이드(void) 및 혼입된 이물질 등과 수분의 상호 작용이 일어나는 부분 등에서 주로 발생하는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 전력 케이블에서 발견되는 워터 트리는 벤티드 트리(vented tree)와 보타이 트리(bow-tie tree)로 구분되는데, 보타이 트리는 절연체 내부의 보이드 또는 이물질로부터 발생하여 대칭적으로 성장하나, 벤티드 트리는 내부 반도전층에서 절연층 쪽으로 성장하며 절연층을 가로질러서 계속적으로 성장해 나가기 때문에 케이블의 수명에 치명적인 영향을 미친다.

이와 같은 워터 트리 문제를 해결하기 위하여 종래에는 스팀 가교(steam curing)방식을 가스(gas curing) 가교 방식으로 대체하여 케이블 제조시 필연적으로 형성되는 수분을 최소화시키거나, 3층 동시 압출 방식(triple co-extrusion)을 채택함으로써 내ㆍ외부 반도전과 절연체의 계면을 평활하게 유지시키거나 또는 절연체 외부에 금속 차단막이나 수분 흡수 테이프(swelling tape)를 적용함으로써 포설된 케이블의 외부로부터 수분이나 이온 등의 침투를 방지하는 제조 방법을 사용하여 케이블 절연체에 생성되는 보이드와 수분을 최소화하고, 케이블 내부로 혼입 되는 수분이나 이물질 등을 차단함으로써 워터 트리에 의한 케이블 파괴를 방지하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 방법을 채택하여 제조된 케이블도 케이블 제조 과정 중에 필연적으로 발생하는 수분 및 포설 후 외부 환경으로부터 유입되는 수분이나 이온 등을 완전히 차단할 수 없기 때문에 워터 트리 발생에 의한 사고가 자주 발생되는 문제점이 있다. 따라서 전기의 안정적인 공급 측면과 경제적인 측면에서 워터 트리 성장에 저항성을 갖는 새로운 절연재료의 개발이 절실히 요구되고 있다.

워터 트리 성장에 저항성을 갖는 절연 재료를 개발하는 방법으로서 새로운 물질을 합성하여 특성을 부여하는 중합 방법보다는 경제적이고 공정적인 측면에서 유리한 첨가제를 첨가하는 방법과 고분자 구조를 개질하는 방법이 많이 사용되고 있다. 이중 첨가제를 사용하는 방법은 미국 특허 제4,206,260호에서 알코올을 첨가한 것을 시작으로 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol), 폴리카르복시 에스테르(polycarboxylic ester), 지방산 금속염(fatty acid metal salt), 유기 이소시아네이트(isocyanate), 무기 충진제 등이 첨가제로서 사용되고 있다. 그러나 이들 첨가제들 중에는 고온에서 휘발되거나 수지로부터 이행되기 때문에 장기적인 측면에서 볼 때 지속적인 효과를 기대하기 어려운 문제점을 가지고 있다.

고분자 구조를 개질 하는 방법으로서 두 개 이상의 고분자를 함께 섞어서 특수한 중합 없이도 물리적 화학적으로 개선되고 안정된 특성을 성취할 수 있는 블렌딩(blending) 방법이 현재 널리 사용되고 있다. 현재 중ㆍ고압용 전력 케이블의 절연체로 사용될 수 있는 절연 재료로는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE)등의 에틸렌 단일 중합체와 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 알킬 아크릴레이트 등의 에틸렌 공중합체와 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 및 에틸렌 프로필렌 다이엔 고무(EPDM) 그리고 이들의 블렌드 형태이다.

이중 저밀도 폴리에틸렌/에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 저밀도 폴리에틸렌/에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA), 저밀도 폴리에틸렌/에틸렌 메틸 아크릴레이트 (EMA), 저밀도 폴리에틸렌/선형 저밀도 폴리에틸렌 등의 블렌드 형태가 선호되고 있는데, 미국 특허 제4,859,810호에는 저밀도 폴리에틸렌에 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체를 블렌딩함으로써, 워터 트리 성장을 감소시키는 내용이 개시되어 있다. 이것은 에틸렌 공중합체의 우수한 인성 특성이 워터 트리의 성장을 억제 및 지연시킬 수 있는 것으로 판단된다.

그러나 에틸렌 공중합체는 분자 구조 내에 극성기가 존재하기 때문에 전력 케이블의 중요한 특성인 유전 특성을 감소시켜 케이블의 장기 안정성 측면에서 부정적인 요소로서 작용될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 미국 특허 제5,246,783호에는 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된 폴리에틸렌(이하 메탈로센 폴리에틸렌)을 단독으로 가교시킨 가교 폴리에틸렌이 종래 고압 공정에서 제조된 저밀도 폴리에틸렌을 가교시킨 가교 폴리에틸렌과 비교해서 동일한 유전 특성을 가지면서 우수한 워터 트리 저항성을 갖는다고 개시하고 있다. 그러나 비록 메탈로센 폴리에틸렌이 종래의 저밀도 폴리에틸렌과 동일한 밀도와 용융 지수를 갖는다고 할지라도 분자량 분포가 균일하게 좁기 때문에 케이블 압출 작업시 용융 점도가 높아져서 가공 부하가 상승하게 되는데, 이렇게 상승된 가공 부하로 인하여 압출기 내에서 가교제의 조기분해가 일어나 "스코치"(Scorch)라는 조기 가교물이 형성됨으로서 오히려 전기적 특성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 워터 트리(water tree) 성장에 우수한 저항성을 가질 뿐만 아니라, 유전 특성과 가공 특성이 우수한 전력 케이블의 절연체 조성물을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 절연체 조성물의 가속 워터 트리 열화 측정 장치도를 나타낸 것이다.

도 2는 도 1에 나타낸 도면부호 4의 열화 측정 장치의 바늘 삽입기의 확대도이다.

도면부호 1은 가속 워터 열화 측정 장치에 공급되는 10 KV, 60Hz의 전원이며, 2는 백금선이며, 3은 0.1M AgNO₃수용액이며, 4는 열화 측정 장치의 바늘 삽입기이며, 5는 사용된 바늘의 바늘 각이며, 6은 바늘 끝이며, 7은 시료 끝으로부터 바늘까지의 위치(mm)를 나타낸 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 베이스 수지인 폴리올레핀 수지 조합 블렌드 95.0 내지 98.9 중량%, 가교 조제 0.01 내지 1.0 중량%, 가교제 1.0 내지 3.0 중량% 및 산화방지제 0.1 내지 1.0 중량%를 포함하는 케이블 절연체 조성물을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 베이스 수지 및 첨가제(가교 조제, 가교제 및 산화방지제)를 사용하여 워터 트리에 저항성을 갖는 케이블 절연체 조성물의 제조 방법은 다음과 같은 통상의 방법을 통하여 제조할 수 있다.

온도를 100 ℃ 내지 150 ℃ 온도 범위에서 2축 혼련기인 밤바리 믹서(Bambary mixer)와 2축 연신 혼련기(Roll mill)를 이용하여 가교조제 및 산화방지제 마스터 배치를 제조한다. 또는 2축 연신 혼련기(Roll mill)만을 이용하여 가교조제 및 산화방지제 마스터배치를 제조한 후 120 ℃ 내지 190 ℃ 온도구간에서 이축 압출기에 베이스 수지와 가교조제 및 산화방지제 마스터배치를 넣고 압출하여 펠렛상으로 제립한다. 그리고 펠렛상의 컴파운드를 80 ℃로 유지되는 헨셀믹서에 넣고 수 분 동안 예열 후 저속 교반하면서 가교제를 투입한다. 이때 전체 교반시간은 30 분 내외로 한다. 가교제가 함유된 컴파운드를 80 ℃로 유지되는 순환 오븐에서 20 시간 유지시켜 가교제가 펠렛 내에 고르게 분산될 수 있도록 함으로써 최종 조성물을 제조한다.

상기 베이스 수지로는 탄소 원자수 3개 이상의 α-올레핀, 즉 프로필렌(propylene), 1-부텐(1-butene), 1-펜텐(1-pentene), 1-헥센(1-hexene), 1-옥텐(1-octene)으로부터 중합되는 밀도가 0.87-0.965 g/㎤이고 용융 지수가 0.5-50 g/10분인 초저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 등의 에틸렌 단일 중합체, 사이클로펜타디엔(cyclopentadiene) 유도체와 주기율표 상의 4b,5b,6b족 중 4b,5b족의 티타늄(titanium), 지르코늄(zirconium), 하프늄(hafnium) 또는 바나듐(vanadium) 등의 전이 금속과의 리간드 결합으로 형성된 유기 금속 화합물인 메탈로센 촉매를 사용하여 에틸렌으로부터 제조된 폴리에틸렌(이하 '메탈로센 폴리에틸렌'이라함)의 에틸렌 단일 중합체 및 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아트릴레이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 노르말부틸 아트릴레이트 등의 밀도가 0.90-0.960 g/㎤이고 용융 지수가 0.1-30 g/10분인 에틸렌 공중합체 중에서 2 성분 이상의 고분자를 블렌드하여 베이스 수지로 사용할 수 있다.

상기 베이스 수지의 사용량은 전체 조성물 함량 100 중량%에 대하여 95.0 내지 98.9 중량%가 바람직하다.

본 발명의 첨가제 중 상기 가교 조제(crosslinking coagent)는 가교제로부터 생성된 라디칼을 활성화시켜 가교 효율을 향상시키기 위하여 첨가된다. 일반적으로 가교제의 분해시 생성되는 가교 부산물, 수분 등은 휘발되거나 응집되면서 절연체 내부에 보이드를 형성하게 된다. 이렇게 형성된 보이드로 수분이 응집 또는 응결되고 전계가 집중됨으로써, 워터 트리가 개시되고 성장할 수 있는 장소로 작용하게 된다.

따라서 이러한 현상으로 형성되는 결점들을 감소시키기 위해서는 가교제의 함량을 감소시켜야 하는데, 단순히 가교제 함량을 일정 함량 이하로 감소시키면 케이블의 열적/기계적 특성을 만족시킬 수가 없게 된다. 따라서 일정 수준 이상의 가교도를 유지하고 가교 분산물을 감소시키기 위하여 가교 조제를 사용하였다.

상기 가교 조제로 사용할 수 있는 물질은 분자 내에 불포화 이중 결합을 가지는 알릴(allyl), 아크릴레이트(acrylate), 비닐(vinyl)기 등을 포함하는 화합물이 있다. 본 발명의 상기 가교 조제로는 아크릴레이트를 포함하는 가교 조제로서, 분자 내에 1개 이상의 불포화 이중 결합을 가지고 있고, 1 개 이상의 카르복실기 그룹(carboxylic group)을 포함하고 있는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 (ethylene glycol dimethacrylate), 트리메티롤 프로판 트리메타크릴레이트 (trimethylol propane trimethacrylate), 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트 (trimethylol propane triacrylate), 트리메티롤 프로판 프로폭시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane propoxylate triacrylate) 등이 있고, 이외에 트리알릴 이소시아누레이트(triallyl isocyanurate), 트리알릴 시아누레이트(triallyl cyanurate), 트리알릴 트리메릴테이트(triallyl trimelliteate), 메타-페닐렌-비스말레익이미드(m-phenylene-bismaleicimide) 등도 사용될 수 있다.

상기 가교 조제의 사용량은 0.01 내지 1.0 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량%이다.

상기 가교제는 베이스 수지에 가교 개시점을 형성시켜주기 위하여 첨가되는데, 상기 가교제로는 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide), 벤조일 퍼옥사이드 (benzoyl peroxide), 라우로일 퍼옥사이드(lauroyl peroxide), 3급-부틸 디큐밀 퍼옥사이드(tertiary-butyl dicumyl peroxide), 알파-알파-비스(3급-부틸퍼옥시 이소프로필) 벤젠(α-α-bis(t-butylperoxy isopropyl) benzene), 2,5-디메틸-2,5-디(3급-부틸퍼옥시) 헥산(2,5-dimethyl-2,5-di(tertiary-butylperoxy) hexane), 디(3급 -부틸) 퍼옥사이드(di(tertiary-butyl) peroxide) 또는 이와 유사한 구조를 가지는 것이 사용될 수 있다.

상기 가교제의 사용량은 전체 조성물에 대해서 1.0 내지 3.0 중량%, 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량%이다.

상기 산화방지제로는 2,2'-티오 디에틸 비스-[3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트](2,2'-thiodiethylbis-[3-(3,5-di-tertiary-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate]), 펜타에리트리틸-테르라키스[3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트](pentaaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-tertiary -butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate]), 옥타데실 3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시 페닐)-프로피오네이트(octadecyl 3-(3,5-di-tertiary-butyl-4-hydroxy phenyl) propionate), 트리에틸렌 글리콜-비스-3(3-3급-부틸-4-하이드록시-5-메틸 페닐) 프로피오네이트(triethylene glycol-bis-3(3-tertiary-4-hydroxy-5-methyl phenyl) propionate) 등의 입체적 장애를 받는 페놀계 산화방지제, 디스테릴티오디프로피오네이트(distearyl thiodipropionate), 디라우릴 티오디프로피오네이트 (dilauryl thiodipropionate) 등의 티오에스터계 산화방지제를 단독 또는 2 종류 이상의 조합된 형태 등으로 사용될 수 있다.

상기 산화방지제의 사용량은 전체 조성물에 대하여 0.1 내지 1.0 중량%의 범위이다.

다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

베이스 수지로서 저밀도 폴리에틸렌 : 메탈로센 폴리에틸렌을 중량비 95 : 5로 혼합한 고분자 블렌드 97.75 중량%, 가교조제로서 트리메티롤 프로판트리아크릴레이트 (trimehtylol propane triacrylate) 0.05 중량%, 가교제로서 디큐밀 퍼옥사이드 1.80 중량%, 산화방지제로서 2,2'-티오 디에틸비스-[3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시 페닐)-프로피로네이트] 및 디라우릴 티오디프로피오네이트 (dilaurylthiodipropionate) 각 0.2 중량%의 조성으로 반응시켜 케이블 절연체 조성물을 제조하였다.

상기 조성물을 제조할 때 100 ℃ 내지 150 ℃ 온도 범위의 2축 혼련기인 반바리 믹서(banbury mixer)와 2축 연신 혼련기(roll mill)로 가교조제 및 산화방지제 마스터 배치를 제조한 후 120 ℃ 내지 190 ℃ 온도구간에서 이축 압출기에 베이스 수지와 가교조제 및 산화방지제 마스터배치를 넣고 압출하여 펠렛상으로 제립하였고, 제조된 펠렛상의 컴파운드를 80 ℃로 유지되는 헨셀믹서(Hens chel mixer)에 넣고 수 분 동안 예열 후 저속 교반하면서 가교제를 투입하였다. 이때 전체 교반시간은 30 분 내외로 하였다. 가교제가 함유된 컴파운드를 80 ℃로 유지되는 순환 오븐에서 20 시간 유지시켜 가교제가 펠렛 내에 고르게 분산될 수 있도록 함으로써 최종 조성물을 제조하였다.

실시예 2

저밀도 폴리에틸렌 : 노르말 부틸 아크릴레이트를 중량비 95 : 5로 혼합한 고분자 블렌드를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 케이블 절연체 조성물을 제조하였다.

비교예 1

베이스 수지로서 폴리에틸렌 : 메탈로센 폴리에틸렌을 중량비 95 : 5로 혼합한 고분자 블렌드 97.80 중량%, 가교제로서 디큐밀 퍼옥사이드 1.80 중량% 및 산화방지제로서 2,2'-티오 디에틸비스-[3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시 페닐)-프로피로네이트]와 디라우릴 티오디프로피오네이트(dilauryl thiodipropionate) 각 0.2 중량%를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 케이블 절연체 조성물을 제조하였다.

비교예 2

베이스 수지로서 폴리에틸렌 : 노르말 부틸 아크릴레이트를 중량비 95 : 5로 혼합한 고분자 블렌드 97.80 중량%, 가교제로서 디큐밀 퍼옥사이드 1.80 중량% 및 산화방지제로서 2,2'-티오 디에틸비스-[3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시 페닐)-프로피로네이트]와 디라우릴 티오디프로피오네이트(dilaurylthiodi propionate) 각 0.2 중량%를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 케이블 절연체 조성물을 제조하였다.

비교예 3

(주) LG화학 저밀도 폴리에틸렌(LUTENE CB1700)을 단독으로 가교시켜 제조된 가교 폴리에틸렌을 베이스 수지로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 케이블 절연체 조성물을 제조하였다.

실험예 1:워터 트리 측정

상기 실시예 1-2 및 비교예 1-3에서 제조된 조성물을 자동 프레스를 이용하여 물성 측정용 시편과 워터 트리 측정용 시편을 다음과 같은 장치와 방법을 통해 제조하였다. 절연체 조성물을 판상으로 성형하여 시료를 제조하고, 제조된 시료를 도 2의 원추형 바늘을 8 개 삽입할 수 있는 바늘 삽입기에 꼽고, 시료 끝으로부터 2 mm 떨어진 위치에 도달할 때까지 삽입한 후, 180 ℃에서 프레스하여 가교된 워터 트리 측정용 시편을 제조하였다. 이때 사용된 바늘의 바늘 각은 60°이고, 바늘 끝의 곡률 반경은 5 ㎛였다.

상기 제조된 시편의 워터 트리 측정(water tree length)은 도 1과 같은 가속 워터 트리 열화 장치를 사용하여 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 상기 제조된 시편에 0.1 M의 질산은(AgNO₃) 용액을 붓고, 50 mm의 백금 선을 꼽은 후, 10 kV 교류 전압을 96 시간 동안 인가하였다. 워터 트리 길이 측정은 시편을 얇게 절단하고, 광학 현미경을 이용하여 최종 성장한 워터 트리 길이를 측정하였다. 이때 측정된 워터 트리 길이는 측정한 총 시편의 평균값이고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

워터 트리 성장률(Water Tree Growth Rate)의 측정은 상기 워터 트리 길이 측정과 동일하나, 단지 여러 시간대 별로 워터 트리 길이를 측정함으로써, 시간에 대한 워터 트리 성장 속도를 구하는 방법으로서 미국 특허 제4,144,202호에 개시된 수학식을 이용하여 각각의 조성물에 대한 속도 상수(k)를 계산하였다. 워터 트리 성장률은 상기 비교예 3의 속도 상수에 대한 상기 실시예 1-2 및 비교예 1-2에서 제조된 조성물의 속도 상수 비율로 나타내었고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구 분	가교도(%)¹⁾	열적신장율(%)²⁾	속도 상수k(mm³/V²mm²)	워터 트리성장율(%)
실시예 1	85	50	2.91 × 10^-12	0.21
실시예 2	83	70	4.10 × 10^-12	0.30
비교예 1	84	65	4.40 × 10^-12	0.32
비교예 2	82	80	5.11 × 10^-12	0.37
비교예 3	82	80	1.37 × 10^-11	1.00

상기 표 1에서,

1) 가교도는 비등하는 크실렌(Xylene) 용액에 얇게 절단한 0.2-0.3 g의 시편을 넣고 24 시간 동안 측정 후, 남은 시편의 무게를 측정하고 하기 수학식 1에 의하여 계산하였다.

[수학식 1]

가교도(%) = (측정전 시편무게 - 측정후 시편무게) ÷ (측정전 시편 무게)

× 100

2) 열적 신장율(Hot Elongation)은 200 ℃에서 20 N/㎠ 하중을 15 분 동안 인가한 후 측정된 시편의 변형율로서 하기 수학식 2에 의하여 계산하였다.

[수학식 2]

열적 신장율(%) = (측정후 시편의 표선길이 - 초기 시편의 표선길이) ÷

(초기 시편의 표선길이) x 100

상기 표 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 케이블 절연체 조성물은 워터 트리 성장률이 작음을 알 수 있다.

본 발명의 케이블 절연체 조성물은 베이스 수지인 폴리올레핀 수지 블렌드, 가교 조제, 가교제 및 산화 방지제를 포함하는 조성물로서, 상기 조성물을 전력 케이블의 절연체로 사용시 워터 트리 성장에 우수한 저항성을 가질 뿐만 아니라, 유전 특성과 가공 특성이 우수하다.

Claims

워터 트리(water tree) 성장에 저항성을 갖는 케이블 절연체 조성물에 있어서,

a) 베이스 수지 95.0 내지 98.9 중량%;

b) 가교 조제 0.01 내지 1.0 중량%;

c) 가교제 1.0 내지 3.0 중량%; 및

d) 산화방지제 0.1 내지 1.0 중량%

를 포함하는 케이블 절연체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 a)의 베이스 수지가 탄소수 3 개 이상의 α-올레핀으로부터 중합되는 밀도가 0.87 내지 0.965 g/㎤이고 용융 지수가 0.1 내지 50 g/10분인 에틸렌 단일 중합체, 메탈로센 폴리에틸렌 및 에틸렌 공중합체로 이루어지는 군으로부터 2 종 이상 선택되어 블렌드된 고분자인 케이블 절연체 조성물.
제 2 항에 있어서,

상기 α-올레핀이 프로필렌(propylene), 1-부텐(1-butene), 1-펜텐(1-pentene), 1-헥센(1-hexene) 및 1-옥텐(1-octene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 케이블 절연체 조성물.
제 2 항에 있어서,

상기 에틸렌 단일 중합체가 초저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 케이블 절연체 조성물.
제 2 항에 있어서,

상기 메탈로센 폴리에틸렌이 시클로펜타디엔(cyclopentadiene) 유도체와 티타늄(titanium), 지르코늄(zirconium), 하프늄(hafnium) 또는 바나듐(vanadium)과의 리간드 결합으로 형성된 유기 금속 화합물인 메탈로센 촉매를 사용하여 에틸렌을 중합시켜 제조된 밀도가 0.87 내지 0.92 g/㎤이고 용융 지수가 0.5 내지 50 g/10분인 케이블 절연체 조성물.
제 2 항에 있어서,

상기 에틸렌 공중합체은 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 또는 에틸렌 노르말 부틸 아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 2 종 이상 선택되어 공중합된 밀도가 0.90 내지 0.960 g/㎤이고 용융 지수가 0.1 내지 30 g/10분인 공중합체인 케이블 절연체 조성물.
제 1 항에서 있어서,

상기 b)의 가교 조제가 알릴, 아크릴레이트, 비닐기로 이루어진 군으로부터 선택되는 작용기를 포함하는 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 트리메티롤 프로판 트리메타크릴레이트(trimethylol propane trimethacrylate), 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트(trimethylol propane triacrylate), 트리메티롤 프로판 프로폭시레이트 트리아크릴레이트(trimethylol propane propoxylate triacrylate), 트리알릴 이소시아누레이트(triallyl isocyanurate), 트리알릴 시아누레이트(triallyl cyanurate), 트리알릴 트리메릴테이트(triallyl trimelliteate), 메타-페닐렌-비스말레익이미드(m-phenylene-bis maleicimide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 케이블 절연체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 c)의 가교제가 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide), 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 라우로일 퍼옥사이드(lauroyl peroxide), 3급-부틸 디큐밀 퍼옥사이드(tertiary-butyl dicumyl peroxide), 알파-알파-비스(3급-부틸퍼옥시 이소프로필) 벤젠(α-α-bis(t-butylperoxy isopropyl) benzene), 2,5-디메틸-2,5- 디(3급-부틸퍼옥시) 헥산(2,5-dimethyl-2,5-di(tertiary-butylperoxy) hexane), 디 (3급-부틸) 퍼옥사이드(di(tertiary-butyl) peroxide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 케이블 절연체 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 d)의 산화방지제가 2,2'-티오 디에틸 비스-[3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트](2,2'-thiodiethylbis-[3-(3,5-di-tertiary-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate]), 펜타에리트리틸-테르라키스-[3-(3,5-디-3급-부틸-4 -하이드록시페닐)-프로피오네이트](pentaaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-tertiary -butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate]), 옥타데실 3-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시 페닐)-프로피오네이트(octadecyl 3-(3,5-di-tertiary-butyl-4-hydroxy phenyl) -propionate), 트리에틸렌 글리콜-비스-3(3-3급-부틸-4-하이드록시-5-메틸 페닐) 프로피오네이트(triethylene glycol-bis-3(3-tertiary-4-hydroxy-5-methyl phenyl) propionate), 디스테릴티오디프로피오네이트(distearyl thiodipropionate), 디라우릴 티오디프로피오네이트(dilauryl thiodipropionate)로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 케이블 절연체 조성물.