KR20000060307A - 무독성 열가소성 난연 수지 조성물 및 이것을 이용한 전선 - Google Patents

무독성 열가소성 난연 수지 조성물 및 이것을 이용한 전선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전선용 고분자 피복재료에 관한 것으로, 특히 할로겐 원소를 포함하지 않는 무독성 고분자 난연조성물로서 저발연 및 연소시 내드립성을 개선한 열가소성 난연조성물에 관한 것이다
본 발명의 열가소성 난연 수지 조성물은 열가소성 폴리올레핀계 수지를 1종 또는 2종 내지 4종 혼합한 수지 100 중량부에 비할로겐계 난연제 50 내지 180중량부, 실리콘 성분의 첨가제 1 내지 20 중량부, 아연과 붕소로 구성된 화합물 3 내지 50 중량부, 산화방지제 0.5 내지 6중량부를 포함한다.
본 발명은 비할로겐계 난연제를 사용한 난연조성물에 실리콘 성분과 아연, 붕소로 구성되는 화합물을 추가하여 연소시 내발연성을 향상시켜 연기밀도를 감소시키고, 연소부위에서 발생되는 드립성이 개선된다.

Description

무독성 열가소성 난연 수지 조성물 및 이것을 이용한 전선{THERMOPLASTIC FLAME RETARTANT POLYMERIC COMPOSITION AND CABLE USING IT}
본 발명은 전선용 고분자 피복재료에 관한 것으로, 특히 할로겐 원소를 포함하지 않는 무독성 고분자 난연조성물로서 저발연 및 연소시 내드립성을 개선한 열가소성 난연조성물에 관한 것이다.
폴리올레핀계 고분자(PE, EVA, EEA, EMA, EBA등)를 사용한 열가소성의 무독성 난연 조성물은 난연성을 부여하기 위해 할로겐 성분이 없는 난연제를 고분자에 첨가하여 제조하였으나, 이들 조성물의 연소시 연기가 발생되고 또한 연소물로부터 연소부위의 일부분이 분리되어 불꽃의 확산이 일어나므로 난연성이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 전선의 피복체에 사용되는 난연조성물에 있어서 연소시 인체에 유해한 독성가스의 방출을 방지하기 위하여 할로겐 성분을 포함하지 않는 비할로겐계 난연제를 첨가한다. 첨가되는 비할로겐계 난연제는 수산화마그네슘이나 수산화알루미늄과 같은 금속수산화물이나 적인 또는 암모늄폴리포스페이트와 같은 인계 난연제를 사용하였으며 이 조성물은 연소시 할로겐 성분을 포함한 독성가스를 방출하지 않는다. 그러나 이러한 난연조성물은 연소시 연기(smoke)를 발생시키며 또한 연소물로부터 연소부위의 일부분이 떨어져 나가는 드립(drip) 특성 때문에 불꽃이 확산되어 조성물의 난연성을 저하시킨다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 충분한 난연특성과 더불어 연소시 발생되는 연기발생과 내드립성이 개선된 새로운 열가소성 수지를 제공함에 있다.
본 발명에서는 폴리올레핀계 고분자에 금속수산화물이나 인계 난연제와 같은 비할로겐계 난연제를 첨가하여 난연특성을 부여하고 여기에 실리콘 성분과 아연, 붕소로 구성된 화합물을 추가로 첨가하여 연소시 난연조성물로부터 발생되는 연기발생을 억제하고 연소물로부터 연소부위가 떨어져 나가는 내드립성을 개선하였다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열가소성 난연 수지조성물은 열가소성 폴리올레핀계 수지를 1종 또는 2종 내지 4종 혼합한 수지 100 중량부에 비할로겐계 난연제 50 내지 180중량부, 실리콘 성분의 첨가제 1 내지 20 중량부, 아연과 붕소로 구성된 화합물 3 내지 50 중량부, 산화방지제 0.5 내지 6중량부를 포함한다.
상기 열가소성 폴리올레핀계 수지로는 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리 에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트, 에틸렌 에틸아크릴 레이트, 에틸렌 메틸아크릴레이트, 에틸렌 아크릴릭에시드를 혼용한 것을 사용한다.
상기 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘과 같은 금속수산화물과 적인, 암모늄폴리포스페이트와 같은 인계 난연제 그리고 칼슘카보네이트, 마그네슘칼슘카보네이트 등의 무기 충진제를 1종 또는 2종 내지 5종을 혼합하여 사용한다.
상기 금속수산화물의 입자크기는 0.5 내지 30㎛, 비표면적은 3 내지 20㎡/g인 것을 사용한다.
상기 인계 난연제는 트리크레질 포스페이트, 디페닐크레질 포스페이트, 적인, 암모늄폴리포스페이트 등을 사용한다.
상기 무기 충진제의 입자 크기는 0.3 내지 20㎛, 비표면적은 3 내지 15㎡/g인 것을 사용한다.
상기 실리콘 성분의 첨가제가 실리콘 유체 또는 고무 또는 이들이 분산된 분말 형태인 것을 사용한다.
상기 실린콘 유체 또는 고무의 성분은 폴리디메틸실록산이다.
상기 아연과 붕소로 구성된 화합물이 아연산화물(ZnO)과 붕소산화물(B2O3)로 구성된 화합물로 이루어진다.
상기 산화방지제로는 페놀계 또는 아미노-케톤계(Amino-ketone)계 단독이나 벤지미다졸(Benzimidazole)계와 혼용한 것을 사용한다.
또한, 상술한 구성의 열가소성 난연 수지 조성물을 피복체로 사용함으로써 우수한 난연특성과 내트립성을 갖는 전선을 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명에서 사용한 폴리올레핀계 수지로는 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트, 에틸렌 에틸아크릴레이트, 에틸렌 메틸아크릴레이트, 에틸렌 부틸아크릴레이트, 에틸렌 아크릴릭에시드등을 1종 또는 2종 내지 4종을 혼용하였다.
비할로겐계 난연제로는 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화칼슘과 같은 금속수산화물과 적인, 암모늄폴리포스페이트 등의 인계 난연제 그리고 칼슘카보네이트, 마그네슘칼슘카보네이트와 같은 무기충진제를 1종 또는 2종 내지 5종 혼합하여 사용하였다.
사용한 금속 수산화물의 입자 크기는 0.5 내지 30㎛, 비표면적은 3 내지 20㎡/g의 것을 무기충진제의 입자 크기는 0.3 내지 20㎛, 비표면적은 3 내지 15㎡/g의 것을 사용하였으며 사용된 난연제 및 무기충진제의 총 함량은 50 내지 150중량부를 사용하였다.
내발연성과 내드립성 개선을 위한 첨가제로는 실리콘성분을 함유한 실리콘 검(gum) 이나 실리콘파우다를 1 내지 20중량부, 아연, 붕소로 구성된 화합물을 1 내지 50중량부를 사용하였다.
이하에서 상기한 구성을 갖는 본 발명의 실시예와 비교예를 아래의 표 1을 통해 예시하고, 그 예시된 예를 통해 물성을 상호 비교하기로 한다.
실시예 1 비교예 1 실시예 2 비교예 2 실시예 3 비교예 3
에틸렌-비닐아세테이트 70 70 - - - -
에틸렌-에틸아크릴레이트 - - 80 80 - -
에틸렌-메틸아크릴레이트 30 30 - - - -
선형저밀도폴리에틸렌중밀도 폴리에틸렌 - - 20 20 25 25
불포화지방산 표면처리된수산화 마그네슘 - - 80 80 70 70
불포화지방산 표면처리된수산화 알루미늄 130 130 - - - -
탄산칼슘 40 40 30 30 40 40
인계 화합물 4 4 3 3 5 5
카본블랙 5 5 2 2 3 3
저분자 결합제 1 1 1 1 1 1
실리콘 첨가제 5 - 7 - 10 -
징크보레이트 10 - 7 - 6 -
산화방지제 2 2 2 2 2.5 2.5
발연성(Dmax.) *1 5 96 53 107 61 111
난연성(UL94-V, 1.6㎜) V-1 V-2 V-1 V-2 V-1 V-2
인장강도(㎏/㎟) *2 1.38 1.34 1.27 1.22 1.41 1.38
신율(%) *2 512 478 456 423 568 517
* 1 : ASTM D2863
* 3 : KS M 3001-85
상기 비교예 1,2,3에 의하면 난연성을 나타내는 UL94의 수직연소시험과 발연성에 있어서 실시예가 비교예의 경우에서보다 우수한 것을 알 수 있다(UL94 수직연소시험의 경우 드립 현상이 일어나면 안됨)
본 발명은 비할로겐계 난연제를 사용한 난연조성물에 실리콘 성분과 아연, 붕소로 구성되는 화합물을 추가하여 연소시 내발연성을 향상시켜 연기밀도를 감소시키고, 연소부위에서 발생되는 드립성이 개선된다.

Claims (11)

  1. 열가소성 폴리올레핀계 수지를 1종 또는 2종 내지 4종 혼합한 수지 100 중량부에 비할로겐계 난연제 50 내지 180중량부, 실리콘 성분의 첨가제 1 내지 20 중량부, 아연과 붕소로 구성된 화합물 3 내지 50 중량부, 산화방지제 0.5 내지 6중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리올레핀계 수지로는 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리 에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트, 에틸렌 에틸아크릴 레이트, 에틸렌 메틸아크릴레이트, 에틸렌 아크릴릭에시드를 혼용하는 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘과 같은 금속수산화물과 적인, 암모늄폴리포스페이트와 같은 인계 난연제 그리고 칼슘카보네이트, 마그네슘칼슘카보네이트 등의 무기 충진제를 1종 또는 2종 내지 5종을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연수지 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속수산화물의 입자크기가 0.5 내지 30㎛, 비표면적이 3 내지 20㎡/g인 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 인계 난연제는 트리크레질 포스페이트, 디페닐크레질 포스페이트, 적인, 암모늄폴리포스페이트 등을 사용하는 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 무기 충진제의 입자 크기가 0.3 내지 20㎛, 비표면적은 3 내지 15㎡/g인 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 실리콘 성분의 첨가제가 실리콘 유체 또는 고무 또는 이들이 분산된 분말형태인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실린콘 유체 또는 고무의 성분이 폴리디메틸실록산인 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 아연과 붕소로 구성된 화합물이 아연산화물(ZnO)과 붕소산화물(B2O3)로 구성된 화합물인 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화방지제로 페놀계 또는 아미노-케톤계(Amino-ketone)계 단독이나 벤지미다졸(Benzimidazole)계와 혼용한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 무독성 열가소성 난연 수지 조성물.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10항중 어느 한 항의 열가소성 난연 수지 조성물을 피복체로 사용하는 전선.
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