KR20010052091A - Composition for electric cables - Google Patents

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KR20010052091A
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루트 다메르트
빌 구스타프손
카린 리빅
아니카 스메드버그
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소르뮤넨 페카
보레알리스 에이/에스
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Abstract

본 발명은 전기 케이블의 절연층용 퍼옥사이드 가교가능한 에틸렌 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 산화방지제 및 광안정화제로서 N-치환된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물을 포함하며, IEC 811에 따라 시험한 경우, 135℃에서 21일 후에 조성물이 75% 이상의 최종 보유 인장 강도를 가지고, 75% 이상의 최종 보유 신장율을 갖는다. 상기 첨가제는 결합된 광 및 열적-산화적 안정화제로서 작용하여, 수분 생성을 억제시키므로써 워터 트리 형성의 위험성을 감소시킨다. 바람직하게는, 본 발명의 조성물은 통상의 산화방지제, 예를 들어, 페놀계 산화방지제, 유기 포스파이트 산화방지제 및 황 함유 산화방지제를 전혀 함유하지 않는다.The present invention relates to peroxide crosslinkable ethylene polymer compositions for insulating layers of electrical cables. The compositions of the present invention comprise N-substituted 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compounds as antioxidants and light stabilizers, and when tested according to IEC 811, the composition is 75 after 21 days at 135 ° C. Have a final retention tensile strength of at least% and a final retention elongation of at least 75%. The additive acts as a combined light and thermal-oxidative stabilizer, reducing the risk of water tree formation by inhibiting moisture production. Preferably, the composition of the present invention contains no conventional antioxidants such as phenolic antioxidants, organic phosphite antioxidants and sulfur containing antioxidants.

Description

전기 케이블용 조성물 {COMPOSITION FOR ELECTRIC CABLES}Composition for electric cable {COMPOSITION FOR ELECTRIC CABLES}

중간 전압(MV; 1-35kV), 고전압(HV; 35-500kV) 및 초고전압(EHV; 〉500kV)용 전기 케이블 및 특히 전력 케이블은 전기 전도체 둘레에 압출된 다수의 중합체 층으로 이루어질 수 있다. 전력 케이블에서, 전기 전도체는 보통 먼저 내부 반도체 층으로 피복된 후 절연층으로 피복되고, 외부 반도체가 피복된 후 물 배리어 층이 피복되고, 경우에 따라 그 외측에 외장층이 피복된다. 또한, 일부 HV 및 EHV 케이블은 튜브, 보통 알루미늄으로 된 튜브로 둘러싸인다. 케이블의 층들은 보통 가교되는 서로 다른 유형의 에틸렌 중합체를 기재로 한다.Electrical cables and especially power cables for medium voltage (MV; 1-35 kV), high voltage (HV; 35-500 kV) and ultra high voltage (EHV;> 500 kV) may consist of a plurality of polymer layers extruded around the electrical conductor. In power cables, electrical conductors are usually first covered with an inner semiconductor layer and then with an insulating layer, followed by an outer semiconductor and then a water barrier layer, optionally with an outer layer. In addition, some HV and EHV cables are surrounded by tubes, usually tubes of aluminum. The layers of the cable are usually based on different types of ethylene polymers that are crosslinked.

가교된 에틸렌 중합체는 전기 케이블의 절연 층으로 사용된다. 용어 "에틸렌 중합체"는 일반적으로 본 발명과 관련하여 에틸렌 단량체가 그 질량의 대부분을 구성하는 에틸렌 공중합체 또는 폴리에틸렌을 기재로 하는 중합체를 의미한다. 따라서, 에틸렌 중합체는 에틸렌의 단일중합체 또는 공중합체로 구성될 수 있으며, 공중합체는 에틸렌의 공중합체 또는 에틸렌 또는 그라프트 공중합체와 공중합가능한 하나 이상의 단량체일 수 있다. LDPE(low-density polyethylene:저밀도 폴리에틸렌, 즉, 고압에서 라디칼 중합 반응에 의해 제조된 폴리에틸렌)이 현재 주된 케이블 절연 물질이다. 상기 언급된 바와 같이, 에틸렌 중합체는 에틸렌 공중합체일 수 있으며, 이러한 경우, 에틸렌 중합체는 에틸렌과 공중합 가능한 하나 이상의 공단량체를 0 내지 약 25중량%, 바람직하게는 약 1 내지 20중량%를 포함한다. 이러한 단량체는 당해 기술자들에게 널리 공지되어 있어, 일일이 열거될 필요가 없으나, 예를 들어, 비닐계 불포화된 단량체, 예컨대, C3-C8알파 올레핀(예를 들어, 프로펜, 부텐); 디엔(예를 들어, 1,7-옥타디엔, 1,9-데카디엔); 히드록실기, 알콕시기, 카르보닐기, 카르복실시 및 에스테르기를 함유하는 비닐계 불포화된 단량체가 언급될 수 있다. 이러한 단량체는 예를 들어, (메트) 아크릴산 및 이의 알킬 에스테르(예를 들어, 메틸-, 에틸-, 및 부틸(메트)아크릴레이트; 비닐계 불포화된 가수분해성 실란 화합물(예를 들어, 비닐 트리메톡시실란); 비닐 아세테이트 등으로 이루어질 수 있다. 그러나, 에틸렌 중합체가 에틸렌 공중합체인 경우에, 극성 공단량체의 양은 낮은 수준으로 유지되어야 하므로, 극성 공단량체는 소산 인자를 지나지게 많이 증가시키지 않도록 에틸렌 중합체를 10중량% 이하로 포함한다. 하기 보다 상세히 기술될 첨가제 이외에, 본 발명에 따른 조성물의 나머지 성분은 상기 명시된 에틸렌 중합체로 이루어진다. 이는 조성물 중 에틸렌 중합체의 양이 조성물의 약 95 내지 약 99.7중량%, 바람직하게는 약 96 내지 99중량%의 범위내에 있어야 한다.The crosslinked ethylene polymer is used as the insulating layer of the electrical cable. The term "ethylene polymer" generally means in the context of the present invention an ethylene copolymer or a polymer based on polyethylene in which the ethylene monomer makes up most of its mass. Thus, the ethylene polymer may consist of a homopolymer or copolymer of ethylene, and the copolymer may be a copolymer of ethylene or one or more monomers copolymerizable with ethylene or graft copolymers. Low-density polyethylene (LDPE), ie polyethylene produced by radical polymerization at high pressures, is currently the main cable insulation material. As mentioned above, the ethylene polymer may be an ethylene copolymer, in which case the ethylene polymer comprises 0 to about 25%, preferably about 1 to 20%, by weight of one or more comonomers copolymerizable with ethylene . Such monomers are well known to those skilled in the art and need not be enumerated individually, but include, for example, vinyl unsaturated monomers such as C 3 -C 8 alpha olefins (eg, propene, butene); Dienes (eg, 1,7-octadiene, 1,9-decadiene); Mention may be made of vinylically unsaturated monomers containing hydroxyl groups, alkoxy groups, carbonyl groups, carboxyl and ester groups. Such monomers include, for example, (meth) acrylic acid and alkyl esters thereof (eg, methyl-, ethyl-, and butyl (meth) acrylates; vinylic unsaturated hydrolyzable silane compounds (eg, vinyl trimes). Oxysilane), however, if the ethylene polymer is an ethylene copolymer, the amount of polar comonomer should be kept at a low level, so that the polar comonomer does not increase excessively by the dissipation factor. Up to 10% by weight In addition to the additives to be described in more detail below, the remaining components of the composition according to the present invention consist of the ethylene polymers specified above, wherein the amount of ethylene polymer in the composition is from about 95 to about 99.7% by weight of the composition. Preferably in the range of about 96 to 99% by weight.

전기 케이블의 절연층의 물리적 특성을 개선시키고, 상이한 조건의 영향에 대한 저항성을 증가시키기 위해, 에틸렌 중합체는 보통 총량의 약 0.3 내지 5중량%, 바람직하게는 약 1 내지 4중량%를 함유한다. 이러한 첨가제에는 산화, 방사 등에 의한 분해에 저항하는 산화방지제와 같은 첨가제; 스테아르산과 같은 윤활 첨가제; 폴리에틸렌 글리콜, 실리콘 등과 같은 워터-트리(water-tree) 저항을 위한 첨가제 및 퍼옥사이드와 같이 가열시 분해되어 절연 조성물의 에틸렌 플라스틱의 가교를 개시하는 가교 첨가제가 포함되며, 임의로 라디칼 형성제에 의해 개시되는 경우에 가교를 형성할 수 있는 불포화 화합물을이 함께 사용된다.In order to improve the physical properties of the insulating layer of the electric cable and to increase the resistance to the influence of different conditions, the ethylene polymer usually contains about 0.3 to 5% by weight, preferably about 1 to 4% by weight of the total amount. Such additives include additives such as antioxidants that resist degradation by oxidation, radiation, and the like; Lubricating additives such as stearic acid; Additives for water-tree resistance, such as polyethylene glycol, silicone, and the like, and crosslinking additives that decompose upon heating to initiate crosslinking of ethylene plastics of the insulating composition, such as peroxides, optionally initiated by radical forming agents. If used, unsaturated compounds capable of forming crosslinks are used together.

상기 기재된 유형의 전기 케이블에 있어서, 물 또는 수분의 존재는 케이블 특성에 대한 해로운 영향으로 인해 피해야 하며, 특히 절연층에서는 피해야 한다. 수분은 수지상 결정적으로 분지된 결함, 소위 워터 트리의 형성을 유도하고, 이후 고장 및 전기적 파손을 유도할 수 있다. 워터 트리 형성의 위험은 케이블의 전압이 높을수록 더 크다. 따라서, 전기 케이블, 특히 전력 케이블(MV, HV 및 EHV케이블)로부터 수분을 최소화시키고, 가능한한 제거하는 것이 강력하게 요망되고 있다.In electrical cables of the type described above, the presence of water or moisture should be avoided due to the detrimental effect on the cable properties, especially in the insulation layer. Moisture can lead to the formation of dendritic branched defects, the so-called water trees, and then to failure and electrical breakdown. The risk of water tree formation is greater with higher cable voltages. Therefore, there is a strong demand for minimizing and possibly removing water from electrical cables, in particular power cables (MV, HV and EHV cables).

전기 케이블에 있어서 수분은 주위 분위기에서 케이블로 이동되는 수분으로부터 유도되거나 화학 반응으로 인해 케이블 자체에서 발생되는 수분일 수 있다.In electrical cables, moisture may be derived from moisture being transferred to the cable in the ambient atmosphere or may be moisture generated in the cable itself due to chemical reactions.

퍼옥사이드 가교된 에틸렌 중합체 절연층과 같은 퍼옥사이드 가교된 중합체를 가지는 전기 케이블에 있어서, 수분은 퍼옥사이드의 분해 및 중합체의 첨가제와의 상호작용에 의해 생성된다. 우세한 퍼옥사이드 가교제는 디쿠밀 퍼옥사이드이며, 이는 가교 동안에 특히 쿠밀 알코올을 발생시키고, 이후 이를 α-메틸스티렌 및 물로 분해시키는 경향이 있다. 이러한 반응은 산에 의해 강력하게 촉매작용된다. 즉, 절연층의 중합체 조성물이 산성 물질을 함유하는 경우에 물의 분해 및 형성이 매우 증가한다. 전기 케이블의 중합체 조성물중 산화방지 첨가제는 보통 황 함유 화합물로서, 산화 및 분해로 인해 술펜산과 같은 산을 형성하고, 이러한 산성 물질은 퍼옥사이드를 분해시켜 α-메틸렌스티렌과 같은 분해 생성물 및 물을 형성시키는 데 크게 이바지한다.In electrical cables having peroxide crosslinked polymers, such as peroxide crosslinked ethylene polymer insulation layers, moisture is produced by decomposition of the peroxide and interaction with the additives of the polymer. The predominant peroxide crosslinker is dicumyl peroxide, which tends to generate cumyl alcohol, especially during crosslinking, and then break it down into α-methylstyrene and water. This reaction is strongly catalyzed by acid. That is, the decomposition and formation of water greatly increases when the polymer composition of the insulating layer contains an acidic substance. Antioxidant additives in the polymer composition of electrical cables are usually sulfur-containing compounds, which, due to oxidation and decomposition, form acids such as sulfenic acid, and these acidic substances decompose peroxides to form decomposition products such as α-methylenestyrene and water. Contribute greatly to making

전기 케이블의 절연층의 퍼옥사이드 가교된 에틸렌 중합체와 같은 전기 케이블의 퍼옥사이드 가교된 중합체에서 수분을 최소화시키거나 억제하기 위해서는, 퍼옥사이드 분해로 인한 수분의 생성을 가능한한 감소시켜야 하는 것이 필수적이다.In order to minimize or inhibit the moisture in the peroxide crosslinked polymer of the electrical cable, such as the peroxide crosslinked ethylene polymer of the insulation of the electrical cable, it is necessary to reduce the production of moisture due to peroxide decomposition as much as possible.

발명의 요약Summary of the Invention

퍼옥사이드 분해로 인한 수분의 생성이, 사실상 페놀계 산화방지제와, 황 함유 산화방지제 및 유기 포스파이드 산화방지제와 같은 통상적인 산화방지제를 사용하지 않으면서 혼합된 산화방지제 및 광안정화제로서 특정의 장애된 아민 광안정화제(HALS)를 사용하므로써 우수한 에이징(aging) 내성을 보유하면서 감소될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 놀랍게도, HALS 화합물은 효과적인 광안정화제로서 뿐만 아니라 효과적인 산화방지제로서 작용하여 본 조성물이 종래의 산화방지제를 거의 함유하지 않거나 전혀 함유하지 않는다는 사실에도 불구하고 본 조성물을 열적-산화적 안정성에 대한 엄격한 요건에 부합하도록 한다.Moisture production due to peroxide decomposition has been particularly impaired as antioxidants and light stabilizers mixed without the use of phenolic antioxidants and conventional antioxidants such as sulfur containing antioxidants and organic phosphide antioxidants. It has been found that by using amine light stabilizers (HALS) can be reduced while retaining good aging resistance. Surprisingly, the HALS compound acts not only as an effective light stabilizer but also as an effective antioxidant, despite the fact that the composition contains little or no conventional antioxidants, the composition meets the stringent requirements for thermal-oxidative stability. To match.

보다 구체적으로, 본 발명은 퍼옥사이드 가교제 및 안정화제를 포함하는 약 5중량% 이하의 첨가제를 함유하는, 전기 케이블의 절연층용의 퍼옥사이드 가교가능한 에틸렌 중합체 조성물에 있어서, 안정화제가 산화방지제 및 광안정화제로서 N- 치환된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물을 포함하고, 135℃에서 21일 후에 조성물이 75% 이상의 최종 보유 인장 강도를 가지고, IEC 811에 따라 시험한 경우에 75% 이상의 최종 보유 신장율을 가짐을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.More specifically, the present invention relates to a peroxide crosslinkable ethylene polymer composition for an insulating layer of an electrical cable comprising up to about 5% by weight of an additive comprising a peroxide crosslinker and a stabilizer, wherein the stabilizer is an antioxidant and a light stabilizer. As an N-substituted 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound, and after 21 days at 135 ° C. the composition had a final retained tensile strength of at least 75% and was tested according to IEC 811 A composition is characterized by having a final retention elongation of at least%.

이외의 본 발명의 두드러진 특성 및 이점은 하기 명세서 및 첨부되는 청구의 범위로부터 명백해질 것이다.Other salient features and advantages of the present invention will become apparent from the following specification and the appended claims.

본 발명은 전기 케이블용 조성물, 특히 전기 케이블의 절연층, 바람직하게는 중간 압력, 또는 고압 또는 초고압 전력 케이블용 에틸렌 중합체 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 퍼옥사이드 가교제 및 안정화제를 포함하여 에틸렌 중합체 및 첨가제를 포함한다.The present invention relates to compositions for electric cables, in particular ethylene polymer compositions for insulating layers of electric cables, preferably medium or high or ultra high voltage power cables. Compositions of the present invention comprise ethylene polymers and additives, including peroxide crosslinkers and stabilizers.

상기 기재된 바와 같이, 황 함유 산화방지제는 산화 및 분해시 산성 물질을 형성하는 경향이 있어 퍼옥사이드 분해에 의한 수분 형성을 촉진시키지만, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물로 이루어진 특정 N- 치환된 장애된 아민 안정화제가 산화방지제로서 사용되어 산성 물질을 형성시키지 않고, 이에 따라 수분이 생성되지 않도록 하면서 동시에 우수한 에이징 내성을 제공할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물은 바람직하게는 산화방지제로서 단독으로 사용된다. 상이한 2,2,6,6-테트라메틸피레리딘 화합물이 단독으로 사용되거나 본 발명에 따른 조성물의 안정화제로서 서로 혼합하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 조성물은 통상적인 산화방지제를 거의 포함하지 않거나 전혀 포함하지 않는다. 이는 페놀계 산화방지제, 유기 포스파이트 산화방지제 및 황 함유 산화방지제와 같은 종래의 산화방지제의 합쳐진 양이 조성물의 0.15중량% 이하, 바람직하게는 조성물의 0.10% 이하임을 의미한다. 매우 바람직하게는, 조성물은 이러한 종래의 산화방지제를 전혀 함유하지 않는다.As described above, sulfur-containing antioxidants tend to form acidic substances upon oxidation and degradation, promoting the formation of water by peroxide decomposition, but consisting of 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compounds It has been found that N-substituted hindered amine stabilizers can be used as antioxidants to form no acidic material, thereby preventing moisture from being produced and at the same time providing good aging resistance. The 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound is preferably used alone as an antioxidant. Different 2,2,6,6-tetramethylpyriridine compounds can be used alone or in admixture with one another as stabilizers of the compositions according to the invention. Preferably, the compositions of the present invention contain little or no conventional antioxidants. This means that the combined amount of conventional antioxidants such as phenolic antioxidants, organic phosphite antioxidants and sulfur containing antioxidants is 0.15% or less by weight of the composition, preferably 0.10% or less of the composition. Very preferably, the composition contains no such conventional antioxidants.

2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물은 퍼옥사이드 가교제, 윤활 첨가제, 워터 트리 저항용 첨가제 등과 같은 기타 첨가제와 함께 혼합하므로써 에틸렌 중합체 조성물에 혼합될 수 있다. 일반적으로, 산화방지제의 총량은 약 0.1 내지 1.0중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 0.5중량%의 범위내이어야 한다.The 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound can be mixed into the ethylene polymer composition by mixing with other additives such as peroxide crosslinkers, lubricating additives, additives for water tree resistance, and the like. Generally, the total amount of antioxidant should be in the range of about 0.1 to 1.0% by weight, preferably about 0.1 to 0.5% by weight.

상기 기재된 바와 같이, 본 발명의 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물은 효과적인 광안정화제로서 작용할 뿐만 아니라, 놀랍게도 조성물에 열적-산화적 안정성을 제공하는 매우 효과적인 산화방지제로서 작용한다. N-치환된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물에 의해 제공되는 열적-산화적 안정성은 일반적으로 전기 케이블 절연층 조성물의 요건에 부합하여, 열적-산화적 안정성을 위해 그 밖의 산화방지제를 필요로 하지 않는다. 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물 단독으로 열적-산화적 안정성을 충분히 제공할 수 있다는 것은 열적-산화적 안정성에 대한 요건이 약 30 내지 40년의 수명을 갖는 전기 케이블에 대해 매우 엄격한 것이라는 사실에 비추어 특히 놀랍다.As described above, the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compounds of the present invention not only act as effective light stabilizers, but also surprisingly as very effective antioxidants that provide thermal-oxidative stability to the composition. The thermal-oxidative stability provided by the N-substituted 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound generally meets the requirements of the electrical cable insulation layer composition, thus providing other properties for thermal-oxidative stability. Does not require antioxidants. The fact that the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound alone can provide sufficient thermal-oxidative stability for electrical cables having a lifetime of about 30 to 40 years is a requirement for thermal-oxidative stability. It is particularly surprising in light of the fact that it is very strict.

열적-산화적 안정성은 국제 표준 IEC 811에 따라 측정된다. IEC 811에 따르면, 덤벨 시험용 조각은 평가하려는 조성물로 이루어져, 열적-산화적 에이징에 대해 시험한다. 표준 시험 온도는 135℃이나, 시험은 또한 150℃에서 수행되었다. 파괴시 최종 인장 강도 및 조성물의 파괴시 최종 신장율을 시험이 시작되기 전에 측측정하고, 이후 소정의 시간 간격으로 측정한다. 이 결과는 파괴시 최종 보유 인장 강도(RUTS) 및 파괴시 최종 보유 신장율(RUE)의 백분율로 표시되며, 초기 값(에이징 시간 0일)은 100%로서 주어진다. IEC 811에 따르는 요건은 135℃에서 21일 후 파괴시 최종 보유 인장 강도(RUTS)가 75% 이상이어야 하며, 파괴시 최종 보유 신장율(RUE)이 75% 이상이어야 한다는 것이다. 그러나, 케이블 산업에서의 증가되는 통상의 요구는 75%의 RUTS 및 RUE가 150℃에서 10일 후에도 여전히 유지되어야 한다는 것이다.Thermal-oxidative stability is measured according to the international standard IEC 811. According to IEC 811, dumbbell test pieces consist of the composition to be evaluated and tested for thermal-oxidative aging. The standard test temperature is 135 ° C., but the test was also performed at 150 ° C. The final tensile strength at break and the final elongation at break of the composition are measured before the test begins, and then at predetermined time intervals. This result is expressed as a percentage of the final retained tensile strength at break (RUTS) and the final retained elongation at break (RUE), with an initial value (zero aging time) given as 100%. The requirement according to IEC 811 is that the final retained tensile strength (RUTS) at break after 21 days at 135 ° C must be at least 75% and the final retained elongation (RUE) at break must be at least 75%. However, an increasing demand in the cable industry is that 75% of RUTS and RUE should still be maintained after 10 days at 150 ° C.

2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물이 N-치환되는 것이 요구된다. 이러한 치환기는 바람직하게는 C1-C8알킬, C6-C12시클로알킬, C1-C10아실 또는 아실옥시기 또는 C1-C8알콕시기이다. 이들 치환기 중에서 바람직하게는 C1-C8알킬 또는 C1-C8알콕시기가 바람직하다. 특히 바람직한 것은 C1-C4알킬, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필 또는 부틸, C1-C4알콕시, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 프로폭시 또는 부톡시이다.It is required that the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound be N-substituted. Such substituents are preferably C 1 -C 8 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 1 -C 10 acyl or acyloxy groups or C 1 -C 8 alkoxy groups. Among these substituents, preferably a C 1 -C 8 alkyl or C 1 -C 8 alkoxy group is preferable. Particularly preferred are C 1 -C 4 alkyl, for example methyl, ethyl, propyl or butyl, C 1 -C 4 alkoxy, for example methoxy, ethoxy, propoxy or butoxy.

예를 들어, 본 발명에 따른 산화방지로서 사용하기 위한 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물은 하기로부터 선택될 수 있다:For example, the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound for use as an antioxidant according to the present invention may be selected from:

구조 상표명Structure

키마소르브(CHIMASSORB) 119 CHIMASORB 119

티누빈(TINUVIN) 622 (MW 3100-4000) TINUVIN 622 (MW 3100-4000)

티누빈 765 Tinuvin 765

비교를 위해, 상기 화합물을 평가하였다:For comparison, the compounds were evaluated:

키마소르브 944 (MW 2500-4000) Kimassorb 944 (MW 2500-4000)

상기 언급된 화합물 중에서, 키마소르브(Chimassorb) 119가 현재 본 발명에 따른 산화방지제로서 특히 바람직하다.Among the above-mentioned compounds, Chimassorb 119 is particularly preferred as an antioxidant according to the present invention.

바람직하게는, N-치환된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물은 조성물의 에틸렌 중합체 수지와 상용할 수 있어야 한다. 이와 관련하여 "상용할 수 있는"은 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물이 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물의 이동 또는 삼출 없이 에틸렌 중합체 수지와 균질하게 혼합될 수 있어야 함을 의미한다. N-치환된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물은 바람직하게는 본 조성물의 나머지 첨가제와 함께 혼합되므로써 에틸렌 중합체 조성물에 혼입된다.Preferably, the N-substituted 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound should be compatible with the ethylene polymer resin of the composition. In this context, "commercially available" means that the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound is homogeneous with the ethylene polymer resin without transfer or exudation of the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound. It must be able to be mixed. The N-substituted 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound is preferably incorporated into the ethylene polymer composition by mixing with the remaining additives of the present composition.

더욱더, 본 발명의 이해를 돕기 위해, 일부 예시적이고 비제한적인 실시예가 하기에 제공될 것이다. 모든 부 및 %는 다르게 명시하지 않는 한, 중량에 관한 것이다.Furthermore, to help understand the present invention, some illustrative and non-limiting examples will be provided below. All parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.

실시예 1Example 1

전기 케이블의 절연층용 조성물을 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)(밀도 922kg/m3, MFR20.9g/10분)으로 이루어진 에틸렌 중합체 수지를 표 1에 기재된 다양한 첨가제와 혼합시키므로써 제조하였다.The composition for the insulation layer of the electric cable was prepared by mixing an ethylene polymer resin consisting of low density polyethylene (LDPE) (density 922 kg / m 3 , MFR 2 0.9 g / 10 min) with the various additives listed in Table 1.

본 발명에 따른 세가지 조성물(A, B 및 C) 및 두가지 비교 조성물(D 및 F)을 제공하였다. 첨가제를 220℃의 온도에서 에틸렌 중합체와 혼합하였다. 중합체 조성물 A-E의 함량은 표 1에 기재된다.Three compositions (A, B and C) and two comparative compositions (D and F) according to the invention were provided. The additive was mixed with the ethylene polymer at a temperature of 220 ° C. The content of polymer compositions A-E is listed in Table 1.

표 1Table 1

조성물 B-E의 하기 특성을 평가하였다: 10분 후 180℃에서 괴트페르트 엘라스토그래프-값(Goettfert elastograph-value)이 변화함에 따라 측정되는 퍼옥사이드 반응 및 각각 HPLC 분석에 의해 측정되는 220℃ 및 250℃에서 40분 후의 α-메틸스티렌 함량(이는 퍼옥사이드 분해로부터 유도되는 수분 생성의 측정치이다). 이 결과는 하기 표 2에 기재된다:The following properties of the composition BE were evaluated: peroxide reaction measured as the Goettfert elastograph-value changed at 180 ° C. after 10 minutes and 220 ° C. and 250 measured by HPLC analysis respectively. Α-methylstyrene content after 40 minutes at < RTI ID = 0.0 > C, < / RTI > this is a measure of moisture production derived from peroxide decomposition. The results are shown in Table 2 below:

표 2TABLE 2

표 2로부터, 본 발명에 따른 조성물 B-C 및 조성물 D의 퍼옥사이드 반응이 비교 조성물 E 보다 퍼옥사이드 반응 및 적은 물 형성에 있어서 명백히 우수한 것으로 나타났다.From Table 2 it was shown that the peroxide reactions of Compositions B-C and D according to the invention are clearly superior in peroxide reaction and less water formation than Comparative Composition E.

α-메틸스티렌의 수준과 관련하여, 표 2로부터, 종래의 황 함유 산화방지제 대신에, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물인 키마소르브 119, CGL-116 및 키마소르브 944를 포함하는 모든 HALS 기재 조성물인 B-D가 α-메틸스티렌의 수준을 현저히 감소시키며, 이에 따라 수분을 상당히 감소시킴을 알 수 있다.Regarding the levels of α-methylstyrene, from Table 2, instead of the conventional sulfur containing antioxidants, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compounds, chimassorb 119, CGL-116 and chimassorb It can be seen that BD, all HALS based compositions comprising 944, significantly reduces the level of α-methylstyrene and thus significantly reduces moisture.

실시예 2Example 2

열적-산화적 에이징 특성Thermal-oxidative aging characteristics

실시예 1의 조성물 A-D를 열적-산화적 에이징 시험에 사용하였다.Compositions A-D of Example 1 were used for the thermal-oxidative aging test.

본 실시예에서, 열 에이징 특성을 측정하였다. 덤벨 시험 조각을, 조성물로 이루어진 가교된 압축 성형 플라크(plaque)로부터 천공시켜 얻어, 135℃(조성물 C 및 D) 및 150℃(조성물 A-D)에서 다양한 시간 간격으로 열적-산화적 에이징에 대해 시험하였다. 조성물의 파괴시 최종 인장 강도 및 최종 신장율을 시험이 시작되기 전에 측정하고, 이후 소정의 시간 간격으로 측정하였다. 표 2에서, 값들은 파괴시 최종 보유 인장 강도(RUTS) 및 파괴시 최종 보유 신장율(RUE)의 백분율로 표시된다. 에이징 시간 0일인 초기 값은 100%로서 주어진다. 요건은 RUTS 및 RUE가 21일 후에 135℃에서 75%보다 낮지 않아야 한다는 것이다. 이미 언급된 바와 같이, 새로운 요건은 RUTS 및 RUE가 10일 후에 150℃에서 75% 미만으로 감소하지 않아야 하는 것으로 기술될 수 있다. 이 시험은 국제 표준 IEC 811에 따라 수행되었다. 결과는 표 3에 기재된다.In this example, thermal aging characteristics were measured. Dumbbell test pieces were obtained by drilling from crosslinked compression molded plaques of the composition and tested for thermal-oxidative aging at various time intervals at 135 ° C. (composition C and D) and 150 ° C. (composition AD). . Final tensile strength and final elongation at break of the composition were measured before the test began, and then at predetermined time intervals. In Table 2, the values are expressed as percentage of final retained tensile strength (RUTS) at break and final retained elongation (RUE) at break. An initial value of zero days of aging time is given as 100%. The requirement is that RUTS and RUE should not be lower than 75% at 135 ° C. after 21 days. As already mentioned, the new requirement may be described as that the RUTS and RUE should not decrease below 75% at 150 ° C. after 10 days. This test was performed according to the international standard IEC 811. The results are shown in Table 3.

표 3TABLE 3

상기 결과로부터 혁신적인 조성물 A-C는 모두 두 요건을 만족시키나, 비N-치환 키마소르브 944는 화합물 D에 대해 충분한 RUE를 제공하지 않음을 알 수 있다.From these results it can be seen that the innovative compositions A-C both meet both requirements, but the non-N-substituted chimassorb 944 does not provide sufficient RUE for compound D.

실시예 3Example 3

스코오치(scorch) 특성Scorch Characteristics

스코오치 특성을 브라벤더 플라스티코오더(Brabender Plasticorder) PL 2000-6에서 135℃에서 평가하였다. 월젠니이더(walzenkneaders) W 7646과 함께 오일 가열된 니이더(kneader) 350, 287cm3를 사용하였다. 토오크(torque)는 시간의 함수로서 측정하였으며, 보고된 값, T10은 기준점으로서 최소값을 사용하여 토오크가 10Nm 증가된 것으로 관찰된 경우의 시간이다. 조성물 B를 스코오치 시험에서 존재하는 메틸스티렌 이합체의 존재 및 부재하에 시험하였다. 메틸스티렌 이합체를 함유하는 조성물에 대한 55분의 T10 값과 비교하여, 메틸스티렌 이합체가 존재하지 않는 조성물에서 33분의 T10 값이 측정되었으므로, 메틸스티렌 이합체의 스코오치 지연 효과를 상기 시험으로부터 용이하게 알 수 있다.Scotch properties were evaluated at 135 ° C. in Brabender Plasticorder PL 2000-6. Oil heated kneader 350, 287 cm 3 with walzenkneaders W 7646 was used. Torque was measured as a function of time, and the reported value, T10, is the time when the torque was observed to increase by 10 Nm using the minimum value as the reference point. Composition B was tested in the presence and absence of the methylstyrene dimer present in the scotch test. Since the T10 value of 33 minutes was measured in the composition without the methylstyrene dimer, compared to the T10 value of 55 minutes for the composition containing the methylstyrene dimer, the scorch delay effect of the methyl styrene dimer was easily obtained from the above test. Able to know.

또 다른 효과적인 스코오치 첨가제로서 이르가녹스(Irganox) HP-136을 조성물 A에서 메틸스티렌 이합체를 대체하고 조성물 A의 나머지 모든 성분은 바꾸지 않고서 시험하였다. 다소 가교를 열등하게 유도하는 것으로 나타났으나, 메틸스티렌 이합체의 대체물로서 사용될 수 있는 것으로 나타났다.As another effective scorch additive, Irganox HP-136 was tested without replacing the methylstyrene dimer in Composition A and all the remaining components of Composition A. It has been shown to induce somewhat crosslinking, but has been shown to be able to be used as a substitute for methylstyrene dimers.

Claims (8)

퍼옥사이드 가교제 및 안정화제를 포함하는 약 5중량% 이하의 첨가제를 함유하는, 전기 케이블의 절연층용의 퍼옥사이드 가교가능한 에틸렌 중합체 조성물에 있어서, 안정화제가 산화방지제 및 광안정화제로서 N-치환된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물을 포함하고, IEC 811에 따라 시험하여, 135℃에서 21일 후에 조성물이 75% 이상의 최종 보유 인장 강도를 가지며, 75% 이상의 최종 보유 신장율을 가짐을 특징으로 하는 조성물.In a peroxide crosslinkable ethylene polymer composition for an insulating layer of an electrical cable containing up to about 5% by weight of an additive comprising a peroxide crosslinker and a stabilizer, the stabilizer is N-substituted as an antioxidant and a light stabilizer; 2,6,6-tetramethylpiperidine compound, tested according to IEC 811, after 21 days at 135 ° C. the composition has a final retention tensile strength of at least 75% and a final retention elongation of at least 75% Characterized in that the composition. 제 1 항에 있어서, 전체 5중량% 이하의 페놀계 안정화제, 유기 포스파이트 안정화제 및 황 함유 안정화제를 함유함을 특징으로 하는 조성물.The composition according to claim 1, which contains not more than 5% by weight of phenolic stabilizer, organic phosphite stabilizer, and sulfur-containing stabilizer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물이 C1-C8알킬, C6-C12시클로알킬, C1-C10아실 또는 아실옥시기 또는 C1-C8알콕시기로 N-치환됨을 특징으로 하는 조성물.The 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound is a C 1 -C 8 alkyl, C 6 -C 12 cycloalkyl, C 1 -C 10 acyl or acyloxy group. Or N-substituted with a C 1 -C 8 alkoxy group. 제 3 항에 있어서, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물이 C1-C4알킬기로 N-치환됨을 특징으로 하는 조성물.4. The composition of claim 3, wherein the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound is N-substituted with a C 1 -C 4 alkyl group. 제 3 항에 있어서, 첨가제가The method of claim 3 wherein the additive (MW 3100-4000) (MW 3100-4000) 로 이루어진 군으로부터 선택된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물을 포함함을 특징으로 하는 조성물.A composition comprising 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound selected from the group consisting of: 제 5 항에 있어서, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물이6. The compound of claim 5, wherein the 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compound is 임을 특징으로 하는 조성물.A composition characterized in that. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, N-치환된 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 화합물을 0.1 내지 0.5중량%의 양으로 포함함을 특징으로 하는 조성물.7. A composition according to any one of claims 1 to 6, comprising N-substituted 2,2,6,6-tetramethylpiperidine compounds in an amount of 0.1 to 0.5% by weight. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 150℃에서 10일 후에, IEC 811에 따라 시험하여 75% 이상의 최종 보유 인장 강도를 가지며, 75% 이상의 최종 보유 신장율을 가짐을 특징으로 하는 조성물.The composition according to claim 1, wherein after 10 days at 150 ° C., the composition has a final retention tensile strength of at least 75% and a final retention elongation of at least 75% when tested according to IEC 811. .
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