KR20030005709A - 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연선도체 사이에 충진하는 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물에 관한 것으로, 부틸고무 85∼90 중량부, 에틸렌 공중합체 10∼15 중량부, 도전성 카본블랙 20∼50 중량부, 폴리부텐 또는 폴리이소부틸렌 10∼50 중량부, 접착성수지 5∼10 중량부, 파라핀왁스 5∼15 중량부 및 부푸름수지 2∼5 중량부를 포함하여 이루어진 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물에 관한 것이다.
상기 수밀화합물의 체적고유저항은 106Ω㎝ 이하, 무늬점도(ML1+4, 130℃)는 10∼30, 가열감량은 0.4% 이하이고, 적하성 및 박리성이 없는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 화합물은 종래의 화합물보다 수밀특성 및 작업성이 향상된 특징이 있으며, 그로 인하여 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물{Semiconductive water blocking pellet compound for power cable}
본 발명은 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수밀특성 및 작업성을 개선시킨 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물에 관한 것이다.
일반적으로 전압 6 kV 이상의 고전압용 고무 또는 절연 전력케이블은 도체를 중심으로 내부 반도전층, 절연체층, 외부 반도전층, 금속 차폐층, 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리염화비닐(PVC) 자켓층으로 설계되어 있다. 그러나, 고압 지중배선 및 옥외케이블을 포설한 후에 조인트부 말단으로부터 도체 사이의 간격에 수분이나 우수 등이 침투하면, 절연체층이나 내부 반도전층에 워터 트리(water tree)로 불리우는 미세 결함이 발생하여 케이블의 절연성능 및 사용년수를 저하시킬뿐만 아니라 전기적 파괴사고까지 발생할 수 있다. 이에 따라 고압케이블 내로 수분이나 우수 등의 침투를 방지하기 위하여, 도체를 구성하는 연선 사이에 반도전 수밀화합물을 충진한 수밀도체가 개발되었다.
종래의 수밀성 화합물은 1) 젤리계(팹트로 락탄계), 2) 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 에틸렌에틸아크릴(EEA) 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지화합물 또는 3) 부틸고무계 화합물 등이 도전성 카본블랙과 적당량 배합된 것이다. 그러나, 상기한 상기 수밀성 화합물들은 다음과 같은 결점을 가지고 있다.
1) 절리계는 점성을 가졌기 때문에 도체 접속이나 단말처리시 수밀화합물 제거에 어려운 수작업을 요하여 작업성을 저해한다.
2) 폴리올레핀계 수지로 반도전 수밀화합물을 제조할 경우 다량의 카본블랙으로 인하여 수지의 압출유동을 저해하며, 또한 케이블에 반복되는 골곡으로 인하여 도체와 수밀화합물 양자간에 박리를 야기시켜 수밀특성을 저하시킨다.
3) 부틸고무계 수밀화합물은 압출온도범위, 가공성 및 연선도체와의 밀착성이 양호하여 수밀특성이 우수한 반면에, 압출시 유동성을 개량하기 위하여 점도를 저하시키면 화합물이 도체에 충진되는 양이 불균일하게 되어 수밀특성이 저하된다. 또한 화합물의 점착성으로 인하여 수밀작업성이 떨어지고 작업인원이 많아져 원가 상승의 요인이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 수밀화합물의 문제점을 개선하여, 압출에 따른 점도, 연선도체와의 밀착성, 압출온도 등에 의한 장기 수밀특성 및 작업성을 현저하게 향상시킴과 동시에 값싼 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 부틸고무 85∼90 중량부, 에틸렌공중합체 10∼15 중량부, 도전성 카본블랙 20∼50 중량부, 폴리부텐 또는 폴리이소부틸렌 10∼50 중량부, 접착성수지 5∼10 중량부, 파라핀왁스 5∼15 중량부 및 부푸름수지 2∼5 중량부를 포함하여 이루어진 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물을 제공한다.
본 발명에서는 종전의 수밀화합물이 작업에 용이하지 않은 점과 압출시의 문제점인 유동성과 점도를 개선하기 위하여, 기본수지로서 부틸고무 및 에틸렌 공중합체 양자를 선택함으로써 가공조작을 용이하게 하고, 또한 연선도체에 충진되는 양이 일정하도록 함으로써 수밀특성을 향상시켰다.
도전성 카본블랙은 금속이온 함량이 적고 도전성이 우수한 것이 선택되며, 특히 그 함량이 높으면 화합물의 점도에 영향을 주어 수밀특성을 저하시키기 때문에 20∼50 중량부가 바람직하다.
폴리부텐 또는 폴리이소부틸렌은 점도조절을 용이하게 하는 역할을 하며, 고온에서의 가열감량이 크고 가스 발생으로 케이블에 악영향을 줄 수 있으므로, 산화안정성이 우수한 종류가 선택되며, 그 함량은 10∼50 중량부가 바람직하다.
접착성수지 및 부푸름수지는 도체와 밀착성을 유지시키고 수밀특성을 향상시키는 역할을 하며, 점도와 가공성에 영향을 줄 수 있으으로, 그 함량은 각각 5∼10 중량부, 2∼5 중량부가 적절하다.
파라핀왁스는 압출가공성과 카본블랙의 분산성을 향상시키는 역할을 하며, 고온체적저항을 현저하게 저하시킬 수 있으므로, 그 함량은 5∼15 중량부가 바람직하다.
본 발명에서 전계를 완화하고 전기특성을 안정시키기 위하여, 반도전 수밀 펠렛 화합물의 체적고유저항을 106Ω㎝ 이하로 제한하며, 이에 따라 내부 반도전층 화합물과 유사한 전기적 특성을 부여한다.
본 발명에서는 상온에서의 적당한 유연성, 일정한 압출량, 연선도체와의 밀착성을 상승시키기 위하여, 수밀화합물의 무늬점도(mooney viscosity; ML1+4, 130℃)를 10∼30 범위로 한정한다.
또한, 가스발생으로 인한 내부 반도전층과 절연체의 전기적특성에 악영향을 감소시키기 위하여, 상기 수밀화합물의 가열감량을 0.4% 이하로 규격화한다.
상기와 같이, 종래의 부틸고무계 수밀화합물의 장점을 최대한 살리면서 단점을 해소할 수 있도록 적절한 범위의 물성을 지닌 성분들을 적량으로 배합하는 것이 본 발명의 주요한 특징이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.
표 1은 본 발명에 따른 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물의 구성 성분 및 그 조성을 나타낸다.
조성 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
부틸고무 85 90 100 90
에틸렌 공중합체 15 10 - 10
도전성 카본블랙 50 50 50 50
폴리부텐 30 20 30 20
접착성수지 10 5 10 3
부푸름수지 5 2 5 2
파라핀왁스 10 5 5 10
합계 205 182 200 185
[주] 단위: 중량부
표 1에서와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도전 수밀 펠렛 화합물의 조성(실시예 1)은 부틸고무 85 중량부, 에틸렌 공중합체 15 중량부, 도전성 카본블랙 50 중량부, 폴리부텐 30 중량부, 접착성수지 10 중량부, 부푸름수지 5 중량부 및 파라핀왁스 10 중량부로 구성된다. 비교예 1에서는 에틸렌 공중합체를 포함하지 않으며, 실시예 2 및 비교예 2에서는 부틸고무 이외 성분의 함량이 실시예 1보다 같거나 적다. 각각의 원료들을 배합하여 믹서에서 혼련한 다음 펠렛 형태로 제립화하여 최종 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물을 제조하였다.
표 2는 상기한 조성에 따라 제조된 화합물들의 물성을 나타낸다. 본 발명에서 체적고유저항은 ASTM D991, 무늬점도는 KSM 6518의 방법에 따라 측정하였으며, 가열감량은 200℃에서 15분 동안 가열한 후 측정하였고, 적하성은 105℃에서 48시간 후 측정하였다. 동변색, 박리성, 수밀특성 및 펠렛 제립화는 해당 규격의 공지된 방법에 따라 측정하였다.
특성 단위 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
체적고유저항 Ω㎝ 2.56×103 5.22×103 1.98×103 8.52×103
무늬점도 ML1+4, 130℃ 25 13 28 10
동변색 - 변색 무 변색 무 변색 무 변색 무
박리성 - 잔유없음 잔유없음 잔유없음 잔유없음
적하성 - 적하 무 적하 무 적하 무 적하 무
가열감량 % 0.31 0.38 0.29 0.37
수밀특성 - 양호 나쁨 양호 나쁨
펠렛 제립화 - 양호 보통 불가능 보통
표 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 반도전 수밀화합물의 체적고유저항이 106Ω㎝ 이하로 내부 반도전층 화합물과 유사한 전기적 특성을 가지며, 무늬점도(ML1+4, 130℃)가 10∼30로서 상온에서의 적당한 유연성, 일정한 압출량, 연선도체와의 밀착성이 상승하였다. 또한, 가열감량이 0.4%로서 가스발생으로 인하여 발생할 수 있는 내부 반도전층과 절연체의 전기적특성에 대한 악영향을 감소시켰다. 또한 본 발명의 화합물은 동변색, 박리성 및 적하성이 없으며, 특히 수밀특성 및 펠렛 제립화가 양호한 특징이 있다. 아울러 상기한 본 발명 화합물의 특징 및 장점에 따르면 제조원가가 절감될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 종래의 화합물보다 수밀특성 및 작업성이 향상된 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물을 제공하는 효과가 있으며, 그로 인하여 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 부틸고무 85∼90 중량부, 에틸렌 공중합체 10∼15 중량부, 도전성 카본블랙 20∼50 중량부, 폴리부텐 또는 폴리이소부틸렌 10∼50 중량부, 접착성수지 5∼10 중량부, 파라핀왁스 5∼15 중량부 및 부푸름수지 2∼5 중량부를 포함하여 이루어진 전력케이블용 반도전 수밀 펠렛 화합물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 화합물의 체적고유저항이 106Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 화합물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 화합물의 무늬점도(ML1+4, 130℃)가 10∼30인 것을 특징으로 하는 화합물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 화합물의 가열감량(200℃×15분 가열)이 0.4% 이하이며, 적하성(105℃×48시간) 및 박리성이 없는 것(잔유없음)을 특징으로 하는 화합물.
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