KR20040103776A - 광케이블 또는 전기케이블의 피복을 위한 혼합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연제 첨가물을 갖는 광케이블 또는 전기케이블의 피복을 위한 폴리우레탄을 기초로 하는 혼합물에 관한 것으로, 난연제로는 수산화 금속과 적어도 하나의 인산에스테르가 첨가되고, 규산염층을 추가적으로 포함한다.

Description

광케이블 또는 전기케이블의 피복을 위한 혼합물{MIXTURE FOR JACKETS OF OPTICAL OR ELECTRIC CABLE}
본 발명은 광케이블 또는 전기케이블의 피복에 사용되는 폴리우레탄을 기초로 하는 혼합물에 관한 것이다.
열가소성 폴리우레탄(TPU)은 뛰어난 기계적 특성 때문에, 높은 기계적 부하에 노출된 케이블과 도선의 피복 물질로 자주 사용되는 재료이다. 하지만 열가소성 폴리우레탄은 난연성이 없다. 따라서, 화재가 나면, 폴리우레탄이 케이블 또는 도선으로 침투한다.
이른바 난연제를 첨가하여 열가소성 폴리우레탄의 내화성이 개선될 수 있으며, 이와 같이 난연제가 첨가된 열가소성 폴리우레탄으로 제작된 케이블과 도선은요구를 만족시킬 수 있다.
열가소성 폴리우레탄을 위한 난연제로는, 삼산화 안티몬(antimony trioxide)과 화합한 할로겐 함유 물질이 알려져 있다. 또한, 예를 들면 인산 에스테르(phosphoric acid ester)와 같은 할로겐을 포함하지 않는 물질이나, 질소 함유 화합물을 가진 인산 에스테르 조합도 알려져 있다.
할로겐 함유 물질들은, 화재시 독성이 있을 뿐만 아니라 부식성 가스(예를 들면, 염산 등)을 발생시키는 화합물이 생기는 단점이 있다. 따라서, 이와 같은 난연제를 포함하는 화합물(compounds)은 폭발가스의 부식성(IEC 754-2)과 비할로겐(VDE 0472/T.815)과 관련하여 요구를 충족시키지 못한다.
할로겐을 포함하지 않은 난연제는 화재시 부식성 가스를 발생시키지는 않지만, 인산 에스테르만이 사용되면 난연성이 충분하지 않다는 단점이 있다. 또는, 추가적으로 질소를 함유한 물질이 사용되면 질소산화물(NOx)과 시안화수소(HCN 청산)와 같이 질소를 함유한 독성 화합물이 상당량 방출된다.
EP 0 537 013 B1에는 열가소성 수지를 위한 난연성 실리콘 조성물이 알려져 있다. 보통의 경우, 가연성 열가소성 수지에 난연제가 분말형태로 첨가된다. 난연제는 실리콘 오일(silicone oil)과 실리콘 수지(silicone resin)와 수산화 마그네슘(magnesium hydroxide)가 특정비례로 구성된다.
열가소성 수지는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리우레탄(polyurethan), 폴리아미드(polyamide), 또는 다른 열가소성 수지일 수있다.
또한, 혼합물에는 인산염류와, 필러(filler)로서 산화알루미늄 트리하이드레이트(aluminium oxide trihydrate)가 첨가될 수 있다.
EP 0 537 013 B1에서, 난연성과 관련한 근본적인 효과는 실리콘 오일과, 실리콘 오일에 용해가능한 실리콘 수지와, 수산화 마그네슘으로 달성된다.
EP 1 167 429 A1에는 광케이블 또는 전기케이블의 피복에 사용되는 폴리우레탄을 기초로 한 혼합물이 알려져 있다. 이 혼합물에는 난연제로 수산화 금속(metal hydroxide)과 적어도 하나의 인산 에스테르가 첨가된다.
DE 199 21 472 A1에는 수산화 금속과, 유기 삽입 규산염층(silicate layer)을 포함하는 난연성 폴리머 화합물이 알려져 있다. 수산화 금속과 유기 삽입 규산염층으로 이루어진 난연제를 사용함으로써, 할로겐 또는 인유기성 난연제를 사용할 필요가 없다.
저농도의 폴리에틸렌과 에틸렌비닐아세테이트 코폴리머(ethylene vinyl acetate copolymer)로 구성된 폴리머 화합물에 대해서는 난연제의 첨가를 통해 LOI가 29에서 39까지 달성되었다.
본 발명의 목적은 할로겐이나 질소를 함유한 물질을 포함하지 않으면서 IEC 754-2와 VDE 0472/T.815의 규정을 충족시킬 수 있는, 열가소성 폴리우레탄을 기초로 하는 혼합물을 제공하는데 있다. 또한, 이러한 혼합물로서 난연성이 향상되고독성가스 방출이 현저히 감소된 혼합물을 제공하는 것이다.
도 1 내지 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합물의 실험데이터를 도시한 그래프이다.
본 발명의 근본적인 장점은, 인산에스테르와 벤토나이트(bentonite)가 동시에 사용됨으로써 폴리우레탄 혼합물의 난연성이 개선될 수 있으며, 폴리우레탄 혼합물이 필요한 기계적 수치를 갖지 못할 정도로 수산화 금속의 함유량을 증가시킬 필요가 없다는 것이다.
본 발명에 의한 혼합물은 난연성, 부식성 및 할로겐을 포함하지 않는 면에서 요구를 충족시키며, 화재시 독성물질 NOX와 NCN가 종래 제품을 사용할 경우와 비교하여 소량만을 방출한다. 또한, 화재시 방출되는 에너지와 카본블랙(carbon black)의 양도 종래 혼합물보다 현저히 낮다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더 상세히 설명한다.
표 1의 배합법에 따라 여러 혼합물이 만들어진다.
실시예 1 2 3 4 5
폴리에테르우레탄 100 100 100 100 100
인산에스테르 19 19 19 14 -
수산화 알루미늄 67 67 50 50 89
규산염 층 - 10 10 10 11
열 방출량(최대)[kW/m2] 505 214 242 316 280
시간(최대)[sec] 155 270 265 235 110
강도[Mpa] 25 24 26 27 10
신장률[%} 560 550 540 560 200
혼합물 1은 EP 1 167 429에 나오는 예(example)의 사전기준에 따라 만들어진다.
혼합물 5는 DE 199 21 472에 나오는 예와 일치한다. DE 199 21 472의 혼합물 3과 7에서는 수산화 알루미늄에 대한 높은 함유량 때문에, 폴리우레탄을 가지며 검사에 적합한 혼합물을 만들수 없었다.
실시예 2, 3, 4는 본 발명에 따른 화합물이다.
화합물 1 내지 5는 내부 반죽기(internal kneader)에서 만들어진 후, 가열이 가능한 압축 플레이트에서 제조된다. 원뿔 열량계(Cone-Calorimeter) 측정을 위한 플레이트는 두께가 약 3 mm였으며, 강도와 신장률의 시험을 위해서는 약 0.8 mm였다. 원뿔 열량계(Cone-Caloimeter)측정은 50 kW/m2의 가열성능으로 실시되었다.
실시예들은 다음사항을 보여준다.
- 규산염 층(layer)의 첨가로 인해, 수산화 금속과 인 화합물을 포함하는 TPU 화합물의 화재반응이 현저히 개선될 수 있다.
- 인 화합물로 인해 수산화 금속의 함유량을 현저히 감소시킬 수 있기 때문에, 인 화합물을 첨가할 필요가 있다.
특히, 우수한 기계적 특성을 가진 폴리우레탄에서는 이러한 기계적 특성이 크게 상실되지 않도록 하기 위하여, 첨가제 함유량을 낮게 유지하는 것이 중요하다.
케이블을 위해 TPU 화합물이 사용되면, 표준 VDE 0282 부분 10으로 25Mpa의 최저강도와 적어도 300%의 파단신장률(elogation at break)이 주어진다. 이러한 수치는 예 5의 화합물로는 달성될 수 없다.
또한, 금속 수산화물에 대한 높은 함유량으로 인해 화합물이 뻣뻣해져서 유연한 케이블을 위해서는 더 이상 사용될 수 없다.
예 2 내지 4까지에 존재하는 인산에스테르는 유연성이 계속해서 유지되도록 한다.
그 결과는 도 1 내지 3의 그래프에 도시되어 있다.
본 발명에 다른 혼합물은 할로겐이나 질소를 함유한 물질을 포함하지 않으면서 IEC 754-2와 VDE 0472/T.815의 규정을 충족시킬 수 있다. 또한, 이러한 혼합물은 난연성이 향상되고 독성가스 방출이 현저히 감소된다.

Claims (9)

  1. 소위 난연제 첨가물을 갖는 광케이블 또는 전기케이블의 피복을 위한 폴리우레탄을 기초로 하는 혼합물에 있어서,
    상기 난연제로 수산화 금속과 적어도 하나의 인산에스테르가 첨가되고, 규산염(slicate) 층을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 폴리에테르우레탄(polyetherurethan)인 것을 특징으로 하는 혼합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수산화 금속으로는 수산화 알루미늄(aluminium hydroxide)이나 산화알루미늄 트리하이드레이트(aluminium oxide trihydrate)가 사용되는 것을 특징으로 하는 혼합물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수산화 금속으로는 수산화 마그네슘(magnesium hydroxide)이 사용되는 것을 특징으로 하는 혼합물.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인산에스테르는 저휘발성 인산에스테르인 것을 특징으로 하는 혼합물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규산염층은 유기친화성(organophilic) 벤토나이트(bentonite)인 것을 특징으로 하는 혼합물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    30 내지 70%의 폴리에테르우레탄과, 25 내지 60%의 수산화 알루미늄 및/또는 산화알루미늄 트리하이드레이트와, 15 내지 25%의 인산에스테르와, 5 내지 15%의 벤토나이트를 포함하고, 필요에 따라 가공 보조물(processing auxiliaries), 염료 등을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인산에스테르로는 레조시놀-비스-디페닐포스페이트(Resorcinol-bis-diphenylphosphate)가 사용되는 것을 특징으로 하는 혼합물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 혼합물로 만들어진 피복을 가진 전기케이블 또는 도선에 있어서,
    상기 피복은 엇갈려 있고, 바람직하게는 방사형으로 교차 결합된 것을 특징으로 하는 전기케이블 또는 도선.
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