KR20070055425A - 내화성 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 절연 코팅 내에 뻗어있는 적어도 하나의 전도체를 포함하는 내화성 케이블(fire-resistant cable)에 관한 것이다. 본 발명은 적어도 하나의 절연 코팅이 중합체 및 섬유질의 필로실리케이트를 포함하는 내화성 조성물로 제조되는 것을 특징으로 한다.
내화성 케이블, 절연 외피, 중합체, 섬유질의 필로실리케이트(fibrous phyllosilicate)

Description

내화성 케이블{FIRE-RESISTANT CABLE}
본 발명은 극도의 온도 상태를 견딜 수 있는 케이블에 관한 것이다.
본 발명은 제한적이지는 않지만 고온 및/또는 직접적으로 화염의 영향을 받을 때 정해진 시간 동안 제 기능을 발휘하는 전력 또는 전기 통신 케이블 분야에 특히 바람직하다.
요즘, 케이블 제조 산업의 주요한 화제는 극도의 온도 상태, 특히 화재시에 직면하게 되는 상황 하에서의 케이블의 거동 및 성능을 향상시키는 것이다. 본질적으로 안전을 이유로, 불길이 번지는 것을 지연시키고 또한 화염을 견딜 수 있는 케이블의 능력을 최대화하는 것이 필수적이다. 불길이 번지는 것을 현저하게 지연하는 것은 건물을 소개(疎開)하거나 및/또는 적절한 소화(消火) 수단을 배치하는데 필요한 시간을 확보하게 한다. 더 나은 내화성(fire-resistance)은 케이블이 더 천천히 분해되기 때문에 더 오랫동안 계속적으로 작동하게 할 수 있다. 안전 케이블은 또한 주위 환경에 유해하지 않아야 한다. 즉, 그 케이블이 극도의 온도 상태에 있을 때 독성이 있거나 및/또는 너무 불투명한 연기를 발생시키지 않아야 한다.
케이블이 전력를 전달하거나 또는 데이타를 전송하기 위한 전기용 또는 광학용이든지 간에, 그 케이블은 개략적으로 적어도 하나의 절연 요소 내부에 뻗어있는 적어도 하나의 전도체 요소로 구성된다. 적어도 하나의 절연 요소는 또한 보호수단으로서 행동할 수 있고 및/또는 케이블은 또한 외장을 구성하는 적어도 하나의 특정 보호 수단을 포함할 수 있다. 케이블 제조시에 사용되는 가장 우수한 절연 및/또는 보호 물질이 존재하지만, 유감스럽게도 그것들 중 많은 것들이 또한 가연성이 높은 물질이라고 알려져 있다. 특히 폴리올레핀 및 그 공중합체, 즉 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 및 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 및 프로필렌 공중합체가 여기에 해당한다. 실질적으로, 이러한 과도한 가연성은 화염을 견디기 위해 필요한 상기의 조건들과 전적으로 양립할 수 없다.
케이블 제조 분야에서는 절연 및/또는 외장 물질로서 사용되는 중합체의 화염에서의 거동을 개선하기 위한 많은 방법이 있다.
현재까지 가장 널리 사용되는 해결책은 중합체 기질에 분산된 할로겐화된 부산물의 형태로 할로겐화된 화합물을 사용하거나, 또는 예를 들어 폴리염화비닐(PVC)과 같은 할로겐화된 중합체 형태를 직접적으로 사용하는 것이다. 그러나, 현재의 규정은 이러한 형태의 물질을 제조하거나 또는 화재가 발생한 경우 이러한 물질이 분해될 때에 본질적으로 존재하는 잠재적인 독성 및 부식성 때문에 그 물질의 사용을 금지하는 경향이 있다. 이러한 것은 특히 문제의 분해가 화재시에 우연히 발생하는 경우뿐만 아니라 소각하는 동안에 자발적으로 발생하는 경우 역시 사실이다. 여하튼, 할로겐화된 물질을 재활용하는 것은 여전히 문제가 있다.
이러한 점이 바로 점점 더 비-할로겐화된 난연성(fire-retardant) 충전제, 및 특히 수산화알루미늄 또는 수산화마그네슘과 같은 금속성 수산화물을 사용하게 되는 이유이다. 그럼에도 불구하고, 이러한 형태의 기술적인 해결책은 불길이 번지는 것을 방지한다는 측면 또는 내화성 측면에서, 만족스러운 수준의 효과를 달성하기 위하여 다량의 충전제를 사용해야 하는 결점이 있다. 예를 들면, 금속성 수산화물 함량은 일반적으로 원료의 전체 조성물의 50% 내지 70%에 달할 수 있다. 유감스럽게도, 이러한 상당량의 충전제의 혼합은 그 원료의 점도를 상당히 증가시키고, 결과적으로 압출 속도를 떨어뜨려 결국 생산성을 상당히 감소시킨다. 과도한 분량의 난연성 첨가제를 첨가하는 것은 또한 케이블의 기계적 특성 및 전기적 특성을 상당히 하락시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 절연 및/또는 외장 물질로서, 크기가 1 마이크로미터 이하인 무기 입자들이 그 내부에 분산된 유기 기질 형태의 나노복합체(nanocomposite)를 사용하는 것이 알려져 있다. 이점에 있어서, 중합체 형태의 유기상을 박편 구조인 점토에 기초한 무기상과 혼합하는 것은 내화성 측면에서 만족스러운 결과를 제공한다.
그럼에도 불구하고, 이러한 형태의 나노복합체를 제조하는 것은 가능한 한 친유기적인 성질을 부여하기 위하여 선처리(prior treatment) 되어야 할 점토 충전제를 필요로 한다. 이러한 개념은 중합체 사슬이 점토의 박편 사이를 침투하여 그 사이에서 위치를 차지하는 것을 더 쉽게 해준다. 관련 분야에서는 이러한 표면 처리를 행하는 많은 방법이 있다. 그러나, 사용되는 기술이 무엇이든지 간에, 이러한 피할 수 없는 부가 단계는 특히 최종 절연 및/또는 외장 물질의 제조 비용을 상승시킨다는 점에서 바람직하지 않다. 또한, 효과가 있기 위해서는 점토 박편이 벗겨져 떨어져야 한다. 즉, 점토 박편은 서로 분리되어 중합체 기질 내에 균일하게 분포되어야 한다. 산업적 플라스틱 가공 설비로 우수한 박리 작용을 달성하는 것은 어렵다.
따라서, 본 발명의 대상에 의해 해결될 기술적인 문제점은 적어도 하나의 절연 외피 내에 뻗어있는 적어도 하나의 전도체 요소를 포함하는 케이블을 제안하는 것으로, 상기 케이블은 기계적 특성, 전기적 특성 및 내화성을 유지하면서 특히 제조 비용이 상당히 저렴하여 선행 기술의 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 현재 부과된 기술적인 문제점에 대한 해결책은 적어도 하나의 절연 외피 또는 적어도 하나의 외장이 중합체 및 섬유질의 필로실리케이트(fibrous phyllosilicate)를 포함하는 내화성 조성물로 제조되는 것이다.
본 발명에서 전도체 요소라는 개념은 전기의 도체 및 빛의 도체 모두를 포함하는 것으로 사용된다는 점이 강조되어야 한다. 따라서, 본 발명은 케이블이 전력을 전달하기 위한 것이든 또는 데이타를 전달하기 위한 것이든 상관없이 전기 케이블 또는 광학 케이블 모두에 관한 것이다.
그 이름이 암시하는 것처럼, 섬유질의 필로실리케이트는 섬유질 형태의 미세 구조를 가진다. 이는 일반적으로 미시규모(microscopic) 크기에서 집합체 형태의 구조 및 나노규모(nanoscopic) 크기에서 박편 형태의 엷은 막 구조를 나타내는 선행기술에서 사용된 점토 충전제와 상당한 차이가 있다. 여하튼, 섬유질의 필로실리케이트는 특이한 물리화학적 구조로 인해 이하의 특유한 성질: 큰 폼 팩터(form factor), 매우 큰 다공성 및 특정 부위, 큰 흡수 용량, 낮은 이온성 및 높은 열 안정성을 제공한다.
섬유질의 필로실리케이트가 중합체 기질에 분산될 때, 그 필로실리케이트는 나노충전제(nanofiller), 즉 입자들이 나노미터 크기인 충전제로서 취급될 수 없다. 섬유질의 필로실리케이트를 구성하는 섬유질의 크기는 일반적으로 관련 분야에서 그 섬유질의 필로실리케이트의 크기가 마이크로미터로 표현된다는 사실에서 확인할 수 있는 것처럼, 대부분의 부분에서 나노미터보다 훨씬 더 크다.
본 발명에 따른 조성물은 전적으로 만족스러우면서도, 케이블을 절연하거나 및/또는 외장하기 위한 이러한 형태의 물질을 사용하는 것과 양립할 수 있는 화염에서의 거동을 제공한다. 섬유질의 필로실리케이트를 첨가하는 것은 화염의 번짐 방지 및 내화성 측면 모두에서, 중합체 물질의 화염에서의 거동을 상당히 향상시킨다.
또한,선행 기술의 점토에 기초한 충전제와 비교하여, 섬유질의 필로실리케이트는 선(先) 표면 처리 및 특히 점토 충전제를 친유기성으로 만들기 위해 필수적인 비용이 비싼 선행 처리 없이도 사용하기에 적절하다는 이점이 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 내화성 조성물의 섬유질의 필로실리케이트는 세피올라이트(sepiolite), 팔리고스카이트(palygorskite), 애타풀자이트(attapulgite), 칼리페사이트(kalifersite), 로울리나이트(loughlinite) 및 팔콘도이트(falcondoite)에서 선택되며, 세피올라이트가 바람직하다. 그러나, 문헌에서는 종종 팔리고스카이트와 애타풀자이트가 동일한 필로실리케이트로 취급되는 경우가 있다.
세피올라이트의 특이한 물리화학적 구조로 인해 특유한 성질: 매우 큰 다공성 및 특정 부위, 큰 흡수 용량, 낮은 이온성 및 높은 열 안정성이 제공된다.
특히 바람직하게는, 본 발명의 내화성 조성물은 중합체 100 중량부에 대하여 섬유질의 필로실리케이트, 바람직하게는 세피올라이트를 60 중량부 이하로 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 내화성 조성물은 중합체 100 중량부에 대하여 섬유질의 필로실리케이트, 바람직하게는 세피올라이트를 5 내지 30 중량부 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 내화성 조성물의 중합체는: 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 에틸렌 및 프로필렌 공중합체(EPR); 에틸렌, 프로필렌, 디엔 삼량체(EPDM); 에틸렌 및 비닐 아세테이트 공중합체(EVA); 에틸렌 및 메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA); 에틸렌 및 에틸렌 아크릴레이트 공중합체(EEA); 에틸렌 및 부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA); 에틸렌 및 옥텐 공중합체; 에틸렌에 기초한 중합체; 프로필렌에 기초한 중합체; 또는 상기 성분들의 어떤 혼합물에서 선택된다.
특히 바람직하게는, 본 발명의 내화성 조성물은 예를 들어 말레산무수물, 실란, 또는 에폭시와 같은 극성 화합물이 융합된 적어도 하나의 중합체를 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 따르면, 본 발명의 내화성 조성물은 적어도 하나의 극성 단량체로 제조된 적어도 하나의 공중합체를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 내화성 조성물은 또한 이하의 화합물: 금속성 수산화물; 금속성 산화물; 금속성 탄산염; 활석; 카올린; 카본 블랙; 실리카; 규산염; 붕산염; 주석산염; 몰리브덴산염; 흑연; 인(phosphorus)에 기초한 화합물; 및 할로겐화된 난연성 작용제에서 선택된 적어도 하나의 화합물로 구성된 2차 충전제를 포함한다.
실질적으로, 이하의 실시예에서 명확히 알 수 있는 것처럼, 특히 섬유질의 필로실리케이트를 적어도 하나의 금속성 수산화물에 기초한 2차 충전제와 혼합함으로써 화염에 저항하는 능력 면에서 매우 우수한 결과가 획득된다.
특히 바람직하게는, 2차 충전제의 함량은 중합체 100 중량부에 대하여 1200 중량부이거나 이보다 더 적다.
바람직하게는, 본 발명의 내화성 조성물은 중합체 100 중량부에 대하여 2차 충전제를 150 내지 200 중량부 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 내화성 조성물은 항산화제, 자외선 안정제 및 윤활제에서 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함한다.
도 1은 세피올라이트를 포함하는 샘플 13 내지 16의 열 방출 속도를 나타내는 그래프;
도 2는 팔리고스카이트를 포함하는 샘플 17 내지 20의 열 방출 속도를 나타내는 그래프; 및
도 3은 세피올라이트, 팔리고스카이트 또는 계면 활성제를 포함하는 샘플 21 내지 25의 열 방출 속도를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 이하의 실시예에 대한 설명으로 보다 명확해질 것이다; 이하의 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하기 위한 것이다.
실시예 Ⅰ 내지 Ⅴ 모두는 케이블용 절연 및/또는 외장 물질로서 사용하기 위한 조성물에 관한 것이다. 또한, 표 1 내지 5에 기재된 모든 수량 표시는 중합체 100 중량부에 대한 각 성분의 중량부로 표현된다.
실시예 Ⅰ
실시예 Ⅰ는 이미 내화성이 있는 물질의 기계적인 특성에 대한 섬유질의 필로실리케이트, 특히 세피올라이트의 효과를 보여주기 위한 것이다.
표 1은 네 가지 샘플 물질의 여러 성분들의 비율을 나타낸다. 상기 표는 또한 각 샘플의 파열 강도 및 파열시 신장률, 및 더 구체적으로 산소한계지표(Oxygen Limit Index) 및 만약 존재한다면 불이 붙은 액적(droplets)의 형성에 관한 내화성 테스트의 결과를 나타낸다. 모든 테스트의 경우에, 여러 샘플 물질은 일반적으로 테스트 단편 형태로 제조되었다.
샘플 1 샘플 2 샘플 3 샘플 4
EVA 55 55 55 55
PE 35 35 45 45
PE가 융합된 말레산무수물 10 10 0 0
수산화알루미늄 200 195 170 165
세피올라이트 0 5 0 5
항산화제 1 1 1 1
첨가제 3 3 3 3
실란 0 0 1 1
파열강도(MPa) 10 12 11 14
파열시 신장률(%) 290 233 220 210
산소한계지수 35 35 31 31
불이 붙은 액적(droplets)의 형성 여부 예 아니오 예 아니오
우선, 이러한 네 가지 샘플의 유기 기질은 중합체 혼합물, 특히 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리에틸렌 및 선택적으로 폴리에틸렌이 융합된 말레산무수물로 구성되었음을 알 수 있다.
또한, 수산화알루미늄 및 세피올라이트의 혼합 분량은 일정량의 난연성 충전제로 비교하기 위하여 샘플 1 및 2, 그리고 샘플 3 및 4에서 동일하였다.
여하튼, 세피올라이트의 존재는 중합체 물질의 기계적 특성을 상당히 향상시키는 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 이는 파열 강도의 상당한 증가 및 파열시 신장률의 다소 큰 감소 또는 다소 적은 감소에 의해 밝혀진다.
그러나, 무엇보다도, 세피올라이트의 존재는 불이 붙은 액적(droplets) 형성, 즉 일반적으로 적하(dripping)로 언급되는 현상을 방지한다. 이러한 점에서, 이러한 특히 바람직한 특성은 모든 점토로는 획득되지 않음을 알 수 있다.
실시예 Ⅱ
실시예 Ⅱ는 본질적으로 극도의 온도 상태를 이미 견딜 수 있는 물질의 내화성에 대한 세피올라이트의 영향을 보여주기 위한 것이다.
표 2는 케이블 제조 분야에서 일반적으로 실행되는 내화성 테스트를 받은 7가지 물질의 조성을 제공한다. 이러한 목적을 위하여, 여러 샘플 물질은 외장 형태로 제조되었고, 상기 내화성 테스트는 이러한 방식으로 외장된 케이블에 직접적으로 실행되었다.
이러한 테스트의 과정은 개략적으로 다음과 같다: 각 케이블을 U-형태로 휘어서 내화성 물질의 수직 지지 패널에 설치한다. 상기 케이블의 바닥부를 30분 동안 화염, 즉 800℃ 내지 970℃ 범위의 화염에 쬔다. 처음 15분 동안, 상기 지지 패널과 이에 설치된 케이블에 의해 구성된 조립체에 매 5분마다 충격을 가한다. 그 다음 15분 동안, 충격을 패널 및 케이블 조립체에 매 5분에 한 번씩 계속적으로 가하면서 물을 그 케이블의 첫번째 부분에 뿌린다. 이러한 30분 동안, 500 볼트(V) 내지 1000 V의 전압을 또한 케이블의 각 전도체에 적용한다. 만약 전기 고장 또는 파손이 발생하지 않는다면 테스트는 성공한 것이다.
샘플 5 샘플 6 샘플 7 샘플 8 샘플 9 샘플 10 샘플 11
EVA 55 55 55 55 55 55 55
PE 35 35 35 35 45 45 45
PE가 융합된 말레산무수물 10 10 10 10 0 0 0
수산화알루미늄 200 0 180 180 200 180 180
수산화마그네슘 0 200 0 0 0 0 0
세피올라이트 0 0 20 0 0 20 0
붕산아연 0 0 0 20 0 0 20
항산화제 1 1 1 1 1 1 1
첨가제 3 3 3 3 3 3 3
실란 0 0 0 0 1 1 1
화염 테스트 실패 실패 통과 실패 실패 통과 실패
각 중합체 기질의 조성 및 내화성 충전제의 전체 함량에 관한 설명은 실시예 Ⅰ에서의 설명과 동일하다.
샘플 5 내지 8에 대하여 특히 더 살펴보면, 종래의 난연성 충전제만을 포함하는 조성물은 그 충전제가 수산화알루미늄(샘플 5) 또는 수산화마그네슘(샘플 6)이든지 상관없이 내화성 테스트를 통과하지 못하였다. 세피올라이트 대신에 재의 결합력을 향상시키는 것으로 알려진 첨가제인 붕산아연이 존재하더라도 화염 테스트를 못했다(샘플 8).
샘플 9 내지 11에 관한 결과는 본 발명에 따른 조성물(샘플 10)이 심지어 폴리에틸렌이 융합된 말레산무수물과 같은 융화성 작용제(compatibility agent)를 포함하지 않더라도 내화성 테스트를 통과할 수 있다는 것을 보여준다. 즉, 달리 표현하면, 세피올라이트 역시 본 발명의 조성물에 존재하는 여러 가지 중합체 사이에서 융화성 작용제로 작용한다는 것을 의미한다. 이는 또한 실시예 Ⅰ의 내용에서 밝혀진 기계적 특성의 향상에 의해 확인된다.
따라서, 세피올라이트를 포함하는 조성물만이 내화성 테스트를 통과한다(샘플 7 및 10). 그러므로 이러한 섬유질의 필로실리케이트가 연소 중 및 후에 재의 응집력을 상당히 향상시킨다는 것은 명백하다. 그 섬유질 구조에 의해, 세피올라이트는 물질의 표면에서 형성되는 연소 잔류물을 강화시킨다. 따라서, 이러한 잔류물은 우선 물질의 분해로 생긴 어떠한 휘발성 화합물의 확산을 제한하기에 적절한 물리적인 장벽을 구성할 수 있고, 또한 상기 물질로 전달되는 열의 양을 감소시킬 수 있는 열 장벽을 구성할 수 있다.
실시예 Ⅲ
실시예 Ⅲ은 본질적으로 극도의 온도 상태를 견딜 수 있는 물질의 난연성에 대한 세피올라이트의 영향을 보여주기 위한 것이다.
이러한 목적을 위하여, 콘칼로리미터 분석(cone calorimeter analyses)이 실행되었다. 보다 명확하게는, 세피올라이트의 함량이 점차 증가하는 다섯 개의 샘플을 연소시키는 동안, 시간의 흐름에 따른 열 방출 속도를 측정하였다. 도 1은 각각의 샘플에 대응하는 물질의 거동을 나타낸다.
표 3은 시험된 샘플 12 내지 16의 각각의 조성과 함께, 전체 열방출량, 평균 열 방출 속도 및 최대 열 방출 속도와 같은 주요한 특징들을 나타낸다. 표 3에 언급된 여러 가지 특징은 순수하게 실험 측정치를 사용하여 구성된 도 1의 그래프와 달리 평균값에 해당한다.
샘플 12 샘플 13 샘플 14 샘플 15 샘플 16
PE 100 100 100 100 100
세피올라이트 0 5 10 30 50
전체 열방출량(MJ/㎡) 110 105.6 110.7 102.3 105
평균 열 방출 속도(㎾/㎡) 208 279 133 152 128
최대 열 방출 속도(㎾/㎡) 803 784 426 320 283
상기 표에 기술된 값으로부터, 우선 방출되는 열의 전체량은 실질적으로 일정하다는 것을 알 수 있으며, 이는 실질적으로 같은 양의 폴리에틸렌이 모든 테스테에서 사실상 연소 되었음을 의미한다.
또한, 세피올라이트가 첨가되었을 때 연소 에너지가 상당히 감소하였음을 알 수 있다. 최대 열 방출 속도는 세피올라이트가 중합체 100 중량부에 대하여 단지 5 중량부 첨가되었을 때 감소하였다. 이러한 감소는 일종의 안정적 수준에 도달하기에 충분하기 때문에 세피올라이트 30 중량부로 거의 최적화되었다; 상기 세피올라이트 30 중량부와 비교하여 50 중량부의 함량은 주목할 만한 어떠한 현저한 변화를 제공하지 않는다.
또한, 세피올라이트를 사용하는 것은 연소 시간을 연장하는 역할, 즉 바람직하게는 화염이 번지는 것을 지연시키는 역할을 한다는 것을 도 1의 여러 그래프로부터 알 수 있다.
실시예 Ⅳ
실시예 Ⅳ는 팔리고스카이트(palygorskite)를 포함하는 물질에 관한 것으로, 실시예 Ⅲ과 같이 상기 팔리고스카이트는 이러한 물질에 난연성을 제공하는 역할을 한다.
이를 위하여, 분석은 콘칼로리미터(cone calorimeter)를 사용하여 비슷하게 실행되었다. 그러나, 본 실시예에서 열 방출 속도는 팔리고스카이드의 양이 점차 증가하는 네 개의 샘플의 연소 동안에 시간의 흐름에 따라 측정되었다. 도 2는 각 샘플에 대응하는 물질들의 거동을 나타낸다.
표 4는 샘플 17 내지 20의 각각의 조성과 함께, 전체 열방출량, 평균 열 방출 속도 및 최대 열 방출 속도에 관한 주요한 특징들을 나타낸다. 표 3과 같이, 표 4에 언급된 여러 특징들은 평균값이며, 반면 도 2의 그래프는 순수하게 실험 측정치를 이용하여 구성되었다.
샘플 17 샘플 18 샘플 19 샘플 20
EVA 100 100 100 100
팔리고스카이트 0 10 30 50
전체 열방출량(MJ/㎡) 108 103 84 75
평균 열 방출 속도(㎾/㎡) 321 325 145 122
최대 열 방출 속도(㎾/㎡) 1447 1025 401 366
우선, 연소 에너지는 팔리고스카이트가 첨가될 때 상당히 감소하는 것을 알 수 있다. 최대 열 방출 속도는 팔리고스카이트 함량이 중합체 100 중량부에 대하여 10 중량부일 때 이미 감소한다. 이러한 감소는 일종의 안정적 수준에 도달하기에 충분하기 때문에 팔리고스카이트 30 중량부로 거의 최적화되었다; 상기 팔리고스카이트 30 중량부와 비교하여 50 중량부의 함량은 주목할 만한 어떠한 현저한 변화를 제공하지 않는다.
또한, 비록 실시예 Ⅲ 만큼 잘 표시되어 있지는 않지만 팔리고스카이트의 사용은 물질의 연소 시간을 연장하는 역할, 즉 바람직하게는 화염이 번지는 것을 지연시키는 역할을 한다는 것을 도 2의 여러 그래프로부터 알 수 있다.
결론적으로, 팔리고스카이트의 존재는 중합체 물질의 화염에서의 거동을 상당히 향상시키는 역할을 한다는 것을 명백히 알 수 있다.
실시예 Ⅴ
실시예 Ⅴ는 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 만들어진 물질의 기계적 특성 및 내화성에 대하여, 상기 조성물에 계면 활성제를 첨가하는 것의 영향을 보여준다.
표 5는 시험된 샘플 21 내지 25의 각각의 조성을 나타낸다. 또한, 상기 표는 전체 열방출량, 평균 열 방출 속도 및 최대 열 방출 속도에 대하여 콘칼로리미터 분석을 하는 동안 실행된 측정의 평균값을 제공한다. 이러한 점에서, 도 3은 각각의 샘플에 대응하는 물질의 거동을 나타낸다. 표 5는 마지막에 샘플 각각에 대하여 측정된 파열시 신장률을 제공한다.
샘플 21 샘플 22 샘플 23 샘플 24 샘플 25
EVA 100 100 100 80 80
세피올라이트 0 50 0 50 0
팔리고스카이트 0 0 50 0 50
계면 활성제 0 0 0 20 20
전체 열방출량(MJ/㎡) 108 103 84 78 77
평균 열 방출 속도(㎾/㎡) 321 325 145 116 113
최대 열 방출 속도(㎾/㎡) 1447 336 401 325 400
파열시 신장률(%) 700 233 406 304 570
우선, 모든 조성물에서 유기 기질의 양은 일정하며, 따라서 직접적인 비교가 가능하다는 것을 알 수 있다.
다음으로, 계면 활성제는 섬유질의 필로실리케이트에 기초한 조성물의 내화성을 어떠한 식으로도 저하시키지 않는다는 것을 알 수 있다. 이러한 특성은 본 발명의 내용에서 가장 기본적인 형태의 샘플인 샘플 21에 의해 본 실시예에서 획득된 표준 조성물의 내화성 보다도 계속적으로 훨씬 더 좋다.
마지막으로, 계면 활성제의 존재는 단지 섬유질의 필로실리케이트에 기초한 조성물에서 유래한 물질(샘플 22 및 23)과 비교하여 기계적 특성을 개선하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 이러한 점에서, 가장 중요한 이득은 팔리고스카이트로 획득되었음을 알 수 있다.
결론적으로, 섬유질의 필로실리케이트의 존재는 중합체 물질의 화염에서의 거동을 상당히 향상시킬 수 있다는 것은 명백하다. 이러한 형태의 화합물은 중합체 물질의 연소시에 그 재의 응집력을 상당히 증가시키고 적하(dripping)의 문제를 해결하는 이점을 나타낸다. 마지막으로, 중합체 및 섬유질의 필로실리케이트의 혼합물에 기초한 조성물은 화염을 견디고 화염이 번지는 것을 방지하는 실질적인 능력을 나타낸다. 이러한 특성은 또한 절연 물질 형태의 용도 및/또는 전력 또는 전기통신 케이블을 외장하는 것과 전적으로 양립할 수 있다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 절연 외피 내에 뻗어있는 적어도 하나의 전도체 요소를 포함하는 케이블에 있어서,
    상기 적어도 하나의 절연 외피는 중합체 및 섬유질의 필로실리케이트(fibrous phyllosilicate)를 포함하는 내화성 조성물로 제조되는 것을 특징으로 하는 케이블.
  2. 적어도 하나의 절연 외피 내에 뻗어있는 적어도 하나의 전도체 요소를 포함하는 케이블에 있어서,
    중합체 및 섬유질의 필로실리케이트를 포함하는 내화성 조성물로 제조되는 적어도 하나의 보호 외장을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내화성 조성물의 섬유질의 필로실리케이트는 세피올라이트(sepiolite), 팔리고스카이트(palygorskite), 애타풀자이트(attapulgite), 칼리페사이트(kalifersite), 로울리나이트(loughlinite) 및 팔콘도이트(falcondoite)에서 선택되고, 바람직하게는 세피올라이트인 것을 특징으로 하는 케이블.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 중합체 100 중량부에 대하여 섬유질의 필로실리케이트, 바람직하게는 세피올라이트를 60 중량부 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 중합체 100 중량부에 대하여 섬유질의 필로실리케이트, 바람직하게는 세피올라이트를 5 내지 30 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화성 조성물의 중합체는 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 에틸렌 및 프로필렌 공중합체(EPR); 에틸렌, 프로필렌, 디엔 삼량체(EPDM); 에틸렌 및 비닐 아세테이트 공중합체(EVA); 에틸렌 및 메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA); 에틸렌 및 에틸렌 아크릴레이트 공중합체(EEA); 에틸렌 및 부틸 아크릴레이트 공중합체(EBA); 에틸렌 및 옥텐 공중합체; 에틸렌에 기초한 중합체; 프로필렌에 기초한 중합체; 또는 상기 성분들의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 케이블.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 극성 화합물이 융합된 적어도 하나의 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 적어도 하나의 극성 단량체에서 유래한 적어도 하나의 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 금속성 수산화물; 금속성 산화물; 금속성 탄산염; 활석; 카올린; 카본 블랙; 실리카; 규산염; 붕산염; 주석산염; 몰리브덴산염; 흑연; 인(phosphorus)에 기초한 화합물; 및 할로겐화된 난연성 작용제에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 2차 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 중합체 100 중량부에 대하여 2차 충전제를 1200 중량부 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 중합체 100 중량부에 대하여 2차 충전제를 150 내지 200 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화성 조성물은 항산화제, 자외선 안정제 및 윤활제에서 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블.
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