KR20080025817A - 비할로겐계 난연제가 첨가된 통신 케이블 - Google Patents

Abstract

우수한 유연성과 인장강도 등의 기계적 물성을 가지고 PE 등의 재료에 대하여 열융착성을 나타내며, 또한 우수한 난연성을 가지는 비할로겐계 난연 케이블로서 통신 케이블을 감싸는 외피층으로 이루어지고, 상기 외피층은 폴리에틸렌 수지 또는 해당 수지를 주체로 하는 수지 조성물과 비할로겐계 난연제인 금속수산화물 난연제로부터 선택되는 난연제를 수지 조성물의 가교체 100중량부에 대하여 100~140중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비할로겐계 난연 케이블. 특히 외피층에 특정한 난연제를 소정범위 함유하는 비할로겐계 난연 케이블을 제공한다

폴리에틸렌, 난연, 통신 케이블, 비할로겐

Description

비할로겐계 난연제가 첨가된 통신 케이블{Telecommunication cable within non-halogen fire retardants}

도 1은 본 발명의 비할로겐계 난연 케이블의 일례를 케이블 길이 방향에 수직인 면으로 절단한 단면도이며, 이 도면에 나타나는 것과 같이 본 발명의 비할로겐계 난연케이블은 통신케이블(1). 그 외주를 피복하는 외피층(2)으로 이루어진다.

본 발명은 난연성의 케이블 외피층에 관한 것으로서, 환경부하물질인 할로겐계의 난연제를 포함하지 않는 비할로겐계 난연 케이블에 관한 것이다. 특히 사무실 및 가정 등 옥내용으로 사용되는 비할로겐계 난연 케이블에 관한 것이다.

옥내용의 케이블에는 난연성이 매우 중요한 인자여서, 케이블 외피층은 난연성의 재질로 구성될 필요가 있다. 폴리에틸렌 수지 및 그 혼합물은 가연성이어서, 단독으로는 옥내용의 케이블 규격에 규정된 난연성을 만족할 수가 없다. 그래서, 종래는 염소계나 취소계 등의 할로겐계의 난연제가 배합되어 있었다.

그런데, 최근의 환경 문제에 대한 대응의 필요성으로부터, 화재시나 소각처리시에 할로겐화 수소 등의 유해가스나 다이옥신 등의 유해물질을 생성할 우려가 있는 할로겐계의 난연제를 사용하지 않는 것이 요구되게 되었다. 그래서 할로겐계 난연제를 대신하는 비할로겐계의 난연제의 사용이 검토되고 있지만, 종래에는 비할로겐계의 난연제를 사용하더라도 할로겐계의 난연제와 같은 우수한 난연성은 얻지 못하며, 또한 난연성을 확보하기 위해서 난연제를 늘리면 열융착성이나 기계적 물성의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.

이상과 같은 배경으로부터, 옥내용 케이블로서의 기본적인 성능, 유연성이나 기계적 강도 등을 만족함과 동시에, 폴리에틸렌 수지 등의 몰드 재료에 대하여 우수한 열융착성을 나타내고, 또한 할로겐계 등의 환경부하물질을 포함하지 않음에도 불구하고 우수한 난연성을 가지고, 바람직하게는 또한 인장강도도 우수한 케이블의 개발이 요망되고 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하여 할로겐계 등의 환경부하물질을 포함하지 않는 케이블로서 , 우수한 유연성이나 기계적 강도를 가지고, 폴리에틸렌 수지의 몰드 재료에 대하여 열융착성을 나타내고, 또한 우수한 난연성을 가지는 비할로겐계 난연케이블, 바람직하게는 또한 인장강도가 우수한 비할로겐계 난연케이블을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명에서 상기의 과제에 대하여 예의 검토한 결과, 폴리에틸렌 케이블에 금속수산화물로부터 선택되는 난연제의 특정한 범위의 양을 함유시킴과 동시에 통신 케이블 내부에 폴리에틸렌계 수지를 사용함으로써, 우수한 유연성이나 기계적 강도를 가지고, 폴리에틸렌의 몰드 재료에 대하여 우수한 열융착성을 나타냄과 동시에, 우수한 난연성을 가지는 비할로겐계 난연 케이블을 얻을 수 있는 것을 찾아내었다. 또한 본 발명은, 내부 시스에 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘으로 이루어지는 난연제를 특정한 범위의 양을 포함시킴으로써, 인장강도가 우수한 비할로겐계 난연케이블을 얻을 수 있는 것을 찾아내어, 이것들의 지견에 근거하여 본 발명을 완성했다.

본 발명은, 그 청구항 1로서, 통신 케이블, 그 외주를 피복하는 외피층으로 이루어지는 난연 케이블에 있어서, 상기 외피층은 폴리에틸렌 수지 또는 해당 수지를 주체로 하는 수지 조성물과 비할로겐계 난연제인 금속수산화물 난연제로부터 선택되는 난연제를 수지 조성물의 가교체 100중량부에 대하여 100~140중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비할로겐계 난연 케이블. 특히 외피층에 특정한 난연제를 소정범위 함유하는 비할로겐계 난연 케이블을 제공하는 것을 요구한다.

이러한 구조의 전선은 통신케이블(1)의 주위에 외피층(2)을 순차적으로 압출 피복 함으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 비할로겐계 난연 케이블은 상기 구조를 가지며 또한 다음 1), 2)를 그 특징으로 한다.

1) 난연 케이블은 폴리에틸렌 수지를 주체로 하는 수지조성물로 구성된다.

2) 외피층의 금속 수산화물로 선택되는 난연제를 가교체 100 중량부에 대하여 100~140중량부를 포함한다.

이하, 각각의 특징에 대하여 설명한다.

외피층은 종래의 옥내용 통신 케이블의 개재에 상당하는 것이지만, 여기에 폴리에틸렌 수지를 사용함으로써 우수한 난연성을 가진 비할로겐계 케이블을 얻을 수 있다.

종래의 옥내용 통신 케이블의 개재에는 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드와 같은 재질이 사용되고 있었다. 그러나 이들의 재질을 외피층에 사용한 경우, 난연성을 확보하기 위해서 필요한 다량의 난연제를 함유시키면 폴리에틸렌 등의 몰드 재료에 대한 열융착성이 불충분해진다.

또한, 외피층의 불충분한 난연성을 보충하기 위해서 난연제를 다량 함유시키더라도 외피층의 재질이 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드로 이루어지는 경우에는 옥내용 통신케이블로서의 충분한 난연성을 얻을 수 없다. 예컨대, 폴리에틸렌 수지나 폴리비닐클로라이드로 이루어지는 수지분 100중량부에 대해 금속수산화물의 난연제를 100중량부까지 배합하더라도 충분한 난연성은 얻을 수 없다.

본 발명에 의해 외피층은 난연성, 열융착성을 한층 더 높이기 위해서 난연제를 포함하는 것이 바람직하며, 이에따른 기계적 물성을 보상해주기 위해 기타 첨가제를 첨가해줌으로써 우수한 열융착성을 얻을 수 있고 또한 기계적 물성. 예컨대 -20℃에서 저온 특성 시험을 했을 때의 파손 등을 막을 수 있다.

특히, 난연제로서 수산화 알루미늄 및 / 또는 수산화마그네슘을 폴리에틸렌 수지 100중량부에 대해 85～180중량부의 범위로 외피층에 함유시킴으로써, 상기의 효과와 함께 인장강도 등의 기계적물성이 우수한 비할로겐계 난연 케이블을 얻을 수 있기 때문에 보다 바람직하다. 상기 난연제의 함유량이 85중량부 미만에서는 난연성, 열융착성을 보다 더 높이는 효과가 불충분해지는 경우가 있고, 한편 180중량부를 넘으면 인장강도 및 기계적 물성이 저하하기 때문에 기계적 물성을 확보하는 관점에서는 함유량은 180중량부 이하로 할 필요가 있다.

외피층의 난연제량은 더욱 바람직하게는, 100～140중량부이다. 이 범위로 하여 케이블의 열융착성, 난연성, 우수한 인장강도를 보다 여유를 가지고 확보할 수 있다. 외피층에 포함되는 난연제로서 상기 수산화알루미늄이나 수산화마그네슘이 예시되지만 그 중에서도 수산화알루미늄은 난연효과가 크기 때문에 특히 바람직하다.

또한 외피층에 사용되는 폴리에틸렌계 수지로는 폴리에틸렌, 에틸렌 초산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌아크릴산에틸공중합체(EEA)등의 에틸렌아크릴산 에스테르 공중합체, Grafted PE, 에틸렌α올레핀 공중합체, 에틸렌아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌아크릴산 부틸 공중합체, 에틸렌메타크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌아크릴산 공중합체, 부분 켄화 EVA, 무수 말레산 변성 폴리올레핀, 에틸렌 아크릴산 에스테르 무수 말레산 공중합체 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용하더라도 좋다.

상기 예시한 것 중에서도, 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌아크릴산 에틸 공중합체(EEA)가 바람직하고, 특히 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)는 기계적 강도가 크고 내마모성이 우수하기 때문에 바람직하다.

외피층을 구성하는 상기 수지 또는 수지조성물에는 수지에 일반적으로 배합되는 산화방지제, 열화방지제, 착색제, 가교보조제, 점착부여제, 윤활제, 연화제, 충전제, 가공조제, 커플링제 등을 첨가할 수 있다.

산화방지제로는 페놀계 산화방지제, 아민계 산화방지제, 유황계 산화방지제, 아인산 에스테르계 산화방지제 등이 사용된다.

열화방지제로는 HALS(힌더드 아민계 광안정제), 자외선흡수제, 금속불활성화제, 가수분해 방지제 등이 예시된다.

착색제로서는 카본 블랙, 티탄 화이트 외 유기안료, 무기안료 등이 예시된다. 이들은 색의 식별을 위해 또는 자외선흡수를 위해서 첨가할 수 있다.

가교를 위해 가교보조제를 반드시 첨가할 필요는 없지만, 가교효율을 높이기 위해서 1～10중량부를 첨가하는 편이 바람직하다. 가교보조제로서는 트리아닐 이소시아눌레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, N, N＇-메타페닐렌비스말레이미드, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 아크릴산아연, 메타크릴산 아연 등이 예시된다.

점착부여제로서는, 쿠마론 인덴수지, 폴리테르펜 수지, 키실렌포름알데히드수지, 수소첨가 로진 등이 예시된다. 그 외 윤활제로서 지방산,, 불포화지방산, 그들의 금속염, 지방산아미드, 지방산에스테르 등, 연화제로서 광물유, 식물유, 가소제 등, 충전제로서 탄산칼슘, 탈크, 클레이 실리카, 산화아연, 산화몰리브덴 등, 커플 링제로서는, 상기 실란커플링제 이외에 이소프로필 트리이소스테아로일티타네이트, 이소프로필트리 (N-아미노에틸-아미노에틸) 티타네이트 등의 티타네이트계 커플링제 등을 필요에 따라서 첨가할 수 있다.

본 발명의 비할로겐계 난연케이블은, 할로겐계 등의 환경부하물질을 포함하지 않는 케이블로서, 우수한 기계적강도를 가지고, 폴리에틸렌의 몰드 재료에 대하여 열융착성을 나타내고, 또한 우수한 난연성을 가진다. 또한 외피층에 수산화알루미늄 및/또는 수산화마그네슘으로 이루어지는 난연제를, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 85～180중량부를 포함하는 비할로겐계 난연 케이블은 내마모성에도 우수하다. 이와 같이 우수한 특징을 갖는 본 발명의 비할로겐계 난연 케이블은 옥내용 난연성 통신케이블에 적합하게 사용된다.

도 1은 본 발명의 비할로겐계 난연 케이블의 일례를 나타내는 단면도이다.

(부호의 설명)

101 통신케이블

102 난연 외피층

실시예

이하에서 실시예를 사용하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 한정되는 것이 아니다.

(외피층의 제조)

반복실험을 통해 최적의 난연효과를 보인 최종 formulation은 다음과 같고,

폴리에틸렌 수지 : 75phr, 물성보상 resin(EVA 등) : 15phr, Compactibilizer : 25phr,

ATH(Aluminum Hidroxide) : 120phr, A/O(Anti Oxidant) : 0.5phr, Lubricant : 1phr

상기와 같은 조성비의 난연 컴파운드를 원료로 내관 시제품을 제작하기 위하여 금형설계 및 제작, 공정 설계, 압출공정 등의 과정을 수행하여 외피층의 재료를 얻었다.

(케이블의 평가)

상기의 방법에 의해 얻어진 케이블에 대하여, 하기의 방법으로 비중분석, 난연성, 인장강도 시험을 실시하였다.

Base Resin1(BR1) + Mg(OH)2, Base Resin1 + ATH, Base Resin2(BR2) + Mg(OH)2, Base Resin2 + ATH 각각 85phr 비할로겐 난연제가 첨가된 컴파운드 4종류 컴파운드 fomulation 에 대한 난연특성을 비교하였다.

(1) 비중분석

4종류 난연컴파운드 fomulation에서 각각의 비중데이터에서 컴파운드에 함유된 난연제 (Mg(OH)2, Al(OH)3) 중 주원소인 Mg, Al 의 함유량 각각을 아래와 같이 나타내었다.

(2) 난연성

EEA+Mg(OH)2 85phr 와 EVA+ATH 85phr 난연컴파운드에서 산소지수는 각각 32% 와 26%를 나타내었다. 이 결과로부터 EVA+ATH 난연컴파운드에서 더 많은 ATH 난연제 즉 120phr 이상을 첨가하여야만 난연성이 향상될 것으로 예상된다.

(3) 인장강도

4종류 85phr 비할로겐 난연컴파운드는 인장강도 70 kgf/cm2 이상, 신율 300% 이상으로 모두 KT 난연규격을 만족한다.

구분	#1	#2	#3	#4
BR1	0	0	75	75
BR2	75	75	0	0
Compactibilizer	25	25	25	25
P4	2	2	2	2
A/O	0.5	0.5	0.5	0.5
Lubricant	1.0	1.0	1.0	1.0
Al(OH)3	0	85	85	0
Mg(OH)2	85	0	0	85

*1 폴리에틸린계 Base Resin과 난연제 변화에 따른 Formulation

*2 비중시험

*3 난연시험 (산소지수)

*4 인장강도

환경부하물질인 할로겐계의 난연제를 포함하지 않는 비할로겐계 옥내 통신용 케이블을 제조함으로써 친환경적인 소재를 이용한 통신용 케이블의 제조가 가능하며, 요구되는 규격의 난연특성을 만족시키면서 동시에 인장강도 등의 기계적 물성을 유지시키는 통신 케이블의 제조가 가능하다.

Claims (3)

1. 통신 케이블, 그 외주를 피복하는 외피층으로 이루어지는 난연 케이블에 있어서, 상기 외피층은 폴리에틸렌 수지 또는 해당 수지를 주체로 하는 수지 조성물과 비할로겐계 난연제인 금속수산화물 난연제로부터 선택되는 난연제를 수지 조성물의 가교체 100중량부에 대하여 100~140중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비할로겐계 난연 케이블. 특히 외피층에 특정한 난연제를 소정범위 함유하는 비할로겐계 난연 케이블
2. 제 1항에 있어서,

   외피층에 수산화 알루미늄 및/ 또는 수산화 마그네슘으로 이루어지는 난연제를 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 100～140중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비할로겐계 난연 케이블.
3. 제 1항 내지 2항에 있어서,

   외피층에 포함되는 난연제가 수산화 알루미늄인 것을 특징으로 하는 비할로겐계 난연 케이블.

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