KR20090047446A - 절연 와이어 및 전자 장치에서의 이의 용도 - Google Patents

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KR20090047446A
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insulated wire
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앤젤리카 슈미츠
크리스티아안 슈뢰더
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디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
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Abstract

본 발명은 전기 전도성 코어 및 절연 층, 및/또는 상기 전기 전도성 코어를 둘러싸는 난연제 열가소성 조성물로 구성된 절연 재킷을 포함하는, 전자 장치에서 사용되는 절연 와이어에 관한 것으로서, 이때 상기 난연제 열가소성 조성물은
(A) 코폴리에스터 엘라스토머 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머를 포함하는 열가소성 중합체,
(B) 하기 화학식 I의 포스핀산 및/또는 하기 화학식 II의 다이포스핀산 및/또는 이들의 중합체의 금속 염,
(C) 질소 함유 난연 상승제 및/또는 인/질소 함유 난연제로 구성된 난연제 성분, 및
(D) 염기성 산화물, 양성 산화물, 수산화물, 탄산염, 규산염, 붕산염, 주석산염, 혼합된 산화물-수산화물, 산화물-수산화물-탄산염, 수산화물-규산염, 수산화물-붕산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 무기 화합물
을 포함한다:
화학식 I
[R1R2P(O)O]- mMm +
화학식 II
[O(O)PR1-R3-PR2(O)O]2- nMx m +
상기 식에서,
R1 및 R2는 수소, 선형, 분지형 및 환형 C1-C6 지방족 기, 및 방향족 기로 구성된 군으로부터 선택된 동일하거나 상이한 치환기이고;
R3은 선형, 분지형 및 환형 C1-C10 지방족 기, C6-C10 방향족 기 및 C6-C10 지방족-방향족 기로 구성된 군으로부터 선택되며;
M은 Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na 및 K로 구성된 군으로부터 선택된 금속이고;
m, n 및 x는 1 내지 4의 동일하거나 상이한 정수이다.

Description

절연 와이어 및 전자 장치에서의 이의 용도{INSULATED WIRES AND ITS USE IN ELECTRONIC EQUIPMENT}
본 발명은 전기 전도성 코어(core) 및 이 전기 전도성 코어를 둘러싸는 절연 층을 포함하는, 전자 장치에서 사용되는 절연 와이어에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 현저한 기계적 특성, 유연성, 내습성, 내열성 및 난연성을 가진 전자 장치용 절연 와이어에 관한 것이다.
전기/전자 장치 등의 내부 배선 및 외부 배선에 사용되는 절연 와이어, 케이블 및 코드는 난연성, 내열성 및 기계적 성질(예를 들어, 인장성 및 내마모성)을 가져야 한다. 전기/전자 장치의 배선 물질을 위해 요구되는 예를 들어, 난연성, 내열성 및 기계적 성질(예를 들어, 인장성 및 내마모성)의 기준은 UL, JIS 등에 규정되어 있다. 구체적으로, 난연성의 경우, 난연성 시험 방법은 요구되는 수준(적용되는 이의 용도) 등에 따라 다르다. 그러므로, 사실상 상기 배선 물질이 최소한 요구된 수준에 따른 난연성을 갖는 것으로 족하다. 예를 들어, UL1581(전기 와이어, 케이블 및 유연성 코드에 대한 참고 기준)에 규정된 수직 화염 시험(VW-1), 또 는 JIS C 3005에 규정된 수평 시험 및 경사 시험(고무/플라스틱 절연 와이어 시험 방법)을 통과하면 난연성이 있다고 언급할 수 있다. 또한, 전기/전자 장치에서 사용된 와이어 물질은 연속적으로 사용되면서 종종 80 내지 105℃ 또는 심지어 125℃의 내열성을 가질 것이 요구된다.
보편적으로, 이 와이어 물질용으로 사용되는 피복 물질로서 가소제, 중금속 안정화제, 및 난연 첨가제를 함유하는 브롬 원자 및/또는 염소 원자를 포함하는 폴리비닐 염화물(PVC) 화합물이 사용된다. 그러나, 이 물질은 와이어가 적절히 처리되지 않고 버려지거나 매장되는 경우 가소제 및/또는 중금속 안정화제가 스며나오거나 상기 와이어가 연소되는 경우 유해한 기체가 할로겐으로부터 생성된다는 점에서 환경 문제를 갖는다.
PVC 화합물이 쟁점이 되었기 때문에, 폴리올레핀 공중합체를 포함하는 할로겐 무함유 화합물, 및 금속 수화물 및 경우에 따라 붉은 인을 포함하는 할로겐 무함유 난연 시스템이 배선 절연 물질로서 사용되었다. 상기 붉은 인은 상기 금속 수화물을 환원시키는 데 사용되었는데, 이는 상기 금속 수화물이 단독으로 사용되는 경우 기계적 성질이 손상될 수 있는 높은 양으로 첨가되어야 하기 때문이다. 그러나, 인을 함유하는 난연 물질은 이 물질이 매장되는 경우 인이 독성 연기를 생성할 수 있는 반면, 상기 물질이 버려지는 경우 인이 부영양화에 의한 수질 환경을 오염시킬 있다는 점에서 다른 문제점을 갖는다. 나아가, 와이어 및 케이블이 유색 코드로 코딩되어야 하는 경우, 붉은 인은 사용될 수 없다.
내열성 요건을 충족하기 위해, 피복 물질은 전자 빔 가교법 또는 화학적 가 교법에 의해 가교됨으로써 배선 물질의 내열성을 높이거나, 고 융점을 갖는 절연 물질 예컨대, 고 융점 폴리프로필렌이 사용된다. 그러나, 가교는 절연 물질의 용융을 방해함으로써 재활용성을 제한하는 반면, 특별한 첨가제의 사용 또는 특별한 장치 예컨대, 전자 빔 가교 장치의 사용에 의한 화학적 가교에 대한 척도는 전기 와이어의 비용을 증가시킨다. 다른 한편으로, 수지 예컨대, 폴리프로필렌이 사용되는 경우, 유연성이 좋지 않고, 이러한 수지로 피복된 와이어 물질이 굽어지는 경우, 표면이 표백되는 현상이 일어난다.
전자 장치에서 사용되는 전자 장치용 배선은 UL 기준의 매우 엄격한 수직 난연 기준(UL1581 VW-1) 하에 규정된 요건을 충족시킬 필요가 있다. 그러나, 피복 물질이 융점이 높은 상기 수지 예컨대, 폴리프로필렌 수지로 구성되고, 상기 수지에 금속 수화물이 다량으로 첨가되더라도, 상기 피복 물질의 난연성을 크게 개선하기 어려우므로 엄격한 난연 기준인 수직 난연 기준 하에 규정된 상기 요건을 충족시키지 않는다.
가전 제품에 사용되는 전기 와이어의 피복 물질은 예를 들어, UL 기준 하에 규정된 동적 성질도 충족시킬 필요가 있고, 보다 구체적으로, 100%의 연신율 및 10.3 MPa 이상의 인장 강도를 가질 필요가 있다. 구체적으로, 전력 코드의 피복 물질은 전력 코드가 다발 상태로 운반되기 때문에 우수한 유연성 또한 가질 필요가 있다.
이 문제점은 미국특허 제6,414,059 B1호에 논의되어 있고, 동 특허는 용액으로서 절연 와이어를 제공하고, 이때 절연 층은 부분적으로 가교된 열가소성 난연 수지 조성물로 구성되며, 이 조성물은 블록 공중합체 및 에틸렌 기재 공중합체의 블렌드를 포함하는 100 중량부의 수지 성분; 다른 임의적 성분들 외에 유기 과산화물 및 (메트)아크릴레이트-계열 및/또는 알릴-계열 가교결합 보조제로 구성된 소량의 가교 시스템; 실란 커플링제로 적어도 부분적으로 전처리된 금속 수화물을 포함하는 50 내지 300 중량부의 난연 시스템을 포함하는 조성물로 만들어진다. 블록 공중합체는 구성 성분으로서 비닐 방향족 화합물로 주로 만들어진 2개 이상의 중합체 블록 A, 및 구성 성분으로서 공액 디엔 화합물로 주로 만들어진 1개 이상의 중합체 블록 B, 및/또는 상기 블록 공중합체를 수소첨가반응시켜 수득한 수소첨가된 블록 공중합체로 구성된 블록 공중합체이다.
미국특허 제6,414,059 B1호의 공지된 절연 전선에서 절연 층 조성물은 통상 매우 많은 양의 난연제, 전형적으로 수지 성분 100 중량부를 기준으로 100 내지 250 중량부의 난연제를 포함하고, 열가소성을 보유하면서 우수한 균일한 블렌드 및 부분적 가교를 얻기 위해 특별한 제조를 필요로 한다. 다량의 난연제는 이것이 균일한 블렌딩 및 가교 둘다에 영향을 미칠 수 있는 경우 제조 과정뿐만 아니라 전기 전도성 코어 상의 절연 층의 압출 피복 과정 동안의 가공을 복잡하게 한다.
다량의 난연제의 또 다른 단점은 높은 유연성 및 낮은 강직성을 요구하는 일부 경우 예컨대, 이동 전화 충전기 케이블에서 문제가 되는 탄성계수(modulus)의 증가 면에서 절연 층의 기계적 성질이 영향을 받는다는 점이다. 상당량으로 사용되는 가교제 또한 절연 층의 유연성을 감소시킬 수 있다.
보다 낮은 총량으로 난연제를 포함하는, 케이블 재킷(jacket)을 절연시키기 위한 다른 난연제는 전형적으로 하나 이상의 다른 난연제와 함께 붉은 인을 포함한다. 예를 들어, 국제특허출원 공개 제WO92/20731호에는 붉은 인과 인산암모늄 또는 인산아민의 혼합물이 기재되어 있고, 국제특허출원 공개 제WO01/75907호에는 붉은 인 멜라민, 마그네슘 또는 수산화알루미늄과 제올라이트의 혼합물이 기재되어 있다. 붉은 인의 사용은 논쟁의 여지가 없지 않은데, 이는 붉은 인이 화합물을 적색으로 착색시키는 것 외에 독성 연기를 생성할 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은 전기 전도성 코어, 및 이 전기 전도성 코어를 둘러싸며 할로겐 무함유 난연제 열가소성 조성물로 구성된 절연 층을 포함하는, 전자 장치에서 사용되는 절연 와이어로서, UL 기준의 UL1581 VW-1을 충족시키고 공지된 조성물의 문제점을 가지 않거나 보다 덜한 정도로 갖는 절연 와이어를 제공하는 것이다. 상기 절연 와이어는 우수한 내가수분해성도 가져야 한다.
이 목적은
(A) 코폴리에스터 엘라스토머(TPE-E) 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머(TPE-A)를 포함하는 열가소성 중합체,
(B) 포스핀산 및/또는 다이포스핀산, 및/또는 이들의 중합체의 금속 염,
(C) 질소 함유 난연 상승제 및/또는 인/질소 함유 난연제로 구성된 난연제 성분, 및
(D) 염기성 산화물, 양성 산화물, 수산화물, 탄산염, 규산염, 붕산염, 주석산염, 혼합된 산화물-수산화물, 산화물-수산화물-탄산염, 수산화물-규산염, 수산화물-붕산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 무기 화합물
을 포함하는 본 발명에 따른 난연제 열가소성 조성물로 구성된 절연 층 및/또는 재킷을 포함하는 절연 와이어에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 절연 와이어에서 상기 난연제 탄성 열가소성 조성물로 구성된 절연 층 및/또는 재킷의 효과는 상기 절연 와이어가 UL1581 VW-1 기준을 충족시키는 난연성을 갖는 한편 낮은 탄성계수 및 높은 유연성의 관점에서 매우 우수한 기계적 성질을 보인다는 점이다. 상기 난연제 열가소성 조성물은 용이하게 가공될 수 있고, 상기 절연 와이어는 잘 생성될 수 있으며 용이하게 재활용될 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 신규 절연 와이어는 우수한 가수분해성을 보인다.
UL1581 VW-1 기준을 충족시키는 난연제 성질의 이러한 효과는 상기 성분 (B) 내지 (D)가 비교적 적은 양, 즉 예를 들어, UL-V-0 등급을 얻는 데 필요한 최소량보다 훨씬 더 낮은 수준으로 존재한다. 이 결과는, 특히 TPE-E 및/또는 TPE-A를 포함하고 다른 할로겐 무함유 난연제, 예컨대, 멜라민 시아누레이트를 추가로 포함하는 난연제 열가소성 조성물 중의 난연제의 수준이 UL-V-0 등급을 충족시키도록 조절될 수 있지만 UL1581 VW-1 기준을 충족시키기에는 여전히 충분하지 않다는 사실에 비추어 매우 놀라운 결과이다. UL1581 VW-1 기준을 여전히 충족시키지 못하지만 UL-V-0를 충족시키는 멜라민 시아누레이트의 최소 수준은 본 발명에 따른 절연 와이어에서 난연제 탄성 열가소성 조성물에 사용되는 난연제 시스템이 UL1581 VW-1 기준을 충족시키는 데 필요한 수준보다 훨씬 더 높다. 난연제 탄성 조성물의 추가 이점은 이 조성물이 낮은 E-탄성계수로 표시되는 매우 높은 정도의 유연성을 갖는다는 점이다. 이 낮은 E-탄성계수는 난연제 열가소성 조성물 중의 TPE-E 및/또는 TPE-A에 기인할 수 있지만, 난연 시스템의 존재에도 불구하고 유연성이 잘 보유된다는 놀라운 사실 때문이기도 하다. 이것은 본 발명에 따른 절연 와이어의 난연 시스템과 동일한 양으로 사용되는 경우 TPE-E 및/또는 TPE-A의 굴곡 탄성계수를 원래의 굴곡 탄성계수로부터 매우 많이 벗어나게 하는 다른 난연 시스템 예컨대, 멜라민 시아누레이트와 대조적이다. 이 부정적인 영향은, 조성물이 UL1581 VW-1 기준은 말할 것도 없이 UL-V-0를 충족시키는 수준까지 멜라민 시아누레이트의 양이 상승되어야 하는 경우 유해한 수준까지 더 상승될 것이다.
전기 케이블에서 절연 층 또는 재킷으로서 사용하기에 적합한 것으로 주장되는 난연제 열가소성 조성물은 많고, 이들 중 대부분이 UL-V-2, UL-V-1 또는 UL-V-0 등급을 충족시키는 난연성을 갖지만, UL1581 VW-1 기준의 충족은 일반적으로 보고되어 있지 않다.
TPE-E 및/또는 TPE-A를 포함하는 할로겐 무함유 난연제 열가소성 조성물로 구성된 절연 층 및/또는 재킷을 포함하는 전기 케이블은 예를 들어, 유럽특허출원 제376237-A호, 국제특허출원 공개 제WO92/20731-A1호, 유럽특허출원 제831120-A1호 및 국제특허출원 공개 제WO01/75907-A1호로부터 공지되어 있다. 유럽특허출원 제376237-A호에는 다량의 폴리아미드, 소량의 열가소성 폴리에스터 엘라스토머, 및 난연제로서의 멜라민 시아누레이트, 및 경우에 따라 섬유성 또는 미립자 충전제로 구성된 조성물이 기재되어 있다. 이 조성물들은 확실히 유연성 조성물이 아니다. 국제특허출원 공개 제WO92/20731-A1호에는 폴리에테르에스터 및 붉은 인과 인산암모늄의 조합물을 포함하는 조성물이 난연제로서 기재되어 있다. 이 조성물은 성형 후에 조사되는(irradiated) 트리알릴시아누레이트를 추가로 포함한다. 유럽특허출원 제831120-A1호의 난연제 열가소성 조성물은 열가소성 중합체를 포함하고, 언급된 열가소성 중합체 중 대부분이 폴리에테르/폴리에스터 공중합체이고, 분명히 코폴리에테르에스터 엘라스토머, 및 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 인 화합물 및 질소 화합물을 포함하는 난연제 시스템이 아니다. 국제특허출원 공개 제WO01/75907-A1호의 난연제 열가소성 조성물의 경우, 경우에 따라 폴리에테르/폴리에스터이지만 바람직하게는 폴리프로필렌인 열가소성 중합체가 사용된다. 상기 조성물 중의 난연제 시스템은 멜라민 또는 이의 유도체, 붉은 인, 수산화마그네슘 및/또는 수산화알루미늄 또는 수화된 산화물 및 제올라이트를 포함한다. 인용된특허출원 중 어느 것도 본 발명에서 얻어진 UL1581 VW-1 시험에서의 효과는 별론으로 하고 UL1581 VW-1에서의 전기 케이블의 성능뿐만 아니라 본 발명에 따른 전기 케이블에 포함된 난연제 시스템을 언급하고 있지 않는다.
화학식 I 및/또는 II의 염 및/또는 이들의 중합체 및 질소 함유 상승제 및/또는 인/질소 함유 난연제를 포함하는 난연제 열가소성 조성물뿐만 아니라 염기성 또는 양성 화합물을 추가로 포함하는 상기 난연제 열가소성 조성물도 예를 들어, 유럽특허출원 제454948-A1호로부터 공지되어 있다. 동특허출원에는 폴리에스터 및 폴리아미드, 바람직하게는 폴리아미드를 비롯한 다양한 중합체가 열가소성 중합체로서 언급되어 있다. 구체적으로, 실시예는 유리 섬유 강화 폴리아미드를 포함한다. 유럽특허출원 제454948-A1호는 TPE-E 및/또는 TPE-A를 포함하는 전기 케이블뿐만 아니라 TPE-E 및/또는 TPE-A를 포함하는 유연성 조성물 및 전기 케이블도 개시하고 있지 않다. 유럽특허출원 제454948-A1호는 전기 케이블에 관한 것이 아니며, 본 발명에 따른 전기 케이블에서 엘라스토머 조성물 중의 난연제의 효과 및 성질뿐만 아니라 UL1581 VW-1 기준에 따른 시험 결과도 개시하고 있지 않다.
본 발명에 따른 절연 와이어 중의 난연제 열가소성 조성물에 포함된 열가소성 중합체(A)는 코폴리에스터 엘라스토머(TPE-E) 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머(TPE-A)를 포함한다. 코폴리에스터 엘라스토머 및 코폴리아미드 엘라스토머는 폴리에스터 분절 또는 폴리아미드 분절로 구성된 경질 블록, 및 또 다른 중합체 분절로 구성된 연질 블록을 포함하는 탄성을 가진 열가소성 중합체이다. 이러한 중합체는 블록 공중합체로도 공지되어 있다. 코폴리에스터 엘라스토머의 경질 블록 중의 폴리에스터 분절은 일반적으로 하나 이상의 알킬렌 다이올 및 하나 이상의 방향족 또는 고리지방족 다이카복실산으로부터 유도된 반복 단위체들로 구성되어 있다. 코폴리아미드 엘라스토머의 경질 블록 중의 폴리아미드 분절은 일반적으로 하나 이상의 방향족 및/또는 지방족 디아민 및 하나 이상의 방향족 또는 지방족 다이카복실산, 및/또는 지방족 아미노-카복실산으로부터 유도된 반복 단위체들로 구성된다.
상기 경질 블록은 전형적으로 적용가능한 경우 실온보다 높은 융점 또는 유리 전이 온도를 가진 폴리에스터 또는 폴리아미드로 구성되고, 상기 온도는 300℃ 만큼 높거나 심지어 이보다 더 높을 수 있다. 바람직하게는, 상기 융점 또는 유리 전이 온도는 150℃ 이상, 보다 바람직하게는 170℃ 이상 또는 심지어 190℃ 이상이다. 훨씬 더 바람직하게는, 경질 블록의 융점 또는 유리 전이 온도는 200 내지 280℃ 또는 심지어 220 내지 250℃이다. 연질 블록은 전형적으로 실온보다 더 낮은 유리 전이 온도를 갖는 비정질 중합체 분절로 구성되고, 상기 온도는 -70℃ 만큼 낮거나 심지어 이보다 더 낮을 수 있다. 바람직하게는, 비정질 중합체의 유리 전이 온도는 0℃ 이하, 보다 바람직하게는 -10℃ 이하 또는 심지어 -20℃ 이하이다. 훨씬 더 바람직하게는, 연질 블록의 유리 전이 온도는 -20 내지 -60℃ 또는 심지어 -30 내지 -50℃이다.
적절하게는, 코폴리에스터 엘라스토머는 코폴리에스터에스터 엘라스토머, 코폴리카보네이트에스터 엘라스토머 및/또는 코폴리에테르에스터 엘라스토머, 즉 폴리에스터, 폴리카보네이트 또는 폴리에테르로 이루어진 분절로 구성된 연질 블록을 가진 코폴리에스터 블록 공중합체이다. 적합한 코폴리에스터에스터 엘라스토머는 예를 들어, 유럽특허 제0102115-B1호에 기재되어 있다. 적합한 코폴리카보네이트에스터 엘라스토머는 예를 들어, 유럽특허 제0846712-B1호에 기재되어 있다. 코폴리에스터 엘라스토머는 예를 들어, 네널란드에 소재하는 디에스엠 엔지니어링 플라스틱스 비.브이.(DSM Engineering Plastics B.V.)로부터 상표명 아니텔(Arnitel) 하에 시판된다. 적절하게는, 코폴리아미드 엘라스토머는 코폴리에테르아미드 엘라스토머가다. 코폴리에테르아미드 엘라스토머는 프랑스에 소재하는 엘프 아또켐(EIf Atochem)으로부터 상표명 PEBAX 하에 시판된다.
바람직하게는, 난연제 열가소성 조성물 중의 블록 공중합체 엘라스토머는 코폴리에스터 엘라스토머, 보다 바람직하게는 코폴리에테르에스터 엘라스토머가다.
코폴리에테르에스터 엘라스토머는 하나 이상의 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜로부터 유도된 연질 분절을 가진다. 코폴리에테르에스터 엘라스토머 및 이의 제조 방법 및 성질은 당업계에 공지되어 있고, 예를 들어, 문헌(Thermoplastic Elastomers, 2nd Ed., Chapter 8, Carl Hanser Verlag (1996) ISBN 1-56990-205-4, Handbook of Thermoplastics, Ed. O. Otabisi, Chapter 17, Marcel Dekker Inc., New York 1997, ISBN 0-8247-9797-3, and the Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 12, pp. 75-117 (1988), John Wiley and Sons) 및 이 문헌에서 언급된 참고문헌에 기재되어 있다.
폴리에테르에스터 엘라스토머의 경질 블록 중의 방향족 다이카복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 2,6-나프탈렌다이카복실산 및 4,4-다이페닐다이카복실산 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 적절하게 선택된다. 바람직하게는, 방향족 다이카복실산은 테레프탈산을 포함하고, 보다 바람직하게는 다이카복실산의 총 몰량을 기준으로 50 몰% 이상, 보다 바람직하게는 90 몰% 이상의 테레프탈산을 포함하고, 심지어 완전히 테레프탈산으로 구성된다.
폴리에테르에스터 엘라스토머의 경질 블록 중의 알킬렌 다이올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 1,2-헥산 다이올, 1,6-헥사메틸렌 다이올, 1,4-부탄 다이올, 벤젠 다이메탄올, 시클로헥산 다이올, 시클로헥산 다이메탄올 및 이들의 혼합물로부터 적절하게 선택된다. 바람직하게는, 알킬렌 다이올은 에틸렌 글리콜 및/또는 1,4-부탄 다이올을 포함하고, 보다 바람직하게는 알킬렌 다이올의 총 몰량을 기준으로 50 몰% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 90 몰% 이상의 에틸렌 글리콜 및/또는 1,4-부탄 다이올을 포함하고, 심지어 완전히 에틸렌 글리콜 및/또는 1,4-부탄 다이올로 구성된다.
폴리에테르에스터 엘라스토머의 경질 블록은 가장 바람직하게는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 분절을 포함하거나 심지어 폴리부틸렌 테레프탈레이트 분절로 구성된다.
적절하게는, 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜은 옥시란, 옥세탄 및/또는 옥솔란을 기재로 한 단독중합체 또는 공중합체이다. 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜의 기재가 될 수 있는 적합한 옥시란의 예는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드이다. 상응하는 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜 단독중합체는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리에틸렌 옥사이드 글리콜(PEG 또는 pEO로도 약칭됨) 및 폴리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 옥사이드 또는 폴리프로필렌 옥사이드 글리콜(PPG 또는 pPO로도 약칭됨)이라는 명칭으로 공지되어 있다. 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜의 기재가 될 수 있는 적합한 옥세탄의 예는 1,3-프로판다이올이다. 상응하는 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜 단독중합체는 폴리(트리메틸렌)글리콜이라는 명칭으로 공지되어 있다. 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜의 기재가 될 수 있는 적합한 옥솔란의 예는 테트라히드로푸란이다. 상응하는 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜 단독중합체는 폴리(테트라메틸렌)글리콜(PTMG) 또는 폴리테트라히드로푸란(PTHF)이라는 명칭으로 공지되어 있다. 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜 공중합체는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 이들의 혼합된 구조체일 수 있다. 적합한 공중합체는 예를 들어, 에틸렌 옥사이드/폴리프로필렌 옥사이드 블록 공중합체(또는 EO/PO 블록 공중합체), 구체적으로 에틸렌-옥사이드-종결 폴리프로필렌 옥사이드 글리콜이다.
폴리알킬렌 옥사이드는 알킬렌 다이올, 알킬렌 다이올 또는 저분자량 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜의 혼합물, 또는 상기 글리콜들의 혼합물의 에테르화 생성물을 기재로 할 수도 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 절연 와이어 중의 난연제 열가소성 조성물에서 사용되는 폴리알킬렌 옥사이드 글리콜은 폴리프로필렌 옥사이드 글리콜 단독중합체(PPG), 에틸렌 옥사이드/폴리프로필렌 옥사이드 블록 공중합체(EO/PO 블록 공중합체) 및 폴리(테트라메틸렌)글리콜(PTMG) 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다.
열가소성 중합체(A)는 코폴리에스터 엘라스토머 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머 외에 하나 이상의 다른 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 적합한 다른 열가소성 중합체는 예를 들어, 폴리에스터, 폴리아미드 및 폴리카보네이트이다. 상기 다른 열가소성 중합체는 UL1581 VW-1 기준에 따른 난연성이 유지되고 기계적 성질이 절연 와이어의 의도된 적용 요건에 일치하는 수준으로 보유되게 하는 양으로 적절하게 존재한다.
바람직하게는, 난연제 열가소성 조성물에 포함된 열가소성 중합체(A)는 이의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상, 보다 바람직하게는 70 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 90 중량% 이상의 총량으로 코폴리에스터 엘라스토머 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머를 포함한다. 난연제 열가소성 조성물 중의 금속 염(B)은 금속 아인산염으로도 지칭되는, 포스핀산 및/또는 다이포스핀산 또는 이들의 중합체성 유도체의 금속 염으로 구성된다. 또한, 이 용어는 상기 화합물들을 지칭하기 위해 본원에서 더 사용될 것이다.
적절하게는, 금속 포스핀산염은 하기 화학식 I의 포스핀산 및/또는 하기 화학식 II의 다이포스핀산 및/또는 이들의 중합체의 금속 염이다:
[R1R2P(O)O]- mMm +
[O(O)PR1-R3-PR2(O)O]2- nMx m+
상기 식에서,
R1 및 R2는 수소, 선형, 분지형 및 환형 C1-C6 지방족 기, 및 방향족 기로 구성된 군으로부터 선택된 동일하거나 상이한 치환기이고;
R3은 선형, 분지형 및 환형 C1-C10 지방족 기, C6-C10 방향족 기 및 C6-C10 지방족-방향족 기로 구성된 군으로부터 선택되며;
M은 Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na 및 K로 구성된 군으로부터 선택된 금속이고;
m, n 및 x는 1 내지 4의 동일하거나 상이한 정수이다.
본 발명에서 금속 염(B)으로서 사용될 수 있는 적합한 금속 포스핀산염은 예를 들어, 독일특허출원 제2 252 258호 및 제2 447 727호, 국제특허출원 공개 제WO97/39053호 및 유럽특허 제0932643-B1호에 기재되어 있다. 바람직한 포스핀산염은 포스핀산알루미늄, 포스핀산칼슘 및 포스핀산아연, 즉 금속 포스핀산염 및 이의 조합물이고, 이때 금속 M은 각각 Al, Ca 및 Zn이다. R1 및 R2가 동일하거나 상이하고 H, 선형 또는 분지형 C1-C6 알킬 기, 및/또는 페닐기인 금속 포스핀산염도 바람직하다. 특히, 바람직하게는, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고 H, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필, n-부틸, t-부틸, n-펜틸 및 페닐로 구성된 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, R1 및 R2는 동일하거나 상이하고 H, 메틸 및 에틸로 구성된 군으로부터 선택된다.
또한, 바람직하게는, R3은 메틸렌, 에틸렌, n-프로필렌, 이소-프로필렌, n-부틸렌, t-부틸렌, n-펜틸렌, n-옥틸렌, n-도데실렌, 페닐렌 및 나프틸렌으로 구성된 군으로부터 선택된다.
특히 바람직하게는, 금속 포스핀산염은 하이포인산염 및/또는 C1-C2 다이알킬포스핀산염, 보다 바람직하게는 Ca-하이포인산염 및/또는 A1-C1-C2 다이알킬포스핀산염, 즉 Al-다이메틸포스핀산염, Al-메틸에틸포스핀산염 및/또는 Al-다이에틸포스핀산염을 포함한다.
난연제 탄성 열가소성 조성물 중의 질소 함유 및 질소/인 함유 난연제 성분(C)은 그 자체가 난연제이고/이거나 포스핀산염 난연제를 위한 난연 상승제인 임의의 질소 또는 질소 및 인 함유 화합물일 수 있다. 난연제 성분(C)으로서 사용될 수 있는 적절한 질소 함유 및 질소/인 함유 화합물은 예를 들어, 국제특허출원 제PCT/EP97/01664호, 독일특허출원 제197 34 437호, 제197 37 72호 및 제196 14 424호에 기재되어 있다.
바람직하게는, 질소 함유 상승제는 벤조구안아민, 트리스(하이드록시에틸)이소시아누레이트, 알란토인, 글리코우릴, 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 다이시안다이아미드, 구아니딘, 카보다이이미드 및 이들의 유도체로 구성된 군으로부터 선택된다.
보다 바람직하게는, 질소 함유 상승제는 멜라민의 축합 생성물을 포함한다. 멜라민의 축합 생성물은 예를 들어, 멜렘, 멜람 및 멜론뿐만 아니라 이들의 고급 유도체 및 혼합물이다. 멜라민의 축합 생성물은 예를 들어, 국제특허출원 공개 제WO96/16948호에 기재된 방법에 의해 생성될 수 있다.
바람직하게는, 질소/인 함유 난연제는 멜라민과 인산의 반응 생성물 및/또는 축합 생성물이다. 멜라민과 인산의 반응 생성물 및/또는 축합 생성물은 본원에서 멜라민과 인산의 반응 또는 축합으로부터 생기는 화합물 예를 들어, 멜렘, 멜람 및 멜론인 것으로 이해된다.
그 예로는 예를 들어, 국제특허출원 공개 제WO98/39306호에 기재된 다이멜라민 포스페이트, 다이멜라민 피로포스페이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스 페이트, 멜라민 피로포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트 및 멜렘 폴리포스페이트를 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 질소/인 함유 난연제는 멜라민 폴리포스페이트이다.
바람직하게는, 질소/인 함유 난연제는 암모니아와 인산의 반응 생성물 또는 이의 폴리포스페이트 변형체이다. 적절한 예로는 암모늄 하이드로겐포스페이트, 암모늄 다이하이드로겐포스페이트 및 암모늄 폴리포스페이트를 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 질소/인 함유 난연제는 암모늄 폴리포스페이트를 포함한다.
바람직하게는, 난연제 성분(C)은 인산염 화합물, 보다 바람직하게는 멜라민 포스페이트 화합물, 가장 바람직하게는 멜라민 폴리포스페이트이다.
본 발명에 따른 절연 와이어 중의 난연제 열가소성 조성물은 적절하게는 염기성 산화물, 양성 산화물, 수산화물, 탄산염, 규산염, 붕산염, 주석산염, 혼합된 산화물-수산화물, 산화물-수산화물-탄산염, 수산화물-규산염, 수산화물-붕산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 무기 화합물 D를 포함한다.
바람직한 금속 산화물은 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화아연, 산화망간 및 산화주석이다.
바람직한 수산화물은 수산화알루미늄, 보에마이트, 수산화마그네슘, 하이드로탈사이트, 다이하이드로탈사이트, 하이드로칼루마이트, 수산화칼슘, 수산화아연, 산화주석 수화물 및 수산화망간이다.
바람직하게는, 무기 화합물(D)은 붕산아연, 염기성 규산아연, 염기성 주석산아연, 수산화마그네슘, 산화아연, 황화아연, 하이드로탈사이트, 다이하이드로탈사 이트, 보에마이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군, 보다 바람직하게는 붕산아연, 황화아연, 산화아연, 수산화마그네슘, 하이드로탈사이트, 다이하이드로탈사이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 화합물을 포함하거나 심지어 상기 화합물 자체이다.
가장 바람직하게는, 무기 화합물(D)은 붕산아연을 포함하거나 심지어 붕산아연이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 난연제 열가소성 조성물은 이의 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 40 중량%, 심지어 20 내지 30 중량%의 총량으로 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)을 포함한다. 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)에 대한 보다 높은 최소 총량은 훨씬 더 우수한 난연성이 얻어진다는 이점을 갖는다. 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)에 대한 보다 낮은 최대 총량은 절연 와이어가 UL1581 VW-1 기준을 충족해야 하고 이 기준을 충족하면 추가 난연성 기준을 충족할 필요가 없는 경우 특히 이점이 되는 보다 우수한 유연성을 나타낸다는 이점을 갖는다.
보다 바람직하게는, 금속 염(B)은 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)의 총 중량을 기준으로 20 내지 90 중량% 또는 심지어 50 내지 80 중량%의 양으로 존재하고, 난연제 성분(C)은 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)의 총 중량을 기준으로 10 내지 80 중량% 또는 심지어 20 내지 50 중량%의 양으로 존재하며, 무기 화합물(D)은 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)의 총 중량을 기준으로 1 내지 20 중량% 또는 심지어 2 내지 10 중량%의 양으로 존재한 다.
본 발명에 따른 절연 와이어의 보다 바람직한 실시양태에서, 금속 염(B) 및 난연제 성분(C)은 9:1 내지 2:8, 바람직하게는 5:1 내지 1:1의 중량 비로 존재한다.
또 다른 보다 바람직한 실시양태에서, 무기 화합물(D)은 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%의 양으로 존재한다.
본 발명의 특별 실시양태에서, 절연 층 및/또는 절연 재킷은 난연제 열가소성 조성물로 구성되고, 이때 코폴리에테르에스터 엘라스토머는 열가소성 중합체(A)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 양으로 존재하고; 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)은 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%의 총량으로 존재하며; 금속 염(B)은 Ca-하이포아인산염 및/또는 Al-C1-C2 다이알킬포스핀산염을 포함하고; 난연제 성분(C)은 멜라민 포스페이트 화합물을 포함하고; 알루미늄 염 및 멜라민 포스페이트 화합물은 금속 염(B)과 난연제 성분(C)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 총량으로 존재하고; 무기 화합물(D)은 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%의 양으로 붕산아연을 포함한다.
본 발명에 따른 절연 와이어 중의 난연제 열가소성 조성물은 적절하게는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 난연제 열가소성 조성물에서 사용될 수 있는 첨가제 또는 첨가제들은 일반적으로 난연제 열가소성 조성물, 구체적으로 코폴리에스터 및 코폴리아미드 엘라스토머에서 사용하기에 적합한 임의의 보조 첨가제 또는 이의 조합물일 수 있다.
적합한 첨가제는 항산화제, UV-흡수제 및 열 안정화제와 같은 안정화제, 강인화제(toughener), 충격 변경제, 가소제, 윤활제, 유화제, 핵형성제(nucleating agent), 충전제, 안료, 광증백제(optical brightener), 추가 난연제, 및 대전방지제를 포함한다. 적합한 충전제는 예를 들어, 탄산칼슘, 규산염, 활석 및 탄소 블랙이다.
바람직하게는, 난연제 열가소성 조성물은 안정화제를 포함한다. 안정화제로서 사용될 수 있는 적합한 화합물은 아인산염 및 포스폰산염, 장쇄 지방산의 에스터 및 염 및 다이카복스아미드 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 난연제 열가소성 조성물은 이의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 0.2 내지 5 중량%, 또는 심지어 0.5 내지 2 중량%의 총량으로 하나 이상의 첨가제를 포함한다.
보다 바람직하게는, 난연제 열가소성 조성물은 이의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 3 중량%, 더 바람직하게는 0.1 내지 1.0 중량%의 총량으로 아인산염 및 포스폰산염, 장쇄 지방산의 에스터 및 염 및 다이카복스아미드 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다.
구체적으로, 본 발명은 2개 또는 3개의 전기 전도성 코어, 이 전기 전도성 코어들 중 하나를 각각 둘러싸는 2개 또는 3개의 절연 층, 및 경우에 따라 상기 전기 전도성 코어 및 상기 절연 층을 둘러싸는 재킷 층으로 구성된 양극성 또는 삼극성 와이어인 절연 와이어에 관한 것이고, 이때 상기 절연 층 및/또는 재킷 층은 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)을 포함하는 난연제 열가소성 중합체 조성물 또는 이의 임의의 바람직한 실시양태(전술한 바와 같음)로 구성된다.
또한, 본 발명은 (i) 본 발명에 따른 절연 와이어 또는 이의 임의의 바람직한 실시양태의 조각, (ii) 케이블을 전기 및/또는 전자 장치에 연결하고/하거나 전력 공급 유니트에 연결하기 위한, 상기 절연 와이어의 조각에 고착된 1개 또는 2개의 연결 요소, 및 경우에 따라 (iii) 전기 또는 전자 부품을 포함하는 연결 케이블에 관한 것이다.
적절하게는, 연결 케이블은 이동 전화 충전기 케이블 또는 컴퓨터 보조 연결 케이블이다.
추가로, 본 발명은 전자 장치에서 또는 전자 장치에 연결된 본 발명의 절연 와이어 및 이것으로 만들어진 연결 케이블의 용도, 및 본 발명에 따른 절연 와이어 또는 이의 임의의 바람직한 실시양태를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 난연제 열가소성 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 난연제 열가소성 조성물은 전술한 본 발명에 따른 절연 와이어 중의 난연제 탄성 열가소성 조성물 및 이의 임의의 바람직한 실시양태에 상응한다. 본 발명에 따른 난연제 열가소성 조성물의 이점은 상기 난연제 열가소성 조성물이 전술한 전기 케이블에 적용된 경우 UL1581 VW-1 기준에 따른 난연성에 대한 영향 및 다른 영향에 있다.
난연제 열가소성 조성물은 일반적으로 난연제 열가소성 조성물의 제조를 위해, 구체적으로 탄성 열가소성 조성물의 제조를 위해 당업계에서 사용되는 혼합 방법에 의해 제조될 수 있다. 적합한 방법은 용융 혼합을 수반하는 방법, 즉 코폴리에스터 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머를 포함하거나 코폴리에스터 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머로 구성된 열가소성 중합체(A)를 용융물로 변환시키고, 용융물 및 중합체 용융물로의 변환 전에, 도중에 또는 후에 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D) 및 다른 임의적 첨가제를 동시에, 연속적으로 또는 부분적으로 동시에 및 부분적으로 연속적으로 상기 열가소성 중합체(A)에 첨가하고, 상기 중합체 용융물과 다른 성분들 및 첨가제를 혼합하여 균질한 혼합물을 형성하는 방법을 포함한다.
적합하게는, 이 용융 혼합은 압출기 내에서 수행하고, 이 용융 혼합에 의해 형성된 균질한 혼합물을 압출기로부터 배출한 후 조성물을 냉각시키고 경우에 따라 과립화한다. 난연제 성분 및 첨가제를 마스터 회분(master batch)의 형태로 첨가할 수도 있다. 냉각 및 임의적 과립화 후에 첨가제 또는 첨가제들, 구체적으로 고체 첨가제를 첨가하여 이 첨가제 또는 첨가제들을 과립 표면 상에 도포할 수도 있다.
냉각되고 경우에 따라 과립화된 조성물은 예를 들어, 하나 이상의 금속 와이어의 압출 피복에 의한 절연 와이어의 제조에 사용될 수 있고, 상기 하나 이상의 금속 와이어는 생성된 절연 와이어의 전기 전도성 코어를 형성한다. 본 발명은 하 기 실시예 및 비교 실험에 의해 더 설명된다.
재료
TPE-E-1: 폴리부틸렌테레프탈레이트 분절로 구성된 경질 분절, 및 쇼어(shore)-D 경도가 38인 EO/PO 폴리에테르 블록 공중합체로 구성된 연질 분절을 포함하는 폴리에테르에스터
TPE-E-2: 폴리부틸렌테레프탈레이트 분절로 구성된 경질 분절, 및 쇼어-D 경도가 55인 우레탄 기로 연결된 폴리락톤 분절로 구성된 연질 분절을 포함하는 폴리에스터에스터
멜라민 시아누레이트: 멜라민 시아누레이트(MC50; d50이 약 4.2 ㎛이고 d99가 약 45 ㎛인 입자 크기 분포)
화합물 B: DEPAL: 알루미늄 다이에틸포스핀산염; 독일에 소재하는 클라리안트(Clariant)
화합물 C: 멜라푸르(Melapur) 200: 멜라민 폴리포스페이트; 스위스에 소재하는 시바 가이기(Ciba Geigy)
화합물 D: 붕산아연(2 ZnO3B2O3·3.5 H2O), 미국 보락스에 소재하는 파이어브레이크 제트비(Firebrake ZB)
첨가물: 보조 안정화제 팩키지의 블렌드
본 발명에 따른 실시예 I 및 II(EX-I 및 EX-II)의 성형 조성물 및 비교 실험 A 내지 D(CE-A, CE-B, CE-C 및 CE-D)를 아래에 기재된 바와 같이 제조하고 시험하였다. 조성 및 시험 결과는 하기 표 1에 기재되어 있다.
혼합
성형 조성물의 제조를 위해, 성분들을 표 1에 기재된 비율로 혼합하였다. 성형 조성물은 200 rpm의 나사 속도, 10 kg/hr의 처리 속도 및 250℃로 조절된 융점에서 ZSK 30/33 트윈-나사 압출기 상에서 TPE-E와 난연제 성분 및 안정화제 팩키지를 용융-블렌딩하고, 다이를 통해 압출기로부터 용융물을 압출하고, 용융물을 냉각시키고 과립화함으로써 제조하였다. 압출기 내에서의 혼합에 의해 수득된 과립을 추가 사용 전에 120℃에서 24시간 동안 건조하였다.
시험 샘플 및 절연 케이블의 성형
UL-94-V에 따른 기계적 성질 및 난연성을 시험하기 위한 시험 샘플을 엔젤(Engel) 80 A 타입의 사출 성형기 상에서 제조하였다. 이 사출 성형을 위해 235 내지 245℃의 설정 온도를 이용하였다. 성형 온도는 90℃이었다. 시험 표본을 위한 주기 간격은 약 50초이었다.
UL1581 VW-1 기준에 따른 난연성 및 내가수분해성을 시험하기 위한 절연 케이블을 산업적 생산 라인 상에서 제조하였다. 이로써 생산된 케이블은 전도성 코어로서 2개의 구리 와이어, 및 하기 실험 조성물들 중 하나로 구성된 단일 절연 층으로 구성된 양극성 케이블이었다. 이 양극성 케이블은 치수가 1.4 x 2.8 mm인 타원형 횡단면을 갖는 탄원형 케이블이었다.
시험 방법
기계적 성질: 인장 시험을 건조 성형 샘플을 사용하여 ISO 527/1A에 따라 수행하였다. 인장 시험 표본의 치수: 두께 4 mm
난연성: 샘플 제조 및 시험을 각각 UL-94-V 및 UL1581 VW-1에 따라 수행하였다.
내가수분해성: 이 시험을 위해, 샘플 케이블을 85℃ 및 95% 상대습도에서 96시간 동안 온도 주기 챔버 내에 넣어 두었다. 이 컨디셔닝 후, 케이블에 대해 전기 시험을 수행하여 상기 케이블의 절연 저항을 확립하고 전도체를 통과하는 전기 용량을 조사하였다. 이 시험을 통과하기 위해서는, 절연 저항 및 전도체를 통과하는 전기 용량이 5%를 초과하는 정도까지 변하지 않아야 한다.
본 발명에 따른 실시예 I 및 II(EX-I 및 EX-II) 및 비교 실험 A 내지 D(CE-A, CE-B, CE-C 및 CE-D)의 조성물을 전술한 바와 같이 제조하고 시험하였다. 조성 및 시험 결과는 하기 표 1에 기재되어 있다.
실시예 I 및 II 및 비교 실험 A 내지 D에 대한 조성(중량부로 표시함) 및 시험 결과
CE-A CE-B CE-C CE-D EX-I EX-II
TPE-E-1 100 90 70 84.25 68.5
TPE-E-2 75
Mecy 10 30 25
B 10 20
C 5 10
D 0.75 1.5
첨가물 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
탄성계수 50 85 175 80 125
UL-94-V-평가 실패 100% V2 60% V0 40% V2 100% V0 실패 50% V0 50% V2
UL1581 VW-1 실패 실패 실패 실패 통과 통과
가수분해 요건 통과 통과
난연제 폴리에테르에스터 엘라스토머 조성물 및 본 발명에 따른 상기 조성물로 만들어진 절연 와이어에 관한 실시예 I 및 II는 UL-94-V 기준에 따른 난연성 시험에서 중간 정도의 시험 결과 또는 심지어 부정적인 시험 결과에도 불구하고 UL1581 VW-1 기준에 따른 난연성 시험을 통과하였고 폴리에테르에스터 엘라스토머의 적당한 탄성계수 증가만을 보였다. 대조적으로, 난연제로서 멜라민 시아누레이트를 포함하는 폴리에테르에스터 엘라스토머 및 이 탄성 중합체로 만들어진 절연 와이어에 관한 비교 실험 B 내지 D는 이 조성물들 중 일부가 UL-94-V 기준에 따른 난연성 시험에서 우수한 점수를 기록하거나 심지어 완전한 100% VO 등급을 얻었음에도 불구하고 UL1581 VW-1 기준에 따른 난연성 시험에서 모두 실패하였다. 뿐만 아니라, 이 조성물들은 유사한 양의 난연제를 갖는 본 발명에 따른 조성물보다 훨씬 더 큰, 폴리에테르에스터 엘라스토머의 탄성계수 증가를 보인다.

Claims (18)

  1. 전기 전도성 코어 및 절연 층, 및/또는 상기 전기 전도성 코어를 둘러싸는 난연제 열가소성 조성물로 구성된 절연 재킷을 포함하는, 전자 장치에서 사용되는 절연 와이어로서, 이때 상기 난연제 열가소성 조성물이
    (A) 코폴리에스터 엘라스토머 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머를 포함하는 열가소성 중합체,
    (B) 하기 화학식 I의 포스핀산 및/또는 하기 화학식 II의 다이포스핀산 및/또는 이들의 중합체의 금속 염,
    (C) 질소 함유 난연 상승제 및/또는 인/질소 함유 난연제로 구성된 난연제 성분, 및
    (D) 염기성 산화물, 양성 산화물, 수산화물, 탄산염, 규산염, 붕산염, 주석산염, 혼합된 산화물-수산화물, 산화물-수산화물-탄산염, 수산화물-규산염, 수산화물-붕산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 무기 화합물
    을 포함하는, 절연 와이어:
    화학식 I
    [R1R2P(O)O]- mMm +
    화학식 II
    [O(O)PR1-R3-PR2(O)O]2- nMx m +
    상기 식에서,
    R1 및 R2는 수소, 선형, 분지형 및 환형 C1-C6 지방족 기, 및 방향족 기로 구성된 군으로부터 선택된 동일하거나 상이한 치환기이고;
    R3은 선형, 분지형 및 환형 C1-C10 지방족 기, C6-C10 방향족 기 및 C6-C10 지방족-방향족 기로 구성된 군으로부터 선택되며;
    M은 Mg, Ca, Al, Sb, Sn, Ge, Ti, Zn, Fe, Zr, Ce, Bi, Sr, Mn, Li, Na 및 K로 구성된 군으로부터 선택된 금속이고;
    m, n 및 x는 1 내지 4의 동일하거나 상이한 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    열가소성 중합체(A)가 코폴리에스터 엘라스토머, 바람직하게는 코폴리에테르에스터 엘라스토머를 포함하는, 절연 와이어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    코폴리에스터 엘라스토머 및/또는 코폴리아미드 엘라스토머가 열가소성 중합체(A)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 총량으로 존재하는, 절연 와이어.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 염(B)이 Ca, Al, Zn 및 이들의 조합물로 구성된 군으로부터 선택된 금속의 염인, 절연 와이어.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    R1 및 R2가 동일하거나 상이하고 H, 메틸 및/또는 에틸인, 절연 와이어.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 염(B)이 하이포인산염 및/또는 C1-C2 다이알킬포스핀산염, 바람직하게는 Ca-하이포인산염 및/또는 Al-다이에틸포스핀산염인, 절연 와이어.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    난연제 성분(C)이 인산염 화합물, 바람직하게는 멜라민 포스페이트 화합물인, 절연 와이어.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    무기 화합물(D)이 붕산아연인, 절연 와이어.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    열가소성 조성물이 이의 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%의 총량으로 금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)을 포함하는, 절연 와이어.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 염(B) 및 난연제 성분(C)이 9:1 내지 2:9, 바람직하게는 5:1 내지 1:1의 중량비로 존재하는, 절연 와이어.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    난연제 성분(C)이 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%의 양으로 존재하는, 절연 와이어.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    코폴리에테르에스터 엘라스토머가 열가소성 중합체(A)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 양으로 존재하고;
    금속 염(B), 난연제 성분(C) 및 무기 화합물(D)가 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%의 총량으로 존재하며;
    금속 염(B)이 Ca-하이포아인산염 및/또는 Al-C1-C2 다이알킬포스핀산염을 포함하고;
    난연제 성분(C)이 멜라민 포스페이트 화합물을 포함하며;
    알루미늄 염 및 멜라민 포스페이트 화합물이 금속 염(B) 및 난연제 성분(C)의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 총량으로 존재하고;
    무기 화합물(D)이 열가소성 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01 내지 5 중량%의 양으로 붕산아연을 포함하는, 절연 와이어.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    2개 또는 3개의 전기 전도성 코어, 이 전기 전도성 코어 중 하나를 각각 둘러싸는 2개 또는 3개의 절연 층, 및 경우에 따라 상기 전기 전도성 코어 및 상기 절연 층을 둘러싸는 재킷 층으로 구성된 양극성 또는 삼극성 와이어이고, 이때 상기 절연 층 및/또는 상기 재킷 층이 제1항에 따른 난연제 열가소성 중합체 조성물로 구성되는, 절연 와이어.
  14. (i) 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 절연 와이어의 조각, (ii) 케이블을 전기 및/또는 전자 장치 및/또는 전력 공급 유니트에 연결시키기 위한, 상기 절연 와이어의 조각에 고착된 1개 또는 2개의 연결 요소, 및 경우에 따라 (iii) 전기 또는 전자 부품을 포함하는 연결 케이블.
  15. 제14항에 있어서,
    이동 전화 충전기 케이블 또는 컴퓨터 보조 연결 케이블인 연결 케이블.
  16. 전자 장치에 있어서 또는 전자 장치에 연결되는, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항 에 따른 절연 와이어 또는 이 와이어로 만들어진 제14항 또는 제15항에 따른 연결 케이블의 용도.
  17. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 절연 와이어 또는 제14항 또는 제15항에 따른 연결 케이블을 포함하는 전자 장치.
  18. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 난연제 열가소성 조성물.
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