KR20090101038A - 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물 - Google Patents

난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성 휨(가요) 전선관의 제작이 어려운 폴리프로필렌 수지를 사용하여도 우수한 난연성을 갖는 난연성 휨 전선관을 제작할 수 있는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물은 폴리프로필렌 블록공중합체 100중량부에 대하여 BDDP 난연제 0.5~7 중량부, 삼산화안티몬(Sb2O3) 0.1~5 중량부, 분산제 0.01~3중량부, 제1 산화방지제 0.02~6중량부, 제2 산화방지제 0.01~6중량부, 자외선 안정제 0.1~2중량부를 혼합한 것을 특징으로 한다.
난연성 휨 전선관, 폴리프로필렌, 주름관, 유독가스

Description

난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물{FLAME RETARDANT POLYPROPYLENE COMPOSITION USING CD TUBE}
본 발명은 난연성 휨(가요) 전선관(CD관)의 제작이 어려운 폴리프로필렌 수지를 사용하여도 우수한 난연성을 갖는 난연성 휨 전선관을 제작할 수 있는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 소량의 난연제를 사용하더라도 우수한 난연성, 작업성 및 충격강도를 갖으며, 유독가스가 심하게 발생하는 것을 방지할 수 있는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 주름관은 CD관(주름관)의 주된 프라스틱 원료로는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)가 주를 이루고 약간의 PVC원료로도 난연성 휨 전선관을 생산하였다
그러나, HDPE는 휨 전선관을 제작하는 경우 여러가지 문제점들이 있어 현재에도 난연성 휨 전선관으로 완벽하지 않다. 즉, HDPE에 난연효과를 위해 난연제를 12 ~ 15%의 난연제를 사용하기 때문에 물성이 약해져 충격강도가 약하여 잘 깨어진다. 또한, 휨 전선관의 연소시 유독가스가 분출되어 화재시 질식사 할 수 있다.
그리고, HDPE에 다량의 난연제 투입으로 인한 생산성이 저하될 뿐만 아니라 다량의 중금속(Pb)이 함유되어 있는 문제가 있다. 또한 여름의 경우에는 간헐적으로 휨 전선관의 굴곡탄성률이 떨어지며(CD관이 무르다고 표현), 겨울철에는 충격에 의해 깨지는 문제가 있다. 또한 PVC의 경우 난연성은 뛰어나지만 한번 휘어진 후 복원성이 떨어져서 난연성을 갖는 휨 전선관으로는 사용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 목적은 난연성 휨 전선관의 제작이 어려운 폴리프로필렌 수지를 사용하여도 우수한 난연성을 갖는 난연성 휨 전선관을 제작할 수 있는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소량의 난연제를 사용하더라도 우수한 난연성, 작업성 및 충격강도를 갖으며, 유독가스가 심하게 발생하는 것을 방지할 수 있는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물은 용융수지폴리프로필렌 블록공중합체 100중량부에 대하여 BDDP 난연제 0.5~7 중량부, 삼산화안티몬(Sb2O3) 0.1~5 중량부, 분산제 0.01~3중량부, 제1 산화방지제 0.02~6중량부, 제2 산화방지제 0.01~6중량부, 자외선 안정제 0.1~2중량부를 혼합한 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 충격보강제 2-10 중량부를 더 혼합한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해 제조된 폴리프로필렌 조성물은 종래에 난연성 휨 전선관의 제작이 어려운 폴리프로필렌 수지로도 우수한 난연성을 갖는 난연성 휨 전선관을 제작할 수 있다.
또한, 소량의 난연제를 사용하더라도 우수한 난연효과를 얻을 수 있으며, 유독가스가 심하게 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 휨 전선관 제작시 기존의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 휨(가요) 전선관을 생산하는 경우 압출기에서 3~4일이면 난연제가 내부에 흡착하여 뚜께조정이 어렵고 DIES를 분해하여 청소해주어야 하지만 PP 휨 전선관(CD관) 생산에는 DIES 흡착문제가 없어 DIES를 열고 청소 할 필요가 없다.
또한, 값이 싼 폴리프로필렌 수지를 주원료로 사용하기 때문에 종래 폴리에티렌, PVC 등으로 제작되는 휨(가요) 전선관에 비하여 제조비용이 매우 저렴한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물은, 용융지수(D1238) 0.5g/10min 이하인 폴리프로필렌 블록공중합체 100중량부에 대하여 BDDP 난연제 0.5~7 중량부, 삼산화안티몬(Sb2O3) 0.1~5 중량부, 분산제 0.01~3중량부, 제1 산화방지제 0.02~6중량부, 제2 산화방지제 0.01~6중량부, 자외선 안정제 0.1~2중량부를 혼합한 것을 특징으로 한다.
폴리프로필렌 중합체는 용융지수(MFR) ASTM D-1238가 0.1~2g/10min의 폴리프로필렌수지가 사용되고, 바람직하기는 용융지수가 0.1~1g/10min을 갖는 공중합체가 사용된다.
난연제는 BDDP[Terabromobisphenol A bis(2,3-dibromopropyl ether]이며, 폴리프로필렌에 100중량부에 대여 0.5 내지 7중량부로 사용된다.
그리고, 삼산화안티몬(Antimony oxide : Sb2O3)도 난연제로 사용되며, 폴리프로필렌 100중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부로 사용된다.
제1 산화방지제는 폐닐계 산화방지제[C73H108O12; Pentaerythritol tetrakis(3,5-di-tert-butyl-4-hydr, Fenozan 32)](제품명 ANOX 20)를 사용하며 폴리프로필렌에 100중량부에 대하여 0.1 내지 2중량부로 사용되는 것이 바람직하다.
제2 산화방지제는 인산계 산화방지제[C42H63O3P :Tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite](제품명 ALKANOX 240)을 사용하며 폴리프로필렌 100중량부에 대하여 0.1~2중량부로 사용되는 것이 바람직하다.
자외선 안정제는 HALS(Hindered Amine Light Stabilizer)계 화합물을 사용하며 폴리프로피렌 100중량부에 대하여 0.2 내지 3중량부로 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 HALS계 화합물로는 구체적으로 하이드록시부틸 메틸페닐클로로벤조트리아졸 등을 들 수 있다. 이러한 자외선 안정제는 이동시 또는 야적시에 빛에 노출되어도 탈색, 산화 등을 방지할 수 있다.
한편, 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물의 충격보강을 위하여 충격보 강제를 더 첨가할 수 있다. 이때, 충격보강제는 메타로센 촉매가 포함된 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)를 사용하며 EPDM, EVA 및 기타 충격보강용 RUBBER를 사용할 수 있으며 폴리프로필렌에 대하여 0.5~10중량부로 사용되는 것이 바람직하다. 충격보강제는 잘 깨어지는 겨울에 다량 첨가하거나 또는 깨어지는 상태에 따라 첨가하지 않을 수도 있다.
이러한, BDDP 난연제, 삼산화안티몬(Sb2O3), 분산제, 제1 산화방지제 0.02~6중량부, 제2 산화방지제, 및 자외선 안정제가 혼합량 이하로 첨가되면 각각의 효과가 낮아지며, 혼합량 이상으로 첨가되면 비용이 증가된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 비교예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
폴리프로필렌(Y-120 MFR : 1) 100kg에 BDDP 3kg, Sb2O3 1kg, 폐닐계 산화방지제로서 ANOX20(ASIA STABILIZERS CO., LTD의 제품) 0.1kg, 인산계 산화방지제로서 ALKANOX240(ASIA STABILIZERS CO., LTD의 제품) 0.3kg, 충격보강제로 TPR(메타로센+PP) 7kg을 배합기(SUPER MIXER)에서 혼합하여 교반한 후 통상의 압출기를 사용하여 용융 압출시켜 펠렛(PELLET)으로 제조하고, 이를 압출하여 휨 전선관(CD관)을 제작하였다.
비교예로서 일반의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 주원료 하는 휨 전선관(CD관)을 제작하여 충격강도, 난연성, 굴곡강도 및 작업성을 비교하여 표1에 나타내었다.
<실시예2>
폴리프로필렌, BDDP, Sb2O3, 산화방지제는 실시예 1과 같은 량을 혼합하고, 충격보강제인 TPR(메타로센+PP)는 14kg 혼합하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 휨 전선관을 제작하였다. 제작된 휨 전선관의 충격강도, 난연성, 굴곡강도및 작업성을 측정하여 표 1에 함께 나타내었다.
<실시예3>
폴리프로필렌, BDDP, Sb2O3, 산화방지제는 실시예 1과 같은 량을 혼합하고, 충격보강제인 TPR(메타로센+PP)는 24kg 혼합하였으며, 실시예 1과 동일한 방법으로 휨 전선관을 제작하였다. 제작된 휨 전선관의 충격강도, 난연성, 굴곡강도 및 작업성을 측정하여 표 1에 함께 나타내었다.
<실시예 4>
폴리프로필렌(B-310 MFR :0.5) 100kg에 BDDP 2.1kg, Sb2O3 0.7kg, 자외선 안정제(U.V 944) 0.2kg, 폐닐계 산화방지제 ANOX20(ASIA STABILIZERS CO.,LTD 제품) 0.1kg, 인산계 산화방지제 ALKANOX240(ASIA STABILIZERS CO.,LTD) 0.3kg, 분산 제(ZN-ST) 0.2kg을 배합기(SUPER MIXER)에서 혼합하여 교반한 후 통상의 압출기를 사용하여 용융 압출시켜 펠렛(PELLET)으로 제조하고, 이를 압출하여 휨 전선관(CD관)을 제작하였다. 제작된 휨 전선관의 충격강도, 난연성, 굴곡강도 및 작업성을 측정하여 표 1에 함께 나타내었다.
<비교예1>
폴리에틸렌 100kg에 데카브롬 181.5kg, Sb2O3 77.8kg, ZN-ST 7.4kg, U.V 1.9kg, ANOX20 1.9kg을 배합기에서 배합하여 교반한후 통상의 압출기를 사용하여 용융 압출하여 PELLET 형상의 폴리에틸렌 마스터배치를 생성하였다.
HDPE 100kg에 폴리에틸렌 마스터배치 25kg을 혼합하고 압출하여 휨 전선관(CD관)을 제작하였다. 제작된 휨 전선관의 충격강도, 난연성, 굴곡강도 및 작업성을 측정하여 표 1에 함께 나타내었다.
<물성특성>
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예 1
난연성(UL94Vo) V2 V2 V2 V2 불에탄다
충격 강도 아주약함 약함 양호 양호 약함
작업성 압출량이 떨어짐 압출량이 떨어짐 압출량이 떨어짐 양호 압출기 DIE에 난연제가 쌓인다(3-4일마다 DIE청소)
가 격 (CD관 M당 가격) 106원/M 109원/M 127원/M 104원/M 127원/M
유독 가스 (불에 탈때) 소량발생 소량발생 소량발생 소량발생 다량 발생
비 중 0.92 0.92 0.91 0.92 1.11
난연제 함량(%) 3.60% 3.40% 3.10% 2.70% 14.00%
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 휨 전선관(CD관)은 난연성은 우수하지만 실시예1의 경우에는 충격강도가 매우 약하고, 실시예2는 다소 약한 것을 알 수 있다. 또한 실시예3은 난연 및 충격강도는 양호하나 압출량이 떨어지고 원료원가가 높아 개발이후 상용화에 문제가 있다.
한편, 실시예4는 실시예 1~ 3의 경우보다 적은 량의 난연제를 사용하더라도 우수한 난연성을 가지므로 난연제의 함량을 더 줄일 수 있으며, 양호한 작업성을 갖는 것을 알 수 있다.
그리고, 비교예1은 다량의 난연제가 들어감에도 난연성이 떨어지고 과량의 난연제 투입에 따른 충격강도가 떨어짐을 알 수 있다. 즉, HDPE을 이용하여 난연성을 갖는 휨 전선관을 원하는 난연등급으로 난연화 하기 위해서는 비교예1과 같이 다량의 난연제를 투입하여도 난연효과가 원하는 UL등급에 적합하지 않고 충격강도도 일반에 비해 현저히 떨어진다. 따라서, 현재에도 휨 전선관의 난연문제 및 깨짐때문에 공사 현장에서 많은 애로점이 있었다.
반면에 본 발명의 휨 전선관은 폴리프로필렌이 갖고 있는 충격강도가 약하고 내후성이 약한 문제를 해결하여 난연성 휨 전선관을 제작할 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴리프로필렌 블록공중합체 100중량부에 대하여 BDDP 난연제 0.5~7 중량부, 삼산화안티몬(Sb2O3) 0.1~5 중량부, 분산제 0.01~3중량부, 제1 산화방지제 0.02~6중량부, 제2 산화방지제 0.01~6중량부, 자외선 안정제 0.1~2중량부를 혼합한 것을 특징으로 하는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 충격보강제 2-10 중량부를 더 혼합한 것을 특징으로 하는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자외선 안정제는 HALS계 자외선 안정제인 것을 특징으로 하는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 산화방지제는 폐닐계 산화방지제인 것을 특징으로 하는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 제2 산화방지제는 인산계 산화방지제인 것을 특징으로 하는 난연성 휨 전선관용 폴리프로필렌 조성물.
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