KR20120130206A - 향상된 반도체 조성물 - Google Patents

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Abstract

전력 케이블을 위한 향상된 컨덕터 차폐 조성물은 기술된다. 상기 조성물은 베이스 폴리머, 전도성 카본블랙, 폴리에틸렌 글리콜 및 왁시 첨가제를 포함한다. 상기 조성물로부터 제조된 케이블 쉴드들은 가속 케이블 수명 테스트 (accelerated cable life tests; ACLT)에서 향상된 에이징 (aging) 성능을 나타낸다.

Description

향상된 반도체 조성물 {IMPROVED SEMICONDUCTING COMPOSITION}
본 발명은 전력 케이블들의 반도체 컨덕터 쉴드들 (semiconductive conductor shields)의 제조에 유용한 조성물들에 관한 것이고 상기 조성물을 이용한 전력 케이블들 및 반도체 컨덕터 쉴드들에 관한 것이다.
통상의 절연된 전력 케이블 (insulated electric power cable)은 일반적으로 그라운드 상 (ground phase) 및 보호 재킷 (protective jacket)으로서 사용되는 내부 반도체 쉴드 층 (컨덕터 또는 스트랜드 쉴드 (strand shield)), 절연층, 외부 반도체 쉴드 층 (절연 쉴드), 금속성 와이어 또는 테이프 쉴드를 포함하는 폴리머 물질들의 여러 층들에 의해 둘러싸인 케이블 코어의 컨덕터를 포함한다. 이 구성 내에 수분 불침투성 물질들 (moisture impervious materials)과 같은 추가적 층들이 종종 포함된다. 본 발명은 상기 내부 반도체 쉴드 층 즉, 상기 컨덕터 쉴드와 관련된다.
반도체성 쉴드들은 오랜 세월 동안 케이블 컨덕터 및 절연체를 위한 쉴드들로서 전력 케이블들에 사용되어 왔다. 상기 컨덕터 쉴드는 일반적으로 상기 전력 케이블의 케이블 절연체 및 상기 컨덕터 사이에서 중간 전도성의 층 (layer of intermediate conductivity)을 제공하기 위해 상기 케이블 컨덕터 위로 압출된다 (extruded). 이러한 컨덕터 쉴드들을 위한 종래의 조성물들은 상기 조성물 및 다양한 첨가제들에 대한 전도성을 제공하기 위해 카본 블랙과 혼합된 조성물의 우세한 성분 (predominant component)으로서 베이스 폴리머 (base polymer)를 포함한다.
상기 전기 전력 케이블의 상기 컨덕터 및 절연체 사이의 상기 반도체 컨덕터 쉴드의 주요 목적은 1차 절연체 (primary insulation)의 장기간 생존력 (viability)을 보증하는 것이다. 비용 및 성능을 균형화시키는 향상된 반도체 컨덕터 쉴드 조성물에 대한 필요가 항상 있다.
전력 케이블들의 쉴드들로서 사용된 폴리머 조성물들의 실시예들은 Kawasaki 외의 미국 특허 4,612,139 및 4,305,849, Burns, Jr. 의 미국 특허 4,857,232, Lloyd 외의 미국 특허 3,849,333, Flenniken의 미국 특허 5,889,117, 및 Reid 외의 미국 특허 6,086,792의 공개들에서 발견되며, 그것들의 공개들은 참조문헌으로서 본원에 포함된다.
그것의 공개가 참조문헌에 의해 본원에 포함된 Easter의 미국 특허 6,491,849는 EVA 왁스를 포함하지만, 폴리에틸렌 글리콜을 포함하지 않는 반도체 조성물을 기술한다.
전기 케이블의 제조 비용과 항상 균형을 이루어야 하는 성능으로서, 비싼 첨가제들, 복합 폴리머 제제들 (formulations), 또는 특별하게 준비된 카본 블랙의 사용을 요구하지 않는 향상된 성능을 가지는 컨덕터 쉴드 물질을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명은 비싼 첨가제들, 복합 폴리머 제제들, 또는 특별하게 준비된 카본 블랙에 대한 요구 없이 향상된 성능을 가지는 컨덕터 쉴드 물질을 제공한다.
특히, 본 발명의 조성물, 본 발명에 따른 컨덕터 쉴드들로 제조된 컨덕터 쉴드들 및 케이블들은, 종래의 고성능 컨덕터 쉴드 조성물들과 비교하여 가속 케이블 수명 테스트 (accelerated cable life testing; ACLT)에 의해 증명된 것처럼 시간이 지남에 따라 뛰어난 성능을 나타낸다.
특히, 본 발명은 에틸렌과 단일-불포화 에스테르 (mono-unsaturated ester)의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, EPR 및 EDPM 고무들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 베이스 폴리머; 전도성 카본블랙; 폴리에틸렌글리콜; 및 적어도 하나의 아마이드 왁스, 적어도 하나의 아마이드 왁스의 단일-불포화 에스테르 혼합물과 에틸렌의 공중합체들의 적어도 하나의 에틸렌 왁스 및 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체의 적어도 하나의 왁스로 이루어진 군 (the group consisting of at least one amide wax, at least one ethylene wax of copolymers of ethylene and a mono-unsaturated ester mixture of at least one amide wax and at least one wax of copolymers of ethylene and a mono-unsaturated ester)으로부터 선택되는 상기 베이스 폴리머와 다른 왁시 (waxy) 첨가제;를 포함하는 컨덕터 쉴드를 제공한다.
본 발명은 또한 에틸렌과 단일-불포화 에스테르 (mono-unsaturated ester)의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, EPR 및 EDPM 고무들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 베이스 폴리머; 전도성 카본블랙; 폴리에틸렌 글리콜; 및 적어도 하나의 아마이드 왁스, 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스 및 적어도 하나의 아마이드 왁스와 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스의 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 상기 베이스 폴리머와 상이한 왁시 첨가제;를 기본적으로 포함하는 컨덕터 쉴드 조성물을 제공한다.
상기 조성물 물질에 더하여, 본 발명은, 상기 컨덕터를 위한 컨덕터 쉴드 또는 상기 컨덕터 상에 상기 조성물을 압출함으로써 형성된 전력 케이블 중의 절연체 또는 상기 전력 케이블 중의 절연체와 상기 조성물을 반도체성 쉴드로 사용하는 결과 전력 케이블을 포함한다 (In addition to the composition matter, the invention includes a semiconductive shield for the conductor or insulation in a power cable formed by extruding the composition over the conductor or insulation of the power cable and the resulting power cable that employs the composition as a conductor shield.)
본 발명은 에틸렌과 단일-불포화 에스테르 (mono-unsaturated ester)의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, EPR 및 EDPM 고무들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 베이스 폴리머; 전도성 카본블랙; 폴리에틸렌글리콜; 및 적어도 하나의 아마이드 왁스, 적어도 하나의 아마이드 왁스의 단일-불포화 에스테르 혼합물과 에틸렌의 공중합체들의 적어도 하나의 에틸렌 왁스 및 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체의 적어도 하나의 왁스로 이루어진 군 (the group consisting of at least one amide wax, at least one ethylene wax of copolymers of ethylene and a mono-unsaturated ester mixture of at least one amide wax and at least one wax of copolymers of ethylene and a mono-unsaturated ester)으로부터 선택되는 상기 베이스 폴리머와 다른 왁시 (waxy) 첨가제;를 포함하는 컨덕터 쉴드를 제공한다.
본 발명은 또한 에틸렌과 단일-불포화 에스테르 (mono-unsaturated ester)의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, EPR 및 EDPM 고무들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 베이스 폴리머; 전도성 카본블랙; 폴리에틸렌 글리콜; 및 적어도 하나의 아마이드 왁스, 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스 및 적어도 하나의 아마이드 왁스와 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스의 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 상기 베이스 폴리머와 상이한 왁시 첨가제;를 기본적으로 포함하는 컨덕터 쉴드 조성물을 제공한다.
상기 조성물 물질에 더하여, 본 발명은, 상기 컨덕터를 위한 컨덕터 쉴드 또는 상기 컨덕터 상에 상기 조성물을 압출함으로써 형성된 전력 케이블 중의 절연체 또는 상기 전력 케이블 중의 절연체와 상기 조성물을 반도체성 쉴드로 사용하는 결과 전력 케이블을 포함한다 (In addition to the composition matter, the invention includes a semiconductive shield for the conductor or insulation in a power cable formed by extruding the composition over the conductor or insulation of the power cable and the resulting power cable that employs the composition as a conductor shield.)
본 발명은 비싼 첨가제들, 복합 폴리머 제제들, 또는 특별하게 준비된 카본 블랙에 대한 요구 없이 향상된 성능을 가지는 컨덕터 쉴드 물질을 제공한다.
특히, 본 발명의 조성물, 본 발명에 따른 컨덕터 쉴드들로 제조된 컨덕터 쉴드들 및 케이블들은, 종래의 고성능 컨덕터 쉴드 조성물들과 비교하여 가속 케이블 수명 테스트 (accelerated cable life testing; ACLT)에 의해 증명된 것처럼 시간이 지남에 따라 뛰어난 성능을 나타낸다.
본 발명의 조성물을 이용하는 상기 케이블은 매우 향상된 수명을 가진다.
본 발명의 조성물의 베이스 폴리머는 당업계에 알려져 있는 다양한 호모폴리머들, 공중합체들 및 삼원 공중합체들을 포함하는 여러가지 폴리머들로부터 선택될 수 있고, 선택은 상기 폴리머 조성물의 궁극적으로 바람직한 사용에 기초가 된다. 예를 들어, 본 발명의 폴리머 조성물들 (polymeric compositions)에 사용되는 상기 폴리머들은 에틸렌의 호모폴리머들, 공중합체들 및 그래프트 폴리머들, 여기서, 코모노머들 (co-monomers)은 부텐, 헥센, 비닐 아세테이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴산의 에스테르들, 메타크릴산의 에스테르들, 말레산 무수물, 말레산 무수물의 하프 에스테르들, 일산화카본 및 기타 등등으로부터 선택된 것임; 천연 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 랜덤 스티렌 부타디인 고무, 폴리클로로프렌, 니트릴 고무들, 에틸렌/프로필렌 코폴리머들 및 삼원 공중합체들 및 기타 등등으로부터 선택된 탄성체들 (elastomers); 스티렌-부타디엔, 스티렌-부타디엔-스티렌 선형 및 방사 폴리머들 (radial polymers, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌 아크릴로니트릴 및 기타 등등을 포함하는 스티렌의 호모폴리머들 및 공중합체들; 선형 및 분지형 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올들 (polyester polyols); 결정질 및 비정질 폴리에스테르들 및 폴리아미드들; 알키드 레진들, 로진 산들 또는 로진 에스테르; 디시클로펜타디엔, 인덴, 큐멘 및 기타 등등과 같은 사이클릭 디엔 모노머들의 열 또는 Friedal 크래프트 중합반응 (Friedal Crafts polymerization)으로부터 제조된 하이드로카본 레진들; 에틸렌/실란 공중합체들; 에틸렌/프로필렌/1,4-헥사디엔, 에틸렌/1-부텐/1,4-헥사디엔 및 기타 등등과 같은 에틸렌/.알파.-올레핀/디엔 삼원 공중합체들; 그들의 혼합물들 및 기타 등등을 포함하는 것일 수 있으나 제한되지는 않을 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 조성물들에 사용된 상기 폴리머들은 상기 공중합체 또는 삼원 공중합체들의 주요 성분들로서 상기에-식별된 (above-identified) 폴리머들을 포함하는 공중합체들 및 삼원 공중합체들을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 상기 조성물의 베이스 폴리머는 EPR 및 EDPM 고무들, 저밀도 폴리에틸렌 (low density polyethylene; LDPE)및 선형 저밀도 폴리에틸렌 (linear low density polyethylene; LLDPE)과 마찬가지로, 에틸렌-에틸 아트릴레이트, 에틸렌-메틸 아크릴레이트, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트와 에틸렌-비닐 아세테이트, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들을 포함하는 다양한 폴리머들로부터 선택된다. 이러한 공중합체들, 에틸렌-비닐 아세테이트 (ethylene-vinyl acetate; EVA)가 더 바람직하다. 보다 상세하게는, 18% 및 20%사 이의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 EVA는 본 발명의 베이스 폴리머로 사용하기 위해 가장 바람직하다. 본 발명의 상기 조성물의 베이스 폴리머는 전체 조성물의 중량을 기초로, 약 30중량% 내지 약 99.4중량%의 양으로 나타난다.
본 발명에 있어서, 상업적으로 이용 가능한, 종래의 카본 블랙은 상기 조성물에 반-전도성 특성들을 더하기 위하여 상기 폴리머 조성물들에 첨가된다. 향상된 ACLT 결과들을 달성하기 위한 그러한 상업적으로 이용 가능한 종래의 카본 블랙들의 사용 가능성이 본 발명의 장점이다. 상기 폴리머에 첨가된 상기 카본 블랙은, 램프 블랙, 퍼니스 블랙, 또는 아세틸렌 블랙, 즉, 아세틸렌을 열분해하여 제조된 카본 블랙과 같은, 세밀하게 나눠진 카본을 포함하는, 다양하게 이용 가능한 종래의 카본 블랙 중 하나일 수 있다. Ketjin 블랙은, ASTM D 1765 98b에서 기술된, 예를 들어, N351, N293 및 N550, 상업적 카본 블랙 등급들의 다수와 마찬가지로 본 발명의 상기 조성물에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 카본 블랙 분진 (dust)과 관련된 문제들을 피하기 위해, 그것의 불분명한 형태에서와 처럼, 비-펠레타이즈된 카본 블랙 (non-pelletized carbon black)이 동일 성공으로 또한 사용될 수 있을지라도, 상기 카본 블랙은 펠레타이즈 (pelletized)된다. 상기 카본 블랙은 일반적으로 상기 폴리머 조성물의 약 0.1중량% 내지 약 65중량%의 양의 조성물에서 존재한다. 바람직하게는 상기 카본 블랙은 전체 조성물의 중량을 기초로, 약 10중량% 내지 약 50중량%의 양으로 존재하다.
엄청나게 수많은 화합물들은 반도체 쉴드 조성물들 중에 첨가제들로서 사용하기 위해 제안된다. 일반적으로, 이러한 화합물은 산화 방지제 (antioxidants)들, 경화제들 (curing agents), 가황제들 (vulcanizing agents), 가교제들 (crosslinking agents), 촉진제들과 난연제들 (boosters and retardants), 가공 보조제들 (processing aids), 안료들 (pigments), 염료들 (dyes), 착색제들 (colorants), 필러들 (fillers), 커플링제들 (coupling agents), 자외선 흡수제들 (ultraviolet absorbers) 또는 안정제들 (stabilizers), 정전기 방지제들 (antistatic agents), 핵 형성제들 (nucleating agents), 미끄럼 방지제들 (slip agents), 가소제들 (plasticizers), 윤활제들 (lubricants), 점성 제어제들 (viscosity control agents), 점착 부여제들 (tackifiers), 항블로킹제들 (anti-blocking agents), 계면활성제들 (surfactants), 신전유들 (extender oils), 산제거제들 (acid scavengers), 및 금속 불활성화제들 (metal deactivators)의 카테고리들로 나뉜다.
본 발명은, 폴리에틸렌 글리콜과의 임의의 폴라 왁스들의 조합 (the combination of certain polar waxes with polyethylene glycol (PEG))이 가속 케이블 수명 테스팅 (accelerated cable life testing; ACLT)에 의해 측정된 것처럼 개선된 전기적 에이징 성능 (aging performance)을 가지는 쉴드 조성물을 제조하는 발견에 기초한다. 본 발명의 폴라 왁스들, 즉, 왁시 첨가제는, 아마이드 왁스, 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스 또는 에틸렌-에틸 아크릴레이트, 에틸렌-메틸 아크릴레이트, 에틸-메틸 메타크릴레이트과 에틸렌-비닐 아세테이트와 같은 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체들의 왁스들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들 및 이러한 왁스들의 혼합물들로 이루어진 군 (the group consisting of amide wax, ethylene vinyl acetate wax or waxes of copolymers of ethylene and a mono-unsaturated ester such as ethylene-ethyl acrylate, ethylene-methyl acrylate, ethylene-methyl methacrylate and ethylene-vinyl acetate, copolymers of ethylene and one or more alpha olefins having three to six carbon atoms and mixtures of these waxes)으로부터 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예들에 있어서, 상기 왁시 첨가제는 에틸렌 비닐 아세테이트 (ethylene vinyl acetate; EVA)이고, 약 5,000 달톤 내지 약 40,000 달톤의 분자량 및 약 2% 내지 약 28%, 바람직하게는 약 10% 내지 약 20%의 비닐 아세테이트 함량을 가진다. 더 바람직한 실시예들에 있어서, 상기 EVA 왁스는 약 5,000 달톤 내지 약 30,000 달톤의 분자량 및 약 8% 내지 약 15%의 비닐 아세테이트 함량을 가진다. 상기 왁시 첨가제는 적어도 하나의 아마이드 왁스, 적어도 하나의 EVA 왁스, 또는 적어도 하나의 아마이드 왁스의 혼합물 및 적어도 하나의 왁스일 수 있다. 상기 왁시 첨가제는 상기 조성물 중 약 0.5 중량% 내지 약 5.0 중량%, 바람직하게는 상기 조성물 중 약 0.8중량% 내지 약 2.0중량%이다.
본 발명의 상기 폴리에틸렌글리콜 (polyethylene glycol; PEG)은 약 300 g/mol 내지 약 35,000 g/mol 의 분자량을 가지는 PEG 일 수 있고, 다분산 (polydisperse) 또는 단분산 (monodisperse)일 수 있다. 또한 폴리프로필렌 글리콜을 가지는 블록 코폴리머일 수 있다. 본 발명에 사용되는 적절한 PEGs의 실시예들은 Dow Chemical (Midland, MI)에 의해 브랜드명 CARBOWAX로 판매된 것들을 포함한다. 특정 실시예들에 있어서, 상기 PEG는 5,000 내지 20,0000 g/mol의 분자량을 가진 고체이다.
산화 방지제들의 실시예들은 다음과 같지만, 이에 제한되지 않는다: 테트라키스[메틸렌(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시하이드로-신나메이트)]메탄과 같은 장애 페놀들 (hindered phenols); 비스[(베타-(3,5-디터트-부틸-4-하이드록시벤질)-메틸카르복시에틸)]설파이드, 4,4'-티오비스(2-메틸-6-터트-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-터트-부틸-5-메틸페놀),2,2'-티오비스(4-메틸-6-터트-부틸페놀), 및 티오다이에틸렌 비스(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트; 트리스(2,4-디-터트-부틸페닐)포스페이트 및 디-터트-부틸페닐-포스포나이트와 같은 포스파이트들 및 포스포나이트들; 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미스트릴티오디프로피오네이트, 및 디스테아릴티오디프로피오네이트와 같은 티오 화합물들; 다양한 실록산들; 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린 (TMQ), n,n'-비스(1,4-디메틸 펜틸-p-페닐렌디아민), 알킬화 디페닐아민들 (alkylated diphenylamines), 4,4'-비스 (알파, 알파-디메틸벤질(demthylbenzyl))디페닐아민, 디페닐-p-페닐렌디아민, 혼합된 디-아릴-p-페닐렌디아민들, 및 다른 장애 아민 분해방지제들 (hindered amine antidegradants) 또는 안정제들 (stabilizers). 산화 방지제들은 상기 조성물의 중량을 기초로 약 0.1 내지 약 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
경화제들/가교제들의 실시예들은 다음과 같다: 디쿠밀 퍼옥사이드; 비스 (알파-t-부틸 퍼옥시이소프로필)벤젠; 이소프로필쿠밀 t-부틸 퍼옥사이드; t-부틸쿠밀퍼옥사이드; 디-t-부틸 퍼옥사이드; 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)2,5-디메틸헥산; 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)2,5-디메틸헥신-3; 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)3,3,5-트리메틸시클로헥산; 이소프로필쿠밀 쿠밀퍼옥사이드; 디(이소프로필쿠밀) 퍼옥사이드; 또는 그것의 혼합물들. 퍼옥사이드 경화제들은 상기 조성물의 중량을 기초로 약 0.1 내지 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 폴리머 조성물들은 최종 폴리머 생성물을 생성하기 위해 종래의 기계 및 방법들을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 조성물들은 당업계에서 잘 알려진 것처럼 일괄 (batch) 또는 연속 혼합 프로세스들에 의해 준비될 수 있다. 예를 들어, 밴버리 믹서들 (Banbury mixers), 버스 콕니더들 (Buss cokneaders), 및 2축 스크류 압출기들 (twin screw extruders)과 같은 장비는 상기 제제의 재료들을 혼합하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 상기 폴리머 조성물들의 성분들은 전기 케이블을 제조하는 것의 미래 사용을 위한 펠릿들 (pellets) 안에 혼합되고 형성된다.
본 발명의 상기 조성물, 및 본 발명에 따른 컨덕터 쉴드들로 제조된 컨덕터 쉴드들 및 케이블들은 종래의 고성능 컨덕터 쉴드 조성물들과 비교하여 가속된 케이블 수명 테스트 (accelerated cable life testing; ACLT)에 의해 증명된 것처럼 시간이 지남에 따라 뛰어난 성능을 나타낸다. 특히, 아래의 실시예에 기술된 것처럼, 본 발명의 조성물이 컨덕터 쉴드에 사용될 때 1.5 이상, 바람직하게는 3.0 이상의 가속 케이블 수명 테스트 와이불 알파 값 (accelerated cable life testing Weibull Alpha value)을 가진다. 상기 컨덕터 쉴드의 평활도 (smoothness) 사이의 연결이 향상된 ACLT 값과 관련이 있을 수도 있고 없을 수도 있으나, 그럼에도 불구하고, 본 발명의 조성물은, 컨덕터 쉴드에서 사용될 때, 표면 결합이 단위 면적 당 (m2) 500 개 이하, 바람직하게는 표면 결합이 단위 면적 당 (m2) 200 개 이하를 달성할 수 있다.
본 발명의 유용한 특징들을 더 설명하기 위해, 후술하는 비제한적인 실시예들이 제공된다.
실시예 1
가속 케이블 수명 테스트 (ACLT)
3개의 전력 케이블이 준비되었다. 상기 케이블들은 LS 567 반도체 절연 쉴드 (LS 567은 General Cable 의 생성물 명칭임)의 35 mils.에 의해 둘러싸인 가교 결합된 트리 라타던트 폴리에틸렌 절연체 (cross-linked tree retardant polyethylene insulation, Dow 4201 and Dow 4202)의 175 mils에 의해 둘러싸인 표 1 (무게으로 부분을 나타내는 것)에서 구체화된 것처럼 조성물을 가지는 컨덕터 쉴드의 15 mils.에 의해 둘러싸인 1/0 19 와이어 가닥 알루미늄 컨덕터 (1/0 19 wire stranded aluminum conductor)를 가졌다. 그리고 나서 구리 메쉬 (copper mesh)는 상기 테스트의 쇼트아웃 (shortout)에 대한 접지 경로 (ground path)를 제공하기 위해 상기 절연 쉴드 주위에 감싸졌다. 상기 컨덕터 쉴드는 먼저 압출되었고, 그리고 나서 상기 절연체 및 외부 쉴드 성분들이 동시에 Davis 표준 직렬 압출기 (Davis standard tandem extruder) 상에서 상기 컨덕터 위로 압출되었고, 연속 쇠사슬 가황 튜브 (continuous catenary vulcanization tube)에서 압축 질소 하에서 건조 경화되었고, 수냉되었다. 표 1은 3 개의 테스트된 각각의 케이블들에서 상기 컨덕터 쉴드의 조성물을 제공한다.
표 1- 테스트된 컨덕터 쉴드 조성물들 및 테스트 결과들.
Figure pct00001
사용된 EVA 왁스는 약 5,000 달톤의 MW, 13%의 EVA 함량을 가졌고, 명칭 AC400 로서 Honeywell Corporation of Morristown, N.J.에 의해 판매되었다. 상기 사용된 EVA 베이스 레진은 명칭 ELVAX 450로서 E. I. DuPont de Nemours of Wilmington, Del.로부터 이용 가능하다. 상기 사용된 아세틸렌 블랙은 명칭 Denka Granule 로서 Denka Denki Kagaku Kogyo of Tokyo, Japan로부터 이용 가능하다. 상기 사용된 TMQ는 명칭 Agerite Resin D 로서 RT Vanderbilt Company, Inc. of Norwalk, Conn.로부터 이용 가능하다.
비교 실시예 케이블 및 본 발명에 따라 제조된 케이블의 5개 샘플들은 상기 테스트를 위해 제조되었다. 샘플들은 자유 공기 중에서 90℃ 컨덕터 온도에서 72 시간 동안 사전에 조정 (precondition)되었다. 각각의 샘플의 중심은 50℃ 물 중에 침지되었다. 상기 물 중에 상기 케이블 컨덕터 온도는 각 24 시간 주기 8 시간 동안 75℃로 조절되었다. 남은 16 시간 동안, 가열 전류 (heating current)가 꺼졌다. 상기 샘플들은 모든 테스트 샘플들이 파괴 (failed)될 때까지 4 배 정규 전압 스트레스 (34.6 kv)에서 전압이 가해졌다.
상기 파괴 시간은 비교 평균 수명 동등값 또는 향상값 대 컨트롤(들)을 평가하기 위해 극단값 분포 통계를 이용하여 분석되었다 (The failure times were analyzed using extreme value distribution statistics (Weibull) to assess comparative mean life equivalency or enhancements versus control(s).) 상기 와이블 분포 (Weibull distribution)를 위한 상기 분포 파라미터는 ETA (α) 이다. 크기 파라미터는 문제의 변수의 크기 (largeness) 또는 관련 범위 (relative scope)를 측정한다. 본 발명의 조성물을 이용하는 상기 케이블은 매우 향상된 수명을 가진다.

Claims (20)

  1. 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, EPR 고무들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 베이스 폴리머;
    전도성 카본블랙;
    폴리에틸렌 글리콜; 및
    적어도 하나의 아마이드 왁스, 적어도 하나의 아마이드 왁스의 단일-불포화 에스테르 혼합물과 에틸렌의 공중합체들의 적어도 하나의 에틸렌 왁스 및 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체의 적어도 하나의 왁스로 이루어진 군 (the group consisting of at least one amide wax, at least one ethylene wax of copolymers of ethylene and a mono-unsaturated ester mixture of at least one amide wax and at least one wax of copolymers of ethylene and a mono-unsaturated ester)으로부터 선택되는 상기 베이스 폴리머와 다른 왁시 첨가제;
    를 포함하는, 컨덕터 쉴드 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 왁시 첨가제는 약 5,000 달톤 내지 약 40,000 달톤의 분자량 및 약 2% 내지 약 28%의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스인 것인, 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스는 약 8% 내지 약 20%의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 것인, 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스는 약 10,000 달톤 내지 약 25,000 달톤의 분자량 및 약 12% 내지 약 15%의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 것인, 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 왁시 첨가제는 상기 조성물 중 약 0.5 중량% 내지 약 5.0 중량%인 것인, 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이스 폴리머는 에틸렌 및 비닐 아세테이트의 공중합체인 것인, 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 폴리머는 10% 및 15% 사이의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 것인, 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 글리콜은 약 5,000 달톤 내지 약 25,000 달톤의 분자량을 가지는 것인, 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    1500 이상의 가속 케이블 수명 테스트 와이불 알파 값을 가지는 것인, 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 폴리머는, 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 조성물.
  11. 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, EPR 고무들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 베이스 폴리머;
    전도성 카본블랙;
    폴리에틸렌 글리콜; 및
    적어도 하나의 아마이드 왁스, 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스 및 적어도 하나의 아마이드 왁스와 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스의 혼합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 상기 베이스 폴리머와 상이한 왁시 첨가제;
    를 기본적으로 포함하는, 컨덕터 쉴드 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 왁시 첨가제는 약 5,000 달톤 내지 약 40,000 달톤의 분자량 및 약 2% 내지 약 28%의 에틸렌 비닐 아세테이트 함량을 가지는 것인, 조성물.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스는 약 8% 내지 약 20%의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 것인, 조성물.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 왁스는 약 10,000 달톤 내지 약 25,000 달톤의 분자량 및 약 12% 내지 약 15%의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 것인, 조성물.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 왁시 첨가제는 상기 조성물 중 약 0.5중량% 내지 약 5.0중량%인 것인, 조성물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 베이스 폴리머는 에틸렌 및 비닐 아세테이트의 공중합체인 것인, 조성물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베이스 폴리머는 10% 및 15% 사이의 비닐 아세테이트 함량을 가지는 것인, 조성물.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 글리콜은 약 5,000 달톤 내지 약 25,000 달톤의 분자량을 가지는 것인, 조성물.
  19. 제11항에 있어서,
    1500 이상의 가속 케이블 수명 테스트 와이불 알파 값을 가지는 것인, 조성물.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 베이스 폴리머는, 에틸렌과 단일-불포화 에스테르의 공중합체들, 3 내지 6 개의 카본 원자들을 가지는 하나 이상의 알파 올레핀들과 에틸렌의 공중합체들, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 조성물.
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