KR20130052808A - 선박 및 해양의 밸러스트 펌프용 복합수중케이블 - Google Patents

선박 및 해양의 밸러스트 펌프용 복합수중케이블 Download PDF

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KR20130052808A
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Abstract

본 발명은 밸러스트 펌프용 복합수중케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 내오염성, 유연성, 강성, 내가열변형성, 내유성, 내수성, 특히 염분에 대한 내식성이 매우 우수하며, 염수 침수에 대한 저항 압력을 획기적으로 향상시킬 뿐만 아니라 할로겐을 함유하지 않은 물질을 사용하여 친환경적인 복합수중케이블 에 관한 것이다.

Description

선박 및 해양의 밸러스트 펌프용 복합수중케이블{Cables for using marine and off-shore ballast pump}
본 발명은 복합수중케이블 및 이를 이용한 밸러스트 펌프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 내오염성, 유연성, 강성, 내가열변형성, 내유성, 내수성, 특히 염분에 대한 내식성이 매우 우수하며, 염수 침수에 대한 저항 압력을 획기적으로 향상시킬 뿐만 아니라 할로겐을 함유하지 않은 물질을 사용하여 친환경적인 복합수중케이블 및 이를 이용한 밸러스트 펌프에 관한 것이다.
선박 및 해양에서 사용되는 케이블은 일반 육상케이블에 비하여 다양하고 급격한 온도 변화, 오일 접촉, 특히 바닷물에 침수 등과 같은 가혹한 주변 환경으로 인하여 유연성, 강성, 내오염성, 내가열변형성, 내유성, 난연성, 내수성 등이 요구되며, 특히, 염분에 대한 내식성을 필요로 한다.
밸러스트 펌프는 선박 또는 해양시추선이 운항하거나 시추선이 시추할 경우, 무게중심이 맞지 않아 앞뒤 좌우로 심하게 흔들리면 전복 또는 침몰될 위험이 있고, 시추가 불가능하게 된다. 이를 방지하기 위해 선체 밑바닥과 좌우에 밸러스트 탱크(ballast tank)라는 별도의 탱크를 설치하고, 여기에 바닷물을 가두어 오뚝이처럼 무게중심이 아래로 쏠리게 함으로써 선박 또는 해양시추선이 적당한 수면에서 복원력과 추진력을 확보할 수 있게 한다.
밸러스트 펌프는 선체의 일부가 파손되어 밸러스트 펌프실이 침수될 경우에도 항상 가동되어 선체의 전복 또는 침몰을 방지할 수 있어야 한다. 이때, 밸러스트 펌프 내에 설치되는 밸러스트 펌프용 케이블은 염분이 함유된 해수에 침수되므로, 상기 케이블의 조건에서 보다 중요한 특성으로 염분에 대한 내식성을 갖추어야 한다.
또한, 일반적으로 클로로프렌 고무, 클로로술폰화, 폴리에틸렌, 클로리네이티드 폴리에틸렌 등과 같은 할로겐을 함유하는 수지는 할로겐을 함유한 고분자 수지에 대한 전세계적인 친환경 규제와 시장의 할로겐 프리에 대한 요구가 있어 선박 및 해양에 적용되는 고무에 대한 개선이 요구된다.
한국공개특허 제2004-0038180호(2005.03.18)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내오염성, 유연성, 강성, 내가열변형성, 내유성, 난연성, 내수성을 나타내면서 동시에 할로겐을 거의 함유하지 않아 친환경적이면서, 염분에 대한 내식성을 향상시키고, 해수 침수에 대한 저항 압력을 획기적으로 높일 수 있는 선박 및 해양의 밸러스트 펌프용 복합수중케이블을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 밸러스트 펌프 내에 설치되는 케이블이 바닷물에 침수되어 있으므로 염분에 대한 내식성을 높이고, 염수 침수에 대한 저항 압력을 획기적으로 향상시키는 것과 동시에 절연층 및 피복층(sheath)에 할로겐 물질을 함유하지 않아 친환경적인 선박 및 해양의 밸러스트 펌프용 복합수중케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 밸러스트 펌프용 복합수중케이블은 도 1에 도시한 바와 같이, 밸러스트 펌프에 전원을 공급하기 위한 셋 이상의 심선도체; 심선 도체를 절연 피복할 수 있는 절연층; 상기 절연층으로 피복된 심선도체를 연합한 집합체를 감싸는 1차 시스; 상기 1차 시스를 둘러싼 편조층 및 상기 편조층을 둘러싸는 2차 시스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 절연층은 에틸렌-프로필렌-디엔 수지 100중량부에 대하여, 무기 충전제 50~200중량부, 실란 커플링제 0.5~10중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함하고,
상기 1차 시스는 비닐아세테이트 함량이 20~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체50~90중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 10~50중량%를 포함하는 베이스 수지 100중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 80~300중량부, 난연보조제 1~25중량부, 실란 커플링제 0.5~8중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함하고,
상기 편조층은 1차 시스 외주에 아연도금강선, 주석도금 또는 청동에서 선택된 어느 하나 이상으로 편조하는 것을 포함하며,
상기 2차 시스는 비닐아세테이트 함량이 20~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체50~80중량% 및 비닐아세테이트 함량이 34~80중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 20~50중량%를 포함하는 베이스 수지 100중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 80~250중량부, 난연보조제 2~25중량부, 실란 커플링제 0.5~8중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함한다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서 절연층 조성물은 에틸렌-프로필렌-디엔 수지 100중량부에 대하여, 무기 충전제 50~200중량부, 실란 커플링제 0.5~10중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함한다.
본 발명에서 절연층에 사용되는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 높은 분자량을 갖는 것으로, 에틸렌 함량은 50~73% 범위이며 무니점도(ML1+4,125℃)는 20~30 범위의 수지를 사용하는 것이 압출의 용이성과 절연 표면의 평활성을 향상시켜 절연특성 및 내전압 특성을 상승시킬수 있다. 또한 인장강도 및 신율 등의 기계적 물성을 향상시키고 내구성, 내화학성 및 다른 구성요소들과의 조합으로 염수에 대한 내식성 또는 염수 침수에 대한 저항 압력의 상승효과를 발현할 수 있다.
또한, 본 발명에서 절연층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 에틸렌-알파올레핀 공중합체, 프로필렌-알파올레핀 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐(EVA) 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트(EMA) 공중합체, 에틸렌-프로필렌 모노머(EPM) 고무 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군에서 선택되는 고무 수지; 또는 말레산 무수물, 지방산, 아미노실란 및 비닐실란으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물로 그라프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 또는 폴리올레핀 엘라스토머인 극성 변성 수지; 중에서 적어도 하나 이상의 보조 수지를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 보조 수지의 함량은 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여, 1 내지 80중량부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 보조 수지의 함량이 상기 범위를 벗어나면 절연체 외형의 눌림에 의한 편심 현상 발생으로 내전압 특성이 하락할 수 있으며 극성기의 수지함량이 증가할 경우 전기적 특성의 저하가 일어날 수 있다.
상기 절연층의 무기 충진제는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘,티탄 화이트, 탈크, 운모로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하며, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여, 50 내지 200중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어하면 원하는 물성을 기대하기 어렵고, 기계적 물성이 저하되거나 내구성이 떨어질 수 있다.
이때, 무기 충진제는 피복되지 않는 것을 사용하거나, 스테아린산, 올레산, 지방산, 아미노실란 및 비닐실란으로 이루어진 군에서 선택되는 소수성 물질로 피복된 것을 특징으로 한다.
상기 실란 커플링제는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 펜틸트리에톡시실란, 헵틸트리메톡시실란, 헵틸트리에톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 도데실트리에톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란 또는 비닐 실록산 올리고머 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 포함한다.
상기 실란 커플링제는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 함량이 0.5중량부 미만이면 인장강도의 저하 또는 신장율의 과다 증가하게 되며, 10중량부를 초과하면 신장율이 저하될 수 있다.
상기 가교조제는 트리아릴시아누레이트 또는 트리아릴아이소시아누레이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 한정되지 않는다. 이때, 가교조제는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 함량이 0.5중량부 미만인 경우에는 인장강도가 저하되고, 고온에서 눌림현상으로 절연물이 변형될 수 있으며, 10중량부를 초과하는 경우에는 신장율이 저하된다.
상기 가교제는 과산화물 가교제를 사용하는 것이 바람직하며, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여 2 내지 15중량부 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면 인장강도, 내열특성이 저하되거나 고온에서의 눌림현상이 발생하여 절연물이 변형될 수 있으며, 15중량부를 초과하면 내열특성, 신장율이 저하된다
이때, 바람직한 가교제로는 디-(2,4-디클로로벤조일)-퍼옥사이드(di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide), 디벤조일 퍼옥사이드(dibenzoyl peroxide), 터셔리-부틸 퍼옥시벤조에이트(tert-butyl peroxybenzoate), 1,1-디-(터셔리-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산(1,1-di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane), 디쿠밀 퍼옥사이드(Dicumyl peroxide), 디-(2-터어셔리-부틸-퍼옥시이소프로필)-벤젠[di-(2-tert-butyl-peroxyisopropyl)-benzene], 터어셔리-부틸쿠밀퍼옥사이드(tert-butylcumylperoxide), 2,5-디메틸-2,5-디-(터어셔리-부틸퍼옥시)-헥산[2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)-hexane], 디-터어셔리-부틸퍼옥사이드(Di-tert-butylperoxide) 및 2,5-디메틸-2,5-디(터어셔리부틸퍼옥시)헥심-3[2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyme-3으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 화합물을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 절연층은 밸러스트 펌프에 전원을 공급하는 심선도체를 절연 피복할 수 있는 것으로 1×1015 Ωㆍ㎝이상의 절연 저항을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 절연층으로 피복된 심선도체를 연합한 집합체를 감싸는 1차 시스의 조성물은 비닐아세테이트 함량이 20~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체50~90중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 10~50중량%를 포함하는 베이스 수지 100중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 80~300중량부, 난연보조제 1~25중량부, 실란 커플링제 0.5~8중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함한다.
상기 1차 시스의 베이스 수지는 비닐아세테이트 함량이 20~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체50~90중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 10~50중량%를 사용하는 것을 특징으로 한다. 이때, 비닐아세테이트 공중합체는 비닐아세테이트 함량이 20~33%인 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나면 점착성이 높아져서 압출기 부하가 증가 하여 압출 작업성이 떨어지게 되고 절연체와의 점착성을 띠게되어 포설시 절연체 표면에 잔존물이 남게되며 부족한 중량%를 사용할 경우 유연성이 떨어지며 또한 내유성이 하락할 수 있다.
또한, 상기 베이스 수지는 비닐아세테이트 공중합체 및 에틸렌-프로필렌-디엔 고무의 혼합 중량비가 50~90 : 10~50인 것을 특징으로 하며, 상기 범위를 벗어나면 기계적 물성이 저하될 수 있으며 제품의 유연성이 떨어지게 되고 내유성이 하락하게 된다.
상기 비할로겐 난연제는 베이스 수지 100중량부에 대하여, 80 내지 300중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나면 난연성을 기대하기 어렵거나, 염수 침수에 대한 내식성 및 기계적 물성이 저하될 수 있다.
이때, 비할로겐 난연제로는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 하이드로 탈사이트, 훈타이트 및 하이드로마그네사이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 금속수산화물을 포함하며, 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 금속수산화물은 표면 개질한 것을 포함한다. 표면 개질 처리는 하기 화학식 1의 실란계 화합물을 금속수산화물과 반응하여 금속수산화물 입자 표면에 실란계 화합물이 코팅되도록 한다.
[화학식 1]
HS-R1-Si(OR2)3
[상기 화학식 1에서 R1은 (C1~C30)알킬렌, (C6~C20)아릴렌, (C6~C20)아르(C1~C30)알킬렌 또는 (C1~C30)알킬(C6~C20)아릴렌로부터 선택되고 상기 알킬은 직쇄 또는 분지쇄이고 탄소사슬 내에 불포화 결합을 포함할 수 있으며, 상기 아릴의 탄소원자는 N, O, S, P 및 Si로부터 선택되는 1 이상의 헤테로원소로 치환될 수 있으며;
R2는 직쇄 또는 분지쇄의 (C1~C7)알킬로부터 선택된다.]
상기 화학식 1의 R1에서 아릴은 방향족고리로서 페닐, 나프틸, 안트릴, 바이페닐(biphenyl) 등을 예로 들 수 있고, R1 및 R2에서 알킬은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 등을 예로 들 수 있다.
하기 화학식 1의 실란계 화합물은 알콕시기(-OR2)외에 머캅토기(-SH)를 가지고 있어 TPU와 무기 난연제 간의 화학적 결합력을 높여주어 복합수지 조성물의 페인트 또는 용제에 대한 내화학성, 인장강도 및 내유성을 보다 향상시켜 준다.
상기 실란계 화합물을 베이스 수지 100중량부에 대하여 1 내지 30중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위를 미만을 사용하면 난연성 상승효과, 내식성, 기계적 물성 발현이 미미하고, 초과 사용하면 상용성이 저하된다.
상기 난연보조제는 붕산염, 붕산 화합물, 실리콘계 화합물 또는 몰리브덴계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 저발연 특성을 위해 2 내지 25중량부가 포함하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 2중량부 미만이면 연소과정에서 연기발생 억제의 효과를 기대하기 어려우며, 25중량부 초과이면 인장강도와 신장율 특성이 저하된다.
상기 실란 커플링제는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 펜틸트리에톡시실란, 헵틸트리메톡시실란, 헵틸트리에톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 도데실트리에톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란 또는 비닐 실록산 올리고머 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 포함한다.
상기 실란 커플링제는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여 0.5 내지 8중량부 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 함량이 0.5중량부 미만이면 인장강도가 저하되거나 신장율의 과다 증가하게 되며, 8중량부를 초과하면 신장율이 저하될 수 있다.
상기 가교조제는 트리아릴시아누레이트 또는 트리아릴아이소시아누레이트 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 한정되지 않는다. 이때, 가교조제는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 함량이 0.5중량부 미만인 경우에는 인장강도가 저하되고, 고온에서 눌림현상으로 절연물이 변형될 수 있으며, 10중량부를 초과하는 경우에는 신장율이 저하된다.
상기 가교제는 과산화물 가교제를 사용하는 것이 바람직하며, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100중량부에 대하여 2 내지 12중량부 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면 인장강도, 내열특성이 저하되거나 고온에서의 눌림현상이 발생하여 절연물이 변형될 수 있으며, 12중량부를 초과하면 내열특성, 신장율이 저하된다. 이때, 사용될 수 있는 가교제는 앞서 절연층에 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 상기 1차 시스를 둘러싼 편조층이 구비되는데, 1차 시스 외주에 아연도금강선, 주석도금 연동선 또는 청동에서 선택된 어느 하나 이상으로 편조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 2차 시스는 상기 편조층을 둘러싸여 구비된다. 이러한 2차 시스의 조성물은 비닐아세테이트 함량이 20~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체50~80중량% 및 비닐아세테이트 함량이 34~80중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 20~50중량%를 포함하는 베이스 수지 100중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 80~250중량부, 난연보조제 2~25중량부, 실란 커플링제 0.5~8중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 시스의 조성물은 1차 시스에 사용되는 베이스 수지, 비할로겐계 난연제, 난연 보조제, 실란 커플링제, 가교조제 및 가교제를 포함한다.
이때, 비할로겐계 난연제는 표면처리하지 않은 금속 수산화물 20~50중량부와 실란으로 표면처리한 금속수산화물 60~200중량부로 이루어진 혼합 금속수산화물 80 ~ 250중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 표면처리하지 금속수산화물의 중량비가 증가할 경우 신장율은 증가하나 기계적 인장강도는 하락하게 되고 염수에 대한 저항성이 감소하게 되어 내전압특성이 하락하게 된다. 또한 실란으로 표면처리된 금속수산화물의 중량비가 증가할 경우 위와는 반대로 신장율은 감소하게 되고 기계적 강도는 증가하게 되고 표면처리의 효과로 염수에 대한 저항성은 향상된다. 적절한 혼합중량비로 이루어 요구하는 기계적 특성을 만족하도록 한다.
본 발명에 따른 케이블 내의 조성물은 첨가제로 안정제, 가공조제, 산화방지제, 자외선 안정제 또는 산화방지제를 더 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 안정제로는 아연, 칼슘, 마그네슘 등을 포함하는 유기산금속염 또는 이들의 혼합물 또는 유기산금속염으로 아연스테아레이트 등을 예로 들 수 있으며, 가공조제는 파라핀 왁스(P/Wax) 등의 탄화수소계 물질 또는 스테아릭에시드(Stearic acid) 등의 지방산계 물질을 사용할 수 있다. 또한, 자외선 안정제는 벤조트리아졸계 화합물, 벤조페논계 화합물, HALS계 화합물, 방향족 벤조에이트계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 옥살산아닐리드계 화합물, 히드록시아릴-1,3,5-트리아진계 화합물 및 입체장해 아민계 화합물 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 산화방지제는 페놀계 산화방지제나 인산계 산화방지제를 단독 또는 둘 이상을 동시에 사용할 수 있다. 이들 첨가제의 함량은 각각의 특성에 부합되도록, 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 복합수중케이블은 염분을 함유한 염수에 대한 침수 저항 최고 압력이 5 bar인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 상술한 바에 의한 복합수중케이블을 포함하는 밸러스트 펌프를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 선박 및 해양의 밸러스트 펌프용 복합수중케이블은 염분이 함유된 염수에 침수되어 있음에도 염분에 대한 내식성이 매우 높고, 염수 침수에 대한 저항 압력을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 또한, 내오염성, 유연성, 강성, 내가열변형성, 내유성, 난연성을 나타내면서 동시에 할로겐을 거의 함유하지 않아 친환경적인 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 밸러스트 펌프용 복합수중케이블의 일양태를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 밸러스트 펌프용 복합수중케이블의 바람직한 형태를 도 1에 나타내었다. 상기 복합수중케이블은 다수의 심선 도체(1), 심선도체와 심선도체를 절연 피복할 수 있는 절연층(2), 상기 절연층으로 피복된 심선도체를 연합한 집합체를 감싸는 1차 시스(4), 상기 1차 시스를 둘러싼 편조층(5), 및 상기 편조층을 둘러싸는 2차 시스(6)를 구비하며, 경우에 따라서 절연층(2) 집합체의 외주와 1차 시스(4)의 내주가 형성하는 공간을 충진하는 충진제층(3)을 더 포함할 수 있으며, 충진제로는 폴리프로필렌계 화합물을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세히 설명하나, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[평가]
1) 염수 침수 시험
가압(5.0 bar)하에서 IEEE 1580 clause 5.17.8항에 따라 챔버 내에 염분 농도가 20%인 염수를 채우고, 60±1℃ 조건에서 10일동안 침수시켜 내식성 및 침수 변화를 살펴보았다. 상기 결과, 전기적 특성을 시험하기 위하여 내전압 시험과 시스 및 절연체의 기계적 특성을 시험하기 위하여 케이블 샘플 전체 외경에 대해 9배의 외경을 가지는 맨들릴에 감을때(구부림) 흠집 및 파열이 일어나지 않아 부식되거나 침수되지 않고 상태가 양호하면 ○, 그렇지 않으면 × 로 기재한다.
2) 인장강도 및 신장율
IEC 60811-1-1에 따라 인장강도 및 신장율을 측정하여 인장강도는 0.92kgf/㎟ 및 신장율은 120%를 초과하여야 한다.
3) 산소지수
ASTM D 2863에 따라 시험하여 그 값은 32이상이여야 한다.
4) 연기밀도
IEC 61034-1,2에 따라 완제품 케이블로 시험하여 투과율은 60% 이상을 만족하여야 한다.
5) 난연성
IEC 60332-3-22 cat-A의 난연시험 규격에 따라 시험하여 연소길이는 2.5M 이하이여야 한다.
[제조예 1]
1) 절연층 수지 조성물
에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체(금호폴리켐사, KEP 510) 100중량부에 대하여, 무기 충진제 50중량부, 실란 커플링제 0.5중량부, 가교조제 0.5중량부 및 가교제 2중량부를 사용하여 절연층 수지 조성물을 제조하였다.
2) 1차 시스 조성물
에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 50 중량% 및 비닐아세테이트 공중합체 50 중량%를 포함하는 베이스 수지 100중량부에 대하여 비할로겐계 난연제 80 중량부, 난연 보조제 1 중량부, 실란 커플링제 0.5 중량부, 가교조제 0.5 중량부 및 가교제 2 중량부를 사용하여 1차 시스 조성물을 제조하였다.
3) 2차 시스 조성물
비닐아세테이트 함량이 15~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(한화케미칼, EVA 1159)50~80중량% 및 비닐아세테이트 함량이 34~80중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(MITSUI & CO., LTD, EV45LX) 20~50중량%를 포함하는 베이스 수지 100중량부에 대하여 비할로겐계 난연제 180 중량부, 난연 보조제 1 중량부, 실란 커플링제 0.5 중량부, 가교조제 2.0 중량부 및 가교제 8 중량부를 사용하여 2차 시스 조성물을 제조하였다.
[실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2]
상기 제조예 1의 조성물을 이용하여 도 1에 도시된 바와 같은 밸러스트 펌프용 복합수중케이블을 제조하였다.
티다이(T-Die) 압출기를 이용하여 압출 및 냉각 공정을 통하여, 주석도금연동선으로 이루어진 심선도체(1), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무로 이루어진 절연층(2), 절연층이 피복된 심선도체 3개와 폴리프로필렌계 충진재층(3)을 연합한 집합체 상에 1차 시스층(4) 및 아연도철선 편조층(5)을 피복하여 연합 선재를 제조하고, 상기 연합 선재 상에 2차 시스(6)을 형성하였다. 그 중에서 절연체층과 1차 시스층은 IEC 규격에 만족하는 특성의 조성물을 사용하면서 밸러스트 펌프용 복합수중케이블에 직접적으로 접촉하는 2차 시스층의 배합비율을 하기 표 1과 같이 변화시키면서 복합수중케이블을 제조하여 염수 침수 시험을 비롯한 특성 시험을 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00001

[표 2]
Figure pat00002

본 발명에 따른 실시예 1 내지 4에서는 표면처리되지 않은 수산화 알루미늄의 비율이 증가할수록 염수에 대한 저항성이 감소하였으며, 신장율 및 산소지수가 증가하였다. 반면, 비교예 1 내지 2는 에틸렌 프로필렌 삼중합체의 혼용이 염수에 대한 저항성은 좋은 결과를 얻었지만 기계적 물성 및 난연성이 저하되었다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 심선도체 2 : 절연층 3 : 충진제층
4 : 1차 시스 5 : 편조층 6 : 2차 시스
10 : 복합수중케이블

Claims (14)

  1. 심선도체와 심선도체를 절연 피복할 수 있는 절연층, 상기 절연층으로 피복된 심선도체를 연합한 집합체를 감싸는 1차 시스, 상기 1차 시스를 둘러싼 편조층, 및 상기 편조층을 둘러싸는 2차 시스를 구비하며,
    상기 절연층은 에틸렌-프로필렌-디엔 수지 100중량부에 대하여, 무기 충전제 50~200중량부, 실란 커플링제 0.5~10중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함하고,
    상기 1차 시스는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 및 에틸렌-프로필렌-디엔 고무를 포함하는 베이스 수지 100중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 80~300중량부, 난연보조제 1~25중량부, 실란 커플링제 0.5~8중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함하고,
    상기 2차 시스는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 100중량부에 대하여, 비할로겐계 난연제 80~250중량부, 난연보조제 2~25중량부, 실란 커플링제 0.5~8중량부, 가교조제 0.5~10중량부 및 가교제 2~15중량부를 포함하는 밸러스트 펌프용 복합수중케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 시스의 베이스 수지는 비닐아세테이트 함량이 15~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체50~90중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 10~50중량%를 포함하는 밸러스트 펌프용 복합수중케이블.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 시스의 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체는 비닐아세테이트 함량이 15~33중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 50~80중량% 및 비닐아세테이트 함량이 34~80중량%인 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 20~50중량%를 포함하는 밸러스트 펌프용 복합수중케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 에틸렌-알파올레핀 공중합체, 프로필렌-알파올레핀 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐(EVA) 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트(EMA) 공중합체, 에틸렌-프로필렌 모노머(EPM) 고무 및 폴리올레핀 엘라스토머(POE)로 이루어진 군에서 선택되는 고무 수지; 또는 말레산 무수물, 지방산, 아미노실란 및 비닐실란으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물로 그라프트된 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 또는 폴리올레핀 엘라스토머인 극성 변성 수지; 중에서 적어도 하나 이상의 보조 수지를 더 포함하는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 무기 충진제는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산칼슘,티탄 화이트, 탈크, 운모로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 무기 충진제는 스테아린산, 올레산, 지방산, 아미노실란 및 비닐실란으로 이루어진 군에서 선택되는 소수성 물질로 피복된 것을 특징으로 하는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실란 커플링제는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 부틸트리에톡시실란, 펜틸트리메톡시실란, 펜틸트리에톡시실란, 헵틸트리메톡시실란, 헵틸트리에톡시실란, 옥틸트리메톡시실란, 옥틸트리에톡시실란, 도데실트리메톡시실란, 도데실트리에톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, γ-메타크릴록시프로필트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란 또는 비닐 실록산 올리고머 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 1×1015 Ωㆍ㎝이상의 절연 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비할로겐계 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 하이드로 탈사이트, 훈타이트 및 하이드로마그네사이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 금속수산화물을 포함하는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비할로겐계 난연제는 표면처리하지 않은 금속수산화물 40~100중량부 및 실란으로 표면처리한 금속수산화물 40~150중량부를 포함하는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 편조층은 1차 시스 외주에 아연도금강선, 주석도금 또는 청동에서 선택된 어느 하나 이상으로 편조하는 것을 포함는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 난연 보조제는 붕산염, 붕산 화합물, 실리콘계 화합물 및 몰리브덴계 화합물에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가교조제는 트리아릴시아누레이트 또는 트리아릴아이소시아누레이트에서 선택되는 어느 하나 이상인 밸러스트 펌프용 복합케이블.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복합케이블은 염분을 함유한 염수에 대한 침수 저항 최고 압력이 5 bar인 밸러스트 펌프용 복합케이블.
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