KR20180093808A - Power cable with insulation layer having excellent transparence - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력케이블에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고온에서 장시간 운전이 가능하면서 투명성이 향상되어 백화 현상이 적은 절연층을 구비한 전력케이블에 관한 것이다.The present invention relates to power cables. More particularly, the present invention relates to a power cable having an insulating layer that can be operated at a high temperature for a long time and has improved transparency and less bleeding.
통상, 전력케이블의 절연소재로서 주류로 사용되는 가교 폴리에틸렌 수지(XLPE)는 열경화성 수지이므로 내열성 및 내약품성 등이 우수하고, 전기적 특성 또한 우수한 편이다. 가교 폴리에틸렌 수지를 제조하는 방법은 유기 과산화물 혹은 실란을(미국등록특허 제6284178호(2011.09.04)) 매개체로 하는 화학적 반응에 의한 가교 및 전자선 가교(미국등록특허 제4426497호(1984.01.17)) 등이 있으며, 최근 대형 전선업계에서는 유기 과산화물에 의한 가교 타입을 가장 널리 사용하고 있다.Normally, a crosslinked polyethylene resin (XLPE) used as a mainstream as an insulating material of a power cable is excellent in heat resistance, chemical resistance, and electrical properties because it is a thermosetting resin. The method for producing the crosslinked polyethylene resin is a crosslinking and electron beam crosslinking (US Patent No. 4426497 (1984.01.17)) by a chemical reaction using an organic peroxide or silane (US Patent No. 6284178 (Sep. 4, 2011) In recent years, in the large wire industry, crosslinking type by organic peroxide is widely used.
최근에는 재활용이 가능하고, 높은 송전용량 전달능을 갖는 전력케이블 특성이 요구되며 이를 만족시키기 위해서는 상시 최고 허용온도 110℃로 운영 가능한 가교되지 않은 고분자 수지로 이루어진 절연층을 포함한 전선이 요구되고 있다. In recent years, there is a demand for a power cable having high transmission capacity capable of being recycled. In order to satisfy this demand, a wire including an insulating layer made of a non-crosslinked polymer resin capable of operating at a maximum allowable temperature of 110 ° C is required.
반면, 가교 폴리에틸렌 수지는 폴리에틸렌을 가교시켜 제조한 열경화성(thermoset) 수지이므로 재생이(recycle) 불가능하여 폐기처분에 어려움이 많아 환경오염의 원인이 되고 있다. 또한, 가교 폴리에틸렌의 용융점이 90℃ 내지 115℃이므로 110℃의 고온에서의 운영이 어려우므로 전력케이블의 절연층의 재료로서 적당하지 못하다.On the other hand, since the crosslinked polyethylene resin is a thermoset resin prepared by crosslinking polyethylene, it is impossible to recycle the polyethylene resin, and thus it is difficult to dispose of the polyethylene resin, which causes environmental pollution. Further, since the melting point of the crosslinked polyethylene is 90 占 폚 to 115 占 폚, it is difficult to operate at a high temperature of 110 占 폚, which is not suitable as a material for the insulating layer of the power cable.
즉, 환경 친화적인 비가교 타입의 열가소성(thermoplastic) 수지의 사용 요구가 있으나, 현재 주로 사용되는 가교 폴리에틸렌은 내열성이 현격히 부족하여 전력케이블 절연재료의 용도로 사용하기에 적절하지 않아 문제가 된다.That is, there is a need to use environmentally friendly non-crosslinkable thermoplastic resins, but the crosslinked polyethylene used mainly at present is a problem because it is not suitable for use as a power cable insulation material because of a remarkably low heat resistance.
이러한 배경으로 전력케이블의 절연재료로서 우리나라 공개특허 제10-2010-0106871호(2010.10.04)에 비가교 폴리에틸렌 수지에 대한 선행 기술이 있으나 실제 가공 시에는 수지의 낮은 전단담화(Shear thinning)로 인해 가공성이 불량하여 가공불량이 발생하는 문제가 있다. 또한 내트래킹성이 불량하여 옥외케이블의 절연층으로써 성능이 저하되는 문제점이 있다.As a background of this background, there is a prior art for non-crosslinked polyethylene resin in Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0106871 (Oct. 4, 2010) as insulation material of electric power cable, but due to low shear thinning of resin during actual processing There is a problem that the processability is poor and processing defects occur. In addition, there is a problem that the tracking resistance is poor and the performance is degraded as an insulating layer of an outdoor cable.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 높은 용융점을 가지고 가교되지 않은 고분자 복합수지로 이루어진 절연층을 포함하여 상시 최고 허용온도 110℃로 운영이 가능한 전력케이블의 개발이 필요하게 되었다.Therefore, in order to solve such a problem, it is necessary to develop a power cable capable of operating at a maximum allowable temperature of 110 ° C, including an insulating layer composed of a non-crosslinked polymer composite resin having a high melting point.
본 발명의 하나의 목적은 재활용이 가능한 친환경 비가교 절연층을 구비한 전력케이블을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a power cable having an eco-friendly non-crosslinked insulating layer which can be recycled.
본 발명의 다른 목적은 내열성, 저온충격성, 기계적, 전기적 특성이 우수하면서도 내백화성, 투명성이 우수한 비가교성 수지로 이루어지는 절연층을 포함하는 전력케이블을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power cable including an insulating layer made of a non-crosslinkable resin excellent in heat resistance, low temperature impact resistance, mechanical and electrical properties, and excellent in whitening resistance and transparency.
본 발명의 또 다른 목적은 일반적인 폴리프로필렌 복합수지 보다 촉매 잔량이 낮아 전기적 특성이 우수한 전력케이블을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power cable having a lower residual amount of catalyst than an ordinary polypropylene composite resin and having excellent electrical characteristics.
본 발명의 하나의 관점은 투명성이 향상된 절연층을 구비한 전력케이블에 관한 것이다. 일 실시예에서 상기 전력케이블은 하나 이상의 도체; 상기 도체를 둘러싸는 내부 반도전층; 상기 내부 반도전층을 둘러싸는 절연층; 상기 절연층을 둘러싸는 외부 반도전층; 상기 외부 반도전층을 둘러싸는 중성선 수밀층; 및 상기 중성선 수밀층을 둘러싸는 외피층;을 포함하고, 상기 절연층은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무를 포함하고, 상기 절연층은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 블록 코폴리머 30 중량부 내지 80 중량부 및 에틸렌-옥텐 고무 20 중량부 내지 70 중량부를 포함하며, 상기 절연층은 흐림도(Haze)가 90% 이하 또는 광투과율(Total transmittance)이 80% 이상이다.One aspect of the present invention relates to a power cable having an insulating layer with improved transparency. In one embodiment, the power cable comprises at least one conductor; An inner semiconductive layer surrounding the conductor; An insulating layer surrounding the inner semiconductive layer; An outer semiconductive layer surrounding the insulating layer; A neutral wire watertight layer surrounding the outer semiconductive layer; And an outer skin layer surrounding the neutral wire watertight layer, wherein the insulating layer comprises a polypropylene block copolymer and an ethylene-octene rubber, wherein the insulating layer comprises 100 parts by weight of a polypropylene block copolymer and an ethylene- And 30 to 80 parts by weight of a polypropylene block copolymer and 20 to 70 parts by weight of an ethylene-octene rubber, wherein the insulating layer has a haze of 90% or less or a total transmittance ) Is more than 80%.
일 실시예에서 상기 흐림도 및 광투과율은 ASTM D 1003에 의거하여 측정될 수 있다.In one embodiment, the haze and light transmittance can be measured according to ASTM D 1003.
일 실시예에서 상기 절연층은 이온성무기물을 더 포함하며, 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 블록 코폴리머 55 중량부 내지 65 중량부, 에틸렌-옥텐 고무 35 중량부 내지 45 중량부 및 이온성무기물 0.03 중량부 이하로 포함할 수 있다.In one embodiment, the insulating layer further comprises an ionic inorganic material, wherein 55 parts by weight to 65 parts by weight of a polypropylene block copolymer, 100 parts by weight of an ethylene- 35 to 45 parts by weight of octene rubber and 0.03 parts by weight or less of an ionic inorganic material.
일 실시예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 80 중량부 내지 95 중량부의 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머와 5 중량부 내지 20 중량부의 에틸렌-프로필렌 고무가 중합된 에틸렌-프로필렌 랜덤 블록 코폴리머를 포함할 수 있다.In one embodiment, the polypropylene block copolymer may comprise from 80 parts by weight to 95 parts by weight of an ethylene-propylene random copolymer and from 5 parts by weight to 20 parts by weight of an ethylene-propylene random block copolymer have.
일 실시예에서 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머 중의 에틸렌 함량은 0.5 중량% 내지 10 중량%이고, 상기 에틸렌-프로필렌 고무 중의 에틸렌 함량은 20 중량% 내지 60 중량%이며, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머의 고유점도에 대한 에틸렌-프로필렌 고무의 용제추출물(자일렌이 용제임)의 고유점도비가 0.5 내지 1.1 일 수 있다.In one embodiment, the ethylene content in the ethylene-propylene random copolymer is 0.5 wt% to 10 wt%, the ethylene content in the ethylene-propylene rubber is 20 wt% to 60 wt%, and the ethylene- The inherent viscosity ratio of the ethylene-propylene rubber solvent extract (xylene solvent) to the intrinsic viscosity may be 0.5 to 1.1.
일 실시예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 ASTM D 1238(230℃, 2.16kg)에 의거하여 측정된 용융지수(MI)가 1g/10min 내지 10g/10min이고, ASTM D 1003에 의거하여 측정된 흐림도가 5% 이하일 수 있다.In one embodiment, the polypropylene block copolymer has a melt index (MI) of from 1 g / 10 min to 10 g / 10 min as measured according to ASTM D 1238 (230 캜, 2.16 kg) and has a haze measured according to ASTM D 1003 The degree may be less than 5%.
일 실시예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는, 에틸렌-프로필렌 랜덤 블록 코폴리머를 포함하는 매트릭스에 0.4㎛ 이하 크기의 에틸렌-프로필렌 고무가 분산된 형태를 포함할 수 있다.In one embodiment, the polypropylene block copolymer may comprise a matrix in which the ethylene-propylene random block copolymer has been dispersed in an ethylene-propylene rubber having a size of not larger than 0.4 탆.
일 실시예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 ASTM D790 규격에 의거하여 측정된 굴곡탄성율이 7000kg/㎠ 내지 10000kg/㎠이고, ASTM D648 규격에 의거하여 측정된 열변형 온도는 90℃ 내지 105℃이며, 용융점이 154℃ 내지 156℃ 일 수 있다.In one embodiment, the polypropylene block copolymer has a flexural modulus of 7000 kg / cm 2 to 10000 kg / cm 2 as measured in accordance with ASTM D790, a heat distortion temperature measured according to ASTM D648 is 90 ° C to 105 ° C, The melting point may be from 154 캜 to 156 캜.
일 실시예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 록웰(Rockwell) 경도가 55 내지 63이고, ASTM D256 규격으로 측정한 1/8" 노치드 아이조드(Izod) 충격강도가 10kg·cm/cm 내지 20kg·cm/cm 일 수 있다.In one embodiment, the polypropylene block copolymer has a Rockwell hardness of 55 to 63 and a 1/8 "notched Izod impact strength as measured in accordance with ASTM D256 of from 10 kg · cm / cm to 20 kg · cm / cm. < / RTI >
일 실시예에서 상기 에틸렌-옥텐 고무는 에틸렌 모노머 및 1-옥텐 코모노머에 의한 코폴리머이고, 상기 에틸렌-옥텐 고무 중 1-옥텐 코모노머의 함량은 5 중량% 내지 40 중량%이며, ASTM D 1238(230℃, 2.16kg)에 의거하여 측정된 용융지수(MI)가 6g/10min 이하일 수 있다.In one embodiment, the ethylene-octene rubber is a copolymer of an ethylene monomer and a 1-octene comonomer, wherein the content of the 1-octene comonomer in the ethylene-octene rubber is 5 wt% to 40 wt%, ASTM D 1238 (MI) of 6 g / 10 min or less as measured on the basis of the melt index (230 DEG C, 2.16 kg).
일 실시예에서 상기 절연층의 용융점은 140℃ 내지 160℃이고, ASTM D790 규격에 의거하여 측정된 굴곡탄성율은 2000kg/㎠ 내지 4000kg/㎠ 일 수 있다.In one embodiment, the melting point of the insulating layer is between 140 ° C and 160 ° C, and the flexural modulus measured according to the ASTM D790 standard is between 2000 kg / cm 2 and 4000 kg / cm 2.
일 실시예에서 상기 외피층과 중성선 수밀층 사이에는 하나 이상의 중성선이 구비될 수 있다.In one embodiment, one or more neutral lines may be provided between the shell layer and the neutral wire watertight layer.
일 실시예에서 상기 내부 반도전층과 외부 반도전층은 카본블랙을 각각 20 중량% 내지 40 중량% 포함하는 열가소성 수지 조성물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the inner semiconductive layer and the outer semiconductive layer may each include a thermoplastic resin composition containing 20 to 40% by weight of carbon black.
일 실시예에서 상기 외피층은 폴리에틸렌을 포함하고, 용융온도가 110℃ 내지 130℃일 수 있다.In one embodiment, the shell layer comprises polyethylene and the melting temperature may be between 110 ° C and 130 ° C.
본 발명에 따르면 재활용이 가능한 친환경 비가교 절연층을 구비한 전력케이블을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a power cable having an eco-friendly non-crosslinked insulating layer which can be recycled.
또한, 본 발명에 따르면 내열성, 저온충격성, 기계적, 전기적 특성이 우수하면서도 내백화성, 투명성이 우수한 비가교성 수지로 이루어지는 절연층을 포함하는 전력케이블을 제공할 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to provide a power cable including an insulating layer made of a non-crosslinkable resin excellent in heat resistance, low temperature impact resistance, mechanical and electrical properties, and whitening resistance and transparency.
또한, 본 발명에 따르면 일반적인 폴리프로필렌 복합수지 보다 촉매 잔량이 낮아 전기적 특성이 우수한 전력케이블을 제공할 수 있다. Further, according to the present invention, it is possible to provide a power cable having a lower residual amount of catalyst than an ordinary polypropylene composite resin and having excellent electrical characteristics.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블을 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 도 1의 전력케이블의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이다.
도 4a는 비교예 1에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이고, 도 4b는 비교예 2에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이며, 도 4c는 비교예 3에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예 1에 따른 전력 케이블을 나타낸 것이며, 도 5b는 본 발명에 대한 비교예 1에 따른 전력 케이블을 나타낸 것이다.1 is a view illustrating a power cable according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the power cable of FIG.
FIG. 3A is a view showing a result of stress whitening after orientation crystallization according to Example 1 of the present invention, and FIG. 3B is a view showing a result of stress whitening after orientation crystallization according to Example 2 of the present invention.
FIG. 4A is a graph showing the result of stress whitening after orientation crystallization according to Comparative Example 1, FIG. 4B is a graph showing the result of stress whitening after orientation crystallization according to Comparative Example 2, FIG. 4C is a graph showing stress after orientation crystallization according to Comparative Example 3 Fig.
FIG. 5A shows a power cable according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5B shows a power cable according to a first comparative example of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to be exemplary, self-explanatory, allowing for equivalent explanations of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블을 나타낸 도면이고, 도 2는 상기 도 1의 전력케이블의 단면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명성이 향상된 절연층을 구비한 전력케이블(100)은 하나 이상의 도체(또는 전기 도체)(110); 도체(110)를 둘러싸는 내부 반도전층(120); 내부 반도전층(120)을 둘러싸는 절연층(130); 절연층(130)을 둘러싸는 외부 반도전층(140); 외부 반도전층(140)을 둘러싸는 중성선 수밀층(150); 및 중성선 수밀층(150)을 둘러싸는 외피층(160);을 포함하고, 절연층(130)은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무를 포함하고, 절연층(130)은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 블록 코폴리머 30 중량부 내지 80 중량부 및 에틸렌-옥텐 고무 20 중량부 내지 70 중량부를 포함하며, 절연층(130)은 흐림도(Haze)가 90% 이하, 또는 광투과율(Total transmittance)이 80% 이상이다.FIG. 1 is a view showing a power cable according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the power cable of FIG. 1. A
일 실시예에서 상기 흐림도 및 광투과율은 ASTM D 1003에 의거하여 측정될 수 있다.In one embodiment, the haze and light transmittance can be measured according to ASTM D 1003.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블(100)은 20kV 이상의 고전압을 송신할 수 있으며, 장시간 안정적으로 사용할 수 있고 내부 구비되는 도체(110)를 안정적으로 절연시키는 친환경 수지를 절연층(130)으로 포함할 수 있다.The
상기 전기 도체(110)는 막대 또는 스트랜디드 멀티-와이어(stranded multi-wire)로 전기적으로 도체인 금속 재료일 수 있으며, 구체적으로는 알루미늄 또는 구리를 포함할 수 있다. 상기 도체(110)는 단면적이 원형으로 외경은 10mm 내지 25mm이고, 상기 절연층(130)의 두께는 6mm 내지 8mm일 수 있다. 구체적으로는, 상기 도체(110)의 단면적이 원형으로 외경은 11.4mm 내지 23.5mm이고, 절연층(130)의 두께는 6mm 내지 7.5mm 일 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 전력케이블(100)은 공칭 단면적에 따라 도체(110)의 외경이 10mm 내지 25mm인 원형으로 구비될 수 있는데, 상기 전력케이블(100)의 공칭 단면적이 커질수록 도체(110)의 외경도 커지며 이에 따라 송전할 수 있는 최대허용전류도 증가하게 된다. The
예컨대, 22.9kV급 친환경 충실 알루미늄 전력케이블(100)에 있어서는 절연층의 두께를 6.8mm로 설정될 수 있는데, 상기 절연층(130)의 두께는 내전압치와 케이블의 절연파괴 강도에 의해 구해 질 수 있다. 절연층 두께의 산출 기준은 교류전압으로부터 결정되는 두께와 뇌충격전압으로부터 결정되는 두께 중 큰 값으로 결정되는데, 상기 22.9kV급 전력케이블(100)의 절연두께가 8mm를 초과하는 경우 전력케이블의 포설성 및 시공작업성이 저하된다. 구체적으로는, 상기 절연층(110)의 두께는 6.22mm 내지 7.37mm 일 수 있다.For example, in the 22.9 kV eco-friendly full
상기 전기 도체(110)의 외면에는 내부 반도전층(120)이 구비되고, 상기 내부 반도전층(120)의 외측에는 외부 반도전층(140)이 둘러싸되, 상기 내부 반도전층(120)과 외부 반도전층(140) 사이에는 절연층(130)이 개재될 수 있다. The inner
상기 내부 반도전층(120) 및 외부 반도전층(140)은 양측 모두 반도전층, 예컨대 반도체층으로 실온에서 500Ω·m 미만, 바람직하게는 20Ω·m 미만의 체적 저항값을 구비할 수 있으며, 일 실시예에서 상기 내부 반도전층(120) 및 외부 반도전층(140)은 카본블랙을 각각 20 중량% 내지 40 중량% 포함하는 열가소성 수지 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 열가소성 수지로는 폴리프로필렌 폴리머를 포함할 수 있다. 에를 들면 내부 반도전층(120) 및 외부 반도전층(140)은 폴리프로필렌 폴리머에 카본블랙이 각각 20 중량% 내지 40 중량% 분산되어 구비될 수 있다.The inner
상기 내부 반도전층(120)은 도체(110)와 절연층(130) 사이에 개재될 수 있다. 상기 내부 반도전층(120)은 도체 표면의 전계완화와 부분방전을 방지할 수 있으며, 상기 외부 반도전층(140)은 전계완화와 더불어 절연층을 보호하는 역할을 한다. 상기 중성선 수밀층(150)은 반도전성 부풀음 테이프를 포함할 수 있고, 상기 반도전성 부풀음 테이프는 수분을 흡수하여 팽창(부풀음)될 수 있다.The inner
상기 중성선 수밀층(150)의 외면은 외피층(160)에 의하여 둘러싸도록 구비될 수 있다. 상기 외피층(160)은 폴리에틸렌을 포함하고, 용융온도가 110℃ 내지 130℃(용융온도는 KS M ISO 11357-3에 따라 승온속도 20℃/분으로 시험)일 수 있고, 구체적으로는, 상기 외피층(160)의 용융온도는 용융온도가 118℃ 내지 128℃일 수 있다.The outer surface of the neutral wire
상기 전력케이블(100)은 기중 또는 전력구에 포설될 때에는 난연성이 우수한 폴리염화비닐(PVC) 등의 자재를 외피층(160)으로 사용하고, 그 외의 경우에는 상기 외피층(160)으로 내구성이 우수한 폴리에틸렌(PE)를 사용한다. The
상기 외피층(160)과 중성선 수밀층(150) 사이에는 하나 이상의 중성선(170)이 구비될 수 있다. 상기 중성선(170)은 연동선일 수 있으며, 도체(110)의 외경에 대해서 대략 0.1배 내지 0.15배의 외경을 갖는 단면이 원형으로 복수 개의 와이어를 포함하여 구비될 수 있다.One or more
통상, 전력케이블에서 절연층으로 가교 폴리에틸렌을 사용하는데, 상기 가교 폴리에틸렌은 유기 과산화물을 이용하여 가교를 진행하기 때문에 상기 가교 폴리에틸렌의 재활용이 불가능하고 용융점이 낮아 110℃ 이상의 고온에서 전력케이블을 운영하는 경우에는 전력케이블의 변형 및 녹는 등의 문제가 생길 수 있다. 또한, 상기 전력케이블의 절연층으로 폴리프로필렌을 사용하는 경우에는 상기 폴리프로필렌은 용융점이 150℃ 이상으로 가교 폴리에틸렌보다 용융점이 높아 고온에서의 운영이 가능한 반면, 저온 내충격성에 취약하고 높은 강성으로 인하여 유연성이 부족하여 전력케이블을 포설하는 데 부적합한 단점이 있다.Generally, crosslinked polyethylene is used as an insulating layer in a power cable. Since crosslinked polyethylene is used for crosslinking using organic peroxide, it is impossible to recycle the crosslinked polyethylene and the melting point is low. Thus, when a power cable is operated at a high temperature of 110 ° C or more The power cable may be deformed and melted. Further, when polypropylene is used as the insulating layer of the power cable, the polypropylene has a melting point higher than that of the crosslinked polyethylene at a melting point of 150 ° C or higher, so that the polypropylene can operate at a high temperature. However, There is a disadvantage that it is not suitable for installing a power cable because of lack of flexibility.
본 실시예에 따른 전력케이블(100)은 하나 이상의 신규한 고분자 수지를 블렌딩하여 제조된 절연층(130)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(130)은 비가교 열가소성 고분자 수지를 포함하여 제공한다.The
절연층(130)은 두 개의 서로 다른 수지를 블렌딩하여 제조할 수 있고, 예컨대, 서로 다른 수지는 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무를 포함할 수 있으며, 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무는 비가교성 폴리머일 수 있다.The insulating
구체예에서 절연층(130)은 이온성 무기물을 더 포함할 수 있다. 예를 들면 절연층(130)은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 블록 코폴리머 30 중량부 내지 80 중량부, 에틸렌-옥텐 고무 20 중량부 내지 70 중량부 및 이온성무기물 0.03 중량부 이하를 포함할 수 있다.In an embodiment, the insulating
상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머가 80 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 전력케이블(100)의 기계적 강도가 증가하는 반면 유연성이 저하되어 문제되고, 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머가 30 중량부 미만으로 포함되는 경우 가열변형율이 증가되어 전력케이블이 눌리는 등의 현상이 발생한다.When the polypropylene block copolymer is contained in an amount exceeding 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the sum of the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber, the mechanical strength of the
상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 상기 에틸렌-옥텐 고무를 20 중량부 미만으로 포함시 유연성이 저하되어 전력케이블의 형상변형이 어려워 다양한 적용이 어려우며, 상기 에틸렌-옥텐 고무를 70 중량부 초과하여 포함시 내부식성, 내후성 등과 같은 기계적 강도가 저하되어 문제된다.When the ethylene-octene rubber is contained in an amount of less than 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the sum of the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber, flexibility of the power cable is lowered, - When the octene rubber is contained in an amount exceeding 70 parts by weight, the mechanical strength such as corrosion resistance and weather resistance is lowered, which is a problem.
또한, 상기 절연층(130)의 전기 절연특성을 더욱 향상시키고 백화현상을 억제하며, 동시에 공정효율을 향상시키기 위하여 보다 구체적인 범위로 한정될 수 있으며, 바람직하게는 상기 절연층(130)은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 블록 코폴리머 55 중량부 내지 65 중량부, 에틸렌-옥텐 고무 35 중량부 내지 45 중량부 및 이온성무기물 0 초과 0.03 중량부 이하로 포함하며, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌 블록 코폴리머 60 중량부, 에틸렌-옥텐 고무 40 중량부 및 이온성무기물 0.03 중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.In order to further improve the electrical insulation property of the insulating
절연층(130)은 상기 이온성무기물을 더 포함할 수 있다. 상기 이온성무기물은 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무를 이용하여 절연층 제조시 사용되는 촉매 성분의 잔사와, 산화방지제 등의 첨가제로부터 기인된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 이온성무기물은 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 인(P), 실리콘(Si), 칼슘(Ca) 및 아연(Zn) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The insulating
상기 이온성무기물은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여 0 초과 0.03 중량부 이하로 포함될 수 있다. 예를 들면 0 내지 0.03 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 미세 이물질 및 공극으로 인한 전계집중이 되지 않아 전기적 특성이 우수하고, 내충격성 등의 기계적 강도 및 유연성이 우수할 수 있다.The ionic inorganic material may be contained in an amount of more than 0 to 0.03 parts by weight based on 100 parts by weight of the sum of the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber. For example, 0 to 0.03 part by weight. When it is included in the above-mentioned range, the electric field is not concentrated due to the fine particles and voids, and thus the electrical characteristics are excellent and the mechanical strength and flexibility such as impact resistance can be excellent.
백화현상은 마이크로 보이드(micro void)에 의한 크랙(crack)에 의하여 발생하고, 상기 백화현상이 발생하는 경우 투명성이 저하되고 내백화, 내충격성이 저하되는 등 물성이 급격히 저하된다. 구체적으로는, 상기 이온성무기물의 함량이 증가되는 경우 절연성능을 저하시켜 전력케이블의 전기적 특성을 저하시키고, 고온에서 전력케이블을 운영하는 경우 상기 전력케이블의 열화를 촉진하는 등 전력케이블 수명 저하 문제의 원인이 된다. The whitening phenomenon is caused by a crack caused by a micro void, and when the whitening phenomenon occurs, the transparency is lowered and the whitening resistance and impact resistance are lowered. Specifically, when the content of the ionic inorganic material increases, the insulation performance is lowered to lower the electrical characteristics of the power cable. In the case of operating the power cable at a high temperature, the deterioration of the power cable is accelerated. .
반면, 본 발명의 실시예에 따른 절연층은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무를 포함하는 절연층 고분자 수지의 결정사이즈를 작게하여 광투과율을 향상시켜서 백화현상의 발생을 억제할 수 있다.On the other hand, the insulating layer according to the embodiment of the present invention can reduce the crystal size of the insulating layer polymer resin including the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber, thereby improving the light transmittance and suppressing the occurrence of whitening.
본 발명에서 에틸렌-프로필렌 고무(ethylene-propylene rubber)는 헤테로상 코폴리머(heterophasic copolymer) 형태일 수 있다. 상기 헤테로상 코폴리머는 에틸렌-프로필렌 고무(ethylene-propylene rubber)의 고무 도메인(elastomeric domains)이, 폴리프로필렌 호모폴리머 또는 폴리프로필렌 코폴리머로 이루어진 매트릭스에 분산된 형태일 수 있다.In the present invention, the ethylene-propylene rubber may be in the form of a heterophasic copolymer. The heterophasic copolymer may be in the form of an elastomeric domains of an ethylene-propylene rubber dispersed in a matrix of a polypropylene homopolymer or a polypropylene copolymer.
본 발명의 실시예에서 호모폴리머(homopolymer)는 반복 단위가 한 종류로 이루어진 폴리머를 의미하고, 코폴리머(copolymer)는 서로 다른 두 종류 이상의 반복 단위를 가진 폴리머를 의미한다.In an embodiment of the present invention, a homopolymer refers to a polymer having one type of repeating unit, and a copolymer means a polymer having two or more types of repeating units.
일 실시예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 80 중량부 내지 95 중량부의 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머와 5 중량부 내지 20 중량부의 에틸렌-프로필렌 고무가 반응기 내에서 단계적으로 중합된 에틸렌-프로필렌 랜덤 블록 코폴리머를 포함할 수 있다.In one embodiment, the polypropylene block copolymer comprises 80 to 95 parts by weight of an ethylene-propylene random copolymer and 5 to 20 parts by weight of an ethylene-propylene random copolymer in an ethylene-propylene random block copolymer Polymer.
상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머는 중합 반응장치에서 에틸렌과 프로필렌을 동시에 투입하여 중합될 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 코폴리머의 중합 방법은 본 기술분야에서 공지된 방법에 의하여 제조될 수 있다.The ethylene-propylene copolymer can be polymerized by simultaneously injecting ethylene and propylene in a polymerization reactor. The polymerization method of the ethylene-propylene copolymer may be prepared by a method known in the art.
상기 에틸렌-프로필렌 고무는 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머를 제조한 후에 이어지는 일련의 중합 반응장치에서 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머의 존재하에 중합된다. 상기 에틸렌-프로필렌 고무의 중합방법은 본 기술분야에서 공지된 방법에 의하여 제조될 수 있다. The ethylene-propylene rubber is polymerized in the presence of the ethylene-propylene random copolymer in a series of polymerization reaction apparatuses subsequent to the preparation of the ethylene-propylene random copolymer. The polymerization method of the ethylene-propylene rubber can be produced by a method known in the art.
상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 전체중량에 대하여, 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머를 80 중량부 미만으로 포함하는 경우, 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 수지의 결정화도가 저하되어 내열성이 저하되고, 95 중량부를 초과하여 포함되는 경우 내충격성이 급격히 저하된다.When the ethylene-propylene random copolymer is contained in an amount of less than 80 parts by weight based on the total weight of the polypropylene block copolymer, the crystallinity of the polypropylene block copolymer resin is lowered and the heat resistance is lowered. The impact resistance sharply decreases.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머 중의 에틸렌 함량은 0.5 중량% 내지 10 중량% 포함될 수 있다. 상기 에틸렌을 0.5 중량% 미만으로 포함시 코폴리머의 결정화도가 높아지거나 에틸렌-프로필렌 고무와의 상용성이 저하되어 투명성 및 내백화성이 저하될 수 있고, 상기 에틸렌이 10 중량%를 초과하여 포함시 결정화도가 급격하게 저하되어 내열성 등의 기계적 강도가 저하된다.The ethylene content in the ethylene-propylene random copolymer may be from 0.5 wt% to 10 wt%. When the content of ethylene is less than 0.5% by weight, the degree of crystallization of the copolymer may be high or the compatibility with the ethylene-propylene rubber may be deteriorated and the transparency and whitening resistance may be deteriorated. When the ethylene content exceeds 10% by weight, The mechanical strength such as heat resistance is lowered.
상기 에틸렌-프로필렌 고무 중의 에틸렌은 20 중량% 내지 60 중량% 포함될 수 있다. 상기 에틸렌을 20 중량% 미만으로 포함시 탄성 및 내충격성 등과 같은 물성을 열화시키고, 60 중량%를 초과하여 포함시 에틸렌-프로필렌 고무의 유연성을 저하시킬 수 있다.The amount of ethylene in the ethylene-propylene rubber may be 20 wt% to 60 wt%. When ethylene is contained in an amount of less than 20% by weight, physical properties such as elasticity and impact resistance are deteriorated. When the ethylene content is more than 60% by weight, flexibility of the ethylene-propylene rubber may be lowered.
구체예에서 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머의 고유점도에 대한 에틸렌-프로필렌 고무의 용제추출물(자일렌이 용제임)의 고유점도비(에틸렌-프로필렌 고무의 용제추출물의 고유점도/에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머의 고유점도)가 0.5 내지 1.1 일 수 있다. 상기 고유점도비가 상기 범위를 벗어나는 경우 에틸렌-프로필렌 랜덤 블록 코폴리머와 에틸렌-프로필렌 고무와의 상용성을 저하시키고, 상기 에틸렌-프로필렌 고무 등을 뭉치게 하는 등 제품으로의 성형성을 저하시킬 수 있다.In the specific examples, the intrinsic viscosity ratio of the solvent extract of ethylene-propylene rubber (xylene solvent) to the intrinsic viscosity of the ethylene-propylene random copolymer (intrinsic viscosity of the solvent extract of ethylene-propylene rubber / ethylene- Intrinsic viscosity of the polymer) may be 0.5 to 1.1. When the intrinsic viscosity ratio is out of the above range, the compatibility between the ethylene-propylene random block copolymer and the ethylene-propylene rubber is lowered, and the moldability of the product such as the ethylene-propylene rubber is aggregated .
상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 에틸렌-프로필렌 랜덤 블록 코폴리머를 포함하는 매트릭스에, 크기가 0.4㎛ 이하, 바람직하게는 0.01㎛ 내지 0.4㎛의 크기의 에틸렌-프로필렌 고무가 미세입자가 상기 매트릭스 내에 분산된 형태를 포함할 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 고무의 크기가 0.4㎛ 초과인 경우에는 성형성이 저하되고 가시광선 파장보다 큰 분산상이 증가되어 투명성이 저하될 수 있다.The polypropylene block copolymer is prepared by adding to the matrix comprising an ethylene-propylene random block copolymer an ethylene-propylene rubber having a size of 0.4 m or less, preferably 0.01 to 0.4 m, ≪ / RTI > If the size of the ethylene-propylene rubber is larger than 0.4 mu m, the moldability is lowered and the dispersed phase larger than the visible light wavelength is increased, and transparency may be lowered.
한편, 본 명세서에서 상기 "크기"는 상기 에틸렌-프로필렌 고무의 "최대 길이"를 의미할 수 있다.In the present specification, the "size" may mean the "maximum length" of the ethylene-propylene rubber.
구체예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 ASTM D 1238(230℃, 2.16kg)에 의거하여 측정된 용융지수(MI)가 1g/10min 내지 10g/10min이고, ASTM D 1003에 의거하여 측정된 흐림도가 5% 이하일 수 있다. 상기 용융지수(MI)가 1g/10min 미만인 경우에는 유동성이 저하되어 전력케이블을 성형으로 제조하기에 적절하지 못하며, 10g/10min 초과이면 점도가 너무 낮아 제조된 전력케이블의 두께를 균일하게 제어하기 어렵다.In embodiments, the polypropylene block copolymer has a melt index (MI) of from 1 g / 10 min to 10 g / 10 min measured according to ASTM D 1238 (230 캜, 2.16 kg) and a haze measured according to ASTM D 1003 Can be less than 5%. When the melt index (MI) is less than 1 g / 10 min, the fluidity is lowered and the power cable is not suitable for molding. If the melt index is more than 10 g / 10 min, the viscosity is too low to control the thickness of the produced power cable uniformly .
상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 ASTM D790 규격에 의거하여 측정된 굴곡탄성율이 7000kg/㎠ 내지 10000kg/㎠이고, ASTM D648 규격에 의거하여 측정된 열변형 온도는 90℃ 내지 105℃이며, 용융점이 154℃ 내지 156℃일 수 있다. 일 실시예에서 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머는 록웰(Rockwell) 경도가 55 내지 63이고, ASTM D256 규격으로 측정한 1/8" 노치드 아이조드(Izod) 충격강도가 10kg·cm/cm 내지 20kg·cm/cm 일 수 있다.The polypropylene block copolymer has a flexural modulus of 7000 kg / cm 2 to 10000 kg / cm 2 as measured according to ASTM D790, a heat distortion temperature measured according to ASTM D648 of 90 ° C to 105 ° C, a melting point of 154 ° C / RTI > to < RTI ID = In one embodiment, the polypropylene block copolymer has a Rockwell hardness of 55 to 63 and a 1/8 "notched Izod impact strength as measured in accordance with ASTM D256 of from 10 kg · cm / cm to 20 kg · cm / cm. < / RTI >
절연층(130)은 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머와 에틸렌-옥텐 고무를 소정의 비율로 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 에틸렌-옥텐 고무는 에틸렌 모노머 및 1-옥텐 코모노머에 의한 코폴리머이고, 상기 에틸렌-옥텐 고무 중 1-옥텐 코모노머의 함량은 5 중량% 내지 40 중량%이며, ASTM D 1238(230℃, 2.16kg)에 의거하여 측정된 용융지수(MI)가 6g/10min 이하일 수 있다. 구체적으로는 상기 에틸렌-옥텐 고무 중 상기 1-옥텐 코모노머의 함량은 5.5 중량%, 7.6 중량%, 28 중량% 및 39 중량% 포함될 수 있다. 또한, 상기 에틸렌-옥텐 고무의 유리전이온도(Tg)는 -30℃ 이하일 수 있다.The insulating
상기 에틸렌-옥텐 고무의 용융지수가 6g/10min 초과인 경우에는 절연층의 용융지수를 상승시켜 전력 케이블의 가공시 문제가 되고, 상기 유리전이온도가 -30℃ 초과인 경우에는 전력케이블의 저온특성을 저하시켜 문제가 된다.When the ethylene-octene rubber has a melt index of more than 6 g / 10 min, the melt index of the insulating layer is increased to cause a problem in processing the power cable. When the glass transition temperature is higher than -30 ° C, Which is a problem.
상기 에틸렌-옥텐 고무는 에틸렌과 옥텐의 코폴리머이고 에틸렌-프로필렌-디엔계 탄성체(EPDM)에 비하여 저온충격강도가 우수하므로, 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머와 혼합하여 절연층(130)을 제조하는 경우 저온충격강도를 향상시키고 기계적 물성을 보다 향상시킬 수 있다.Since the ethylene-octene rubber is a copolymer of ethylene and octene and has an excellent low-temperature impact strength as compared with the ethylene-propylene-diene elastomer (EPDM), when the insulating
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전력케이블(100)의 유연성은 절연층(130)에 의하여 영향받을 수 있고, 상기 전력케이블(100)의 유연성은 절연층(130)의 ASTM D790 규격에 의거하여 측정된 굴곡탄성율이 2000kg/㎠ 내지 4000kg/㎠인 것이 바람직하다. 상기 절연층(130)은 폴리프로필렌 블록 코폴리머와 에틸렌-옥텐 고무의 혼합에 의하여 형성될 수 있으며, 이들 폴리프로필렌 블록 코폴리머와 에틸렌-옥텐 고무는 각각의 굴곡탄성율과 함께, 혼합 비율, 혼합 방법 등에 의하여 절연층(130)의 굴곡탄성율이 제어될 수 있다.The flexibility of the
상기 절연층(130)의 용융점은 140℃ 내지 160℃이고, ASTM D790 규격에 의거하여 측정된 굴곡탄성율은 2000kg/㎠ 내지 4000kg/㎠일 수 있다. 상기 절연층(130)의 상기 굴곡탄성율이 4000kg/㎠ 초과이면 강성이 높아 유연성이 저하되며, 백화현상 등이 발생하여 문제가 되고, 2000kg/㎠ 미만이면 가열변형율이 커서 전력케이블이 눌리는 등의 현상이 발생할 수 있다.The melting point of the insulating
본 실시예에 있어서, 상기 절연층(130)의 용융점은 140℃ 내지 160℃일 수 있다. 구체적으로는, 상기 절연층(130)의 용융점은 150℃ 이상이고, 보다 구체적으로는 150℃ 내지 160℃일 수 있다. 일 실시예에서 상기 절연층(130)의 용융점은 152℃ 또는 153℃일 수 있다. 상기 절연층(130)의 용융점이 150℃ 미만인 경우에는 백화현상의 발생은 억제할 수 있으나 전력케이블(130)을 장시간 안정적으로 운영하기 어렵고, 160℃ 초과인 경우에는 절연층을 구성하는 고분자 수지의 결정사이즈가 커서 백화현상이 다수 발생하는 문제가 있다. 따라서, 전력케이블(100)을 고온에서 안정적으로 운영하고 백화현상의 발생을 소정의 범위 내로 제어하기 위해서는 상기 절연층(130)의 용융점은 150℃ 내지 160℃인 것이 바람직하다.In this embodiment, the melting point of the insulating
또한, 본 실시예에 따른 전력케이블(100)은 가교되지 않은 고분자 복합수지로 이루어진 절연층을 이용함으로써, 재활용이 가능하여 친환경적이고, 또한 용융점이 상승되어 송전용량이 증가되는 경우에도 안정적으로 운영이 가능하다.Further, the
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
실시예Example 및 And 비교예Comparative Example
실시예Example 1 One
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 폴리프로필렌 블록 코폴리머(제품명: CF309, 한화토탈社) 60 중량부 및 에틸렌-옥텐 고무(제품명: Engage 8842, Dow Elastomes社) 40 중량부 및 이온성무기물 0.0180 중량부를 포함하는 절연케이블용 절연층을 제조하였다.60 parts by weight of a polypropylene block copolymer (product name: CF309, Hanwha Total), 40 parts by weight of ethylene-octene rubber (product name: Engage 8842, Dow Elastomes) and 0.0180 parts by weight of an ionic inorganic substance An insulating layer for an insulating cable was prepared.
실시예Example 2~3 2 to 3
하기 표 1에 기재된 바와 같이 반응형 폴리프로필렌, 에틸렌-옥텐 고무 함량을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.An insulating layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the reactive polypropylene and ethylene-octene rubber contents were applied as shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 1 One
하기 표 1에 기재된 바와 같이 반응형 폴리프로필렌과 에틸렌-옥텐 고무의 함량을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.An insulating layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of reactive polypropylene and ethylene-octene rubber was applied as shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 2 2
하기 표 1에 기재된 바와 같이 랜덤 폴리프로필렌 계열 폴리머(RP242G, Lyondellbasell社) 60 중량부 및 반응형 폴리프로필렌(제품명: CA7441A, Lyondellbasell社) 40 중량부를 적용한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.Except that 60 parts by weight of random polypropylene type polymer (RP242G, Lyondellbasell) and 40 parts by weight of reaction type polypropylene (product name: CA7441A, Lyondellbasell) were applied as shown in the following Table 1 An insulating layer was prepared.
비교예Comparative Example 3 3
하기 표 1에 기재된 바와 같이 랜덤 폴리프로필렌 계열 폴리머(RP242G, Lyondellbasell社) 100 중량부를 적용한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.An insulating layer was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that 100 parts by weight of a random polypropylene-based polymer (RP242G, Lyondellbasell) was applied as shown in Table 1 below.
비교예Comparative Example 4 4
가교 폴리에틸렌(LS4201, borealis社)을 적용한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 절연층을 제조하였다.An insulating layer was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that crosslinked polyethylene (LS4201, borealis) was used.
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~4의 절연층에 대하여, 하기 표 2와 같은 조건으로 전력케이블을 각각 제조하였으며, 상기 절연층 및 전력케이블의 기계적 물성을 하기 기준에 따라 측정하여 그 결과를 하기 표 1, 표 3 및 표 4에 나타내었다.The insulation layers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were each produced with power cables under the same conditions as in Table 2 and the mechanical properties of the insulation layer and the power cable were measured according to the following criteria, Are shown in Tables 1, 3 and 4 below.
물성측정방법How to measure property
(1) 상온 및 가열 후 기계적 물성 평가: 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 전력케이블 시편에 대하여 IEC-60811-501 규격에 따라 상온에서 인장속도 25mm/분으로 파단점의 인장강도와 신율을 측정했다. 가열은 135℃, 240시간 가열하며 인장속도 25mm/분으로 파단점의 인장강도와 신율을 측정했다. 상온 및 가열후 인장강도의 규격은 1.27kg/㎟ 이상이며 신율은 350% 이상이어야 한다.(1) Evaluation of mechanical properties at room temperature and after heating: For each of the power cable specimens prepared in Examples and Comparative Examples, tensile strength and elongation at breaking point of 25 mm / min were measured at room temperature according to IEC-60811-501 Respectively. The heating was carried out at 135 DEG C for 240 hours, and the tensile strength and elongation at break point were measured at a tensile rate of 25 mm / min. The standard of tensile strength after room temperature and after heating shall be 1.27kg / ㎟ or more and the elongation shall be 350% or more.
(2) 가열변형: 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 절연층 시편에 대하여 IEC-60811-508 규격에 따라 가열온도 130℃, 6시간의 조건으로 일정한 하중을 가하여 시험하였을 때 두께 감소율이 50% 이하여야 한다.(2) Heating deformation: Each of the insulating layer specimens prepared in Examples and Comparative Examples was subjected to a test under a constant load at a heating temperature of 130 DEG C for 6 hours according to IEC-60811-508, %.
(3) 내한타격시험: 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 절연층 시편에 대하여 KS C 3004 규격에 따라 -40℃에서 5개의 내한타격시험을 수행하였고, 5개의 시편중 파괴현상을 관찰하였으며 파괴가 일어나지 않을수록 내한성이 우수한 것을 의미한다.(3) Internal blowing test: For each of the insulating layer specimens prepared in Examples and Comparative Examples, five internal blowing tests were carried out at -40 DEG C in accordance with KS C 3004 standard, and fracture phenomena were observed in five specimens The more the destruction is not occurred, the better the cold resistance.
(4) 굴곡탄성율시험: 상기 실시예 및 비교예 절연층에 대하여 ASTM D790 규격에 따라 굴곡탄성율을 측정하였으며 2000kg/㎠ 내지 4000kg/㎠의 굴곡탄성율을 나타내는 경우 저온내충격성, 유연성, 굴곡성이 우수한 것으로 판단된다. (4) Flexural Modulus Test: The flexural modulus of the insulating layers of the above Examples and Comparative Examples was measured according to the ASTM D790 standard, and when the flexural modulus was 2000 kg / cm 2 to 4000 kg / cm 2, the low temperature impact resistance, flexibility, .
(5) 응력백화 (Stress-whitening): 상기 실시예 및 비교예 절연층 시편을 90℃ 구부려 백화 및 크랙의 유무를 육안으로 확인하였다.(5) Stress-whitening: The insulating layer specimens of the examples and comparative examples were bent at 90 DEG C to check for whitening and cracking.
(6) 배향결정화 후 백화(orientation-induced crystallization): 상기 실시예 및 비교예 절연층에 대하여 만능재료시험기 (UTM)로 시편을 배향 시킨 후 백화 및 크랙의 유무를 육안으로 확인 하였다.(6) Orientation-induced crystallization: After orienting the specimen with the universal material testing machine (UTM) for the insulating layers of the examples and comparative examples, the presence of whitening and cracking was visually confirmed.
(7) 광확산도(Haze) 및 광투과율(Total Transmittance)(7) Light Diffusion (Haze) and Total Transmittance
상기 실시예 및 비교예 절연층에 대하여 ASTM D 1003 규격에 따라 핫프레스 기기를 이용하여 0.5mm 두께의 시편을 제작한 후 광확산도(Haze)와 광투과율(Total Transmittance)를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 시험기기는 헤이즈미터기(Hazemeter, NDH-5000)를 이용하고, 광원으로는 백색 LED를 이용하였다. 14mm¢의 시험광속과, 25mm¢의 입사개구를 이용하였다.For the insulating layers of Examples and Comparative Examples, 0.5 mm thick specimens were prepared by using a hot press apparatus according to ASTM D 1003 standard, and the haze and the total transmittance were measured. The results are shown in Table 1 below. A hazemeter (NDH-5000) was used as a test instrument and a white LED was used as a light source. A test light flux of 14 mm ¢ and an incident opening of 25 mm ¢ were used.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시예 2에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이다. 도 4a는 비교예 1에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이고, 도 4b는 비교예 2에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이며, 도 4c는 비교예 3에 따른 배향결정화 후 응력백화 결과를 나타낸 도면이다. 또한, 도 5a는 본 발명의 실시예 1에 따른 전력 케이블을 나타낸 것이며, 도 5b는 본 발명에 대한 비교예 1의 전력 케이블을 나타낸 것이다.FIG. 3A is a view showing a result of stress whitening after orientation crystallization according to Example 1 of the present invention, and FIG. 3B is a view showing a result of stress whitening after orientation crystallization according to Example 2 of the present invention. FIG. 4A is a graph showing the result of stress whitening after orientation crystallization according to Comparative Example 1, FIG. 4B is a graph showing the result of stress whitening after orientation crystallization according to Comparative Example 2, FIG. 4C is a graph showing stress after orientation crystallization according to Comparative Example 3 Fig. 5A shows a power cable according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 5B shows a power cable according to Comparative Example 1 according to the present invention.
상기 도 3a 내지 도 5b와 함께 표 1 내지 표 4를 참조하면, 상기 실시예 1 내지 3의 경우, 백화 현상이 발생하지 않았으나, 비교예 1은 전기적 특성은 우수하나 저온에서의 내충격성이 부적합하고 응력 백화와 배향결정화 한 후에 백화 현상이 발생하였다. 비교예 2는 저온 내충격성, 전기적 특성은 우수하고 응력 백화 현상이 발생하지 않았다. 비교예 3은 저온에서의 내충격성이 부적합하고 강성이 매우 높아 유연성이 부족하며 응력 백화와 배향결정화 한 후에 백화 현상이 발생함을 확인할 수 있었다.Referring to Tables 1 to 4 together with FIGS. 3A to 5B, in the case of Examples 1 to 3, whitening did not occur, but Comparative Example 1 exhibited excellent electrical properties but was inadequate in impact resistance at low temperatures Whitening occurred after stress whitening and orientation crystallization. Comparative Example 2 was excellent in low-temperature impact resistance and electrical characteristics and did not cause stress whitening. In Comparative Example 3, the impact resistance at low temperature was inadequate and the rigidity was so high that the flexibility was insufficient and whitening occurred after stress whitening and orientation crystallization.
또한, 상기 실시예 1 및 실시예 2와 실시예 3을 비교하면, 실시예 1 및 실시예 2가 실시예 3에 비해서 굴곡탄성율이 보다 높은 값을 나타냄을 확인할 수 있었다. 이는 실시예 1 및 실시예 2의 경우 폴리프로필렌 블록 코폴리머의 함량이 에틸렌-옥텐 고무의 함량에 비하여 상대적으로 높은 비율을 차지하기 때문임을 확인할 수 있었다.Comparing Example 1, Example 2 and Example 3, it can be seen that the flexural modulus of Examples 1 and 2 is higher than that of Example 3. It was confirmed that the content of the polypropylene block copolymer in Examples 1 and 2 was relatively higher than the content of ethylene-octene rubber.
실시예 1 및 실시예 2를 비교하면, 양측 모두 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 함량이 유사함에도 불구하고 실시예 1의 AC 절연파괴강도가 보다 우수함을 확인할 수 있었다. 이는 실시예 1의 경우에는 이온성무기물의 함량이 보다 적게 포함됨이 원인임을 확인할 수 있었다.Comparing Example 1 and Example 2, it was confirmed that the AC insulation breakdown strength of Example 1 is superior even though the contents of the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber are similar on both sides. It can be confirmed that this is caused by the fact that the content of the ionic inorganic material is less in the case of Example 1.
즉, 전력케이블의 절연층으로는 실시예 1 내지 실시예 3과 같이 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 이때 상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무와 이들에 포함되는 이온성무기물의 함량을 소정의 제어된 범위로 혼합하는 것이 전기적 특성 및 기계적 강도, 유연성을 모두 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.That is, it is preferable that a polypropylene block copolymer and an ethylene-octene rubber are mixed and used as an insulation layer of the power cable as in the case of Examples 1 to 3. In this case, the polypropylene block copolymer and the ethylene- It was confirmed that the mixing of the content of the ionic inorganic substances contained in these components within a predetermined controlled range can secure both electrical characteristics, mechanical strength and flexibility.
본 실시예에 따른 고분자 수지를 전력케이블의 절연층으로 적용하는 경우, 도체의 상시 최고 허용온도 110℃에서 운영이 가능하고 -40℃의 저온에서 우수한 내충격성을 확보할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 절연층의 구성인 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무는 비가교성 폴리머로, 전력케이블의 절연층으로 이용되는 경우 유연성, 기계적 및 전기적 특성이 향상됨과 동시에 비가교성이므로 친환경인 전력케이블을 제공할 수 있다. 또한, 이들 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무를 포함하는 절연체 고분자 수지의 결정 크기를 제어하여, 광투과율을 향상하여 백화현상을 감소시킬 수 있다.When the polymer resin according to this embodiment is applied to an insulating layer of a power cable, it can be operated at a maximum allowable temperature of 110 ° C at all times and excellent impact resistance can be secured at a low temperature of -40 ° C. Further, the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber, which are the constituents of the insulating layer according to the present embodiment, are non-crosslinkable polymers, and when used as an insulating layer of a power cable, their flexibility, mechanical and electrical properties are improved, It is possible to provide an environmentally friendly power cable. In addition, it is possible to control the crystal size of the insulating polymer resin including the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber, thereby improving the light transmittance and reducing the whitening phenomenon.
100 : 전력케이블 110 : 도체
120 : 내부 반도전층 130 : 절연층
140 : 외부 반도전층 150 : 중성선 수밀층
160 : 외피층 170 : 중성선100: power cable 110: conductor
120: inner semiconductive layer 130: insulating layer
140: outer semiconductive layer 150: neutral conductor water-tight layer
160: outer layer 170: Neutral line
Claims (14)
상기 도체를 둘러싸는 내부 반도전층;
상기 내부 반도전층을 둘러싸는 절연층;
상기 절연층을 둘러싸는 외부 반도전층;
상기 외부 반도전층을 둘러싸는 중성선 수밀층; 및
상기 중성선 수밀층을 둘러싸는 외피층;을 포함하고,
상기 절연층은 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 블록 코폴리머 30 중량부 내지 80 중량부 및 에틸렌-옥텐 고무 20 중량부 내지 70 중량부를 포함하며,
상기 절연층은 광투과율(Total transmittance)이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 전력케이블.
One or more conductors;
An inner semiconductive layer surrounding the conductor;
An insulating layer surrounding the inner semiconductive layer;
An outer semiconductive layer surrounding the insulating layer;
A neutral wire watertight layer surrounding the outer semiconductive layer; And
And an outer skin layer surrounding the neutral water tight layer,
Wherein the insulating layer comprises 30 to 80 parts by weight of a polypropylene block copolymer and 20 to 70 parts by weight of an ethylene-octene rubber with respect to 100 parts by weight of the sum of the polypropylene block copolymer and the ethylene-octene rubber,
Wherein the insulating layer has a total transmittance of 80% or more.
The power cable according to claim 1, wherein the light transmittance is measured according to ASTM D 1003.
상기 폴리프로필렌 블록 코폴리머 및 에틸렌-옥텐 고무의 합 100 중량부에 대하여, 폴리프로필렌 블록 코폴리머 55 중량부 내지 65 중량부, 에틸렌-옥텐 고무 35 중량부 내지 45 중량부 및 이온성무기물 0.03 중량부 이하로 포함하는 전력케이블.
The method of claim 1, wherein the insulating layer further comprises an ionic inorganic material,
55 to 65 parts by weight of a polypropylene block copolymer, 35 to 45 parts by weight of an ethylene-octene rubber and 0.03 parts by weight of an ionic inorganic material, based on 100 parts by weight of the sum of the polypropylene block copolymer and the ethylene- Power cables containing less than.
The polypropylene block copolymer according to claim 1, wherein the polypropylene block copolymer comprises 80 to 95 parts by weight of an ethylene-propylene random copolymer and 5 to 20 parts by weight of an ethylene-propylene random block polymer Power cable.
상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 코폴리머의 고유점도에 대한 에틸렌-프로필렌 고무의 용제추출물(자일렌이 용제임)의 고유점도비가 0.5 내지 1.1인 것인 전력케이블.
5. The ethylene-propylene random copolymer of claim 4, wherein the ethylene content in the ethylene-propylene random copolymer is 0.5 wt% to 10 wt%, the ethylene content in the ethylene-propylene rubber is 20 wt% to 60 wt%
Wherein the intrinsic viscosity ratio of the ethylene-propylene rubber solvent extract (xylene solvent) to the intrinsic viscosity of the ethylene-propylene random copolymer is 0.5 to 1.1.
The polypropylene block copolymer according to claim 4, wherein the polypropylene block copolymer has a melt index (MI) of 1 g / 10 min to 10 g / 10 min measured according to ASTM D 1238 (230 캜, 2.16 kg) A power cable with a degree of cloudiness of 5% or less.
에틸렌-프로필렌 랜덤 블록 코폴리머를 포함하는 매트릭스에 0.4㎛ 이하 크기의 에틸렌-프로필렌 고무가 분산된 형태를 포함하는 전력케이블.
5. The polypropylene block copolymer according to claim 4,
Wherein the ethylene-propylene random block copolymer is dispersed in an ethylene-propylene rubber having a size of 0.4 mu m or less in a matrix containing the ethylene-propylene random block copolymer.
The polypropylene block copolymer according to claim 1, wherein the polypropylene block copolymer has a flexural modulus in a range of 7000 kg / cm 2 to 10000 kg / cm 2 measured according to ASTM D790 standard, and a heat distortion temperature measured according to ASTM D648 standard is 90 ° C to 105 ° C And a melting point of 154 캜 to 156 캜.
The polypropylene block copolymer according to claim 1, wherein the polypropylene block copolymer has a Rockwell hardness of 55 to 63 and a Izod impact strength of not less than 10 kg · cm / cm to 20 kg · cm / cm measured according to ASTM D256 standard In power cable.
The method of claim 1, wherein the ethylene-octene rubber is a copolymer of an ethylene monomer and a 1-octene comonomer, wherein the content of the 1-octene comonomer in the ethylene-octene rubber is 5 wt% to 40 wt% A power cable having a melt index (MI) measured according to D 1238 (230 캜, 2.16 kg) of not more than 6 g / 10 min.
The power cable according to claim 1, wherein the insulating layer has a melting point of 140 캜 to 160 캜 and a flexural modulus measured according to ASTM D790 of 2000 kg / cm 2 to 4000 kg / cm 2.
The power cable according to claim 1, wherein at least one neutral wire is provided between the shell layer and the neutral wire watertight layer.
The power cable according to claim 1, wherein the inner semiconductive layer and the outer semiconductive layer comprise a thermoplastic resin composition containing 20 to 40 wt% carbon black, respectively.
The power cable according to claim 1, wherein the sheath layer comprises polyethylene and has a melting temperature of 110 ° C to 130 ° C.
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