KR20180117117A - 개선된 인장 특성을 갖는 무할로겐 난연제 조성물 - Google Patents

개선된 인장 특성을 갖는 무할로겐 난연제 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20180117117A
KR20180117117A KR1020187025739A KR20187025739A KR20180117117A KR 20180117117 A KR20180117117 A KR 20180117117A KR 1020187025739 A KR1020187025739 A KR 1020187025739A KR 20187025739 A KR20187025739 A KR 20187025739A KR 20180117117 A KR20180117117 A KR 20180117117A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
weight
ethylene
flame retardant
cable
Prior art date
Application number
KR1020187025739A
Other languages
English (en)
Inventor
이치 장
마르시오 테이세이라 알베스
바랏 아이. 쵸드하리
Original Assignee
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=58185605&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20180117117(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 filed Critical 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
Publication of KR20180117117A publication Critical patent/KR20180117117A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/016—Flame-proofing or flame-retarding additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C08L23/0807—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing more than three carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C08L23/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • C08L23/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing other atoms than carbon or hydrogen atoms
    • C08L23/0869—Acids or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/26—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H01B7/0275—Disposition of insulation comprising one or more extruded layers of insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/22—Halogen free composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

재킷화 또는 절연 물질에 사용하기 위한 조성물이 개시되어 있으며, 상기 조성물은 42 내지 54 중량%의 무할로겐 난연제, 26 내지 46 중량%의 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머, 예컨대 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 선택적으로 0 내지 15 중량%의 에틸렌계 폴리머, 선택적으로 0 내지 12 중량%의 커플링제, 및 선택적으로 0 내지 1 중량%의 산화방지제를 포함한다. 재킷화 물질 조성물을 포함하는 케이블 절연층, 케이블 보호용 외부 재킷, 케이블 코어 외피, 및 케이블이 또한 개시되어 있다. 상기 조성물을 포함하는 구성요소는 균형있는 그리고 개선된 용융 레올로지특성, 인장 특성, 및 난연제 특성을 나타낸다.

Description

개선된 인장 특성을 갖는 무할로겐 난연제 조성물
관련 출원에 대한 참조
본원은 2016년 2월 29일에 출원된 미국 가출원 번호 62/301,097의 이점을 주장한다.
발명의 분야
본 개시내용은 재킷화 또는 절연 물질에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시내용은 다른 것들 중에서, 무할로겐 난연제 및 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머 (여기서, 알킬 기는 1 내지 8 탄소 원자, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 가질 수 있다)를 포함하는, 와이어 및 케이블용 재킷화 또는 절연 물질에 관한 것이다. 일 구현예에서, 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머는 에틸렌 에틸 아크릴레이트이다. 개시내용은 추가로, 균형있는 그리고 개선된 용융 레올로지성, 인장 및 난연제 특성을 나타내는 재킷화 또는 절연 물질에 사용하기 위한 조성물에 관한 것이다.
폴리올레핀 수지는 와이어 및 케이블의 외피 층, 예를 들어, 와이어 또는 케이블을 둘러싸는 절연 또는 외부 재킷에서 물질로서 통상적으로 사용된다. 첨가제는 통상적으로 폴리올레핀 수지와 블렌딩하여 이들 외피 층에 난연성을 부여한다. 전형적인 첨가제는 유기 할로겐화 화합물 및 난연제 상승제, 예컨대 삼산화안티몬을 포함한다. 불행하게도, 이들 첨가제는 연소시 유해한 가스의 흡연 및/또는 방출을 유발할 수 있다. 이들 첨가제는 또한 금속을 부식시킬 수 있다.
이들 문제를 해결하기 위해, 할로겐화 난연제는 종종 비-할로겐화 또는 무할로겐 난연제, 예컨대 금속 수산화물로 대체된다. 흡연 및 유해한 가스 문제를 해결하면서, 무할로겐 난연제를 사용하면 일부 바람직하지 않은 효과를 갖는다. 무할로겐 난연제 사용의 한가지 문제는 할로겐화 난연제를 사용하는 경우 동일한 수준의 난연성을 달성하기 위해 비교적 많은 양의 난연제 충전제가 요구된다는 점이다. 무할로겐 난연제의 함량이 높을수록 용융 압출성, 기계적 특성, 가요성, 및 저온 성능면에서 폴리올레핀 수지에 악영향을 미칠 수 있다. 특히, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머계 조성물의 경우, 무할로겐 난연제 함량이 높을수록 용융 점도가 증가되어 인장 신율이 감소되는데, 이 둘 모두는 바람직하지 않다.
따라서, 균형있는 그리고 개선된 용융 레올로지성, 인장, 및 난연제 특성을 갖는 무할로겐 난연제 조성물이 바람직하다.
재킷화 또는 절연 물질에 사용하기 위한 조성물이 개시되어 있으며, 상기 조성물은 42 내지 54 중량% ("중량 퍼센트" 또는 "wt%")의 무할로겐 난연제, 26 내지 46 중량%의 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머, 선택적으로 0 내지 15 중량%의 에틸렌계 폴리머, 선택적으로 0 내지 12 중량%의 커플링제, 및 선택적으로 0 내지 1 중량%의 산화방지제를 포함하며, 모든 중량 백분율은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 일 구현예에서, 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머는 에틸렌 에틸 아크릴레이트 ("EEA")이다.
무할로겐 난연제는 금속 수산화물, 탈산칼슘, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한, 에틸렌계 폴리머는 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머가 아니며 C3-C12 α-올레핀으로부터 유도된 하위단위를 포함한다. 더욱 더, 커플링제는 말레산 무수물 그라프팅된 폴리머이다. 더욱이, 산화방지제는 힌더드 및 세미-힌더드 페놀, 포스파이트 및 포스포나이트, 티오 화합물, 실록산, 아민, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또한, 조성물은 하나 이상의 다른 첨가제를 추가로 포함한다.
케이블 절연층이 또한 개시되어 있으며, 상기 케이블 절연층은 제1 측면의 조성물을 포함한다. 또한, 케이블 보호용 외부 재킷이 개시되어 있으며, 상기 케이블 보호용 외부 재킷은 제1 측면의 조성물을 포함한다. 더욱 더, 케이블 코어 외피가 개시되어 있으며, 상기 케이블 코어 외피는 제1 측면의 조성물을 포함한다. 더욱이, 케이블이 개시되어 있으며, 상기 케이블은 전기 전도체 및 통신 매체를 포함하며, 여기서 상기 전기 전도체 및 통신 매체 중 적어도 하나는 본 개시내용의 조성물을 포함하는 외피로 둘러싸여 있다.
본 개시내용에서의 수치 범위는 임의의 하한값과 임의의 더 높은 값 사이에 적어도 2종의 단위의 분리가 존재하는 한, 하나의 단위의 증분으로 하한값과 상한값을 포함한 모든 값을 포함한다. 예를 들어, 조성, 물리적 또는 다른 특성, 예컨대, 분자량, 점도, 용융 지수, 등이 100 내지 1,000인 경우, 모든 개별 값, 예컨대 100, 101, 102, 등, 및 하위 범위, 예컨대 100 내지 144, 155 내지 170, 197 내지 200, 등이 명확히 열거되는 것으로 의도된다. 1 미만이거나 1보다 큰 분수 (예를 들어, 1.1, 1.5, 등)를 포함하는 값을 포함하는 범위의 경우, 한 단위는 적절하게는 0.0001, 0.001, 0.01 또는 0.1로 간주된다. 10 미만의 한 자릿수를 포함하는 범위 (예를 들어, 1 내지 5)의 경우, 한 단위는 전형적으로 0.1로 간주된다. 이들은 단지 구체적으로 의도된 것의 예일 뿐이며, 열거된 최저 값과 최고 값 사이의 모든 가능한 수치 값의 조합은 본 개시내용에 명확히 언급된 것으로 간주된다. 수치 범위는 다른 것들 중에서, 용융 지수, 다분산도 또는 분자량 분포 (Mw/Mn), 퍼센트 코모노머, 및 코모노머 중의 탄소 원자의 수에 대한 본 개시내용 내에 제공된다.
"폴리머"는 동일하거나 상이한 유형의 모노머를 중합하여 제조된 폴리머 화합물을 의미한다. 따라서, 일반적인 용어 폴리머는 용어 호모폴리머를 포함하며, 단 하나의 유형의 모노머로부터 제조된 폴리머를 지칭하기 위해 일반적으로 이용되며, 용어 인터폴리머는 아래에 정의된 바와 같다.
"인터폴리머"는 적어도 2개의 상이한 유형의 모노머를 중합하여 제조된 폴리머를 의미한다. 이러한 일반적인 용어는 2종의 상이한 유형의 모노머로부터 제조된 폴리머, 및 2종의 상이한 유형의 모노머로부터 제조된 폴리머, 예를 들어, 터폴리머, 테트라폴리머 등을 나타내는데 일반적으로 사용되는 코폴리머를 포함한다.
"블렌드", "폴리머 블렌드" 및 유사한 용어는 2종 이상의 폴리머의 조성물을 의미한다. 그러한 블렌드는 혼화성일 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 그와 같은 블렌드는 상 분리될 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 그러한 블렌드는 투과 전자 분광법, 광 산란, x-선 산란, 및 당해 분야에 공지된 임의의 다른 방법으로부터 결정된 바와 같은 하나 이상의 도메인 배치형태를 포함할 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 블렌드는 라미네이트가 아니다.
"케이블" 및 유사한 용어는 보호용 재킷 또는 외피 내의 적어도 하나의 와이어 또는 광섬유를 의미한다. 전형적으로, 케이블은 2종 이상의 와이어 또는 광섬유가 전형적으로 공통 보호용 재킷 또는 외피에 함께 결합된 것이다. 재킷 내부의 개별 와이어 또는 섬유는 노출되거나 덮혀 있거나 절연되어 있을 수 있다. 조합 케이블은 전기 와이어 및 광섬유 둘 다를 포함할 수 있다. 케이블 등은 저전압, 중전압 및 고전압 적용을 위해 설계될 수 있다. 전형적인 케이블 디자인은 US 5,246,783, US 5,889,087, US 6,496,629, 및 US 6,714,707에 설명되어 있다.
"외피" 및 유사한 용어는 보호용 랩핑, 코팅 또는 하나 이상의 와이어 또는 광섬유에 관해 일반적으로 조성 내 중합체성인 다른 인벨로핑 (enveloping) 구조물을 의미한다. 절연체는 전형적으로 와이어 및/또는 광섬유, 또는 와이어 및/또는 광섬유 다발을 물 및 정전기로부터 보호하도록 설계된 외피이다. 절연체는 일반적으로 케이블의 내장 부품이지만 항상 그런 것은 아니다. 재킷은 외부 또는 보호용 외피로, 전형적으로 케이블의 최외층으로 설계되어 환경 및 물리적 상해로부터 케이블 보호의 다른 구성요소를 제공한다. 외부 재킷은 또한 정전기로부터 보호할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나의 외피는 절연과 재킷 둘 다로서 기능한다.
"코어" 및 유사한 용어는 단일 외피 내에 하나 이상의 와이어 또는 광섬유, 일반적으로 와이어 및/또는 광섬유의 다발을 의미하며 케이블의 중심 구성요소를 형성한다. 각각의 와이어, 광섬유 및/또는 코어 내의 와이어 및/또는 광섬유의 다발은 노출되거나 그 자체의 외피로 엔벨로핑될 수 있다.
밀도는 미국 시험재료 학회 (ASTM) 절차 ASTM D792-00, 방법 B에 따라 결정된다.
g/10 min 단위의 용융 지수 (I2)는 ASTM D-1238-04 (버전 C), 조건 190C/2.16 kg을 사용하여 측정된다. 표기법 "I10"은 ASTM D-1238-04, 조건 190C/10.0 kg을 사용하여 측정된, g/10 min 단위의 용융 지수를 나타낸다. 표기법 "I21"은 ASTM D-1238-04, 조건 190C/21.6 kg을 사용하여 측정된, g/10 min 단위의 용융 지수를 나타낸다. 폴리에틸렌은 전형적으로 190 ℃에서 측정된 반면 폴리프로필렌은 전형적으로 230 ℃에서 측정된다.
시차 주사 열량측정 ("DSC")은 RCS 냉각 부속품 및 오토-샘플러가 구비된 TAI 모델 Q1000 DSC를 사용하여 수행된다. 장치는 질소 가스 유동 (50　cc/min)으로 퍼징한다. 샘플은 박막으로 프레싱하고 약 175 ℃에서 프레스에서 용융시킨 다음, 실온 (~25 ℃)으로 공기-냉각시킨다. 이어서, 물질 (3-10 mg)을 3 mm 직경 디스크로 절단하고, 정확하게 칭량하고, 경량 알루미늄 팬 (약 50 mg)에 넣은 다음, 크림핑하여 닫았다. 샘플의 열적 거동은 다음과 같은 온도 프로파일을 사용하여 조사된다. 샘플을 180 ℃로 빠르게 가열하고 임의의 이전의 열 이력을 제거하기 위해 등온적으로 3분 동안 유지한다. 이어서, 샘플을 10 ℃/min의 냉각 속도로 -90 ℃로 냉각시키고 -90 ℃에서 3분 동안 유지한다. 이어서, 샘플을 10 ℃/min의 가열 속도로 150 ℃로 가열한다 냉각 및 제2 가열 곡선이 기록된다.
상기 논의된 바와 같이, 재킷화 또는 절연 물질에 사용하기 위한 조성물이 개시되는데, 상기 조성물은, 다른 것들 중에서, 무할로겐 난연제, 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머, 에틸렌계 폴리머, 커플링제, 및 산화방지제를 포함한다.
개시된 조성물의 무할로겐 난연제는 화염의 생성을 금지, 억제 또는 지연시킬 수 있다. 본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기에 적합한 무할로겐 난연제의 예는 금속 수산화물, 적색 인, 실리카, 알루미나, 산화티타늄, 탄소 나노튜브, 탈크, 점토, 유기-변형된 점토, 탈산칼슘, 붕산아연, 삼산화안티몬, 규회석, 마이카, 암모늄 옥타몰리브데이트, 프릿, 중공 유리 마이크로구형체, 팽창성 화합물, 팽창된 흑연, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 일 구현예에서, 무할로겐 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탈산칼슘, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
무할로겐 난연제는 선택적으로 8 내지 24개의 탄소 원자, 또는 12 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 카복실산, 또는 상기 산의 금속 염으로 표면 처리(코팅)될 수 있다. 예시적인 표면 처리는 US 4,255,303, US 5,034,442, US 7,514,489, US 2008/0251273, 및 WO 2013/116283에 기재되어 있다. 대안적으로, 산 또는 염은 표면 처리 절차를 사용하는 것보다 동일한 양으로 조성물에 단순히 첨가될 수 있다. 실란, 티타네이트, 포스페이트 및 지르코네이트를 포함하는 당해 분야에 공지된 다른 표면 처리가 또한 사용될 수 있다.
본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기에 적합한 무할로겐 난연제의 상업적으로 입수가능한 예는 Nabaltec AG로부터 입수가능한 APYRALTM 40CD, Magnifin Magnesiaprodukte GmbH & Co KG로부터 입수가능한 MAGNIFINTM H5, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
무할로겐 난연제는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 42 wt%, 또는 적어도 43 wt%, 또는 적어도 44 wt%, 또는 적어도 45 wt%, 또는 적어도 46 wt%, 또는 적어도 47 wt%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 조성물에 존재하는 무할로겐 난연제의 최대 양은 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 54 wt%를 초과하지 않거나, 53 wt%를 초과하지 않거나, 52 wt%를 초과하지 않거나, 51 wt%를 초과하지 않거나, 50 wt%를 초과하지 않거나, 49 wt%를 초과하지 않는다.
개시된 조성물의 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머는 알킬 기가 1 내지 8개의 탄소 원자, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 가질 수 있는 것이다. 일 구현예에서, 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머는 에틸렌 에틸 아크릴레이트 ("EEA")이다. 개시된 조성물의 EEA 코폴리머는 에틸렌 및 에틸 아크릴레이트로부터 유도된 단위를 포함하는 코폴리머 수지이다. 적합한 EEA는 종래의 고압 공정 및 150 내지 350 ℃ 범위의 온도 및 100 내지 300 MPa의 압력에서 자유 라디칼 개시제, 예를 들어, 유기 과산화물을 사용하여 제조될 수 있다. 에틸 아크릴레이트, 즉, EEA 중에 존재하는 코모노머로부터 유도된 단위의 양은 코폴리머의 중량을 기준으로 적어도 5 wt%, 또는 적어도 10 wt%일 수 있다. 코폴리머에 존재하는 에틸 아크릴레이트로부터 유도된 단위의 최대 양은 전형적으로 코폴리머의 중량을 기준으로 40 wt%를 초과하지 않거나, 35 wt%를 초과하지 않는다. EEA는 0.5 내지 50 g/10 min 범위의 용융 지수 (I2)를 가질 수 있다. 본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기에 적합한 EEA 코폴리머 수지의 상업적으로 입수가능한 예는 The Dow Chemical Company로부터 입수가능한 AMPLIFYTM EA 폴리머, 예를 들어 AMPLIFYTM EA 100, AMPLIFYTM EA 101, AMPLIFYTM EA 102, AMPLIFYTM EA 103, 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
EEA 코폴리머 수지는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 26 wt%, 또는 적어도 27 wt%, 또는 적어도 28 wt%, 또는 적어도 29 wt%, 또는 적어도 30 wt%, 또는 적어도 31 wt%의 양으로 개시된 조성물에 존재할 수 있다. 조성물에 존재하는 EEA의 최대 양은 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 46 wt%를 초과하지 않거나, 45 wt%를 초과하지 않거나, 44 wt%를 초과하지 않거나, 43 wt%를 초과하지 않거나, 42 wt%를 초과하지 않거나, 41 wt%를 초과하지 않는다.
개시된 조성물의 선택적인 에틸렌계 폴리머는 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머가 아니다. 개시된 조성물의 에틸렌계 폴리머는 에틸렌/α-올레핀 인터폴리머, 및 추가로 에틸렌/α-올레핀 코폴리머일 수 있다. 일부 구현예에서, 에틸렌계 폴리머는 3 내지 12개의 탄소 원자, 또는 3 내지 8개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 적합한 α-올레핀 코모노머의 예는 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 및 1-옥텐을 포함한다.
에틸렌계 폴리머는 DSC로 측정시 45 % 이하, 추가로 40 % 이하, 추가로 30 % 이하, 추가로 25 % 이하, 및 추가로 20 % 이하의 결정화도 %를 가질 수 있다. 또한, 에틸렌계 폴리머는 DSC로 측정시 0 % 이상, 추가로 2 % 이상, 추가로 5 % 이상, 및 추가로 10 % 이상의 결정화도 %를 가질 수 있다.
에틸렌계 폴리머는 1.5 내지 10.0 범위의 다분산도 (Mw/Mn)를 가질 수 있다. Mw는 중량 평균 분자량으로 정의되며 Mn은 수 평균 분자량으로 정의된다. 에틸렌계 폴리머는 0.86 내지 0.96　g/cc 범위의 밀도를 가질 수 있다. 일 구현예에서, 에틸렌계 폴리머는 0.93 g/cc 미만의 밀도, 1 내지 10 g/10 min의 용융 지수 (I2), 및 8.0 이하의 다분산도를 가질 수 있다. 추가 구현예에서, 에틸렌계 폴리머는 0.90 g/cc 미만의 밀도, 1 내지 10 g/10 min의 용융 지수 (I2), 및 3.5 이하의 다분산도를 가질 수 있다.
본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기에 적합한 에틸렌계 폴리머의 예는 The Dow Chemical Company로부터 입수가능한 AFFINITYTM KC 8852G 폴리올레핀 플라스토머를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 개시내용에 따라 사용하기에 적합한 에틸렌계 폴리머, 인터폴리머, 및 코폴리머의 다른 예는 U.S. 특허 번호 6,335,410, 6,054,544 및 6,723,810에 기재된 초고-저분자량 에틸렌 폴리머를 포함하며, 상기 특허들 각각은 본원에 참조로 포함된다. 에틸렌계 폴리머는 또한 에틸렌의 호모폴리머 또는 에틸렌과 소량 (즉, 50 몰 퍼센트 ("mol%") 미만)의, 3 내지 20개의 탄소 원자, 또는 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 α-올레핀, 및 선택적으로 디엔의 인터폴리머일 수 있다.
에틸렌계 폴리머는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0 wt%, 또는 적어도 1 wt%, 또는 적어도 2 wt%, 또는 적어도 3 wt%, 또는 적어도 4 wt%, 또는 적어도 5 wt%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 조성물에 존재하는 에틸렌계 폴리머의 최대 양은 전형적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 15 wt%를 초과하지 않거나, 14 wt%를 초과하지 않거나, 13 wt%를 초과하지 않거나, 12 wt%를 초과하지 않거나, 11 wt%를 초과하지 않거나, 또는 10 wt%를 초과하지 않는다.
본 개시내용에 따라 사용하기 위한 선택적인 커플링제는 바람직하게는 유기-작용기를 함유하는 화합물로 폴리머를 변형시킴으로써 수득된다. 일 구현예에서, 폴리머는 폴리올레핀, 바람직하게는 프로필렌 수지 또는 에틸렌계 수지이다. 에틸렌계 수지는 1차 모노머가 에틸렌인 수지이다. "1차"는 예비 중합 모노머의 양을 기준으로 50 몰% 초과를 의미한다. 본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기 위한 에틸렌계 수지를 변형시키는데 적합한 유기-작용기 함유 화합물의 예는 불포화 카복실산, 예컨대 푸마르산, 아크릴산, 말레산, 크로톤산, 및 시트라콘산; 불포화 지방족 이산 무수물, 예컨대 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 5-노르보르넨-2,3-디카복실산 무수물, 4-메틸 사이클로헥센-1,2-디카복실산 무수물, 및 4-사이클로헥센-1,2-디카복실산 무수물; 에폭시 화합물, 예컨대 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 및 알릴 글리시딜 에테르; 하이드록시 화합물, 예컨대 2-하이드록시에틸 아크릴산, 2-하이드록시에틸 메타크릴산, 및 폴리에틸렌 글리콜 모노-아크릴레이트; 금속 염, 예컨대 나트륨 아크릴레이트, 나트륨 메타크릴레이트, 및 아연 아크릴레이트; 실란 화합물, 예컨대 비닐 트리-클로로 실란, 비닐 트리-에톡시 실란, 비닐 트리-메톡시 실란, 및 메타크릴옥시 프로필 트리-메톡시 실란을 포함한다.
변형 이전의 에틸렌계 수지는 0.1 내지 50　g/10 min 범위의 용융 지수 및 0.86 내지 0.96 g/cc 범위의 밀도를 가질 수 있다. 이들은 지글러-나타 촉매계, 필립스 촉매계, 또는 다른 전이 금속 촉매계를 사용하는 종래의 방법에 의해 제조된 임의의 에틸렌/α-올레핀 코폴리머일 수 있다. 따라서, 코폴리머는 매우 저밀도 폴리에틸렌 ("VLDPE"), 초 저밀도 폴리에틸렌 ("ULDPE"), 선형 저밀도 폴리에틸렌 ("LLDPE"), 0.926 내지 0.94 g/cc 범위의 밀도를 갖는 중간 밀도 폴리에틸렌 ("MDPE"), 또는 0.94 g/cc 초과의 밀도를 갖는 고밀도 폴리에틸렌 ("HDPE")일 수 있다. 이들 에틸렌계 수지는 또한 단일 부위 메탈로센 촉매를 사용함으로써 제조된 고압 저밀도 폴리에틸렌 ("HP-LDPE", 호모폴리머) 또는 에틸렌/α-올레핀 코폴리머와 같은 수지를 포함한다. 이들 에틸렌계 수지는 일반적으로 폴리에틸렌으로 지칭될 수 있다.
에틸렌계 수지의 변형은, 예를 들어, 에틸렌과 말레산 무수물의 공중합에 의해 달성될 수 있다. 중합 기술은 기저 (underlying) 코모노머의 종래의 고압 중합이다. 문헌 (Maleic Anhydride, Trivedi et al, Polonium Press, New York, 1982, Chapter 3, section 3-2)을 참조할 수 있다. 상기 논문은 또한 그라프팅을 다루고 있다.
다양한 구현예에서, 커플링제는 말레산-무수물-그라프팅된 폴리에틸렌일 수 있다. 추가 구현예에서, 커플링제는 말레산-무수물-그라프팅된 폴리올레핀 엘라스토머일 수 있다.
유기-기능성-기-함유 화합물 (예를 들어, 말레산 무수물)은 에틸렌계 수지 100중량부당 0.05 내지 10 중량부, 0.05 내지 5 중량부, 또는 0.1 내지 2 중량부 범위의 양으로 커플링제에 존재할 수 있다.
유기-작용기로 변형된 에틸렌계 수지를 포함하는 커플링제는, 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0 wt%, 또는 적어도 1 wt%, 또는 적어도 2 wt%, 또는 적어도 3 wt%, 또는 적어도 4 wt%, 또는 적어도 5 wt%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 조성물에 존재하는 커플링제의 최대 양은 전형적으로 조성물의 중량을 기준으로 12 wt%를 초과하지 않거나, 11 wt%를 초과하지 않거나, 10 wt%를 초과하지 않거나, 9 wt%를 초과하지 않거나, 8 wt%를 초과하지 않거나, 또는 7 wt%를 초과하지 않는다.
본 개시내용에 따른 조성물에 사용하기 위한 산화방지제의 예는 힌더드 및 세미-힌더드 페놀, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)]-메탄, 비스[(베타-(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시벤질)-메틸카복시에틸)]설파이드, 4,4'-티오비스(2-메틸-6-3급-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-3급-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-3급-부틸페놀), 및 티오디에틸렌 비스(3,5-디-3급-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트; 포스파이트 및 포스포나이트, 예컨대 트리스(2,4-디-3급-부틸페닐)포스파이트 및 디-3급-부틸페닐-포스포나이트; 티오 화합물, 예컨대 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트, 및 디스테아릴티오디프로피오네이트; 다양한 실록산; 및 다양한 아민, 예컨대 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 개시내용에 따라 사용하기에 적합한 산화방지제의 상업적 예는 BASF SE로부터 입수가능한 IRGANOXTM 1010 산화방지제를 포함한다.
선택적인 산화방지제는 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0 wt%, 적어도 0.1 wt%, 또는 적어도 0.2 wt%의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 조성물에 존재하는 산화방지제의 최대 양은 전형적으로, 조성물의 총 중량을 기준으로 1.0 wt%를 초과하지 않거나, 0.7 wt%를 초과하지 않거나, 0.5 wt%를 초과하지 않는다.
상기 논의된 조성물의 성분, 즉, 무할로겐 난연제, 에틸렌 에틸 아크릴레이트 코폴리머, 선택적인 에틸렌계 폴리머, 선택적인 커플링제, 및 선택적인 산화방지제는, 선택된 특정한 첨가제가 조성물에 악영향을 미치지 않는다면, 다른 통상적 인 첨가제와 조합될 수있다.
예를 들어, 개시된 조성물은 연기 억제제로서 기능하는 조성물 중에 존재하는 실리콘-기 함유 화합물 1 내지 5 wt%를 추가로 포함할 수 있다. 본 개시내용에 사용된 실리콘-기 함유 화합물은 하기 식으로 예시된다:
R―Si―O―(RSiO)n―R―Si―O―R
여기서, 각각의 R은 독립적으로 포화 또는 불포화 알킬 기, 아릴 기, 또는 수소 원자이며, n은 1 내지 5000이다. 전형적인 기는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, 페닐, 또는 비닐이다. 실리콘 오일은 또한 글리시딜 변형된 실리콘 오일, 아미노 변형된 실리콘 오일, 머캅토 변형된 실리콘 오일, 폴리에테르 변형된 실리콘 오일, 카복실산 변형된 실리콘 오일, 또는 고급 지방산 변형된 실리콘 오일일 수 있다. 실리콘 오일의 점도는 25 ℃에서 0.65 내지 1,000,000 센티스톡, 5,000 내지 100,000 센티스톡, 또는 10,000 내지 100,000 센티스톡의 범위일 수 있다. 실리콘 오일 성분은 제형 중 1 내지 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
다른 첨가제는 성분의 혼합 전에 또는 혼합 동안에, 또는 압출 전에 또는 압출 동안에 조성물에 첨가될 수 있다. 이들 다른 첨가제는 자외선 흡수제 또는 안정화제, 예컨대 정전기방지제, 안료, 염료, 핵제, 보강 충전제 또는 폴리머 첨가제, 저항률 개질제, 예컨대 카본 블랙, 슬립제, 가소제, 가공 조제, 윤활제, 점도 조절제, 점착부여제, 항차단제, 계면활성제, 신전유 (extender oil), 금속 비활성제, 전압 안정화제, 추가의 난연제 첨가제, 및 가교결합 증진제 및 촉매를 포함한다. 첨가제는 수지 각 100 중량부에 대해 0.1 중량부 미만 내지 5 중량부 초과 범위의 양으로 첨가될 수 있다.
개시된 조성물은 1 내지 4 wt%의 양으로 조성물에 존재하는 카본 블랙 마스터배치를 추가로 포함할 수 있으며, 카본 블랙 (일부 경우에서)은 주로 UV 안정화제로서 기능한다. 카본 블랙 마스터배치는, 예를 들어, 에틸렌 비닐 아세테이트 카본 블랙 (40 %) 마스터배치인, DQNA-0013 카본 블랙 마스터배치일 수 있다.
일 구현예에서, 본 조성물은 열가소성이다. 즉, 다양한 수지가 용융 유동 특성이 손상된 지점까지 가교결합되지 않는 것이다. 이것은 전형적으로 30 wt% 미만, 바람직하게는 10 wt% 미만 및 가장 바람직하게는 3 wt% 미만의 겔 함량 (비등 데칼린에서 추출에 의해 측정됨)을 유지함으로써 보장된다.
다양한 수지는 요망하는 경우 종래의 방식으로 가교결합될 수 있다. 가교결합은 일반적으로 유기 과산화물로 달성되며, 그 예들은 그라프팅과 관련하여 언급된다. 사용된 가교결합제의 양은 수지 각 100 중량부에 대해 유기 과산화물 0.5 내지 4 중량부 범위 및 바람직하게는 1 내지 3 중량부의 범위일 수 있다. 가교결합은 또한 공지된 기술에 따라 조사 또는 수분으로, 또는 금형에서 영향을 받을 수 있다. 과산화물 가교결합 온도는 150 내지 210 ℃의 범위, 바람직하게는 170 내지 210 ℃의 범위일 수 있다.
수지는 또한 수분 경화될 수 있도록 가수분해될 수 있다. 이것은 자유 라디칼 발생제로서 작용하는 유기 과산화물 (예는 상기 언급되어 있음)의 존재하에, 예를 들어, 알케닐 트리알콕시 실란으로 수지를 그라프팅함으로써 달성된다. 유용한 알케닐 트리알콕시 실란은 비닐 트리알콕시 실란, 예컨대 비닐 트리메톡시 실란 및 비닐 트리에톡시 실란을 포함한다. 알케닐 및 알콕시 라디칼은 1 내지 30개의 탄소 원자 및 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 가수분해성 폴리머는 실란올 축합 촉매, 예컨대 디부틸 주석 디라우레이트, 디옥틸 주석 말레에이트, 제일주석 아세테이트, 옥토산 제일주석, 납 나프테네이트, 아연 옥토에이트, 철 2-에틸 헥소에이트, 및 다른 금속 카복실레이트의 존재하에 수분 경화된다. 유기 과산화물은 가교결합에 대해 상기에서 언급된 것들과 동일할 수 있다.
조성물은 또한 균일하게 화합된 조성물을 수득하기 위해 BANBURYtm 혼합기, HENSCHELtm 혼합기, 혼련기, 다중-스크류 압출기, 또는 연속 혼합기를 사용하여 블렌딩 및 혼련할 수 있다.
수지 조성물은 혼합될 수 있으며 수지 조성물로 코팅된 케이블은 다양한 유형의 압출기에서 제조될 수 있으며, 일부는 US 4,814,135, US 4,857,600, US 5,076,988, 및 US 5,153,382에 기재되어 있다. 다양한 유형의 단일 스크류 및 트윈 스크류 압출기 및 폴리머 용융 펌프 및 압출 공정은 일반적으로 본 개시내용의 공정을 수행하는데 적합할 것이다. 통상적으로 제작 압출기로 지칭되는 전형적인 압출기는 그 업스트림 단부에 고체 공급 호퍼 및 그 다운스트림 단부에 용융 성형 다이를 가질 것이다. 호퍼는 유출되지 않은 플라스틱을 플럭스와 궁극적으로 성형 다이를 통해 플라스틱 용융물을 펌핑하는 가공 스크류(들)를 포함하는 배럴의 공급 부분에 공급한다. 스크류의 단부와 다이 사이의 다운스트림 단부에서, 종종 스크린 팩과 다이 또는 브레이커 플레이트가 있다. 제작 압출기는 전형적으로 고체 이송 및 압축, 플라스틱 플럭싱, 용융 혼합 및 용융 펌핑의 메카니즘을 달성하지만 일부 두 스테이지 배치형태는 용융 펌핑 메카니즘을 위한 별개의 용융 공급 압출기 또는 용융 펌프 설비를 사용한다. 압출기 배럴은 개시 및 개선된 정상 상태 온도 제어를 위한 배럴 가열 및 냉각 기능을 구비하고 있다. 현대식 설비는 일반적으로 배후 공급 구역에서 시작하여 배럴 및 다운스트림 성형 다이를 분할하는 다중 가열/냉각 구역을 포함한다. 각 배럴의 길이 대 직경 비는 15:1 내지 30:1의 범위이다.
하기에 논의되고 실시예에 예시된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 조성물의 이점은 여전히 유해한 가스, 예컨대 할로겐의 방출이 본질적으로 나타내지 않고 균열에 대한 양호한 응력/내열성을 나타내는 종래의 제품보다 우수한 기계적 특성에 있다.
예를 들어, 본 개시내용에 따른 조성물은 적어도 1,450 psi, 또는 적어도 1,480 psi, 또는 적어도 1,500 psi의 인장 강도를 나타낼 수 있다. 더욱 더, 조성물은 적어도 300 %, 또는 적어도 320 %, 또는 적어도 340 %의 인장 신율을 나타낼 수 있다. 조성물에 대해 나타낸 에이징되지 않은 인장 특성은 압축 성형된 시료에 대한 ASTM D638 및 ISO 527 시험 절차에 따라 결정될 수 있다.
또한, 본 개시내용에 따른 조성물은 적어도 28 %, 또는 적어도 29 %, 또는 적어도 30 %의 제한 산소 지수를 추가로 나타낼 수 있다. 조성물에 대해 나타낸 제한 산소 지수는 ASTM D2863-00 시험 절차에 따라 결정될 수 있다.
더욱 더, 본 개시내용에 따른 조성물은 적어도 200초, 또는 200초 미만, 또는 100초 미만, 또는 50초 미만의 화염 10초 후의 평균 연소 시간을 추가로 나타낼 수 있다. 조성물의 화염 10초 후에 나타낸 제한 평균 연소 시간은 UL 94 시험 절차에 따라 결정될 수 있다.
더욱이, 본 개시내용에 따른 조성물은 0.35 s.m2/kW 초과의 화재 전파 지수 ("FPI": fire propagation index)를 나타낸다. FPI는 난연성의 척도이다. 상대적으로 더 높은 FPI 값은 연소시 점화 시간이 길고 열 방출율이 낮음을 나타낸다. FPI는 다음 식에 의해 계산되고, 여기서 점화 시간과 최대 열 방출율은 지정된 조건 (열 유속 35 kW/m2 하에 와이어 그리드가 있는 홀더에서 2 mm 두께 100 mm × 100 mm 크기 플라크)에 의해 원뿔형 열량계에 의해 얻어진다.
FPI = 점화 시간/최대 열 방출율 (1)
평균 비 소광 면적 ("SEA": specific extinction area)은 m2/kg 단위이며 원뿔형 열량계 시험으로 얻은 또 다른 파라미터이다. 본 개시내용에 따른 조성물은 연소된 시료의 단위 질량당 생성되는 연기의 순간적인 양의 측정치인 280 m2/kg 미만의 평균 SEA를 나타낼 수 있다. 상대적으로 더 낮은 평균 SEA는 연소시 방출되는 연기가 적음을 나타낸다.
더욱 더, 본 개시내용에 따른 조성물은 추가로 2,700 Pa s, 또는 2,500 Pa s, 또는 2,200 Pa s를 초과하지 않는 전단 점도를 나타낼 수 있다. 조성물에 대해 나타낸 전단 점도는 160 ℃ 및 100 rad s-1에서 결정될 수 있다.
더욱이, 본 개시내용에 따른 조성물은 추가로 160 ℃ 및 16,000 Pa의 응력에서, 4.0 또는 3.5 또는 3.0을 초과하지 않는 상대 점도를 나타낼 수 있다. 상대 점도는 다음과 같이 계산된다:
ηr = ηc/ηb (2)
여기서, ηr는 상대 점도이며, ηc는 약 16,000 Pa의 응력에서 충전된 화합물의 점도이며, ηb는 약 16,000 Pa의 응력에서 베이스 수지의 점도이다.
본 발명의 실시예 1-3
비교 실시예 ("CE") 1-3 및 예시적 실시예 ("IE") 1-3은 EEA 코폴리머 수지를 기반으로 한다. 본 실시예에서, EEA 코폴리머 수지는 The Dow Chemical Company로부터 상표명 AMPLIFY EA 100으로 상업적으로 입수가능하다. CE4-CE9는 사용된 EEA와 유사한 용융 지수를 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트 ("EVA") 코폴리머 수지 블렌드에 기반한 각각 동일한 양의 충전제를 갖는 대조 실시예이다. 본 실시예에서, EVA 코폴리머 수지 블렌드는 E. I. du Pont de Nemours and Company로부터 상표명 ELVAX 3165 및 ELVAX 3170으로 상업적으로 입수가능한 수지의 1:1 블렌드이다. 표 1은 EEA 코폴리머 수지 및 EVA 코폴리머 수지 블렌드의 기본 특성을 예시한다. 블렌드 용융 지수는 하기 식에 따라 개별 구성요소의 용융 지수 (ELVAX 3165에 대해 0.7 g/10 min이며, ELVAX 3170에 대해 2.5 g/10 min)로부터 추론되었다.
Lg [블렌드의 MFI] = W1 × Lg[MFI1] + W2 ×Lg[MFI2] (3)
여기서, W1 및 W2는 폴리머 1 및 2 각각의 중량 백분율이며, MFI1 및 MFI2는 폴리머 1 및 2 각각의 용융 지수이다.
Figure pct00001
실시예에서의 원료는 표 2의 제형에 따라 칭량되고 160 ℃에서 브라벤더 측정 보울(bowl)에 첨가된다. 원료는 표 2의 상단부터 표 2의 하단까지 순서대로 보울에 첨가된다. 모든 원료를 첨가한 후에, 물질을 40 rpm에서 추가의 5분 동안 혼합하여 균일한 혼합물을 얻는다. 배합이 완료되면, 합한 물질을 시험용의 두께가 상이한 플라크로 145 ℃ (500 psi에서 3분 + 25,000 psi에서 3분)에서 압축한다. 특히, 한계 산소 지수 ("LOI") 및 UL94 화염 시험은 125 mil 플라크에서 수행되며, T&E 및 동적 진동 전단은 50 mil 플라크에서 시험된다. 미네랄 충전제의 용적 %는 다음 식으로 계산된다:
(WAl/ρAl + WMg/ρMg + WCa/ρCa) × ρc (4)
여기서, WAl, WMg, WCa는 조성물 내 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 및 탈산칼슘의 중량%이며, ρAl, ρMg, ρCa, ρc는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탈산칼슘, 및 화합물 각각의 밀도이다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
표 3에 예시된 바와 같이, IE1-IE3은 CE1-CE9와 비교하여 균형있는 기계적 특성을 나타낸다. 즉, IE1-IE3은 1,450 psi 초과의 인장 강도를 달성하면서 300 % 초과의 인장 신율을 가능하게 한다. 이들 기계적 특성은 대안적인 EEA 조성 범위 (즉, < 27 % 또는 36 % 초과), 예컨대 CE1-CE3 또는 EVA, 예컨대 CE4-CE9를 포함하는 조성물을 사용하여 이전에 달성되지 않았다.
또한, IE1-IE3의 160 ℃ 및 약 16,000 Pa 응력에서의 특유의 상대 점도 특징 (4 이하)은 28 % 이상의 LOI 및 1,450 psi 이상의 인장 강도를 유지하면서 비교 실시예와 비교하여 압출 동안에 가공성이 개선되었음을 나타낸다. 이것은 도 1에 명확히 도시되어 있으며, 이는 예시 및 비교 실시예에 대한 충전제 용적 분율을 갖는 일정한 전단 응력에서의 상대 점도의 변동을 나타낸다.
본 발명의 실시예 4-6
다음과 같은 마스터배치 조성은 2축 압출기를 사용하여 만들어진다: 20.5 wt%의 EEA Amplify™ EA 100, 10.5 wt%의 AFFINITY™ KC 8852G 수지, 7 wt%의 AMPLIFY™ GR 216 작용성 폴리머, 50 wt%의 수산화알루미늄, 5 wt%의 수산화마그네슘, 5 wt%의 탈산칼슘, 1.5 wt%의 실리콘 오일 (60,000 cSt), 0.3 wt%의 스테아르산, 및 0.2 wt%의 산화방지제 IRGANOX™ 1010. 이 조성물은 아래 기재된 절차를 사용하여 IE4-IE6, CE10, 및 CE11의 조성을 만들기 위해 사용된다.
본 조성물은 표 4의 제형에 따라 칭량되고 160 ℃에서 브라벤더 보울에 첨가되고, 첨가 순서는 표 4의 상단부터 표 4의 하단으로 이다. 개별 구성요소의 수득한 양은 표 4에 나타낸다. 모든 원료를 첨가한 후에, 물질을 40 rpm에서 추가의 5분 동안 혼합하여 균일한 혼합물을 얻는다. 배합이 완료되면, 합한 물질을 시험용의 두께가 상이한 플라크로 145 ℃ (500 psi에서 3분 + 25,000 psi에서 3분)에서 압축한다. 특히, LOI 및 UL94 화염 시험은 125 mil 플라크에서 수행되며, T&E 및 동적 진동 전단은 50 mil 플라크에서 시험된다
Figure pct00005
Figure pct00006
표 5에 예시된 바와 같이, IE4-IE6은 CE10 및 CE11과 비교하여 균형있는 기계적 특성을 나타낸다. 즉, IE4-IE6은 1,650 psi 초과의 인장 강도를 달성하면서 330 % 초과의 인장 신율을 가능하게 한다. 이들 기계적 특성은 대안적인 EEA 조성 범위 (즉, < 27% 또는 36 % 초과)를 포함하는 조성, 예컨대 CE10 및 CE11을 사용하여 이전에 달성되지 않았다.

Claims (15)

  1. 조성물로서,
    42 내지 54 중량%의 무할로겐 난연제;
    26 내지 46 중량%의 에틸렌 알킬 아크릴레이트 코폴리머;
    0 내지 15 중량%의 에틸렌계 폴리머;
    0 내지 12 중량%의 커플링제; 및
    0 내지 1.0 중량%의 산화방지제를 포함하는, 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 무할로겐 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탈산칼슘, 및 이들의 2종 이상의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 조성물은 300 % 초과의 인장 신율, 1,450 psi 초과의 인장 강도, 및 160 ℃ 및 16,000 Pa의 응력에서의 4.0을 초과하지 않는 상대 점도를 나타내는, 조성물.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에틸렌계 폴리머는 에틸렌 및 C3-C12 α-올레핀으로부터 유도된 하위단위를 포함하는, 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 에틸렌계 폴리머는 1 내지 10 g/10 min의 용융 지수 (I2)를 갖는, 조성물.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 에틸렌계 폴리머는 0.86 내지 0.96 g/cc의 밀도를 갖는, 조성물.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링제는 말레산-무수물 그라프팅된 폴리머인, 조성물.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화방지제는 힌더드 및 세미-힌더드 페놀, 포스파이트 및 포스포나이트, 티오 화합물, 실록산, 아민, 및 이들의 2종 이상의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 조성물.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 각각 상기 조성물 100 중량부에 대해서, 자외선 흡수제 또는 안정화제, 정전기방지제, 안료, 염료, 핵제, 저항률 개질제, 슬립제, 가소제, 가공 조제, 윤활제, 점도 조절제, 점착부여제, 블로킹방지제, 계면활성제, 신전유 (extender oil), 금속 비활성제, 전압 안정화제, 충전제, 추가의 난연제 첨가제, 및 가교결합 증진제 및 촉매, 및 이들의 2종 이상의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제 0.1 내지 5 중량부를 추가로 포함하는, 조성물.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 각각 상기 조성물 100 중량부에 대해서, 실리콘 폴리머 1 내지 5 중량부를 추가로 포함하는, 조성물.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 각각 상기 조성물 100 중량부에 대해 자외선 안정화제 1 내지 4 중량부를 추가로 포함하는, 조성물.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 케이블 절연층.
  13. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 케이블 보호용 외부 재킷.
  14. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항의 조성물을 포함하는, 케이블 코어 외피.
  15. 전기 전도체 및 통신 매체를 포함하는 케이블로서, 상기 전기 전도체 및 통신 매체 중 적어도 하나는 청구항 1 내지 11 중 어느 하나의 조성물을 포함하는 외피에 의해 둘러싸인, 전기 전도체 및 통신 매체를 포함하는 케이블.
KR1020187025739A 2016-02-29 2017-01-31 개선된 인장 특성을 갖는 무할로겐 난연제 조성물 KR20180117117A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662301097P 2016-02-29 2016-02-29
US62/301,097 2016-02-29
PCT/US2017/015716 WO2017151256A1 (en) 2016-02-29 2017-01-31 Halogen-free flame retardant compositions with improved tensile properties

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180117117A true KR20180117117A (ko) 2018-10-26

Family

ID=58185605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187025739A KR20180117117A (ko) 2016-02-29 2017-01-31 개선된 인장 특성을 갖는 무할로겐 난연제 조성물

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10472506B2 (ko)
EP (1) EP3423519B1 (ko)
JP (1) JP6975718B2 (ko)
KR (1) KR20180117117A (ko)
CN (1) CN108699282B (ko)
CA (1) CA3015614C (ko)
MX (1) MX2018010424A (ko)
WO (1) WO2017151256A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102045517B1 (ko) 2018-11-22 2019-11-15 (주)삼현 친환경 분말난연제 조성물 및 그 제조방법
KR102045518B1 (ko) 2018-11-22 2019-11-15 (주)삼현 친환경 액상난연제 조성물

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022093693A1 (en) * 2020-10-28 2022-05-05 Dow Global Technologies Llc Halogen-free flame retardant polymeric compositions
US20230407069A1 (en) * 2020-11-26 2023-12-21 Basell Polyolefine Gmbh Low-smoke self-extinguishing electrical cable and flame-retardant composition used therein
CN112759882B (zh) * 2020-12-24 2022-12-06 金发科技股份有限公司 一种超柔软b1级低烟无卤阻燃护套料及其制备方法
CN117534915B (zh) * 2024-01-09 2024-03-22 广东电缆厂有限公司 一种无卤低烟阻燃电缆护套及其制备方法和包含该护套的电缆

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4255303A (en) 1979-04-25 1981-03-10 Union Carbide Corporation Polyethylene composition containing talc filler for electrical applications
JPH0618938B2 (ja) * 1985-07-10 1994-03-16 日本石油化学株式会社 電線・ケーブル被覆材
CA1332487C (en) 1987-06-23 1994-10-11 Yasuaki Yamamoto Flame retardant electrical insulating composition having antifungal action
US4814135A (en) 1987-12-22 1989-03-21 Union Carbide Corporation Process for extrusion
US4857600A (en) 1988-05-23 1989-08-15 Union Carbide Corporation Process for grafting diacid anhydrides
JPH062843B2 (ja) 1988-08-19 1994-01-12 協和化学工業株式会社 難燃剤および難燃性樹脂組成物
US5076988A (en) 1990-03-09 1991-12-31 Union Carbide Chemicals And Plastics Technology Corporation Process for the extrusion of low density polyethylene
US5153382A (en) 1991-04-18 1992-10-06 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Extrusion of thermoplastic copolymers
US5246783A (en) 1991-08-15 1993-09-21 Exxon Chemical Patents Inc. Electrical devices comprising polymeric insulating or semiconducting members
US5378539A (en) * 1992-03-17 1995-01-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cross-linked melt processible fire-retardant ethylene polymer compositions
US5707732A (en) * 1995-07-31 1998-01-13 Nippon Unicar Company Limited Flame retardant cable
ID16442A (id) 1996-01-22 1997-10-02 Dow Chemical Co Polimer etilena berat molekul ultra rendah
JPH09296083A (ja) 1996-05-01 1997-11-18 Nippon Unicar Co Ltd 難燃性電線・ケーブル
JP4181681B2 (ja) * 1999-02-19 2008-11-19 日本ユニカー株式会社 難燃性エチレン系樹脂組成物及び電線・ケーブル
US6496629B2 (en) 1999-05-28 2002-12-17 Tycom (Us) Inc. Undersea telecommunications cable
US6714707B2 (en) 2002-01-24 2004-03-30 Alcatel Optical cable housing an optical unit surrounded by a plurality of gel layers
JP4711673B2 (ja) * 2004-12-27 2011-06-29 日本ポリエチレン株式会社 難燃性樹脂組成物およびそれを用いた電線・ケーブル
CA2599122A1 (en) 2005-03-03 2006-09-08 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Plenum cable-flame retardant layer/component with excellent aging properties
US7514489B2 (en) 2005-11-28 2009-04-07 Martin Marietta Materials, Inc. Flame-retardant magnesium hydroxide compositions and associated methods of manufacture and use
CN101679672A (zh) 2007-03-09 2010-03-24 陶氏环球技术公司 耐应力/热裂化的电缆护套材料
EP2331631B1 (en) 2008-09-16 2015-10-21 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology LLC Crack-resistant, flame retardant, halogen-free, cable assembly and coating composition
EP2199335B1 (en) 2008-12-22 2015-03-25 Borealis AG Flame retardant composition with improved mechanical properties
CN102952321B (zh) 2011-08-30 2014-12-24 苏州亨利通信材料有限公司 接入网用蝶形引入光缆专用低烟无卤阻燃包覆层材料的制备方法
US20150004343A1 (en) 2012-02-01 2015-01-01 Icl-Ip America Inc. Polyolefin flame retardant composition and synergists thereof
CN102585345B (zh) * 2012-02-27 2013-12-25 广州凯恒科塑有限公司 一种耐油低烟无卤阻燃热收缩标识套管及其制备方法与应用
CN104066798A (zh) 2012-09-20 2014-09-24 住友电气工业株式会社 阻燃性树脂组合物、阻燃性热收缩管和阻燃性绝缘电线
CN103012941B (zh) * 2012-09-29 2015-11-25 深圳市沃尔核材股份有限公司 一种非交联无卤阻燃电缆绝缘料或护套料及制备方法
CN103093873B (zh) * 2012-12-28 2015-12-09 深圳市沃尔核材股份有限公司 一种无卤高阻燃电缆
JP2014177510A (ja) * 2013-03-13 2014-09-25 Yazaki Corp 絶縁体組成物及びこれを用いた被覆電線
CN103483671B (zh) * 2013-10-12 2016-09-14 苏州宝兴电线电缆有限公司 一种低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102045517B1 (ko) 2018-11-22 2019-11-15 (주)삼현 친환경 분말난연제 조성물 및 그 제조방법
KR102045518B1 (ko) 2018-11-22 2019-11-15 (주)삼현 친환경 액상난연제 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
BR112018016232A2 (pt) 2019-01-02
MX2018010424A (es) 2018-11-09
US10472506B2 (en) 2019-11-12
CA3015614C (en) 2024-01-02
JP2019513159A (ja) 2019-05-23
EP3423519B1 (en) 2023-09-13
WO2017151256A1 (en) 2017-09-08
US20190031868A1 (en) 2019-01-31
CA3015614A1 (en) 2017-09-08
JP6975718B2 (ja) 2021-12-01
CN108699282A (zh) 2018-10-23
EP3423519A1 (en) 2019-01-09
CN108699282B (zh) 2021-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101612580B1 (ko) 내균열성 난연성 할로겐-무함유 케이블 조립체 및 코팅 조성물
US10472506B2 (en) Halogen-free flame retardant compositions with improved tensile properties
US20100101822A1 (en) Stress/Thermal Cracking Resistant Cable Sheath Material
CA2784871C (en) Medium voltage cable insulation
JP3745777B2 (ja) トリー耐性ケーブル
JP2015000913A (ja) ノンハロゲン難燃性樹脂組成物、並びにこれを用いた電線及びケーブル
WO2007058349A1 (ja) 難燃性樹脂組成物並びにそれを用いた絶縁電線、絶縁シールド電線、絶縁ケーブル及び絶縁チューブ
JP2010189665A (ja) 熱可塑性樹脂組成物、重合体組成物、該組成物からなる成形体
EP2199335B1 (en) Flame retardant composition with improved mechanical properties
JP2015097210A (ja) 無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃ケーブル
CN112204094B (zh) 含有光稳定剂的聚合组合物
CA3127433A1 (en) Flame-retardant moisture-crosslinkable compositions
KR100203442B1 (ko) 난연성 저연 열가소성 수지조성물
US20230207154A1 (en) Flame-retardant cable with self-extinguishing layer
BR112018016232B1 (pt) Composição retardante de chama livre de halogênio, camada de isolamento de cabo, camisa externa protetora de cabo, bainha de núcleo de cabo e cabo
JPWO2005092975A1 (ja) 難燃性エチレン系樹脂組成物およびその用途

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal