KR20180128504A - 유기 과산화물을 포함하는 가교성 고분자 조성물 - Google Patents

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KR20180128504A
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Abstract

본 발명은 케이블 및/또는 회선을 위한 피복용 가교성 고분자 조성물, 상기 청구된 고분자 조성물을 이용한 케이블 및/또는 회선, 및 케이블 및/또는 회선용 피복의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가교성 고분자 조성물은 고분자 탄성체, 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물과 퍼옥시 케탈 타입 과산화물의 혼합물, 및 산화방지제를 포함한다.

Description

유기 과산화물을 포함하는 가교성 고분자 조성물
본 발명은 유기 과산화물의 혼합물을 포함하는, 특히 케이블 또는 회선용 피복을 제조하는데 사용하기 위한, 가교성 고분자 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 성분들을 혼합하고 가교되는, 특히 압축 및 가교되는, 본 발명의 고분자 조성물을 이용하여 케이블 또는 회선용 피복을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명의 고분자 조성물로 제조되는 피복을 가지는 케이블 또는 회선에 관한 것이다.
화학적, 물리적 가교반응은 고무에 대해 열경화성 성질을 가진다. 이러한 가교 반응은 일반적으로 고무의 기계적 성능, 열적, 화학적 저항성을 향상시킨다. 고무의 가교 반응은 가교 방법에 따라 황(sulfur) 가교, 유기 과산화물(Organic peroxide) 가교, 방사선(Radiation) 가교, 실란(Silane) 가교 등으로 나뉜다.
이 중 유기 과산화물을 이용한 가교는, 가교 메카니즘이 비교적 단순하고, 당해 방법에 의해 제조된 고분자가 뛰어난 열적 저항성을 가지므로 케이블 산업에서 고무 가교 방법에 널리 사용된다. 유기 과산화물은 빛이나 열에 의해 분해되어 유리 라디칼을 생성하는데 이 분해온도에 따라서 활성화도가 결정된다. 분해온도가 낮으면 가교 반응이 좀 더 빠르게 일어난다. 케이블 및 회선의 제조시, 가교 속도는 중요한 요소이다. 가교 속도가 향상되는 경우 압출 선속이 향상되어 생산성이 향상되고, 비용이 절감될 수 있다.
하지만, 가교 속도가 빨라짐에 따라서 산화반응도 빠르게 진행된다. 또한, 분해온도가 낮으면 배합 및 압출과정에서 원하지 않는 선가교(Scorch)가 발생하여 고무의 물성 및 작업성을 저하 시킨다.
가교 속도를 높이기 위해 일반적으로 사용되는 방법들 중 하나는 공가교제(co-crosslinking agent)를 첨가하는 것이다. 공가교제는 유기 과산화물 가교 반응을 촉진 시켜 가교 속도나 가교 밀도를 높이는 역할을 한다. 하지만, 공가교제가 과량으로 첨가되는 되는 경우, 스코치 안정성 저하, 다른 기계적 물성의 저하 그리고 금속 계면과의 점착성 증가로 인한 작업성 저하 등의 야기될 수 있다.
따라서, 가교 반응을 빠르게 하면서, 적절한 수준의 스코치 안정성(Scorch stability)을 유지할 수 있는 가교성 고분자 조성물의 개발에 대한 필요성이 존재한다.
미국 등록 특허 공보 제4180531호 (1975년 12월 25일 공고)
본 발명의 목적은 양호한 가교 속도 및 스코치 안정성을 가지는, 특히 전기 및/또는 광케이블 또는 회선을 위한 피복에 사용되는, 가교성 고분자 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 가교성 고분자 조성물로부터 제조되는 피복을 가지는 케이블 또는 회선을 제공하는 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 상기 가교성 고분자 조성물로부터 획득되는 가교된 피복을 가지는 케이블 또는 회성을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고분자 조성물로부터 획득되는 케이블 또는 회선용 피복의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고분자 탄성체; 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물과 퍼옥시케탈 타입 과산화물의 혼합물을 포함하는 유기 과산화물; 및 산화방지제;를 포함하는 가교성 고분자 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 가교성 고분자 조성물은 전기 및/또는 광케이블 또는 회선을 위한 피복(sheating)을 제조하는데에 사용될 수 있다.
일 구현예로서, 본 발명에 따른 고분자 탄성체는 염화폴리에틸렌 (chlorinated polyethylene: CPE) 및 에틸렌 비닐 아세테이트 (Ethylene Vinyl Acetate: EVA) 공중합체를 포함한다.
또 다른 일 구현예로서, 본 발명에 따른 산화방지제는 페놀계 산화방지제 또는 UV 안정제를 포함하고, 바람직하게는 페놀계 산화방지제 및 UV 안정제를 포함한다.
바람직한 일 구현예에서, 본 발명에 따른 고분자 조성물은 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 유기 과산화물을 0.5 내지 10 중량부의 용량으로 포함한다.
또 다른 바람직한 일 구현예에서, 본 발명에 따른 고분자 조성물은 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물을 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 1 내지 5 중량부의 용량으로 및 퍼옥시케탈 타입 과산화물을 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 2 내지 10중랑부, 바람직하게는 5 내지 10 중량부의 용량으로 포함한다.
바람직한 또 다른 일 구현예에서, 본 발명에 따른 고분자 조성물은 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 산화방지제를 0.1 내지 5 중량부의 용량으로 포함한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고분자 탄성체, 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물 및 퍼옥시케탈 타입 과산화물의 혼합물을 포함하는 유기 과산화물 및 산화 방지제를 포함하는 가교 고분자 조성물로 획득되는 가교된 피복을 가지는 케이블 또는 회선을 제공한다.
또한, 본 발명은,
(i) 상기 가교성 고분자 조성물을 혼합하는 단계, 및
(ii) 상기 단계 i)에서 획득된 혼합물을 가교하는, 바람직하게는 상기 단계 i)에서 획득되는 혼합물을 압축하여 혼합물을 가교하는 단계를 포함하는,전기 및/또는 광 케이블 또는 회선용 피복의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 용어 "피복"은 더욱 상세하게는 케이블 혹은 회선의 바깥쪽 층(outermost)을 의미한다.
본 발명에 따른 가교성 고분자 조성물은 양호한 가교 속도를 보증할 수 있어있어 전선 제조시 압출 선속을 향상시킬 수 있고, 궁극적으로 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고분자 조성물은 양호한 가교 속도 및 양호한 기계적 특성을 보증하면서도 최적화된 스코치 안정성을 가짐으로써, 전기 및/또는 광케이블 또는 회선을 위한 피복을 제조하는데에 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 가교성 고분자 조성물은 고분자 탄성체, 유기 과산화물 및 산화방지제를 포함한다.
고분자 탄성체
본 발명에서 따른 고분자 조성물은 고분자 탄성체를 포함하고, 바람직하게는 염화 폴리에틸렌(chlorinated polyethylene: CPE) 및 에틸렌 비닐 아세테이트 (ethylene vinyl acetate: EVA) 공중합체를 포함한다.
염화 폴리에틸렌(CPE)은 체인을 따라 수소 원자를 대신하는 염소 원자를 랜덤으로 가지는 폴리에틸렌 주쇄를 가지는 고분자이다. 염소 원자의 첨가에 의해 고분자는 난연성이 향상되고, 유리한 내화학성, 내열성을 나타낸다.
에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(EVA)는 에틸렌(Ethylene) 모노머와 비닐 아세테이트(Vinyl acetate) 모노머를 중합시켜 얻어지는 공중합체이다. EVA는 중합정도와 비닐 아세테이트의 함량에 의해 물리적 성질이 결정되고, 일반적으로 내화학성, 내후성, 내오존성이 양호하다.
바람직한 구현예에서, EVA는 비닐 아세테이트 함량이 20 내지 70%이고, 더욱 바람직하게는 25 내지 40% 이다.
유기 과산화물(Organic Peroxide)
본 발명에 따른 고분자 조성물은 가교제로서 유기 과산화물을 포함한다. 유기 과산화물은 일반적으로 과산화수소(H2O2)의 유도체로서 하나 또는 두 개의 수소가 유기 기(organic group)로 대체되는 것을 의미한다. 상기 유기 과산화물은 빛이나 열에 의해 유리 라디칼을 생성하고, 이는 인접한 고분자 사슬과 C-C 결합을 형성하여, 우수한 기계적 강도, 내열성, 내화학성, 전기적 특성을 가지는 고무를 생산할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 유기 과산화물은 다이알킬 퍼옥사이드(dialkyl peroxide) 타입 과산화물 및 퍼옥시케탈(peroxyketal) 타입 과산화물의 혼합물을 포함한다. 상기 혼합물은 빠른 가교 속도 및 적절한 스코치 안정성을 고분자에 제공한다.
바람직하게는, 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물은 다이큐밀 퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-디-(t-부틸퍼옥시)헥산, 및 비스(t-부틸퍼옥시 이소프로필)벤젠에서 선택되고, 더욱 바람직하게는, 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물은 비스(t-부틸퍼옥시 이소프로필)벤젠이다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 퍼옥시케탈 타입 과산화물은 1,4 비스-(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸싸이클로헥산 또는 n-부틸 4,4-디(t-부틸퍼옥시)밸러레이트이고, 더욱 바람직하게는 n-부틸 4,4-디(t-부틸퍼옥시)밸러레이트이다.
바람직한 일 구현예에서, 본 발명에 따른 유기 과산화물의 조성물 내 함량은 고분자 탄성체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부이다. 바람직한 또 다른 구현예에서, 본 발명에 따른 조성물은:
- 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물을 고분자 탄성체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부 포함하고,
- 퍼옥시 케탈 타입 과산화물을 고분자 탄성체 100 중량부에 대하여 2 내지 10 중량부, 바람직하게는 5 내지 10중량부 포함한다.
산화방지제(antioxidant)
본 발명에 따른 고분자 조성물은 산화방지제를 포함한다. 상기 산화 방지제는 고분자 조성물의 산화를 방지하고, 내후/내열 특성 및 스코치 안정성을 향상시킨다.
일 구현예로, 본 발명에 따른 산화방지제는 하기로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다:
- 페놀계 산화방지제 (예를 들어, 2,2’티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트}; 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시벤질)벤젠, 2,2’-메틸렌비스(6-t-부틸-4-메틸페놀), 펜타에리스리톨테트라키스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)),
- UV안정제 (예를 들어, 2,4-디-tert-부틸-6-(5-클로로벤조트리아졸-2-일) 페놀; 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-p-크레졸; 2-(2H-벤조트리아졸-2-yl)-4,6-비스(1-메틸-1-페닐에틸); 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-tert-펜틸페놀과 같은 벤조트리아졸계 UV 안정제),
- 아민계 산화방지제(예를 들어, 옥틸레이티드 디페닐아민, 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(TMQ)),
- 고리형 아세탈계 산화방지제(예를 들어, 3,9-디-3-시클로헥센-1-yl-2,4,6,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸), 및
- 이들의 조합.
바람직한 일 구현예로, 본 발명에 따른 산화 방지제는 페놀계 산화방지제 또는 UV 안정화제를 포함한다. 바람직한 또 다른 구현예로 산화방지제는 페놀계 산화방지제 및 UV 안정제를 포함한다. 특히 페놀계 산화방지제는 가교속도가 향상됨에 따라서 조성물의 스코치 안정성이 감소되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 페놀계 산화방지제와 UV 안정제는 조성물의 기계적 물성이 향상시킬 수 있다.
바람직한 일 구현예로, 본 발명에 따른 고분자 조성물 내 산화방지제의 함량은 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부이다. 바람직한 또 다른 구현예에서 본 발명에 따른 조성물은 페놀계 산화방지제와 UV안정제를 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 각각 0.1 내지 2.5 중량부의 함량으로 포함할 수 있다.
기타첨가제
본 발명에 따른 고분자 조성물은 선택적으로 유기첨가제 및/또는 무기 첨가제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 유기첨가제는 상용화제(Compatibilizer), 가소제(Plasticizer), 안료, 커플링제, 또는 가교 활성화제 일 수 있다. 바람직한 또 다른 구현예로, 상기 무기첨가제는 카본블랙, 탄산칼슘(CaCO3), 탈크, 차이나클레이, 그래파이트, 실리카, 운모, 삼산화안티몬, 산화납, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화마그네슘, 산화아연 등과 같은 금속계 및 세라믹계 무기첨가제 일 수 있다.
비 제한적인 일 구현예에서, 상기 유기첨가제의 함량은 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 100 중량부 이하, 보다 바람직하게는 50 중량부 이하이고, 무기 첨가제의 함량은 고분자 탄성체 100 중량부를 기준으로 300 중량부 이하, 보다 바람직하게는 150 중량부 이하이다.
케이블 또는 회선
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 고분자 조성물로 제조되는 피복을 가지는 전기 및/또는 광케이블 또는 회선을 제공하는 것이다. 일 구현예에서, 본 발명에 따른 케이블은 규격 HD 22.1 EM7에 따라 규정된 바와 같은 피복을 가지는 케이블이다. 상기 케이블은 바람직하게는 풍력발전용 터빈 전력 케이블 (wind turbine power cable)로 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 본 발명에 따른 고분자 조성물로 제조되는 피복은 케이블 내 내층 피복 (inner sheath) 및/또는 외층 피복(outer sheath)으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 내층 피복은 절연체 (insulation)와 편조(braid)사이에 위치할 수 있고, 외층 피복은 케이블의 최외곽에 위치될 수 있다. 상기 층(들)을 포함하는 케이블은 뛰어난 유연성(flexibility)을 가지고, 주변 환경으로부터 케이블을 보호할 수 있는 내후성, 내유성, 내한성 등의 특성을 지닌다.
케이블 또는 회선용 피복의 제조방법
본 발명의 또 다른 목적은
(i) 본 발명에 따른 가교성 고분자 조성물을 혼합하는 단계, 및
(ii) 상기 단계 i)에서 획득된 혼합물을 가교하는, 바람직하게는 상기 단계 (i)에서 획득된 혼합물을 압축하여 혼합물을 가교하는 단계,를 포함하는, 전기 및/또는 광 케이블 또는 회선용 피복의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 케이블 및 회선용 피복은, 상기 언급된 성분들을 포함하는 가교성 고분자 조성물을 예를 들어 이중 롤 밀(two-roll mill)을 이용하여 혼합함으로써 제조된다. 산업적으로 피복에 사용되는 가교성 고분자 조성물에 대해 요구되는 성질에 의존하여, 전술한 유기 첨가제 및/또는 무기 첨가제가 상기 혼합물에 더 배합될 수 있다.
또한, 상기 가교성 고분자 조성물의 혼합물은 주형 내에서 고온으로 압축되어 가교 되어 가교체로 제조될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가교는 예를 들어 150℃ 이상, 특히 150℃ 내지 220℃의 온도로, 바람직하게는 12 내지 22 MPa, 더욱 바람직하게는 16 내지 20MPa의 압력에서, 예를 들어 수분이나 무기 염류를 열매체로 이용하여 가열함으로써 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 제조방법은 빠른 가교 속도를 가져 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명은 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세하게 이해할 수 있도록 예시적으로 제시된 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 의미 내에서 다양한 변형을 적용할 수 있을 것이며, 이에 따라 본 발명에서 달성하고자 하는 효과를 얻고 확인할 수 있을 것이다.
실시예
가교성 고분자 조성물 및 가교체의 제조 (대표 제조예)
본 발명에 따른 가교성 고분자 조성물 및 이의 가교체를 제조하는 대표적인 예로서 하기 표 1에 제시된 구성성분과 배합비를 사용하여 고분자 조성물을 제조하였다.
비율(phr)
CPE(CM 3610) 79
EVA(Elvax 265) 21
산화방지제 (Tinuvin 327) 0.5
산화방지제 (Anox-70) 0.5
다이알킬과산화물(PBP-98) 1.0
퍼옥시케탈(Luperox 230XL-40SP) 6
상기 표 1에서 phr은 고분자 탄성체 100 중량부 기준 중랑부를 의미하고, 상기 표 1의 고분자 탄성체는 CPE 및 EVA의 혼합물이다.
먼저, 본 발명자들은:
- HANZHOU KELICHEM사가 제조하는 CM3610 상품명의, 36%의 염소함량을 가진 CPE;
- Dupont사가 제조하는 Elvax 265 상품명의, 28%의 비닐 아세테이트함량을 가지는 EVA;
- Ciba사가 제조하는 Tinuvin 327 상품명의, 2,4-디-tert-부틸-6-(5-클로로벤조트리아졸-2-일) 페놀의 UV 안정화제;
- Addivant사가 제조하는 Anox-70 상품명의 2,2'-티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트}의 페놀계 산화방지제;
- NOF사가 제조하는 PBP-98 상품명의 비스(t-부틸퍼옥시 이소프로필)벤젠의 다이알킬 퍼옥시드;
- Arkema사가 제조하는 Luperox 230XL-40SP 상품명의 n-부틸 4,4-디(t-부틸퍼옥시)밸러레이트의 퍼옥시케탈 퍼옥시드;
을 상기 표 1에 제시된 배합비로 이중롤밀을 이용하여 80℃에서 15분간 혼합하였다.
상기 혼합물을 170℃/15MPa에서 압축하고 하기에서 규정하는 t c90 동안 가교하였다. 그 후 압력을 제거하고 획득된 복합체를 공기 중에서 자연 냉각하였다. 그 결과로, 본 발명에 따른 가교성 고분자 조성물의 가교체를 제조하였다.
고분자 조성물의 가교 속도에 대한 평가 방법
고분자 조성물의 가교 속도를 평가를 위하여, ASTM D2084에서 규정하는 조건 하에서 ODR(Oscillation disk rheometer) 테스트를 수행하여 가교 반응이 일어남에 따라 증가 되는 ODR 토크값의 최대치의 90%에 도달할 때까지의 시간(t c90)을 측정하였다. 이때, t c90는 그 값이 낮을수록 가교 속도가 빠른 것으로 평가된다.
고분자 조성물의 스코치 안정성에 대한 평가 방법
고분자 조성물의 스코치 안정성 평가를 위하여, ASTM D1646에서 규정하는 Mooney viscometer 테스트를 수행하여, 혼합물이 용융상태에서 나타내는 최소 점도값보다 5포인트 상승할 때까지 필요한 시간인 스코치 시간(t 5 )을 측정하였다. 이때, 스코치 시간(t 5 )은 그 값이 높을 수록 높은 스코치 안정성을 가지는 것으로 평가된다.
고분자 조성물의 가교체의 기계적 성능에 대한 평가 방법
인장강도(Tensile Strength: TS), 파단신율(Elongation at Break: EB)과 같은 가교체의 기계적 성능은 DIN 53504.S2 규격에서 정하는 아령 형태의 시편을 제조한 후 만능인장시험기를 이용하여 IEC 60811-1-1 규격에서 정하는 실험조건에서 결정하였다. 이때, 인장강도와 파단신율은 그 값이 높을수록 기계적 성능이 전반적으로 우수한 것으로 평가된다.
고분자 조성물 또는 그 가교체를 이용하여 측정된 성능 1
과산화물의 가교속도에 대한 영향을 확인하기 위하여, 전술한 대표적인 제조예와 동일한 방법으로, 하기 표 2에 제시된 구성성분들 및 배합비를 이용하여 고분자 조성물을 제조하였다.
이와 같이 수득된 고분자 조성물에 대해, 전술한 측정 방법에 따라 가교 속도, 스코치 안정성을 평가하였다. 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다.
비교예1 비교예 2 실시예1 실시예2
CM 3610 (phr) 79 79 79 79
Elvax 265 (phr) 21 21 21 21
Vulkanox HS/LG (phr) 0.15 0.15 0.15 0.15
Vulkanox AFS/LG (phr) 0.35 0.35 0.35 0.35
PBP-98 (phr) 2.6 1.3 1.3
Luperox 230XL-40SP
(phr)		 - 6.0 3.0 6.0
T C90 (min, 180℃) 7.3 3.5 4.0 3.3
무니 스코치 t5(min, 125℃) >60 25 32 29
상기 표 2에서,
- phr은 고분자 탄성체 100 중량부 기준 중량부를 의미하고, 상기 표 2의 고분자 탄성체는 CPE와 EVA의 혼합물이다.
- Vulkanox HS/LG은 Lanxess사에 의해 제조되는 아민계 산화방지제인 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린(TMQ)의 상품명이고,
- Vulkazon AFS/LG는 Lanxess사에 의해 제조되는 고리형 아세탈계 산화방지제인 3,9-디-3-시클로헥센-1-일-2,4,6,10-테트라옥사스피로[5.5]운데칸의 상품명이며, 및
- 표 2에 기재되어 있는 다른 약자들은 앞서 본 명세서에서 정의된 것과 같다.
표 2에 제시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 2는, 퍼옥시 케탈 타입 과산화물을 포함하지 않은 비교예 1과 비교하여 상대적으로 빠른 가교 속도를 가짐을 확인할 수 있다. 또한, 빠른 가교 속도에도 불구하고 실시예 1 내지 2는 다이알킬 과산화물이 포함되지 않은 비교예 2와 비교하여 향상된 스코치 안정성을 가짐을 확인할 수 있다.
고분자 조성물 또는 그 가교체를 이용하여 측정된 성능 2
산화방지제가 스코치 안정성에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 전술한 대표 제조예와 동일한 방법으로, 하기 표 3에 제시된 구성성분들 및 배합비를 이용하여 고분자 조성물을 제조하였다.
이로써 수득 된 고분자 조성물에 대해, 전술한 측정 방법에 따라 가교 속도, 스코치 안정성 및 기계적 성능을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 3에 함께 나타내었다.
비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 실시예 3 실시예 4 실시예
5
CM 3610 (phr) 79 79 79 79 79 79 79 79
Elvax 265 (phr) 21 21 21 21 21 21 21 21
Vulkanox HS/LG (phr) 2 1 1
Octamine (phr) 1 1
Tinuvin 327 (phr) 1 1 0.5 0.5
Anox-70 (phr) 2 1 0.5 0.5
PBP-98 (phr) 1.3 1.3 1.0
Luperox 230XL-40SP (phr) 8 8 8 8 8 4 4 6
t c90 (min, 180℃) 3.8 3.7 3.8 4.5 5.4 5.7 6.6 5.8
무니 스코치 t5(min, 125℃) 39 36 47 44 84 49 50 48
인장강도(MPa) 9.3 - 9.9 - 8.9 10.5 12.2 11.2
파단신율(%) 533 - 534 - 550 312 367 351
상기 표 3에서,
- phr은 고분자 탄성체 100 중량부 기준 중량부를 의미하고, 상기 표 3의 고분자 탄성체는 CPE와 EVA의 혼합물이다.
- Octamine은 CROMPTON사에 의해 제조되는 아민계 산화방지제인 옥틸레이티드 디페닐아민의 상품명이고,
- 표 3에 기재되어 있는 다른 약자가 의미하는 것은 앞서 본 명세서에 기재되어 있다.
표 3에서 보이는 바와 같이, 가교제로서 퍼옥시케탈 타입 과산화물만 포함하는 비교예 3 내지 7 에서, 페놀계 산화방지제를 사용하였을 시에 가장 높은 스코치 안정성을 보임을 확인할 수 있다. 페놀계 산화방지제와 UV 억제제가 함께 포함된 실시예 4에 따른 조성물은 페놀계 산화방지제만 포함된 실시예 3에 따른 조성물과 비교하여 향상된 기계적 물성을 가진다.
또한, 다이알킬퍼옥사이드 1 중량부 및 퍼옥시케탈 6.0 중량부를 포함하는 실시예 5에 따른 조성물은, 다이알킬퍼옥사이드 1.3 중량부 및 퍼옥시케탈 4.0중량부를 포함하는 실시예 4에 따른 조성물과 비교하여 더 빠른 가교 속도를 나타냄을 확인할 수 있다.
비교예 1 및 본 발명의 실시예 12에 따른 조성물의 기계적 특성 비교
본 발명의 비교예 1 및 실시예 12에 따른 조성물의 기계적 특성(mechanical properties)을 하기의 표 4에 기재하였다.
조성/시험항목 비교예1 실시예12
과산화물 다이알킬퍼옥사이드 다이알킬퍼옥사이드 + 퍼옥시케탈
산화방지제 TMQ + 고리형아세탈 페놀계 +벤조트리아졸계 UV 안정제
TC 90(min) 7.3 5.8
무니 스코치 t5 (125℃) >60 48
인장강도 (half curing)1) 10.0 11.3
인장강도(optimum curing)2) 11.7 11.2
1)은 5분 동안의 170℃/15MPa에서의 압축 성형(compression moulding)에 따라 수행됨
2)는 13분 동안의 170℃/15MPa에서의 압축성형(compression moulding)에 따라 수행됨
표 4에 따르면, 본 발명의 실시예 12에 따른 조성물이 비교예 1에 따른 조성물과 비교하여 약 20% 정도의 향상된 가교 속도를 가지고 양호한 스코치 안정성 및 기계적 특성(인장강도)을 가짐을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 최적화된 스코치 안정성과 물리적 특성을 보증하면서도 빠른 가교 속도를 가지는 조성물을 생산할 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기를 포함하는, 가교성 고분자 조성물(crosslinkable polymer):
    - 고분자 탄성체;
    - 다이알킬 퍼옥사이드 타입 과산화물 및 퍼옥시케탈 타입 과산화물의 혼합물을 포함하는 유기 과산화물; 및
    - 산화방지제.
  2. 제1항에 있어서,
    고분자 탄성체는 염화폴리에틸렌(chlorinated polyethylene: CPE) 및 에틸렌 비닐 아세테이트 (Ethylene vinyl acetate: EVA) 공중합체를 포함하는 가교성 고분자 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    산화방지제는 페놀계 산화방지제를 포함하는 가교성 고분자 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    산화 방지제는 페놀계 산화방지제 및 UV 안정제를 포함하는 가교성 고분자 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 유기 과산화물을 고분자 탄성체 100 중량부에 대하여 0.5 내지 10 중량부, 산화방지제를 고분자 탄성체 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부 포함하는, 가교성 고분자 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은 다이알킬 타입 과산화물을 고분자 탄성체 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 포함하고, 및 퍼옥시케탈 타입 과산화물을 고분자 탄성체 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부 포함하는 가교성 고분자 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 고분자 조성물로 제조되는 피복을 가지는 전기 및/또는 광 케이블 또는 회선.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 고분자 조성물로 제조되는 가교된 피복을 가지는 전기 및/또는 광 케이블 또는 회선.
  9. (i) 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 다른 가교성 고분자 조성물을 혼합하는 단계; 및
    (ii) 단계 (i)에서 획득한 혼합물을 가교 하는, 바람직하게는 단계 (i) 에서 획득한 혼합물을 압축하여 상기 혼합물을 가교 하는, 단계를 포함하는, 전기 및/또는 광 케이블 또는 회선용 피복의 제조방법.
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