KR20190074188A - 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물 및 이를 포함하는 절연층, 전력 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 환경친화적인 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물로서 폴리프로필렌의 제 1 상 물질의 내부에 폴리프로필렌 복합체의 제 2 상 물질이 분산되어 있는 모폴러지로 이루어져 있고, 상기 제 2 상 물질의 폴리프로필렌 복합체는 폴리프로필렌의 매트릭스에 적어도 부분 경화되어 있는 탄성 중합체가 필러로서 분산되어 있는 성상을 가진 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물에 관한 것이다.

Description

전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물 및 이를 포함하는 절연층, 전력 케이블 {Polymer Composition for Insulation Layer of Power Cable, Insulation Layer and Power Cable Including the Same}
본 발명은 환경친화적인 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물로서, 전력 케이블의 절연층에 필수적인 전기적, 기계적, 열적 특성을 발휘하면서도 새로운 모폴로지에 의해 우수한 유연성, 굴곡성, 내충격성 등을 제공하며, 더욱이 소재의 재활용을 위한 재성형성이 현저히 향상된 폴리머 조성물에 관한 것이다.
현대 사회에서 전력 수요가 증가함에 따라 전력 케이블에 대한 수요도 함께 증가하고 있는 실정이며, 그에 따라 고용량의 전력을 수송하기 위한 전력 케이블의 개발도 활발해지고 있다.
일반적으로 전력 케이블은 도체와 이를 감싸는 절연층을 포함하고, 고전압 또는 초고전압 케이블의 경우, 상기 도체와 절연층 사이에 내부 반도전층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 쉬스층 등을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 전력 케이블은 소모품으로서 일정기간 사용 후에 버려지게 되는데, 종래 전력 케이블의 절연재료로서 우수한 기계적, 전기적 특성을 갖는 폴리에틸렌, 에틸렌/프로필렌 탄성 공중합체(EPR), 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체(EPDM) 등의 폴리올레핀계 고분자를 가교시킨 것이 일반적으로 사용되고 있다.
그러나, 원가의 대부분을 차지하는 케이블의 도체인 구리(Cu)나 알루미늄(Al)의 재활용을 위해서, 케이블의 생산 후 규격 미달된 절연층이나 수명을 다한 케이블의 절연층 제거가 반드시 필요하지만, 절연층으로 사용되는 가교 폴리에틸렌(Cross-linked PE: XLPE)의 경우, 재성형이 불가능하기 때문에, 수명을 다한 케이블의 처리시 소각하여 XLPE를 제거하고 있다. 이때 다량의 CO2가 발생되고 태워진 재는 매립시켜야 하기 때문에 환경 친화적이기 않은 문제점이 있다. 또한, XLPE 케이블을 제조하기 위해서는, 케이블 성형 후 고온, 고압 (예를 들면, 약 300℃, 7 기압 등)의 가교 공정이 요구되며, 이를 위해 수십 미터 이상의 가류관 설비의 도입이 필수적이어서 생산공장의 부지 및 동력비가 상당한 수준이다. 더욱이, 가교를 위해 고가의 화학물질(가교제 등)의 첨가가 필수적이어서 제조비용이 증가되고 자원이 낭비되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 다양한 시도들이 있었고, 일부 선행기술들에서는 폴리프로필렌을 매트릭스로 하여 프로필렌 공중합체 입자를 분산시킨 형태의 조성물을 절연 재료로 이용하는 시도가 있었다. 폴리프로필렌 매트릭스의 용융점이 150℃ 이상이어서 가교하지 않고도 내열성이 우수하여 환경 친화적인 폴리프로필렌 수지를 사용하면서도, 그 단점인 불충분한 유연성, 굴곡성 등을 개선시키기 위해, 폴리프로필렌 매트릭스 내에 소정의 평균중량 입자 크기를 가진 프로필렌 공중합체를 분산시킨 형태의 조성물을 절연 재료로 이용하였다. 별도의 가교공정이 필요 없이 케이블 성형 후 바로 제품 생산이 완료되므로, 제조원가가 절감되며, 제품 생산 후 규격 미달 시에도 절연층을 분리하여 재 성형함으로써 재 사용이 가능하게 되었다.
그러나, 상기 조성물은 전력 케이블의 절곡시, 또는 외부에서 기계적 스트레스 및 텐션의 인가시 응력백화(블러쉬) 현상이 발생하는 등 유연성 및 굴곡성이 부족한 측면이 있었다.
또한, 전력 케이블의 사용 후 재활용 또는 전력 케이블의 제품 불량에 따른 재사용을 위해 재성형 하는 과정에서, 높은 용융 점도 등으로 인해 재성형성이 떨어지는 한계가 있었다.
따라서, XLPE를 대체할 수 있을 정도로 XLPE와 동등 수준의 유연성, 굴곡성 등의 기본적 특성을 고루 갖추면서도, 우수한 재성형성을 가진 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물이 강력히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
이후 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물은 폴리프로필렌의 제 1 상 물질의 내부에 특정한 성상을 가진 폴리프로필렌 복합체의 제 2 상 물질이 분산되어 있는 모폴러지로 이루어져 있어서, 전력 케이블의 절곡시 또는 외부에서 기계적 스트레스 및 텐션이 가해질 때 높은 유연성과 굴곡성을 발휘하며 특히 재료의 재활용 내지 재사용을 위한 재성형성이 우수함을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물은, 폴리프로필렌의 제 1 상(phase) 물질의 내부에 폴리프로필렌 복합체의 제 2 상 물질이 분산되어 있는 모폴러지(morphology)로 이루어져 있고, 상기 제 2 상 물질의 폴리프로필렌 복합체는 폴리프로필렌의 매트릭스에 적어도 부분 경화되어 있는 탄성 중합체가 필러로서 분산되어 있는 성상을 가진 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 폴리머 조성물은 제 2 상 물질의 폴리프로필렌 복합체에서 매트릭스에 분산되어 있는 필러가 탄성 중합체로 이루어져 있어서, 기존 필러(분산상) 대비 월등한 탄성을 부여하여, 전력 케이블에 소망하는 수준의 탄성을 제공할 수 있다.
또한, 제 1 상 물질의 폴리프로필렌과 제 2 상 물질의 폴리프로필렌 매트릭스는 서로 동일한 고분자인 폴리프로필렌으로 이루어져 있어서, 상용성이 매우 뛰어나다. 즉, 제 1 상과 제 2 상 사이의 우수한 상용성과 제 2 상에 분산된 필러가 매우 작은 입경으로 다량 분포되어 있어서, 분산상 필러의 뛰어난 탄성에 의해 유연성 및 굴곡성이 매우 우수하게 되고, 그 결과, 전력 케이블의 절곡시 또는 외부에서 기계적 스트레스 및 텐션의 인가시 응력백화(블러쉬) 현상을 크게 줄일 수 있다.
더욱이, 제 2 상의 매트릭스 폴리프로필렌에 경화된 분산상 필러가 매우 작은 크기로 존재하므로, 비록 분산상 필러가 경화되어 있지만, 매트릭스 폴리프로필렌의 유동성과 유사한 거동을 보이므로, 재활용 내지 재사용을 위한 용융시 높은 재성형성을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머 조성물은 폴리프로필렌의 제 1 상 물질의 내부에 특정한 성상을 가진 폴리프로필렌 복합체의 제 2 상 물질이 분산되어 있는 모폴러지로 이루어져 있어서, 전력 케이블의 절곡시 또는 외부에서 기계적 스트레스 및 텐션이 가해질 때 높은 유연성과 굴곡성을 발휘하며, 특히 재료의 재활용 내지 재사용을 위한 재성형성이 우수한 효과를 발휘한다.
도 1은 실시예 1의 용출 실험 결과를 보여주는 SEM 사진이다;
도 2는 실시예 2의 용출 실험 결과를 보여주는 SEM 사진이다;
도 3은 비교예 1의 용출 실험 결과를 보여주는 SEM 사진이다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 상 물질의 폴리프로필렌과 제 2 상 물질의 폴리프로필렌은 경계면에서 부분적으로 혼화되어 있을 수도 있고, 전체적으로 혼화되어 있을 수도 있다. 바람직하게는, 상기 경계면에서 제 1 상 물질의 폴리프로필렌과 제 2 상 물질의 폴리프로필렌이 전체적으로 혼화되어 있어서, 높은 유연성 및 굴곡성과 재성형성을 제공할 수 있다.
이러한 제 1 상 물질의 폴리프로필렌과 제 2 상 물질의 폴리프로필렌은, 바람직하게는 프로필렌의 단독 중합체인 호모 폴리프로필렌일 수 있고, 경우에 따라서는, 프로필렌에 기타 단량체가 추가적으로 미량 포함된 혼합 단량체에 기반한 중합체일 수도 있다. 여기서, 호모 폴리프로필렌은 프로필렌 단량체가 최소 98 중량%인 것으로, 바람직하게는 99 중량% 이상, 가장 바람직하게는 99.5 중량%인 폴리프로필렌을 의미한다. 한편, 상기 혼합 단량체는 에틸렌 또는 탄소수 4 내지 8의 α-올레핀, 예를 들어, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 및 이들의 조합으로부터 선택되는 단량체를 포함할 수 있으며, 전체적으로 10 중량%를 초과하지 않는 범위 내에서 중합체의 합성에 첨가될 수 있다.
상기 폴리프로필렌의 분자량은 수평균 분자량 기준으로 예를 들어 1만 ~ 90만의 범위일 수 있으며, 제 1 상 물질의 폴리프로필렌의 분자량과 제 2 상 물질의 폴리프로필렌의 분자량은 상호 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 분자량이 상호 동일하거나 유사한 경우에는 제 1 상 물질과 제 2 상 물질의 경계면에서 더욱 높은 혼화 상태를 제공할 수 있다. 분자량이 서로 다른 경우에도 분자량 차이는 적어도 부분적인 혼화 상태의 제공을 위해 40% 이내인 것이 바람직하다.
상기 제 1 상 물질과 제 2 상 물질의 비율은 중량비를 기준으로 1:9 내지 5:5의 범위가 바람직하며, 상기 범위를 넘어서는 경우에는 본 발명에서 소망하는 물성 효과를 발휘하기 어려울 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 2 상 물질의 분산상인 탄성 중합체는 EPDM 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber)일 수 있다. EPDM 고무는 전체 중량을 기준으로 EPDM이 60% 이상, 바람직하게는 70% 이상 포함될 수 있으며, 제조 과정에서, 폴리프로필렌, 프로세스 오일, 클레이, ZnO, Ca-st, 왁스 등이 일부 포함될 수 있다.
상기 EPDM 고무는 부분 경화(partially curing)되어 있을 수도 있고 완전 경화(fully curing)되어 있을 수도 있다. EPDM 고무의 경화는 EPDM에 포함되어 있는 디엔 단위의 가교화 비율에 의해 결정되며, 10% 내지 60%의 가교화를 이룬 경우에 부분 경화로, 60% 초과의 가교화를 이룬 경우에 완전 경화로 설정할 수 있다. 완전 경화인 경우가 부분 경화 보다 탄성을 비롯한 기계적 물성이 더 뛰어나므로, 분산상 필러가 완전 경화되어 있는 경우가 더욱 바람직하다.
이러한 EPDM 고무의 경화는 이후 설명하는 바와 같이 제 2 상 물질의 제조 과정에서 달성된다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 2 상 물질은 분산상인 탄성 중합체와 매트릭스인 폴리프로필렌을 중량비 기준으로 6:4 내지 9:1(탄성 중합체 : 폴리프로필렌)의 범위로 포함할 수 있고, 제조 과정에서 제 2 상 물질 전체 중량을 기준으로 40% 이내에서 클레이, 왁스, 가교제, 가교보조제, TiO2, 프로세스 오일 등을 추가로 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 2 상 물질에서 분산상 필러인 탄성 중합체는 매우 작은 입경을 가지고 있는 바, 예를 들어, 평균 입경이 30Å ~ 100Å 범위일 수 있다. 평균 입경이 너무 큰 경우에는 제 2 상 물질에서 주 성분을 이루는 탄성 중합체로 인해 매트릭스인 폴리프로필렌의 특성을 충분히 발휘하기 어렵다. 따라서, 평균 입경이 작을수록 탄성 등 여러 물성면에서 유리하지만, 제조에 어려움이 크므로, 상기 평균 입경 범위가 바람직하다.
하나의 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 폴리머 조성물은 각각 제조된 제 1 상 물질과 제 2 상 물질을 블랜딩하여 제조될 수 있다. 이와 같이 제 1 상 물질과 제 2 상 물질이 별도로 제조된 후에 블랜딩을 거쳐 폴리머 조성물이 제조되므로, 본 발명에서 정의하는 독특한 모폴로지를 가진다.
상기 탄성 중합체가 EPDM 고무인 제 2 상 물질을 제조하는 과정을 예시적으로 이하에서 설명한다.
우선, EPDM과 폴리프로필렌을 소정의 비율(예를 들어, EPDM 80 wt% 이상)로 소련기(kneader)에 투입하고, 프로세스 오일, 크레이, ZnO, 칼슘스테라이트, 왁스 등도 함께 투입한 다음, 자켓 온도를 섭씨 180도 이상 올려 일정 시간 혼합한 후, 덤프하여 압출기에서 펠릿으로 제조한다. 펠릿 제조시 남은 수분을 제거하고, 텀블러(tumbler)에서 펠릿들을 표면처리하여 EPDM 마스터배치가 서로 달라붙는 것을 방지하여, 최종 EPDM 마스터배치를 제조한다. 이때, 소련기 온도가 섭씨 200도를 넘으면 변색이 되므로, 섭씨 190도 근방에서 혼련하는게 바람직하며, 혼련시간도 20분 이내로 하여 변색을 막을 수 있다. 텀블러에서 작업시간도 10분 이상 충분하게 해 주어야 펠릿끼리 서로 엉겨 붙는 현상을 방지할 수 있다.
그런 다음, 트윈 스크류 압출기에 EPDM 마스터배치와 폴리프로필렌을 가교제 등과 함께 일정 비율로 혼합하여 피더(feeder)를 통해 투입한 후, 필요에 따라 사이드 피더(side feeder)를 통해 압출기의 중간 부위에서 가교조제 등을 투입하고, 리퀴드 피터(liquid feeder)를 통해 프로세스 오일 등을 압출기의 중간 부위에서 투입한 뒤 압출한다. 이때에도 압출기 온도는 섭씨 200도를 넘기지 않는 것이 바람직하다.
이러한 제조 과정에서, EPDM 마스터배치는 폴리프로필렌의 매트릭스 내에서 필러 형태를 유지하면서 경화되어 EPDM 고무로 변환되는데, 가교제의 종류에 의해 경화 정도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 과산화물(peroxide)계 가교제를 사용하는 경우에는 부분 경화가 이루어지고, 페놀 수지(phenol resin)계 가교제를 사용하는 경우에는 완전 경화가 이루어진다.
이렇게 제조된 제 2 상 물질이 제 1 상 물질과 블랜딩 되어 본 발명의 조성물이 제조될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 폴리머 조성물을 포함하는 케이블 절연층을 제공하고, 이러한 케이블 절연층을 포함하여 제조된 전력 케이블을 제공한다.
상기 케이블 절연층에서, 폴리머 조성물은 전력 케이블 절연층의 전체 중량을 기준으로 15 중량% 이상으로 포함할 수 있으며, 15 중량%보다 낮은 함량의 전력 케이블 절연층은 본 발명에서 목적하는 효과를 달성하지 못할 수 있다. 바람직하게는, 25 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 30 중량% 이상으로 포함될 수 있다.
상기 전력 케이블 절연층에서 폴리머 조성물 이외에 포함될 수 있는 폴리머 등은, 발명이 목적하고자 하는 친환경적이고 재활용 및 재성형이 가능하면서도, 열적, 전기적, 기능적 특성이 유지되는 케이블 절연층을 구성하는 한 그 종류는 문제되지 않는다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전력 케이블 절연층에 포함될 수 있는 폴리머는 열가소성 고분자일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌일 수 있다. 폴리에틸렌의 첨가로 인해, 케이블 절연층의 기계적 특성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 충격 강도, 연성 등에 대한 내성의 추가 개선이 요구된다면, 이는 적합한 폴리에틸렌의 혼입에 의해 달성될 수 있다.
경우에 따라서는, 상기 폴리머 조성물에 절연유, 산화방지제, 충격보조제, 난연재, 열안정제, 조핵제 및 산 스캐빈저로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수도 있다.
일반적으로 전력 케이블은 도체와 이를 감싸는 절연층을 포함하고, 고전압 또는 초고전압 케이블의 경우, 상기 도체와 절연층 사이에 내부 반도전층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 쉬스층 등을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 폴리머 조성물을 절연재료로서 포함하는 절연층 및 상기 절연층을 포함하는 전력 케이블을 제공할 수 있다.
이하에서는 실시예 등을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되지 않음은 물론이다.
<실시예 1>
오일이 함유된 EPDM (Mooney 점도 (1+4, 125℃) 53, Ethylene Content 70 wt%, ENB Content 5.7 wt%, oil Content 50 phr)과 호모 폴리프로필렌을 5:1 비율(중량비)로 소련기(kneader)에 투입하여 온도 190℃, 15분 동안 Mixing 한 후, 압출기에서 펠렛화 작업을 하였다. 이 때, 압출기 온도는 170~210℃, 다이 온도는 260℃였다. 펠렛은 서로 달라붙지 않게 텀블러에서 Ca-st로 15분 동안 처리하였다.
이렇게 제조된 EPDM 펠렛 80 wt%, 호모 폴리프로필렌 3.5 wt%, 가교제 0.3 wt%, 가교조제 0.9 wt%를 드라이 블랜딩 하여, 40 mm Twin screw extruder (L/D = 40)에 투입시켜 압출시켰다. 압출기 중간에 호모 폴리프로필렌 10 wt%를 추가로 투입하고, 압출기 끝부분에 가공 오일(process oil) 5.3 wt%를 liquid pump로 투입하였다. 이 때, 압출기 온도는 160℃ - 180℃ - 185℃ - 190℃ - 190℃ - 195℃이며, 300 rpm으로 스크류 속도를 유지하였고, 어댑터 및 다이 온도는 190℃였다. Die face cutting 방식으로 펠렛으로 제조하여, 이를 제습 건조하여 사용하였다.
완성된 펠렛 35 wt%와 호모 폴리프로필렌 65 wt%를 40 mm twin screw extruder에 투입하여 펠렛으로 제조하였다. 이 때, 압출온도는 150℃ - 180℃ - 190℃ - 210℃ - 220℃ - 220℃ 다이 210℃ 이며, Die face cutting 하였다. 펠렛은 210℃ x 3분 x 15ton의 압력으로 시트로 성형하였다.
두께 1 mm의 시트는 인장강도, 신장율, SEM 측정용으로, 두께 3 mm의 시트는 굴곡강도 측정용으로, 두께 250 um의 시트는 AC 절연파괴 전압 측정용으로 사용하였다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 조건과 방법으로 제조하여 완성된 펠렛 25 wt%와 호모 폴리프로필렌 75 wt%를 실시예 1과 동일하게 펠렛화시키고, 각각 250 um, 1 mm, 3 mm 두께의 시트들을 제조하여 분석하였다.
<비교예 1>
상용화되어 있는 TPO (lyondellbasell사, CA7441A)를 35 wt%와 호모 폴리프로필렌 65 wt%를 실시예 1과 동일한 방법과 조건으로 제조하여 각각 250 um, 1 mm, 3 mm 두께의 시트들을 제조하여 분석하였다.
인장 강도 시험 및 신장율 시험은 UTM 장비를 사용하여 ASTM-D634 조건으로 수행하였다.
굴곡강도 시험은 UTM 장비를 사용하여 ASTM-D790 조건으로 수행하였다.
AC 절연파괴 전압 시험은 ASTM-D149 조건으로 수행하였고, 스테인리스 스틸 재질의 전극을 사용하였으며, 상기 전극의 지름은 6.4 mm, 끝단에서의 곡률 반경은 0.8 mm이다.
실험 결과를 하기 표 1과 도 1 내지 도 3에 나타내었다.
<표 1>
Figure pat00001
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, SEM 분석 결과, 비교예 1에서는 이종상이 관찰됨에 반하여, 실시예 1 및 실시예 2는 매우 높은 혼화 상태를 보임으로써, 전체적인 모폴러지가 전혀 다름을 알 수 있다.
이에 따라, 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2은 비교예 1와 비할 때, 제 1 상 및 제 2 상의 상용성이 우수하여, 인장강도가 현저히 우수하고, 큰 신장율과 낮은 굴곡강도에 의해 매우 유연함을 알 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로, 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (8)

  1. 폴리프로필렌의 제 1 상(phase) 물질의 내부에 폴리프로필렌 복합체의 제 2 상 물질이 분산되어 있는 모폴러지(morphology)로 이루어져 있고, 상기 제 2 상 물질의 폴리프로필렌 복합체는 폴리프로필렌의 매트릭스에 적어도 부분 경화되어 있는 탄성 중합체가 필러로서 분산되어 있는 성상을 가진 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 상 물질의 폴리프로필렌과 제 2 상 물질의 폴리프로필렌은 경계면에서 전체적으로 혼화되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 상 물질의 탄성 중합체는 EPDM 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber)인 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 탄성 중합체의 EPDM 고무는 부분 경화(partially curing)되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 탄성 중합체의 EPDM 고무는 완전 경화(fully curing)되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 조성물은 제 1 상 물질과 제 2 상 물질을 블랜딩하여 제조되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 따른 전력 케이블의 절연층용 폴리머 조성물을 포함하는 케이블 절연층.
  8. 제 7 항에 따른 케이블 절연층을 포함하여 제조된 전력 케이블.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102060900B1 (ko) * 2017-12-19 2020-02-11 (주)휴이노베이션 반균질상의 폴리프로필렌/프로필렌공중합체 폴리머 조성물

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1293759B1 (it) * 1997-07-23 1999-03-10 Pirelli Cavi S P A Ora Pirelli Cavi con rivestimento riciclabile a bassa deformazione residua
US7281547B2 (en) * 2004-01-31 2007-10-16 Fluid Routing Solutions, Inc. Multi-layered flexible tube
BRPI0520642B1 (pt) 2005-10-25 2016-05-24 Prysmian Cavi Sistemi Energia cabo, composição de polímero, e, uso de uma composição de polímero
PL1847565T3 (pl) * 2006-04-18 2011-07-29 Borealis Tech Oy Warstwa do kabli o ulepszonej odporności na zbielenie naprężeniowe
US7935761B2 (en) * 2006-06-08 2011-05-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for preparing articles
MX2011005240A (es) 2008-11-19 2011-06-17 Union Carbide Chem Plastic Composicion polimerica de fase multiple util para preparar aislamiento de cable.
BR112012018898B1 (pt) 2010-01-29 2019-11-26 Prysmian S.P.A. Cabo
KR102038709B1 (ko) 2013-05-15 2019-10-30 한국전력공사 전력 케이블
JP6858115B2 (ja) * 2015-03-03 2021-04-14 古河電気工業株式会社 シラン架橋性ゴム組成物及びシラン架橋ゴム成形体の製造方法
KR20180007762A (ko) * 2016-07-14 2018-01-24 (주)휴이노베이션 케이블 절연층용 이상 폴리머 조성물 및 이를 포함하는 절연층, 전력케이블
KR102060900B1 (ko) * 2017-12-19 2020-02-11 (주)휴이노베이션 반균질상의 폴리프로필렌/프로필렌공중합체 폴리머 조성물

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