KR20190106955A - 전력 케이블 - Google Patents

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KR20190106955A
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KR1020190109289A
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조영은
김영호
유익현
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 전력 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 친환경적이고, 내열성 및 기계적 강도가 우수한 동시에, 이들 물성과 상충관계(trade-off)에 있는 내한성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 포설성, 작업성 등이 우수한 절연재료로 이루어진 절연층을 갖는 전력 케이블에 관한 것이다.

Description

전력 케이블{Power cable}
본 발명은 전력 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 친환경적이고, 내열성 및 기계적 강도가 우수한 동시에, 이들 물성과 상충관계(trade-off)에 있는 내한성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 포설성, 작업성 등이 우수한 절연재료로 이루어진 절연층을 갖는 전력 케이블에 관한 것이다.
일반적인 전력케이블은 도체와 이를 감싸는 절연층을 포함하고, 상기 도체와 절연층 사이에 내부 반도전층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층을 감싸는 쉬스층 등을 추가로 포함할 수 있다.
최근, 증가하는 전력 수요에 따라 고용량 케이블의 개발이 요구되고 있으며 이를 위해서는 기계적, 전기적 특성이 우수한 절연층을 제조하기 위한 절연 재료가 필요한 상황이 되었다.
종래 상기 절연 재료를 구성하는 기재 수지로서 폴리에틸렌, 에틸렌/프로필렌 탄성 공중합체(EPR), 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체(EPDM) 등의 폴리올레핀계 고분자를 가교시킨 것이 일반적으로 사용되어 왔다. 이러한 종래의 가교 수지는 심지어 고온하에서도 우수한 유연성 및 만족스런 전기적·기계적 강도 등을 유지하기 때문이다.
그러나, 절연 재료를 구성하는 기재 수지로 사용되어 온 상기 가교 폴리에틸렌(XLPE) 등은 가교 형태이기 때문에 상기 가교 폴리에틸렌 등의 수지로 제조된 절연층을 포함하는 케이블 등의 수명이 다하면 상기 절연층을 구성하는 수지의 재활용이 불가능하고 소각에 의해 폐기할 수밖에 없어 환경 친화적이지 않다.
또한, 쉬스층의 재료로서 폴리비닐클로라이드(PVC)를 사용하는 경우 이를 상기 절연 재료를 구성하는 가교 폴리에틸렌(XLPE) 등으로부터 분리하는 것이 곤란하여, 소각시 유독성 염소화 물질이 생성되는 등 환경 친화적이지 않은 단점이 있다.
한편, 비가교 형태의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 이로부터 제조된 절연층을 포함하는 케이블 등의 수명이 다하면 상기 절연층을 구성하는 수지의 재활용이 가능한 등 환경 친화적이나, 가교 형태의 폴리에틸렌(XLPE)에 비해 내열성이 열등하여 낮은 운전온도로 인해 그 용도가 매우 제한적인 단점이 있다.
한편, 고분자 자체의 용융점이 160℃ 이상으로 가교하지 않고도 내열성이 우수하여 환경 친화적인 폴리프로필렌 수지를 기재 수지로 사용하는 것을 고려해 볼 수 있다. 다만, 상기 폴리프로필렌 수지는 높은 강성(rigidity)에 의한 불충분한 내한성, 유연성, 굴곡성(flexibility) 등으로 인해, 이로부터 제조되는 절연층을 포함하는 케이블의 포설 작업시 작업성이 떨어지고 그 용도가 제한되는 문제가 있다.
따라서, 환경친화적이고 제조비용이 저렴할 뿐만 아니라, 내열성과 기계적 강도 및 이들과 상충관계(trade-off)에 있는 내한성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 포설성, 작업성 등을 동시에 만족시킬 수 있는 전력 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 환경친화적인 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내열성과 기계적 강도 및 이들과 상충관계(trade-off)에 있는 내한성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 포설성, 작업성 등을 동시에 만족시킬 수 있는 전력 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층을 포함하는 전력케이블에 있어서, 상기 절연층은 베이스 수지로서 폴리프로필렌 수지 또는 헤테로상 폴리프로필렌 수지를 포함하는 절연 조성물로부터 형성되고,
ASTM D746에 정의된 아래 수학식 1에 의해 계산된 취성온도(Tb)가 -35 ℃ 이하이고,
[수학식 1]
Tb=Th+△T[(S/100)-(1/2)]
상기 수학식 1에서,
Th는 절연층을 형성하는 베이스 수지를 포함하는 시편들을 상기 ASTM D746에 따라 실험한 결과 시편 모두가 파괴되거나 시편 모두의 표면에 육안으로 관찰 가능한 크랙이 발생하는 가장 높은 온도(℃)이고,
△T는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 온도 증감분이고,
S는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 전체 시편 중 파괴된 시편의 백분율의 총합이다.
아래 수학식 2에 의해 정의된 자일렌 비용해도가 10% 이하인, 전력 케이블을 제공한다.
[수학식 2]
자일렌 비용해도=(자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량/용출 전 절연 시편의 질량)×100
상기 수학식 2에서,
상기 자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량은 0.3g의 절연 시편을 자일렌 용매에 담근 후 6시간 동안 150℃ 이상에서 끓이고 상온까지 냉각시킨 후 절연 시편을 꺼내어 다시 150℃의 오븐에서 용매가 다 마를때까지 건조시킨 후 측정한 절연 시편의 질량이다.
여기서, 상기 취성온도(Tb)가 -80 내지 -35 ℃인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 절연 조성물로부터 형성된 절연 시편은 규격 ASTM D790에 따라 측정된 상온에서의 굴곡탄성율이 50 내지 1,200 MPa인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 케이블에서 절연층의 두께는 아래 수학식 3에 따른 tmin의 5.5 내지 84.0 배인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
[수학식 3]
tmin=2.5Uo/절연 시편에 대한 절연파괴 전계
상기 수학식 3에서,
Uo는 규격 IEC 60840에 따른 전압 테스트의 기준 전압이고,
상기 절연 시편에 대한 절연파괴 전계는 상기 절연 시편 복수개 각각의 양단에 전극을 접촉시킨 후 전압을 인가하고 상기 복수개의 절연 시편에 대한 절연파괴확률이 63.2%인 경우의 인가된 전압에 따른 전계(kV/mm)이다.
한편, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는 결정상 폴리프로필렌 매트릭스 내에 고무상 프로필렌 공중합체가 분산된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 결정상 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체나 프로필렌 공중합체 또는 이들 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 고무상 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 C4-12 알파-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융점(Tm)이 140 내지 170℃이고, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 20 내지 85 J/g인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
나아가, ASTM D638에 따라 상기 베이스 수지를 포함하는 두께 1 mm의 시편을 200 mm/min의 속도로 인장시켰을 때 신장율이 5%가 되는 지점에서의 인장강도가 0.7 내지 3.0 kgf/mm2이고 쇼어 D 경도가 25 내지 70인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 상기 절연층은, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 0.5 중량부의 핵제(nucleating agent)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 절연층은, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 1 내지 10 중량부의 절연유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 절연층은, 상기 절연층의 총 중량을 기준으로, 산화방지제, 충격 보조제, 열 안정제, 조핵제 및 산 스캐빈저(acid scavengers)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 첨가제 0.001 내지 10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 상기 베이스 수지는, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 폴리프로필렌 수지(A) 30 내지 70 중량부 및 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B) 70 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 폴리프로필렌 수지(A)는 아래 a) 내지 i)의 조건을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
a) 밀도가 0.87 내지 0.92 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정),
b) 용융 유속(MFR)이 1.7 내지 1.9 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
c) 인장탄성율이 930 내지 980 MPa(1mm/분의 인장속도로 측정),
d) 항복시 인장응력이 22 내지 27 MPa(50mm/분의 인장속도로 측정),
e) 항복시 인장변형율이 13 내지 15%(50mm/분의 인장속도로 측정),
f) 0℃ 및 23℃에서의 샤르피(charpy) 충격강도가 각각 1.8 내지 2.1 kJ/㎡ 및 5.5 내지 6.5 kJ/㎡,
g) 열변형온도가 6.8 내지 7.2℃(0.45 MPa에서 측정),
h) Vicat 연화점이 131 내지 136℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정), 및
i) 쇼어 D 경도가 63 내지 70(ISO 868에 따라 측정됨)
또한, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 아래 조건 a) 내지 j)를 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
a) 밀도가 0.86 내지 0.90 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정됨),
b) 용융 유속(MFR)이 0.1 내지 1.0 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
c) 파단시 인장응력이 10 MPa 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
d) 파단시 인장변형율이 450% 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
e) 굴곡강도가 95 내지 105 MPa
f) -40℃에서의 노치 아이조드(notched izod) 충격강도가 각각 6.8 내지 7.2 kJ/㎡,
g) 열변형온도가 38 내지 42 ℃(0.45 MPa에서 측정),
h) Vicat 연화점이 55 내지 59 ℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정),
i) 쇼어 D 경도가 25 내지 35(ISO 868에 따라 측정됨), 및
j) 용융점이 155 내지 170 ℃
그리고, 상기 폴리프로필렌 수지(A)는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 1 내지 10 중량%인 랜덤 프로필렌-에틸렌 공중합체이고, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 프로필렌 공중합체는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 20 내지 50 중량%이고, 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 프로필렌 공중합체의 함량은, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 총 중량을 기준으로, 60 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
또한, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 15 내지 40 J/g인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블을 제공한다.
한편, 베이스 수지로서 폴리프로필렌 수지 또는 헤테로상 폴리프로필렌 수지를 포함하고, ASTM D746에 정의된 아래 수학식 1에 의해 계산된 취성온도(Tb)가 -35 ℃ 이하이고,
[수학식 1]
Tb=Th+△T[(S/100)-(1/2)]
상기 수학식 1에서,
Th는 상기 베이스 수지를 포함하는 시편들을 상기 ASTM D746에 따라 실험한 결과 시편 모두가 파괴되거나 시편 모두의 표면에 육안으로 관찰 가능한 크랙이 발생하는 가장 높은 온도(℃)이고,
△T는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 온도 증감분이고,
S는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 전체 시편 중 파괴된 시편의 백분율의 총합이다.
아래 수학식 2에 의해 정의된 자일렌 비용해도가 10% 이하인, 절연 조성물을 제공한다.
[수학식 2]
자일렌 비용해도=(자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량/용출 전 절연 시편의 질량)×100
상기 수학식 2에서,
상기 자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량은 0.3g의 절연 시편을 자일렌 용매에 담근 후 6시간 동안 150℃ 이상에서 끓이고 상온까지 냉각시킨 후 절연 시편을 꺼내어 다시 150℃의 오븐에서 용매가 다 마를때까지 건조시킨 후 측정한 절연 시편의 질량이다.
여기서, 상기 취성온도(Tb)가 -80 내지 -35 ℃인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
또한, 상기 절연 조성물을 포함하는 절연 시편은 규격 ASTM D790에 따라 측정된 상온에서의 굴곡탄성율이 50 내지 1,200 MPa인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
그리고, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는 결정상 폴리프로필렌 매트릭스 내에 고무상 프로필렌 공중합체가 분산된 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 결정상 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체나 프로필렌 공중합체 또는 이들 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
또한, 상기 고무상 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 C4-12 알파-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
그리고, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융점(Tm)이 140 내지 170℃이고, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 20 내지 85 J/g인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
나아가, ASTM D638에 따라 상기 베이스 수지를 포함하는 두께 1 mm의 시편을 200 mm/min의 속도로 인장시켰을 때 신장율이 5%가 되는 지점에서의 인장강도가 0.7 내지 3.0 kgf/mm2이고 쇼어 D 경도가 25 내지 70인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
또한, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 0.5 중량부의 핵제(nucleating agent)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
그리고, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 1 내지 10 중량부의 절연유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
나아가, 상기 절연 조성물의 총 중량을 기준으로, 산화방지제, 충격 보조제, 열 안정제, 조핵제 및 산 스캐빈저(acid scavengers)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 첨가제 0.001 내지 10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
한편, 상기 베이스 수지는, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 폴리프로필렌 수지(A) 30 내지 70 중량부 및 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B) 70 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 폴리프로필렌 수지(A)는 아래 a) 내지 i)의 조건을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
a) 밀도가 0.87 내지 0.92 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정),
b) 용융 유속(MFR)이 1.7 내지 1.9 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
c) 인장탄성율이 930 내지 980 MPa(1mm/분의 인장속도로 측정),
d) 항복시 인장응력이 22 내지 27 MPa(50mm/분의 인장속도로 측정),
e) 항복시 인장변형율이 13 내지 15%(50mm/분의 인장속도로 측정),
f) 0℃ 및 23℃에서의 샤르피(charpy) 충격강도가 각각 1.8 내지 2.1 kJ/㎡ 및 5.5 내지 6.5 kJ/㎡,
g) 열변형온도가 6.8 내지 7.2℃(0.45 MPa에서 측정),
h) Vicat 연화점이 131 내지 136℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정), 및
i) 쇼어 D 경도가 63 내지 70(ISO 868에 따라 측정됨)
또한, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 아래 조건 a) 내지 j)를 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
a) 밀도가 0.86 내지 0.90 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정됨),
b) 용융 유속(MFR)이 0.1 내지 1.0 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
c) 파단시 인장응력이 10 MPa 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
d) 파단시 인장변형율이 450% 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
e) 굴곡강도가 95 내지 105 MPa
f) -40℃에서의 노치 아이조드(notched izod) 충격강도가 각각 6.8 내지 7.2 kJ/㎡,
g) 열변형온도가 38 내지 42 ℃(0.45 MPa에서 측정),
h) Vicat 연화점이 55 내지 59 ℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정),
i) 쇼어 D 경도가 25 내지 35(ISO 868에 따라 측정됨), 및
j) 용융점이 155 내지 170 ℃
그리고, 상기 폴리프로필렌 수지(A)는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 1 내지 10 중량%인 랜덤 프로필렌-에틸렌 공중합체이고, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
나아가, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 프로필렌 공중합체는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 20 내지 50 중량%이고, 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
한편, 상기 프로필렌 공중합체의 함량은, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 총 중량을 기준으로, 60 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
또한, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 15 내지 40 J/g인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 전력 케이블은 절연층 소재로 비가교 프로필렌 중합체를 채택함으로써 환경 친화적이고 내열성과 기계적 강도가 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 전력 케이블은 절연층 소재 및 이의 취성 온도를 정밀하게 제어함으로써 강성이 높은 프로필렌 중합체로 이루어진 절연층을 적용함에도 불구하고 내한성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 포설성, 작업성 등을 동시에 만족시킬 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 전력 케이블의 계단식 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 전력 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면 및 계단식 횡단면 사시도를 각각 도시한 것이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 케이블은 구리, 알루미늄 등의 전도성 물질로 이루어진 도체(10)와 절연성 고분자 등으로 이루어진 절연층(30), 상기 도체(10)를 감싸고 상기 도체(10)와 상기 절연층(30) 사이의 공기층을 없애주며 국부적인 전계집중을 완화시켜 주는 등의 역할을 수행하는 내부 반도전층(20), 케이블의 차폐역할 및 절연층(30)에 균등한 전계가 걸리도록 하는 역할을 수행하는 외부 반도전층(40), 케이블 보호를 위한 시스층(50) 등을 포함할 수 있다.
상기 도체(10), 절연층(30), 반도전층(20,40), 쉬스층(50) 등의 규격은 케이블의 용도, 송전압 등에 따라 다양할 수 있으며, 상기 절연층(30), 반도전층(20,40), 쉬스층(50)을 구성하는 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 도체(10)는 전력 케이블의 내한성, 유연성, 굴곡성, 포설성, 작업성 등을 향상시키는 측면에서 복수개의 소선이 연합된 연선으로 이루어질 수 있고, 특히 복수개의 소선이 상기 도체(10)의 원주방향으로 배열됨으로써 형성된 복수개의 도체층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층(30)은 호모상 폴리프로필렌 수지나 헤테로상 폴리프로필렌 수지 또는 이들 모두를 포함하는 비가교 열가소성 수지를 포함하는 절연 조성물로부터 형성될 수 있다.
여기서, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는 2개 이상의 상의 수지, 구체적으로 결정상 수지 및 고무상 수지를 모두 포함하는 헤테로상 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있고, 예를 들어 결정상 폴리프로필렌 수지와 고무상 프로필렌 공중합체의 블렌딩 수지 또는 결정상 폴리프로필렌 수지와 고무상 프로필렌 공중합체가 함께 중합되어 결정상 폴리프로필렌 매트릭스 수지 내에 고무상 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 폴리프로필렌 수지를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 호모상 폴리프로필렌 수지 또는 상기 결정상 폴리프로필렌 (매트릭스) 수지는 프로필렌 단독중합체 및/또는 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있고, 바람직하게는 프로필렌 단독중합체를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 프로필렌 단독중합체만을 포함할 수 있다. 상기 프로필렌 단독중합체는 단량체 총 중량을 기준으로 99 중량% 이상, 바람직하게는 99.5 중량% 이상의 프로필렌의 중합에 의해 형성되는 폴리프로필렌을 의미한다.
상기 호모상 폴리프로필렌 수지 또는 상기 결정상 폴리프로필렌 (매트릭스) 수지는 통상적인 입체-특이 지글러-나타 촉매, 메탈로센 촉매, 구속 기하 촉매, 다른 유기금속 또는 배위 촉매하에서 중합될 수 있고, 바람직하게는 지글러-나타 촉매 또는 메탈로센 촉매하에서 중합될 수 있다. 여기서, 상기 메탈로센은 사이클로펜타디엔과 전이금속이 샌드위치 구조로 결합한 새로운 유기금속화합물인 비스(사이클로펜타이덴일)금속의 총칭으로, 가장 간단한 구조의 일반식은 M(C5H5)2(여기서, M은 Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Ru, Zr, Hf 등)이다. 상기 메탈로센 촉매하에서 중합된 폴리프로필렌은 촉매 잔량이 약 200 내지 700 ppm으로 낮기 때문에, 상기 촉매 잔량에 의해 상기 폴리프로필렌을 포함하는 절연 조성물의 전기적 특성이 저하되는 것을 억제하거나 최소화할 수 있다.
한편, 상기 결정상 폴리프로필렌 매트릭스 수지 내에 분산되거나 상기 결정상 폴리프로필렌 수지와 블렌딩되는 고무상 프로필렌 공중합체는 실질적으로 무정형이다. 상기 고무상 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 C4-12 알파-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공단량체를 포함할 수 있다.
상기 고무상 프로필렌 공중합체는 단량체 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 또는 프로필렌-에틸렌 디엔 고무(EPDM)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고무상 프로필렌 공중합체의 입자 크기는 마이크로 또는 나노 사이즈일 수 있다. 상기 고무상 프로필렌 공중합체의 이러한 입자 크기는 상기 결정상 폴리프로필렌 매트릭스 내에서의 상기 고무상 프로필렌 공중합체의 균일한 분산을 담보하고, 이를 포함하는 절연층의 충격 강도를 개선시킬 수 있다. 또한, 상기 입자 크기는 상기 입자에 의해 개시되는 균열의 위험 요인을 감소시키면서 이미 형성된 균열 또는 크랙을 중단시킬 가능성을 향상시킨다.
여기서, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는 용융점(Tm)이 140 내지 170℃(시차주사열량계(DSC)로 측정)이며, 용융엔탈피가 20 내지 85 J/g(시차주사열량계(DSC)로 측정)일 수 있다.
상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지의 용융엔탈피가 20 J/g 미만인 경우 결정의 크기가 작고 결정화도가 낮음을 의미하고 케이블의 내열성, 기계적 강도 등이 저하되는 반면, 85 J/g을 초과하는 경우 결정의 크기가 크고 결정화도가 높음을 의미하고 상기 절연층(30)의 전기적 특성이 저하될 수 있다.
상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는 비가교 형태임에도 불구하고 자체적인 용융점이 높아 충분한 내열성을 발휘함으로써 연속 사용 온도가 향상된 전력 케이블을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 비가교 형태이므로 재활용이 가능한 등 환경 친화적인 우수한 효과를 나타낸다. 반면, 종래의 가교 형태의 수지는 재활용이 어려워 친환경이지 않을 뿐만 아니라, 절연층(30) 형성시 가교 결합 또는 스코치(scorch)가 조기에 발생하면 균일한 생산 능력을 발휘할 수 없는 등 장기 압출성 저하를 야기할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절연층(30)을 형성하는 절연 조성물은 이로부터 형성된 절연 시편의 ASTM D746에 정의된 아래 수학식 1에 의해 계산된 취성온도(Tb)가 -35 ℃ 이하, 예를 들어 -80 내지 -35℃로 제어함으로써 내열성 및 기계적 강도가 우수한 동시에, 이들 물성과 상충관계(trade-off)에 있는 내한성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 포설성, 작업성 등이 우수할 수 있다.
[수학식 1]
Tb=Th+△T[(S/100)-(1/2)]
상기 수학식 1에서,
Th는 절연층을 형성하는 베이스 수지를 포함하는 시편들을 상기 ASTM D746에 따라 실험한 결과 시편 모두가 파괴되거나 시편 모두의 표면에 육안으로 관찰 가능한 크랙이 발생하는 가장 높은 온도(℃)이고,
△T는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 온도 증감분이고, 예를 들어 5℃이고,
S는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 전체 시편 중 파괴되거나 크랙이 발생한 시편의 백분율의 총합이다.
여기서, 상기 취성온도(Tb)가 -80℃ 미만인 경우 내한성은 우수하나 기계적 특성이 불충분해 케이블 제조시 눌림 현상이나 보관시 케이블 적층에 의한 눌림 현상으로 케이블 구조가 원형을 유지하기 힘들며 이로 인해 케이블의 전기적 특성이 크게 저하될 수 있는 반면, -35℃ 초과인 경우 내한성이 극히 저하될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절연층(30)을 형성하는 절연 조성물은 이로부터 형성된 절연 시편의 자일렌 비용해도(Xylene Insolubility)가 10% 이하일 수 있고, 상온에서의 굴곡탄성율이 50 내지 1,200 MPa(규격 ASTM D790에 따라 측정됨), 바람직하게는 200 내지 1,000 MPa일 수 있다.
여기서, 상기 자일렌 비용해도(Xylene Insolubility)는 아래 수학식 2에 의해 계산할 수 있다.
[수학식 2]
자일렌 비용해도=(자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량/용출 전 절연 시편의 질량)×100
상기 수학식 2에서, 자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량은 0.3g의 절연 시편을 자일렌 용매에 담근 후 6시간 동안 150℃ 이상에서 끓이고 상온까지 냉각시킨 후 절연 시편을 꺼내어 다시 150℃의 오븐에서 용매가 다 마를때까지 건조시킨 후 측정한 절연 시편의 질량을 의미한다.
즉, 자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량은 해당 절연 시편에서 자일렌 용매로 용출되는 고무상 폴리프로필렌 공중합체가 제거되고 남은 결정상 폴리프로필렌 매트릭스, 기타 첨가제의 총 질량에 해당하게 되며, 따라서 상기 자일렌 비용해도가 10%를 초과하는 경우, 즉 상기 절연 시편 내의 결정상 부분의 함량이 과도한 경우 상기 절연층(30)의 유연성, 내한성, 포설성, 작업성 등이 크게 저하될 수 있다.
한편, 규격 ASTM D790에 따라 측정한 굴곡탄성율은 직육면체 형상의 절연 시편을 2개의 지지대 위에 놓고 상기 2개의 지지대 사이의 상기 절연 시편의 중간 부분에 하중을 인가하면서 절연 시편 표면에 파단이 발생하거나 5.0%의 변형이 일어나는 시점에 인가된 하중을 측정함으로써 측정할 수 있다. 또한, 상기 절연 시편의 상온에서의 굴곡탄성율이 50 MPa 미만인 경우 상기 절연층(30)의 내열성, 기계적 특성 등이 불충분할 수 있는 반면, 1,200 MPa 초과인 경우 상기 절연층(30)의 유연성, 내한성, 포설성, 작업성 등이 크게 저하될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절연층(30)을 형성하는 절연 조성물의 자일렌 비용해도와 굴곡탄성율이 앞서 기술한 바와 같은 범위를 만족함을 전제로, 상기 절연층(30)의 두께는 a×tmin로 정밀하게 설계될 수 있고, 여기서 a는 5.5 내지 84.0이며, tmin은 아래 수학식 3에 의해 정의될 수 있다.
[수학식 3]
tmin=2.5Uo/절연 시편에 대한 절연파괴 전계
상기 수학식 3에서,
Uo는 규격 IEC 60840에 따른 전압 테스트의 기준 전압으로 아래 표 1에 나타난 바와 같고,
절연 시편에 대한 절연파괴 전계는 케이블의 절연층으로부터 채취한 복수개, 예를 들어 20개의 절연 시편 각각의 양단에 전극을 접촉시킨 후 전압을 인가하고 복수개의 절연 시편에 대한 절연파괴확률이 63.2%인 경우의 인가된 전압에 따른 전계(kV/mm)를 의미한다.
Figure pat00001
본 발명에 있어서, 케이블의 절연층(30)의 두께가 앞서 기술한 a×tmin을 초과하는 경우 케이블 절연층의 두께가 과도하여 케이블의 포설성, 작업성 등이 불필요하게 저하될 수 있는 반면, a×tmin 미만인 경우 케이블 절연층의 절연 내력 불충분으로 절연파괴에 의한 수명 단축의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절연층(30)을 형성하는 절연 조성물은 핵제(nucleating agent)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 핵제는 솔비톨(sorbitol)계 핵제일 수 있다. 즉, 상기 핵제는 솔비톨계 핵제로서 예를 들어 1,3:2,4-비스(3,4-디메틸디벤질리딘) 솔비톨(1,3:2,4-Bis(3,4-dimethyldibenzylidene) Sorbitol), 비스(p-메틸디벤질리딘) 솔비톨(Bis(p-methyldibenzulidene) Sorbitol), 치환된 디벤질리딘 솔비톨(Substituted Dibenzylidene Sorbitol), 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 핵제는 케이블의 압출 공정에서 급냉하지 않아도 상기 비가교 열가소성 수지의 경화를 촉진함으로써 케이블의 생산성을 향상시킬 뿐만 아니라, 상기 비가교 열가소성 수지의 경화시 생성되는 결정의 크기를 작게, 바람직하게는 1 내지 10 ㎛로 제한함으로써, 제조되는 절연층의 전기적 특성을 향상시킬 수 있고, 나아가 상기 결정이 생성되는 결정화 사이트를 다수 개 형성시킴으로써 결정화도를 증가시켜 상기 절연층의 내열성, 기계적 강도 등도 동시에 향상시키는 우수한 효과를 발휘한다.
상기 핵제는 용융 온도가 높기 때문에 약 230℃의 높은 온도에서 사출 및 압출 가공을 해야 하며, 2 이상의 솔비톨계 핵제를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 2 이상의 서로 다른 솔비톨계 핵제를 조합하여 사용하는 경우 낮은 온도에서도 핵제의 발현성이 높아질 수 있다.
상기 핵제는 상기 비가교 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 핵제의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우 큰 결정 크기, 예를 들어, 10 ㎛를 초과하는 결정 크기 및 불균일한 결정 분포로 인해 상기 비가교 열가소성 수지 및 이를 포함하는 절연층의 내열성, 전기적·기계적 강도가 저하될 수 있는 반면, 상기 핵제의 함량이 0.5 중량부를 초과하는 경우 너무 작은 결정 크기, 예를 들어, 1 ㎛ 미만의 결정 크기로 인해 상기 결정과 상기 수지의 무정형 부분 사이의 표면 계면 면적의 증가로 상기 비가교 열가소성 수지 및 이를 포함하는 절연층의 교류절연파괴(AC dielectric breakdown; ACBD) 특성, 임펄스 (impulse) 특성 등이 저하될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절연층(30)을 형성하는 절연 조성물은 절연유를 추가로 포함할 수 있다.
상기 절연유는 광유, 합성유 등을 사용할 수 있다. 특히, 상기 절연유는 디벤질톨루엔, 알킬벤젠, 알킬디페닐에탄 같은 방향족 탄화수소 화합물로 이루어진 방향족계 오일, 파라핀계 탄화수소 화합물로 이루어진 파라핀계 오일, 나프텐계 탄화수소 화합물로 이루어진 나프텐계 오일, 실리콘유 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 절연유의 함량은 상기 비가교 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부, 바람직하게는 1 내지 7.5 중량부일 수 있고, 상기 절연유의 함량이 10 중량부 초과인 경우 도체(10) 상에 절연층(30)을 형성하는 압출 과정에서 상기 절연유가 용출되는 현상이 발생하여 케이블의 가공이 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 절연유는 앞서 기술한 바와 같이 강성(rigidity)이 커서 유연성(flexibility)이 다소 낮은 폴리프로필렌 수지를 기재 수지로 하는 절연층(30)의 유연성, 굴곡성 등을 추가로 개선함으로써 케이블의 포설 작업을 용이하게 하는 동시에, 상기 폴리프로필렌 수지가 본질적으로 가지는 우수한 내열성, 기계적·전기적 특성을 유지 또는 개선시키는 탁월한 효과를 나타낸다. 특히, 상기 절연유는 상기 폴리프로필렌 수지가 메탈로센 촉매하에서 중합되는 경우 다소 좁은 분자량 분포에 의해 다소 저하된 가공성을 보충하는 우수한 효과를 나타낸다.
나아가, 상기 절연층(30)을 형성하는 절연 조성물은 (A) 폴리프로필렌 수지와 (B) 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 수지를 포함하는 비가교 열가소성 수지를 베이스 수지로 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지(A)는 프로필렌 단독중합체 및/또는 프로필렌 공중합체, 바람직하게는 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 프로필렌 단독중합체는 단량체 총 중량을 기준으로 99 중량% 이상, 바람직하게는 99.5 중량% 이상의 프로필렌의 중합에 의해 형성되는 폴리프로필렌을 의미한다.
상기 프로필렌 공중합체는 프로필렌과 에틸렌 또는 탄소수 4 내지 12의 α-올레핀, 예를 들어, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센 및 이들의 조합으로부터 선택되는 공단량체 등, 바람직하게는 에틸렌과의 공중합체를 포함할 수 있다. 프로필렌과 에틸렌을 공중합시키면 단단하면서 유연한 성질을 나타내기 때문이다.
상기 프로필렌 공중합체는 랜덤 프로필렌 공중합체 및/또는 블록 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있고, 바람직하게는 랜덤 프로필렌 공중합체를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 랜덤 프로필렌 공중합체만을 포함할 수 있다. 상기 랜덤 프로필렌 공중합체는 프로필렌 단량체와 다른 올레핀 단량체가 임의로 교호 배열되어 이루어진 프로필렌 공중합체를 의미한다. 상기 랜덤 프로필렌 공중합체는 전체 단량체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 4 중량%의 에틸렌 단량체를 포함하는 랜덤 프로필렌 공중합체가 바람직하다.
상기 랜덤 프로필렌 공중합체는, 바람직하게는, 밀도가 0.87 내지 0.92 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정), 용융 유속(MFR)이 1.7 내지 1.9 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정), 인장탄성율이 930 내지 980 MPa(1mm/분의 인장속도로 측정), 인장응력이 22 내지 27 MPa(50mm/분의 인장속도로 측정), 인장변형율이 13 내지 15%(50mm/분의 인장속도로 측정), 0℃ 및 23℃에서의 샤르피 충격강도가 각각 1.8 내지 2.1 kJ/㎡ 및 5.5 내지 6.5 kJ/㎡, 열변형온도가 6.8 내지 7.2℃(0.45 MPa에서 측정), Vicat 연화점이 131 내지 136℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정), 쇼어 D 경도가 63 내지 70(ISO 868에 따라 측정됨)일 수 있다.
상기 랜덤 프로필렌 공중합체는 형성되는 절연층(30)의 인장 강도 등 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 투명도가 높아 투명한 성형품용으로 적합하며, 결정화 온도(Tc)가 상대적으로 높아 케이블 제조를 위한 상기 절연층(30)의 압출 후 냉각시 소요되는 시간을 단축함으로써 케이블의 제조 수율을 향상시키는 동시에 상기 절연층(30)의 수축율 및 가열변형성을 최소화할 수 있으며, 상대적으로 낮은 단가에 의해 케이블 제조 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 폴리프로필렌 수지(A)는 중량평균 분자량(Mw)이 200,000 내지 450,000일 수 있다. 나아가, 상기 폴리프로필렌 수지(A)는 용융점(Tm)이 140 내지 175℃(시차주사열량계(DSC)에 의해 측정됨), 용융엔탈피가 50 내지 100 J/g(DSC에 의해 측정됨), 실온에서의 굴곡강도가 30 내지 1,000 MPa, 바람직하게는 60 내지 1,000 MPa(ASTM D790에 따라 측정됨)일 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지(A)는 비가교 형태임에도 불구하고 자체적인 용융점이 높아 충분한 내열성을 발휘함으로써 연속 사용 온도가 향상된 전력 케이블을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 비가교 형태이므로 재활용이 가능한 등 환경 친화적인 우수한 효과를 나타낸다. 반면, 종래의 가교 형태의 수지는 재활용이 어려워 친환경이지 않을 뿐만 아니라, 절연층(30) 형성시 가교 결합 또는 스코치(scorch)가 조기에 발생하면 균일한 생산 능력을 발휘할 수 없는 등 장기 압출성 저하를 야기할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 있어서, 상기 폴리프로필렌 매트릭스는 상기 폴리프로필렌 수지(A)와 동일하거나 상이할 수 있고, 바람직하게는 프로필렌 단독중합체를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 프로필렌 단독중합체만을 포함할 수 있다.
상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 있어서, 상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에 분산된 프로필렌 공중합체(이하, '분산된 프로필렌 공중합체'라 한다)는 실질적으로 무정형이다. 여기서, 프로필렌 공중합체가 무정형이라 함은 용융엔탈피가 10 J/g 미만인 잔류 결정도를 갖는 것을 의미한다. 상기 분산된 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 C4-8 알파-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공단량체를 포함할 수 있다.
상기 분산된 프로필렌 공중합체는 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 총 중량을 기준으로 60 내지 90 중량%, 바람직하게는 65 내지 80 중량%일 수 있다. 여기서, 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 함량이 60 중량% 미만인 경우 형성되는 절연층(30)의 유연성, 굴곡성, 내충격성, 내한성 등이 불충분할 수 있는 반면, 90 중량%를 초과하는 경우 절연층(30)의 내열성, 기계적 강도 등이 불충분할 수 있다.
상기 분산된 프로필렌 공중합체는 단량체 총 중량을 기준으로 20 내지 50 중량%, 바람직하게는 30 내지 40 중량%의 에틸렌 단량체를 포함하는 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 또는 프로필렌-에틸렌 디엔 고무(EPDM)일 수 있다. 상기 에틸렌 단량체의 함량이 20 중량% 미만인 경우 형성되는 절연층(30)의 유연성, 굴곡성, 내충격성은 우수하나 내한성 등이 불충분할 수 있는 반면, 50 중량%를 초과하는 경우 절연층(30)의 내한성, 내열성과 기계적 강도는 우수하나 유연성 등은 저하될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 입자 크기는 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.9 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.8 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 이러한 입자 크기는 상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에서의 상기 분산된 프로필렌 공중합체의 균일한 분산을 담보하고, 이를 포함하는 절연층의 충격 강도를 개선시킬 수 있다. 또한, 상기 입자 크기는 상기 입자에 의해 개시되는 균열의 위험 요인을 감소시키면서 이미 형성된 균열 또는 크랙을 중단시킬 가능성을 향상시킨다.
상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는, 바람직하게는, 2.16 kg의 하중 및 230℃에서 ISO 1133에 따라 측정된 용융 유속(MFR; melting flow rate)이 0.1 내지 1.0 g/10분, 바람직하게는 0.8 g/10분, 파단시 인장응력이 10 MPa 이상, 파단시 인장변형율이 450 % 이상, 굴곡강도가 95 내지 105 MPa, -40℃에서 측정한 노치 아이조드(notched izod) 충격 강도가 6.8 내지 7.2 kJ/㎡, 열변형온도가 38 내지 42℃(0.45 MPa로 측정), Vicat 연화점이 55 내지 59℃(A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정), 쇼어 D 경도가 25 내지 35(ISO 868에 따라 측정됨), 용융점(Tm)이 155 내지 170℃(시차주사열량계(DSC)에 의해 측정됨), 용융엔탈피가 15 내지 40 J/g(DSC에 의해 측정됨)일 수 있다.
또한, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 밀도는 ISO 11883에 따라 측정하는 경우 0.86 내지 0.90 g/㎤, 바람직하게는 0.88 g/㎤일 수 있고, 상기 밀도는 절연층(30)의 특성, 예를 들어, 충격 강도 및 수축 특성에 영향을 미친다.
상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 비가교 폴리프로필렌을 포함하므로 재활용이 가능한 등 환경 친화적인 동시에, 내열성이 우수한 폴리프로필렌 매트릭스에 의해 형성되는 절연층(30)의 내열성을 향상시킬 수 있고, 상기 폴리프로필렌 수지(A)의 강성(rigidity)에 의해 저하된 절연층(30)의 내한성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 포설성, 작업성 등을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 폴리프로필렌 수지(A)와 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 중량비(A:B)는 3:7 내지 7:3, 바람직하게는 5:5일 수 있다. 상기 중량비가 3:7 미만인 경우 형성되는 절연층(30)의 인장 강도 등의 기계적 강도가 불충분할 수 있고, 7:3 초과인 경우 절연층(30)의 유연성, 굴곡성, 내충격성, 내한성 등이 불충분할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층(30)에 포함되는 비가교 열가소성 수지는 우수한 내열성, 기계적 강도 등을 나타내는 상기 폴리프로필렌 수지(A)와 우수한 내열성, 유연성, 굴곡성, 내충격성, 내한성, 포설성, 작업성 등을 나타내는 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 조합 및 이들의 상용성에 의해 상충관계에 있는 상기 특성들, 즉 내열성 및 기계적 강도과 유연성, 굴곡성, 내충격성, 내한성, 포설성, 작업성 등을 동시에 달성할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 절연층(30)은 산화방지제, 충격 보조제, 열 안정제, 조핵제, 산 스캐빈저(acid scavengers) 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 기타 첨가제는 이의 유형에 따라 상기 절연층(30)의 총 중량을 기준으로 0.001 내지 10 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다.
한편, 상기 내부 반도전층(20)은 상기 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)와 또 다른 헤테로상 수지(B')의 블렌딩 수지를 베이스 수지로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 헤테로상 수지(B')도 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 수지이나, 상기 폴리프로필렌 매트릭스가 프로필렌 램던 공중합체를 포함함으로써, 상기 헤테로상 수지(B')는 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 비해 낮은 융점과 높은 용융 유속(MFR)을 갖고, 예를 들어 상기 헤테로상 수지(B')의 융점은 140 내지 150℃이고, 2.16 kg의 하중 및 230℃에서 ISO 1133에 따라 측정된 용융 유속(MFR; melting flow rate)은 6 내지 8 g/10분일 수 있다.
또한, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 함량은 50 내지 80 중량부이고 상기 헤테로상 수지(B')의 함량은 20 내지 50 중량부일 수 있으며, 추가로 카본블랙 35 내지 70 중량부, 산화방지제 0.2 내지 3 중량부 등을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 함량이 50 중량부 미만이고 상기 헤테로상 수지(B')의 함량이 50 중량부 초과인 경우, 상기 내부 반도전층(20)의 내열성 및 신장율이 크게 저하될 수 있는 반면, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 함량이 80 중량부 초과이고 상기 헤테로상 수지(B')의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 상기 내부 반도전층(20)을 형성하는 조성물의 점도 상승으로 압출시 스크류 부하가 상승하여 작업성이 크게 저하될 수 있다.
또한, 상기 카본블랙의 함량이 35 중량부 미만인 경우 상기 내부 반도전층(20)의 반도전 특성이 구현되지 않을 수 있는 반면, 70 중량부 초과인 경우 상기 내부 반도전층(20)을 형성하는 조성물의 점도 상승으로 압출시 스크류 부하가 상승하여 작업성이 크게 저하될 수 있다.
그리고, 상기 산화방지제의 함량이 0.2 중량부 미만인 경우 상기 전력 케이블이 고온 환경에서의 장기내열성 확보가 어려울 수 있는 반면, 3 중량부 초과인 경우 상기 산화방지제가 상기 내부 반도전층(20) 표면으로 하얗게 용출되는 블루밍(blooming) 현상이 발생하여 반도전 특성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 외부 반도전층(40)은 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)와 에틸렌 공중합수지의 블렌딩 수지를 베이스 수지로 포함할 수 있고, 상기 에틸렌 공중합수지는 예를 들어 에틸렌부틸아크릴레이트(EBA), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA), 에틸렌메틸아크릴레이트(EMA) 등 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 함량이 10 내지 40 중량부이고 상기 에틸렌 공중합수지의 함량이 60 내지 90 중량부일 수 있으며, 카본블랙 35 내지 70 중량부, 산화방지제 0.2 내지 3 중량부 등을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 함량이 10 중량부 미만이고 상기 에틸렌 공중합수지의 함량이 90 중량부 초과인 경우, 상기 전력 케이블이 고온 환경에서의 내열성 확보가 어려울 수 있고 상기 절연층(30)에 대한 상기 외부 반도전층(40)의 밀착성이 크게 저하될 수 있는 반면, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 함량이 40 중량부 초과이고 상기 에틸렌 공중합수지의 함량이 60 중량부 미만인 경우, 상기 절연층(30)에 대한 상기 외부 반도전층(40)의 박리용이성이 크게 저하될 수 있다.
또한, 상기 카본블랙의 함량이 35 중량부 미만인 경우 상기 외부 반도전층(20)의 반도전 특성이 구현되지 않을 수 있는 반면, 70 중량부 초과인 경우 상기 외부 반도전층(20)을 형성하는 조성물의 점도 상승으로 압출시 스크류 부하가 상승하여 작업성이 크게 저하될 수 있다.
그리고, 상기 산화방지제의 함량이 0.2 중량부 미만인 경우 상기 전력 케이블이 고온 환경에서의 장기내열성 확보가 어려울 수 있는 반면, 3 중량부 초과인 경우 상기 산화방지제가 상기 외부 반도전층(20) 표면으로 하얗게 용출되는 블루밍(blooming) 현상이 발생하여 반도전 특성이 저하될 수 있다.
[실시예]
1. 제조예
아래 표 2에 나타난 구성성분 및 함량으로 이루어진 절연층을 형성하는 베이스 수지를 180℃에서 10분 동안 예열하고 20MPa로 10분간 가압한 후 냉각시켜 시편을 각각 제조했다. 표 2에 기재된 함량의 단위는 중량부이다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
수지 A 30 50 60 70 80 100
수지 B 70 50 40 30 20 0
- 수지 A : 폴리프로필렌 수지- 수지 B : 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 수지
2. 물성 평가
1) 굴곡성 평가
상기한 시편을 가로×세로×두께 = 100mm × 100mm × 3mm 의 크기로 제작하고 이렇게 제작된 시편의 3군데 이상 지점을 선택하여 쇼어 D경도를 측정했다.
또한 상기한 시편의 크기를 가로×세로×두께 = 250mm × 250mm × 1mm 의 크기로 제조하고, 이렇게 제조된 시편을 ASTM D638에 따라 다시 덤벨(dumbbell) 시편을 채취하여, 이 덤벨시편을 200 mm/min의 속도로 인장시켰을 때 신장율이 5%가 되는 지점에서의 인장강도를 측정함으로써 각각의 시편의 유연성 및 굴곡성을 평가했다.
여기서, 상기 인장강도가 0.7 내지 3.0 kgf/mm2이고, 쇼어 D 경도는 35 내지 70인 경우 기계적 특성 및 이와 상충관계에 있는 유연성 및 굴곡성이 모두 우수한 것으로 평가했다. 즉, 상기 인장강도가 0.7 kgf/mm2 미만이고 쇼어 D 경도가 35 미만인 경우 유연성 및 굴곡성은 우수하나 기계적 강도가 크게 저하되어 케이블 제조 또는 포설 시 눌림 현상에 의해 케이블 구조가 변경되고 전기적 특성이 크게 저하될 수 있는 반면, 상기 인장강도가 3.0 kgf/mm2 초과이고 쇼어 D 경도가 70 초과인 경우 유연성 및 굴곡성이 크게 저하된 것으로 평가했다.
2) 내한성 평가
상기한 시편을 가로×세로×두께 = 250mm × 250mm × 2mm 의 크기로 제작하고, 이렇게 제조된 시편을 다시 가로×세로×두께 = 5.5~6.5mm×31~33mm×2mm 크기의 작은 시편 5개를 만들어, 이 작은 시편 5개에 대해 ASTM D746에 따라 내한 타격 시험(KS 0 3004)을 수행, 즉 상기 시편을 23℃, 50% 상대습도하에서 40시간 이상 방치하고, 5℃ 간격으로 온도를 낮추면서 온도별로 2.5 내지 3.5분 동안 방치한 후 0.56 N·m의 힘으로 잡아서 고정한 상태로 스트라이킹 에지(striking edge)를 이용하여 1800 내지 2200 mm/s의 속도로 상기 시편의 표면에 대해 90°방향에서 타격한 후, 시편의 파괴 또는 크랙 발생 여부를 관찰함으로써, 상기 수학식 1에 따른 취성온도(Tb)를 계산했다.
상기 물성의 평가결과는 아래 표 3에 나타난 바와 같다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
쇼어 D 경도 54.2 63.3 66.9 69.3 71.4 75.6
인장강도(kgf/mm2) 0.82 1.93 2.36 2.99 3.43 4.42
취성온도(℃) -49.5 -42.5 -39.5 -34.5 -24.5 -1.5
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 적절한 내한성, 유연성, 굴곡성 등을 보유함으로써 기계적 강도 역시 충분한 것으로 확인된 반면, 비교예 1 및 2는 부적절한 베이스 수지에 의해 내한성이 크게 저하되고, 유연성 및 굴곡성 등이 크게 저하된 것을 확인되었다.본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
10 : 도체 20 : 내부 반도전층
30 : 절연층 40 : 외부 반도전층
50 : 시스층

Claims (37)

  1. 도체,
    상기 도체를 감싸는 내부 반도전층,
    상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층을 포함하는 전력케이블에 있어서,
    상기 절연층은 베이스 수지로서 폴리프로필렌 수지 또는 헤테로상 폴리프로필렌 수지를 포함하는 절연 조성물로부터 형성되고,
    ASTM D746에 정의된 아래 수학식 1에 의해 계산된 취성온도(Tb)가 -35 ℃ 이하이고,
    [수학식 1]
    Tb=Th+△T[(S/100)-(1/2)]
    상기 수학식 1에서,
    Th는 절연층을 형성하는 베이스 수지를 포함하는 시편들을 상기 ASTM D746에 따라 실험한 결과 시편 모두가 파괴되거나 시편 모두의 표면에 육안으로 관찰 가능한크랙이 발생하는 가장 높은 온도(℃)이고,
    △T는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 온도 증감분이고,
    S는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 전체 시편 중 파괴되거나 크랙이 발생된 시편의 백분율의 총합이다.
    아래 수학식 2에 의해 정의된 자일렌 비용해도가 10% 이하인, 전력 케이블.
    [수학식 2]
    자일렌 비용해도=(자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량/용출 전 절연 시편의 질량)×100
    상기 수학식 2에서,
    상기 자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량은 0.3g의 절연 시편을 자일렌 용매에 담근 후 6시간 동안 150℃ 이상에서 끓이고 상온까지 냉각시킨 후 절연 시편을 꺼내어 다시 150℃의 오븐에서 용매가 다 마를때까지 건조시킨 후 측정한 절연 시편의 질량이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 취성온도(Tb)가 -80 내지 -35 ℃인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 조성물을 포함하는 절연 시편은 규격 ASTM D790에 따라 측정된 상온에서의 굴곡탄성율이 50 내지 1,200 MPa인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케이블에서 절연층의 두께는 아래 수학식 3에 따른 tmin의 5.5 내지 84.0 배인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
    [수학식 3]
    tmin=2.5Uo/절연 시편에 대한 절연파괴 전계
    상기 수학식 3에서,
    Uo는 규격 IEC 60840에 따른 전압 테스트의 기준 전압이고,
    상기 절연 시편에 대한 절연파괴 전계는 상기 절연 시편 복수개 각각의 양단에 전극을 접촉시킨 후 전압을 인가하고 상기 복수개의 절연 시편에 대한 절연파괴확률이 63.2%인 경우의 인가된 전압에 따른 전계(kV/mm)이다.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는 결정상 폴리프로필렌 매트릭스 내에 고무상 프로필렌 공중합체가 분산된 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결정상 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체나 프로필렌 공중합체 또는 이들 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 고무상 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 C4-12 알파-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융점(Tm)이 140 내지 170℃이고, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 20 내지 85 J/g인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    ASTM D638에 따라 상기 베이스 수지를 포함하는 두께 1 mm의 시편을 200 mm/min의 속도로 인장시켰을 때 신장율이 5%가 되는 지점에서의 인장강도가 0.7 내지 3.0 kgf/mm2이고 쇼어 D 경도가 25 내지 70인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연층은, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 0.5 중량부의 핵제(nucleating agent)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연층은, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 1 내지 10 중량부의 절연유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연층은, 상기 절연층의 총 중량을 기준으로, 산화방지제, 충격 보조제, 열 안정제, 조핵제 및 산 스캐빈저(acid scavengers)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 첨가제 0.001 내지 10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베이스 수지는, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 폴리프로필렌 수지(A) 30 내지 70 중량부 및 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B) 70 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지(A)는 아래 a) 내지 i)의 조건을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
    a) 밀도가 0.87 내지 0.92 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정),
    b) 용융 유속(MFR)이 1.7 내지 1.9 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
    c) 인장탄성율이 930 내지 980 MPa(1mm/분의 인장속도로 측정),
    d) 항복시 인장응력이 22 내지 27 MPa(50mm/분의 인장속도로 측정),
    e) 항복시 인장변형율이 13 내지 15%(50mm/분의 인장속도로 측정),
    f) 0℃ 및 23℃에서의 샤르피(charpy) 충격강도가 각각 1.8 내지 2.1 kJ/㎡ 및 5.5 내지 6.5 kJ/㎡,
    g) 열변형온도가 6.8 내지 7.2℃(0.45 MPa에서 측정),
    h) Vicat 연화점이 131 내지 136℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정), 및
    i) 쇼어 D 경도가 63 내지 70(ISO 868에 따라 측정됨)
  15. 제13항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 아래 조건 a) 내지 j)를 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
    a) 밀도가 0.86 내지 0.90 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정됨),
    b) 용융 유속(MFR)이 0.1 내지 1.0 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
    c) 파단시 인장응력이 10 MPa 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
    d) 파단시 인장변형율이 450% 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
    e) 굴곡강도가 95 내지 105 MPa
    f) -40℃에서의 노치 아이조드(notched izod) 충격강도가 각각 6.8 내지 7.2 kJ/㎡,
    g) 열변형온도가 38 내지 42 ℃(0.45 MPa에서 측정),
    h) Vicat 연화점이 55 내지 59 ℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정),
    i) 쇼어 D 경도가 25 내지 35(ISO 868에 따라 측정됨), 및
    j) 용융점이 155 내지 170 ℃
  16. 제13항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지(A)는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 1 내지 10 중량%인 랜덤 프로필렌-에틸렌 공중합체이고, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 프로필렌 공중합체는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 20 내지 50 중량%이고, 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 프로필렌 공중합체의 함량은, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 총 중량을 기준으로, 60 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 15 내지 40 J/g인 것을 특징으로 하는, 전력 케이블.
  20. 베이스 수지로서 폴리프로필렌 수지 또는 헤테로상 폴리프로필렌 수지를 포함하는 절연 조성물에 있어서,
    ASTM D746에 정의된 아래 수학식 1에 의해 계산된 취성온도(Tb)가 -35 ℃ 이하이고,
    [수학식 1]
    Tb=Th+△T[(S/100)-(1/2)]
    상기 수학식 1에서,
    Th는 상기 베이스 수지를 포함하는 시편들을 상기 ASTM D746에 따라 실험한 결과 시편 모두가 파괴되거나 시편 모두의 표면에 육안으로 관찰 가능한 크랙이 발생하는 가장 높은 온도(℃)이고,
    △T는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 온도 증감분이고,
    S는 상기 ASTM D746에 따른 온도별 실험에서 전체 시편 중 파괴되거나 크랙이 발생된 시편의 백분율의 총합이다.
    아래 수학식 2에 의해 정의된 자일렌 비용해도가 10% 이하인, 절연 조성물.
    [수학식 2]
    자일렌 비용해도=(자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량/용출 전 절연 시편의 질량)×100
    상기 수학식 2에서,
    상기 자일렌 용매에서의 용출 후 절연 시편의 질량은 0.3g의 절연 시편을 자일렌 용매에 담근 후 6시간 동안 150℃ 이상에서 끓이고 상온까지 냉각시킨 후 절연 시편을 꺼내어 다시 150℃의 오븐에서 용매가 다 마를때까지 건조시킨 후 측정한 절연 시편의 질량이다.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 취성온도(Tb)가 -80 내지 -35 ℃인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 절연 조성물을 포함하는 절연 시편은 규격 ASTM D790에 따라 측정된 상온에서의 굴곡탄성율이 50 내지 1,200 MPa인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  23. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는 결정상 폴리프로필렌 매트릭스 내에 고무상 프로필렌 공중합체가 분산된 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 결정상 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체나 프로필렌 공중합체 또는 이들 모두를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 고무상 프로필렌 공중합체는 에틸렌 및 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐 등의 C4-12 알파-올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  26. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지는, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융점(Tm)이 140 내지 170℃이고, 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 20 내지 85 J/g인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  27. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    ASTM D638에 따라 상기 베이스 수지를 포함하는 두께 1 mm의 시편을 200 mm/min의 속도로 인장시켰을 때 신장율이 5%가 되는 지점에서의 인장강도가 0.7 내지 3.0 kgf/mm2이고 쇼어 D 경도가 25 내지 70인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  28. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 0.5 중량부의 핵제(nucleating agent)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  29. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 1 내지 10 중량부의 절연유를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  30. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 절연 조성물의 총 중량을 기준으로, 산화방지제, 충격 보조제, 열 안정제, 조핵제 및 산 스캐빈저(acid scavengers)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 기타 첨가제 0.001 내지 10 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  31. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 베이스 수지는, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 폴리프로필렌 수지(A) 30 내지 70 중량부 및 폴리프로필렌 매트릭스 내에 프로필렌 공중합체가 분산된 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B) 70 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지(A)는 아래 a) 내지 i)의 조건을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
    a) 밀도가 0.87 내지 0.92 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정),
    b) 용융 유속(MFR)이 1.7 내지 1.9 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
    c) 인장탄성율이 930 내지 980 MPa(1mm/분의 인장속도로 측정),
    d) 항복시 인장응력이 22 내지 27 MPa(50mm/분의 인장속도로 측정),
    e) 항복시 인장변형율이 13 내지 15%(50mm/분의 인장속도로 측정),
    f) 0℃ 및 23℃에서의 샤르피(charpy) 충격강도가 각각 1.8 내지 2.1 kJ/㎡ 및 5.5 내지 6.5 kJ/㎡,
    g) 열변형온도가 6.8 내지 7.2℃(0.45 MPa에서 측정),
    h) Vicat 연화점이 131 내지 136℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정), 및
    i) 쇼어 D 경도가 63 내지 70(ISO 868에 따라 측정됨)
  33. 제31항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 아래 조건 a) 내지 j)를 모두 만족하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
    a) 밀도가 0.86 내지 0.90 g/㎤(ISO 11883에 따라 측정됨),
    b) 용융 유속(MFR)이 0.1 내지 1.0 g/10분(ISO 1133에 따라 230℃에서 2.16kg의 하중하에 측정),
    c) 파단시 인장응력이 10 MPa 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
    d) 파단시 인장변형율이 450% 이상(50mm/분의 인장속도로 측정),
    e) 굴곡강도가 95 내지 105 MPa
    f) -40℃에서의 노치 아이조드(notched izod) 충격강도가 각각 6.8 내지 7.2 kJ/㎡,
    g) 열변형온도가 38 내지 42 ℃(0.45 MPa에서 측정),
    h) Vicat 연화점이 55 내지 59 ℃(규격 A50에 따라 50℃/h 및 10N에서 측정),
    i) 쇼어 D 경도가 25 내지 35(ISO 868에 따라 측정됨), 및
    j) 용융점이 155 내지 170 ℃
  34. 제31항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지(A)는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 1 내지 10 중량%인 랜덤 프로필렌-에틸렌 공중합체이고, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 폴리프로필렌 매트릭스는 프로필렌 단독중합체인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  35. 제31항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)에 포함된 상기 프로필렌 공중합체는, 단량체의 총 중량을 기준으로, 에틸렌 단량체의 함량이 20 내지 50 중량%이고, 프로필렌-에틸렌 고무(PER) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 프로필렌 공중합체의 함량은, 상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)의 총 중량을 기준으로, 60 내지 80 중량%인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
  37. 제31항에 있어서,
    상기 헤테로상 폴리프로필렌 수지(B)는 시차주사열량계(DSC)에 의해 측정된 용융엔탈피가 15 내지 40 J/g인 것을 특징으로 하는, 절연 조성물.
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