KR20190110973A

KR20190110973A - 내한성 및 내유성을 갖는 쉬스 조성물

Info

Publication number: KR20190110973A
Application number: KR1020190115771A
Authority: KR
Inventors: 황현주; 손순일; 양훈철; 최아름
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2019-10-01
Also published as: KR102053591B1

Abstract

본 발명은 내한성 및 내유성을 갖는 쉬스 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 폐기를 위한 연소시 유독성 가스 같은 유해 물질을 발생시키지 않는 등 친환경적일 뿐만 아니라, 동시에 확보하기 어려운 내한성과 내유성을 나타내고, 본질적인 물성, 난연성, 공정성 등이 탁월한 쉬스 조성물에 관한 것이다.

Description

내한성 및 내유성을 갖는 쉬스 조성물{Sheath composition with low-temperature resistance and oil resistance}

낮은 온도의 해수의 영향을 상시적으로 받을 수 있는 선박이나 극지방 등의 저온 환경에서 사용되는 케이블의 쉬스층은 저온에 대한 내성, 즉 내한성을 갖고 있지 않는 경우에는 상기 쉬스층에 깨짐현상 등이 발생하여 제품에 손상이 발생되거나 상기 쉬스층 내부의 절연층 등을 보호하지 못해 설비물로부터 누전 등이 발생할 수 있다.

또한, 쉬스층 및 이의 내부의 절연층 등은 오일에 취약한 고분자 수지로 이루어지므로, 이러한 고분자 수지로 이루어진 쉬스층, 절연층 등을 외부의 오일로부터 효과적으로 보호하기 위해 상기 쉬스층은 오일, 머드(mud) 등에 대한 내성, 즉 내유성, 내머드성 등을 확보해야 한다.

상기 쉬스층의 내한성은 이를 구성하는 고분자 수지의 유리전이온도(Tg)와 관련된 특성으로 유리전이온도(Tg)가 낮을수록 저온에서 유동성을 가져 내한 특성이 우수하다. 이와 관련하여, 폴리에틸렌은 -60℃의 낮은 유리전이온도(Tg)를 갖는 저온 특성이 우수한 재료이나 극성기의 부재로 오일, 머드 등에 취약한 단점을 가진다.

또한, 상기 쉬스층의 내한성과 내유성을 동시에 만족시키기 위하여 폴리에틸렌과 극성기를 갖는 수지의 혼합사용을 고려해 볼 수 있으나, 내한성과 내유성은 모두 고분자 주쇄보다 측쇄, 즉 관능기에 의존하므로, -40℃ 이하의 극저온에서의 내한성과 고분자에게 취약한 영향을 주는 오일, 머드 등에 대한 내성인 내유성, 내머드성 등을 동시에 만족시키기는 어렵다.

한편, 종래 내유성을 갖는 케이블 쉬스층 재료로 주로 사용되었던 클로로프렌 고무(Chloroprene Rubber), 클로로술폰화 폴리에틸렌(Chlorosulfonated Polyethylene) 등은 할로겐 원소의 함유로 수지 자체의 내유 특성이 우수하고 가소제의 첨가에 의한 융점의 저하로 내한 특성을 만족시키기 쉬웠다. 그러나, 상기 수지를 이용하여 제조된 쉬스층을 연소시키면 다이옥신과 같은 유독성 가스가 방출됨으로 인해, 인체는 물론 환경에도 유해한 영향을 끼치고 있는 것으로 알려지게 되었다. 이와 관련하여 환경 보호를 위한 규제의 측면이나 친환경적인 대체 소재 개발의 관심의 측면 등과 더불어 상대적으로 유해성이 낮은 새로운 재료물질에 대한 개발이 진행되고 있다.

이와 관련하여, 고내유성을 위한 아세트산 비닐의 함량이 70%인 에틸렌-아세트산 비닐 공중합 수지를 사용하고 유리전이온도(Tg) 저하를 위한 가소제, 기계적 강도 개선을 위한 실리카계 보강재를 추가로 첨가하는 기술(참조: 한국 특허등록 제10-0627512호 및 제10-0635585호)이 공개되어 있다. 그러나, 상기 기술은 컴파운드 점도가 저하되고 재료 자체의 끈적거리는 성질로 금속 재질의 배합 설비에 점착되어 공정 불가 또는 공정 능력 저하를 유발하는 문제가 있다. 나아가, 컴파운드의 점도 저하로 인한 낮은 전단 응력(shear stress)으로 기계적 물성 보강을 위해 첨가한 실리카계 보강재의 분산성을 저하시켜 상온 인장강도 저하 및 재료 자체의 품질을 재현/유지하기 힘들다는 문제가 있다.

또한, 고내유성을 위한 니트릴기를 갖는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 사용하는 기술(참조: 일본 공개특허 제2007-028982호 및 제2007-077270호)이 공개되어 있으나, 이는 내열성이 불충분하고 고무 특성으로 인해 모듈러스 향상에 한계가 있는 문제가 있다.

그리고, 가소제와의 상용성을 위하여 불소고무에 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 블랜딩하는 기술(참조: 일본 공개특허 제2003-268182호)이 공개되어 있으나, 여전히 불소고무와 가소제와의 상용성이 해결되지 못해 원하는 수준의 내한성을 달성할 수 없는 문제가 있다.

이러한 상황에서, 연소시 유독 가스를 유발하지 않는 등 친환경적이고, 품질 안정성 및 공정 안정성이 우수하며, 재료 자체로 내한성, 내유성, 유연성, 난연성 등이 우수한 새로운 쉬스 재료 및 이로부터 제조된 쉬스층을 포함하는 전력 케이블이 요구되고 있다.

본 발명은 케이블 폐기를 위한 연소시 유독 가스 등의 유해 물질을 발생시키지 않는 등 환경 친화적인 쉬스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 동시에 확보하기 어려운 내한성과 내유성을 동시에 갖는 쉬스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 내열성, 난연성, 기계적 물성 등 본질적인 물성에 의한 품질 안정성과 공정 안정성을 갖는 쉬스 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,

분자량이 40만 이상 70만 미만이고, 40 kgf/㎠ 이상의 인장강도, 120% 이상의 신장율, 및 30 이상의 쇼어(shore) A 경도(규격 ASTM D 2240에 따라 측정)를 갖는 실리콘 고무, 상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로, 보강제 50 내지 150 중량부, 및 경화제 1 내지 7 중량부를 포함하는 쉬스 조성물을 제공한다.

여기서, 상기 실리콘 고무는 메틸 실리콘, 메틸페닐 실리콘, 메틸비닐 실리콘, 메틸페닐비닐 실리콘 및 불소 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 실리콘 검(gum)을 주원료로 하는 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물을 제공한다.

또한, 상기 실리콘 고무의 점도가 1,000만 cps 이상인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물을 제공한다.

한편, 상기 보강제는 아민, 에폭시, 티올, 카르복시산, 술폰산, 인산, 포스핀 및 시안산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물로 표면 개질 되거나 되지 않은 건식 또는 습식 실리카이고, 상기 경화제는 과산화벤조일, 알킬계 과산화물, 디큐밀퍼옥사이드, 또는 이들의 배합물인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물을 제공한다.

또한, 상기 실리카가 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리독시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아나토프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸)감마-아미노프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸)감마-아미노프로필메틸디메톡시실란, 감마-우레이도프로필트리메톡시실란, 또는 이들의 배합물인 건식 실리카인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물을 제공한다.

그리고, 상기 경화제가 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, p-클로로벤조일퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(3급-부틸퍼옥시)헥산, 디(3금-부틸)퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 3급-부틸큐밀퍼옥사이드, 또는 이들의 배합물인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물을 제공한다.

한편, 내열 향상제, 스코치 방지제, 난연제, 이형제, 또는 이들의 배합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 케이블의 단면구조를 개략적으로 도시한 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 케이블의 단면구조를 개략적으로 도시한 종단면도이다.

도 1 및 2는 본 발명에 따른 전력 케이블의 실시예를 도시한 것이다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력 케이블은 구리, 알루미늄 등의 전도성 물질로 이루어진 하나 이상의 도체(1), 절연성 고분자로 이루어지고 각각의 도체(1)를 감싸는 절연층(2), 케이블의 단면을 원형으로 유지시키고 기계적 강도, 수밀성, 난연성 등의 보충 기능을 수행하는 베딩층(3), 케이블의 신축, 이완작용을 보완하거나 외부의 충격이나 오염으로부터 케이블 내부를 보호하는 편조층(4), 케이블 보호를 위한 쉬스층(5) 등을 포함할 수 있다.

상기 도체(1), 절연층(2), 베딩층(3), 편조층(4), 쉬스층(5) 등의 규격은 케이블의 용도, 송전압 등에 따라 다양할 수 있으며, 절연층(2), 베딩층(3), 쉬스층(5)을 구성하는 재료는 각각 동일하거나 상이할 수 있다.

본 발명에 따른 전력 케이블의 절연층(2)을 형성하는 절연 재료는 절연성을 갖는다면 특별히 제한되지 않고, 특히 고분자 수지의 대부분은 전기 절연성 물질이므로 절연 재료로서 중요한 역할을 하고 있다. 전기가 통하기 위해서는 양전하나 전자를 이동시킬 수 있는 이온이나 금속류와 같은 자유 전자 등이 있어야 하는데, 고분자는 탄소 간의 공유결합으로 이루어진 물질이므로 이러한 능력이 거의 없기 때문이다. 예를 들어, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 같은 폴리올레핀, 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체(EPDM), 폴리이미드, 폴리아미드 이미드, 폴리에스테르 등의 고분자 수지, 바람직하게는 쉬스층(5)의 재료와 동일한 재료가 케이블의 절연층(2)용 절연 재료로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 전력 케이블의 베딩층(3)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 케이블이 삼각형 형상으로 배치된 3개의 도체(1)를 포함하는 3상 케이블인 경우 앞서 기술한 바와 같이 케이블의 단면을 원형으로 유지시키고, 또한 케이블의 기계적 강도, 수밀성, 난연성 등을 보충하는 기능을 수행한다.

상기 베딩층(3)을 이루는 재료는 케이블의 용도, 송전압, 사용환경 등에 따라 다양할 수 있고, 예를 들어 폴리염화비닐 수지를 근간으로 하는 복합 난연 소재 또는 폴리올레핀 수지, 특히 에틸렌-아세트산비닐(EVA) 공중합체 수지를 근간으로 하는 무할로겐 난연 복합 소재로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 쉬스층(5)의 재료와 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 상기 베딩층(3)은 상기 절연층(2)에 감싸여진 하나 이상의 도체(1)를 전체적으로 감싸고 있다.

또한, 본 발명에 따른 전력 케이블은 상기 베딩층(3)의 외표면을 구리 또는 주석이 도금된 구리 와이어가 편조 집합되어 형성되는 편조층(4)이 감싸는 구조를 가질 수 있다. 상기 편조층(4)은 고인장강도, 내하중성, 화염 배리어 기능 등을 향상시키는 구성으로서, 국제전자기술위원회(International Electrotechnical Commission, IEC) 규격에 따르는 비할로겐 수지 케이블의 경우 위험 지역 또는 방폭 지역에 설치되는 케이블에는 편조층(4)이 내장되거나 외장된 케이블을 사용했다.

본 발명에 따른 전력 케이블은 실리콘 고무를 포함하는 고무 조성물(이하, '실리콘 고무 조성물'이라 함)로부터 제조되고 상기 편조층(4)을 감싸는 쉬스층(5)을 포함할 수 있다. 상기 쉬스층(5)은 종래 클로로술폰화 폴리에틸렌(CSP), 비할로겐 폴리올레핀(HF-PO)의 가교 컴파운드 등의 쉬스 재료가 아닌 실리콘 고무 조성물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 절연층(2) 및 상기 베딩층(3)도 상기 쉬스층(5)과 동일한 소재인 실리콘 고무 조성물로 이루어질 수 있다.

상기 실리콘 고무는 상온에서도 약간의 유동성을 띠는 무색 또는 희미한 황색의 탄성고체로 규소고무라고도 하며, 실리콘 오일보다 분자량이 큰 것으로, 분자량은 수십만, 바람직하게는 40만 내지 70만이고, 점도가 1,000만 cps를 넘는 고중합체(실록산 단위체가 5,000 내지 10,000)일 수 있다. 상기 실리콘 고무의 주원료인 실리콘 검(gum)은 메틸 실리콘, 메틸기의 일부가 페닐기 및/또는 비닐기로 치환된 메틸페닐 실리콘, 메틸비닐 실리콘, 메틸페닐비닐 실리콘, 불소 실리콘 등일 수 있다.

상기 실리콘 고무 조성물은 기계적 강도를 위한 보강제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 보강제의 함량은 상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로 50 내지 150 중량부일 수 있다. 상기 보강제의 함량이 50 중량부 미만인 경우 상기 실리콘 고무 조성물의 기계적 강도, 내유성 등이 저하되어 규격을 만족할 수 없고, 150 중량부 초과인 경우 상기 실리콘 고무 조성물의 신율이 저하되고 내한성, 유연성 등이 저하되어 저온에서 상기 쉬스층(5)에 크랙이 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 전력 케이블에 있어서 상기 보강제는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 건식 또는 습식 실리카일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 실리카는 수분함량이 적은 건식 실리카일 수 있고, BET 표면적은 150 내지 400㎡/g일 수 있다.

또한, 상기 실리카는 바람직하게는 아민, 에폭시, 티올, 카르복시산, 술폰산, 인산, 포스핀 및 시안산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1 종 이상으로 표면처리될 수 있다. 통상의 실리카는 그 표면에 히드록시기(-OH)를 가지기 때문에 비교적 소수성을 띠는 실리콘 고무와 친화성이 떨어지는데, 상기 표면처리된 실리카는 표면에 화학적 결합이 가능한 작용기를 갖게 되어 실리콘 고무와 공유 결합 또는 비공유 결합을 할 수 있어 실리콘 고무와의 상용성이 향상된다.

상기 표면처리되거나 되지 않은 실리카는 5 내지 500 nm의 평균 입경을 가질 수 있다. 상기 평균 입경이 5 nm 미만인 경우 실리카 입자의 표면 에너지와 응집력이 높아져 실리카 표면에 화학적 결합이 가능한 작용기가 균일하게 형성되기 어려울 수 있고, 500 nm 초과인 경우 균일한 분산이 곤란할 수 있다.

상기 표면처리된 실리카는 예를 들어, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리독시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아나토프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸)감마-아미노프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸)감마-아미노프로필메틸디메톡시실란, 감마-우레이도프로필트리메톡시실란, 또는 이들의 배합일 수 있다.

상기 실리콘 고무 조성물은 상기 실리콘 고무의 가교를 위한 경화제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 경화제의 함량은 상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로 1 내지 7 중량부일 수 있다. 상기 경화제의 함량이 1 중량부 미만인 경우 실리콘 고무의 가교도가 저하되어 상기 실리콘 고무 조성물의 상온 기계적 물성을 유지할 수 없고 내유성, 가열변형 특성 등이 저하될 수 있으며, 7 중량부 초과인 경우 잔여 경화제가 다른 부가 반응을 일으켜 상기 실리콘 고무 조성물의 물성을 저하시킬 수 있다.

본 발명에 따른 전력 케이블에 있어서 상기 경화제는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 과산화벤조일, 알킬계 과산화물, 디큐밀퍼옥사이드 등의 유기과산화물, 구체적으로 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, p-클로로벤조일퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(3급-부틸퍼옥시)헥산, 디(3금-부틸)퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 3급-부틸큐밀퍼옥사이드, 또는 이들의 배합일 수 있다.

상기 실리콘 고무 조성물은 상기 보강제 및 상기 경화제 이외에 추가로 내열 향상제, 스코치 방지제, 난연제, 이형제 등을 추가로 포함할 수 있다. 특히, 상기 난연제의 함량은 상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로 50 내지 100 중량부일 수 있고, 상기 난연제의 함량이 50 중량부 미만인 경우 난연 규격인 수직사다리 난연 특성을 만족시킬 수 없고 100 중량부 초과인 경우 상기 실리콘 고무 조성물의 신율 및 유연성 저하를 유발할 수 있다.

상기 실리콘 고무는 수십만, 바람직하게는 40만 내지 70만의 분자량을 가질 수 있다. 상기 실리콘 고무의 분자량이 40만 미만인 경우 가열 전후의 기계적 특성, 내유성 등이 저하될 수 있다. 또한, 상기 실리콘 고무는 40 kgf/㎠ 이상, 바람직하게는 70 내지 90 kgf/㎠의 인장강도를 나타낼 수 있다. 상기 실리콘 고무의 인장강도가 40 kgf/㎠ 미만인 경우 케이블 쉬스 규격에 부적합하며 상기 실리콘 고무 조성물에 과량의 보강제를 첨가하는 것이 불가피해 상기 실리콘 고무 조성물의 유연성 및 내한성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 실리콘 고무의 신장율은 120% 이상, 바람직하게는 300 내지 500%일 수 있다. 상기 실리콘 고무의 신장율이 120% 미만인 경우 상기 실리콘 고무 조성물로부터 제조되는 쉬스층은 케이블 쉬스 규격에 부적합하며 용융강도(melt strength)가 저하되어 상기 실리콘 고무 조성물의 압출시 성형이 어려울 수 있다. 그리고, 상기 실리콘 고무의 경도는 쇼어(shore) A 경도(ASTM D 2240) 기준으로 30 이상, 바람직하게는 50 내지 80일 수 있고, 상기 실리콘 고무의 쇼어 A 경도가 30 미만인 경우 상기 실리콘 고무 조성물의 압출 전후 외부 충격이나 스크레치에 의한 손상이 가해져 상기 실리콘 고무 조성물의 기계적 강도가 저하될 수 있다.

[실시예]

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.

1. 제조예

본 발명에 따른 전력 케이블에 포함된 쉬스층(5)의 물성을 평가하기 위해 아래 표 1에 나타난 구성성분 및 함량으로 실시예 및 비교예의 고무 조성물을 각각 제조했다. 여기서, 함량의 단위는 중량부이다.

구분	실시예			비교예
구분	1	2	3	1	2	3	4
실리콘 고무 a	100
실리콘 고무 b		100
실리콘 고무 c			100
실리콘 고무 d				100
실리콘 고무 e					100
실리콘 고무 f						100
비할로겐 폴리올레핀							100
보강제	100	100	100	100	40	40	100
경화제	5	4	6	5	5	4	5
난연제	100	80	80	100	100	40	150

- 실리콘 고무 a : 메틸실리콘, 분자량 43만, 점도 3500만 cps, 인장강도 50kgf/㎠, 경도 60- 실리콘 고무 b : 메틸실리콘, 분자량 50만, 점도 4200만 cps, 인장강도 55kgf/㎠, 경도 42

- 실리콘 고무 c : 메틸실리콘, 분자량 60만, 점도 6000만 cps, 인장강도 60 kgf/㎠, 경도 51

- 실리콘 고무 d : 메틸실리콘, 분자량 30만, 점도 2500만 cps, 인장강도 32 kgf/㎠, 경도 32

- 실리콘 고무 e : 메틸실리콘, 분자량 35만, 점도 800만 cps, 인장강도 30 kgf/㎠, 경도 24

- 실리콘 고무 f : 메틸실리콘, 분자량 70만, 점도 920만 cps, 인장강도 42 kgf/㎠, 경도 26

- 비할로겐 폴리올레핀 : 에틸렌 비닐 아세테이트(제조사 : 파운텍, 제품명 : MX-2220B; 비닐 아세테이트 함량 : 70%)

- 보강제 : 실리카(제조사 : 로디아(Rhodia), 제품명 : zeosil 155PD)

- 경화제 : 과산화물(제조사 : 페르간(PERGAN), 제품명 : Peroxan PK 295P)

- 난연제 : 수산화알루미늄(제조사 : KC 케미칼, 제품명 : KH-101LP)

일정한 길이의 주석도금연동선(IEC 60228, class 5)에 에틸렌/프로필렌/디엔 공중합체(EPDM)(제조사: 파운텍, 제품명: RZ-P0098)로 이루어진 절연층(2)과 비할로겐 폴리올레핀인 에틸렌 비닐 아세테이트 수지(비닐 아세테이트 함량 70%)(제조사: 파운텍, 제품명: MX-2220B)로 이루어진 베딩층(3)을 형성한 후, 연속 가황 설비(제조사: 씨맥, 제품명: 110mm SCV, 실린더 및 헤드온도 30℃ 이하로 설정)를 이용하여 가교 온도 220 내지 240℃에서 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 각각의 고무 조성물로부터 쉬스층(5)을 형성함으로써 각각의 케이블 시편(규격: 3 × 24 SQ)을 제작했다.

2. 케이블 시편의 물성 측정 및 평가

가. 상온 및 가열후 기계적 특성 평가

IEC 60811-1-1, -2에 준하여 속도 250mm/분으로 측정했고, 기준값은 IEC 60092-359에 따른다.

나. 내유성 및 내머드성 평가

NEK 606/2004에 명시된 오일 또는 머드에 대하여 정해진 온도와 시간 동안 함침 후 인장잔율, 신장잔율, 부피변화, 질량변화 등을 측정했다. 여기서, 인장잔율과 신장잔율은 IEC 60811-2-1에 준하여 평가했고, 부피변화와 질량변화는 ASTM 471에 따라 평가했다.

다. 내한성 평가

CSA 22.2 No. 38에 준하여 길이 130 mm의 케이블 시편을 -40℃, -50℃, -60℃ 각각의 실험 온도에 4시간 동안 방치한 후 1.35 kg의 무게추를 915 mm 높이에서 낙하시켜 10개 시편 중 8개 이상의 시편에 크랙이 발생하지 않아야 한다.

라. 난연성 평가

IEC 60332-3-22 cat. A에 따라 길이 3.5 m의 케이블에 40분 동안 화염을 인가한 후 연소길이가 2.5 m를 넘지 않아야 한다.

마. 가열변형성 평가

IEC 60811-3-1에 따라 길이 100 mm의 케이블에 규격의 칼날을 이용하여 80℃에서 하중을 6시간 동안 가한 후의 두께변화를 측정한다.

바. 10% 모듈러스

*쉬스층(5)의 재료에 따른 유연성을 비교하기 위하여 응력(stress)-변형(strain) 곡선(curve)에서 10%의 모듈러스를 비교하며 그 값이 작을수록 유연하다고 평가한다.

상기 평가방법에 따라 측정/평가한 케이블 시편의 기계적 특성, 내유/내머드성, 내한성, 가열변형성, 10% 모듈러스는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.

		기준값	실시예			비교예
		기준값	1	2	3	1	2	3	4
상온	인장강도 (kgf/㎟)	0.92	0.987	1.02	0.95	0.77	0.86	0.88	0.94
상온	신장율(%)	120	288.18	350.1	400	180	301	140	170
가열 후	인장잔율(%)	70	98	112	89	62	73.9	68.22	98.55
가열 후	신장잔율(%)	70	110	87	85	60.1	75	110.1	101.2
내유성 (IRM902, 100℃, 168시간)	인장잔율(%)	70	104.66	98.76	99.87	73.31	102.44	71.12	74.33
내유성 (IRM902, 100℃, 168시간)	신장잔율(%)	70	101.32	100.09	79.98	75.4	98.12	73.42	76.7
내유성 (IRM903, 100℃, 168시간)	인장잔율(%)	70	93.11	94.56	89.99	67.14	91.09	75.4	94.23
	신장잔율(%)	70	89.79	90.57	83.49	62.74	87.77	71.28	83.53
	부피변화(%)	±30	16.2	15.44	25.22	35.6	18.4	28.22	28.05
	질량변화(%)	±30	11.7	12.34	20.8	34.9	13.9	26.39	22.94
내머드성 (oil based mud, 70℃, 56일)	인장잔율(%)	75	80.95	82.1	79.99	59.5	93	73.44	93.29
	신장잔율(%)	75	78.94	76.42	78.82	55.4	92.7	75.12	84.4
	부피변화(%)	±20	17.4	15.5	18.66	39.8	28.12	25.44	16.62
	질량변화(%)	±15	15	13.66	18.77	37.4	20	25.7	12.82
내한성	-40℃		pass	pass	pass	pass	pass	pass	pass
	-50℃		pass	pass	pass	pass	pass	pass	fail
	-60℃		pass	pass	pass	pass	pass	pass	fail
난연		≤250	103	78	60	98	110	100	200
가열변형	80℃, 4시간	≤50%	21	30	16.7	40.5	38.1	54.3	28.5
10% 모듈러스	kgf/㎠		8.64	9.01	8.01	6.4	7.12	8.11	10.98

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1에 따른 케이블 시편은 이의 쉬스층(5)을 이루는 실리콘 고무의 분자량이 30만, 인장강도가 32 kgf/㎠로 낮아, 상기 시편의 상온에서의 인장강도, 가열 후 인장잔율 및 신장잔율 등의 기계적 특성, 오일 IRM903 및 머드에 대한 내성이 기준값에 크게 미치지 못하는 것으로 확인되었다.또한, 비교예 2에 따른 케이블 시편은 이의 쉬스층(5)을 이루는 실리콘 고무의 분자량이 35만, 인장강도가 30 kgf/㎠, 쇼어 A 경도가 24, 보강제 함량이 40 중량부로 각각 낮아 상기 시편의 상온에서의 인장강도 등의 기계적 특성이 불량이며, 가열 후의 기계적 특성 역시 실시예 1 내지 3에 비해 열등한 것으로 확인되었다.

그리고, 비교예 3에 따른 케이블 시편은 이의 쉬스층(5)을 이루는 실리콘 고무의 쇼어 A 경도가 26, 보강제 및 난연제 함량이 각각 40 중량부로 낮아 상기 시편의 상온에서의 인장강도, 가열 후 인장잔율 등의 기계적 특성과 가열 변형성이 불량이었고, 오일 IRM903에 대한 내유성이 실시예 1 내지 3에 비해 열등한 것으로 확인되었다. 또한, 상기 시편의 가열변형이 기준값을 초과해 불량한 것으로 확인되었다.

나아가, 비교예 4에 따른 케이블 시편은 이의 쉬스층(5)을 이루는 수지로서 비할로겐 폴리올레핀을 사용하였고, 이는 -50℃ 및 -60℃에서 내한성이 불량이었고, 오일 IRM902에 대한 내유성이 실시예 1 내지 3에 비해 열등한 것으로 확인되었다.

반면, 실시예 1 내지 3에 따른 케이블 시편은 그 자체로서 내유성, 유연성, 내한성이 우수하고, 기타 본질적인 물성이 뛰어난 실리콘 고무에 의한 쉬스층(5)을 포함함으로써, 전체적인 상온, 가열 후 기계적 특성, 내유성, 내머드성, 내한성, 난연성, 내열성 등이 모두 기준값을 만족하는 것으로 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.

1 : 도체 2 : 절연층
3 : 베딩층 4 : 편조층
5 : 쉬스층

Claims

분자량이 40만 이상 70만 미만이고, 40 kgf/㎠ 이상의 인장강도, 120% 이상의 신장율, 및 30 이상의 쇼어(shore) A 경도(규격 ASTM D 2240에 따라 측정)를 갖는 실리콘 고무, 상기 실리콘 고무 100 중량부를 기준으로, 보강제 50 내지 150 중량부, 및 경화제 1 내지 7 중량부를 포함하는 쉬스 조성물.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 고무는 메틸 실리콘, 메틸페닐 실리콘, 메틸비닐 실리콘, 메틸페닐비닐 실리콘 및 불소 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 실리콘 검(gum)을 주원료로 하는 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물.
제2항에 있어서,
상기 실리콘 고무의 점도가 1,000만 cps 이상인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강제는 아민, 에폭시, 티올, 카르복시산, 술폰산, 인산, 포스핀 및 시안산으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물로 표면 개질 되거나 되지 않은 건식 또는 습식 실리카이고, 상기 경화제는 과산화벤조일, 알킬계 과산화물, 디큐밀퍼옥사이드, 또는 이들의 배합물인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물.
제4항에 있어서,
상기 실리카가 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리독시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-이소시아나토프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸)감마-아미노프로필트리메톡시실란, N-(베타-아미노에틸)감마-아미노프로필메틸디메톡시실란, 감마-우레이도프로필트리메톡시실란, 또는 이들의 배합물인 건식 실리카인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물.
제4항에 있어서,
상기 경화제가 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, p-클로로벤조일퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(3급-부틸퍼옥시)헥산, 디(3금-부틸)퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 3급-부틸큐밀퍼옥사이드, 또는 이들의 배합물인 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
내열 향상제, 스코치 방지제, 난연제, 이형제, 또는 이들의 배합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 쉬스 조성물.