KR20200027368A - 절연부를 포함하는 케이블 및 케이블 절연부의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 절연부를 포함하는 케이블, 케이블 절연부의 제조방법은, 절연부과 상기 절연부의 내부에 위치하는 1 개 이상의 도체부를 포함하고, 상기 절연부는 길이방향 수축률과 폭방향 수축률의 곱으로 표시되는 수축률곱(CMD*TD) 값이 0.24 미만인 고분자 수지층을 포함하여, 내열성과 내습성을 동시에 향상시켜 비교적 단가가 낮은 절연부를 제공할 수 있다.

Description

절연부를 포함하는 케이블 및 케이블 절연부의 제조방법{CABLE WITH INSULATING LAYER AND MANUFACTURING METHOD OF THE INSULATING LAYER}
본 발명은 내열성과 내습성을 동시에 향상시킨 절연부를 포함하는 케이블, 케이블 절연부의 제조방법 등에 관한 것이다.
절연전선, 케이블 등으로 불리우는 전선은, 전력(power)이나 통신신호 등을 전달하기 위하여 널리 사용되고 있는 소재로, 구리, 알루미늄 등의 도체 상에 절연체를 피복하는 구조를 포함한다.
플렉서블 플랫 케이블은 전자 기기 제품의 내부에 배치되는 각종 부품들의 중계 케이블로 주로 사용된다. 플렉서블 플렛 케이블은 우수한 가요성을 가지고 있어, 고정부는 물론 가동부에도 사용할 수 있고, 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Print Circuit board; FPC)에 비하여 제조 비용이 저렴하기 때문에 폭넓은 분야에서 이용되고 있다. FFC는 접착제를 사용하여 절연필름 사이에 다수의 도선을 배열하는 형태로 적용된다.
플렉서블 플렛 케이블의 절연층으로는, PET(Poly(ethylene terephthalate)), PEN(Poly(ethylene naphthalene 2,6-dicarboxylate)), PBT(Polybutylene Terephthalate), PI(Polyimide) 등이 적용되나, 내열성이 부족하거나, 단가가 높거나, 내습성이 떨어지는 등의 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-1094233호 미국공개특허 제2017-0148544호
본 발명의 목적은 내열성과 내습성을 동시에 향상시킨 절연부를 포함하는 케이블, 케이블 절연부의 제조방법 등을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블은, 절연부과 상기 절연부의 내부에 위치하는 1 개 이상의 도체부를 포함하고, 상기 절연부는 아래 식 1로 표시되는 수축률곱(CMD*TD) 값이 0.24 미만인 고분자 수지층을 포함한다.
[식 1]
CMD*TD = CMD * CTD
상기 식 1에서, 상기 CMD*TD은 수축률곱 값이고, 상기 CMD은 길이방향 수축률(%)이며, 상기 CTD은 폭방향 수축률(%)이다.
상기 고분자 수지층은 상기 디올계 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 디올계 반복단위 전체를 기준으로 사이클로헥산 골격을 갖는 디올계 반복단위를 85 몰% 이상 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지층은 상기 길이방향 수축률과 상기 폭방향 수축률 중에서 큰 값이 1.2 % 이하일 수 있다.
상기 절연부은 디올계 반복단위와 디카르복실산계 반복단위를 포함하는 폴리에스테르층일 수 있다.
상기 디카르복실산계 반복단위는 상기 디카르복실산계 반복단위 전체를 기준으로 이소프탈산계 반복단위를 1 내지 30 몰% 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지층은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험을 진행한 후의 고유 점성도 값이 0.55 dl/g 이상일 수 있다.
상기 케이블은 플렉서블 플랫 케이블일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 케이블은, 절연부과 상기 절연부의 내부에 위치하는 1 개 이상의 도체부를 포함하고, 상기 절연부는 아래 식 2로 표시되는 고유 점성도 보존율(Div)이 70 % 이상인 고분자 수지층을 포함한다.
[식 2]
Div = 100 * (IV2 / IV1)
상기 식 2에서, 상기 Div는 고유 점성도 보존율을, 상기 IV1은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험 하기 전의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이며, 상기 IV2는 상기 고온고습시험 한 후의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이다.
상기 고분자 수지층은 상기 길이방향 수축률과 상기 폭방향 수축률 중에서 작은 값이 0.3 % 이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 케이블 절연부의 제조방법은, i) 디카르복실산계 화합물 및 ii) 사이클로헥산디올계 화합물을 85 몰% 이상 포함하는 디올계 화합물을 포함하는 절연부용 조성물을 중합하여 절연성의 고분자 수지 용융물을 제조하는 준비단계; 상기 고분자 수지 용융물을 압출하여 미연신필름을 성형하는 성형단계; 상기 미연신필름을 길이 방향 및 폭 방향으로 2축 연신하여 연신필름을 제조하는 연신단계; 그리고 상기 연신필름을 230 내지 265 ℃의 열고정 온도에서 열고정하여 절연성 고분자 수지층을 제조하는 열고정단계;를 포함하여 위에서 설명한 고분자 수지층을 포함하는 절연부를 제조한다.
본 발명의 절연부를 포함하는 케이블, 케이블 절연부의 제조방법은 내열성과 내습성을 동시에 향상시켜 비교적 단가가 낮은 소재를 케이블의 절연층으로 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 일 예인 플렉서블 플랫 케이블을 설명하는 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 일 예인 플렉서블 플랫 케이블의 단면을 설명하는 개념도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조한 플렉서블 플랫 케이블의 실물을 보여주는 사진.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, “~”계는, 화합물 내에 “~”에 해당하는 화합물 또는 “~”의 유도체를 포함하는 것을 의미하는 것일 수 있다. “유도체”는 특정 화합물을 모체로, 작용기의 도입, 산화, 환원, 원자의 치환 등등 모체의 구조와 성질을 변하지 않는 한도에서 변한 화합물을 의미한다.
본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 직접 맞닿게 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서 "~계 반복단위"라 함은 고분자에서 단량체로 "~계 화합물"을 적용하여 중합해 상기 "~계 화합물"에서 유래한 반복단위를 의미한다.
본 명세서에서 A 값과 B 값의 차이라는 의미는 특별한 설명이 없으면 절대값을 의미한다. 즉, A 보다 B가 작은 값이 더라도 A와 B의 차이는 B와 A의 차이와 동일하게 양수인 값으로 표시한다.
본 명세서에서 케이블은 절연전선과 케이블을 포함하는 의미이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 일 실시예인 플렉서블 플랫 케이블을 설명하는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 일 예인 플렉서블 플랫 케이블의 단면을 설명하는 개념도이다. 이하, 본 발명을 상기 도면을 참고해 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 케이블(900)은 절연부(100)과 상기 절연부(100)의 내부에 위치하는 1 개 이상의 도체부(200)를 포함한다.
상기 도체부(200)는 동선, 은선, 알루미늄선, 전기전도성 페이스트 등 전기전도성 물질이 전선의 역할을 하도록 적용되면 족하며, 그 종류나 형태에 제한없이 적용 가능하다.
상기 절연부(100)는 그 내부에 위치하는 상기 도체부(200)를 감싸며 상기 케이블의 도체부(200) 이외의 부분에 절연 특성을 부여한다. 일반적으로 상기 절연부(100)는 제1수지층(10)과 제2수지층(140)이 서로 마주보며 위치한 후 결합되어 상기 절연부(100)가 도체부(200)를 감싸는 형태로 형성될 수 있다(도 2의 (A) 참고). 또한, 상기 절연부(100)는 상기 도체부(200)를 감싸며 상기 제1수지층(120)과 상기 제2수지층(140)을 접합하는 접착층(400, 절연접착층)과 함께 상기 케이블(900)에 포함될 수도 있다(도 2의 (B) 참고). 상기 접착층(200)은 접착수지가 도포되는 형식으로 형성될 수 있고, 별도의 2 이상의 접착층이 상기 도체부(200)를 사이에 두고 서로 접착되어 형성될 수도 있다.
도 2의 (A)와 같은 형태를 갖는 절연부(100)에서 상기 제1수지층(120)과 상기 제2수지층(140)으로 동일한 것이 적용되는 경우에는 이들의 경계선을 구분하기 어려울 수 있다.
상기 절연부(100)는 필름 형태일 수 있으며, 이하에서 절연층(100)이라는 용어와 혼용하여 적용한다.
상기 절연부(100)는 소형화 되는 전자 기기 제품 내부에서 장기간 열이나 습기에 노출되어도 외형이나 물성에 변화가 적은 특성을 가져야 한다. 본 발명의 절연부(100)는 우수한 내열성을 갖는 것으로 아래 식 1로 표시되는 수축률곱(CMD*TD) 값이 0.24 미만인 고분자 수지층을 포함한다.
[식 1]
CMD*TD = CMD * CTD
상기 식 1에서, 상기 CMD*TD은 수축률곱 값이고, 상기 CMD은 길이방향 수축률(%)이며, 상기 CTD은 폭방향 수축률(%)이다.
상기 수축률은 가로 20cm, 세로 1cm 길이의 절연부의 샘플을 150 ℃의 오븐에 30분 동안 투입하여 투입하기 전의 길이 및 투입한 후 길이를 각각 측정한 결과를 아래 식 3에 따라 평가한 값이다.
[식 3]
수축률(%) = [(L0 - L)/L0] x 100
상기 식 3에서, L0는 열처리 전 길이(cm)이고, L은 열처리 후 길이(cm)이다.
상기 고분자 수지층은 상기 길이방향 수축률과 상기 폭방향 수축률 중에서 큰 값이 1.2 % 이하일 수 있고, 1.1 % 이하일 수 있다.
상기 고분자 수지층은 상기 길이방향 수축률과 상기 폭방향 수축률 중에서 작은 값이 0.3 % 이하일 수 있고, 0.25 % 이하일 수 있다.
상기 고분자 수지층은 수축률곱(CMD*TD) 값이 0.23 이하일 수 있고, 0.22 이하일 수 있으며, 0.21 이하일 수 있다.
이러한 특성은 상기 절연부(100)의 내열성이 우수하다는 것을 의미한다.
상기 고분자 수지층은 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위를 85 몰% 이상 포함한다.
상기 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위는 구체적으로, 1,2-사이클로헥산디올, 1,3-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 디올계 화합물로부터 유래한 반복단위 일 수 있다.
상기 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위는 구체적으로 사이클로헥산디올계 화합물에서 유도된 반복단위일 수 있다. 이러한 사이클로헥산디올계 반복단위를 상기 고분자 수지층에 포함하면, 상기 고분자 수지층이 보다 유리전이온도가 높고 내열성이 우수해질 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자 수지층은 상기 고분자 수지층에 포함되는 디올계 반복단위 전체를 기준으로 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위를 85 내지 100 몰% 포함할 수 있고, 90 내지 100 몰%로 포함할 수 있으며, 95 내지 100 몰%로 포함할 수 있고, 98 내지 100 몰%로 포함할 수 있다. 이렇게 고분자 수지층에 디올계 반복단위 전체를 기준으로 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위를 상기 함량으로 적용하는 경우 보다 내열성이 우수하며 내습성도 향상된 고분자 수지층을 제공할 수 있다.
상기 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위는 1,4-사이클로헥산디올(1,4-cyclohexanedimethanol, CHDM)에서 유래하는 반복단위로 이루어진 것일 수 있다.
상기 고분자 수지층은 디올계 반복단위와 디카르복실산계 반복단위를 포함하는 폴리에스테르층일 수 있다.
상기 디올계 반복단위는 위에서 설명한 것과 같이 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위를 포함한다.
상기 디올계 반복단위는 상기 사이클로헥산 골격을 포함하는 디올계 반복단위 이외에 다른 디올계 반복단위를 더 포함하는 경우, 상기 디올계 반복단위는 에틸렌글리콜, 스피로글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-옥탄디올, 1,3-옥탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,5-펜탄디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,1-디메틸-1,5-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 사이클로헥산디메탄올 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 디올계 화합물로부터 유래된 것일 수 있다.
상기 디카르복실산계 반복단위는 상기 디카르복실산계 반복단위 전체를 기준으로 이소프탈산계 반복단위를 1 내지 30 몰% 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 이소프탈산계 반복단위는 상기 디카르복실산계 반복단위 전체를 기준으로 3 내지 25 몰%로 포함할 수 있으며, 5 내지 20 몰%로 포함할 수 있다. 상기 이소프탈산계 반복단위는 이소프탈산계 화합물에서 유래한 반복단위로, 단량체로 이소프탈산계 화합물을 적용하여 얻어진 반복단위이다.
상기 디카르복실산계 반복단위로 상기 이소프탈산계 반복단위를 상기 함량으로 포함하는 경우, 위에서 디올계 반복단위를 포함하여 내열성은 높아지나 결정성도 함께 높아질 수 있는 폴리에스테르 수지의 결정화 속도를 낮추는데 도움을 주면서 내열성은 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
또한, 상기 디카르복실산계 반복단위는 위에서 설명한 이소프탈산계 반복단위를 이외에 다른 디카르복실산계 반복단위를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 디카르복실산계 반복단위는 테레프탈산, 디메틸테레프탈레이트, 이소프탈산, 나프탈렌디카복실산, 오르토프탈산, 사이클로헥산디카르복실산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 데칸디카복실산, 이들의 에스터화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에서 유래한 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 디카르복실산계 반복 단위는 예를 들어, 테레프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌 디카르복실산, 사이클로헥산디카르복실산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나에서 유래된 반복단위를 포함할 수 있다.
상기 디카르복실산계 반복단위는 상기 디카르복실산계 반복단위 전체를 기준으로 테레프탈산계 반복단위를 70 내지 99 몰% 포함할 수 있고, 75 내지 97 몰% 포함할 수 있으며, 80 내지 95 몰%로 포함할 수 있다.
상기 고분자 수지층의 유리전이온도는 87 내지 95 ℃인 폴리에스테르 수지층일 수 있다.
상기 고분자 수지층의 고유 점성도(IV1)는 0.50 dl/g 이상일 수 있고, 0.80 dl/g 이하일 수 있다. 상기 고분자 수지층의 고유 점성도(IV1)는 0.65 dl/g 이상일 수 있으며, 0.75 dl/g 이상일 수 있다.
상기 고분자 수지층은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험 후의 고유 점성도(IV2)는 0.55 dl/g 이상일 수 있고, 0.60 dl/g 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 고분자 수지층은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험을 진행한 후의 고유 점성도 값(IV2)이 0.58 내지 0.62 dl/g인 폴리에스테르일 수 있다. 이러한 고유 점성도 특성은 상기 고분자 수지층이 가수분해에 강한 저항성을 갖는다는 점을 의미하며, 일반적인 폴리에스테르 수지와 비교하여 상당히 우수한 값이다.
상기 고분자 수지층은 아래 식 2로 표시되는 고유 점성도 보존율(Div)이 70 % 이상일 수 있다.
[식 2]
Div = 100 * (IV2 / IV1)
상기 식 2에서, 상기 Div는 고유 점성도 보존율을, 상기 IV1은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험 하기 전의 고분자 수지층의 고유 점성도이며, 상기 IV2는 상기 고온고습시험 한 후의 고분자 수지층의 고유 점성도이다.
상기 고분자 수지층은 고유 점성도 보존율(Div)이 77 % 이상일 수 있고, 75 내지 85 %일 수 있다. 이는 상당히 높은 고유 점성도 보존율로, 이러한 고유 점성도 보존율 값은 본 발명의 내열층에 포함되는 고분자 수지층이 고온 다습 조건에서도 가수분해가 잘 일어나지 않아 내열성과 내습성이 우수함을 의미한다.
상기 고분자 수지층은 이축연신된 폴리에스테르층일 수 있고, 상기 이축연신된 폴리에스테르층 2층이 그 사이에 도체부(200)를 두고 합지된 층일 수 있다.
상기 고분자 수지층은 상기 제1수지층(120), 상기 제2수지층(140), 또는 이들 두 층 모두를 포함할 수 있다.
상기 제1수지층(120)과 상기 제2수지층(140)은 각각 독립적으로 1 내지 150 um의 두께일 수 있고, 1 내지 100 um 두께일 수 있으며, 1 내지 50 um의 두께일 수 있다. 상기 고분자 수지층은 10 내지 300 um 두께일 수 있고, 10 내지 100 um 두께일 수 있으며, 10 내지 80 um 두께일 수 있다. 상기 제1수지층(120)과 상기 제2수지층(140), 그리고 상기 고분자 수지층은 비교적 얇은 두께에서도 우수한 절연특성을 가지며, 내열성과 내습성이 우수한 절연부(100)를 제공할 수 있다.
상기 도체부(200)는 상기 절연부(100)에 포함되는 고분자 수지층과 직접 접촉하며 상기 케이블(900)에 포함될 수 있고, 상기 고분자 수지층과 상기 도체부(200) 사이에 위치하는 접착층(400)에 의해 접착된 형태로 포함될 수 있다. 상기 접착층(400)은 절연접착층이 적용되는 것이 좋으며, 전선, 케이블 등에 활용되는 접착층이라면 제한없이 적용될 수 있다.
상기 케이블(900)은 위에서 설명한 절연부(100)를 감싸는 커버부(300)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 절연부(100)의 상기 도체부(200)와 대향되는 일면과 타면에 제1커버층(320)과 제2커버층(340)을 각각 포함할 수 있다.
상기 커버부(300)은 약 70 um 이하의 코팅층으로 형성될 수 있고, 케이블(900)의 커버층(코팅층)으로 적용될 수 있는 것이라 제한없이 적용 가능하다.
본 발명의 케이블(900)은 상기 위에서 설명한 고분자 수지층을 포함하는 절연부를 포함하며, 고가의 폴리이미드 수지가 아니라 폴리에스테르계 수지를 적용하면서도 우수한 내열성과 내습성을 갖는 절연부(100)를 형성할 수 있다.
상기 케이블(900)은 구체적으로 플렉서블 플렛 케이블일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블(900)은, 절연부(100)과 상기 절연부(100)의 내부에 위치하는 1 개 이상의 도체부(200)를 포함하고, 상기 절연부(100)는 아래 식 2로 표시되는 고유 점성도 보존율(Div)이 70 % 이상인 고분자 수지층을 포함한다.
[식 2]
Div = 100 * (IV2 / IV1)
상기 식 2에서, 상기 Div는 고유 점성도 보존율을, 상기 IV1은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험 하기 전의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이며, 상기 IV2는 상기 고온고습시험 한 후의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이다.
상기 고분자 수지층에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 케이블 절연부의 제조방법은, 준비단계, 성형단계, 연신단계, 그리고 열고정단계를 포함하여 위의 식 1로 표시되는 수축률곱(CMD*TD) 값이 0.24 미만인 상기 고분자 수지층 및/또는 위의 식 2로 표시되는 고유 점성도 보존율(Div)이 70 % 이상인 고분자 수지층을 포함하는 절연부를 제조한다.
상기 준비단계는 i) 디카르복실산계 화합물 및 ii) 사이클로헥산디올계 화합물을 85 몰% 이상 포함하는 디올계 화합물을 포함하는 절연부용 조성물을 중합하여 절연성의 고분자 수지 용융물을 제조한다.
상기 디카르복실산계 화합물, 상기 사이클로헥산디올계 화합물, 그리고 디올계 화합물에 대한 구체적인 설명, 이들의 함량 들은 위에서 설명한 고분자 수지층에 대한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
상기 절연부용 조성물은 위에서 언급한 디카르복실계 화합물, 디올계 화합물을 단량체로 적용하는 것 이외에 필요에 따라 가소제, 충진제, 활제, 광안정제, 안료, 염료, 항균제, 가공조제, 블로킹방지제. UV 흡수제, 난연제 등 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 성형단계는 상기 고분자 수지 용융물을 압출하여 미연신필름을 성형하는 단계이다. 상기 압출은 압출기기 적용될 수 있으며, 통상의 고분자 수지를 용융 압출하여 필름 또는 시트를 형성하는 방법이라면 제한없이 적용 가능하다.
상기 연신단계는 상기 미연신필름을 길이 방향 및 폭 방향으로 2축 연신하여 연신필름을 제조하는 단계이다.
상기 2축 연신은 제1 방향 및 제2 방향의 2 방향으로 미연신 필름을 연신한다. 상기 제1방향은 길이방향(longitudinal direction, LD), 즉 기계방향(mechanical direction, MD)이다. 상기 제2방향은 폭 방향(transverse direction, TD), 즉 텐터 방향(tenter direction, TD)이다.
연신비는 길이 방향으로 2 내지 4 배, 구체적으로 2.5 내지 3.5 배, 보다 구체적으로 2.7 내지 3.0 배일 수 있다. 연신비는 폭 방향으로 2.5 내지 4.5 배, 구체적으로 3 내지 4.2 배, 보다 구체적으로 3.2 내지 4.2 배일 수 있다.
길이 방향 및 폭 방향 연신비의 곱(MD×TD)은 8 내지 16, 구체적으로 9 내지 14, 보다 구체적으로 10 내지 12일 수 있다.
상기 절연부의 연신비, 연신비 곱 값 등은, 광학용 등 다른 용도로 적용되는 폴리에스테르 필름과 비교하여 상대적으로 낮은 편으로, 본 발명의 절연부가 가지는 기계적 강도 등의 특성을 고려한 값이다.
길이 방향 연신 속도는 22 내지 500 m/분, 구체적으로 25 내지 400 m/분, 보다 구체적으로 25 내지 200 m/분일 수 있다. 길이 방향 연신 속도가 22 m/분 이상일 경우 본 발명에서 목적하는 배향성을 유지하는데 유리하며, 길이 방향 연신 속도와 연신비에 따라 결정성이 부여되므로 폭 방향 연신 속도는 길이 방향 연신 조건에 따라 달라질 수 있다.
상기 열고정단계는 상기 연신필름을 230 내지 265 ℃의 열고정 온도에서 열고정하여 절연성 고분자 수지층을 제조하는 단계이다. 상기 열고정이 230 ℃ 미만에서 진행되는 경우에는 필름의 수축율이 높아질 수 있고, 265 ℃ 초과로 진행되는 경우 필름이 결정화되기 쉬워 기계적 물성이 오히려 떨어질 수 있으며, 필름 형태로 제작이 어려울 수 있다.
상기 열고정 온도는 235 내지 263 ℃일 수 있고, 238 내지 260 ℃일 수 있다. 이러한 온도에서 열고정을 진행하는 경우 고분자 사실에 배향성을 부여할 수 있고 가수분해에 따른 고분자 사슬의 손상을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 케이블의 제조방법은 위에서 설명하는 케이블 절연부인 고분자 수지층을 2 개 준비하고, 상기 2 개의 고분자 수지층 사이에 1개 이상의 도체부를 위치시켜 케이블용 적층체를 형성하는 배치단계; 그리고 상기 케이블용 적층체를 가압하여 케이블을 제조하는 제조단계;를 포함한다.
상기 배치단계는 필요에 따라 상기 고분자 수지층과 도체부 사이에 접착층을 위치시키는 과정 또는 접착층을 도포하는 과정이 더 포함될 수 있다.
상기 고분자 수지층, 절연부(100), 접착층(400), 케이블(900) 등에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 실시예 및 비교예들의 제조
1) 실시예 1 및 2
하기 표 1에 표시된 디올계 화합물 및 디카르복실산계 화합물을 각각 디올 화합물과 디카르복실계 화합물 전체를 기준으로 하기 몰%로 에스테르 교환 반응시켜 공중합하여 폴리에스테르 수지를 제조하였다. 150°C에서 4시간 건조하고 280 내지 300°C에서 스크류가 구비된 압출기를 통하여 용융 압출한 후, 20 ℃로 냉각된 냉각롤에 밀착시켜 미연신필름을 얻었다. 상기 절연 시트를 곧바로 90 ℃로 예열한 후, 110 내지 140 ℃에서 길이 방향 및 폭 방향으로 각각 3.0 배 및 3.6 배 연신하여 연신필름을 제조였다. 상기 연신필름을 하기 표 1에 표시된 열고정 온도에서 열고정하여, 하기 표 1에 표시된 두께의 고분자 수지층을 제조하였다.
2) 비교예 1 내지 3
아래 표 1에 제시된 화합물을 적용하여 실시예와 동일하게 제조하였다. 다만, 열고정 온도는 아래 표 1에 각각 제시된 온도로 적용하였다.
3) 비교예 4 및 5
PEN(Poly(ethylene naphthalene 2,6-dicarboxylate), SKC 제조)로 수지와 PI(Polyimide, 에스케이씨코오롱아이피 제조)로 수지는 각각 제조사로부터 입수하여 아래 표 1에 제시된 두께의 필름으로 제조한 후 이하 물성 평가에 적용하였다.
수지의 조성 필름 공정 비고
디올계 화합물[몰%] 디카르복실산계 화합물[몰%] 열고정 온도(℃) 두께
(μm)
EG* CHDM* TPA* IPA*
실시예 1 - 100 95 5 240 25 PET
실시예 2 - 100 80 20 240 25 PET
비교예 1 100 - 100 - 230 25 PET
비교예 2 70 30 100 - 120 25 PETG
비교예 3 40 60 100 - 120 25 PCTG
비교예 4 - 240 25 PEN
비교예 5 - - 25 PI
* EG: 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)
CHDM: 사이클로헥산디메탄올(Cyclohexanedimethanol)
TPA: 테레프탈산(Terephthalic acid)
IPA: 이소프탈산(Isophthalic acid)
2. 물성 측정 방법
1) 유리 전이 온도(Tg)
TA사, DSC, Q2000 모델로 유리 전이 온도를 측정하였다.
2) 고유 점성도(IV) 보존율
121 ℃, 96 시간(hr), 및 100 RH% 조건에서 절연부를 고온 고습 실험(Pressure Cooker Test)하여, 실험 전후의 고유 점성율을 측정하고, 식 2에 따라 고유 점성도 보존율을 계산하였다.
[식 2]
Div = 100 * (IV2 / IV1)
상기 식 2에서, 상기 Div는 고유 점성도 보존율을, 상기 IV1은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험 하기 전의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이며, 상기 IV2는 상기 고온고습시험 한 후의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이다.
3) 수축률 측정 및 수축률값 도출
가로 20cm, 세로 1cm 길이의 절연부의 샘플을 150 ℃의 오븐에 30분 동안 투입하여, 투입하기 전의 길이 및 투입한 후 길이를 각각 측정하여, 수축률 값은 아래 식 3에 따라 평가하고, 식 1로 수축률곱 값을 계산했다.
[식 3]
수축률(%) = [(L0 - L)/L0] x 100
상기 식 3에서, L0는 열처리 전 길이(cm)이고, L은 열처리 후 길이(cm)이다.
[식 1]
CMT = CMD x CTD
상기 식 1에서, 상기 CMT는 수축률곱 값이고, 상기 CMD은 길이방향 수축률(%)이며, 상기 CTD은 폭방향 수축률(%)이다.
3. 물성 측정 결과
위의 물성평가기준에 따라 평가한 실시예 및 비교예의 물성을 아래 표 2에 정리하였다.
Tg
(℃)		 수축율
MD
(%)		 수축율
TD
(%)		 수축율곱
MD * TD		 고유 점성율(IV) IV 보존율
(%)
0 hr 96 hr
실시예 1 91.9 0.9 0.2 0.18 0.8 0.65 81
실시예 2 88.4 1.0 0.2 0.2 0.79 0.63 80
비교예 1 78.2 1.5 0.2 0.3 0.71 0.23 32
비교예 2 83 5.0 이상 5.0 이상 25이상 0.72 0.34 47
비교예 3 86.1 5.0 이상 5.0 이상 25이상 0.72 0.5 69
비교예 4 123 0.6 0.4 0.24 0.69 0.38 55
비교예 5 360~410 0 0 0 측정 불가 측정 불가 측정 불가
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 4에 비하여 고유 점성율의 보존율이 높게 나타난다는 점을 확인할 수 있었다. 특히, 비교예 1과 비교예 2를 실시예들의 측정 결과와 비교하면 약 2배 이상의 보존율을 나타내, 실시예의 절연층이 가수분해에 강한 특성을 가지며 내열성과 내습성이 우수하다는 점을 보여준다는 점이 확인되었다.
또한, 실시예 1 및 2는 수축률 면에서도 월등한 특성을 보여주었는데, 길이방향 수축률과 폭방향 수축률이 모두 비교적 작은 값을 가졌으며, 수축률곱 값도 가장 낮은 값을 가졌다. 이는 내열성이 우수하다는 점을 보여주는 것으로, 폴리이미드를 제외한 다른 비교예들과 비교해 월등한 값을 갖는 것으로 나타났다.
폴리이미드 필름을 적용한 비교예 6의 경우에는 고유점성도 보존율이나 수축률의 면에서 모두 실시예보다 우수한 결과를 보여주었으나, 제품의 단가가 상당히 높은 편으로 케이블의 절연층으로 그 적용에 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 절연층은 플렉서블 플랫 케이블과 같은 물품에 적용하여 기존 절연층에 부족했던 내열성과 내습성과 같은 물성을 향상시킨 경쟁력 있는 절연층으로 적용 가능한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 절연부, 절연층 120: 제1수지층
140: 제2수지층 200: 도체부, 도선
300: 커버부 320: 제1커버층
340: 제2커버층 400: 접착층
900: 케이블, 플렉서블 플랫 케이블(FFC)

Claims (10)

  1. 절연부과 상기 절연부의 내부에 위치하는 1 개 이상의 도체부를 포함하고,
    상기 절연부는 아래 식 1로 표시되는 수축률곱(CMD*TD) 값이 0.24 미만인 고분자 수지층을 포함하는, 케이블.
    [식 1]
    CMD*TD = CMD * CTD
    상기 식 1에서,
    상기 CMD*TD은 수축률곱 값이고, 상기 CMD은 길이방향 수축률(%)이며, 상기 CTD은 폭방향 수축률(%)이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지층은 상기 디올계 반복단위를 포함하며,
    상기 디올계 반복단위 전체를 기준으로 사이클로헥산 골격을 갖는 디올계 반복단위를 85 몰% 이상 포함하는, 케이블.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지층은 상기 길이방향 수축률과 상기 폭방향 수축률 중에서 큰 값이 1.2 % 이하인, 케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연부는 디올계 반복단위와 디카르복실산계 반복단위를 포함하는 폴리에스테르층인, 케이블.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디카르복실산계 반복단위는 상기 디카르복실산계 반복단위 전체를 기준으로 이소프탈산계 반복단위를 1 내지 30 몰% 포함하는, 케이블.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지층은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험을 진행한 후의 고유 점성도 값이 0.55 dl/g 이상인, 케이블.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 케이블은 플렉서블 플랫 케이블인, 케이블.
  8. 절연부과 상기 절연부의 내부에 위치하는 1 개 이상의 도체부를 포함하고,
    상기 절연부는 아래 식 2로 표시되는 고유 점성도 보존율(Div)이 70 % 이상인 고분자 수지층을 포함하는, 케이블.
    [식 2]
    Div = 100 * (IV2 / IV1)
    상기 식 2에서,
    상기 Div는 고유 점성도 보존율을, 상기 IV1은 121 ℃, 100 RH% 조건에서 96 시간 동안 고온고습시험 하기 전의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이며, 상기 IV2는 상기 고온고습시험 한 후의 고분자 수지층의 고유 점성도(dl/g)이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고분자 수지층은 상기 길이방향 수축률과 상기 폭방향 수축률 중에서 작은 값이 0.3 (%) 이하인, 케이블.
  10. i) 디카르복실산계 화합물 및 ii) 사이클로헥산디올계 화합물을 85 몰% 이상 포함하는 디올계 화합물을 포함하는 절연부용 조성물을 중합하여 절연성의 고분자 수지 용융물을 제조하는 준비단계;
    상기 고분자 수지 용융물을 압출하여 미연신필름을 성형하는 성형단계;
    상기 미연신필름을 길이 방향 및 폭 방향으로 2축 연신하여 연신필름을 제조하는 연신단계; 그리고
    상기 연신필름을 230 내지 265 ℃의 열고정 온도에서 열고정하여 절연성 고분자 수지층을 제조하는 열고정단계;를 포함하여
    아래 식 1로 표시되는 수축률곱(CMD*TD) 값이 0.24 미만인 상기 고분자 수지층을 포함하는 절연부를 제조하는, 케이블 절연부의 제조방법.
    [식 1]
    CMD*TD = CMD * CTD
    상기 식 1에서,
    상기 CMD*TD은 수축률곱 값이고, 상기 CMD은 길이방향 수축률(%)이며, 상기 CTD은 폭방향 수축률(%)이다.
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