KR20200079201A - 수트리 저항성 전기 케이블 - Google Patents

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KR20200079201A
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크리스티안 쾰블린
가브리엘 페레고
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넥쌍
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Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 올레핀 폴리머 및 적어도 하나의 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 제1 조성물로부터 획득된 적어도 하나의 전기 절연층과, 적어도 하나의 비극성 올레핀 폴리머를 포함하는 제2 조성물로부터 획득된 적어도 하나의 반도전층을 포함하는 전기 케이블에 관한 것이다.

Description

수트리 저항성 전기 케이블{ELECTRIC CABLE RESISTANT TO WATER TREES}
본 발명은 적어도 하나의 올레핀 폴리머 및 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜을 포함하는 제1 조성물로부터 수득된 적어도 하나의 전기 절연층, 및 적어도 하나의 비극성 올레핀 폴리머를 포함하는 제2 조성물로부터 수득된 적어도 하나의 반도체 층을 포함하는 전기 케이블에 관한 것이다.
본 발명은 독점적으로 그런 것은 아니지만 전형적으로, 육상, 수중, 및 지상 송전 분야에서, 또는 심지어 항공술에서, 직류이든 교류이든 상관없이, 송전을 위해 의도된 전기 케이블에 적용되며, 특히 중압 전력 케이블(특히 6 내지 45~60 kV) 또는 고압 전력 케이블(특히 60 kV 초과, 그리고 최대 400 kV일 수 있음)에 적용된다.
본 발명은 특히, 전압 하의 습한 환경에서 개선된 내노화성을 갖는 전기 케이블에 적용된다.
중압 및 고압 전력 케이블은 이들의 수명에 걸쳐서 환경의 습기와 접촉될 수 있다. 존재하는 전계 및 폴리머 재료와 조합되는 습기의 존재는 케이블의 절연 특성의 점진적인 열화(degradation)를 촉진시킨다. 따라서, "물 트리(water treeing) 성장"으로 잘 알려진 이러한 열화 메커니즘은 해당 케이블의 파괴를 유발할 수 있으므로, 정전으로 인해 야기되는 잘 알려진 경제적 영향과 함께 송전망의 신뢰성에 상당한 위협이 된다.
물 트리의 형성을 감소시키는 다양한 화학 구조의 수많은 화합물이 폴리에틸렌계 케이블에서 제안되었다. 특히, EP 0223180A1 문헌은 이러한 물 트리를 제한하고, 전기 케이블의 전기 절연층에 사용되도록 의도된 조성물을 기술한다. 이러한 조성물은 에틸렌 올리고머 및 비닐 아세테이트의 코폴리머와 같은, 에틸렌계 올리고머 및 알파-불포화 에스테르의 코폴리머, 및 폴리에틸렌 또는 폴리비닐 아세탈과 같은 폴리머 재료를 포함한다. 그러나, 이러한 조성물이 물 트리를 감소시킬 수 있게 하더라도, 물 트리와 연관된 열화를 크게 제한하도록 최적화되어 있지 않다. 더욱이, 에틸렌 및 비닐 아세테이트의 코폴리머는 열적으로 안정적이지 않으며, 특히 구체적으로 이들이 전기 절연층에 사용되는 경우, 가교 시에 빠르게 열화할 수 있다. 또한, 이러한 조성물이 전기 절연층에 대한 물 트리를 감소시킬 수 있게 하더라도, 이의 모든 성분이 물 트리의 형성 및 성장에 상당한 영향을 주는 적어도 하나의 반도체 층(예를 들어, 이층 또는 삼층 절연부)을 포함하는 케이블에 사용하기 위해 최적화되어 있지 않다. 과거의 연구는 물 트리의 형성 및 성장을 지연시키는 수많은 전기 절연성 조성물로 이어졌다. 그럼에도 불구하고, 실제로 물 트리의 형성 및 성장에 대한 반도체 층의 영향은 연구되지 않았으므로, 이층 또는 삼층 케이블은 현재 이러한 물 트리와 연관된 열화를 제한하도록 최적화되어 있지 않다.
결과적으로, 본 발명의 목적은 바람직하게는 우수한 기계적 특성을 보장하면서, 전계가 존재하는 습한 환경에서 개선된 내노화성을 갖는, 특히 중압 또는 고압의 이층 또는 삼층 전기 케이블을 제안함으로써, 종래기술의 기술 단점을 극복하는 것이다.
이러한 목적은 아래에 설명될 본 발명에 의해 달성된다.
먼저, 본 발명은 전기 케이블에 관한 것으로서, 전기 케이블은, 적어도 하나의 신장형 전기 전도성 요소; 상기 신장형 전기 전도성 요소를 둘러싸는 적어도 하나의 전기 절연층; 및 적어도 하나의 반도체 층을 포함하며, 전기 절연층은 적어도 하나의 올레핀 폴리머 및 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜을 포함하는 제1 조성물로부터 수득되고, 반도체 층은 적어도 하나의 비극성 올레핀 폴리머를 포함하는 제2 조성물로부터 수득되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 적어도 하나의 올레핀 폴리머 및 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜을 포함하는 제1 조성물로부터 수득된 전기 절연층, 및 적어도 하나의 비극성 올레핀 폴리머를 포함하는 제2 조성물로부터 수득된 반도체 층의 조합물로 인해, 바람직하게는 우수한 기계적 특성을 보장하면서, 전계가 존재하는 습한 환경에서 내노화성이 크게 개선된다.
제1 조성물
폴리알킬렌 글리콜
전기 절연층을 수득하기 위한 제1 조성물은 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜을 포함한다.
폴리알킬렌 글리콜은 바람직하게는 실온(예를 들어, 18 내지 25℃)에서 고체 형태이다. 이것은 예를 들어 전기 절연층을 제조하기 위한 공정 동안, 보다 우수한 열 안정성을 가능하게 할 수 있다. 또한, 실온에서의 고체 형태는 폴리알킬렌 글리콜의 이동 및 도포를 원활하게 할 수 있다.
폴리알킬렌 글리콜은 적어도 2000 g/mol, 바람직하게는 적어도 약 5000 g/mol, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 10000 g/mol의 분자량을 가질 수 있다.
폴리알킬렌 글리콜은 바람직하게는 약 50000 g/mol 이하, 그리고 특히 바람직하게는 약 30000 g/mol 이하의 분자량을 갖는다.
폴리알킬렌 글리콜은 특히 종래기술에서 잘 알려진 조건에 따라, 물 및/또는 모노올, 디올 또는 폴리올, 및 촉매의 존재 시에 하나 이상의 알킬렌 옥사이드 모노머(들)의 중합에 의해 수득될 수 있다.
폴리알킬렌 글리콜은 하기의 화학식 (I)에 해당할 수 있다:
Figure pat00001
,
여기서, 1 ≤ u ≤ 4이고; 1 ≤ v ≤ 2이며; R1은 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이고; 0 ≤ x ≤ 1이며; 0 ≤ y ≤ 1이고; w는 분자량이 본 발명에 정의된 것과 같도록 하는 방식으로 선택되며; x, y, z, u, v 및 w는 정수이고, x 및 y 중 적어도 하나는 0과 다르다.
폴리알킬렌 글리콜은 바람직하게는, 폴리프로필렌 글리콜(x = 0, y = 1, R1은 메틸기이고, v = 1), 폴리에틸렌 글리콜(x = 1, y = 0, 및 u = 2), 또는 폴리(에틸렌-프로필렌) 글리콜(x = 1, y = 1, R1은 메틸기이고, u = 2, 및 v = 1)로부터 선택된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 따라, 폴리알킬렌 글리콜은 폴리에틸렌 글리콜이다.
제1 조성물은 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 0.05 중량%, 바람직하게는 적어도 약 0.1 중량%, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 0.2 중량%의 폴리알킬렌 글리콜을 포함할 수 있다.
제1 조성물은 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 5 중량% 이하, 바람직하게는 약 1.5 중량% 이하, 그리고 특히 바람직하게는 약 1 중량% 이하의 폴리알킬렌 글리콜을 포함할 수 있다.
올레핀 폴리머
제1 조성물은 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 60 중량%, 바람직하게는 적어도 약 70 중량%, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 90 중량%의 올레핀 폴리머를 포함할 수 있다.
제1 조성물은 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 98.5 중량% 이하, 바람직하게는 약 90 중량% 이하, 그리고 특히 바람직하게는 약 85 중량% 이하의 올레핀 폴리머를 포함할 수 있다.
제1 조성물의 올레핀 폴리머는 올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머이다.
특정 실시형태에서, 올레핀 폴리머는 C2-C12 올레핀, 바람직하게는 C2-C10 올레핀, 특히 바람직하게는 C2-C8 올레핀으로부터 선택된 올레핀의 폴리머이고, 특히 보다 바람직하게는 에틸렌 폴리머이다.
올레핀은 바람직하게는 알파-올레핀이다.
제1 조성물의 올레핀 폴리머는, 선택적으로 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머와 조합되는 비극성 올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머(이하에서 상세히 설명되는 바와 같은 제1 변형예); 또는 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머(이하에서 상세히 설명되는 바와 같은 제2 변형예)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 제1 조성물은 (예를 들어, 제1 조성물의 올레핀 폴리머로서, 또는 제1 조성물의 올레핀 폴리머와 조합하여 사용되는 폴리머로서) 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 2 중량%, 바람직하게는 적어도 약 5 중량%, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 10 중량%의 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머를 포함한다.
제1 변형예에 따라, 제1 조성물의 올레핀 폴리머는 비극성 올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머이며, 바람직하게는 비극성 올레핀 호모폴리머이다.
본 발명에서, "비극성"이라는 표현은 이러한 유형의 폴리머가 예를 들어, 아세테이트, 아크릴레이트, 히드록실, 니트릴, 카르복실, 카르보닐, 에테르, 에스테르 기, 또는 종래기술에 잘 알려진 극성 특성의 임의의 다른 기와 같은, 극성 작용기를 포함하지 않음을 의미한다. 예를 들어, 비극성 폴리머는, 에틸렌 및 비닐 아세테이트(EVA)의 코폴리머, 에틸렌 및 부틸 아크릴레이트(EBA)의 코폴리머, 에틸렌 및 에틸 아크릴레이트(EEA)의 코폴리머, 에틸렌 및 메틸 아크릴레이트(EMA)의 코폴리머, 또는 에틸렌 및 아크릴산(EAA)의 코폴리머의 유형의 에틸렌 코폴리머들로부터 선택된 것과 같은, 하나 이상의 극성 모노머를 포함하는 폴리머와 상이하다.
이러한 제1 변형예에 따라, 비극성 올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머는 C3-C12 올레핀, 바람직하게는 C3-C10 올레핀, 그리고 특히 바람직하게는 C3-C8 올레핀 및 에틸렌의 코폴리머; 또는 에틸렌 호모폴리머일 수 있다.
이러한 제1 변형예에 따라, 보다 구체적으로는 저밀도 폴리에틸렌이 바람직하다.
이러한 제1 변형예에 따라, 제1 조성물은 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머를 더 포함할 수 있다. 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머의 존재는 유리하게는 전압 하의 습한 환경에서 내노화성을 개선할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에서, "극성"이라는 표현은 극성 작용기, 특히 아세테이트, 아크릴레이트, 히드록실, 니트릴, 카르복실, 카르보닐, 에테르, 에스테르 기, 또는 종래기술에 잘 알려진 극성 특성의 임의의 다른 기를 포함하는 폴리머를 의미한다.
상기 코모노머는 제1 조성물에 존재하는 폴리머(들)의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 1 중량%, 바람직하게는 적어도 약 1.5 중량%, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 2 중량%를 나타낼 수 있다.
본 발명에서, 제1 조성물 중의 폴리머(들)의 총 중량은 폴리알킬렌 글리콜의 중량을 포함하지 않는다.
상기 코모노머는 제1 조성물에 존재하는 폴리머(들)의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 이하, 바람직하게는 약 8 중량% 이하, 그리고 특히 바람직하게는 약 6 중량% 이하를 나타낼 수 있다.
올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머는, C2-C12 올레핀, 바람직하게는 C2-C10 올레핀, 특히 바람직하게는 C2-C8 올레핀, 그리고 특히 보다 바람직하게는 C2 올레핀의 코폴리머(에틸렌 코폴리머); 및 극성 코모노머의 코폴리머로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에서, 극성 코모노머는, 아크릴레이트, 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 아크릴레이트, 특히 바람직하게는 메틸, 에틸, 2-헥실에틸, 또는 부틸 아크릴레이트, 그리고 특히 보다 바람직하게는 부틸 아크릴레이트로부터 선택된다.
이러한 제1 변형예의 특히 바람직한 실시형태에 따라, 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머는 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트의 코폴리머이거나, 또는 유리하게는 에틸렌 및 부틸 아크릴레이트의 코폴리머이다.
이러한 제1 변형예에 따라, 제1 조성물은 보다 구체적으로는, 약 70 내지 90 중량%의 상기 비극성 올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머, 및 약 10 내지 30 중량%의 상기 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머를 포함한다.
제2 변형예에 따라, 제1 조성물의 올레핀 폴리머는 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머이다. 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머의 존재는 유리하게는 전압 하의 습한 환경에서 내노화성을 개선할 수 있도록 할 수 있다.
상기 코모노머는 상기 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 1 중량%, 바람직하게는 적어도 약 1.5 중량%, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 2 중량%를 나타낼 수 있다.
상기 코모노머는 상기 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 이하, 바람직하게는 약 8 중량% 이하, 그리고 특히 바람직하게는 약 6 중량% 이하를 나타낼 수 있다.
올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머는, C2-C12 올레핀, 바람직하게는 C2-C10 올레핀, 특히 바람직하게는 C2-C8 올레핀, 그리고 특히 보다 바람직하게는 C2 올레핀의 코폴리머(에틸렌 코폴리머); 및 극성 코모노머의 코폴리머로부터 선택될 수 있다.
일 실시형태에서, 극성 코모노머는, 아크릴레이트, 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 아크릴레이트, 특히 바람직하게는 메틸, 에틸, 2-헥실에틸, 또는 부틸 아크릴레이트, 그리고 특히 보다 바람직하게는 부틸 아크릴레이트로부터 선택된다.
이러한 제2 변형예의 특히 바람직한 실시형태에 따라, 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머는 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트의 코폴리머이거나, 또는 유리하게는 에틸렌 및 부틸 아크릴레이트의 코폴리머이다.
이러한 제2 변형예에 따라, 제1 조성물은 보다 구체적으로는, 약 80 내지 98.5 중량%의 상기 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머를 포함한다.
제1 조성물은 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 50 중량%, 바람직하게는 적어도 약 80 중량%, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 95 중량%의 폴리머(들)를 포함할 수 있다. 본 발명에서, 제1 조성물 중의 폴리머(들)의 총 중량은 폴리알킬렌 글리콜의 중량을 포함하지 않는다.
본 발명의 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머는 바람직하게는 EVA와 상이하다. 이것은 예를 들어, 전기 절연층의 열 열화를 방지할 수 있도록 할 수 있다.
전기 절연층
본 발명에서, "전기 절연층"은 직류로 25℃에서 측정되는 전기 전도율이 1·10-8 S/m(미터당 지멘스) 이하, 바람직하게는 1·10-9 S/m 이하, 그리고 특히 바람직하게는 1·10-10 S/m(미터당 지멘스) 이하일 수 있는 층을 의미한다.
전기 절연층은 바람직하게는 가교 층이다. 가교된 전기 절연층은 개선된 기계적 특성을 가질 수 있게 하며, 따라서 케이블의 최대 작동 온도가 이에 따라 증가될 것이다.
본 발명에서, "가교 층"이라는 표현은 표준 ASTM D2765-01(자일렌으로 추출)에 따른 겔 함량이 적어도 약 40%, 바람직하게는 적어도 약 50%, 바람직하게는 적어도 약 60%, 특히 바람직하게는 적어도 약 70%, 그리고 특히 보다 바람직하게는 적어도 약 80%인 층을 의미한다.
결과적으로, 제1 조성물은 바람직하게는 가교성이다.
제1 조성물은 적어도 하나의 가교제를 더 포함할 수 있다.
가교제는 유기 과산화물, 실란, 및/또는 폴리올레핀을 가교시키기 위해 적합한 임의의 다른 가교제로부터 선택될 수 있다.
유기 과산화물의 실시예로서, tert-부틸큐밀 과산화물 유형 또는 디큐밀 과산화물 유형의 과산화물, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥신-3, 또는 1,3- 및 1,4-비스(tert-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠을 언급할 수 있다.
제1 조성물은 전형적으로, 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.5 내지 2.5 중량%, 그리고 바람직하게는 약 1.3 내지 2.0 중량%의 가교제를 포함할 수 있다.
제1 조성물은 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
첨가제는 당업자에게 잘 알려져 있으며, 윤활제, 상용화제, 커플링제, 안정제, 물 트리를 환원시키는 화합물, 산화방지제, 안료, 전기 비-전도성 충전제, 전기 절연층의 내화 특성을 개선하도록 의도된 무할로겐 미네랄 충전제, 및 이들의 혼합물과 같은, 도포를 촉진시키는 작용제로부터 선택될 수 있다.
제1 조성물은 전형적으로, 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 5 중량%, 그리고 바람직하게는 약 0.1 내지 2 중량%의 첨가제(들)를 포함할 수 있다.
산화방지제는 바람직하게는 간섭 페놀, 황계 산화방지제, 인계 산화방지제, 아민형의 산화방지제, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
간섭 페놀의 실시예로서, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)(Irganox® 1010), 옥타데실 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트(Irganox® 1076), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠(Irganox® 1330), 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸(Irgastab® KV10 또는 Irganox® 1520), 2,2'-티오비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀)(Irganox® 1081), 2,2'-티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트](Irganox® 1035), 2,2'-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀), 1,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나모일)히드라진(Irganox® MD 1024), 트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트(Irganox® 3114), 또는 2,2'-옥사미도-비스(에틸-3(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)를 언급할 수 있다.
황계 산화방지제의 실시예로서, 디도데실-3,3'-티오디프로피오네이트(Irganox® PS800), 디스테아릴 티오디프로피오네이트 또는 디옥타데실-3,3'-티오디프로피오네이트(Irganox® PS802), 비스[2-메틸-4-{3-n-알킬 (C12 또는 C14) 티오프로피오닐옥시}-5-tert-부틸페닐]설파이드, 티오비스-[2-tert-부틸-5-메틸-4,1-페닐렌] 비스 [3-(도데실티오)프로피오네이트], 또는 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸(Irganox® 1520 또는 Irgastab® KV10)과 같은 티오에테르를 언급할 수 있다.
인계 산화방지제의 실시예로서, 트리스(2,4-디-tert-부틸-페닐)포스파이트(Irgafos® 168) 또는 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리톨 디포스파이트(Ultranox® 626)와 같은, 포스파이트 또는 포스포네이트를 언급할 수 있다.
아민형의 산화방지제의 실시예로서, 페닐렌 디아민(예를 들어, 1PPD 또는 6PPD와 같은 파라페닐렌 디아민), 디페닐아민 스티렌, 디페닐아민, 4-(1-메틸-1-페닐에틸)-N-[4-(1-메틸-1-페닐에틸)페닐]아닐린(Naugard 445), 메르캅토벤즈이미다졸, 또는 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린(TMQ)을 언급할 수 있다.
본 발명의 케이블의 전기 절연층은 적어도 하나의 올레핀 폴리머, 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜, 및 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있으며, 전술한 성분들은 본 발명에서 정의된 바와 같다.
전기 절연층의 다양한 성분의 비율은 제1 조성물의 이러한 동일한 성분에 대해 본 발명에서 설명된 것과 동일할 수 있다.
본 발명의 케이블의 전기 절연층은 바람직하게는, 특히 당업자에게 잘 알려진 기술에 의해 압출된 층이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 전기 절연층은 적어도 약 28 kV/mm, 바람직하게는 적어도 약 30 kV/mm, 특히 바람직하게는 적어도 약 35 kV/mm, 그리고 특히 보다 바람직하게는 적어도 약 40 kV/mm의 습한 환경에서의 노화 후 파괴 전압을 갖는다.
습한 환경에서의 노화 후 파괴 전압은 예를 들어 1년 또는 2년 동안 지속되는, 습한 환경에서 그리고 전계 하에서, 실제 케이블에 대한 장기 테스트에 의해 측정되며, 이는 표준 HD 605, S2:2008, 5.4.15.3 단락에 따른 "CENELEC 테스트"라는 명칭으로 당업자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 전기 절연층은 약 50% 이하, 바람직하게는 약 45% 이하, 특히 바람직하게는 약 40% 이하, 그리고 특히 보다 바람직하게는 약 30% 이하의 습한 환경에서의 노화 후 파괴 전압 감소를 갖는다.
제2 조성물
전도성 충전제
제2 조성물은 특히 층을 반도체로 만들기에 충분한 양으로, 특히 적어도 하나의 전도성 충전제를 포함한다.
제2 조성물은 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 6 중량%의 전도성 충전제, 바람직하게는 적어도 약 10 중량%의 전도성 충전제, 바람직하게는 적어도 약 15 중량%의 전도성 충전제, 그리고 더욱 더 바람직하게는 적어도 약 25 중량%의 전도성 충전제를 포함할 수 있다.
제2 조성물은 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 45 중량% 이하의 전도성 충전제, 그리고 바람직하게는 약 40 중량% 이하의 전도성 충전제를 포함할 수 있다.
전도성 충전제는 바람직하게는 전기 전도성 충전제이다.
전도성 충전제는 유리하게는 카본 블랙, 흑연, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
비극성 올레핀 폴리머
제2 조성물의 비극성 올레핀 폴리머는 C2-C12 올레핀, 바람직하게는 C2-C10 올레핀, 특히 바람직하게는 C2-C8 올레핀으로부터 선택된 올레핀의 호모폴리머 및 코폴리머로부터 선택되며, 특히 보다 바람직하게는 에틸렌 폴리머이다.
올레핀은 바람직하게는 알파-올레핀이다.
보다 구체적으로, 제2 조성물은 에틸렌 폴리머, 프로필렌 폴리머, 및 이들의 혼합물로부터 선택되고, 바람직하게는 에틸렌 폴리머(즉, 에틸렌 호모폴리머 및 코폴리머)로부터 선택되는, 적어도 하나의 비극성 올레핀 폴리머를 포함한다.
에틸렌 폴리머의 실시예로서, 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 예를 들어 폴리에틸렌-옥텐(PEO)과 같은 에틸렌 및 알파-올레핀의 코폴리머, 에틸렌 및 프로필렌(EPR)의 코폴리머, 예를 들어 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)의 삼원 폴리머와 같은 에틸렌 및 프로필렌(EPT)의 삼원 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 언급할 수 있다.
본 발명에서, "저밀도"란 표현은 약 0.91 내지 0.925의 밀도를 의미하며, 상기 밀도는 표준 ISO 1183A에 따라(23℃의 온도에서) 측정된다.
본 발명에서, "초저밀도"란 표현은 약 0.850 내지 0.909의 밀도를 의미하며, 상기 밀도는 표준 ISO 1183A에 따라(23℃의 온도에서) 측정된다.
본 발명에서, "중밀도"란 표현은 약 0.926 내지 0.940의 밀도를 의미하며, 상기 밀도는 표준 ISO 1183A에 따라(23℃의 온도에서) 측정된다.
본 발명에서, "고밀도"란 표현은 0.941 내지 0.965의 밀도를 의미하며, 상기 밀도는 표준 ISO 1183A에 따라(23℃의 온도에서) 측정된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 비극성 올레핀 폴리머는 LDPE, VLDPE, LLDPE, PEO, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 제2 조성물은 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 50 중량%, 그리고 바람직하게는 적어도 약 60 중량%의 비극성 올레핀 폴리머를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 제2 조성물은 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 85 중량% 이하, 그리고 바람직하게는 약 75 중량% 이하의 비극성 올레핀 폴리머를 포함한다.
본 발명의 케이블의 제2 조성물은 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 50 중량%, 바람직하게는 적어도 약 60 중량%, 그리고 특히 바람직하게는 적어도 약 65 중량%의 폴리머(들)를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 제2 조성물은 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 약 60 중량%, 바람직하게는 적어도 약 80 중량%, 그리고 보다 바람직하게는 적어도 약 95 중량%의 비극성 폴리머(들)를 포함한다.
제2 조성물은 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 10 중량% 이하, 바람직하게는 약 7.5 중량% 이하, 그리고 보다 바람직하게는 약 5 중량% 이하의 극성 폴리머(들)를 포함할 수 있다.
반도체 층
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 따라, 반도체 층은 가교 층이다. 가교된 반도체 층은 개선된 기계적 특성을 가질 수 있게 하므로, 케이블의 최대 작동 온도가 이에 따라 증가될 것이다.
결과적으로, 제2 조성물은 바람직하게는 가교성이다.
제2 조성물은 적어도 하나의 가교제를 더 포함할 수 있다.
가교제는 유기 과산화물, 실란, 및/또는 폴리올레핀을 가교시키기 위해 적합한 임의의 다른 가교제로부터 선택될 수 있다.
유기 과산화물의 실시예로서, tert-부틸큐밀 과산화물 유형 또는 디큐밀 과산화물 유형의 과산화물, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥신-3, 또는 1,3- 및 1,4-비스(tert-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠을 언급할 수 있다.
제2 조성물은 전형적으로, 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.3 내지 2.0 중량%, 그리고 바람직하게는 약 0.5 내지 1.5 중량%의 가교제를 포함할 수 있다.
제2 조성물은 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
첨가제는 당업자에게 잘 알려져 있으며, 윤활제, 상용화제, 커플링제, 안정제, 물 트리를 환원시키는 화합물, 산화방지제, 안료, 전기 비-전도성 충전제, 반도체 층의 내화 특성을 개선하도록 의도된 무할로겐 미네랄 충전제, 및 이들의 혼합물과 같은, 도포를 촉진시키는 작용제로부터 선택될 수 있다.
산화방지제는 본 발명에서 정의된 바와 같을 수 있다.
제2 조성물은 전형적으로, 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 5 중량%, 그리고 바람직하게는 약 0.1 내지 2 중량%의 첨가제(들)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, "반도체 층"은 직류로 25℃에서 측정된 전기 전도율이 정확히 1·10-8 S/m(미터당 지멘스) 초과일 수 있고, 바람직하게는 적어도 1·10-3 S/m일 수 있으며, 바람직하게는 1·103 S/m 미만일 수 있는 층을 의미한다.
반도체 층은 보다 구체적으로는, 전기 절연층의 전기 전도율보다 더 큰 전기 전도율을 갖는다. 보다 구체적으로, 전기 절연층의 전기 전도율은 반도체 층의 전기 전도율보다 적어도 10배 더 낮을 수 있으며, 바람직하게는 반도체 층의 전기 전도율보다 적어도 100배 더 낮을 수 있고, 특히 바람직하게는 반도체 층의 전기 전도율보다 적어도 1000배 더 낮을 수 있다.
본 발명의 케이블의 반도체 층은 적어도 하나의 비극성 올레핀 폴리머, 선택적으로 전도성 충전제, 및 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있으며, 전술한 성분들은 본 발명에서 정의된 바와 같다.
반도체 층의 다양한 성분의 비율은 제2 조성물의 이러한 동일한 성분에 대해 본 발명에서 설명된 것과 동일할 수 있다.
본 발명의 케이블의 반도체 층은 바람직하게는, 특히 당업자에게 잘 알려진 기술에 의해 압출된 층이다.
케이블
본 발명의 신장형 전기 전도성 요소는 단선 또는 다선 유형일 수 있다. 바람직하게는, 상기 신장형 전기 전도성 요소는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금으로 제조된다.
반도체 층은 바람직하게는 신장형 전기 전도성 요소를 둘러싼다.
전기 절연층은 본 발명의 케이블의 상기 반도체 층을 둘러쌀 수 있다. 이 경우, 반도체 층은 내부 반도체 층일 수 있다.
반도체 층은 본 발명의 케이블의 상기 전기 절연층을 둘러쌀 수 있다. 이 경우, 반도체 층은 외부 반도체 층일 수 있다.
반도체 층은 바람직하게는 내부 반도체 층이다.
본 발명의 전기 케이블은 다른 반도체 층을 더 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 실시형태에서, 본 발명의 케이블은 특히 케이블의 중앙에 위치된 적어도 하나의 신장형 전기 전도성 요소를 포함할 수 있다:
- 제1 반도체 층에 의해 둘러싸이고,
- 제1 반도체 층은 전기 절연층에 의해 둘러싸이거나, 또는 달리 말하면 본 발명의 상기 전기 절연층에 의해 둘러싸이며,
- 전기 절연층은 제2 반도체 층에 의해 둘러싸이고,
이러한 실시형태의 상기 제1 및 제2 반도체 층 중 적어도 하나는 본 발명에서 설명된 바와 같은 반도체 층이며, 바람직하게는 이러한 실시형태의 상기 제1 및 제2 반도체 층은 본 발명에서 설명된 바와 같은 반도체 층이다.
따라서, 제1 반도체 층, 전기 절연층 및 제2 반도체 층은 삼층 절연부를 이룬다. 보다 구체적으로, 제1 반도체 층은 전기 절연층과 직접 물리적으로 접촉되고, 제2 반도체 층은 전기 절연층과 직접 물리적으로 접촉된다.
본 발명의 전기 케이블은 본 발명의 케이블의 반도체 층을 둘러싸는 금속 차폐물을 더 포함할 수 있으며, 본 발명의 케이블의 반도체 층은 전기 절연층을 둘러싸는 것이다.
이러한 금속 차폐물은, 반도체 층의 둘레에 그리고 반도체 층을 따라 배치된 구리 또는 알루미늄 전도체 세트로 구성된 소위 "와이어" 차폐물; 반도체 층의 둘레에 나선으로 배치된 하나 이상의 전도성 금속 테이프로 구성된 소위 "테이프" 차폐물; 또는 반도체 층을 둘러싸는 금속 튜브형의 소위 "밀폐형" 차폐물일 수 있다. 후자의 유형의 차폐물은 특히, 반경 방향으로 전기 케이블을 관통하는 경향이 있는 습기에 대한 장벽을 제공한다.
모든 유형의 금속 차폐물은 전기 케이블을 접지시키는 역할을 수행할 수 있으므로, 예를 들어 해당 망에서의 단락의 경우에, 고장 전류를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 케이블은 제2 반도체 층을 둘러싸거나, 그렇지 않으면 보다 구체적으로는 상기 금속 차폐물(있는 경우)을 둘러싸는, 외부 보호용 외장을 포함할 수 있다. 이러한 외부 보호용 외장은 HDPE, MDPE 또는 LLDPE와 같은 적합한 열가소성 수지로부터 통상적으로 제조될 수 있거나; 또는 화염 전파를 지연시키거나 화염 전파에 저항성이 있는 재료로부터도 통상적으로 제조될 수 있다. 특히, 이러한 후자의 재료가 할로겐을 포함하지 않는 경우, 이들은 HFFR 유형(무할로겐 난연제)의 외장으로 지칭된다.
습기의 존재 시에 팽창하는 층과 같은 다른 층이 제2 반도체 층과 금속 차폐물(있는 경우) 사이에, 및/또는 금속 차폐물과 외부 외장(이들이 있는 경우) 사이에 추가될 수 있으며, 이러한 층들은 전기 케이블의 물에 대한 종방향 기밀성을 보장할 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 케이블의 전기 전도체는 "밀폐형 코어"를 수득하기 위해 습기의 존재 시에 팽창하는 재료를 포함할 수 있다.
소위 "HFFR" 전기 케이블(무할로겐 난연제)을 보장하기 위해, 본 발명의 케이블은 바람직하게는 할로겐화 화합물을 포함하지 않는다. 이러한 할로겐화 화합물은 예를 들어, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 할로겐화 가소제, 할로겐화 미네랄 충전제 등과 같은 플루오르화 폴리머 또는 염소화 폴리머와 같은 모든 종류일 수 있다.
전기 케이블은 상기 신장형 전기 전도성 요소의 둘레에 상기 제1 및 제2 조성물을 압출하여 압출된 층을 수득함으로써, 그리고 상기 압출된 층을 가교시킴으로써 제조될 수 있다.
압출은 압출기를 사용하여, 당업자에게 잘 알려진 기술에 의해 수행될 수 있다.
압출 동안, 압출기에서 나오는 제1 및 제2 조성물은 "비-가교된" 것으로 지칭되며, 압출기 내에서의 도포 시간 및 온도가 결과적으로 최적화된다.
따라서, 압출기 배출구에서, 상기 전기 전도성 요소의 둘레에 압출되어, 상기 전기 전도성 요소와 직접 물리적으로 접촉될 수 있거나 접촉되지 않을 수 있는 층을 수득한다.
전기 절연층 및 반도체 층을 각각 형성하기 위한 상기 제1 및 제2 조성물의 압출은 개별적으로 또는 동시에 수행될 수 있다. 특히, 전기 절연층 및 반도체 층은 연속 압출에 의해 또는 공유-압출에 의해 수득될 수 있다.
상기 신장형 전기 전도성 요소의 둘레에 이러한 층을 압출하기 전에, 각각의 이러한 층의 형성을 위해 필요한 모든 폴리머 성분 및 폴리알킬렌 글리콜이 BUSS 공유-연사기(co-kneader) 유형 이축 압출기의 연속 혼합기에, 또는 특히 충전제가 있는 폴리머 혼합물을 위해 적합한 다른 유형의 혼합기에 투입되어 혼합될 수 있다. 그 다음, 결과적인 혼합물이 막대 형태로 압출될 수 있고, 그 다음, 과립화를 위해 냉각 및 건조될 수 있거나, 또는 당업자에게 잘 알려진 기술에 의해, 혼합물이 이어서 직접 과립화될 수 있다. 그 다음, 이러한 과립제는 본 발명에 정의된 바와 같은 하나 이상의 첨가제 및 가교제로 함침될 수 있고, 그 다음 건조되어, 해당 층을 압출하기 위해, 단축 압출기로 공급될 수 있다.
다양한 조성물이 신장형 전기 전도성 요소를 연속적으로 둘러싸기 위해 차례로 압출될 수 있으므로, 본 발명의 전기 케이블의 다양한 층을 형성할 수 있다.
대안적으로, 이들은 단일 압출기 헤드를 사용하는 공유-압출에 의해 동시에 압출될 수 있으며, 공유-압출은 당업자에게 잘 알려진 방법이다.
과립제의 형성 단계이든 또는 케이블 상으로의 압출 단계이든 상관없이, 작동 조건은 당업자에게 잘 알려져 있다. 특히, 혼합 또는 압출 장치 내의 온도는 사용될 조성물에 사용되는 폴리머 중에서, 최고 용융점을 갖는 폴리머 또는 주 폴리머의 용융점보다 더 높을 수 있다.
전형적으로, 본 발명의 제1 및 제2 조성물이 압출에 의해 신장형 전기 전도성 요소의 둘레에 도포되면, 예를 들어 연속 가황 라인(CV 라인), 증기 튜브, 용융 염욕로(salt bath), 퍼니스 또는 열 챔버를 사용하여, 가교가 열적으로 수행될 수 있으며, 이들 기술은 당업자에게 잘 알려져 있다.
약 250 내지 400℃일 수 있는 온도로, 증기 튜브 또는 질소 가황 튜브에서의 가교가 바람직하다.
제1 및 제2 조성물은 과산화물 가교, 실란 가교, 또는 특히 전자빔(베타 방사선)에 의한 조사에 의한 가교와 같은, 당업자에게 잘 알려진 기술에 의해 가교될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 전기 케이블의 개략적인 사시 단면도를 도시하는 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 전기 케이블의 제한적이지 않은 실시예의 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.
명확성을 이유로, 본 발명을 이해하기 위해 필수적인 요소만이 개략적으로 도시되며, 일정한 비율로 도시되지 않는다.
케이블은 도 1에 도시된 중압 또는 고압 전력 케이블(1)이며, 특히 구리 또는 알루미늄의 중앙 신장형 전기 전도성 요소(2)를 포함하고, 이러한 요소(2)의 둘레에 연속적으로 그리고 동축으로, "내부 반도체 층"으로 지칭되는 제1 반도체 층(3), 전기 절연층(4), "외부 반도체 층"으로 지칭되는 제2 반도체 층(5), 원통형 튜브 유형의 금속 차폐물(6), 및 외부 보호용 외장(7)을 포함한다.
도 1의 반도체 층(3 및/또는 5)은 본 발명에 따른 반도체 층이다.
도 1의 전기 절연층(4)은 본 발명에 따른 전기 절연층이다.
도 1의 케이블에서, 층(3, 4 및 5)은 전형적으로 압출된 폴리머 층이다.
금속 차폐물(6) 및 외부 보호용 외장(7)의 존재는 바람직하지만, 필수적이지 않으며, 이와 같은 본 케이블 구조물은 당업자에게 잘 알려져 있다.
실시예
1. 폴리머 조성물
적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜 및 적어도 하나의 올레핀 폴리머를 포함하는 본 발명에 따른 제1 조성물(I1)은 비교 조성물(C1)과 비교되었고, 조성물(C1)은 본 발명의 조성물(I1)에 사용된 것과 동일한 적어도 하나의 올레핀 폴리머를 포함하지만, 폴리알킬렌 글리콜을 포함하지 않는 조성물에 해당한다.
아래의 표 1은 폴리머 조성물(I1 및 C1)을 나타내며, 화합물의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로 표현된다.
Figure pat00002
(*) 본 발명의 일부를 형성하지 않는 비교 조성물
표 1의 화합물의 출처는 다음과 같다:
- 올레핀 폴리머: 레퍼런스 BPD 2000으로 INEOS 사에 의해 시판되는 저밀도 폴리에틸렌;
- 폴리알킬렌 글리콜: 레퍼런스 PEG 20000 SRU로 CLARIANT 사에 의해 시판되는 분자량 20000 g/mol의 폴리에틸렌 글리콜;
- 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머: 레퍼런스 Lucofin 1400 HN으로 LUCOBIT 사에 의해 시판되는, 16 중량%의 부틸 아크릴레이트의 평균 함량을 갖는 에틸렌 및 부틸 아크릴레이트의 코폴리머;
- 산화방지제: 레퍼런스 Irgastab KV 10으로 BASF 사에 의해 시판되는 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸; 및
- 유기 과산화물: 레퍼런스 Trigonox T로 NOURYON 사에 의해 시판되는 tert-부틸 큐밀 과산화물.
2. 가교 층 및 케이블의 제조
표 1에 나타낸 조성물은 다음과 같이 사용된다.
고려될 각각의 층에 대해, 표 1에 언급된 조성물(C1 및 I1)의 산화방지제 및 유기 과산화물의 성분들이 투입되어 교반하면서 혼합됨으로써, 액체 혼합물을 형성한다.
그 다음, 조성물(C1)은 아래에 설명되는 바와 같은 함침 공정에 의해 수득된다. 올레핀 폴리머의 과립제는 밀폐형 용기에서 약 60℃의 온도로 재가열된다. 그 다음, 해당 액체 혼합물이 투입되어, 과립제에 첨가되고, 과립제가 균일하게 코팅되도록 보장하기 위해, 용기가 (바람직하게는 회전 운동으로) 기동된다. 액체 혼합물은 15 내지 60분으로 가변할 수 있는 교반 시간 후에 과립제에 의해 흡수된다. 이러한 단계 후에, 과립제가 냉각되도록 두고, 표면 상에서 완전히 건성인 과립제가 수득되어, 압출기에서 사용할 준비가 되도록 저장될 수 있다.
조성물(I1)을 수득하기 위해, 올레핀 폴리머, 폴리알킬렌 글리콜, 그리고 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머가 이축 압출기(Berstorff 이축 압출기) 내로 각각 투입되고, 약 120 내지 160℃의 온도로 처리되어, 이축 운동(스크류 속도: 80 rev/min)에 의해 용융 및 균일화된다. 이와 같이 수득된 용융 혼합물은 연속 막대로 변형되어, 냉각된 다음, 과립화된다.
그 다음, 조성물(C1)에 대해 전술한 바와 같은 함침 공정을 과립제에 수행하여, 과산화물 및 산화방지제를 포함하는 액체 혼합물로 상기 과립제를 함침시킨다. 완전 건성 과립제가 수득됨으로써, 압출기에서 사용하도록 저장 가능하고 사용 가능하다.
특히, 폴리머 과립제를 액체 혼합물로 함침시키기 위한 공정은 과립제의 형성 후에 과산화물이 첨가될 수 있게 하므로, 과산화물이 용융된 폴리머를 가교시키기 시작하여 폴리머 겔을 형성하는 것("스코치(scorch)"라고 지칭되는 현상)을 방지한다. 특히, 과산화물은 온도가 너무 높지 않을 때 공정의 단계에 도입되는 것이 바람직하다.
중압 케이블의 압출을 위한 산업용 라인("VC 라인, 소형 체인"으로도 지칭됨)을 통해 2개의 케이블(Cc1 및 Ci1)이 제조된다. 각각의 케이블(Cc1 및 Ci1)은,
- 95 mm2의 단면을 갖는 신장형 전기 전도성 요소;
- 본 발명의 제2 조성물로부터 수득되고, 상기 신장형 전기 전도성 요소를 둘러싸는 제1 반도체 층;
- 본 발명의 제1 조성물(C1)로부터 또는 비교 조성물(I1)로부터 수득되고, 상기 제1 반도체 층을 둘러싸는 전기 절연층; 및
- 본 발명의 제2 조성물로부터 수득되고, 상기 전기 절연층을 둘러싸는 제2 반도체 층을 포함한다.
케이블은 약 30 mm의 총 외경, 및 약 500 m의 총 길이를 갖는다.
전기 절연층은 3.6 mm의 두께를 갖는다.
반도체 층은 다음과 같은 제2 조성물(I2)로부터 수득된 가교 층이다:
Figure pat00003
표 2의 화합물의 출처는 다음과 같다:
- 올레핀 폴리머: 레퍼런스 19N430으로 INEOS 사에 의해 시판되는 저밀도 폴리에틸렌;
- PEO: 레퍼런스 Queo 8203으로 BOREALIS 사에 의해 시판되는 옥텐 및 에틸렌의 초저밀도 코폴리머;
- 레퍼런스 Vulcan XC-500으로 CABOT 사에 의해 시판되는 "퍼니스" 유형의 전도성 카본 블랙;
- 산화방지제: 레퍼런스 Vulkanox HS/LG "저염"으로 LANXESS 사에 의해 시판되는 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린(TMQ); 및
- 유기 과산화물: 레퍼런스 Trigononx T로 NOURYON 사에 의해 시판되는 tert-부틸 큐밀 과산화물.
따라서, 3개의 압출된 층을 각각 포함하는 전기 케이블(Cc1 및 Ci1)이 각각 수득된다.
3개의 층의 가교는 압력 하에서 질소로 충전되어 약 350℃의 온도로 가열되는 가황 튜브에 의해 압출 직후에 수행된다.
그 다음, 습한 환경에서 노화 전과 후에 파괴 테스트가 수행되었다.
사용된 방법은 표준 HD 605, S2:2008, 5.4.15.3 단락에 따라 "CENELEC 테스트"라는 명칭으로 당업자에게 잘 알려진, 2년의 지속 시간 동안 습한 환경에서 그리고 전계 하에서 장기 테스트를 적용하는 단계로 구성된다.
전기 케이블의 파괴 전압(kV/mm)은 케이블 내에 전기 아크를 형성하기 위해 필요한 전압에 해당한다. 이는 전형적으로 삼층 전기 케이블의 제1 반도체 층(또는 내부 반도체 층)과 전기 절연층 사이의 계면에서 최대 전계로 감소된다.
파괴 전압에 대한 결과는 아래의 표 3에 제공된다.
Figure pat00004
(*) 본 발명의 일부를 형성하지 않는 비교 케이블
이러한 결과는 모두 본 발명에 따른 케이블이 매우 우수한 노화 특성, 및 물 트리에 대한 개선된 저항성을 갖는다는 것을 나타낸다.

Claims (16)

  1. 전기 케이블(1)로서,
    적어도 하나의 신장형 전기 전도성 요소(2);
    상기 신장형 전기 전도성 요소(2)를 둘러싸는 적어도 하나의 전기 절연층(4); 및
    적어도 하나의 반도체 층(3, 5)을 포함하며,
    상기 전기 절연층(4)은 적어도 하나의 올레핀 폴리머 및 적어도 하나의 폴리알킬렌 글리콜을 포함하는 제1 조성물로부터 수득되고,
    상기 반도체 층(3, 5)은 적어도 하나의 비극성 올레핀 폴리머를 포함하는 제2 조성물로부터 수득되는 것을 특징으로 하는,
    전기 케이블(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리알킬렌 글리콜은 실온에서 고체 형태인 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리알킬렌 글리콜은 적어도 2000 g/mol의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 조성물은 상기 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 0.05 중량%의 폴리알킬렌 글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리알킬렌 글리콜은 폴리에틸렌 글리콜인 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 조성물은 상기 제1 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 60 중량%의 올레핀 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 조성물의 상기 올레핀 폴리머는 비극성 올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머인 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 조성물의 상기 올레핀 폴리머는 에틸렌 호모폴리머이며, 바람직하게는 저밀도 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 조성물은 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머를 더 포함하며,
    상기 극성 코모노머는 상기 제1 조성물의 폴리머(들)의 총 중량을 기준으로, 적어도 1 중량%를 나타내는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 올레핀 폴리머는 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머이며,
    상기 극성 코모노머는 상기 올레핀 및 극성 코모노머의 코폴리머의 총 중량을 기준으로, 적어도 1 중량%를 나타내는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 극성 코모노머는 아크릴레이트, 및 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 아크릴레이트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 절연층(4)은 가교 층인 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 조성물은 상기 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 60 중량%의 비극성 폴리머(들)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 조성물은 상기 제2 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 6 중량%의 전도성 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 절연층(4)은 상기 반도체 층(3)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 층(3, 5)은 가교 층인 것을 특징으로 하는, 전기 케이블(1).
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