KR20200089961A - Silicone rubber composition having the high tensile strength and high tear strength, and high voltage silicone cable using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고전압 실리콘 케이블에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고인장 강도 및 고인열 강도 특성을 갖는 실리콘 고무 조성물로 제조된 고전압 실리콘 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a high voltage silicone cable, and more particularly, to a high voltage silicone cable made of a silicone rubber composition having high tensile strength and high tear strength characteristics.
일반적으로 세계적인 환경규제 강화와 에너지 절감 추세에 따라 세계각국에서는 친환경 자동차인 전기 자동차의 개발과 보급이 점차적으로 확산되고 있는 추세이며, 전기 자동차의 성능 개선을 위한 고전압케이블의 수요가 증가 되고 있다. In general, the development and dissemination of electric vehicles, eco-friendly vehicles, are gradually spreading around the world in accordance with the strengthening of global environmental regulations and energy saving trends, and the demand for high-voltage cables to improve the performance of electric vehicles is increasing.
전기 자동차에 사용되는 고전압 케이블은 높은 전압을 견딜 수 있는 내전압및 절연저항 특성뿐만 아니라 대용량 배터리 탑재로 인해 차량 내 제한된 공간에서의 유연성 확보가 필요하다. 내전압 및 절연저항 특성, 유연성 외에도 내열특성, 난연성, 저온 유연성, 내유성 및 내 화학성 등의 특성을 만족시켜야 한다. 더불어 상기 요구되는 물성뿐만 아니라, 전선 압출 성형 시 외관의 헌팅 등에 대한 치수 안정성 및 돌기가 없는 매끄러운 표면을 동시에 가져야 한다.High-voltage cables used in electric vehicles need to secure flexibility in limited spaces in vehicles due to the large-capacity battery as well as withstand voltage and insulation resistance characteristics that can withstand high voltages. In addition to the withstand voltage and insulation resistance characteristics and flexibility, properties such as heat resistance, flame retardancy, low temperature flexibility, oil resistance and chemical resistance must be satisfied. In addition, not only the required physical properties, but also the dimensional stability and the smooth surface without protrusions for hunting of the exterior during wire extrusion molding should be simultaneously provided.
또한, 할로겐 및 중금속 등 환경 영향 물질 배제가 세계적인 추세로, 케이블용으로 사용되는 폴리머(polymer)에 비교적 우수한 난연성을 발휘하는 특정 브롬계 난연제로 사용되는 DBDPO(decabromodiphenyl oxide)의 경우 다이옥신 발생물질로 의심받고 있어, 일부 유럽 국가에 서는 그 사용이 금지되고 있으므로 친환경 난연 시스템이 적용된 재료 특성이 필요하다.In addition, the exclusion of environmentally harmful substances such as halogens and heavy metals is a global trend, and DBDPO (decabromodiphenyl oxide) used as a specific bromine-based flame retardant that exhibits relatively good flame retardancy in polymers used for cables is suspected to be a dioxin generating material. Since it is banned in some European countries, it is necessary to use material properties with an eco-friendly flame retardant system.
기존에 고전압 케이블로 사용되는 XLPE 케이블의 경우, 실리콘 절연체 대비낮은 내열특성으로 인하여 전류 용량 증대를 위해 도체 단면적을 증가시켜야 하므로, 실리콘 고무 케이블 대비 제품의 외경이 증대된다. 외경 증대에 따른 케이블 무게 증가 및 높은 경도로 인한 낮은 유연성 때문에 자동차 배선 설계 시 많은 제약적 요소를 지니고 있다.In the case of an XLPE cable that is used as a high voltage cable, the outer diameter of the product is increased compared to a silicone rubber cable because the conductor cross-sectional area must be increased to increase the current capacity due to the lower heat resistance than silicon insulators. Due to the increased weight of the cable due to the increase in outer diameter and the low flexibility due to the high hardness, it has many constraints when designing automotive wiring.
그러나 실리콘 고무 케이블은 XLPE 케이블 대비 인장 강도 및 인열 강도 특성이 좋지 못하여, 케이블 와이어링 하네스(Wiring Harness) 공정 시 절연체 찢김 등의 문제가 발생할 가능성이 높아 자동차 부품의 품질관리를 위하여 XLPE 케이블 대비 두꺼운 절연 두께를 가진 실리콘 고무 케이블을 자동차에 적용해야 한다.However, silicone rubber cables have poor tensile and tear strength characteristics compared to XLPE cables, so there is a high possibility of problems such as tearing of insulators during the cable wiring harness process, so thick insulation compared to XLPE cables for quality control of automobile parts A thick silicone rubber cable should be applied to the vehicle.
친환경 전기 자동차의 연비(電費) 감소 및 대용량화를 위해서는 기존 실리콘 고무의 단점인 인장 강도 및 인열 강도가 XLPE 케이블 대비 동등 또는 그 이상의 특성을 가진 실리콘 고무 조성물이 적용된 실리콘 고무 케이블 개발이 요구가 점증되고 있다.In order to reduce fuel efficiency and increase the capacity of eco-friendly electric vehicles, there is an increasing demand for silicone rubber cables to which silicone rubber compositions having tensile strength and tear strength, which are the disadvantages of conventional silicone rubber, are equivalent or higher than XLPE cables. .
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 대용량 배터리 탑재로 인해 공간이 협소한 친환경 차량 내에 장착 특성을 높이기 위해 저경도의 실리콘 고무를 기본 수지(base resin)로 사용하여 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)가 60 이하로 낮은 수준으로 유연성이 높은 실리콘 고무 조성물에 대해 제공하는 것을 목적으로 한다.In view of the above, the technical problem to be achieved in the present invention is to use a low-hardness silicone rubber as a base resin to increase the mounting characteristics in an eco-friendly vehicle with a small space due to the installation of a large-capacity battery. Shore hardness A (Shore Hardness, shore A) is to provide a silicone rubber composition having a high flexibility at a level of 60 or less.
또한, 고인장 강도 및 고인열 강도 특성을 갖는 실리콘 고무 조성물을 사용함으로써, 기존 XLPE 케이블 수준으로 고전압 케이블에서 절연체를 박육화할 수 있는 고인장 강도 및 고인열 강도 특성을 갖는 실리콘 고무 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, by using a silicone rubber composition having high tensile strength and high tear strength characteristics, a silicone rubber composition having high tensile strength and high tear strength characteristics capable of thinning an insulator in a high voltage cable at the level of an existing XLPE cable and a method for manufacturing the same It aims to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 고인장 강도 및 고인열 강도 특성을 갖는 실리콘 고무 조성물은 실리콘 고무(Silicone Rubber) 71.50 내지 96.00 중량%, 가교제 0.99 내지 7.20 중량%, 활제 0.10 내지 3.50 중량%, 내열 향상제 1.92 내지 3.50 중량% 및 충진제 0.99 내지 14.30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the silicone rubber composition having high tensile strength and high tear strength characteristics of the present invention is silicone rubber (Silicone Rubber) 71.50 to 96.00% by weight, crosslinking agent 0.99 to 7.20% by weight, lubricant 0.10 to 3.50% by weight , Heat-resistant improver 1.92 to 3.50% by weight and filler 0.99 to 14.30% by weight; characterized in that it comprises a.
상기 실리콘 고무는, 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A) 60 이하인 실리콘 고무를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 인장 강도가 1.08 kgf/mm2 이상이고, 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)가 57 이하인 제1 실리콘 고무, 및 인장 강도가 1.22 kgf/mm2 이상이고, 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)가 53 이하인 제2 실리콘 고무 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘을 혼합한 것을 사용할 수 있다.The silicone rubber, Shore Hardness A (Shore Hardness, shore A) may be used a silicone rubber of 60 or less, more preferably tensile strength is 1.08 kgf / mm 2 or more, Shore Hardness A (Shore Hardness, shore A) is A mixture of any one or two selected from a first silicone rubber of 57 or less, and a second silicone rubber having a tensile strength of 1.22 kgf/mm 2 or more and a Shore Hardness (Shore A) of 53 or less, may be used.
상기 가교제는 고온에서 분해되어 활성 라디칼을 생성하여 가교 특성을 향상시키기 위해서 사용되는 것으로, 과산화물가교제인 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드(2,4-dichlorobenzoyl peroxide), 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 2,5-디메틸-2,5-비스-(tert-부틸퍼옥시)-헥산(2,5-dimethyl-2,5-bis-(tert-butylperoxy)-hexane), 비스(4-메틸벤조일)퍼옥사이드(bis(4-methylbenzoyl)peroxide) 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 사용할 수 있으며, 이 중에서 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드(2,4-dichlorobenzoyl peroxide)를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 국한된 것은 아니며 통상적으로 실리콘 고무에 사용 가능한 모든 가교제가 사용 가능하다.The crosslinking agent is used to improve the crosslinking properties by decomposing at high temperature to generate active radicals, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, benzoyl peroxide, which are peroxide crosslinking agents, 2,5-dimethyl-2,5-bis-(tert-butylperoxy)-hexane (2,5-dimethyl-2,5-bis-(tert-butylperoxy)-hexane), bis(4-methylbenzoyl) Any one or more selected from peroxide (bis(4-methylbenzoyl)peroxide) may be used, and among them, it is preferable to use 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, but is not limited thereto. No, and any crosslinking agent commonly used for silicone rubber can be used.
실리콘 고무 조성물에서 상기 가교제는 0.99 내지 7.20 중량%의 함량으로 포함된 것이 바람직하며, 만약 가교제의 함량이 상기 범위보다 적을 경우 미량 첨가됨에 따라 실리콘 고무의 열·기계적 물성이 저하되고, 반대로 상기 제시된 범위 보다 많을 경우에는 미반응 가교제의 잔류에 따른 품질 저하가 발생되므로, 가교제의 함량 범위는 상기 제시된 범위를 만족하는 것이 바람직하다.In the silicone rubber composition, the crosslinking agent is preferably included in an amount of 0.99 to 7.20% by weight, and if the content of the crosslinking agent is less than the above range, the thermal and mechanical properties of the silicone rubber deteriorate as the trace amount is added, and conversely, the above-mentioned range In more cases, the quality decrease occurs due to the residual of the unreacted crosslinking agent, so it is preferable that the content range of the crosslinking agent satisfies the above-mentioned range.
상기 활제는 실리콘 고무 조성물에 포함되는 각종 첨가제의 분산을 도와주며, 이후 제조된 실리콘 고무 조성물을 고전압 실리콘 케이블로 압출 성형 시 외관 형성을 매끄럽게 해주는 첨가제로, 상기 활제는 전체 활제 100 중량%를 기준으로 스테아르산(stearic acid)이 10 내지 20 중량% 포함된 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)계 실리콘 고무인 것을 사용할 수 있다.The lubricant is an additive that helps the dispersion of various additives contained in the silicone rubber composition, and then smooths the appearance during extrusion molding of the silicone rubber composition prepared with a high voltage silicone cable, wherein the lubricant is based on 100% by weight of the total lubricant. It is possible to use a polydimethylsiloxane-based silicone rubber containing 10 to 20% by weight of stearic acid.
만약 실리콘 고무 조성물에서 상기 활제의 함량이 0.1 중량% 미만에서는 각종 첨가제의 분산성에 미치는 효과가 미미하여, 조성물 제조 및 고전압 실리콘 케이블로 압출 성형 시에 외관의 형상이 좋지 못하는 현상이 발생되고, 반대로 활제가 3.5 중량%를 초과하면 고전압 실리콘 케이블 압출 성형 시 스크류 내에서 슬립이 발생, 불균일한 압출량으로 외경이 일정하지 못한 현상이 발생된다.If the content of the lubricant in the silicone rubber composition is less than 0.1% by weight, the effect on the dispersibility of various additives is insignificant, resulting in a poor appearance of the composition and extrusion with a high-voltage silicone cable. When it exceeds 3.5% by weight, slip occurs in the screw when extruding the high voltage silicone cable, and the outer diameter is not uniform due to the uneven extrusion amount.
상기 내열 향상제는 수산화세륨(cerium hydroxide)이 포함된 실리콘 검(silicone gum)을 사용할 수 있다.The heat-resistant enhancer may be a silicon gum containing cerium hydroxide.
만약 실리콘 고무 조성물에서 상기 내열 향상제의 함량이 0.92 중량% 미만에서는 극소량으로 분산성이 떨어져, 요구되는 180℃급 정도의 내열특성을 얻을 수 없으며, 상기 내열 향상제가 3.5 중량%를 초과하는 경우 가교의 저하를 초래하여 열·기계적 물성이 감소된다.If the content of the heat-resistant enhancer in the silicone rubber composition is less than 0.92% by weight, dispersibility is reduced to a very small amount, so that a required heat resistance of 180°C cannot be obtained, and when the heat-resistant enhancer exceeds 3.5% by weight, It causes deterioration and the mechanical and mechanical properties are reduced.
상기 충진제(filler)는 인장 강도, 신장률 및 인열 강도 등과 같은 기계적 물성을 높여주는 역할을 하는 첨가제로, 실리카(SiO2), 탄산칼슘(CaCO3), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 및 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.The filler (filler) is an additive that serves to increase the mechanical properties, such as tensile strength, elongation and tear strength, silica (SiO 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) and hydro Any one selected from hydrotalcite can be used.
상기 충진제로 사용되는 하이드로탈사이트(hydrotalcite)형 복합금속수화물은 음이온성 점토, 층상 이중 수화물 또는 층상혼합금속수산화물로 일컬어지는 층상복합수산화물을 말한다. 즉, 층상혼합금속수산화물은 하이드로탈사이트 형태의 화합물로서, 혼합금속성분과 수산화기(OH-)로 이루어진 층과 층 사이에 음이온이 고정된 구조를 갖는 물질을 의미한다.The hydrotalcite-type composite metal hydrate used as the filler refers to a layered composite hydroxide called anionic clay, layered double hydrate or layered mixed metal hydroxide. That is, the layered mixed metal hydroxide is a compound in the form of a hydrotalcite, and refers to a material having a structure in which anions are fixed between a layer and a layer composed of a mixed metal component and a hydroxyl group (OH-).
만약 실리콘 고무 조성물에서 상기 충진제의 함량이 0.99중량% 미만에서는 충진제 첨가에 의한 기계적 물성 향상이 없으며, 충진제의 함량이 14.3중량% 이상에서는 오히려 인장 강도 및 인열 강도 등의 물성이 감소되는 문제가 발생한다.If the content of the filler in the silicone rubber composition is less than 0.99% by weight, there is no improvement in mechanical properties by adding the filler, and when the content of the filler is 14.3% by weight or more, problems such as tensile strength and tear strength are reduced. .
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 고전압 실리콘 케이블은 상기 살펴본 실리콘 고무(Silicone Rubber) 71.50 내지 96.00 중량%, 가교제 0.99 내지 7.20 중량%, 활제 0.10 내지 3.50 중량%, 내열 향상제 1.92 내지 3.50 중량% 및 충진제 0.99 내지 14.30 중량%를 포함하는 실리콘 고무 조성물이 적어도 하나 이상의 도체를 둘러싸는 절연체를 구성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve another object of the present invention, the high voltage silicone cable of the present invention is the silicone rubber (Silicone Rubber) 71.50 to 96.00% by weight, the crosslinking agent 0.99 to 7.20% by weight, the lubricant 0.10 to 3.50% by weight, and the heat resistance enhancer 1.92 to 3.50 as described above. The silicone rubber composition comprising weight percent and fillers 0.99 to 14.30 weight percent constitutes an insulator surrounding at least one conductor.
상기 고전압 실리콘 케이블은 KE91110-05 평가 방법에 준하여 신장률이 675% 이상, 인장 강도가 1.11kgf/mm2 이상이고, ASTM D624 Type C 평가 방법에 준하여 인열 강도가 57 N/mm 이상이며, 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)는 60 이하인 것을 특징으로 한다.The high voltage silicone cable has an elongation of 675% or more, a tensile strength of 1.11 kgf/mm 2 or more, and a tear strength of 57 N/mm or more according to the ASTM D624 Type C evaluation method, and shore hardness A according to the KE91110-05 evaluation method. (Shore Hardness, shore A) is characterized in that less than 60.
본 발명의 고전압 실리콘 케이블에 사용되는 실리콘 고무 조성물에 실리콘 고무, 가교제, 활제, 내열 향상제 및 충진제와 같은 구성 성분에 대한 설명은 앞서 설명한 실리콘 고무 조성물에서와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Description of components such as silicone rubber, crosslinking agent, lubricant, heat resistance improving agent, and filler in the silicone rubber composition used in the high voltage silicone cable of the present invention is the same as in the silicone rubber composition described above, so duplicate description will be omitted.
이와 같은 본 발명의 고전압 실리콘 케이블의 열·기계적, 전기적 물성 및 효과는 이하에서 살펴볼 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.The thermal, mechanical, and electrical properties and effects of the high voltage silicone cable of the present invention will be described in more detail through examples to be described below.
상술한 바와 같은 본 발명의 실리콘 고무 조성물은 친환경 자동차 부품 트랜드를 반영하여, 할로겐원소를 포함하지 않는 친환경 난연 시스템을 적용하였으며 자동차용 전선 국제 규격인 ISO6722 기준 180℃급 케이블에 대응하는 내열성 및 내전압 특성을 확보하면서도, 기존 실리콘 고무 케이블 대비 높은 기계적 특성을 갖는 고인장·고인열 특성 및 유연한 특성을 가지므로 전기자동차용 컴팩트화, 대용량화 고전압케이블 소재로 적합하다.The silicone rubber composition of the present invention as described above reflects a trend of eco-friendly automobile parts, and applies an eco-friendly flame retardant system that does not contain halogen elements, and has heat resistance and withstand voltage characteristics corresponding to 180°C cables according to ISO6722, an international standard for automobile wires. It is suitable for compact and large-capacity high-voltage cable materials for electric vehicles because it has high tensile and high tear characteristics and flexible characteristics with high mechanical properties compared to existing silicone rubber cables.
이러한 본 발명의 고인장 강도 및 고인열 강도 특성을 갖는 실리콘 고무 조성물을 이용한 전기자동차용 고전압 실리콘 케이블은 기존 125℃급 600V XLPE 고전압케이블 대비, ISO6722 기준 180℃급 케이블에 대한 1kV의 고전압 특성을 만족하는 우수한 내열성 및 내전압 특성을 지니며, 내열등급 상승으로 인해 차량 내 적용 시 완성 케이블의 크기 감소가 가능하여, 컴팩트화, 경량화 및 대용량화를 통한 친환경 전기 자동차의 연비(電費) 절감에 우수한 효과가 기대된다.The high voltage silicone cable for electric vehicles using the silicone rubber composition having high tensile strength and high tear strength characteristics of the present invention satisfies the high voltage characteristic of 1 kV for 180°C cable based on ISO6722, compared to the existing 125°C 600V XLPE high voltage cable. It has excellent heat resistance and withstand voltage characteristics, and it is possible to reduce the size of a completed cable when applied in a vehicle due to an increase in the heat resistance rating, so it is expected to have an excellent effect on reducing the fuel efficiency of eco-friendly electric vehicles through compactness, light weight, and high capacity. do.
도 1은 기존 XLPE 고전압 케이블(AHEX 40SQ)과 본원발명의 실리콘 고무 조성물을 적용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)의 유연성(bending force) 효과를 비교한 결과이다.
도 2는 기존 XLPE 고전압 케이블(AHEX 40SQ)과 본원발명의 실리콘 고무 조성물을 적용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)의 완성 외경을 비교한 결과이다.1 is a result of comparing the flexibility (bending force) effect of the existing XLPE high voltage cable (AHEX 40SQ) and the high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) to which the silicone rubber composition of the present invention is applied.
Figure 2 is a comparison of the finished outer diameter of the existing XLPE high voltage cable (AHEX 40SQ) and a high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) to which the silicone rubber composition of the present invention is applied.
이하, 실시 예 및 비교 예를 이용하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시 예 및 비교 예는 발명을 위한 조성물의 한 예시일 뿐이며 본 발명의 범위가 이들 실시 예 및 비교 예에 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples. However, these examples and comparative examples are only examples of the composition for the invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples and comparative examples, and may be variously modified and changed.
본 명세서에서 사용되는 “구성된다”, “포함한다” 또는 “첨가된다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들은 포함되지 않을 수도 있고, 또한 추가적인 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.As used herein, the terms “consisting of”, “comprising”, or “added” are not to be construed as including all of the various elements described in the specification, and some of them are not to be included. It may also be construed to further include additional components.
다음 표 1에 기재된 조성물의 원재료에 이물질 제거를 위한 필터링을 실시한 후, 조성과 함량으로 최종 고무 배합제가 되면 고무 원료와 각종 첨가물이 충분히 분산되도록 투롤밀(Two Roll mill) 등을 통한 혼합작업으로 배합제가 균일하게 혼합되도록 섞었다.After filtering to remove foreign substances in the raw materials of the composition shown in Table 1, when the final rubber compounding agent is used in the composition and content, it is compounded by mixing through a two roll mill, etc. so that the rubber raw materials and various additives are sufficiently dispersed. Mix to mix evenly.
하기 표 1에서 가교제 A는 실리콘 검(silicone gum)에 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드(2,4-dichlorobenzoyl peroxide) 50중량%가 포함된 것이고, 가교제 B는 실리콘 검(silicone gum)에 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide) 50중량%가 포함된 것을 나타낸다.In Table 1 below, the crosslinking agent A contains 50% by weight of 2,4-dichlorobenzoyl peroxide in the silicone gum, and the crosslinking agent B is dicumyl in the silicone gum. It shows that 50% by weight of peroxide (dicumyl peroxide) is included.
또한, 표 1에서 충진제로 사용한 실리카(SiO2)는 평균 입도가 1㎛ 이하이고 순도(purity)가 99.2%인 것을 사용하고, 활제는 전체 활제 100 중량%를 기준으로 스테아르산(stearic acid)이 10 내지 20 중량% 포함된 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)계 실리콘 고무인 것을 사용하며, 내열 향상제는 수산화세륨(cerium hydroxide)이 포함된 실리콘 검(silicone gum)을 사용하였다.In addition, the silica (SiO 2 ) used as the filler in Table 1 uses an average particle size of 1 μm or less and a purity of 99.2%, and the lubricant is stearic acid based on 100% by weight of the total lubricant. 10 to 20% by weight of polydimethylsiloxane (Polydimethylsiloxane)-based silicone rubber is used, the heat-resistant enhancer was used as a silicon gum (silicone gum) containing cerium hydroxide (cerium hydroxide).
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 실리콘 고무 조성물에 대한 물성 평가를 위해 상기 실시예 및 비교예의 실리콘 고무 조성물을 프레스(Press) 가교 공정을 통해 실리콘 고무 시트(Sheet)를 제조하여 다음과 같은 항목의 물성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In order to evaluate the properties of the silicone rubber composition prepared in Examples and Comparative Examples, a silicone rubber sheet (Sheet) was prepared through a press-crosslinking process of the silicone rubber compositions of Examples and Comparative Examples. The physical properties were evaluated, and the results are shown in Table 2 below.
인장 강도(Tensile strength) 및 신장률(Elongation)은 KE91110-05 평가 방법에 따라 측정하며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Tensile strength and elongation were measured according to the evaluation method of KE91110-05, and the results are shown in Table 2 below.
인열 강도의 측정은 ASTM D624 Type C 평가 방법에 준하여 상기 실시예 및 비교예 실리콘 고무 시트의 인열 강도를 측정하며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The tear strength was measured according to the ASTM D624 Type C evaluation method, and the tear strength of the silicone rubber sheets of Examples and Comparative Examples was measured, and the results are shown in Table 2 below.
체적저항 기준치는 LV 216에 기재된 수치로서, 상기 실시예 및 비교예 실리콘 고무 시트 100×100×2mm3 시편에 대해 체적저항을 측정하여 절연성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The volume resistance reference value is a value described in LV 216, and the volume resistance was measured for the silicone rubber sheet 100×100×2 mm 3 specimens of Examples and Comparative Examples to evaluate insulation, and the results are shown in Table 2 below.
단기 내열 측정은 ISO6722 및 EN50363-1 평가 방법에 준하여 205℃ 온도에서 240시간 가열 후, -35℃ 온도에서 30분 유지시킨 시편에 대한 신장율을 측정하며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The short-term heat resistance measurement was performed after heating for 240 hours at a temperature of 205°C according to the evaluation methods of ISO6722 and EN50363-1, and then measuring the elongation rate for a specimen maintained at -35°C for 30 minutes, and the results are shown in Table 2 below.
가열 수축 측정은 ISO6722 평가 방법에 따라 시편을 230℃ 온도에서 15분 동안 가열한 후, 25±5℃의 상온에 두었을 때 변화하는 길이를 측정하며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The heat shrinkage measurement was performed by heating the specimen at 230°C for 15 minutes according to the ISO6722 evaluation method, and measuring the length of change when placed at room temperature of 25±5°C, and the results are shown in Table 2 below.
저온 충격 측정은 ISO812 평가 방법에 따라 시편을 -45℃ 온도에서 5분 동안 방치 후, 시편을 2m/s 타격 후 파괴 여부를 측정하며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The low-temperature impact measurement was performed after leaving the specimen at -45°C for 5 minutes according to the ISO812 evaluation method, and measuring whether the specimen was destroyed after hitting 2 m/s, and the results are shown in Table 2 below.
경도는 JIS K6253 평가 방법에 따라 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The hardness was measured for Shore Hardness A (shore A) according to the JIS K6253 evaluation method, and the results are shown in Table 2 below.
냄새는 후각을 이용하여 측정하며, 냄새가 심하면 '강'으로 나타내고, 냄새가 약하면 '약'으로 표시하였다.Odor is measured using smell, and if the smell is severe, it is indicated as'strong', and if the smell is weak, it is indicated as'about'.
(%)Short-term heat resistance
(%)
-35℃, 30분 방치후
신장율 100% 이상After heating at 205℃ for 240 hours
-35℃, after standing for 30 minutes
Elongation rate over 100%
EN 50363-1ISO 6722
EN 50363-1
(mm) Heat shrink
(mm)
수축 길이 2mm 이내230℃, after 15 minutes
Shrink length within 2mm
시편을 2m/s 타격후
파괴가 없을 것-45℃, after 5 minutes of standing
After hitting the specimen 2 m/s
No destruction
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 비교예 4의 기계적 물성평가를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the mechanical properties evaluation of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 are as follows.
비교예 1은 가교제로 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)을 사용한 것으로, 가교 후 부산물인 아세토페논(acetophenone), 알파-메틸스티렌(alpha-methylstyrene), 알파-큐밀알콜(alpha-cumyl alcohol) 발생으로 심각한 냄새가 발생한다.Comparative Example 1 used dicumyl peroxide as a crosslinking agent, and after crosslinking, byproducts such as acetophenone, alpha-methylstyrene, and alpha-cumyl alcohol were generated. There is a serious smell.
비교예 2는 충진제로 사용되는 실리카(SiO2)를 15.6 중량%로 과량 사용하였으며, 이는 실리콘 고무 수지가 로딩(loading)할 수 있는 양을 넘어서 기계적인 물성인 인장 강도 및 인열 강도가 요구치에 못 미친다.In Comparative Example 2, the silica (SiO 2 ) used as a filler was used in an excess of 15.6% by weight, which exceeded the amount that the silicone rubber resin can load, and the tensile and tear strengths, which are mechanical properties, did not meet the requirements. Crazy
비교예 3은 수지로 인장 강도가 1.08kgf/mm2인 제1 실리콘 고무만을 사용하여 평가한 결과, 인장 강도가 요구치에 미치지 못한 것을 확인할 수 있는데 이는 실리콘 고무 자체가 인장 강도가 비교적 낮기 때문에 발생하는 현상으로 보여진다.Comparative Example 3 was evaluated using only the first silicone rubber having a tensile strength of 1.08kgf/mm 2 as a resin. As a result, it can be confirmed that the tensile strength did not reach the required value. This occurs because the silicone rubber itself has a relatively low tensile strength. It is seen as a phenomenon.
비교예 4는 수지로 인장 강도가 1.22kgf/mm2인 제2 실리콘 고무만을 사용하여 평가한 것으로, 이는 상기 비교예 3보다 높은 인장 강도를 갖지만 인열 강도가 35N/mm으로 요구치에 미치지 못한 것을 확인할 수 있는데 이는 실리콘 고무 자체의 인열 강도가 비교적 낮기 때문에 발생하는 현상으로 보여진다.Comparative Example 4 is evaluated by using only a second silicone rubber having a tensile strength of 1.22 kgf/mm 2 as a resin, which has a higher tensile strength than Comparative Example 3, but confirms that the tear strength is less than 35 N/mm. This can be seen as a phenomenon that occurs because the tear strength of the silicone rubber itself is relatively low.
그러나 실시예 1과 같은 실리콘 고무 조성물은 상기 비교예 1 내지 비교예 4와 달리 제시된 신장율, 인장 강도, 인열 강도, 체적저항, 단기내열, 가열수축, 저온충격, 경도 및 냄새에 따라 요구되는 수치 모두를 만족하는 것을 확인하였다.However, the silicone rubber composition as in Example 1 is all the values required according to the elongation, tensile strength, tear strength, volume resistance, short-term heat resistance, heat shrinkage, low temperature impact, hardness and odor presented unlike Comparative Examples 1 to 4 It was confirmed that satisfactory.
또한, 기존 실리콘 고무 케이블 제품(FL2G 25SQ)의 절연 시트의 물성과 실시예 1의 물성을 비교하여 하기 표 3에 나타내었다.In addition, the physical properties of the insulating sheet of the existing silicone rubber cable product (FL2G 25SQ) and the properties of Example 1 are shown in Table 3 below.
실리콘 고무 절연 시트Of existing products (FL2G 25SQ)
Silicone rubber insulation sheet
85% 향상Compared to existing products
85% improvement
90% 향상Compared to existing products
90% improvement
상기 표 3에서처럼, 실시예 1의 실리콘 고무 절연 시트는 기존 실리콘 고무 케이블 제품(FL2G 25SQ)의 실리콘 고무 절연 시트와 비교하였을 때 인장 강도는 85% 향상되고, 인열 강도는 90% 정도 향상됨을 확인하였다. As shown in Table 3, the silicone rubber insulating sheet of Example 1 was compared with the silicone rubber insulating sheet of the existing silicone rubber cable product (FL2G 25SQ), and tensile strength was improved by 85% and tear strength was improved by about 90%. .
기존 실리콘 고무 케이블 제품(FL2G 25SQ)의 경우 절연체의 내열특성은 우수하나 인장 강도 및 인열 강도가 낮아 전기 자동차에 적용하기 어려운 반면, 본 발명 실시예1의 실리콘 고무 조성물은 차량에 적용할 수 있는 물성을 가지고 있다.In the case of the existing silicone rubber cable product (FL2G 25SQ), the heat resistance of the insulator is excellent, but it is difficult to apply to an electric vehicle due to low tensile strength and tear strength, whereas the silicone rubber composition of Example 1 of the present invention has physical properties applicable to vehicles. Have
더불어, 본 발명의 실리콘 고무 조성물을 사용하여 실제로 제작한 케이블의 물성을 알아보고자, 상기 실시예 1의 실리콘 고무 조성물을 실리콘 고무 압출기를 이용하여 압출한 후, 상압 가열 공기 가류법(hot air vulcanization, HAV)을 이용하여 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)을 제조하고 물성을 평가하였으며, XLPE 고전압 케이블 제품(AHEX 40SQ)과 허용전류와 유연성을 비교하였다.In addition, in order to examine the physical properties of the cable actually manufactured using the silicone rubber composition of the present invention, after extruding the silicone rubber composition of Example 1 using a silicone rubber extruder, atmospheric pressure air vulcanization (hot air vulcanization, HAV) to prepare a high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) and evaluate the properties, and compare the XLPE high voltage cable product (AHEX 40SQ) with the allowable current and flexibility.
실시예 1의 실리콘 고무 조성물을 사용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)의 물성 및 기존 XLPE 고전압 케이블(AHEX 40SQ)과의 비교 결과는 하기 표 4 내지 표 6에 나타내었다.The properties of the high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) using the silicone rubber composition of Example 1 and the comparison results with the existing XLPE high voltage cable (AHEX 40SQ) are shown in Tables 4 to 6 below.
표 4는 실시예 1의 실리콘 고무 조성물을 사용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)의 물성을 평가한 결과이다.Table 4 is a result of evaluating the physical properties of a high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) using the silicone rubber composition of Example 1.
3% NaCl×4시간, 1kV×30분(500V/s)5kV> 0.5mm 2 / sample number 1,
3% NaCl x 4 hours, 1 kV x 30 minutes (500 V/s)
외경 5배 환봉에 감아 1kV×1분 견딜 것-40℃ X After 4 hours bending,
Wind 1xV×1 minute by wrapping a 5x round bar
환봉을 100mm/분 속도로 하강시켜 굴곡 반경이 80mm에서 40mm가 되기까지의 최대 하중(N) 측정400mm sample based on 25SQ,
Measure the maximum load (N) from the round bar to 100mm/min at a speed of 80mm to 40mm.
얼음물에 10초 담금 후 1kV×1분 견딜 것After heating 3 samples (600mm) 200℃×4h (weight applied),
After immersing in ice water for 10 seconds, 1kV×1 minute
(3,000시간)Long-term heat resistance
(3,000 hours)
신장, 인장 잔율 측정 할 것After 180℃×3,000 hours, there is no crack when bending on a round rod 1.5 times the outer diameter, and it will withstand 1kV×1 minute.
Elongation, tensile residual rate should be measured
신장잔율: 27.7%
인장잔율: 71.6%Pass
Elongation residual rate: 27.7%
Tensile residual: 71.6%
(240 시간)Short-term heat resistance
(240 hours)
신장, 인장 잔율 측정 할 것After 205℃×240 hours, there is no crack when bending on a round bar 5 times outside diameter, and it will withstand 1kV×1 minute.
Elongation, tensile residual rate should be measured
신장잔율: 66.7%
인장잔율: 121.5%Pass
Elongation residual rate: 66.7%
Tensile residual: 121.5%
상온에서 길이측정, 230℃×15분 후 재측정Not exceed 2mm
Length measurement at room temperature, re-measurement after 230℃×15
(Thermal overload)Thermal overload
(Thermal overload)
(1,000시간)Long-term chemical resistance
(1,000 hours)
1kV×1분 견딜 것After soaking for 10 seconds in the prescribed oil, after 180℃×1,000 hours
1kV×1 minute
(240시간)Short term chemical resistance
(240 hours)
1kV×1분 견딜 것After soaking for 10 seconds in the prescribed oil, after 180℃×240 hours
1kV×1 minute
(70초 이내)Flame retardant
(Within 70 seconds)
표 5는 기존 XLPE 고전압 케이블 제품(AHEX 40SQ)과 실시예 1의 실리콘 고무 조성물을 사용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)에 대한 허용전류 및 유연성에 대한 물성을 비교 나타낸 것으로, 여기서 허용전류(allowable current)는 주변 온도 80℃에서 측정된 허용전류를 나타낸 것이고, 유연성(bending force)은 케이블의 굴곡에 필요한 힘의 측정 및 고유연성 케이블의 유연성 유지 등을 알아보고자, 도체 단면적 25SQ 기준 400mm 시편을 준비하여 굴곡 반경이 80mm가 되도록 유연성 측정 장치의 지그(Zig)에 고정 후 환봉(load cell)을 100㎜/분의 속도로 하강시켜 굴곡반경이 40mm가 되기까지의 최대 하중(N)을 측정한 결과를 나타내었다.Table 5 compares the properties of the allowable current and flexibility for the existing XLPE high voltage cable product (AHEX 40SQ) and the high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) using the silicone rubber composition of Example 1, wherein the allowable current Is the permissible current measured at an ambient temperature of 80℃, and the bending force is to measure the force required for bending the cable and to maintain the flexibility of the highly flexible cable. After fixing to the jig of the flexibility measuring device so that the radius is 80 mm, the load cell is lowered at a rate of 100 mm/min to measure the maximum load (N) until the bending radius becomes 40 mm. Did.
(AHEX 40SQ)Original product
(AHEX 40SQ)
(FHL2G 25SQ)The present invention
(FHL2G 25SQ)
동등한 전기적 성능Compared to existing products
Equivalent electrical performance
71.4% 향상Compared to existing products
71.4% improvement
상기 표 5에 나타낸 것처럼, 실시예 1의 실리콘 고무 조성물을 사용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)은 기존 XLPE 고전압 케이블(AHEX 40SQ)과 비교하였을 때 허용전류는 동등 수준으로 40SQ에서 25SQ로 도체 단면적이 감소해도 동등한 허용 전류치를 가지는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 5 above, the high-voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) using the silicone rubber composition of Example 1 has an equal current level compared to the existing XLPE high-voltage cable (AHEX 40SQ), and the conductor cross-sectional area is reduced from 40SQ to 25SQ. Even if it can be confirmed that it has an equivalent allowable current value.
도 1은 기존 XLPE 고전압 케이블(AHEX 40SQ)과 본 발명의 실리콘 고무 조성물을 적용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)의 유연성(bending force) 효과를 비교한 결과로, 도 1에 도시된 바와 같이 기존 XLPE 고전압 케이블(AHEX 40SQ)의 유연성(bending force)은 28N인 것이지만 본 발명에 따른 실리콘 고무를 적용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)의 유연성(bending force)은 8N으로 감소하는 바 유연성이 71.4% 정도 향상됨을 확인할 수 있다.1 is a result of comparing the flexibility (bending force) effect of the existing XLPE high voltage cable (AHEX 40SQ) and the high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) to which the silicone rubber composition of the present invention is applied, as shown in FIG. 1, the existing XLPE high voltage The flexibility (bending force) of the cable (AHEX 40SQ) is 28 N, but the flexibility (bending force) of the high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) to which the silicone rubber according to the present invention is applied decreases to 8 N, confirming that the flexibility is improved by 71.4%. Can.
(AHEX 40SQ)Original product
(AHEX 40SQ)
(FHL2G 25SQ)The present invention
(FHL2G 25SQ)
25% 완성 외경
크기 감소 효과Compared to existing products
25% finished outer diameter
Size reduction effect
36% 감소Compared to existing products
36% reduction
또한, 상기 표 6과 도 2에서와 같이 기존 XLPE 고전압 케이블(AHEX 40SQ)과 본 발명의 실리콘 고무 조성물을 적용한 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)의 완성 외경과 중량을 비교한 결과, 본 발명의 실시예 1에 따른 실리콘 고무 조성물이 적용된 고전압 실리콘 케이블(FHL2G 25SQ)은 기존 제품(AHEX 40SQ) 대비 실리콘 고무(180℃급)가 XLPE 케이블(125℃급) 보다 내열특성이 우수하여 도체 크기 감소(down sizing) 효과로 완성 외경이 감소하고, 이에 따른 중량에 있어서도 36% 정도 감소되어 경량화 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.In addition, as shown in Table 6 and FIG. 2, as a result of comparing the finished outer diameter and weight of the existing XLPE high voltage cable (AHEX 40SQ) and the high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) to which the silicone rubber composition of the present invention is applied, an embodiment of the present invention The high voltage silicone cable (FHL2G 25SQ) to which the silicone rubber composition according to 1 is applied has better silicone rubber (180℃ class) than XLPE cable (125℃ class) than conventional products (AHEX 40SQ), reducing conductor size (down sizing) ) As the effect, the finished outer diameter is reduced, and accordingly, it can be confirmed that the weight is reduced by about 36%.
여기서, “완성 외경”이라는 용어는 케이블의 완성품 바깥 지름(overall diameter)를 의미한다.Here, the term “finished outer diameter” means the overall diameter of the finished product of the cable.
앞서 살펴본 실시예 및 비교예를 비교하여 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 실리콘 고무 조성물을 이용한 고전압 실리콘 케이블은 저경도의 실리콘 고무를 기본 수지(base resin)로 사용하여 가교제, 활제, 내열 향상제 및 충진제의 배합 최적화를 통해 실리콘 고무의 고인장 강도 및 고인열 특성을 구현함으로써 전기 자동차의 컴팩트, 경량화 및 대용량화의 기술적 한계를 극복할 수 있는 강건한 고전압 와이어링 하네스용 실리콘 고무 케이블을 제공할 수 있다.As compared with the examples and comparative examples described above, the high voltage silicone cable using the silicone rubber composition according to the present invention uses a low hardness silicone rubber as a base resin, a crosslinking agent, a lubricant, a heat resistance improving agent and a filler. By implementing the high tensile strength and high tear properties of silicone rubber through optimization of the formulation, it is possible to provide a silicone rubber cable for a robust high voltage wiring harness that can overcome the technical limitations of compactness, light weight, and high capacity of electric vehicles.
또한, 본 발명의 실리콘 고무 조성물은 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)가 60 이하로 특유의 저경도로 인하여 우수한 상온 유연성과 내한성 등의 특성으로, 차량 장착성 및 저온환경에서도 사용하기에 적합하며, 내유특성이 우수하여 차량용 오일이 침투하지 못하므로 차량 내 안전한 사용이 가능하다.In addition, the silicone rubber composition of the present invention has a Shore Hardness A (Shore Hardness, shore A) of 60 or less, and is characteristic of excellent room temperature flexibility and cold resistance due to its unique low hardness, and is suitable for use in vehicle mounting and low temperature environments, It is excellent in oil resistance, so it is not possible for vehicle oil to penetrate, so it can be used safely in vehicles.
Claims (7)
가교제 0.99 내지 7.20 중량%;
활제 0.10 내지 3.50 중량%;
내열 향상제 1.92 내지 3.50 중량%; 및
충진제 0.99 내지 14.30 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.Silicone Rubber 71.50 to 96.00% by weight;
Crosslinking agent 0.99 to 7.20 wt%;
Lubricant 0.10 to 3.50% by weight;
Heat resistance improver 1.92 to 3.50% by weight; And
Silicone rubber composition comprising a filler; 0.99 to 14.30% by weight.
상기 실리콘 고무는,
인장 강도가 1.08 kgf/mm2 이상이고, 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)가 57 이하인 제1 실리콘 고무; 및
인장 강도가 1.22 kgf/mm2 이상이고, 쇼어 경도 A(Shore Hardness, shore A)가 53 이하인 제2 실리콘 고무; 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘을 혼합한 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.According to claim 1,
The silicone rubber,
A first silicone rubber having a tensile strength of 1.08 kgf/mm 2 or more and a Shore Hardness A (shore A) of 57 or less; And
A second silicone rubber having a tensile strength of 1.22 kgf/mm 2 or more and Shore Hardness A (shore A) of 53 or less; Silicone rubber composition, characterized in that any one or two selected from the mixture.
상기 가교제는,
2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드(2,4-dichlorobenzoyl peroxide), 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide) 2,5-디메틸-2,5-비스-(tert-부틸퍼옥시)-헥산(2,5-dimethyl-2,5-bis-(tert-butylperoxy)-hexane), 비스(4-메틸벤조일)퍼옥사이드(bis(4-methylbenzoyl)peroxide) 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.According to claim 1,
The crosslinking agent,
2,4-dichlorobenzoyl peroxide, benzoyl peroxide 2,5-dimethyl-2,5-bis-(tert-butylperoxy)-hexane (2,5- Silicone rubber composition, characterized in that at least one selected from dimethyl-2,5-bis-(tert-butylperoxy)-hexane), bis(4-methylbenzoyl)peroxide.
상기 활제는,
전체 100 중량%를 기준으로 스테아르산(stearic acid)이 10 내지 20 중량% 포함된 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)계 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.According to claim 1,
The lubricant,
A silicone rubber composition characterized in that it is a polydimethylsiloxane-based silicone rubber containing 10 to 20% by weight of stearic acid based on 100% by weight.
상기 내열 향상제는,
수산화세륨(cerium hydroxide)이 포함된 실리콘 검(silicone gum)인 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.According to claim 1,
The heat-resistant enhancer,
Silicone rubber composition characterized in that it is a silicon gum (silicone gum) containing cerium hydroxide (cerium hydroxide).
상기 충진제는,
SiO2, CaCO3, Mg(OH)2 및 하이드로탈사이트(hydrotalcite) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리콘 고무 조성물.According to claim 1,
The filler,
Silicone rubber composition, characterized in that any one selected from SiO 2 , CaCO 3 , Mg(OH) 2 and hydrotalcite.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190006895A KR102223965B1 (en) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | Silicone rubber composition having the high tensile strength and high tear strength, and high voltage silicone cable using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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2019
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