KR20200143540A - 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법 - Google Patents

가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200143540A
KR20200143540A KR1020190069716A KR20190069716A KR20200143540A KR 20200143540 A KR20200143540 A KR 20200143540A KR 1020190069716 A KR1020190069716 A KR 1020190069716A KR 20190069716 A KR20190069716 A KR 20190069716A KR 20200143540 A KR20200143540 A KR 20200143540A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin composition
external insulation
processed cable
cable
processed
Prior art date
Application number
KR1020190069716A
Other languages
English (en)
Inventor
고창모
이재훈
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR1020190069716A priority Critical patent/KR20200143540A/ko
Priority to PCT/KR2020/007381 priority patent/WO2020251225A1/ko
Publication of KR20200143540A publication Critical patent/KR20200143540A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14—Peroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/15—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/15—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state
    • B32B37/153—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state at least one layer is extruded and immediately laminated while in semi-molten state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0025—Crosslinking or vulcanising agents; including accelerators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/24—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by extrusion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/206—Insulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00—Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/12—Melt flow index or melt flow ratio
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2500/00—Characteristics or properties of obtained polyolefins; Use thereof
    • C08F2500/18—Bulk density

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 수지 및 안전 공정 온도(ts2)가 140℃ 이상인 가교제를 포함한다.

Description

가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법{COMPOSITION FOR AERIAL CABLE OUTER INSULATION, AERIAL CABLE INCLUDING AREIAL CABLE OUTER INSULATION MANUFACTURED THEREFROM AND MANUFACTUING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 전력 케이블은 도체와 이를 감싸는 절연층을 포함한다. 전력 케이블은 전압에 따라 크게 10~66㎸의 중압(MV급), 66~230㎸의 고압(HV급) 및 230㎸ 이상의 초고압(EHV급)으로 구분되는데, 일반적으로 전압이 높아지게 되면 온도가 상승하게 되고, 따라서 고내열의 베이스 수지가 필요하게 된다.
일반적으로 케이블의 경우 상기 도체와 절연층 사이에 내부 반도전층, 상기 반도전층을 감싸는 내부 절연층, 상기 내부 절연층을 감싸는 외부 절연층을 포함한다.
케이블은 설치 방법에 따라 지하에 매설하는 지중 케이블과 공간에 가설한 가공 케이블로 나뉘어지며, 가공 케이블은 지지체들, 예를 들어 전주 등을 거쳐 가설된다.
도 1은 가공 케이블의 설치 모습을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 가공 케이블(100)은 인접하는 지지체들(200)로 지지되어 원거리를 공간을 이용하여 전력을 송신한다.
도 2는 가공 케이블의 구조를 나타내기 위한 가공 케이블의 단면을 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 가공 케이블은 도체(10), 상기 도체(10)를 감싸는 반도전층(20), 상기 반도전층(20)을 감싸는 내절연층(30)과, 상기 내절연층(30)을 감싸며 가교 폴리에틸렌(XLPE, cross-linked polyethylene)을 포함하는 외절연층(40)으로 구성된다.
종래에 사용되던 가공 케이블은 열가소성(thermoplastic) 외절연을 사용하여 왔으며 이에 허용 운전 온도가 75℃급으로 제한되며, 최근 내열성 향상 등 물성 향상을 위하여 가공 케이블은 열경화성(thermoset) 외절연을 사용하며, 이에 허용 운전 온도가 90℃급에 해당한다.
종래 가공 케이블의 외절연은 내마모, 내트랙 및 내크랙 등의 물성을 확보하기 위하여 종래 사용되던 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)을 대체하여 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(Medium Density Polyethylene, MDPE) 또는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이 사용되어 왔다. 외절연으로 상기 폴리에틸렌이 사용된 이유는, 산악지역에 포설되는 케이블을 보호하기 위한 것이고, 케이블이 나뭇가지나 다른 장애물에 긁히지 않기 위해 내마모성이 뛰어나야 하며, 새가 쪼아서 손상되는 것을 막기 위해 경도가 높아야 한다. 또한, 비와 낙뢰로부터 보호하기 위해 내트랙성(anti track)과 자연스럽게 노출되는 기후에 견디기 위해 내크랙성(anti crack)이 요구된다. 최근에는 전력 전송량의 증가로 인해 90℃급 이상으로 케이블의 내구성이 향상되어야 하며, 이에 따라 폴리에틸렌을 가교를 시킴으로써 내열성을 향상시켜야 한다.
이에, 종래에 사용되던 가공 케이블은 외절연에 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 가교시킨 XL-LDPE가 가장 널리 사용되고 있었다. XL-LDPE는 외절연의 내트랙성을 향상시키기 위하여 난연제 등의 필러(filler)를 다량 첨가하였으며, 이에 케이블 및 외절연 조성물의 비중이 증가하고, 내마모성이 저하되며, 필러 함량의 증가에 따른 기타 물성 저하의 문제점이 있었다.
LDPE에 비하여 상대적으로 밀도가 높은 LLDPE, MDPE, HDPE와 같은 폴리에틸렌을 사용함에 따라 폴리에틸렌의 융점이 높아지고 이에 가교 반응시, 고온에서 반응이 진행되어 종래 가교제는 높은 온도에 의하여 스코치(scorch) 발생에 따른 케이블 불량이 야기되는 등 공정 상의 어려움이 있었다.
특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제10-2000-0002831호
본 발명자들은 상기 종래 기술의 문제점 해결하기 위하여, 가공 케이블의 외절연으로 적용됨에 있어 요구되는 물성을 만족하며, 종래 가공 케이블 외절연 대비 내열 특성 등의 물성을 개선시킬 수 있고, 열경화성 가교 폴리에틸렌 적용시 고온의 압출 공정에서도 안정적인 가교제를 사용하여 스코치 불량을 방지하고, 도체에 반도전층, 내절연층 및 외절연층의 압출 공정을 단축시킬 수 있는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은, 상기 언급한 과제 해결을 위하여 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 수지 및 안전 공정 온도(ts2)가 140℃ 이상인 가교제를 포함하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 PE 수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(Medium Density Polyethylene, MDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 PE 수지의 융점(Tm)은 115℃ 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 PE 수지는 ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 PE 수지는 ASTM D1248에 따른 용융지수(MI, melting index)가 25.0g/10min 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가교제의 전형적 가교 온도(typical crosslink temperature, t90)는 180℃ 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가교제는 0.1시간의 반감기를 가지는 온도가 164℃ 이상이며, 10시간의 반감기를 가지는 온도가 118℃ 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가교제는 퍼옥사이드(peroxide) 계열의 하기의 화합물들 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
Figure pat00001
,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
또한, 본 발명은, 상기 가교제의 활성화 에너지(activation energy)는 139kJ/mole 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, PE 수지 100 중량부에 대하여, 가교제 0.8 내지 3.4 중량부(순도 100% 기준)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 카본 블랙 0.01 내지 0.05 중량부, TiO2 0.1 내지 2.0 중량부, 산화방지제 0.1 내지 1.0 중량부, UV 첨가제 0.2 내지 1.0 중량부 및 난연제 8 중량부 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 카본 블랙, TiO2, 산화방지제, UV 첨가제외 기타 첨가제의 총 함량이 수지 조성물 전체 중량에 대하여 10% 미만인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가교제를 제외한 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가교제를 제외한 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 용융지수(MI, melting index)가 1.0g/10min 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 인장강도(tensile strength)가 2800psi 이상이고, 연신율(elongation)이 400% 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 취성 온도(brittleness temperature)가 -75℃ 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 내환경응력균열(Environmental stress crack resistance, ESCR)이 48시간 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 내열응력균열(Thermal stress crack resistance, TSCR)이 96시간 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 유전 계수(dissipation factor)가 0.001MHz 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 유전 상수(Dielectric constant)가 2.31MHz 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 체적 저항률(Volume resistivity)이 1.0*1015Ω·cm 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-28-562에 따른 150℃에서의 핫크립 테스트(hot creep test)를 통과하고, 핫 크립(hot creep) 연신율이 175% 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-28-562에 따른 핫세트 값(hot set value)이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ASTM D2303에 따른 트랙 저항성(track resistance) 값이 1,000분 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733에 따른 햇빛 저항성(sunlight resistance) 시험을 진행한 후 측정한 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation) 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 80% 이상의 성능이 유지되는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-27-581/NEMA WC-53에 따른 촉진 노화 시험(Accelerated Aging Test)을 진행한 후 측정한 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation)이 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 75% 이상의 성능이 유지되는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 블랙(black), 그레이(Gray) 또는 화이트(white) 색상을 가지는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 도체, 상기 도체 외측에 형성된 반도전층, 상기 반도전층 외측에 형성된 내절연층, 및 상기 내절연층 외측에 형성된 상기 케이블 외절연용 수지 조성물로부터 제조된 외절연층을 포함하는 가공 케이블을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 케이블 외절연용 수지 조성물을 이용한 압출 공정을 포함하는 가공 케이블의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 압출 공정은, 도체에, 반도전층, 내절연층 및 외절연층 3층을 동시에 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 압출 공정은, 도체에, 반도전층 및 내절연층 2층을 동시에 압출하는 단계 및 외절연층을 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 외절연에 XLPE를 포함하여, 종래 비가교 PE 내지 가교 LDPE(XL-LDPE)를 사용하던 가공 케이블 대비 내열 특성 등의 물성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 공정에서 안정적인 가교가 가능한 가교제를 사용하여 가공 케이블의 제조시 케이블의 스코치 불량을 저감시킬 수 있다. 종래에 널리 사용되던 75℃급의 가공 케이블은 외절연이 비가교 PE를 사용하여 내열성이 열위하고, 최근 90℃급의 가공 케이블은 외절연에 사용되는 가교 LDPE를 대체하여 가교 LLDPE, MDPE, HDPE를 적용하고자 하였으나, 이들의 경우 케이블에 스코치가 발생하여 외절연의 적용이 어려운 실정이었다.
또한, 본 발명에 따른 가공 케이블의 제조 방법은, 도체에, 반도전층, 내절연층 및 외절연층을 순차적으로 2중 압출 후 외절연층 압출 또는 반도전층, 내절연층 및 외절연층의 동시 3중 압출이 가능하여, 보다 제조 공정을 단순화시킴으로써, 생산 효율을 높일 수 있다.
첨부된 도면은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 가공 케이블의 설치 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 가공 케이블의 구조를 나타내기 위한 가공 케이블의 단면을 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 명세서에 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 '포함' 또는 '함유'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 또는 성분의 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법에 관하여 순차적으로 상세히 설명하도록 한다
본 발명은 케이블 외절연용 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 가공 케이블에 적용되는 외절연용 수지 조성물에 관한 것이다.
상기 외절연 수지 조성물은 가공 케이블의 외절연 용도 뿐만 아니라, 케이블의 시스(sheath) 용도로 사용될 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 가공 케이블 외절연용 수지 조성물의 효과를 달성할 수 있는 것이라면 동종 유사한 다른 형태로 변형이 가능하다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 수지 및 안전 공정 온도(ts2)가 140℃ 이상인 가교제를 포함한다.
여기서, 상기 PE 수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(Medium Density Polyethylene, MDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 상기 PE 수지는 LLDPE, MDPE, HDPE 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 이용하여 가교 공정을 통하여 상기 가공 케이블의 외절연층은 가교 폴리에틸렌(XLPE, cross-linked polyethylene)을 포함한다. 상기 가교 폴리에틸렌은 LLDPE, MDPE, HDPE 및 이들의 혼합물 수지가 서로 가교된 것일 수 있고, XLPE 재료의 최고 허용 온도가 90℃ 급으로, 종래 75℃ 급 대비 허용 온도가 증가하고 가공 케이블의 내열 특성, 열 변형(hot creep) 특성, 핫 셋(hot set) 특성이 우수하다. 따라서, 고온에서도 가공 케이블의 기계적 및 전기적 특성의 저하를 감소시킬 수 있다.
상기 LLDPE, MDPE, HDPE 수지는 ASTM D1248에 따른 밀도가 0.910g/cm3 초과(TYPE I)이며, 바람직하게는 0.925g/cm3 초과(TYPE II)이며, 더욱 바람직하게는 0.940g/cm3 초과(TYPE III, IV)이다.
상기 LLDPE, MDPE, HDPE 수지는 ASTM D1248에 따른 용융지수(MI, melting index)가 25.0 g/10min 이하(CATEGORY 2)이며, 바람직하게는 10.0 g/10min 이하(CATEGORY 3)이며, 더 바람직하게는 1.0g/10min 이하(CATEGORY 4, 5)이다.
상기 LLDPE, MDPE, HDPE 수지는 융점(Tm)은 115℃ 이상이고, 바람직하게는 120℃ 이상이며, 약 115 내지 180℃의 범위를 가질 수 있다. 즉, 약 105 내지 115℃ 미만의 융점을 가지는 LDPE 보다 높은 융점을 가지는 PE 수지를 사용할 수 있다.
또한, 상기 LLDPE, MDPE, HDPE 수지의 안전 공정 온도는 약 125℃ 내외이나, 실제 PE 수지의 가공이 적절히 이루어지려면 약 150℃ 이상이 되어야 하며, 바람직하게는 약 180℃ 이상이 되어야 한다.
상기 LLDPE, MDPE, HDPE 수지의 경우, 결정화도가 높기 때문에 강성이 높고, 충격에 강하며, 전기적 특성도 뛰어나고 내수성도 양호하다. 다만, LLDPE, MDPE, HDPE의 특성상 밀도가 높고, 이에 융점이 높으므로 이의 가교 반응시 LLDPE, MDPE, HDPE의 가교 공정의 공정 온도가 230℃ 이상이며, 이에 종전의 LDPE 수지를 사용하던 외절연 조성물에 사용되는 가교제로는 가교가 불가능하거나 스코치(scorch) 불량 등이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 가교제는 안전 공정 온도(ts2)가 140℃ 이상이다. 여기서, 안전 공정 온도(safe processing temperature, ts2)는 ISO 6502에 따라 레오메타(rheometer)로 측정한 스코치(scorch) 타임이 20분 초과인 경우의 온도로 정의한다.
상기 가교제는 안전 공정 온도가 140℃ 이상으로 PE의 높은 가공 온도에서도 스코치를 최소화할 수 있다. 바람직하게는 상기 가교제의 안전 공정 온도는 180℃ 이상인 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른, 상기 가교제의 전형적 가교 온도(typical crosslink temperature, t90)는 180℃ 이상이며, 바람직하게는 185℃ 이상이며, 바람직하게는 220℃ 이상이다.
여기서, 전형적 가교 온도는 최적 경화(optimal cure)가 12분 이내에 도달하는 경우의 온도를 의미하며, 최적 경화라 함은 화합물의 가교제 전체에서 90% 이상의 가교가 진행된 것을 의미한다. 즉, 전형적 가교 온도는 12분 이내에 90% 가교에 도달하는 최적 경화를 나타내는 온도를 의미한다. 상기 가교제의 전형적 가교 온도가 180℃ 미만인 경우에는, 충분한 가교가 일어나지 않거나, 가교 시간이 너무 증가하는 문제점이 있다.
예를 들어, 상기 가교제는 0.1시간의 반감기를 가지는 온도가 164℃ 이상이며, 10시간의 반감기를 가지는 온도가 118℃ 이상일 수 있다. 또한, 상기 가교제는 바람직하게는 0.1시간의 반감기를 가지는 온도가 176℃ 이상이며 10시간의 반감기를 가지는 온도가 129℃ 이상이고, 더 바람직하게는 0.1시간의 반감기를 가지는 온도가 180℃ 이상이며 10시간의 반감기를 가지는 온도가 130℃ 이상이고, 가장 바람직하게는 0.1시간의 반감기를 가지는 온도가 213℃ 이상이며 10시간의 반감기를 가지는 온도가 158℃ 이상일 수 있다.
공정 온도가 증가할수록 상기 가교제의 반감기는 점차 감소한다. 즉, 온도가 증가할수록 자체적으로 분해되는 양이 증가하여 고온에서 가교제로서의 역할을 수행할 수 없다. 이에 고온에서 특정 시간 이상의 반감기를 가지는 가교제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가교제는 퍼옥사이드(peroxide) 계열의 가교제를 사용할 수 있으며, 퍼옥사이드 계열의 가교제는 고온 저항성이 높아 안전 공정 온도가 대체로 높다.
예를 들어, 상기 가교제는 하기의 화합물들 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
상기 화합물 중
Figure pat00007
는 디-t-부틸 퍼옥사이드(Di-tert-butyl peroxide)이고, 상기 화합물 중
Figure pat00008
는 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥사인-3(2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne-3)이고, 상기 화합물 중
Figure pat00009
는 3,5,5,7,7-펜타메틸-1,2,4-트리옥세페인(3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane)이다.
상기 디-t-부틸 퍼옥사이드의 안전 공정 온도는 약 145℃이고, 약 176℃에서 0.1시간의 반감기를 가지며, 약 151℃에서 1시간의 반감기를 가지며, 약 129℃에서 10시간의 반감기를 가진다. 상기 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥사인-3의 안전 공정 온도는 약 145℃이고, 약 180℃에서 0.1시간의 반감기를 가지며, 약 154℃에서 1시간의 반감기를 가지며, 약 130℃에서 10시간의 반감기를 가진다. 상기 3,5,5,7,7-펜타메틸-1,2,4-트리옥세페인의 안전 공정 온도는 약 170℃이고, 약 213℃에서 0.1시간의 반감기를 가지며, 약 184℃에서 1시간의 반감기를 가지며, 약 158℃에서 10시간의 반감기를 가진다.
상기 가교제의 활성화 에너지(activation energy)는 139kJ/mole 이상일 수 있다. 활성화 에너지는 가교 반응을 일으키기 위하여 요구되는 최소 에너지로, 가교 반응을 일으키는 온도와 비례하는 경향성을 가지는 것일 수 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, PE 수지 100 중량부에 대하여, 가교제 0.8 내지 3.4 중량부(순도 100% 기준)를 포함할 수 있다.
즉, 제공되는 가교제의 형태는 다양할 수 있으며, 가교제가 액상 형태로 제공되는 경우와 고상 형태로 제공되는 경우에 첨가되는 가교제의 함량은 서로 상이하다. 뿐만 아니라, 제공되는 가교제의 순도에 따라 첨가되는 가교제의 함량이 서로 달라질 수 있음은 자명하다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물에 포함된 PE 수지 및 상기 가교제의 함량 범위가 전술한 함량 범위를 벗어나 혼합되는 경우에는, 가교가 제대로 일어나지 않아 스코치 불량이 발생할 수 있고, 이에 내열성(열 변형(hot creep) 특성, 핫 셋(hot set) 특성)이 저하될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 PE 수지 100 중량부를 기준으로 상기 가교제가 상기 함량의 하한 미만의 함량 비율로 혼합되는 경우, PE 수지 대비 가교제의 함량이 적어 충분한 가교를 얻을 수 없어 원하는 강성을 확보하기 곤란하고 내열 특성이 저하될 수 있고, 상기 가교제가 상기 함량의 상한을 초과하는 함량 비율로 혼합되는 경우, 가교제의 함량이 과다하여 가교 반응에 따른 가교 부산물의 함량이 증가하여 스코치 불량을 유발할 수 있고, 가공시 조기 가교가 발생할 수 있으며, 이에 외절연층의 기계적 특성, 내열 특성이 저하될 수 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, PE 수지 및 가교제 외에도, 가교보조제를 더 포함할 수 있으며, 상기 가교보조제는 트리알리이소시아뉴레이트(triallyisocyanurate), 트리알리시아뉴레이트(triallycyanurate), 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크리레이트(trimethylolporpane triacrylate) 등으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 가교보조제는 상기 가교제의 활성을 증가시켜 가교도를 높이는 작용을 수행함으로써 상기 가교제의 함량을 낮출 수 있다. 상기 가교보조제의 함량은 상기 PE 수지 100 중량부를 기준으로 2 내지 6 중량부일 수 있다.
또한, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, PE 수지 및 가교제 외에도, 카본 블랙, TiO2, 산화방지제, UV 첨가제 및 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 카본 블랙 0.01 내지 0.05 중량부, TiO2 0.1 내지 2.0 중량부, 산화방지제 0.1 내지 1.0 중량부, UV 첨가제 0.2 내지 1.0 중량부 및 난연제 8 중량부 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 카본 블랙, TiO2, 산화방지제, UV 첨가제 외 기타 첨가제, 즉 필러(filler) 성분의 총 함량이 수지 조성물 전체 중량에 대하여 10% 미만을 만족할 수 있으며, 이에 따라, 가공 케이블 외절연 수지 조성물에서 요구되는 언필드(unfilled) 규격을 만족시킬 수 있다. 일반적으로, 가공 케이블 외절연 수지 조성물에서 필러(filler) 성분의 합이 10% 이상인 경우는 필드(filled) 가교 폴리에틸렌 커버링(cross-linked polyethylene covering)이고, 필러(filler) 성분의 합이 10% 미만인 경우는 언필드(unfilled) 가교 폴리에틸렌 커버링(cross-linked polyethylene covering)이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 가공 케이블의 색상을 조정하기 위한 첨가제로 카본 블랙 0.01 내지 0.05 중량부 및 TiO2 0.1 내지 2.0 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 카본 블랙은 가공 케이블 외절연용 수지 조성물에 대한 색상을 부여할 수 있고, 상기 혼합수지에 포함된 고분자들의 내후성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 카본 블랙으로는 특별히 제한되지 않고, 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 써멀 블랙 등 통상적인 카본 블랙을 모두 사용할 수 있는데, 입자 크기가 약 10㎚ 내지 30㎚, 표면적 100 내지 200m2/g인 것을 사용하는 것이 상기 혼합수지에 포함된 고분자들에 대한 내분해성 향상에 우수하므로 바람직하다.
상기 카본 블랙이 포함될 경우, 포함되는 카본 블랙의 함량은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 PE 수지 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 0.05 중량부로 포함될 수 있다.
상기 TiO2는 흰색을 나타내는 안료로 널리 사용되며, 상기 TiO2의 함량은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 상기 PE 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 2.0 중량부로 포함될 수 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 가공 케이블의 내열 특성, 난연성을 개선하고 산화방지제 0.1 내지 1.0 중량부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 페놀계, 아민계 등의 산화방지제를 포함할 수 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 자외선 저항성을 향상시키기 위하여, UV 첨가제 0.2 내지 1.0 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 난연제 8 중량부 이하를 더 포함할 수 있다. 상기 PE 수지가 LLDPE인 경우, 난연성을 부여하기 위하여 난연제를 8 중량부 이하로 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 6 내지 7중량부 포함할 수 있다. 상기 난연제의 함량이 8 중량부 초과로 첨가되는 경우, 함량 증가량 대비 난연성의 향상이 미미하고 상기 필러 성분의 총 함량이 10%를 넘어 언필드 가교 폴리에틸렌 커버링에 해당하지 않고 필러의 함량이 과도하여 케이블 물성 저하의 원인이 될 수 있다.
본 발명에 따른 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 전술한 수지 조성물 구성 성분 이외에도 필요한 경우, 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 기타 첨가제로는 나노클레이, 고분자량 왁스, 저분자량 왁스, 폴리올레핀 왁스, 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 스테아린산, 금속 비누, 유기 실리콘, 지방산 에스테르, 지방산 아마이드, 지방 알콜, 지방산 등과 같은 활제, 강화제, 이형제, 안정화제, 색소, 염료, 착색제, 대전방지제, 발포제, 금속 불활성화제로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 기타 첨가제 또는 이들의 조합이 포함될 경우의 함량은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 PE 수지 100 중량부를 기준으로 약 0.01 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함될 수 있다.
상기 가교제를 제외한 수지 조성물을 ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과(TYPE I)이며, 바람직하게는 0.925g/cm3 초과(TYPE II)이며, 더욱 바람직하게는 0.940g/cm3 초과(TYPE III, IV)일 수 있다. 또한, 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과(TYPE I)이며, 바람직하게는 0.925g/cm3 초과(TYPE II)이며, 더욱 바람직하게는 0.940g/cm3 초과(TYPE III, IV)일 수 있다. 상기 가교제를 제외한 수지 조성물을 ASTM D1248에 따른 용융지수(MI, melting index)가 1.0g/10min 이하(CATEGORY 4, 5)일 수 있고, 바람직하게는 0.4g/10min 이하(CATEGORY 5)일 수 있다.
상기 용융지수(MI)는 가교제가 혼합된 이후에는 가교가 시작되기 때문에 이의 측정이 곤란하다. 이에 가교제를 제외한 나머지 성분인 PE 수지 및 기타 필러들을 포함하는 수지 조성물의 용융지수를 측정하여 평가 가능하다.
종래 가교 PE를 포함하는 외절연의 경우 일반적으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 재료를 우수한 전기적 특성, 압출 가공성 및 범용 고분자 수지로서의 낮은 가격 등을 이유로 널리 사용되어 왔다. 이들은 LLDPE, MDPE, HDPE 대비 분자량이 낮은 폴리에틸렌으로 용융지수(MI)가 1.0g/10min을 초과하고, 압출 공정성에 유리하나, 상대적으로 낮은 분자량을 가지므로 케이블 외절연의 기계적, 물리적 특성이 저하하고 핫크립, 핫셋 특성이 불량한 문제점이 있다.
이에 종래 가교 PE의 경우 낮은 분자량에 의해 조성물의 밀도가 낮으며, 이에 기타 필러들의 함량을 증가시켜 밀도를 증가시키려는 시도를 많이 하여 왔다. 그러나, 필러들의 함량이 증가하여 전체 조성물 중량 대비 10% 이상을 포함하여 필드(filled) 가교 폴리에틸렌 커버링(cross-linked polyethylene covering)에 해당한다. 필러의 함량이 높아 필드 가교 폴리에틸렌 커버링에 해당하는 경우, 케이블 물성이 저하되며 특히 핫크립, 핫셋 특성이 저하되는 문제가 있다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 인장강도(tensile strength)가 2800psi 이상이고, 연신율(elongation)이 400% 이상일 수 있다. 이에, ASTM D1248의 Grade E8, E9, J4에 해당한다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 취성 온도(brittleness temperature)가 -75℃ 이하이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 내환경응력균열(Environmental stress crack resistance, ESCR)이 48시간 이상이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 내열응력균열(Thermal stress crack resistance, TSCR)이 96시간 이상이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 유전 계수(dissipation factor)가 0.001MHz 이하이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 유전 상수(Dielectric constant)가 2.31MHz 이하이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 체적 저항률(Volume resistivity)이 1.0*1015Ω·cm 이상이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-28-562에 따른 150℃에서의 핫크립 테스트(hot creep test)를 통과하고, 핫 크립(hot creep) 연신율이 175% 이하이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-28-562에 따른 핫세트 값(hot set value)이 10% 이하이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ASTM D2303에 따른 트랙 저항성(track resistance) 값이 1,000분 이상이다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733에 따른 햇빛 저항성(sunlight resistance) 시험을 진행한 후 측정한 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation)이 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 80% 이상의 성능이 유지된다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-27-581/NEMA WC-53에 따른 촉진 노화 시험(Accelerated Aging Test)을 진행한 후 측정한 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation)이 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 75% 이상의 성능이 유지된다.
상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 블랙(black) 또는 화이트(white) 색상을 가질 수 있다. 이에, ASTM D1248의 Class B, D에 해당한다. 특히 Class B의 경우 산화방지제 및 기타 첨가제를 포함하는 경우이고, Class D의 경우 산화방지제 및 UV 첨가제를 포함하는 경우이다.
본 발명은 또한, 가공 케이블에 관한 것이다. 가공 케이블 외절연용 수지 조성물로부터 제조된 외절연층을 포함하는 가공 케이블에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가공 케이블은, 전술한 가공 케이블 외절연용 수지 조성물로부터 제조된 외절연층을 포함하는 것으로, 전술한 것과 동일한 설명에 대해서는 하기에서는 생략하기로 한다.
상기 가공 케이블은, 통상적인 가공 케이블과 같이 도체, 반도전층, 내절연층 및 외절연층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 가공 케이블은, 도체, 상기 도체 외측에 형성된 반도전층, 상기 반도전층 외측에 형성된 내절연층, 및 상기 내절연층 외측에 형성된 상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물로부터 제조된 외절연층을 포함한다.
본 발명에 따른 가공 케이블은, 상기의 가공 케이블 외절연용 수지 조성물로 제조되며, 본 발명의 상기 PE를 이용하여 XLPE를 형성하여 종래 비가교 타입 또는 XL-LDPE를 포함하는 가공 케이블 대비 내열 특성 등의 물성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 PE 적용에 따른 고온의 공정에서도 안정적인 가교제를 사용하여 가공 케이블의 제조시 케이블의 스코치 불량을 저감시킬 수 있다.
상기 도체는 복수의 금속 소선들을 일정한 피치로 꼬아 만든 복합 연선 구조일 수 있고, 이 금속 소선은 단일 금속으로 이루어지거나 적어도 2 이상의 금속 합금으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 금속 소선은 동, 알루미늄, 철, 니켈 중에서 선택된 금속으로 이루어지거나 이들 금속들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 반도전층은 에틸렌 에틸아크릴레이트(EEA, ethylene ethyl acrylate), 에틸렌 부틸아크릴레이트(EBA, ethylene butyl acrylate) 등을 단독으로 사용하거나, 이들을 혼합한 폴리올레핀 공중합체의 폴리올레핀 수지와, 카본 블랙, 산화방지제, 활제, 가교제 등을 함유할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 내절연층은 LDPE 수지, 산화방지제, 가교제 등을 함유할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 바람직하게는 상기 내절연층은 가교 LDPE(XL-LDPE)를 포함할 수 있다.
상기 외절연층은 전술한 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 포함한다.
상기 가공 케이블은, ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과(TYPE I)이며, 바람직하게는 0.925g/cm3 초과(TYPE II)이며, 더욱 바람직하게는 0.940g/cm3 초과일 수 있다. 이에, 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과이면 ASTM D1248의 TYPE III, IV에 해당한다.
상기 가공 케이블은 인장강도(tensile strength)가 2800psi 이상이고, 연신율(elongation)이 400% 이상일 수 있다. 이에, ASTM D1248 규격의 GRADE E8, E9, J4에 해당한다.
상기 가공 케이블은, 블랙(black), 그레이(gray) 또는 화이트(white) 색상을 가질 수 있다. 이에, ASTM D1248의 CLASS B, D에 해당한다. 특히 CLASS B의 경우 산화방지제 및 기타 첨가제를 포함하는 경우이고, CLASS D의 경우 산화방지제 및 UV 첨가제를 포함하는 경우이다.
본 발명은 또한, 상기 가공 케이블의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상기의 케이블 외절연용 수지 조성물을 이용한 압출 공정을 포함하는 가공 케이블의 제조 방법에 관한 것이다.
가공 케이블을 제작하기 위하여 도체, 반도전층, 내절연층 및 외절연층을 순차적으로 압출하여야 하고, 예를 들어 알루미늄 도체 상에 반도전층을 압출하고, XL-LDPE를 포함하는 내절연층을 압출한 후, 최종적으로 XL-HDPE를 포함하는 외절연층을 압출하는 3번의 공정을 거치며, 이에 3개의 설비를 구성해야 하는 문제점이 있다.
종래 XL-LDPE를 포함하는 외절연층의 경우 폴리에틸렌 수지의 융점이 낮아 안전 공정 온도가 낮은 가교제를 사용하더라도 스코치 불량이 발생하지 않아 1개의 설비로 3층 동시 압출이 가능하였으나, 본 발명에서와 같이 융점이 높은 폴리에틸렌 수지를 사용하는 경우, 예를 들어, XL-HDPE를 포함하는 외절연층을 제조하기 위하여 안전 공정 온도가 낮은 LDPE에 적합한 가교제를 사용하는 경우 HDPE의 융점에 따라 고온으로 공정 진행시 가교졔의 특성에 따라 스코치가 발생될 수 있고, 즉 압출시 외절연층에 스코치 불량이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
예를 들어, 상기 압출 공정은, 도체에, 반도전층, 내절연층 및 외절연층 3층을 동시에 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 도체에 한번에 3개의 층, 반도전층, 내절연층, 외절연층을 동시에 압출을 진행할 수 있으며, 이는 고온의 공정에서 진행된다고 하더라도, 안전 공정 온도가 비교적 높은 가교제를 사용함으로써, 3층 동시 압출을 진행할 수 있으며, 이에 따라 공정의 단순화, 설비 감소에 따른 공정 비용 절감이 가능하다.
예를 들어, 상기 압출 공정은, 도체에, 반도전층 및 내절연층 2층을 동시에 압출하는 단계 및 외절연층을 압출하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 도체에 한번에 2개의 층, 반도전층 및 내절연층을 동시에 압출하고, 뒤이어, 외절연층을 별도로 한번 더 압출을 진행하는 공정이며, 상기 3중 압출에 비하여, 낮은 안전 공정 온도를 가지는 가교제를 사용하여 내절연층을 압출하는 경우 적용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 가공 케이블의 제조 방법에 따르면, 내열성, 강성 등을 확보하기 위하여 XL-HDPE를 포함하는 외절연층의 압출 공정을 반도전층 및 내절연층과 별도로 또는 반도전층과 내절연층과 함께 동시에 압출하여 압출 공정을 단순화할 수 있어 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적인 실험예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실험예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실험예에 한정되는 것은 아니다.
가공 케이블 외절연용 수지 조성물의, 베이스 수지로는 내열 특성을 개선하기 위하여 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(Medium Density Polyethylene, MDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE) 수지를 사용하였다.
저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE)을 비교예로 하였다. 다만, LDPE의 경우, 상술한 바와 같이 내열 특성 및 강성의 개선이 없으며, 융점이 107℃ 로서, 140℃ 이상의 고온의 안전 공정 온도를 가지는 가교제를 사용할 필요가 없다.
[ 제조예1 ]
HDPE 및 가교제를 각각 하기 표 1 내지 표 3의 함량 비율로 혼합하여 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제조하였다. 이후, 동 합금의 금속 도체 상에, EEA 수지의 반도전층, XL-LDPE를 포함하는 내절연층 및 XL-HDPE를 포함하는 외절연층을 삼중 압출기를 사용하여 압출함으로써 가공 케이블을 제조하였다.
하기 실시예1은 실시예1.1 내지 1.4를 포함하며, 사용된 가교제는 Di-tert-butyl peroxide(순도 99% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 1에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예1.1 실시예1.2 실시예1.3 실시예1.4 비교예1.1 비교예1.2
HDPE 100 100 100 100 100 100
Di-tert-butyl peroxide 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9511 0.9503 0.9491 0.9488 0.9522 0.9471
MI (g/10min) 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24
하기 실시예2는 실시예2.1 내지 2.4를 포함하며, 사용된 가교제는 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy) hexyne-3(순도 85% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 2에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예2.1 실시예2.2 실시예2.3 실시예2.4 비교예2.1 비교예2.2
HDPE 100 100 100 100 100 100
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy) hexyne-3 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9533 0.9527 0.9529 0.9527 0.9534 0.9524
MI (g/10min) 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24
하기 실시예3은 실시예3.1 내지 3.4를 포함하며, 사용된 가교제는 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane(순도 95% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 3에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예3.1 실시예3.2 실시예3.3 실시예3.4 비교예3.1 비교예3.2
HDPE 100 100 100 100 100 100
3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9533 0.9531 0.9529 0.9525 0.9535 0,9521
MI (g/10min) 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24 0.24
[ 제조예2 ]
제조예2는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물에 사용된 폴리에틸렌 수지의 종류를 HDPE가 아닌 MDPE를 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예1과 동일하게 가공 케이블을 제조하였다. MDPE 및 가교제를 각각 하기 표 4 내지 표 6의 함량 비율로 혼합하여 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제조하였다.
하기 실시예4은 실시예4.1 내지 4.4를 포함하며, 사용된 가교제는 Di-tert-butyl peroxide(순도 99% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 4에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예4.1 실시예4.2 실시예4.3 실시예4.4 비교예4.1 비교예4.2
MDPE 100 100 100 100 100 100
Di-tert-butyl peroxide 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9508 0.9491 0.9451 0.9423 0.9513 0.9389
MI (g/10min) 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61
하기 실시예5는 실시예5.1 내지 5.4를 포함하며, 사용된 가교제는 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy) hexyne-3(순도 85% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 5에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예5.1 실시예5.2 실시예5.3 실시예5.4 비교예5.1 비교예5.2
MDPE 100 100 100 100 100 100
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy) hexyne-3 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9538 0.9531 0.9528 0.9516 0.9543 0.9511
MI (g/10min) 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61
하기 실시예6은 실시예6.1 내지 6.4를 포함하며, 사용된 가교제는 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane(순도 95% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 6에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예6.1 실시예6.2 실시예6.3 실시예6.4 비교예6.1 비교예6.2
MDPE 100 100 100 100 100 100
3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9528 0.9529 0.9520 0.9515 0.9533 0.9511
MI (g/10min) 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61 0.61
[ 제조예3 ]
제조예3은 가공 케이블 외절연용 수지 조성물에 사용된 폴리에틸렌 수지의 종류를 HDPE가 아닌 LLDPE를 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예1과 동일하게 가공 케이블을 제조하였다. LLDPE 및 가교제를 각각 하기 표 7 내지 표 9의 함량 비율로 혼합하여 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 제조하였다.
하기 실시예7은 실시예7.1 내지 7.4를 포함하며, 사용된 가교제는 Di-tert-butyl peroxide(순도 99% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 4에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예7.1 실시예7.2 실시예7.3 실시예7.4 비교예7.1 비교예7.2
LLDPE 100 100 100 100 100 100
Di-tert-butyl peroxide 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9431 0.9425 0.9421 0.941 0.9436 0.9391
MI (g/10min) 0.28 0.28 0.28 0.28 70.28 0.28
하기 실시예8은 실시예8.1 내지 8.4를 포함하며, 사용된 가교제는 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy) hexyne-3(순도 85% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 8에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예8.1 실시예8.2 실시예8.3 실시예8.4 비교예8.1 비교예8.2
LLDPE 100 100 100 100 100 100
2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy) hexyne-3 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9434 0.9435 0.9425 0.942 0.9438 0.9398
MI (g/10min) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28
하기 실시예9는 실시예9.1 내지 9.4를 포함하며, 사용된 가교제는 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane(순도 95% 액상)이고, 가교제의 함량을 조절하였다. 표 9에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
실시예9.1 실시예9.2 실시예9.3 실시예9.4 비교예9.1 비교예9.2
LLDPE 100 100 100 100 100 100
3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane 0.9 1.5 2.2 3 0.7 3.5
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9439 0.9431 0.9425 0.9405 0.9444 0.9387
MI (g/10min) 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28
하기 표 10의 비교예10 내지 15는 상기 실시예1.3, 실시예4.3, 실시예7.3과 동일하게 제조하되, 가교제의 종류를 다르게 하여 제조하였다. 비교예10 및 11은 실시예1.3과 가교제 종류가 다르고, 비교예12 및 13은 실시예4.3과 가교제 종류가 다르고, 비교예14 및 15은 실시예7.3과 가교제 종류가 다르다. 표 10에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
비교예10 비교예11 비교예12 비교예13 비교예14 비교예15
PE 수지 HDPE100 HDPE
100		 MDPE
100		 MDPE
100		 LLDPE
100		 LLDPE
100
가교제 2.5-Dimethyl-2.5-di(tert-butylperoxy)hexane 2.0 Dicumyl peroxide 2.0 2.5-Dimethyl-2.5-di(tert-butylperoxy)hexane 2.0 Dicumyl peroxide 2.0 2.5-Dimethyl-2.5-di(tert-butylperoxy)hexane 2.0 Dicumyl peroxide 2.0
카본 블랙 0.01-0.05 0.01-0.06 0.01-0.07 0.01-0.08 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.0 0.1-2.1 0.1-2.2 0.1-2.3 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.0 0.1-1.1 0.1-1.2 0.1-1.3 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.0 0.2-1.1 0.2-1.2 0.2-1.3 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9495 0.9498 0.9451 0.9528 0.941 0.9412
MI (g/10min) 0.24 0.24 0.61 0.61 0.28 0.28
하기 표 11의 비교예16은 상기 실시예1.3과 동일하게 제조하되, PE 수지를 LDPE를 사용하였고, 비교예17은 LDPE 수지에 안전 공정 온도가 140℃이상인 수지를 사용하였다. 표 11에 기재된 함량 단위는 중량부이다.
비교예16 비교예17
PE 수지 LDPE 100 LDPE 100
가교제 2.5-Dimethyl-2.5-di(tert-butylperoxy)hexane 2. 3,3,5,7,7-Pentamethyl-1,2,4-trioxepane 2.0
카본 블랙 0.01-0.09 0.01-0.10
TiO2 0.1-2.4 0.1-2.5
산화방지제 0.1-1.4 0.1-1.5
UV첨가제 0.2-1.4 0.2-1.5
밀도 (g/cm3) 0.9455 0.9461
MI (g/10min) 0.3 0.3
[물성 평가]
1. 밀도(Density)
ASTM 1284에 따라 실시예 및 비교예 각각에 따른 외절연 조성물의 밀도를 측정하였다.
2. 색상(Color)
ASTM 1284에 따라 실시예 및 비교예 각각에 따른 외절연 조성물의 색상을 측정하였다.
3. 인장강도(Tensile Strength)
실시예 및 비교예에 따라 제작된 케이블의 외절연 시편에 대한 인장강도를 측정하였다.
4. 연신율 (Elongation)
실시예 및 비교예에 따라 제작된 케이블의 외절연 시편에 대한 연신율을 측정하였다.
5. 안전 공정 온도(Safe Processing Temperature)
가교제의 안전 공정 온도는 ISO 6502에 준하여 레오메타(rheometer)로 측정하며, 스코치(scorch) 타임이 20분 초과인 경우의 온도로 정의한다. 스코치는 가교 공정 중에 미가교된 부분이 발생한 것을 의미한다.
6. 전형적 가교 온도(Typical Crosslink Temperature)
가교제의 전형적 가교 온도는 ISO 6502에 준하여 레오메타(rheometer)로 측정하며, 12분 이내에 90% 가교에 도달하는 최적 경화를 나타내는 온도로 정의한다.
7. 반감기(Half Life)
가교제의 반감기는 특정 온도에서 분해되는 가교제의 분자의 몰수가 초기 몰수에서 절반이 되는데 걸리는 시간을 의미한다. 반감기의 측정은 각 가교제를 모노클로로벤젠에 희석한 용액을 통하여 DSC-TAM(differential scanning calorimetry-themal activity monitoring)에 의하여 측정하였다. 각 가교제의 반감기는, 아래 식 1 및 식 2에 따라 측정하였다.
Kd=A·e- Ea /RT --- 식 1
t1/2(반감기)=ln2/kd --- 식 2
여기서, kd는 가교제 분해 속도 상수이고, A는 아레니우스 빈도 인자(Arrhenius frequency factor)이고, Ea는 활성화 에너지(J/mol.K)이고, R은 8.3142J/mole.K이고, T는 절대 온도이다.
8. 취성 온도, 내환경응력균열 ( ESCR ), 내열응력균열 ( TSCR ), 유전 계수, 유전 상수, 체적 저항률
ASTM D1248에 따라 실시예, 비교예 및 실험예 각각에 따른 외절연 시편에 대한 취성 온도, 내환경응력균열(ESCR), 내열응력균열(TSCR), 유전 계수, 유전 상수, 체적 저항률을 측정하였다.
9. 햇빛 저항성 시험 후 인장강도/ 연신율 , 촉진 노화 시험 후 인장강도/ 연신율
ANSI/ICEA S-121-733에 따라 실시예 및 비교예에 따라 제작된 케이블의 외절연 시편에 대한 햇빛 저항성(sunlight resistance) 시험을 진행한 후 인장강도, 연신율을 측정하고, 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 성능을 비교하였다.
10. 햇빛 저항성 시험 후 인장강도/ 연신율 , 촉진 노화 시험 후 인장강도/ 연신율
ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-27-581/NEMA WC-53에 따라 실시예 및 비교예에 따라 제작된 케이블의 외절연 시편에 대한 촉진 노화 시험(Accelerated Aging Test)을 진행한 후 인장강도, 연신율을 측정하고, 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 성능을 비교하였다.
11. 내열 특성
실시예 및 비교예에 따라 제작된 케이블의 외절연 시편에 대한 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-28-562에 따라 Hot Creep, Hot Set 특성을 측정하였다.
12. 스코치 (scorch) 발생 유무
실시예 및 비교예에 따라 제작된 케이블의 외절연 시편에 대한 스코치 발생 유무를 관찰하여, 스코치가 관찰되지 않은 경우 X, 관찰된 경우 ○로 표현하였다.
[물성 평가 결과]
실시예1.1 실시예1.2 실시예1.3 실시예1.4 비교예1.1 비교예1.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,874 3,069 3,274 3,601 2,756 3,745
연신율(%) 650.48 610.18 543.74 460.79 705.77 395.74
안전공정온도(℃) 145
전형적 가교 온도(℃) 180
반감기_10h(℃) 129
반감기_0.1h(℃) 176℃
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.3 2.3 2.28 2.29 2.28 2.3
체적 저항률(Ω·cm) 2.51E+18 9.81E+17 1.37E+18 1.40E+18 1.15E+18 2.15E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 93.51/99.12 95.18/101.88 94.58/98.61 94.09/99.25 91.54/96.55 97.17/103.67
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 88.15/94.13 91.69/95.66 93.15/94.79 94.73/96.15 85.33/94.15 87.55/101.71
내열특성_Hot Creep(%) 130 52 20 10 200 5
내열특성_Hot Set(%) 5 0 0 0 10 9
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예2.1 실시예2.2 실시예2.3 실시예2.4 비교예2.1 비교예2.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,550 3,106 3,310 3,670 3,350 3,881
연신율(%) 678.75 604.23 535.91 450.34 719.13 389.2
안전공정온도(℃) 145
전형적 가교 온도(℃) 185
반감기_10h(℃) 130
반감기_0.1h(℃) 180
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.3 2.3 2.28 2.29 2.3 2.31
체적 저항률(Ω·cm) 2.15E+18 2.10E+18 1.76E+18 1.29E+18 1.88E+18 2.10E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 92.5/96.1 93.4/96.3 93.89/97.01 94.15/99.6 92.18/96.8 94.87/101.57
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 87.98/95.61 88.5/96.7 99.41/95.8 83.99/96.8 87.5/96.8 85.64/97.12
내열특성_Hot Creep(%) 105 22.5 10 10 240 5
내열특성_Hot Set(%) 0 0 0 0 15 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예3.1 실시예3.2 실시예3.3 실시예3.4 비교예3.1 비교예3.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 3,155 3,226 3,451 3,668 3,077 3,768
연신율(%) 660.81 638.97 540.76 460.87 710.76 392.87
안전공정온도(℃) 180℃
전형적 가교 온도(℃) 220
반감기_10h(℃) 158
반감기_0.1h(℃) 213
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.31 2.31 2.3 2.29 2.29 2.3
체적 저항률(Ω·cm) 2.10E+18 1.31E+18 1.56E+18 1.68E+18 1.50E+18 2.20E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 92.10/98.91 94.48/103.89 95.15/99.98 94.66/101.57 92.51/96.55 95.11/99.83
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 96.15/94.5 88.94/97.01 92.51/96.05 95.61/95.15 93.11/95.01 86.15/94.5
내열특성_Hot Creep(%) 110 45 20 5 190 5
내열특성_Hot Set(%) 5 0 0 0 10 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예4.1 실시예4.2 실시예4.3 실시예4.4 비교예4.1 비교예4.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,991 3,150 3,215 3,359 2,718 3,881
연신율(%) 614.66 550.58 497.56 429.81 658.53 394.25
안전공정온도(℃) 145
전형적 가교 온도(℃) 180
반감기_10h(℃) 129
반감기_0.1h(℃) 176
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.29 2.29 2.31 2.3 2.31 2.28
체적 저항률(Ω·cm) 3.11E+18 2.40E+18 9.68E+17 1.18E+18 1.11E+18 1.97E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 91.74/98.06 94.74/99.04 100.74/97.46 94.74/99.15 94.31/94.77 91.78/99.01
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 105.74/98.33 102.79/99.05 99.08/91.74 105.74/94.36 94.05/94.13 102.74/100.05
내열특성_Hot Creep(%) 150 105 70 55 170 15
내열특성_Hot Set(%) 5 0 0 0 10 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예5.1 실시예5.2 실시예5.3 실시예5.4 비교예5.1 비교예5.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,674 2,777 3,048 3,339 2,555 3,518
연신율(%) 628.7 568.01 490.36 419.74 666.6 375.85
안전공정온도(℃) 145
전형적 가교 온도(℃) 185
반감기_10h(℃) 130
반감기_0.1h(℃) 180
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.28 2.28 2.3 2.9 2.3 2.3
체적 저항률(Ω·cm) 1.65E+18 2.85E+18 3.34E+18 9.88E+18 9.78E+18 1.65E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 97.65/97.99 94.65/102.52 97.18/99.75 97.06/91.07 106.13/100.79 98.07/99.33
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 103/101.31 98.15/102.74 103.01/100.41 96.74/99.74 96.06/101.11 99.14/96.74
내열특성_Hot Creep(%) 145 120 85 45 190 25
내열특성_Hot Set(%) 5 5 0 0 10 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예6.1 실시예6.2 실시예6.3 실시예6.4 비교예6.1 비교예6.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,675 2,817 3,117 3,450 2,581 3,681
연신율(%) 628.75 600.75 518.25 448.13 657.8 380.08
안전공정온도(℃) 180
전형적 가교 온도(℃) 220
반감기_10h(℃) 158
반감기_0.1h(℃) 213
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.29 2.3 2.28 2.29 2.3 2.3
체적 저항률(Ω·cm) 8.14E+18 2.38E+18 3.68E+18 1.37E+18 1.98E+18 3.21E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 99.10/97.63 91.75/94.56 94.78/96.46 97.46/96.54 101.72/97.5 102.65/94.25
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 101.76/102.78 102.61/98.41 101.76/96.71 98.34/99.75 96.06/103.75 98.16/99.74
내열특성_Hot Creep(%) 130 110 70 55 180 30
내열특성_Hot Set(%) 5 0 0 0 10 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예7.1 실시예7.2 실시예7.3 실시예7.4 비교예7.1 비교예7.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,901 3,078 3,217 3,345 2,761 3,450
연신율(%) 644.43 605.6 569.25 430.83 667.25 380.53
안전공정온도(℃) 145
전형적 가교 온도(℃) 180
반감기_10h(℃) 129
반감기_0.1h(℃) 176
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.31 2.31 2.3 2.28 2.31 2.3
체적 저항률(Ω·cm) 2.43E+18 2.31E+18 9.15E+17 3.50E+18 2.22E+18 9.84E+17
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 94.25/91.56 98.05/96.08 99.55/99.36 91.25/94.71 95.70/99.81 91.67/94.91
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 99.15/105.67 103.87/101.11 105.08/108.57 95.15/92.57 103.33/107.17 101.17/104.95
내열특성_Hot Creep(%) 150 110 85 40 180 20
내열특성_Hot Set(%) 5 0 0 0 10 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예8.1 실시예8.2 실시예8.3 실시예8.4 비교예8.1 비교예8.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,864 2,988 3,158 3,257 2,611 3,345
연신율(%) 650.97 631.55 519.36 438.25 681.25 375.66
안전공정온도(℃) 145
전형적 가교 온도(℃) 185
반감기_10h(℃) 130
반감기_0.1h(℃) 180
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.3 2.28 2.31 2.29 2.29 2.29
체적 저항률(Ω·cm) 1.65E+18 1.88E+18 1.90E+18 9.68E+17 2.75E+18 3.10E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 95.85/91.58 94.61/94.22 98.73/100.58 96.75/97.85 99.15/91.08 94.85/94.96
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 94.75/91.65 91.67/99.71 88.33/85.08 101.95/99.81 105.57/96.08 92.15/105.78
내열특성_Hot Creep(%) 160 120 85 40 190 25
내열특성_Hot Set(%) 0 0 0 0 15 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
실시예9.1 실시예9.2 실시예9.3 실시예9.4 비교예9.1 비교예9.2
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 2,710 2,827 3,152 3,315 2,558 3,495
연신율(%) 620.85 570.55 498.81 415.68 700.52 385.58
안전공정온도(℃) 180
전형적 가교 온도(℃) 220
반감기_10h(℃) 158
반감기_0.1h(℃) 213
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.28 2.31 2.3 2.3 2.29 2.29
체적 저항률(Ω·cm) 2.22E+18 3.10E+18 2.56E+18 2.11E+18 1.84E+18 1.20E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 94.56/91.97 94.69/99.11 99.15/94.98 97.05/91.84 98.15/91.73 95.41/99.78
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 103.19/98.58 101.34/100.16 98.35/91.75 94.28/101.37 97.35/103.74 97.15/95.98
내열특성_Hot Creep(%) 150 110 60 35 185 10
내열특성_Hot Set(%) 5 0 0 0 10 0
스코치 발생 유무 X X X X X X
비교예10 비교예11 비교예12 비교예13 비교예14 비교예15
색상 회색 회색 회색 회색 회색 회색
인장강도(psi) 1,848 1,651 2,428 1,911 2,168 1,984
연신율(%) 275.16 180.2 249.5 243.15 268.41 255.15
안전공정온도(℃) 135 130 135 130 135 130
전형적 가교 온도(℃) 175 170 175 170 175 170
반감기_10h(℃) 121 112 121 112 121 112
반감기_0.1h(℃) 166 158 166 158 166 158
취성 온도(℃) <-75 <-75 <-75 <-75 <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48 >48 >48 >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96 >96 >96 >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.31 2.3 2.28 2.28 2.29 2.3
체적 저항률(Ω·cm) 2.38E+18 1.96E+18 2.19E+18 2.22E+18 3.50E+18 3.05E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 34.5/64.15 50.27/66.74 58.75/66.78 90.74/64.10 58.13/69.74 57.91/76.84
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 60.74/65.98 52.76/61.19 85.24/65.74 38.96/64.81 67.34/49.16 45.12/78.15
스코치 발생 유무 ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예16 비교예17
색상 회색 회색
인장강도(psi) 2,274 2,157
연신율(%) 612.37 634.16
안전공정온도(℃) 135 180
전형적 가교 온도(℃) 175 220
반감기_10h(℃) 121 158
반감기_0.1h(℃) 166 213
취성 온도(℃) <-75 <-75
내환경응력균열(ESCR)(h) >48 >48
내열응력균열(TSCR)(h) >96 >96
유전 계수(MHz) 0.0004 0.0004
유전 상수(MHz) 2.3 2.28
체적 저항률(Ω·cm) 3.15E+18 2.81E+18
햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 91.45/92.37 93.14/90.86
촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율 81.74/82.16 78.15/81.67
내열특성_Hot Creep(%) 20 15
내열특성_Hot Set(%) 0 0
스코치 발생 유무 X X
상기 실시예1(실시예1.1 내지 실시예1.4), 실시예2(실시예2.1 내지 실시예2.4), 실시예3(실시예3.1 내지 실시예3.4), 실시예4(실시예4.1 내지 실시예4.4), 실시예5(실시예5.1 내지 실시예5.4), 실시예6(실시예6.1 내지 실시예6.4), 실시예7(실시예7.1 내지 실시예7.4), 실시예8(실시예8.1 내지 실시예8.4), 실시예9(실시예9.1 내지 실시예9.4), 의 경우, 각 시편으로부터 측정된 밀도의 값이 0.940g/cm3 초과 내지 0.960 이하이고, 색상이 그레이를 가지며, 인장강도가 2,500psi 이상이고, 연신율이 400% 이상이므로 ANSI/ICEA S-121-733 규격에 적합하다.
다만, 비교예1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2, 5.1, 5.2, 6.1, 6.2, 7.1, 7.2, 8.1, 8.2, 9.1 및 9.2의 경우, 가교제의 함량이 본 발명의 함량 범위를 벗어난 것으로, 인장강도 및 연신율이 저하되는 것을 알 수 있으며, 특히 가교제가 함량 범위 미만인 경우 핫셋 특성이 저하되며, 초과인 경우 신장율이 저하됨을 알 수 있다.
또한, 비교예10 내지 15의 경우, 안전 공정 온도가 140℃ 미만으로 비교적으로 낮은 가교제를 사용하여 스코치 불량이 다수 발생하여 케이블 표면 불량이 발견되었고, 연신율이 300% 이하로 저하되고, 햇빛 저항성 시험 후 인장잔율/신장잔율 및 촉진 노화 시험 후 인장잔율/신장잔율이 현저히 저하된 것을 알 수 있었다. 비교예16 및 17의 경우 인장강도가 저하된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 가공 케이블 외절연용 수지 조성물이 LLDPE, MDPE, HDPE 수지와 고온의 안전 공정 온도를 가지는 가교제를 혼합하여 가공 케이블 외절연층을 제조함에 따라 스코치 불량을 방지할 수 있으며 강성 등 우수한 물성을 얻을 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 가공 케이블
200: 지지체
10: 도체
20: 반도전층
30: 내절연층
40: 외절연층

Claims (32)

  1. 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 수지 및 안전 공정 온도(ts2)가 140℃ 이상인 가교제를 포함하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PE 수지는 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(Medium Density Polyethylene, MDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 PE 수지의 융점(Tm)은 115℃ 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 PE 수지는 ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PE 수지는 ASTM D1248에 따른 용융지수(MI, melting index)가 25.0g/10min 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가교제의 전형적 가교 온도(typical crosslink temperature, t90)는 180℃ 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 0.1시간의 반감기를 가지는 온도가 164℃ 이상이며, 10시간의 반감기를 가지는 온도가 118℃ 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 퍼옥사이드(peroxide) 계열의 하기의 화합물들 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
    Figure pat00010
    ,
    Figure pat00011
    ,
    Figure pat00012
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가교제의 활성화 에너지(activation energy)는 139kJ/mole 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, PE 수지 100 중량부에 대하여, 가교제 0.8 내지 3.4 중량부(순도 100% 기준)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은, 카본 블랙 0.01 내지 0.05 중량부, TiO2 0.1 내지 2.0 중량부, 산화방지제 0.1 내지 1.0 중량부, UV 첨가제 0.2 내지 1.0 중량부 및 난연제 8 중량부 이하로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    카본 블랙, TiO2, 산화방지제, UV 첨가제외 기타 첨가제의 총 함량이 수지 조성물 전체 중량에 대하여 10% 미만인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가교제를 제외한 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 가교제를 제외한 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 용융지수(MI, melting index)가 1.0g/10min 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 밀도(density)가 0.910g/cm3 초과인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 인장강도(tensile strength)가 2800psi 이상이고, 연신율(elongation)이 400% 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 취성 온도(brittleness temperature)가 -75℃ 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 내환경응력균열(Environmental stress crack resistance, ESCR)이 48시간 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 내열응력균열(Thermal stress crack resistance, TSCR)이 96시간 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 유전 계수(dissipation factor)가 0.001MHz 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 유전 상수(Dielectric constant)가 2.31MHz 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ASTM D1248에 따른 체적 저항률(Volume resistivity)이 1.0*1015Ω·cm 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-28-562에 따른 150℃에서의 핫크립 테스트(hot creep test)를 통과하고, 핫 크립(hot creep) 연신율이 175% 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-28-562에 따른 핫세트 값(hot set value)이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  25. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ASTM D2303에 따른 트랙 저항성(track resistance) 값이 1,000분 이상인 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733에 따른 햇빛 저항성(sunlight resistance) 시험을 진행한 후 측정한 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation)이 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 80% 이상의 성능이 유지되는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  27. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 ANSI/ICEA S-121-733 및 ICEA T-27-581/NEMA WC-53에 따른 촉진 노화 시험(Accelerated Aging Test)을 진행한 후 측정한 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation)이 시험 전 인장강도 및 연신율 대비 75% 이상의 성능이 유지되는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  28. 제1항에 있어서,
    상기 가공 케이블 외절연용 수지 조성물은 블랙(black), 그레이(Gray) 또는 화이트(white) 색상을 가지는 것을 특징으로 하는 가공 케이블 외절연용 수지 조성물.
  29. 도체, 상기 도체 외측에 형성된 반도전층, 상기 반도전층 외측에 형성된 내절연층, 및 상기 내절연층 외측에 형성된 상기 제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 가공 케이블 외절연용 수지 조성물로부터 제조된 외절연층을 포함하는 가공 케이블.
  30. 상기 제1항 내지 제28항 중 어느 하나의 가공 케이블 외절연용 수지 조성물을 이용한 압출 공정을 포함하는 가공 케이블의 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 압출 공정은,
    도체에, 반도전층, 내절연층 및 외절연층 3층을 동시에 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블의 제조 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 압출 공정은,
    도체에, 반도전층 및 내절연층 2층을 동시에 압출하는 단계; 및
    외절연층을 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가공 케이블의 제조 방법.
KR1020190069716A 2019-06-13 2019-06-13 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법 KR20200143540A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190069716A KR20200143540A (ko) 2019-06-13 2019-06-13 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법
PCT/KR2020/007381 WO2020251225A1 (ko) 2019-06-13 2020-06-08 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190069716A KR20200143540A (ko) 2019-06-13 2019-06-13 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200143540A true KR20200143540A (ko) 2020-12-24

Family

ID=73782203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190069716A KR20200143540A (ko) 2019-06-13 2019-06-13 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20200143540A (ko)
WO (1) WO2020251225A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230072015A (ko) 2021-11-17 2023-05-24 에이치디씨현대이피 주식회사 전력 케이블 피복재용 친환경 고분자 복합조성물

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000002831A (ko) 1998-06-23 2000-01-15 권문구 고압 내열 배전 가공선

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2204658A1 (de) * 1972-01-28 1973-08-02 Siemens Ag Verfahren zur herstellung elektrischer kabel mit einer umhuellung und/oder isolierung aus vernetztem polyaethylen
US4770902A (en) * 1983-05-23 1988-09-13 National Distillers And Chemical Corporation Method for covering an electrical conducting means
KR200253560Y1 (ko) * 2001-07-30 2001-11-22 일진전기공업 주식회사 트래킹억제용 수밀형 가공배전선
KR101311227B1 (ko) * 2009-08-21 2013-09-24 에스케이종합화학 주식회사 전력케이블 절연층용 가교 폴리에틸렌 조성물
KR20130089217A (ko) * 2013-06-04 2013-08-09 한국전력공사 절연전선
CN107871556A (zh) * 2016-09-23 2018-04-03 江苏亨通电力电缆有限公司 高载流量的架空绝缘电缆及其制造工艺

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000002831A (ko) 1998-06-23 2000-01-15 권문구 고압 내열 배전 가공선

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230072015A (ko) 2021-11-17 2023-05-24 에이치디씨현대이피 주식회사 전력 케이블 피복재용 친환경 고분자 복합조성물

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020251225A1 (ko) 2020-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vahedy Polymer insulated high voltage cables
KR102005113B1 (ko) 절연 조성물 및 이를 포함하는 전기 케이블
CA2574425C (en) Semiconductive polymer composition
JP2013519193A (ja) 加硫可能なコポリマー半導電性シールド組成物
CA2695603A1 (en) Tree resistant insulation compositions
US20120227997A1 (en) Medium-or high-voltage electric cable
US11525050B2 (en) Polymer composition with improved stress whitening resistance
WO2021232711A1 (zh) 一种耐寒型数据传输电缆
EP3146533A1 (fr) Câble électrique comprenant une couche réticulée
KR20200143540A (ko) 가공 케이블 외절연용 수지 조성물, 이로부터 제조된 가공 케이블 외절연을 포함하는 가공 케이블 및 이의 제조 방법
EP1070737A1 (en) A polyethylene crosslinkable composition
US11254810B2 (en) Polymer composition comprising a dielectric liquid of improved polarity
KR20150123777A (ko) 비-이동 대전 방지제를 포함하는 절연체
CN111354507B (zh) 耐水树电缆
KR20210131257A (ko) 수상 태양광 케이블 시스용 조성물 및 이로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 수상 태양광 케이블
CA2303580A1 (en) A crosslinkable polyethylene composition
KR101774449B1 (ko) 내마모성과 난연성이 우수한 자동차 전선용 절연재료 조성물
CN111349282A (zh) 包括容易剥离的半导电层的线缆
KR20130089217A (ko) 절연전선
KR102638272B1 (ko) 전력 케이블 피복재용 친환경 고분자 복합조성물
KR0120400B1 (ko) 옥외용 전력케이블 절연피복용 흑색 가교수지 조성물
KR920004784B1 (ko) 전선용 흑색 가교수지 조성물
CN104558860B (zh) 用于制备具有增强的热稳定性的绝缘材料的聚合物树脂组合物
US20230023510A1 (en) Polymer composition with improved stress whitening resistance
KR102354984B1 (ko) 내트래킹성 절연 조성물 및 이를 포함하는 고전압 케이블