KR20210054207A - Halogen-free resin composition having high flame retardancy and low emitting smoke and UTP cable comprising a sheath formed from the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유티피 케이블의 시스층 형성용 고난연 및 저발연 비할로겐계 수지 조성물 및 이로부터 형성된 시스층을 포함하는 유티피 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 최근 유럽에서 적용되는 CPR (Construction Products Regulation) 규격 기준으로 C 등급 이상의 고난연성 및 저발연성을 만족하는 동시에 제조비용이 절감될 수 있는 비할로겐계 수지 조성물 및 이로부터 형성된 시스층을 포함하는 유티피 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a UTP cable comprising a high flame retardant and low smoke non-halogen resin composition for forming a sheath layer of a UTP cable, and a sheath layer formed therefrom. Specifically, the present invention is a non-halogen-based resin composition that can reduce manufacturing costs while satisfying high flame retardancy and low smoke performance of grade C or higher based on the CPR (Construction Products Regulation) standard recently applied in Europe, and a sheath layer formed therefrom. It relates to a UTP cable comprising a.
유티피(UTP) 케이블은 언쉴드 트위스티드 페어(unshielded twisted pair)의 약자로, 비차폐 쌍 케이블 또는 비차폐 연선이라고도 한다. 유티피(UTP) 케이블의 가장 일반적인 형태는 구리선으로서, 일반 전화선이나 랜(LAN; 근거리 통신망)의 환경을 이어주는 신호선으로 이용되고 있다.UTP (UTP) cable is an abbreviation of unshielded twisted pair, and is also referred to as unshielded pair cable or unshielded twisted pair cable. The most common form of a UTP cable is a copper wire, which is used as a signal line connecting a general telephone line or a LAN (local area network) environment.
유티피 케이블은 외표면이 시스재료로 피복되어 있으며, 이러한 시스재료에 의한 시스층은 외부와 직접 접촉하도록 노출되어 있다. 플레넘급 유티피 케이블의 경우 덕트가 없는 환경에 포설하는데 이용되므로 상기 케이블 등이 가설된 공간에서 화재가 발생되는 경우에 연기 발생이 과다하게 이루어지게 된다.The outer surface of the TV cable is covered with a sheath material, and the sheath layer made of such a sheath material is exposed so as to directly contact the outside. In the case of a plenum class UTP cable, since it is used for laying in an environment without a duct, excessive smoke is generated when a fire occurs in a space in which the cable or the like is installed.
따라서, 플레넘급 유티피 케이블은 연소성이 강한 물질인 경우에는 화재 확산의 통로로 이용될 수 있다는 점에서 발연성이 낮고 난연성이 높은 물성을 갖는 재료가 이용되어야 한다. 허나, 종래의 플레넘급으로 사용되는 절연 및 시스 재질의 경우 신규 규격인 CPR 등급에서 요구하는 연소가스 독성 지수를 만족할 수 없다. 상대적으로 연소 가스 유해성이 낮은 재료로 폴리올레핀 수지를 적용하는데 특히, 폴리올레핀 시스를 적용한 유티피 케이블의 경우 일반적으로 CM 및 CMX 난연을 만족하며 이를 만족하기 위해 금속수산화물을 기반으로 한 다양한 난연제를 적용한다. CM 난연은 UL 1685 규격에 의거, 21kW의 열량으로 20분간 불꽃 인가 후 연소 길이로 난연성을 평가한다.Therefore, in the case of a plenum class UTP cable, in the case of a material having strong combustibility, it can be used as a passage for fire spreading, so a material having low smoke resistance and high flame retardancy should be used. However, in the case of insulation and sheath materials used as conventional plenum grades, the flue gas toxicity index required by the new standard CPR grade cannot be satisfied. Polyolefin resin is applied as a material with relatively low combustion gas hazard.In particular, in the case of a UTP cable to which a polyolefin sheath is applied, it generally satisfies CM and CMX flame retardant, and various flame retardants based on metal hydroxides are applied to satisfy this. According to the UL 1685 standard, CM flame retardancy is evaluated by the combustion length after applying a flame for 20 minutes with a heat value of 21 kW.
그러나, 최근 유럽에서 새로 적용되는 CPR (Construction Products Regulation) 인증의 경우에는 난연 평가 방법은 유사하나 특정 수준의 연소 길이와 최대열방출율, 총열방출율, 화연전파속도가 요구되며 추가로 연기지수 등이 요구된다.However, in the case of the recently applied CPR (Construction Products Regulation) certification, the flame retardant evaluation method is similar, but a certain level of combustion length, maximum heat release rate, total heat release rate, and flame spread rate are required, and additional smoke index is required. do.
한편, 종래 CM 난연을 만족하는 폴리올레핀 시스를 적용한 유티피 케이블의 경우 CPR 규격 기준으로 D 등급 수준임이 확인되었으며 보다 높은 등급인 C 등급 이상을 만족하는 동시에 제조비용이 절감될 수 있는 새로운 저발연 고난연의 시스 재료의 개발이 절실하다.On the other hand, in the case of the conventional UTP cable to which the polyolefin sheath satisfies CM flame retardant, it has been confirmed that it is at the D grade level based on the CPR standard, and a new low smoke high flame retardant that satisfies the higher grade C grade or higher while reducing the manufacturing cost. Development of sheath material is urgent.
본 발명은 CPR (Construction Products Regulation) 규격 기준으로 C 등급 이상의 고난연성 및 저발연성을 만족하는 동시에 제조비용이 절감될 수 있는 비할로겐계 수지 조성물 및 이로부터 형성된 시스층을 포함하는 유티피 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a UTP cable including a non-halogen resin composition capable of reducing manufacturing cost while satisfying high flame retardancy and low smoke resistance of C grade or higher based on CPR (Construction Products Regulation) standards, and a sheath layer formed therefrom. It aims to do.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems, the present invention,
유티피(UTP) 케이블의 시스층 형성용 비할로겐계 수지 조성물로서, 비닐 아세테이트 함량이 20 내지 40 중량%인 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 수지 및 극성기가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 베이스 수지 및 비할로겐계 난연제를 포함하고, 상기 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘을 포함하는 난연제 및 규산계 난연제, 안티몬계 난연제 및 아연계 난연제를 포함하는 난연보조제를 포함하고, 상기 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성된 시스층을 포함하는 유티피 케이블이 CPR(Construction Products Regulation) 인증의 C 등급 이상을 만족하는, 비할로겐계 수지 조성물을 제공한다.As a non-halogen resin composition for forming a sheath layer of a UTP cable, an ethylene vinyl acetate (EVA) resin having a vinyl acetate content of 20 to 40% by weight, a polyolefin elastomer resin, and a linear low density grafted with a polar group Including a base resin including a polyethylene resin and a non-halogen-based flame retardant, and the non-halogen-based flame retardant includes a flame retardant including aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, and a flame retardant aid including a silicic acid-based flame retardant, an antimony-based flame retardant, and a zinc-based flame retardant. And, the UTP cable including the sheath layer formed from the non-halogen-based resin composition satisfies the C grade or higher of the CPR (Construction Products Regulation) certification, and provides a non-halogen-based resin composition.
여기서, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량은 40 내지 65 중량부, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량은 15 내지 35 중량부, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량은 15 내지 35 중량부인 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물을 제공한다.Here, based on 100 parts by weight of the base resin, the content of the ethylene vinyl acetate (EVA) resin is 40 to 65 parts by weight, the content of the polyolefin elastomer resin is 15 to 35 parts by weight, the linear low density polyethylene grafted with the polar group It provides a non-halogen resin composition, characterized in that the content of the resin is 15 to 35 parts by weight.
또한, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 난연제로서 수산화알루미늄의 함량은 45 내지 65 중량부, 상기 난연제로서 수산화마그네슘 중 천연 수산화마그네슘의 함량은 30 내지 50 중량부 및 합성 수산화마그네슘의 함량은 115 내지 135 중량부, 상기 규산계 난연제의 함량은 5 내지 15 중량부, 상기 안티몬계 난연제의 함량은 10 내지 20 중량부, 상기 아연계 난연제의 함량은 5 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물을 제공한다.In addition, based on 100 parts by weight of the base resin, the content of aluminum hydroxide as the flame retardant is 45 to 65 parts by weight, the content of natural magnesium hydroxide in magnesium hydroxide as the flame retardant is 30 to 50 parts by weight, and the content of synthetic magnesium hydroxide is 115 To 135 parts by weight, the content of the silicic acid-based flame retardant is 5 to 15 parts by weight, the content of the antimony-based flame retardant is 10 to 20 parts by weight, and the content of the zinc-based flame retardant is 5 to 15 parts by weight, non-halogen It provides a system resin composition.
나아가, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지는 에틸렌 옥텐 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물을 제공한다.Furthermore, the polyolefin elastomer resin provides a non-halogen resin composition, characterized in that it contains an ethylene octene copolymer.
한편, 상기 규산계 난연제는 함수 마그네슘 규산염을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물을 제공한다.Meanwhile, the silicic acid-based flame retardant provides a non-halogen-based resin composition, characterized in that it contains a hydrous magnesium silicate.
또한, 상기 안티몬계 난연제는 삼산화 안티몬을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물을 제공한다.In addition, the antimony-based flame retardant provides a non-halogen-based resin composition, characterized in that it contains antimony trioxide.
그리고, 상기 아연계 난연제는 붕산아연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물을 제공한다.In addition, the zinc-based flame retardant provides a non-halogen-based resin composition, characterized in that it contains zinc borate.
한편, 상기 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성된 시스층을 포함하는 유티피(UTP) 케이블을 제공한다.On the other hand, it provides a UTP (UTP) cable including a sheath layer formed from the non-halogen resin composition.
본 발명에 따른 비할로겐계 수지 조성물은 유티피 케이블의 시스층에서 요구되는 기계적 강도를 확보하는 동시에 CPR (Construction Products Regulation) 규격 기준으로 C 등급 이상의 고난연성, 저발연성 및 연소가스 저독성을 만족함에도 불구하고 제조비용이 절감될 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.Despite the fact that the non-halogen resin composition according to the present invention secures the mechanical strength required in the sheath layer of the UTP cable and satisfies the high flame retardancy, low smoke and low toxicity of the CPR (Construction Products Regulation) standard, And it shows an excellent effect that can reduce the manufacturing cost.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 발명은 유티피 케이블의 시스층 형성용 고난연 및 저발연 비할로겐계 수지 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a high flame retardant and low smoke non-halogen resin composition for forming a sheath layer of a UTP cable.
본 발명에 따른 비할로겐계 수지 조성물은 폴리올레핀계 베이스 수지 및 난연제를 포함하고, 추가로 산화방지제, 활제 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 폴리올레핀계 베이스 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 수지 및 극성기, 예를 들어 무수 말레인산, 글리시딜메타크릴레이트 등이 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함할 수 있다.The non-halogen-based resin composition according to the present invention includes a polyolefin-based base resin and a flame retardant, and may further include other additives such as antioxidants and lubricants. Here, the polyolefin-based base resin may include an ethylene vinyl acetate (EVA) resin, a polyolefin elastomer resin, and a linear low-density polyethylene resin grafted with a polar group such as maleic anhydride, glycidyl methacrylate, etc. have.
상기 폴리올레핀계 베이스 수지가 앞서 기술한 특정 수지의 블렌딩에 의해 형성됨으로써 유티피 케이블의 시스층에서 요구되는 기계적 특성 및 난연성을 구현하고 상기 난연제에 대한 충분한 필러로딩성을 구현할 수 있다.Since the polyolefin-based base resin is formed by blending of the above-described specific resin, mechanical properties and flame retardancy required in the sheath layer of the UTP cable can be implemented, and sufficient filler loading properties for the flame retardant can be implemented.
구체적으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지는 비닐 아세테이트의 함량이 20 내지 40 중량%이고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지는 에틸렌 옥텐 공중합체를 포함할 수 있다.Specifically, the ethylene vinyl acetate (EVA) resin has a vinyl acetate content of 20 to 40% by weight, and the polyolefin elastomer resin may include an ethylene octene copolymer.
한편, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 상기 베이스 수지에 대한 난연제의 필러 로딩성(filler loading capacity)을 향상시켜 동일한 함량의 난연제를 포함하는 다른 조성물에 비해 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성을 향상시키는 동시에, 상기 베이스 수지 내에서 상기 난연제의 분산성을 향상시킴으로써 상기 난연제의 응집에 의해 상기 비할로겐계 수지 조성물의 기계적 특성, 압출성 등이 저하되는 것을 억제할 수 있다.On the other hand, the linear low-density polyethylene resin grafted with the polar group improves the filler loading capacity of the flame retardant to the base resin, so that the flame retardancy of the non-halogen resin composition is compared to other compositions containing the same amount of flame retardant. At the same time, by improving the dispersibility of the flame retardant in the base resin, it is possible to suppress a decrease in mechanical properties, extrudability, and the like of the non-halogen-based resin composition due to aggregation of the flame retardant.
또한, 상기 비닐 아세테이트(EVA) 수지에서 비닐 아세테이트의 함량이 40 중량% 초과인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성은 향상되는 반면 기계적 강도는 저하되고, 반대로 20 중량% 미만인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 기계적 강도는 향상되는 반면 난연성은 저하된다.In addition, when the vinyl acetate content in the vinyl acetate (EVA) resin is more than 40% by weight, the flame retardancy of the non-halogen-based resin composition is improved, while the mechanical strength is lowered. Conversely, when the content is less than 20% by weight, the non-halogen-based resin The mechanical strength of the composition is improved while the flame retardancy is lowered.
나아가, 상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량은 40 내지 60 중량부이고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량은 15 내지 35 중량부이며, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량은 15 내지 35 중량부일 수 있다.Further, based on 100 parts by weight of the polyolefin-based base resin, the content of the ethylene vinyl acetate (EVA) resin is 40 to 60 parts by weight, the content of the polyolefin elastomer resin is 15 to 35 parts by weight, and the polar group is grafted. The content of the linear low density polyethylene resin may be 15 to 35 parts by weight.
여기서, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량이 40 중량부 미만인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성이 저하되는 반면, 60 중량부 초과인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 강도가 크게 저하될 수 있다.Here, when the content of the ethylene vinyl acetate (EVA) resin is less than 40 parts by weight, the flame retardancy of the non-halogen-based resin composition decreases, whereas when it exceeds 60 parts by weight, the strength of the non-halogen-based resin composition may be significantly reduced. have.
또한, 상기 폴리올레핀 엘라스토머의 함량이 15 중량부 미만인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 신율이 저하될 수 있는 반면, 35 중량부 초과인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 기계적 강도가 크게 저하될 수 있다.In addition, when the content of the polyolefin elastomer is less than 15 parts by weight, the elongation of the non-halogen-based resin composition may be lowered, whereas when it is more than 35 parts by weight, the mechanical strength of the non-halogen-based resin composition may be significantly reduced.
그리고, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 15 중량부 미만인 경우 상기 베이스 수지와 난연제 등의 첨가제와의 상용성 저하로 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성, 기계적 강도 및 신율, 압출성 등이 크게 저하될 수 있는 반면, 35 중량부 초과인 경우 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지 또는 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량이 상대적으로 감소해 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성 또는 신율이 선택적으로 크게 저하될 수 있다.And, when the content of the linear low-density polyethylene resin grafted with the polar group is less than 15 parts by weight, the non-halogen-based resin composition has flame retardancy, mechanical strength, elongation, and extrudability due to a decrease in compatibility with additives such as the base resin and a flame retardant. On the other hand, if it exceeds 35 parts by weight, the content of the ethylene vinyl acetate (EVA) resin or the polyolefin elastomer resin is relatively reduced, so that the flame retardancy or elongation of the non-halogen resin composition is selectively greatly reduced. Can be.
상기 난연제는 비할로겐계 난연제를 포함하고, 구체적으로 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등의 금속수산화물과 규산계 난연제, 바람직하게는 함수 마그네슘 규산염, 안티몬계 난연제, 바람직하게는 삼산화 안티몬 및 아연계 난연제, 바람직하게는 붕산아연을 포함하는 난연보조제를 포함할 수 있다.The flame retardant includes a non-halogen-based flame retardant, and specifically, a metal hydroxide such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, and a silicic acid-based flame retardant, preferably a hydrous magnesium silicate, an antimony-based flame retardant, preferably an antimony trioxide and a zinc-based flame retardant, preferably May include a flame retardant aid containing zinc borate.
상기 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등을 포함하는 난연제는 화재 발생시 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연, 내화 및 억연 특성을 주로 향상시키고, 특히 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘은 각각 약 200℃ 이상 및 약 340℃ 이상에서 아래와 같이 산화금속, 즉 세라믹과 물로 분해되는 흡열반응을 유발해 주변 온도를 낮출 뿐만 아니라, 강도가 향상되고 내수성이 우수한 상기 세라믹에 의해 가혹한 조건하에서도 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연, 내화 및 억연 특성을 유지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.The flame retardant including aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, etc., mainly improves the flame retardant, fire resistance, and suppression properties of the non-halogen-based resin composition when a fire occurs.In particular, aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are respectively at about 200°C or higher and about 340°C or higher. Flame-retardant, fire-retardant and suppressed by the ceramic, which not only lowers the ambient temperature by causing an endothermic reaction that decomposes into metal oxide, that is, ceramic and water, but also has improved strength and excellent water resistance, even under severe conditions. It can perform a function that allows the properties to be maintained.
2Al(OH)3 -> Al2O3 + 3H2O - 298kJ/mol at ≥200℃2Al(OH) 3 -> Al 2 O 3 + 3H2O-298kJ/mol at ≥200℃
Mg(OH)2 -> MgO + H2O - 330kJ/mol at ≥340℃Mg(OH) 2 -> MgO + H 2 O-330kJ/mol at ≥340℃
여기서, 상기 수산화마그네슘은 수활석계 천연 수산화마그네슘 및 합성 수산화마그네슘을 모두 포함할 수 있고, 상기 수활석계 천연 수산화마그네슘은 합성 수산화마그네슘에 비해 입자 사이즈가 불균일하고 불순물을 포함하는 등 난연성이 다소 낮으나 가격이 저렴한 장점이 있어 천연 수산화마그네슘과 함성 수산화마그네슘을 적절한 비율로 혼합하여 사용함으로써 목적한 난연성을 구현하는 동시에 제조비용을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 수산화알루미늄 및 상기 수산화마그네슘은 비닐실란 등의 소수성 표면처리제로 표면처리되거나 처리되지 않을 수 있다.Here, the magnesium hydroxide may include both hydrotalc-based natural magnesium hydroxide and synthetic magnesium hydroxide, and the hydrotalc-based natural magnesium hydroxide has a non-uniform particle size and contains impurities compared to synthetic magnesium hydroxide, but its flame retardancy is somewhat low, but the price is low. Due to its inexpensive advantage, it is possible to minimize the manufacturing cost while implementing the desired flame retardancy by mixing natural magnesium hydroxide and containing magnesium hydroxide in an appropriate ratio. In addition, the aluminum hydroxide and the magnesium hydroxide may or may not be surface treated with a hydrophobic surface treatment agent such as vinylsilane.
여기서, 천연 수산화마그네슘은 MgO 및 Mg(OH)2의 총 함량이 전체 중량을 기준으로 63.5 내지 65.5 중량%이고, 평균 입자 사이즈(D50)가 3.0 내지 5. 0 ㎛인 반면, 합성 수산화마그네슘은 Mg(OH)2의 총 함량이 전체 중량을 기준으로 99.8 중량% 이상이고, 평균 입자 사이즈(D50)가 1.6 내지 2.0 ㎛일 수 있습니다. 상기 평균 입자 사이즈(D50)는 입자의 최대 직경의 50%에 해당하는 값으로 입자의 직경은 입자와 동일한 체적을 갖도록 환산된 구의 직경을 의미한다.Here, in natural magnesium hydroxide, the total content of MgO and Mg(OH) 2 is 63.5 to 65.5 wt% based on the total weight, and the average particle size (D 50 ) is 3.0 to 5. 0 µm, whereas the synthetic magnesium hydroxide is The total content of Mg(OH) 2 may be 99.8 wt% or more based on the total weight, and the average particle size (D 50 ) may be 1.6 to 2.0 µm. The average particle size (D 50 ) is a value corresponding to 50% of the maximum diameter of the particle, and the diameter of the particle refers to the diameter of a sphere converted to have the same volume as the particle.
통상, 베이스 수지와의 상용성을 향상시키기 위해 친수성 표면을 갖는 첨가제의 표면이 소수성으로 표면처리될 수 있으나, 상기 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘의 표면이 소수성으로 처리되는 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성이 미세하게 저하될 수 있다.Usually, in order to improve compatibility with the base resin, the surface of the additive having a hydrophilic surface may be surface-treated with hydrophobicity, but when the surfaces of the aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are treated with hydrophobicity, the flame retardancy of the non-halogen-based resin composition This can be finely degraded.
한편, 상기 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘의 표면이 다른 물질로 표면처리되지 않아 상기 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘과 상기 베이스 수지의 상용성이 저하되는 것을 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지에 의한 난연제의 필러 로딩성 향상에 의해 보상할 수 있다.Meanwhile, since the surfaces of the aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are not surface-treated with other materials, the compatibility of the aluminum hydroxide and magnesium hydroxide and the base resin is reduced. It can be compensated for by improving loading.
종래 난연보조제로 일반적으로 사용되어 왔던 멜라민 시아누레이트는 연소 후 산(acid)을 포함하는 부식성 연소가스를 발생시키는 문제가 있어, 이를 앞서 기술한 규산계 난연제, 안티몬계 난연제와 아연계 난연제로 대체하고, 다만 안티몬계 난연제는 비용이 높은 문제가 있어 이의 함량을 조절하면서 이에 따른 난연성 저하는 규산계 난연제 및 아연계 난연제의 조합 및 앞서 기술한 베이스 수지의 특정 조합에 의해 해결할 수 있다.Melamine cyanurate, which has been generally used as a flame retardant aid in the past, has a problem of generating corrosive combustion gases including acid after combustion, so it is replaced with the above-described silicic acid-based flame retardant, antimony-based flame retardant, and zinc-based flame retardant. However, the antimony-based flame retardant has a problem of high cost, and thus the decrease in flame retardancy while controlling its content can be solved by a combination of a silicic acid-based flame retardant and a zinc-based flame retardant, and a specific combination of the base resin described above.
구체적으로, 상기 함수 마그네슘 규산염 등을 포함하는 규산계 난연제는 화재 발생시 주변 온도를 낮추는 등의 난연 및 내화특성을 보조하는 동시에 시스층이 연소되는 경우에도 그 형상을 유지함으로써 내부로 화염이 침투하는 것을 최대한 억제하는 기능을 수행할 수 있다.Specifically, the silicate-based flame retardant including the hydrous magnesium silicate, etc., assists the flame retardant and fire resistance properties such as lowering the ambient temperature when a fire occurs, and at the same time maintains its shape even when the sheath layer is burned, thereby preventing the flame from penetrating into the interior. It can perform the function of suppressing as much as possible.
또한, 상기 삼산화 안티몬 등을 포함하는 안티몬계 난연제는 화재 발생시 금속 수산화물계 난연제와 더불어 난연 상승 작용을 발현하는데, 주변 온도를 낮추는 등의 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연 및 내화특성을 유지할 수 있도록 하는 보조적으로 난연, 내화 및 억연 특성을 구현할 수 있고, 상기 붕산아연 등을 포함하는 아연계 난연제는 화재 발생시 차르(char)를 형성하여 상기 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성된 시스층 및 이를 포함하는 유티피 케이블의 구조를 유지시켜 보조적으로 난연, 내화 및 억연 특성을 구현할 수 있다.In addition, the antimony-based flame retardant including antimony trioxide, etc., exhibits a flame retardant synergistic effect together with the metal hydroxide-based flame retardant when a fire occurs, so that the flame retardant and fire resistance properties of the non-halogen-based resin composition such as lowering the ambient temperature can be maintained. Auxiliary flame retardant, fire resistance and suppression properties can be implemented, and the zinc-based flame retardant including the zinc borate or the like forms a char when a fire occurs, and a sheath layer formed from the non-halogen-based resin composition and a UTP cable comprising the same By maintaining the structure of the auxiliary flame retardant, fire resistance and suppression properties can be implemented.
상기 난연제는 상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 상기 수산화알루미늄 45 내지 65 중량부, 수산화마그네슘 145 내지 185 중량부, 구체적으로 천연 수산화마그네슘 30 내지 50 중량부 및 합성 수산화마그네슘 115 내지 135 중량부로 포함되고, 상기 난연보조제는 상기 폴리올레핀 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 규산계 난연제 5 내지 15 중량부, 상기 안티몬계 난연제 10 내지 20 중량부 및 상기 아연계 난연제 5 내지 15 중량부를 포함할 수 있다.The flame retardant comprises 45 to 65 parts by weight of aluminum hydroxide, 145 to 185 parts by weight of magnesium hydroxide, specifically 30 to 50 parts by weight of natural magnesium hydroxide, and 115 to 135 parts by weight of synthetic magnesium hydroxide based on 100 parts by weight of the polyolefin-based base resin. The flame retardant aid may include 5 to 15 parts by weight of a silicic acid-based flame retardant, 10 to 20 parts by weight of the antimony-based flame retardant, and 5 to 15 parts by weight of the zinc-based flame retardant based on 100 parts by weight of the polyolefin base resin.
상기 난연제 및 상기 난연보조제의 함량이 상기와 같이 정밀하게 조절됨으로써 상기 비할로겐계 수지 조성물의 제조비용을 최소화하는 동시에 CPR(Construction Products Regulation) 인증의 C 등급 이상 수준의 고난연성 및 저발연성을 구현할 수 있게 되고, 이러한 시스 조성물로부터 형성된 시스층을 포함하는 유티피 케이블에서 이러한 고난연성 및 저발연성을 구현하기 위해 상기 시스층의 두께는 0.6 내지 0.7 mm일 수 있다.By precisely controlling the content of the flame retardant and the flame retardant auxiliary as described above, it is possible to minimize the manufacturing cost of the non-halogen-based resin composition, and at the same time realize high flame retardancy and low smoke retardancy of level C or higher of CPR (Construction Products Regulation) certification. In order to implement such high flame retardancy and low smoke resistance in a UTP cable including a sheath layer formed from such a sheath composition, the thickness of the sheath layer may be 0.6 to 0.7 mm.
[실시예][Example]
1. 제조예1. Manufacturing example
아래 표 1에 나타난 바와 같은 구성성분 및 함량으로 비할로겐계 수지 조성물 및 이로부터 형성된 시스층 시편 및 유티피 케이블 시편을 제조했다. 아래 표 1에 기재된 함량의 단위는 중량부이다.A non-halogen resin composition and a sheath layer specimen formed therefrom and a UTP cable specimen were prepared with the components and contents as shown in Table 1 below. The units of the content listed in Table 1 below are parts by weight.
및 기타 첨가제Antioxidant
And other additives
- 수지1 : 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지(비닐 아세테이트 함량 28 중량%)-Resin 1: Ethylene vinyl acetate (EVA) resin (vinyl acetate content 28% by weight)
- 수지2 : 폴리올레핀 엘라스토머 수지(에틸렌 옥텐 공중합체)-Resin 2: Polyolefin elastomer resin (ethylene octene copolymer)
- 수지3 : 무수 말레인산이 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지-Resin 3: Linear low-density polyethylene resin grafted with maleic anhydride
- 난연제1 : 수산화알루미늄-Flame retardant 1: Aluminum hydroxide
- 난연제2 : 실란으로 코팅된 수활석계 천연 수산화마그네슘-Flame retardant 2: Hydrotalcite-based natural magnesium hydroxide coated with silane
- 난연제3 : 실란으로 코팅된 합성 수산화마그네슘-Flame retardant 3: Synthetic magnesium hydroxide coated with silane
- 난연제4 : 삼산화 안티몬-Flame retardant 4: Antimony trioxide
- 난연제5 : 붕산아연-Flame retardant 5: zinc borate
- 난연제6 : 함수 마그네슘 규산염-Flame retardant 6: hydrous magnesium silicate
- 기타 첨가제 : 활제-Other additives: lubricant
2. 물성 평가2. Property evaluation
(1) 상온 인장강도 및 신장율 평가(1) Room temperature tensile strength and elongation evaluation
규격 UL444(평가 속도는 200 mm/min)에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 시스층 시편에 대해 인장강도 및 신장율을 측정했고, 인장강도는 0.92 kgf/㎟ 이상 및 신장율은 100% 이상이어야 한다.Tensile strength and elongation were measured for each of the sheath layer specimens of Examples and Comparative Examples according to standard UL444 (evaluation rate is 200 mm/min), and the tensile strength should be 0.92 kgf/mm2 or higher and the elongation rate should be 100% or higher.
(2) 가열 후 인장강도 및 신장율 평가(2) Evaluation of tensile strength and elongation after heating
실시예 및 비교예 각각의 시스층 시편을 100℃ 오븐에서 168시간 방치 후 인장강도와 신장율을 측정(평가 속도는 200 mm/min)하였을 때 상온 인장강도 및 신장율을 기준으로 하는 인장잔율 및 신장잔율이 각각 75% 이상 및 50% 이상이어야 한다.Tensile residual and elongation residual based on tensile strength and elongation at room temperature when the sheath layer specimens of Examples and Comparative Examples were left in an oven at 100° C. for 168 hours and then measured for tensile strength and elongation (evaluation rate is 200 mm/min). These should be at least 75% and at least 50%, respectively.
(3) 난연성 및 발연성 평가(3) Evaluation of flame retardancy and smoke resistance
① 연소 길이 측정① Measurement of combustion length
규격 EN 50399에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 유티피 케이블 시편에 대해 불꽃을 20분간 인가 후 자연소화 된 다음 수직으로 전파된 케이블의 연소 길이를 측정하였고, CPR B 등급을 만족하기 위해서는 연소길이가 1.5 m 이하여야 하고, CPR C 등급을 만족하기 위해서는 연소길이가 2.0 m 이하여야 한다.According to the standard EN 50399, the combustion length of the cable propagated vertically after applying a flame for 20 minutes after applying a flame to each of the UTP cable specimens in the Example and Comparative Example was measured. It must be 1.5 m or less, and the combustion length must be 2.0 m or less to satisfy CPR C grade.
② 최대열방출율(Peak Heat Release Rate, PHRR)② Peak Heat Release Rate (PHRR)
규격 EN 50399에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 유티피 케이블 시편에 대해 불꽃을 20분간 인가하여 연소하는 동안 발생하는 연기를 포집하여 소비되는 산소, 방출되는 일산화산소 및 이산화탄소의 함량을 측정하고, 연기의 온도, 유량, 압력차 등을 측정하여 종합적으로 열방출율을 계산하고, 최대값을 선정했다. 이때 CPR B 등급을 만족하기 위해서는 최대열방출율이 30 kW 이하여야 하고, CPR C 등급을 만족하기 위해서는 최대열방출율이 60 kW 이하여야 한다.According to the standard EN 50399, a flame is applied to each of the TV cable specimens in Examples and Comparative Examples for 20 minutes to collect smoke generated during combustion and measure the content of consumed oxygen, released oxygen monoxide, and carbon dioxide, and smoke The heat release rate was calculated comprehensively by measuring the temperature, flow rate, pressure difference, etc., and the maximum value was selected. At this time, the maximum heat release rate must be 30 kW or less to satisfy the CPR B class, and the maximum heat release rate must be 60 kW or less to satisfy the CPR C class.
③ 총열방출율(Total Heat Release, THR)③ Total Heat Release (THR)
시간에 대한 함수로 표현되는 열방출율(HRR) 값들을 적분하여 계산했고, CPR B 등급을 만족하기 위한 총열방출율은 15MJ 이하이고, CPR C 등급을 만족하기 위한 총열방출율은 30MJ 이하여야 한다.It was calculated by integrating the heat release rate (HRR) values expressed as a function of time, and the total heat release rate to satisfy the CPR B grade is 15 MJ or less, and the total heat release rate to satisfy the CPR C grade must be 30 MJ or less.
④ 화염전파속도(Fire Growth Rate, FIGRA)④ Fire Growth Rate (FIGRA)
케이블 시편에 불꽃 인가 후 열방출율이 최대가 되는 시간으로 최대열방출율을 나눠서 화염전파속도를 구했다. CPR B 등급을 만족하기 위한 화염전파속도는 150W/s 이하이고, CPR C 등급을 만족하기 위한 화염전파속도는 300W/s 이하여야 한다.The flame propagation speed was obtained by dividing the maximum heat release rate by the time at which the heat release rate became the maximum after applying the flame to the cable specimen. Flame propagation speed to satisfy CPR B class should be 150W/s or less, and flame propagation speed to satisfy CPR C class must be 300W/s or less.
⑤ 총발연량(Total Smoke Production; TSP), 최고발연속도(Peak Smoke Production Rate; SPR) 및 불똥 연소시험(Drip)⑤ Total Smoke Production (TSP), Peak Smoke Production Rate (SPR), and Spark Combustion Test (Drip)
규격 EN 50399에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 유티피 케이블 시편에 대해 불꽃을 20분간 인가 후 자연소화된 다음 총발연량을 측정했고, 시간별 발연량으로서부터 최고발연속도를 계산했으며, 케이블에서 떨어져 나온 불똥의 연소시간을 측정했다. 총발연량은 50 ㎡ 이하이고, 최고발연속도는 0.25 ㎡/s 이하이며, 불똥의 연소시간은 10초 이하여야 한다.According to the standard EN 50399, the total amount of smoke was measured after applying a flame for 20 minutes after applying a flame to each of the UTP cable specimens in the Examples and Comparative Examples, and the maximum smoke rate was calculated from the amount of smoke per hour, and separated from the cable. The burning time of the resulting sparks was measured. The total amount of smoke should be 50 ㎡ or less, the maximum smoke rate should be 0.25 ㎡/s or less, and the burning time of sparks should be 10 seconds or less.
⑥ 연소가스유해성⑥ Combustion gas harmfulness
규격 EN 50267-2,3에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 시스층 시편을 935℃ 이상의 튜브 퍼니스(tube furnace)에서 30분 동안 가열 후 증류수 용기에 침지 후 pH와 전도도를 측정했다. pH는 4.3 이상이어야 하고 전도도는 2.5 μS/mm 이하여야 한다.According to the standard EN 50267-2,3, the sheath layer specimens of each of the Examples and Comparative Examples were heated in a tube furnace of 935° C. or higher for 30 minutes, and then immersed in a distilled water container, and then pH and conductivity were measured. The pH should be 4.3 or higher and the conductivity should be 2.5 μS/mm or less.
물성 평가 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.The physical property evaluation results are shown in Table 2 below.
기준demand
standard
온Prize
On
(kgf/㎟)The tensile strength
(kgf/㎟)
(100℃/
168h)Heat resistant
(100℃/
168h)
(%)Tensile residual
(%)
(%)Kidney residual rate
(%)
50399EN
50399
(kW)Maximum heat release rate
(kW)
(MJ)Total heat release rate
(MJ)
(W/s)Flame propagation speed
(W/s)
(㎡)Total smoke
(㎡)
속도(㎡/s)Best smoke
Speed(㎡/s)
50267
-2,3EN
50267
-2,3
(μS/mm)conductivity
(μS/mm)
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 3의 비할로겐계 수지 조성물은 폴리올레핀 엘라스토머 수지를 포함하지 않거나 함량이 기준미달로 신장율이 크게 저하되었고, 비교예 2의 비할로겐계 수지 조성물은 에틸렌 비닐아세테이트 수지의 함량이 기준 미달이고 폴리올레핀 엘라스토머 수지가 과량 포함되어 인장강도가 크게 저하된 것으로 확인되었다.As shown in Table 2, the non-halogen resin composition of Comparative Examples 1 and 3 did not contain a polyolefin elastomer resin or the elongation rate was significantly lowered because the content was below the standard, and the non-halogen resin composition of Comparative Example 2 was ethylene vinyl. It was confirmed that the content of the acetate resin was lower than the standard and the tensile strength was significantly lowered because the polyolefin elastomer resin was included in an excessive amount.
또한, 비교예 4의 비할로겐계 수지 조성물은 수산화마그네슘으로서 천연 수산화마그네슘의 함량이 과량이고 합성 수산화마그네슘의 함량이 기준 미달로서 난연성은 우수하였으나 신장율이 크게 저하된 것으로 확인되었다.In addition, the non-halogen-based resin composition of Comparative Example 4 was magnesium hydroxide, and the content of natural magnesium hydroxide was excessive and the content of synthetic magnesium hydroxide was less than the standard, so it was excellent in flame retardancy, but it was confirmed that the elongation rate was significantly reduced.
그리고, 비교예 5의 비할로겐계 수지 조성물은 합성 수산화마그네슘의 함량이 기준 미달로서 난연성이 크게 저하되었고, 비교예 6의 비할로겐계 수지 조성물은 난연보조제로서 규산계 난연제가 배제되어 난연성이 크게 저하된 것으로 확인되었다.In addition, the non-halogen resin composition of Comparative Example 5 significantly reduced the flame retardancy as the content of synthetic magnesium hydroxide was less than the standard. Has been confirmed.
한편, 본원발명에 따른 실시예 1 및 2의 비할로겐계 수지 조성물은 유티피 케이블의 시스층 형성용 소재로서 상온 및 가열 후 기계적 특성과 CPR 인증에 따른 C 등급의 고난연성 및 저발연성을 모두 동시에 만족하는 것으로 확인되었다On the other hand, the non-halogen resin composition of Examples 1 and 2 according to the present invention is a material for forming a sheath layer of a UTP cable, and both mechanical properties at room temperature and after heating, as well as high flame retardancy and low smoke resistance of C grade according to CPR certification Confirmed to be satisfied
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although the present specification has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims described below. You will be able to do it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be seen that all are included in the technical scope of the present invention.
Claims (9)
비닐 아세테이트 함량이 20 내지 40 중량%인 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 수지 및 극성기가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 베이스 수지 및 비할로겐계 난연제를 포함하고,
상기 비할로겐계 난연제는 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘을 포함하는 난연제 및 규산계 난연제, 안티몬계 난연제 및 아연계 난연제를 포함하는 난연보조제를 포함하고,
상기 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성된 시스층을 포함하는 유티피 케이블이 CPR(Construction Products Regulation) 인증의 C 등급 이상을 만족하는, 비할로겐계 수지 조성물.As a non-halogen resin composition for forming a sheath layer of a UTP cable,
An ethylene vinyl acetate (EVA) resin having a vinyl acetate content of 20 to 40% by weight, a polyolefin elastomer resin, and a base resin including a linear low-density polyethylene resin grafted with a polar group, and a non-halogen-based flame retardant,
The non-halogen-based flame retardant includes a flame retardant including aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, and a flame retardant auxiliary including a silicic acid-based flame retardant, an antimony-based flame retardant, and a zinc-based flame retardant,
A UTP cable comprising a sheath layer formed from the non-halogen resin composition satisfies the C grade or higher of the CPR (Construction Products Regulation) certification, a non-halogen resin composition.
상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량은 40 내지 65 중량부, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량은 15 내지 35 중량부, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량은 15 내지 35 중량부인 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물.The method of claim 1,
Based on 100 parts by weight of the base resin, the content of the ethylene vinyl acetate (EVA) resin is 40 to 65 parts by weight, the content of the polyolefin elastomer resin is 15 to 35 parts by weight, The content is characterized in that 15 to 35 parts by weight, non-halogen resin composition.
상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 난연제로서 수산화알루미늄의 함량은 45 내지 65 중량부, 상기 난연제로서 수산화마그네슘 중 천연 수산화마그네슘의 함량은 30 내지 50 중량부 및 합성 수산화마그네슘의 함량은 115 내지 135 중량부, 상기 규산계 난연제의 함량은 5 내지 15 중량부, 상기 안티몬계 난연제의 함량은 10 내지 20 중량부, 상기 아연계 난연제의 함량은 5 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물.The method according to claim 1 or 2,
Based on 100 parts by weight of the base resin, the content of aluminum hydroxide as the flame retardant is 45 to 65 parts by weight, the content of natural magnesium hydroxide in magnesium hydroxide as the flame retardant is 30 to 50 parts by weight, and the content of synthetic magnesium hydroxide is 115 to 135 Parts by weight, the content of the silicic acid-based flame retardant is 5 to 15 parts by weight, the content of the antimony-based flame retardant is 10 to 20 parts by weight, and the content of the zinc-based flame retardant is 5 to 15 parts by weight, non-halogen resin Composition.
상기 극성기는 무수 말레인산인 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물.The method according to claim 1 or 2,
Non-halogen resin composition, characterized in that the polar group is maleic anhydride.
상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지는 에틸렌 옥텐 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물.The method according to claim 1 or 2,
The polyolefin elastomer resin is characterized in that it comprises an ethylene octene copolymer, non-halogen resin composition.
상기 규산계 난연제는 함수 마그네슘 규산염을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물.The method according to claim 1 or 2,
The silicic acid-based flame retardant is characterized in that it contains a hydrous magnesium silicate, non-halogen resin composition.
상기 안티몬계 난연제는 삼산화 안티몬을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물.The method according to claim 1 or 2,
The antimony-based flame retardant is characterized in that it contains antimony trioxide, non-halogen resin composition.
상기 아연계 난연제는 붕산아연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비할로겐계 수지 조성물.The method according to claim 1 or 2,
The zinc-based flame retardant is characterized in that it contains zinc borate, non-halogen resin composition.
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