KR20230065683A - 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블 - Google Patents
향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블 Download PDFInfo
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Abstract
본 명세서의 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 성분 (A)와 성분 (B)의 합인 100 중량부를 기준으로, (A) 폴리프로필렌 수지 50 내지 70 중량%; 및 (B) 스타이렌계 엘라스토머 30 내지 50 중량%를 포함하며, 성분 (A)와 성분 (B)의 합인 100 중량부에 대하여, 핵제 0.1 내지 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블에 관한 것으로, 더 상세하게는 인장강도, 신율, 굴곡탄성률 및 전기적 특성이 우수할 뿐만 아니라 뛰어난 투명성으로 인해 케이블 실사용 시 절연파괴가 일어났을 때 전기트리 형상 및 위치 등의 추적이 용이하여 최종 제품의 품질 관리에 유리한 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블에 관한 것이다.
전기 및 통신 케이블 분야 관련 제품의 제조 및 이용에 있어 환경에 유해하지 않고 수명을 다한 이후에도 쉽게 재생 이용 가능한 물질로 구성된 환경 친화적인 제품들에 대한 요구가 증가하고 있다.
환경 친화적인 물질의 일상적인 사용을 위해서는, 통상적인 재료들의 성능과 동일하거나 또는 더 좋은 성능을 보장하는 조건을 달성할 필요가 있다.
일반적으로, 전력케이블의 절연층에는 고전압 케이블의 운전 온도인 90℃에서 기계적 특성뿐만 아니라 전기적 특성을 유지할 수 있도록 폴리에틸렌 또는 에틸렌-프로필렌 고무 공중합체 (EPR, Ethylene-Propylene Rubber), 에틸렌 프로필렌-디엔 고무 공중합체(EPDM, Ethylene-Propylene-Diene Rubber) 등을 가교시켜 사용하고 있다.
그러나, 가교 폴리에틸렌(XLPE) 등 가교 고분자는 불량품 또는 수명이 도래한 제품의 재활용이 불가능하여 매립 혹은 소각할 수 밖에 없으며, 가교 공정 중 부산물로 메탄 가스, 온실가스(CO2) 등이 발생하여 환경 친화적이지 않다는 단점이 존재한다.
일반적으로 송전 전압이 증가할수록 전력량에 따른 온도가 상승하게 되므로 고전압 케이블 절연체 소재에는 높은 내열성과 전기적 특성이 요구된다.
특히, 고전압 케이블 절연층 두께 증가와 동시에 전력 실 케이블 사용시 케이블 내 파괴가 일어나는 부분이나 파괴 당시 계면 상태를 역 추적하기 위하여 무엇보다 종래 대비 투명성이 우수한 절연재가 요구되는 실정이다.
종래 제안으로 '투명성 및 기계적 물성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물 및 그로부터 제조된 성형품'에 관하여 언급하고 있는 대한민국 등록특허 10-2234585를 참고할 수 있다.
본 명세서의 목적은 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블을 제공하는데 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물은 성분 (A)와 성분 (B)의 합인 100 중량부를 기준으로, (A) 폴리프로필렌 수지 50 내지 70 중량%; 및 (B) 스타이렌계 엘라스토머 30 내지 50 중량%를 포함하며, 성분 (A)와 성분 (B)의 합인 100 중량부에 대하여, 핵제 0.1 내지 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 일 실시 예에 따른 폴리프로필렌 수지는 랜덤 폴리프로필렌 공중합체, 호모 폴리프로필렌 공중합체, 블록 폴리프로필렌 공중합체 및 폴리프로필렌 중합 설비에서 제조되는 반응형 폴리프로필렌(RTPO)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 일 실시 예에 따른 스타이렌계 엘라스토머는 스타이렌-에틸렌-부타디엔 공중합체(SEBS), 스타이렌-이소프렌 블록 공중합체(SIS), 스타이렌-부타디엔 블록 공중합체(SBS) 및 수소치환된 스타이렌-이소프렌 블록 코폴리머(SEPS)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 일 실시 예에 따른 핵제는 솔비톨계 핵제, 노니톨계 핵제 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물은 전력 케이블의 절연층에 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르면, 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블이 제공된다.
특히, 인장강도, 신율, 굴곡탄성률 및 전기적 특성이 우수할 뿐만 아니라 뛰어난 투명성으로 인해 케이블 실사용 시 절연파괴가 일어났을 때 전기트리 형상 및 위치 등의 추적이 용이하여 최종 제품의 품질 관리에 유리한 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블에 관한 것이다.
도 1은 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블의 단면을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 일 실시 예에 따른 투명성을 보여주기 위한 적용 예이다.
도 2는 본 일 실시 예에 따른 투명성을 보여주기 위한 적용 예이다.
전술한 특성 및 이하 상세한 설명은 모두 본 명세서의 설명 및 이해를 돕기 위한 예시적인 사항이다. 즉, 본 명세서는 이와 같은 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 다음 실시 형태들은 단지 본 명세서를 완전히 개시하기 위한 예시이며, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 명세서를 전달하기 위한 설명이다. 따라서, 본 명세서의 구성 요소들을 구현하기 위한 방법이 여럿 있는 경우에는, 이들 방법 중 특정한 것 또는 이와 동일성 있는 것 가운데 어떠한 것으로든 본 명세서의 구현이 가능함을 분명히 할 필요가 있다.
본 명세서에서 어떤 구성이 특정 요소들을 포함한다는 언급이 있는 경우, 또는 어떤 과정이 특정 단계들을 포함한다는 언급이 있는 경우는, 그 외 다른 요소 또는 다른 단계들이 더 포함될 수 있음을 의미한다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 특정 실시 형태를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 명세서의 개념을 한정하기 위한 것이 아니다. 나아가, 발명의 이해를 돕기 위해 설명한 예시들은 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들이 일반으로 이해하는 의미를 갖는다. 보편적으로 사용되는 용어들은 본 명세서의 맥락에 따라 일관적인 의미로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은, 그 의미가 명확히 정의된 경우가 아니라면, 지나치게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. 이하 첨부된 도면을 통하여 본 명세서의 실시 예가 설명된다.
도 1은 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블의 단면을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블(100)은 도체(1), 내부 반도전층(2), 절연층(3), 외부 반도전층(4) 및 쉬스층(5)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도체(1)는 구리, 알루미늄 등의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 한편, 내부 반도전층(2)은 도체(1)와 절연층(3) 사이의 공기층을 없앨 뿐만 아니라 국부적인 전계집중 현상을 완화시키기 위해 구비될 수 있다.
예를 들어, 절연층(3)은 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물에 포함된 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지)는 일정 비율에 따른 폴리프로필렌 수지와 스타이렌계 엘라스토머의 혼합물에 미리 정해진 비율에 따른 핵제가 첨가됨으로써 획득될 수 있다.
더 구체적으로, 본 일 실 예에 따른 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지)는, 성분 (A)와 성분 (B)의 합인 100 중량부를 기준으로, (A) 폴리프로필렌 50 내지 70 중량%; 및 (B) 스타이렌계 엘라스토머 30 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 성분 (A)와 성분 (B)의 100 중량부에 대하여, (C) 솔비톨계 핵제, 노니톨계 핵제 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 핵제 0.1 내지 3 중량부가 더 포함될 수 있다.
한편, 외부 반도전층(4)은 전력 케이블(100)의 차폐 역할 뿐만 아니라 절연층(3)에 균등한 전계가 걸릴 수 있도록 하기 위해 구비될 수 있다. 또한, 쉬스층(5)은 전력 케이블(100)의 보호를 위하여 구비될 수 있다.
도 1의 전력 케이블(100)의 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 통상의 방법으로 제조될 수 있다.
예를 들어, 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)이 절연층(3)과 박리됨으로써 발생하는 전력 케이블(100)의 수명 단축 현상을 방지하기 위하여, 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 절연층(3)을 구성하는 동일한 전력 케이블용 수지 조성물을 기반으로 제작될 수 있다.
이를 통해, 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 절연층(3)과의 우수한 접착력을 확보할 수 있다.
한편, 도 1의 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 반도전 특성을 위해 카본 블랙 같은 전도성 충진제를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 도 1의 전력 케이블(100)의 쉬스층(5)은 절연층(3)을 구성하는 동일한 전력 케이블용 수지 조성물을 기반으로 제작될 수 있다.
본 명세서에서, 기계적 물성은 내열성, 기계적 강도 및 유연성을 의미하며, 전기적 특성은 높은 절연파괴강도와 허용온도 및 낮은 유전율을 의미한다.
본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물을 이용하여 제작된 전력 케이블은 인장강도, 신율, 굴곡탄성률 및 전기적 특성이 우수할 뿐만 아니라 기존 제품 대비하여 뛰어난 투명성을 제공함으로써 실 케이블의 절연 파괴 성능 시험 시 파괴가 발생하는 지점의 발견이 용이할 수 있다.
이에 따라, 최종 제품의 품질 관리에 유리한 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블이 제공될 수 있음은 이해될 것이다.
본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물에 포함된 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지)는 일정 비율에 따른 폴리프로필렌 수지와 스타이렌계 엘라스토머의 혼합물에 미리 정해진 비율에 따른 핵제가 첨가됨으로써 획득될 수 있다.
예를 들어, 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 블록 공중합체, 반응형 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌, 호모 폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌 중합 설비에서 제조되는 반응형 폴리올레핀(Reactor-made Thermoplastic Polyolefin)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 물질 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.
예를 들어, 스타이렌계 엘라스토머는 스타이렌-에틸렌-부타디엔 공중합체(SEBS), 스타이렌-이소프렌 블록 공중합체(SIS), 스타이렌-부타디엔 블록 공중합체(SBS) 및 수소치환된 스타이렌-이소프렌 블록 코폴리머(SEPS)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 예로, 폴리프로필렌 수지는 단량체(Monomer) 종류와 제조방법에 따라 Homo(호모), Block (블록), Random(랜덤) 폴리프로필렌 등으로 분류될 수 있다.
다만, 결정화도가 높은 Homo 폴리프로필렌 혹은 Random 폴리프로필렌에 에틸렌-프로필렌 고무 성분을 분산시켜 제조되는 블록 폴리프로필렌은 매트릭스 내에서 에틸렌 도메인(즉, 미세 결정) 의해 빛을 산란시키는 경향으로 단독 사용 시 투명성이 낮은 특성이 있다.
한편, 스타이렌계 엘라스토머는 유연성을 부여하여 신율과 같은 기계적 물성을 향상시킨다. 즉, 폴리프로필렌은 절연재의 인장강도를 높이고 스타이렌계 엘라스토머는 절연재에 유연성을 부여한다. 폴리프로필렌과 스타이렌계 엘라스토머를 배합하여 제조한 절연재는 폴리프로필렌의 우수한 내열성으로 인해 가교 반응이 없이 전력 케이블 절연체의 최대사용온도(허용온도)가 110℃에 이르게 하여 상시 허용전류를 280A에 이르게 한다. 절연체의 허용온도가 높으면 전력 케이블의 절연 손실이 적어 송전용량을 높일 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 폴리프로필렌은 친환경적인 소재이며 열에 강한 특성으로 우수한 내열성을 가지며 전력 케이블용 수지 조성물의 인장강도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 핵제(Nucleating Agent)는 폴리프로필렌의 결정화 속도를 증가시킴과 동시에 결정의 크기를 더 미세하게 만드는 역할로, 핵제 첨가에 따른 결정 크기의 감소를 통해 최종 제품의 투명성이 향상될 수 있다. 또한, 핵제는 절연체에 공간전하가 축적되는 것을 방지하고 전력 케이블의 내전압 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 폴리머의 결정화 온도와 결정화 속도를 조절할 수 있다.
일 예로, 핵제는 소비톨(Sorbitol)계 핵제, 노니톨계(Nonitol) 핵제, 이노시톨(Inositol)계 핵제, 포도당(Glucose)류의 유기물 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 핵제가 사용될 수 있다.
참고로, 소비톨계 핵제는 벤질리덴솔비톨, 비스벤질리덴솔비톨, 메틸벤질리덴솔비톨, 비스메틸벤질리덴솔비톨, 에틸렌벤 질리덴솔비톨, 비스에틸벤질리덴솔비톨, 3,4-디메틸벤질리덴솔비톨, 2-클로로-2,4-메틸 벤질리덴솔비톨, 1,3-클로로-2,4-메틸벤질 솔비톨, 1,3,2,4-비스-3,4-디메틸벤질리덴솔비톨 및 비스(4-프로필벤질리덴) 프로필솔비톨로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이것들로 제한되는 것은 아님은 이해될 것이다.
또한, 노니톨계 핵제는 1,2,3-트리데옥시-4,6:5,7-비스-0-[(4-프로필페닐)메틸렌]-노니톨일 수 있으나, 이것들로 제한되는 것은 아님은 이해될 것이다.
본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물을 포함하는 전력 케이블(100)의 제조 시 폴리프로필렌을 기본 원료로 사용함으로써 가교 공정이 필요하지 않기 때문에, 기존 대비 제조과정이 간편할 뿐만 아니라 메탄가스 등의 유독물질과 각종 부산물이 발생하지 않아 친환경적이다.
또한, 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물을 포함하는 전력 케이블(100)의 제조 시 기존 제품 대비 CO2 등의 온실가스도 줄어들 뿐만 아니라 폐기 후에도 각종 플라스틱 제품으로 재활용할 수 있다.
한편, 본 일 실시 예에 따른 전력 케이블용 수지 조성물은 산화 방지뿐만 아니라 가공성 향상 등의 기능성 강화 측면에서 첨가제를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 첨가제는 0.1 phr(PHR: Part per a Hundred Resin) 이상 포함될 수 있다. 참고로, phr는 기본 원료 100 중량부에 대한 해당 성분의 중량부 수이다.
예를 들어, 첨가제는 산화방지제, 슬립제, 활제 및 동해방지제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
일 예로, 산화방지제는 공기중의 산소에 의해 산화되어 절연재의 제조 또는 사용 시에 품질저하를 일으키는 것을 방지하기 위해 첨가될 수 있다.
여기서, 산화방지제는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 산화방지제라면 어떠한 것을 사용해도 무방하나, 바람직하게는 페놀계, 인계 및 황계 산화방지제 중 1종 이상을 사용할 수 있다.
일 예로, 슬립제 및 활제는 압출 가공의 용이성을 위해 첨가될 수 있다. 즉, 압출 가공 시 절연소재의 흐름을 좋게 할 뿐만 아니라 압출 외관 향상을 위해 첨가될 수 있다.
일 예로, 동해 방지제(Metal Deactivator)는 절연체내에 포함된 미세량의 이온 불순물에 의한 분해방지를 위해 사용될 수 있다.
이하 표 1 및 표 2의 실시 예와 비교 예를 참조하여 본 명세서는 보다 구체적으로 이해될 수 있다. 다만, 하기 실시 예는 본 명세서를 예시하기 위한 일 예시일 뿐이며, 본 명세서의 보호범위가 이로 인하여 제한되는 것은 아니다.
한편, 실시 예 및 비교 예에 있어서 특성 평가는 하기의 방법 및 기준으로 실시하였다.
시험편 크기 및 형상
하기 표 1 및 표 2의 실시 예 및 비교 예에 따른 조성물을 25mm의 직경 및 52:1 L/D를 가진 트윈(Twin) 압출기를 사용하여 용융 혼련 후 펠렛으로 제조하였고, 제조된 복합소재 펠렛은 압축 프레스(Press) 시트 성형 후 물성을 평가하였다.
가공온도
트윈(Twin) 압출기 사용 시, 가공온도는 실린더 170 내지 190℃, 헤드 및 다이 부분은 200℃를 유지하여 압출 공정을 진행하였다.
시험방법 - 투명성
하기 표 1 및 표 2의 실시 예 및 비교 예에 따라 제조된 시험편에 대하여 투과도 및 Haze(헤이즈)를 측정하였다. 투과도는 PerkinElmer사의 UV spectrophotometer Lamda950 Model을 사용하여 400 ~ 700nm대 파장 영역을 측정하였으며, 550nm 파장대의 투과도 값을 ASTM D 1003 Method를 이용해 변환하여 최종 Haze값을 산출하였다.
시험방법 - 절연파괴강도
하기 표 1 및 표 2의 실시 예 및 비교 예에 따라 제조된 시험편에 대하여 다음 ASTM D 149: 2020 규격에 따라 교류 절연 파괴 전압을 측정하였다. 구체적으로, 상부전극과 하부전극 사이에 제작된 시험편을 놓고 전압을 500V/sec로 올리면서 절연파괴전압을 측정하였다.
여기서, 획득된 절연파괴전압을 절연체의 두께로 나눠 절연파괴 강도를 획득하였다. 또한, 각 조건에서 측정을 통해 도출된 결과 값을 통계 처리(즉, 통상적인 파괴 관련 신뢰성 평가방법인 와이블 통계(Weibull Statistics) 기법을 사용하여 63.2% 파괴확률을 나타내는 값을 기준으로 설정하였다.
시험방법 - 인장강도 및 신율
하기 표 1 및 표 2의 실시 예 및 비교 예에서 제조된 시험편에 대하여 다음 ASTM D638 기준에 의거하여 아령형 4호 시험편을 사용하였고, 분당 200mm의 속도로 인장강도 및 신율을 측정하였다.
시험방법 - 굴곡탄성률
하기 표 1 및 표 2의 실시 예 및 비교 예에서 제조된 시험편에 대하여 다음 ASTM D790 기준에 의거하여 막대형 시험편을 사용하였고, 분당 1.3mm의 속도로 굴곡탄성률을 측정하였다.
베이스 수지
폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지)에 포함되는 폴리프로필렌 수지(이하 'PP 수지') 및 스타이렌계 엘라스토머를 하기 표 1의 일정 비율에 따라 단순 혼합시켜 블렌드 상태의 고체상의 시료를 획득한다.
실시 예 1
폴리프로필렌 혼합물 수지
폴리프로필렌 수지(예로, Block 폴리프로필렌, 용융지수 1.8g/10분, 연화온도 135℃) 60 중량%와 스타이렌계 엘라스토머(예로, SEBS, 용융지수 3g/10분, 스티렌함량 12mol%) 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부 기준으로 하기와 같은 성분들이 더 적용될 수 있다.
핵제의 적용
폴리프로필렌 혼합물 수지 100 중량부에 대하여 솔비톨계 핵제, 노니톨계 핵제 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 핵제 0.1 중량부가 더 적용될 수 있다. 본 일 실시 예에 따른 핵제는 1,3:2,4-비스-(4-메틸벤질리덴)-솔비톨(MDBS)을 사용하였으며, 실시 예 1을 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
실시 예 2
폴리프로필렌 수지 60 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 0.5 중량부가 더 적용될 수 있다. 실시 예 2를 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
실시 예 3
폴리프로필렌 수지 60 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 3 중량부가 더 적용될 수 있다. 실시 예 3을 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
실시 예 4
폴리프로필렌 수지 50 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 50 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 0.1 중량부가 더 적용될 수 있다. 실시 예 4를 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
실시 예 5
폴리프로필렌 수지 50 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 50 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 3 중량부가 더 적용될 수 있다. 실시 예 5를 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
실시 예 6
폴리프로필렌 수지 70 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 30 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 0.1 중량부가 더 적용될 수 있다. 실시 예 6를 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
실시 예 7
폴리프로필렌 수지 70 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 30 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 3 중량부가 더 적용될 수 있다. 실시 예 7를 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
비교 예 1
폴리프로필렌 수지 60 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부로 적용될 수 있다. 비교 예 1을 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
비교 예 2
폴리프로필렌 수지 60 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 40 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 4 중량부가 더 적용될 수 있다. 비교 예 2를 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
비교 예 3
폴리프로필렌 수지 40 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 60 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 0.5 중량부가 더 적용될 수 있다. 비교 예 3을 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 표 2에 나타내었다.
비교 예 4
폴리프로필렌 수지 80 중량%와 스타이렌계 엘라스토머 20 중량%를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물 수지(즉, 베이스 수지) 100 중량부에 대하여, 핵제 0.5 중량부가 더 적용될 수 있다. 비교 예 4를 통해 얻어진 전력 케이블용 수지 조성물의 특성은 하기 표 2에 나타내었다.
표 2에서 투명성과 연관된 헤이즈(Haze)의 경우, 투과도로부터 산출된 수치(즉, 헤이즈 값)가 95% 이상이면 투명성이 확보되지 않는다고 판단하였으며, 75% 이하이면 투명성이 확보된다고 판단하였다.
참고로, 상기 표 2에서 전력 케이블용 수지 조성물의 특성으로 측정된 절연파괴강도, 굴곡탄성률, 인장강도 및 신율과 투명성에 대한 특성은 하기 표 3와 같이 정리될 수 있다.
본 실시 예에 따른 전력 케이블은 가공 및 사용조건에서의 활용이 용이할 수 있도록 인장강도 20 MPa 이상이고, 신율 500% 이상의 특성이 바람직하다.
또한, 본 실시 예에 따른 전력 케이블은 적합한 유연성 확보를 위하여 굴곡탄성률 100 이상 내지 300 MPa 이하의 특성이 바람직하다.
또한, 본 실시 예에 따른 전력 케이블은 절연층이 필수적으로 갖추어야 할 절연파괴강도에 대하여 50 kV/mm 이상의 특성이 바람직하다.
상기 바람직한 특성들을 감안하여 표 1 및 표 2를 참조할 때, 실시 예 1 내지 실시 예 7에 따른 제품은 투명성을 나타낼 뿐만 아니라 절연파괴강도, 인장강도, 신율 및 굴곡탄성률 모두 제시된 특성을 만족시키는 수준으로 확인되었다.
이와 반대로, 비교 예 1은 절연파괴강도는 만족하나 핵제의 미적용으로 투명성을 나타내지 못하였고, 비교 예 2는 핵제의 과다 첨가로 인해 50 kV/mm 미만의 절연파괴강도와 300 MPa를 초과하는 굴곡탄성률, 특히 사용 중 문제를 일으킬 수 있는 용출 현상이 확인되었다.
한편, 비교 예 3은 베이스 수지의 혼합 비율을 벗어남에 따른 20 MPa 미만의 인장강도에 따른 문제가 확인되었고, 비교 예 4는 베이스 수지의 혼합 비율을 벗어남에 따른 500% 미만의 신율과 300 MPa 초과의 굴곡탄성률의 문제가 확인되었다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 투명성을 보여주기 위한 적용 예이다.
도 2의 (a)는 비교예 1 시편 사진이며, 도 2의 (b)는 표 1 및 표 2의 실시예 1에 따른 전력 케이블용 수지 조성물이 적용됨으로써 투명성이 개선된 최종 제품 적용에 따른 사진이다.
도 2의 (a)의 투과도는 46.1%, 앞서 서술한 ASTM D 1003 Method에 따른 Haze는 98. 7%이며, 도 2의 (b)의 투과도는 66.1%, Haze는 70.6%이다. 통상적으로 투과도는 높을수록, Haze는 낮을수록 우수한 가시성을 보여준다 할 수 있으므로 이에 따라 도 2의 (b)가 향상된 투명성을 갖는다.
예를 들어, 도 2의 (b)는 앞선 표 2의 실시 예 1 내지 실시 예 5 중 어느 하나의 시험편을 기반으로 제작된 최종 제품의 적용 예일 수 있다.
다시 말해, 본 일 실시 예에 따르면, 도 2의 (b)와 같이 투명성이 개선됨으로써 케이블 실사용 시 절연파괴가 일어났을 때 전기트리 형상 및 위치 등의 추적이 용이하여, 본 명세서에 따른 최종 제품 적용 시 품질 관리에 유리할 수 있음은 이해될 것이다.
본 명세서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 명세서의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 명세서의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 도체
2: 반도전층
3: 절연층
4: 외부 반도전층
5: 쉬스층
100: 전력 케이블
2: 반도전층
3: 절연층
4: 외부 반도전층
5: 쉬스층
100: 전력 케이블
Claims (5)
- 성분 (A)와 성분(B)의 합인 100 중량부를 기준으로, (A) 폴리프로필렌 수지 50 내지 70 중량%; 및 (B) 스타이렌계 엘라스토머 30 내지 50 중량%를 포함하며, 성분 (A)와 성분 (B)의 합인 100 중량부에 대하여, 핵제 0.1 내지 3 중량부를 더 포함하는, 전력 케이블용 수지 조성물.
- 제1 항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지는 랜덤 폴리프로필렌 공중합체, 호모 폴리프로필렌 공중합체, 블록 폴리프로필렌 공중합체 및 폴리프로필렌 중합 설비에서 제조되는 반응형 폴리프로필렌(RTPO)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전력 케이블용 수지 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 스타이렌계 엘라스토머는 스타이렌-에틸렌-부타디엔 공중합체(SEBS), 스타이렌-이소프렌 블록 공중합체(SIS), 스타이렌-부타디엔 블록 공중합체(SBS) 및 수소치환된 스타이렌-이소프렌 블록 코폴리머(SEPS)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전력케이블용 수지 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 핵제는 솔비톨계 핵제, 노니톨계 핵제 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 전력 케이블용 수지 조성물. - 도체;
상기 도체를 감싸는 내부 반도전층;
상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층;
상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층; 및
상기 외부 반도전층을 감싸는 쉬스층을 포함하되,
상기 절연층은 상기 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 전력 케이블용 절연 조성물을 포함하는 전력 케이블.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210151489A KR20230065683A (ko) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210151489A KR20230065683A (ko) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230065683A true KR20230065683A (ko) | 2023-05-12 |
Family
ID=86385585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210151489A KR20230065683A (ko) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 향상된 투명성 및 가공성을 갖는 전력 케이블용 수지 조성물 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230065683A (ko) |
-
2021
- 2021-11-05 KR KR1020210151489A patent/KR20230065683A/ko not_active IP Right Cessation
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