KR101942790B1 - 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 친환경 배전급 케이블 - Google Patents
배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 친환경 배전급 케이블 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101942790B1 KR101942790B1 KR1020170173352A KR20170173352A KR101942790B1 KR 101942790 B1 KR101942790 B1 KR 101942790B1 KR 1020170173352 A KR1020170173352 A KR 1020170173352A KR 20170173352 A KR20170173352 A KR 20170173352A KR 101942790 B1 KR101942790 B1 KR 101942790B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- semiconductive layer
- cable
- layer composition
- base resin
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title abstract description 54
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 54
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 54
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 52
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 48
- QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N butyl prop-2-enoate;ethene Chemical compound C=C.CCCCOC(=O)C=C QYMGIIIPAFAFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229920006245 ethylene-butyl acrylate Polymers 0.000 claims abstract description 46
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 claims description 20
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 claims description 20
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 claims description 18
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 15
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002397 thermoplastic olefin Polymers 0.000 abstract description 69
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 30
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 abstract description 15
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 10
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 9
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 9
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 8
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 7
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000002530 phenolic antioxidant Substances 0.000 description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 4
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 3
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- KUDUQBURMYMBIJ-UHFFFAOYSA-N 2-prop-2-enoyloxyethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOC(=O)C=C KUDUQBURMYMBIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MQWCQFCZUNBTCM-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butyl-6-(3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylphenyl)sulfanyl-4-methylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(SC=2C(=C(C=C(C)C=2)C(C)(C)C)O)=C1O MQWCQFCZUNBTCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 229920006244 ethylene-ethyl acrylate Polymers 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L magnesium stearate Chemical compound [Mg+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O HQKMJHAJHXVSDF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 2
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920005629 polypropylene homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- QLZJUIZVJLSNDD-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methylidenebutanoyloxy)ethyl 2-methylidenebutanoate Chemical compound CCC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(=C)CC QLZJUIZVJLSNDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXIQYSLFEXIOAV-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butyl-4-(5-tert-butyl-4-hydroxy-2-methylphenyl)sulfanyl-5-methylphenol Chemical compound CC1=CC(O)=C(C(C)(C)C)C=C1SC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C=C1C HXIQYSLFEXIOAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BKZXZGWHTRCFPX-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butyl-6-methylphenol Chemical compound CC1=CC=CC(C(C)(C)C)=C1O BKZXZGWHTRCFPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCILJBJJZALOAL-UHFFFAOYSA-N 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)-n'-[3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoyl]propanehydrazide Chemical compound CC(C)(C)C1=C(O)C(C(C)(C)C)=CC(CCC(=O)NNC(=O)CCC=2C=C(C(O)=C(C=2)C(C)(C)C)C(C)(C)C)=C1 HCILJBJJZALOAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 239000005662 Paraffin oil Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- PWWSSIYVTQUJQQ-UHFFFAOYSA-N distearyl thiodipropionate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)CCSCCC(=O)OCCCCCCCCCCCCCCCCCC PWWSSIYVTQUJQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005042 ethylene-ethyl acrylate Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019359 magnesium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- UIYCHXAGWOYNNA-UHFFFAOYSA-N vinyl sulfide Chemical group C=CSC=C UIYCHXAGWOYNNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01B3/307—Other macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
-
- 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
-
- 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
- C08L23/08—Copolymers of ethene
- C08L23/0846—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing atoms other than carbon or hydrogen
- C08L23/0869—Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons containing atoms other than carbon or hydrogen with unsaturated acids, e.g. [meth]acrylic acid; with unsaturated esters, e.g. [meth]acrylic acid esters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
- H01B5/16—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive material in insulating or poorly conductive material, e.g. conductive rubber
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B9/00—Power cables
- H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
- H01B9/027—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers
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)
- Conductive Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 이를 이용한 친환경 배전급 케이블 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도체와 절연층 또는 절연층과 쉬스층간의 공간을 메우고, 부분방전을 억제하는 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 이를 이용한 친환경 배전급 케이블 에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배전급 케이블용 내부 반도전층 조성물은 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하고, 외부 반도전층 조성물은 폴리프로필렌 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배전급 케이블용 반도전층 조성물을 이용할 경우, 케이블 제조과정에서 가교를 하지 않으므로 공정을 단순화할 수 있고, 재활용이 가능할 뿐만 아니라, 제조된 케이블 전선은 기존 사용되고 있는 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 동등 이상의 내열성을 갖으며, 전력 케이블에서 요구되는 물리적 특성 및 전기적 특성이 우수하다.
본 발명에 따른 배전급 케이블용 내부 반도전층 조성물은 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하고, 외부 반도전층 조성물은 폴리프로필렌 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배전급 케이블용 반도전층 조성물을 이용할 경우, 케이블 제조과정에서 가교를 하지 않으므로 공정을 단순화할 수 있고, 재활용이 가능할 뿐만 아니라, 제조된 케이블 전선은 기존 사용되고 있는 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 동등 이상의 내열성을 갖으며, 전력 케이블에서 요구되는 물리적 특성 및 전기적 특성이 우수하다.
Description
본 발명은 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 이를 이용한 친환경 배전급 케이블에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도체와 절연층 또는 절연층과 쉬스층 간의 공간을 메우고, 부분방전을 억제하는 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 이를 이용한 친환경 배전급 케이블에 관한 것이다.
일반적인 전력 케이블은 도체와 이를 감싸는 절연층을 포함하고, 고전압 또는 초고전압 케이블의 경우 상기 도체와 절연층 사이에 내부 반도전층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층, 상기 외부 반도전층을 감싸는 쉬스층 등을 더욱 포함할 수 있다.
전력선은 전압에 따라서 크게 10~66㎸의 중압용(MV급), 66~230㎸의 고압용(HV급) 및 230㎸ 이상의 초고압용(EHV급)으로 구분되는데, 일반적으로 전압이 높아지게 되면 온도가 상승하게 되고, 따라서 고내열의 베이스 수지가 필요하게 된다.
초고압 전력선용 반도전층 소재는 전량 높은 가격으로 인해 수입에 의존하고 있다. 초고압 전력선에 사용중인 반도전층 소재로는 에틸렌에틸아크릴레이트(EEA) 공중합체와 에틸렌부틸아크릴레이트(EBA) 공중합체가 있다. 이들은 에틸렌에 에틸아크릴레이트(EA) 코모노머, 부틸아크릴레이트(BA) 코모노머를 공중합시킨 것으로서, 대체로 100℃ 이하의 낮은 용융온도(Tm, Melting Temperature)를 갖는다. 또한 초고압 전력선의 경우, 상시 사용 온도가 90℃ 정도이고 서지(surge) 온도가 110℃ 정도이므로 에틸렌에틸아크릴레이트 공중합체와 에틸렌부틸아크릴레이트 공중합체를 장시간 사용 시 경년열화로 인해 전력선의 사용수명을 만족시키지 못할 수 있다.
한국등록특허공보 제0907711호는 초고압 케이블용 반도전성 조성물에 관한 것으로서, 고순도 고전도성 카본블랙을 에틸렌에틸아크릴레이트에 첨가한 반도전 조성물을 개시하고 있으나, 카본블랙 함량이 베이스 수지에 대해 많은 양으로 첨가되어 돌기가 발생하기 쉬워 절연파괴를 일으킬 수 있고, 전력선의 부피와 중량이 증가하며, 베이스 수지와 카본블랙간의 분산성이 저하되고, 제조 시 용액혼합법을 이용하게 되어 제조 효율 면에서 문제가 있다.
이러한 카본블랙의 사용으로 인한 문제를 해결하기 위해 한국등록특허 제1408925호는 반도전층을 포함하는 전력 케이블로서 반도전층이 폴리올리펜 기본 수지에 카본나노튜브 단독 또는 카본나노튜브에 카본블랙 및 그래핀 중 선택된 하나를 혼합한 혼합물을 포함하는 반도전성 조성물로 형성되는 기술을 개시하고 있으나, 초고압 전력선에 요구되는 설계수명 30년을 확보할 수 있는지에 관해서는 언급하지 않고 있어, 이러한 장기 수명 요구를 만족시키지 못할 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 한국 등록특허 제1658309호는 베이스 수지로 폴리에틸렌 유도체 100중량부에 대하여, 탄소나노튜브 6~8중량부, 그래핀 0.5~3중량부, 1차 산화방지제 0.1~0.5중량부, 2차 산화방지제 0.01~0.08중량부, 가교제 0.4~1.2중량부 및 가공조제 3~7중량부를 포함하는 초고압 전력선용 반도전층 수지 조성물을 개시하였다.
그러나, 반도전층을 구성하는 기재 수지로 사용되어 온 가교 폴리에틸렌(XLPE) 등은 가교 형태이기 때문에 상기 가교 폴리에틸렌 등의 수지로 제조된 절연층을 포함하는 케이블 등의 수명이 다하면 상기 절연층을 구성하는 수지의 재활용이 불가능하고 소각에 의해 폐기할 수밖에 없어 환경 친화적이지 않다.
한편, 고분자 자체의 용융점이 160℃ 이상으로 가교하지 않고도 내열성이 우수하여 환경 친화적인 폴리프로필렌 수지를 기재 수지로 사용하는 것을 고려해 볼 수 있다. 다만, 상기 폴리프로필렌 수지는 이의 높은 강성(rigidity)에 의한 불충분한 유연성, 굴곡성(flexibility) 등으로 인해, 이로부터 제조되는 반도전층을 포함하는 케이블의 포설 작업시 작업성이 떨어지고 그 용도가 제한되는 문제가 있다.
따라서, 환경친화적이고 제조비용이 저렴할 뿐만 아니라, 인장강도, 신장율, 내열성, 체적고유저항 및 박리강도 등을 동시에 만족시킬 수 있는 새로운 반도전층 및 이를 포함하는 전력 케이블이 요구되고 있는 실정이다.
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 노력한 결과, 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하는 내부 반도전층 조성물 및 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 외부 반도전층 조성물을 이용할 경우, 기존 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 동등 이상의 내열성을 갖으며, 전력 케이블에서 요구되는 물리적 특성 및 전기적 특성을 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 케이블 제조과정에서 가교를 하지 않으므로 공정의 단순화를 이룰 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 기존 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 동등 이상의 내열성을 갖으며 전력 케이블에서 요구되는 물리적 특성 및 전기적 특성을 만족하는 친환경 배전급 케이블 및 이의 제조를 위한 배전급 케이블용 반도전층 조성물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하는 것을 특징으로 하는 배전급 케이블용 내부 반도전층 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 베이스 수지는 폴리프로필렌 80~90중량% 및 열가소성 폴리올레핀(TPO) 10~20중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 내부 반도전층 조성물은 도전성 재료, 산화방지제 및 가공조제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 도전성 재료 50~60중량부, 산화방지제 0.1~1중량부 및 가공조제 0.1~2중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 것을 특징으로 하는 배전급 케이블용 외부 반도전층 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 베이스 수지는 폴리프로필렌 20~30중량%, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 5~15중량% 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) 60~70중량%를 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 외부 반도전층 조성물은 도전성 재료, 산화방지제, 가공조제 및 분산제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 도전성 재료 50~60중량부, 산화방지제 0.1~1중량부, 가공조제 0.1~2중량부 및 분산제 3~7중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층은 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하는 내부 반도전층 조성물로부터 형성되고, 상기 외부 반도전층은 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 친환경 배전급 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 배전급 케이블용 반도전층 조성물을 이용할 경우, 케이블 제조과정에서 가교를 하지 않으므로 공정을 단순화할 수 있고, 재활용이 가능할 뿐만 아니라, 제조된 케이블 전선은 기존 사용되고 있는 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 동등 이상의 내열성을 갖으며, 전력 케이블에서 요구되는 물리적 특성 및 전기적 특성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 전력 케이블의 단면구조를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 내부 반도전층 시편의 표면 발생된 돌기를 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따라 제조된 외부 반도전층 시편의 표면 발생된 돌기를 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 내부 반도전층 시편의 표면 발생된 돌기를 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따라 제조된 외부 반도전층 시편의 표면 발생된 돌기를 촬영한 전자현미경 사진이다.
본 발명에서는 일반적인 절연재료로 사용되는 가교 폴리에틸렌(XLPE) 대신에 (a) 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하는 내부 반도전층 조성물 또는 (b) 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 외부 반도전층 조성물을 사용할 경우, 기존 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 동등 이상의 내열성을 가지면서, 전력 케이블에서 요구되는 물리적 특성 및 전기적 특성을 만족시키는 전력 케이블을 제조할 수 있다는 것을 확인하고자 하였다.
본 발명에서는, 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하는 내부 반도전층 조성물을 제조한 다음, 압출하여 배전급 케이블용 내부 반도전층으로 사용 가능한 시편을 제조하고, 물성을 평가하였다. 그 결과, 인장강도, 신장율, 내열성, 체적고유저항 등의 물성이 모두가 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하는 것을 특징으로 하는 배전급 케이블용 내부 반도전층 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 도체의 최고 허용 온도 110~120℃를 견딜 수 있는 것이라면 랜덤 폴리프로필렌, 호모 폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌 등을 제한없이 이용할 수 있다. 이와 같이, 내부 반도전층을 형성하는 절연재료로서 비가교 폴리프로필렌을 포함하는 조성물을 사용할 경우, 별도로 가교 공정을 거칠 필요가 없어 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 열가소성 폴리올레핀(TPO)은 베이스 수지에 유연성을 부여시키기 위한 것으로서, 상기 목적을 달성할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 자유롭게 사용이 가능하며, 폴리프로필렌 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 베이스 수지는 폴리프로필렌 80~90중량% 및 열가소성 폴리올레핀(TPO) 10~20중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌의 상한 값을 초과하거나 열가소성 폴리올레핀(TPO)의 하한 값 미만일 경우, 상온 인장강도 기준을 충족시킬 수 없고, 상기 열가소성 폴리올레핀(TPO)의 상한 값을 초과하거나 폴리프로필렌의 하한 값 미만일 경우, 케이블 압축 후, 냉각과정에서 수축이 발생하여 일정한 외경을 유지할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 배전급 케이블용 내부 반도전층 조성물은 도전성 재료, 산화방지제 및 가공조제를 더욱 포함할 수 있다.
상기 도전성 재료는 니켈, 구리, 은, 카본, 탄소나노튜브(CNT), 흑연 등을 예시할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 50~60중량부의 범위에서 선택하여 사용할 수 있다. 상기 도전성 재료의 함량이 50중량부 미만인 경우, 체적저항이 저하되어 기준치를 만족할 수 없는 문제가 있고, 60중량부를 초과할 경우 인장강도 및 신장율이 저하되고, 분산의 어려움이 발생하여 표면돌기 발생 관리가 어려운 문제가 발생할 수 있다.
상기 산화방지제는 가공시 분해를 방지하고, 내열성을 향상시켜 고온환경에서 노화를 지연시키기 위한 것으로서, 페놀계, 인계, 아민계, 황계 및 금속계 중에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있으나, 폐놀계 산화방지제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 페놀계 산화방지제는 입체적으로 방해받는 페놀계 안정화제(sterically hindered phenolic stabi1izer)로서, 예를 들면 알킬화 모노페놀, 폴리페놀 또는 다이엔과 폴리페놀의 알킬화 반응산물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 2,6-디-테트라-부틸-4-메틸페놀, 옥타데실-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, 비스(3,3-비스(4'-히드록시-3'-t-부틸페닐)부탄산)글리콜 에스테르, 테트라비스(메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)메탄, 1,2-비스 (3,5-di-t-부틸-4-히드록시히드로신나모일)히드라진(1,2-Bis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyl)hydrazine), 4,4'-티오비스(2-t-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오 디에틸 비스-[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트], 펜타에리트리틸-테트라키스-[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)-프로피오네이트], 4,4'-티오비스(2-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-티오비스(6-t-부틸-4-메틸페놀), 트리에틸렌글리콜-비스-[3-(3-t-부틸-4-하이드록시-5-메틸페놀)프로피오네이트], 티오디에틸렌 비스[3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트], 6,6'-디-t-부틸-2,2'-티오디-p-크레졸, 1,3,5-트리스(4-t-부틸-3-하이드록시-2,6-크실릴)메틸-1,3,5-트리아진-2,4,6-(1H,3H,5H)-트리온 및 디옥타데실 3,3'-티오디프로피오네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 산화방지제는 목적으로 하는 물성을 달성하면서 내열성을 저해하지 않는 범위에서 사용할 수 있는데, 구체적으로 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.1~1중량부의 범위에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 가공조제는 조성물의 흐름성을 유지시키며 경도를 적절히 감소시켜 성형성을 향상시키기 위한 것으로서, 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 0.1~2중량부 사용할 수 있다. 상기 가공조제 함량이 0.1중량부 미만일 경우 성형성 증대 효과를 기대하기 어려울 수 있고, 2중량부를 초과할 경우 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 가공조제는 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 유기실리콘, 지방산 에스테르 화합물, 지방산 아마이드 화합물, 지방산 알코올, 지방산, 스테아린산 아연, 스테아린산 마그네슘, 스테아린산 칼슘 등을 예시할 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 폴리에틸렌 왁스를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 또한, 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 외부 반도전층 조성물을 제조한 다음, 압출하여 배전급 케이블용 외부 반도전층으로 사용 가능한 시편을 제조하고, 물성을 평가하였다. 그 결과, 인장강도, 신장율, 내열성, 체적고유저항, 박리강도 등의 물성이 모두 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 다른 관점에서 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 것을 특징으로 하는 배전급 케이블용 외부 반도전층 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 앞서 기재한 바와 같이 도체의 최고 허용 온도 110~120℃를 견딜 수 있는 것이라면 랜덤 폴리프로필렌, 호모 폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌 등을 제한없이 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 열가소성 폴리올레핀(TPO)은 앞서 설명한 바와 동일하며, 상기 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)는 베이스 수지에 박리강도를 부여시키기 위한 목적으로 사용한다.
상기 베이스 수지는 폴리프로필렌 20~30중량%, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 5~15중량% 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) 60~70중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌의 상한 값을 초과하거나 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)의 하한 값 미만일 경우, 박리강도 기준을 충족시킬 수 없고, 상기 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)의 상한 값을 초과하거나 폴리프로필렌의 하한 값 미만일 경우, 상온물성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 상기 열가소성 폴리올레핀(TPO)이 상기 범위에 포함될 경우, 인장강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 배전급 케이블용 외부 반도전층 조성물은 도전성 재료, 산화방지제, 가공조제 및 분산제를 더욱 포함할 수 있다.
상기 도전성 재료, 산화방지제 및 가공조제의 종류와 함량은 앞서 기재한 바와 동일하다.
상기 분산제는 도전성 재료의 입체적 안정화를 통하여 이를 탈 응집시키고, 도전성 재료에 동일한 전하를 띄게 하여 도전성 재료간의 전기반발력을 발생시켜 재응집을 방지함으로써, 상기 베이스 수지 내에서의 상기 도전성 재료의 균일한 분산을 보조하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 분산제는 전력 케이블의 반도전층 형성용 반도전성 조성물에 통상적으로 사용되는 분산제 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 예를 들어, 에스테르 또는 아미드계 계면활성제, 실리콘 등을 예시할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 분산제는 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 3~7중량부를 사용할 수 있다. 상기 분산제 함량이 3중량부 미만일 경우 분산 효과기 미미하고, 7중량부를 초과할 경우 과량 투입으로 인한 이온성 불순물 과다 문제가 발생될 수 있다.
본 발명에 따른 배전급 케이블용 내부 반도전층 조성물은 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하고 있으므로, 별도로 가교 공정을 거칠 필요가 없어 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 가교 폴리에틸렌(XLPE)과 동등 이상의 내열성을 갖으며, 전력 케이블에서 요구되는 물리적 특성 및 전기적 특성을 만족시키는 전력 케이블을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명은 또 다른 관점에서, 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 쉬스층을 포함하는 전력 케이블에 있어서, 상기 내부 반도전층은 폴리프로필렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 베이스 수지로 함유하는 내부 반도전층 조성물로부터 형성되고, 상기 외부 반도전층은 폴리프로필렌, 열가소성 폴리올레핀(TPO) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 베이스 수지로 함유하는 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 친환경 배전급 케이블에 관한 것이다.
상기 내부 반도전층 조성물 및 외부 반도전층 조성물은 앞서 설명한 바와 동일하다.
[실시예]
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
[실시예 1~3] 내부 반도전층 조성물의 제조
표 1과 같이 폴리프로필렌(LyondellBasell, CA 7441A) 및 열가소성 폴리올레핀(LyondellBasell, Adflex® Q100F)를 혼합한 베이스 수지 100중량부에 대하여, 도전성 재료로 카본(Orion Engineered Carbons, Hiblack® 150B), 폐놀계 산화방지제(송원산업 A/O1076) 및 PE 왁스(Honeywell, A-C® 316A)를 혼합하고, 3ℓ/batch의 혼련장치[DISPERSION KNEADER, 화인기계공업(주), 대한민국]에서 150℃의 온도로 20분간 혼련하여 내부 반도전층 조성물을 제조하였다.
이후, Φ50의 직경을 갖는 압출기[EXTRUDER, 화인기계공업(주), 대한민국]에 상기 내부 반도전층 조성물을 주입하였다. 호퍼(Hopper)의 온도는 150℃, 실린더 1의 온도는 165℃, 실린더 2의 온도는 170℃, 다이스는 175℃의 온도조건으로 용융혼련하고, 티-다이(T-DIE)를 이용하여 압출하여 배전급 케이블용 내부 반도전층과 동등하게 평가가 가능한 시편을 제조하였다.
| 조성 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
| 베이스 수지 | 폴리프로필렌 | 90 | 80 | 90 |
| 열가소성 폴리올레핀(TPO) | 10 | 20 | 10 | |
| 도전성 재료 | 카본 | 60 | 60 | 50 |
| 산화 방지제 | 페놀계 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 가공조제 | PE 왁스 | 1 | 1 | 1 |
제조된 시편을 대상으로 인장강도, 신장율, 내열성, 체적고유저항, 박리강도 등의 물성을 평가하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
물성 측정방법 및 기준은 다음과 같다.
(1) 인장강도 및 신장율: IEC 60811-1-1에 따라 인장강도 및 신장율을 측정하여 인장강도는 각각 1.0kgf/㎟(내부), 0.8kgf/㎟(외부), 신장율은 150%를 초과하여야 함
(2) 내열성 (가열 후 인장강도 및 신장율): IEC 60811-1-1에 따라 인장강도 및 신장율을 측정하여 신장율이 100%를 초과하여야 함
(3) 체적고유저항: ASTM D257에 따라 측정하여 각각 온도조건별로 5×103 (20℃), 5×104 Ω·CM 이하(90℃ 및 110℃) 이하를 만족하여야 함
(4) 박리강도: ICEA S-66-524에 따라 측정하여 0.82 ~ 4.07kgf 범위내 이어야 함
(5) 이온 불순물 : 내부 반도전층: 300ppm 이하, 외부 반도전층: 1500ppm 이하; 이온성 불순물은 Ca, Si, Fe, Al, Zn, Cu, Mg, Na, Ni, K의 10종으로 함
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비고 | |
| 인장강도 (kgf/mm2) | 1.18 | 1.32 | 1.27 | ||
| 신장율 (%) | 458 | 388 | 497 | ||
| 가열 후 인장강도 (kgf/mm2) | 1.31 | 1.29 | 1.29 | 136℃×168시간 | |
| 가열 후 신장율 (%) | 341 | 324 | 387 | 136℃×168시간 | |
| 체적 고유저항 (Ω·CM) |
20℃ | 2.3×101 | 2.5×101 | 7.42 | |
| 90℃ | 3.4×102 | 3.2×102 | 8.1×103 | ||
| 110℃ | 4.6×102 | 5.2×102 | 2.4×104 | ||
| 이온 불순물(ppm) | 125 | 117 | 117 | ||
표 2로부터, 실시예 1~3의 경우 인장강도, 신장율, 내열성(가열 후 인장강도, 신장율), 체적고유저항 등의 모든 물성기준을 충족하는 것을 알 수 있었다.
[비교예 1~5] 내부 반도전층 조성물의 제조
표 3과 같이 폴리프로필렌(LyondellBasell, CA 7441A), 열가소성 폴리올레핀(LyondellBasell, Adflex® Q100F) 또는 H-PP(LG Chem, H1500)를 혼합한 베이스 수지 100중량부에 대하여, 도전성 재료로 카본(Orion Engineered Carbons, Hiblack® 150B), 폐놀계 산화방지제(송원산업 A/O1076) 및 PE 왁스(Honeywell, A-C® 316A)를 혼합하고, 3ℓ/batch의 혼련장치[DISPERSION KNEADER, 화인기계공업(주), 대한민국]에서 150℃의 온도로 20분간 혼련하여 내부 반도전층 조성물을 제조하였다. 이후, 제조된 내부 반도전층 조성물을 가지고 실시예 1과 동일한 방법으로 배전급 케이블용 내부 반도전층과 동등하게 평가가 가능한 시편을 제조하였다.
| 조성 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | |
| 베이스 수지 | 폴리프로필렌 | 90 | 90 | 100 | 90 | 70 |
| 열가소성 폴리올레핀(TPO) | 10 | 10 | 0 | 0 | 30 | |
| H-PP | 0 | 0 | 0 | 10 | 0 | |
| 도전성 재료 | 카본 | 70 | 40 | 50 | 60 | 60 |
| 산화 방지제 | 페놀계 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 가공조제 | PE 왁스 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
제조된 시편을 대상으로 인장강도, 신장율, 내열성, 체적고유저항, 박리강도 등의 물성을 평가하고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비고 | |
| 인장강도 (kgf/mm2) | 1.04 | 1.24 | 0.88 | 1.26 | 1.36 | ||
| 신장율 (%) | 388 | 511 | 437 | 445 | 387 | ||
| 가열 후 인장강도 (kgf/mm2) | 1.07 | 1.19 | 0.71 | 1.32 | 1.24 | 136℃×168시간 | |
| 가열 후 신장율 (%) | 267 | 422 | 267 | 345 | 298 | 136℃×168시간 | |
| 체적 고유저항 (Ω·CM) |
20℃ | 2.3×101 | 5.8×104 | 6.7×101 | 2.4×101 | 2.7×101 | |
| 90℃ | 6.7×101 | 7.7×105 | 5.1×102 | 3.9×102 | 4.1×102 | ||
| 110℃ | 3.4×102 | 4.9×106 | 8.9×102 | 6.8×102 | 6.1×102 | ||
| 이온 불순물(ppm) | 119 | 122 | 148 | 186 | 164 | ||
표 4로부터, 과량의 카본을 사용한 비교예 1의 경우, 대체로 모든 물성기준에 부합하지만, 도 2와 같이, 압출시 분산성이 좋지 않아 표면 돌기가 발생되는 문제가 발생한다. 표면에 돌기가 발생된 경우 절연 파괴가 발생되어 케이블의 성능 저하를 유발한다. 반면, 적정량보다 적은 카본을 사용한 비교예 2의 경우, 체적 고유저항 값에서 원하는 성능수준을 유지할 수 없는 것을 알 수 있었다.
또한, 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 사용하지 않고 폴리프로필렌(PP)만 사용한 비교예 3의 경우, 상온 인장강도 기준을 충족시키지 못하고, TPO 대신 H-PP를 사용한 비교예 4의 경우, 대체로 모든 물성기준을 만족시키지만, 케이블 압축 후, 냉각과정에서 수축이 발생하여 일정한 외경을 유지할 수 없는 문제점이 있다.
적정량보다 많은 열가소성 폴리올레핀(TPO)을 사용한 비교예 5의 경우, 비교예 4와 마찬가지로 모든 기준 물성을 충족시킬수 있으나, 케이블 압축 후, 냉각과정에서 수축이 발생하여 일정한 외경을 유지할 수 없는 문제점이 있다.
[실시예 4~5] 외부 반도전층 조성물의 제조
표 5와 같이 폴리프로필렌(LyondellBasell, CA 7441A) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)(Lucobit, 1400HN) 또는 열가소성 폴리올레핀(LyondellBasell, Adflex® Q100F)을 혼합한 베이스 수지 100중량부에 대하여, 도전성 재료로 카본(Orion Engineered Carbons, Hiblack® 150B), 폐놀계 산화방지제(송원산업 A/O1076), PE 왁스(Honeywell, A-C® 316A) 및 분산제(BYK, BYK-P4101, silicon dioxide)를 혼합하고, 3ℓ/batch의 혼련장치[DISPERSION KNEADER, 화인기계공업(주), 대한민국]에서 150℃의 온도로 20분간 혼련하여 외부 반도전층 조성물을 제조하였다.
이후, Φ50의 직경을 갖는 압출기[EXTRUDER, 화인기계공업(주), 대한민국]에 상기 내부 반도전층 조성물을 주입하였다. 호퍼(Hopper)의 온도는 150℃, 실린더 1의 온도는 165℃, 실린더 2의 온도는 170℃, 다이스는 175℃의 온도조건으로 용융혼련하고, 티-다이(T-DIE)를 이용하여 압출하여 배전급 케이블용 외부 반도전층과 동등하게 평가가 가능한 시편을 제조하였다.
| 조성 | 실시예 4 | 실시예 5 | |
| 베이스 수지 | 폴리프로필렌 | 20 | 30 |
| 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) | 70 | 60 | |
| 열가소성 폴리올레핀 (TPO) |
10 | 10 | |
| 도전성 재료 | 카본 | 57 | 57 |
| 산화 방지제 | 페놀계 | 0.5 | 0.5 |
| 가공조제 | PE 왁스 | 1 | 1 |
| 분산제 | silicon dioxide | 5 | 5 |
제조된 시편을 대상으로 인장강도, 신장율, 내열성, 체적고유저항, 박리강도 등의 물성을 평가하고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 4 | 실시예 5 | 비고 | |
| 인장강도 (kgf/mm2) | 1.14 | 1.01 | ||
| 신장율 (%) | 187 | 191 | ||
| 가열 후 인장강도 (kgf/mm2) | 1.05 | 0.89 | 121℃×168시간 | |
| 가열 후 신장율 (%) | 155 | 158 | 121℃×168시간 | |
| 체적 고유저항 (Ω·CM) |
20℃ | 0.5×101 | 1.5×101 | |
| 90℃ | 1.3×102 | 2.4×102 | ||
| 110℃ | 1.6×102 | 4.8×102 | ||
| 박리강도(kgf) | 2.62 | 3.89 | ||
| 이온 불순물(ppm) | 140 | 156 | ||
표 6으로부터, 실시예 4 및 5의 경우 인장강도, 신장율, 내열성(가열 후 인장강도, 신장율), 체적고유저항, 박리강도 등의 모든 물성기준을 충족하는 것을 알 수 있었다.
[비교예 6~11] 외부 반도전층 조성물의 제조
표 7과 같이 폴리프로필렌(LyondellBasell, CA 7441A) 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)(lucobit, 1400hn), EVA(한화토탈, e220f), 또는 열가소성 폴리올레핀(LyondellBasell, Adflex® Q100F)를 혼합한 베이스 수지 100중량부에 대하여, 도전성 재료로 카본(Orion Engineered Carbons, Hiblack® 150B), 폐놀계 산화방지제(송원산업 A/O1076), PE 왁스(Honeywell, A-C® 316A) 및 분산제(BYK, BYK-P4101, silicon dioxide)를 혼합하고, 3ℓ/batch의 혼련장치[DISPERSION KNEADER, 화인기계공업(주), 대한민국]에서 150℃의 온도로 20분간 혼련하여 외부 반도전층 조성물을 제조하였다. 이후, 제조된 외부 반도전층 조성물을 가지고 실시예 1과 동일한 방법으로 배전급 케이블용 외부 반도전층과 동등하게 평가가 가능한 시편을 제조하였다.
| 조성 | 비교예 6 | 비교예 7 | 비교예 8 | 비교예 9 | 비교예 10 | 비교예 11 | |
| 베이스 수지 | 폴리프로필렌 | 20 | 50 | 30 | 30 | 30 | 10 |
| 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) | 80 | 50 | 70 | 70 | 0 | 70 | |
| EVA | 0 | 0 | 0 | 0 | 70 | 0 | |
| 열가소성 폴리올레핀 (TPO) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | |
| 도전성 재료 | 카본 | 57 | 57 | 40 | 70 | 57 | 57 |
| 산화 방지제 | 페놀계 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 가공조제 | PE 왁스 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 분산제 | silicon dioxide | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
제조된 시편을 대상으로 인장강도, 신장율, 내열성, 체적고유저항, 박리강도 등의 물성을 평가하고, 그 결과를 표 8에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 6 | 비교예 7 | 비교예 8 | 비교예 9 | 비교예 10 | 비교예 11 | 비고 | ||
| 인장강도 (kgf/mm2) | 0.78 | 1.32 | 1.28 | 0.94 | 0.84 | 1.24 | |||
| 신장율 (%) | 142 | 203 | 233 | 135 | 128 | 189 | |||
| 가열 후 인장강도 (kgf/mm2) | 0.67 | 1.18 | 1.09 | 0.82 | 0.68 | 1.09 | 121℃×168 시간 | ||
| 가열 후 신장율 (%) | 122 | 175 | 184 | 98 | 87 | 147 | 121℃×168 시간 | ||
| 체적 고유저항 (Ω·CM) |
20℃ | 1.1×101 | 1.7×101 | 3.4×102 | 1.5×101 | 2.8×101 | 0.5×101 | ||
| 90℃ | 2.2×102 | 1.8×102 | 6.7×104 | 2.1×102 | 2.6×102 | 1.3×102 | |||
| 110℃ | 3.6×102 | 3.8×102 | 3.5×106 | 3.7×102 | 5.6×102 | 1.6×102 | |||
| 박리강도(kgf) | 1.98 | 4.69 | 3.17 | 3.23 | 3.11 | 5.11 | |||
| 이온 불순물(ppm) | 114 | 116 | 156 | 146 | 145 | 140 | |||
표 8로부터, 적정량보다 많은 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 사용한 비교예 6의 경우 박리강도는 우수하지만, 상온물성(인장강도, 신장율)이 떨어지고, 적정량보다 적은에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA)를 사용한 비교예 7의 경우 박리강도가 기준을 충족시키지 못하는 것을 알 수 있었다.
또한, 적정량보다 적은 카본을 사용한 비교예 8의 경우, 체적 고유저항 값에서 원하는 성능수준을 유지할 수 없고, 적정량보다 많은 카본을 사용한 비교예 9의 경우 대체로 모든 물성 기준에 부합하지만, 도 3과 같이 압출시 분산성이 좋지 않아 표면 돌기가 발생되는 문제가 발생한다. 표면에 돌기가 발생된 경우 절연 파괴가 발생되어 케이블의 성능 저하를 유발한다.
에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) 대신 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)를 사용한 비교예 10의 경우 상대적으로 낮은 상온 물성을 갖으며 가열 후 신장율이 기준치보다 떨어져 케이블에 적용할 수 없다.
끝으로, 폴리프로필렌의 함량이 낮고, 열가소성 폴리올레핀이 과다 첨가된 비교예 11의 경우 박리강도가 기준을 충족시키지 못하는 것을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (15)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 폴리프로필렌 20~30중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 5~15중량% 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) 60~70중량%를 함유하는 베이스 수지;
상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 도전성 재료 50~60중량부; 산화방지제 0.1~1중량부; 가공조제 0.1~2중량부 및 분산제 3~7중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전급 케이블용 외부 반도전층 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 도체, 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층, 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층 및 상기 외부 반도전층을 감싸는 쉬스층을 포함하는 전력 케이블에 있어서,
상기 내부 반도전층은 폴리프로필렌 80~90중량% 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 10~20중량%를 함유하는 베이스 수지; 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 도전성 재료 50~60중량부; 산화방지제 0.1~1중량부 및 가공조제 0.1~2중량부를 포함하는 내부 반도전층 조성물로부터 형성되고,
상기 외부 반도전층은 폴리프로필렌 20~30중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 5~15중량% 및 에틸렌 부틸 아크릴레이트(EBA) 60~70중량%를 함유하는 베이스 수지; 상기 베이스 수지 100중량부에 대하여 도전성 재료 50~60중량부; 산화방지제 0.1~1중량부; 가공조제 0.1~2중량부 및 분산제 3~7중량부를 포함하는 외부 반도전층 조성물로부터 형성된 것을 특징으로 하는 친환경 배전급 케이블. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170173352A KR101942790B1 (ko) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 친환경 배전급 케이블 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170173352A KR101942790B1 (ko) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 친환경 배전급 케이블 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101942790B1 true KR101942790B1 (ko) | 2019-01-28 |
Family
ID=65269644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170173352A KR101942790B1 (ko) | 2017-12-15 | 2017-12-15 | 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 친환경 배전급 케이블 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101942790B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001093332A (ja) | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Fujikura Ltd | 半導電性樹脂混和物及び電力ケーブルの製造方法 |
| JP2003123538A (ja) | 2001-10-09 | 2003-04-25 | Yazaki Corp | 電力ケーブル用半導電性樹脂組成物 |
| JP2004178867A (ja) | 2002-11-25 | 2004-06-24 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 電力ケーブル |
| JP2004259579A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Yazaki Corp | リサイカブルケーブル |
| KR101808828B1 (ko) * | 2016-08-02 | 2017-12-13 | (주)티에스씨 | 전선용 시스 조성물 및 이를 포함하는 전선 |
-
2017
- 2017-12-15 KR KR1020170173352A patent/KR101942790B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001093332A (ja) | 1999-09-22 | 2001-04-06 | Fujikura Ltd | 半導電性樹脂混和物及び電力ケーブルの製造方法 |
| JP2003123538A (ja) | 2001-10-09 | 2003-04-25 | Yazaki Corp | 電力ケーブル用半導電性樹脂組成物 |
| JP2004178867A (ja) | 2002-11-25 | 2004-06-24 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 電力ケーブル |
| JP2004259579A (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-16 | Yazaki Corp | リサイカブルケーブル |
| KR101808828B1 (ko) * | 2016-08-02 | 2017-12-13 | (주)티에스씨 | 전선용 시스 조성물 및 이를 포함하는 전선 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3033391B1 (en) | Thermoplastic blend formulations for cable insulations | |
| EP2436014B1 (en) | Insulation material composition for dc power cable and the dc power cable using the same | |
| US9183969B2 (en) | Insulation composition for DC power cable and DC power cable prepared by using the same | |
| EP2637178B1 (en) | Insulating composition and electric cable comprising same | |
| KR101454092B1 (ko) | 가교 폴리올레핀 조성물, 직류 전력 케이블 및 직류 전력 선로의 시공 방법 | |
| KR100907711B1 (ko) | 초고압 전력 케이블용 반도전성 조성물 | |
| KR101318457B1 (ko) | 직류 전력 케이블용 절연 조성물 및 이를 이용하여 제조된 직류 전력 케이블 | |
| KR20180007762A (ko) | 케이블 절연층용 이상 폴리머 조성물 및 이를 포함하는 절연층, 전력케이블 | |
| JP2022037067A (ja) | 直流電力ケーブル | |
| KR101754052B1 (ko) | 송전 케이블 | |
| JP6320692B2 (ja) | 直流ケーブル及び電気絶縁組成物 | |
| KR101942790B1 (ko) | 배전급 케이블용 반도전층 조성물 및 친환경 배전급 케이블 | |
| KR20110138958A (ko) | 직류용 전력 케이블용 절연 재료 조성물 및 이를 이용하여 제조된 케이블 | |
| KR20190072194A (ko) | 고유연성 비가교 케이블용 절연층 조성물 및 고유연성 비가교 케이블 | |
| KR101770351B1 (ko) | 반도전성 조성물 | |
| EP3033390B1 (en) | Thermoplastic blend formulations for cable insulations | |
| CN114901739B (zh) | 用于高压电缆的半导电层组合物 | |
| KR101388136B1 (ko) | 반도전성 조성물과 절연 조성물을 이용하여 제조된 직류용 전력 케이블 | |
| KR101457799B1 (ko) | 반도전층을 갖는 전력 케이블 | |
| KR20160133908A (ko) | 반도전층을 갖는 전력 케이블 | |
| KR20190001627A (ko) | 반도전층을 갖는 전력 케이블 | |
| KR20180048467A (ko) | 케이블 절연층용 이상 폴리머 조성물 및 이를 포함하는 절연층, 전력케이블 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20171215 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20171218 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination Patent event date: 20171215 Patent event code: PA03021R01I Comment text: Patent Application |
|
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20180406 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Final Notice of Reason for Refusal Patent event date: 20180917 Patent event code: PE09021S02D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20181231 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20190122 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20190122 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20211228 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20221220 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20231218 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20241226 Start annual number: 7 End annual number: 7 |