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KR101817632B1 - 폴리(아릴렌 에테르)-폴리올레핀 조성물 및 와이어 및 케이블 절연 및 피복을 위한 그것의 이용 - Google Patents

폴리(아릴렌 에테르)-폴리올레핀 조성물 및 와이어 및 케이블 절연 및 피복을 위한 그것의 이용 Download PDF

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KR101817632B1
KR101817632B1 KR1020137017592A KR20137017592A KR101817632B1 KR 101817632 B1 KR101817632 B1 KR 101817632B1 KR 1020137017592 A KR1020137017592 A KR 1020137017592A KR 20137017592 A KR20137017592 A KR 20137017592A KR 101817632 B1 KR101817632 B1 KR 101817632B1
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웨일리 치우
시우쿠오 리
웨이 샨
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사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이.
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Abstract

본 발명의 조성물은 특정량의 폴리(아릴렌 에테르), 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체, 비관능화된 폴리올레핀 및 마그네슘 디히드록사이드를 포함한다. 상기 조성물은 와이어 및 케이블용 절연층 및 피복층을 형성하는데 유용하다.

Description

폴리(아릴렌 에테르)-폴리올레핀 조성물 및 와이어 및 케이블 절연 및 피복을 위한 그것의 이용{POLY(ARYLENE ETHER)-POLYOLEFIN COMPOSITION AND ITS USE IN WIRE AND CABLE INSULATION AND SHEATHING}
본 발명은 폴리(아릴렌 에테르)-올리올레핀 조성물, 및 와이어 및 케이블 절연 및 피복을 위한 그것의 이용에 관한 것이다.
절연 전기 및 광 도체용으로 흔히 사용되는 절연 재료는 할로겐화된 수지, 폴리(염화비닐)(PVC)이다. 이는 비교적 저렴하고, 널리 이용가능하며, 가요성이고, 본래의 난연 특성을 갖는다. 그러나, 할로겐화된 수지의 사용은 그것이 환경에 대하여 갖는 부정적 영향으로 인하여 점점 감소 또는 제거해야 하는 요구가 증가한다. 다수의 관할 구역에서 이제, PVC와 같은 할로겐화된 수지의 사용 감소를 의무화하거나 의무화할 계획이다. 따라서, 할로겐이 없는 새로운 절연 재료를 개발할 필요성은 계속된다.
절연 전기 케이블의 성능에 대한 하나의 엄격한 기준은 하모니제이션 문건 HD21.14 S1, "450/750 V 이하의 정격 전압 및 열가소성 절연체를 갖는 케이블. 14부: 할로겐-프리(halogen-free) 열가소성 화합물로 절연 및 피복된 가요성 케이블 (코드(cords))" (2003년 5월)에 기재되어 있다. 폴리에틸렌 및 적어도 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드(magnesium dihydroxide)로 구성되는 조성물은 HD21.14 S1의 기술적 요건을 충족하지만, 사용자들의 불만은 이러한 조성물로부터 만들어진 절연체가 너무 강성(rigid)이고 스크래치-민감성인 표면 외관을 나타내며, 반면 상기 조성물 자체는 비교적 높은 밀도(약 1.5 g/cm3) 및 높은 용융 점도를 나타내어 절연 가공(insulation fabrication)을 위해 사용하기에 곤란하게 한다는 것이다.
최근의 연구는, 특정의 할로겐-프리 폴리(아릴렌 에테르) 조성물이 몇몇 와이어 및 케이블 적용에서 절연체로서 사용하기 위해 필요한 물리적 특성 및 난연 특성을 가질 수 있음을 보여주었다. 예를 들어, Kosaka 등에 대한 미국 특허출원공개 US 2006/0106139 A1, US 2006/0182967 A1, 및 US 2007/0261878 A1와, Xu 등에 대한 US 2006/0131059 A1를 참고하라. 그러나, HD21.14 S의 물리적 요건을 충족하는 현존하는 폴리(아릴렌 에테르) 조성물은 그러한 기준의 저연(low-smoke) 요건을 충족시키기는 쉽지 않았다.
더 큰 가요성, 감소된 스크래치 민감성, 감소된 밀도 및 감소된 용융 점도와 같은 하나 이상의 개선점을 나타내면서 HD21.14 S 기준의 요건들을 만족시키는 열가소성 조성물에 대한 요구는 남아 있다.
일 실시예는 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화(unfunctionalized) 수소화된 트리블록 공중합체 약 8 내지 약 15 중량%(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 14 내지 약 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 비관능화된 폴리올레핀 약 15 내지 약 30 중량%; 및 약 20 내지 약 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물에 관한 것이며, 상기 모든 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
또 다른 실시예는 절연 도체로서, 이는 도체; 및 상기 도체를 둘러싸는 절연층으로 구성되며, 상기 절연층은 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체 약 8 내지 약 15 중량%(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 14 내지 약 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 비관능화된 폴리올레핀 약 15 내지 약 30 중량%; 및 약 20 내지 약 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 절연층 조성물로 구성되고, 상기 모든 중량%는 상기 절연층 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
이들 및 기타의 실시예는 아래에 상세히 기재된다.
2개의 도면에서 유사한 요소는 유사한 번호가 매겨진다.
도 1은 절연 도체의 단면을 도식적으로 나타낸다;
도 2는 2개의 도체, 절연층 및 피복층을 갖는 케이블의 일부를 도식적으로 나타낸다.
본 발명의 발명자들은 종래의 와이어 및 케이블 절연용 할로겐-프리 폴리(아릴렌 에테르) 조성물에 비하여, 가요성, 스크래치 저항성, 감소된 밀도 및 감소된 용융 점도의 균형이 개선된 열가소성 조성물을 제조하였다.
일 실시예는 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화(unfunctionalized) 수소화된 트리블록 공중합체 약 8 내지 약 15 중량%(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 14 내지 약 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 비관능화된 폴리올레핀 약 15 내지 약 30 중량%; 및 약 20 내지 약 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물에 관한 것이며, 상기 모든 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
상기 조성물을 형성하는데 사용되는 폴리(아릴렌 에테르)는 아래 식의 반복 구조 단위로 구성된다:
Figure 112013060514330-pct00001
상기 식에서 각 구조 단위당, 각각의 Z1은 독립적으로 할로겐, 미치환 또는 치환된 C1-C12 히드로카르빌(상기 히드로카르빌기가 3차 히드로카르빌이 아닌 경우), C1-C12 히드로카르빌티오, C1-C12 히드로카르빌옥시, 또는 C2-C12 할로히드로카르빌옥시(적어도 2개의 탄소 원자는 할로겐과 산소 원자를 분리시킴)이며; 각각의 Z2은 독립적으로 수소, 할로겐, 미치환 또는 치환된 C1-C12 히드로카르빌(상기 히드로카르빌기가 3차 히드로카르빌이 아닌 경우), C1-C12 히드로카르빌티오, C1-C12 히드로카르빌옥시, 또는 C2-C12 할로히드로카르빌옥시(적어도 2개의 탄소 원자는 할로겐과 산소 원자를 분리시킴)이다.
여기서 사용되는 용어 "히드로카르빌"은 그 자체로 사용되거나, 또는 접두어, 접미어 또는 다른 용어의 일부로서 사용되거나, 탄소와 수소만을 함유하는 잔기를 말한다. 상기 잔기는 지방족 또는 방향족, 직쇄, 고리형, 이중고리형, 분지형, 포화 또는 불포화된 것일 수 있다. 그것은 또한 지방족, 방향족, 직쇄, 고리형, 이중고리형, 분지형, 포화 및 불포화된 탄화수소 부분들의 조합을 함유할 수 있다. 그러나, 상기 히드로카르빌 잔기가 "치환된" 것으로 기재되는 경우, 그것은 상기 치환 잔기의 탄소 및 수소 구성원 위로 이종 원자를 함유할 수 있다. 따라서, 구체적으로 치환된 것으로 기재되는 경우, 상기 히드로카르빌 잔기는 또한 할로겐 원자, 니트로기, 시아노기, 카르보닐기, 카르복시산기, 에스테르기, 아미노기, 아미드기, 설포닐기, 설폭실기, 설폰아미드기, 설파모일기, 히드록실기, 알콕실기 등을 함유할 수 있고, 상기 히드로카르빌 잔기의 골격(backbone) 내에 이종 원자를 함유할 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르)는, 보통 히드록시기에 대하여 오쏘(ortho) 위치에 있는, 아미노알킬-함유 말단기(들)를 갖는 분자로 구성될 수 있다. 또한, 보통 테트라메틸디페노퀴논(tetramethyldiphenoquinone; TMDQ) 부산물이 존재하는 반응 혼합물로부터 얻어지는, 테트라메틸디페노퀴논 말단기가 흔히 존재한다. 일부 실시예에서 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 상기 폴리(아릴렌 에테르)의 중량을 기준으로, 5 중량% 미만, 구체적으로 3 중량% 미만, 좀 더 구체적으로 1 중량% 미만의 TMDQ 말단기로 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 폴리(아릴렌 에테르) 몰당, 평균 약 0.7 내지 약 2 몰, 구체적으로 약 1 내지 약 1.5 몰의 사슬-말단 히드록실기로 구성된다.
상기 폴리(아릴렌 에테르)는 단일중합체; 공중합체; 그라프트 공중합체; 이오노머(ionomer); 또는 블록 공중합체; 및 이들 중 적어도 하나로 구성되는 조합물의 형태일 수 있다. 폴리(아릴렌 에테르)는, 선택적으로 2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌 에테르 단위와 결합된, 2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르 단위로 구성되는 폴리페닐렌 에테르를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 비관능화된 폴리(아릴렌 에테르)이다. 비관능화된 폴리(아릴렌 에테르)는 하나 이상의 페놀의 중합 생성물로 구성되는 폴리(아릴렌 에테르)이다. "비관능화된 폴리(아릴렌 에테르"라는 용어는 관능화된 폴리(아릴렌 에테르), 예를 들면 산-관능화된 폴리(아릴렌 에테르) 및 무수물-관능화된 폴리(아릴렌 에테르)를 배제한다. 일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르)로 구성된다.
상기 폴리(아릴렌 에테르)는 2,6-크실레놀 및/또는 2,3,6-트리메틸페놀과 같은 모노히드록시 방향족 화합물(들)의 산화 커플링에 의해 제조될 수 있다. 촉매 시스템이 일반적으로 그러한 커플링을 위해 이용된다. 이들은, 보통 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민, 할로겐화물(halide) 또는 이들 중 2 이상의 조합과 같이 하나 이상의 리간드와 결합된, 구리, 망간 또는 코발트 화합물과 같은 중금속 화합물(들)을 함유할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 25℃ 클로로포름에서 우베로데 점도계(Ubbelohde viscometer)로 측정했을 때 약 0.2 내지 약 1.0 데시리터/그램의 고유 점도를 갖는다. 일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)는 약 0.3 내지 약 0.6 데시리터/그램의 고유 점도를 갖는다. 상기 폴리(아릴렌 에테르)가 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르)인 경우, 약 0.3 내지 약 0.6 데시리터/그램의 고유 점도 범위는 약 16,000 내지 약 25,000 원자 질량 단위의 수평균 분자량 범위에 대응할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 2 중량% 이하, 구체적으로 1 중량% 이하, 좀 더 구체적으로 0.5 중량% 이하의 폴리(아릴렌 에테르)-폴리실록산 블록 공중합체로 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 조성물은 폴리(아릴렌 에테르)-폴리실록산 블록 공중합체를 배제한다. 적어도 하나의 폴리(아릴렌 에테르) 블록 및 적어도 하나의 폴리실록산 블록으로 구성되는 폴리(아릴렌 에테르)-폴리실록산 블록 공중합체는 예를 들어 Guo 등의 미국 특허출원공개 US 2010/0139944 A1호에 기재되어 있다.
일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)는, 중량평균분자량 대 피크 분자량(peak molecular weight)의 비가 약 1.3:1 내지 약 4:1인, 중량평균분자량 및 피크 분자량을 특징으로 한다. 이 범위 내에서, 상기 비율은 약 1.5 : 1 내지 약 3 : 1, 구체적으로 약 1.5 : 1 내지 약 2.5 : 1, 좀 더 구체적으로 약 1.6 : 1 내지 약 2.3 : 1, 좀 더 구체적으로 1.7 : 1 내지 약 2.1 : 1일 수 있다. 여기서 사용되는 용어 "피크 분자량"은 분자량 분포에 있어 가장 흔하게 발생하는 분자량으로 정의된다. 통계적 측면에서, 상기 피크 분자량은 분자량 분포의 모드(mode)이다. 실제적 측면에서, 분자량이 겔 투과 크로마토그래피와 같이 크로마토그래피법에 의해 결정되는 경우, 상기 피크 분자량은 x-축의 분자량 대 y-축의 흡수도 그래프에서 최고점의 폴리(아릴렌 에테르) 분자량이다.
상기 조성물을 제조하기 위해 사용되는 폴리(아릴렌 에테르)의 양은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 35 중량%이다. 이 범위 내에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)의 양은 약 12 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 14 내지 약 26 중량%일 수 있다. 상기 조성물이 피복층 조성물(sheath layer composition)인 일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)의 양은 약 20 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 23 내지 약 29 중량%일 수 있다. 상기 조성물이 절연층 조성물인 일부 실시예에서, 상기 폴리(아릴렌 에테르)의 양은 약 10 내지 약 20 중량%, 구체적으로 약 12 내지 약 18 중량%일 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 외에, 상기 조성물은 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화된 수소화된 트리블록 공중합체로 구성된다. 문맥상, "비관능화된"이라는 용어는 상기 수소화된 트리블록 공중합체가 상기 알케닐 방향족 화합물 및 상기 공액 디엔 외의 어떠한 모노머 또는 어떠한 관능화제의 잔기를 포함하지 않음을 의미한다. 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 수소화된 트리블록 공중합체는 탄소 및 수소 원자로 구성되며, 따라서 이종 원자를 배제한다.
상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체를 제조하기 위해 사용되는 알케닐 방향족 모노머는 아래 구조를 가질 수 있다:
Figure 112013060514330-pct00002
상기 식에서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 수소 원자, C1-C8 알킬기, 또는 C2-C8 알케닐기를 나타내며; R3 및 R7 각각은 독립적으로 수소 원자, C1-C8 알킬기, 염소 원자 또는 브롬 원자를 나타내며; R4-R6 각각은 독립적으로 수소 원자, C1-C8 알킬기, 또는 C2-C8 알케닐기를 나타내거나; 또는 R3 및 R4는 중앙의 방향족 고리와 함께 취해져서 나프틸기를 형성하거나, 또는 R4 및 R5가 중앙의 방향족 고리와 함께 취해져서 나프틸기를 형성한다. 특정의 알케닐 방향족 모노머는 예를 들어, 스티렌, 클로로스티렌(예를 들어 p-클로로스티렌), 및 메틸스티렌(예를 들어 알파-메틸스티렌 및 p-메틸스티렌)을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 알케닐 방향족 모노머는 스티렌이다. 일부 실시예에서, 상기 수소화된 트리블록 공중합체의 폴리(알케닐 방향족) 함량은 상기 비관능화된 수소화된 트리블록 공중합체의 중량을 기준으로 약 10 내지 약 40 중량%, 구체적으로 약 20 내지 약 40 중량%이다. 다른 실시예에서, 상기 수소화된 트리블록 공중합체의 폴리(알케닐 방향족) 함량은 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체의 중량을 기준으로 약 40 내지 약 75 중량%, 구체적으로 약 55 내지 약 75 중량%이다.
상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체를 제조하기 위해 사용되는 공액 디엔은 C4-C20 공액 디엔일 수 있다. 적당한 공액 디엔은 예를 들어 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 2-클로로-1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 1,3-헥사디엔 등 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 공액 디엔은 1,3-부타디엔, 2-메틸-1,3-부타디엔, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시예에서, 상기 공액 디엔은 1,3-부타디엔으로 구성된다.
상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 A-B-A 트리블록 구조를 갖는 공중합체이며, 상기 "A" 블록들은 동일하거나 상이하고 알케닐 방향족 모노머로부터 유도되며, 상기 "B" 블록은 공액 디엔으로부터 유도되며 상기 "B" 블록의 지방족 불포화기 함량은 수소화에 의해 감소되었다. 상기 "트리블록 공중합체"라는 용어는 테이퍼된(tapered) 트리블록 공중합체를 포함한다. 제어된 분포의 트리블록 공중합체라고도 할 수 있는, 테이퍼된 트리블록 공중합체를 제조하는 방법은 예를 들어 Handlin 등의 미국 특허출원 US 2003/181584 A1호에 기재되어 있다. 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 알케닐 방향족 모노머를 랜덤 결합시키는 것으로 구성되는 "B" 블록으로 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)- 폴리스티렌 트리블록 공중합체로 구성된다.
상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 갖는다. 일부 실시예에서, 상기 중량 평균 분자량은 약 80,000 내지 200,000 원자질량단위, 구체적으로 약 100,000 내지 약 150,000 원자질량단위, 좀 더 구체적으로 약 110,000 내지 약 130,000 원자질량단위이다. 아래의 실행 예들에서 보여지는 바와 같이, 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체의 사용은 증가된 인장 강도와 예기치 않게 관련된다.
비관능화된 수소화 트리블록 공중합체를 제조하는 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 다수의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체가 상업적으로 이용가능하다. 예시적인 상업상 이용가능한 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 크레이튼 폴리머즈(Kraton Polymers)로부터 Kraton G1641, G1650, G1651, G1654, G1657, G1726, G4609, G4610, GRP-6598, RP-6924, MD-6932M, MD-6933 및 MD-6939로서 이용가능한 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; 크레이튼 폴리머즈로부터 Kraton RP-6935 및 RP-6936으로서 이용가능한 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌-스티렌)-폴리스티렌 (S-EB/S-S) 트리블록 공중합체; 아사히 카세이 엘라스토머(Asahi Kasei Elastomer)로부터 TUFTEC H1043으로서 이용가능한, 67 중량%의 폴리스티렌으로 구성되는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; 아사히 카세이 엘라스토머로부터 TUFTEC H1051로서 이용가능한, 42 중량%의 폴리스티렌으로 구성되는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; 아사히 카세이 엘라스토머로부터 TUFTEC P1000 및 P2000으로서 이용가능한 폴리스티렌-폴리(부타디엔-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; 및 쿠라레이(Kuraray)로부터 SEPTON S8104로서 이용가능한, 약 60 중량%의 폴리스티렌으로 구성되는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체를 포함한다. 2개 이상의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체의 혼합물이 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체로 구성된다.
상기 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 8 내지 약 15 중량% 양의, 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체로 구성된다. 이 범위 내에서, 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체의 양은 약 9 내지 약 14 중량%, 구체적으로 약 9.5 내지 약 13 중량%, 좀 더 구체적으로 약 9.5 내지 약 12 중량%일 수 있다. 상기 조성물이 피복층 조성물인 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 수소화 블록 공중합체의 양은 약 9 내지 약 15 중량%, 구체적으로 약 10 내지 약 14 중량%일 수 있다. 상기 조성물이 절연층 조성물인 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체의 양은 약 8 내지 약 13 중량%, 구체적으로 약 8 내지 약 12 중량%일 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르) 및 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체 외에, 상기 조성물은 비관능화된 폴리올레핀으로 구성된다. 문맥상, "비관능화된"이라는 용어는 상기 폴리올레핀이 올레핀 모노머 외의 어떠한 모노머 또는 어떠한 관능화제의 잔기를 포함하지 않음을 의미한다. 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 탄소 및 수소 원자로 구성되며, 따라서 이종 원자를 배제한다. 일반적으로, 폴리올레핀은 C2-C12 알켄의 공중합체 또는 단일중합체이다. 적당한 폴리올레핀은 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(프로필렌 단일중합체), 프로필렌 랜덤 공중합체, 프로필렌 그라프트 공중합체 및 프로필렌 블록 공중합체를 포함한다. 상기 비관능화된 폴리올레핀은 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성된다. 이러한 문맥상, "비관능화된"이라는 용어는 상기 에틸렌-옥텐 공중합체가 에틸렌 및 옥텐 모노머의 잔기로 구성됨을 의미한다. 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체는 약 5 내지 약 35 중량%, 구체적으로 약 7 내지 약 31 중량%, 좀 더 구체적으로 약 9 내지 약 27 중량%의 1-옥텐 함량으로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 또한, 에틸렌 및 C3-C7 또는 C9-C12 알파-올레핀의 하나 이상의 공중합체로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 폴리부텐으로 구성된다. 존재하는 경우, 상기 폴리부텐은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 10 중량%, 구체적으로 약 2 내지 약 8 중량%, 좀 더 구체적으로 약 3 내지 약 6 중량%의 양으로 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된다. 존재하는 경우, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.5 내지 약 6 중량%, 구체적으로 약 1 내지 약 5 중량%, 좀 더 구체적으로 약 2 내지 약 4 중량%의 양으로 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 1 내지 약 10 중량%, 구체적으로 약 2 내지 약 8 중량%, 좀 더 구체적으로 약 3 내지 약 6 중량% 양의 폴리부텐; 및 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.5 내지 약 6 중량%, 구체적으로 약 1 내지 약 5 중량%, 좀 더 구체적으로 약 2 내지 약 4 중량% 양의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체, 및 선택적으로, 폴리부텐 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 폴리올레핀으로 구성된다.
폴리올레핀을 형성하는 방법은 공지되어 있으며, 광범위하게 다양한 폴리올레핀이 상업적으로 이용가능하다. 적당한 폴리올레핀은 예를 들어, DEXPOLYMERS로부터 EXACT 8210 및 EXACT 8201로서 이용가능한 에틸렌 및 1-옥텐의 공중합체; BP Chemical로부터 INDOPOL H50로서 이용가능한 폴리부텐; 및 Nippon Unicar Company Limited로부터 NUC-G5381로서 이용가능한 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 1 중량% 이하의 에틸렌 단일중합체로 구성된다(또는 이를 배제한다).
일부 실시예에서, 상기 조성물은 1 중량% 이하의 프로필렌 단일중합체로 구성된다(또는 이를 배제한다).
상기 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 15 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 17 내지 약 28 중량%, 좀 더 구체적으로 약 19 내지 약 27 중량% 양의 상기 비관능화된 폴리올레핀으로 구성된다. 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 14 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 15 내지 약 25 중량%, 좀 더 구체적으로 약 16 내지 약 20 중량%의 양으로 존재한다.
상기 비관능화된 폴리올레핀 외에, 상기 조성물은 선택적으로, 산-관능화된 폴리올레핀, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 산-관능화된 수소화 블록 공중합체, 또는 이들의 조합으로 더 구성될 수 있다. 이 문맥상, "산-관능화된"이란 용어는 카르복시산 및 카르복시산 무수물로의 관능화를 포함한다.
상기 산-관능화된 폴리올레핀의 폴리올레핀 함량은 상기 비관능화된 폴리올레핀에 관한 문맥상 앞서 기재된 임의의 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 상기 산-관능화(acid-functionalization)는 예를 들어 말레산, 푸마르산, 말레산 무수물, 또는 이들의 조합으로부터 유도될 수 있다. 적당한 산-관능화된 폴리올레핀은 예를 들어, 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체, 및 말레산 무수물-관능화된 폴리프로필렌을 포함한다. 산-관능화된 폴리올레핀의 형성 방법은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들면 Ward 등의 미국 특허 6,914,097 B2에 기재된 것을 포함한다. 적당한 산-관능화된 폴리올레핀은 또한 상업적으로 이용가능하며, 예를 들면 DuPont으로부터 FUSABOND N493로서 이용가능한 에틸렌 및 1-옥텐의 말레산 무수물-관능화된 공중합체, 및 ExxonMobil Chemical Co.로부터 EXXELOR PO 1020로서 이용가능한 말레산 무수물-관능화된 폴리프로필렌이 있다.
알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 산-관능화된 수소화 블록 공중합체의 수소화된 블록 공중합체 함량은 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체에 관한 문맥에서 앞서 기재된 임의의 수소화된 트리블록 공중합체의 것일 수 있으며, 디블록, 테트라블록, 펜타블록, 및 더 높은 정도의 수소화된 멀티-블록 공중합체를 더 포함할 수 있다. 상기 산-관능화는 예를 들어 말레산, 푸마르산, 말레산 무수물, 또는 이들의 조합으로부터 유도될 수 있다. 산-관능화된 수소화 블록 공중합체를 형성하는 방법은 당업계에 알려져 있다. 적당한 산-관능화된 수소화 블록 공중합체는 또한 상업적으로 이용가능하며, 예를 들면 크레이튼 폴리머즈로부터 Kraton G1901, G1924 및 MD-6684로서 이용가능한 말레산 무수물-그라프트된 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체; 및 크레이튼 폴리머즈로부터 Kraton MD-6670으로서 이용가능한 말레산 무수물-그라프트된 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌-스티렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체가 있다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 상기 산-관능화된 폴리올레핀으로 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성된다.
존재하는 경우, 상기 산-관능화된 폴리올레핀, 산-관능화된 수소화된 블록 공중합체, 또는 이들의 조합은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 2 내지 약 8 중량%, 구체적으로 약 3 내지 약 7 중량%, 좀 더 구체적으로 약 4 내지 약 6 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
상기 폴리(아릴렌 에테르), 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체 및 상기 비관능화된 폴리올레핀 외에, 상기 조성물은 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다. 상기 마그네슘 디히드록사이드(CAS 등록번호 1309-42-8)는 약 0.01 내지 약 15 마이크로미터, 좀 더 구체적으로 10 마이크로미터 이하, 좀 더 구체적으로 5 마이크로미터 이하의 중간입자크기(median particle size)를 가질 수 있다. 상기 마그네슘 디히드록사이드는 합성이거나 천연일 수 있다. 예시적인 천연 마그네슘 디히드록사이드는 Konoshima Chemical Co. Ltd.로부터의 MAGSEEDS N1, N2 및 N3를 포함한다. 상기 마그네슘 디히드록사이드는 선택적으로 표면 처리될 수 있다. 표면 처리의 예는 지방산, 실록산 화합물(아미노 폴리실록산을 포함함), 폴리머 커플링제, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 산-처리된 마그네슘 디히드록사이드, 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드, 또는 이들의 조합으로 구성된다.
마그네슘 디히드록사이드는 상업적으로 이용가능하며, 예를 들면 MAGNIFIN H-5 IV 및 H-5 MV (Albemarle Corporation); KISUMA 5A (Kisuma Chemicals); MGZ-1 및 MGZ-3 (Sakai Chemicals); 및 MAGSHIELD S 및 UF (Martin Marietta Magnesia Specialties)가 있다.
상기 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 20 내지 약 60 중량%, 구체적으로 약 24 내지 약 56 중량%, 좀 더 구체적으로 약 28 내지 약 52 중량%, 좀 더 구체적으로 약 32 내지 약 52 중량%, 좀 더 구체적으로 약 36 내지 약 52 중량%, 훨씬 더 구체적으로 약 42 내지 약 52 중량%, 더 구체적으로 약 44 내지 약 52 중량% 양의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 약 20 내지 약 40 중량%, 구체적으로 약 25 내지 약 35 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 약 40 내지 약 60 중량%, 구체적으로 약 45 내지 약 55 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 43 내지 약 60 중량%, 구체적으로 약 44 내지 약 56 중량%, 좀 더 구체적으로 약 45 내지 약 52 중량%, 좀 더 구체적으로 약 46 내지 약 52 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
상기 조성물이 절연층 조성물인 일부 실시예에서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성될 수 있고, 상기 마그네슘 디히드록사이드의 양은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 40 내지 약 60 중량%, 구체적으로 약 45 내지 약 55 중량%일 수 있다.
상기 조성물이 피복층 조성물인 일부 실시예에서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성될 수 있고, 상기 마그네슘 디히드록사이드의 양은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 40 중량%, 구체적으로 약 25 내지 약 35 중량%일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량% 이하 양의, 호모폴리스티렌, 고무-개질된 폴리스티렌, 또는 이들의 조합으로 더 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 1 중량% 이하의, 상기 폴리(아릴렌 에테르), 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체, 상기 비관능화된 폴리올레핀, 및 상기 산-관능화된 폴리올레핀이 아닌 임의의 폴리머로 구성된다. 예를 들어, 상기 조성물은 폴리스티렌(호모폴리스티렌 및 고무-개질된 폴리스티렌을 포함함), 폴리아미드 및/또는 폴리에스테르를 1 중량% 미만으로 포함할(또는 전적으로 배제할) 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 에루카미드(erucamide)로 더 구성된다. 존재할 경우, 상기 에루카미드는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 0.2 내지 약 3 중량%, 구체적으로 약 0.3 내지 약 2 중량%, 좀 더 구체적으로 약 0.4 내지 약 1 중량%의 양으로 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하의, 상기 마그네슘 디히드록사이드가 아닌 임의의 난연제로 구성된다. 그러한 임의의 기타 난연제의 양은 3 중량% 이하, 1 중량% 이하, 0.5 중량% 이하, 또는 0.1 중량% 이하일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 조성물은 상기 마그네슘 디히드록사이드가 아닌 임의의 난연제를 배제한다. 마그네슘 디히드록사이드가 아닌 난연제는 예를 들어, 브롬화된 폴리머(예를 들면 브롬화 폴리스티렌), 금속 산화물(예를 들어 삼산화안티몬), 금속 디알킬 포스피네이트(예를 들어 알루미늄 트리스(디에틸포스피네이트)(aluminum tris(diethylphosphinate))), 방향족 포스페이트 에스테르(예를 들어 레조시놀 비스(디페닐 포스페이트) 및 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트)), 멜라민 염(예를 들어 멜라민 시아누레이트(melamine cyanurate), 멜라민 포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 및 멜라민 폴리포스페이트), 금속 보레이트 염(metal borate salts) (예를 들어 붕산아연), 및 마그네슘 디히드록사이드가 아닌 금속 수산화물(예를 들어 알루미늄 트리히드록사이드)을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 실질적으로 인(phosphorus)이 없다. 이 문맥상 "실질적으로 없는"이라는 용어는 상기 조성물의 총 중량에 대하여, 0.5 중량% 이하의 인, 좀 더 구체적으로 0.2 중량% 이하의 인을 함유하는 것으로 정의된다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 실질적으로 할로겐이 없다. 이 문맥상 "실질적으로 없는"이라는 용어는 상기 조성물의 총 중량에 대하여, 0.2 중량% 이하의 할로겐, 좀 더 구체적으로 0.05 중량% 이하의 할로겐을 함유하는 것으로 정의된다.
일부 실시예에서, 상기 조성물은 실질적으로 인 및 할로겐이 없다.
피복층 조성물로서 사용하기에 특히 적당한, 상기 조성물의 구체적 실시예는, 약 20 내지 약 30 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 16 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체; 약 22 내지 약 31 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 15 내지 약 22 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 25 내지 약 35 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다. 상기 피복층 조성물에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 선택적으로, 약 3 내지 약 7 중량%의 폴리부텐 및 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성될 수 있다. 상기 피복층 조성물은 선택적으로, 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성될 수 있으며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성된다. 상기 피복층 조성물에서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 선택적으로, 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성될 수 있다.
절연층 조성물로서 사용하기에 특히 적당한, 상기 조성물의 구체적 실시예는, 약 10 내지 약 20 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 13 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체; 약 15 내지 약 25 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 21 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 43 내지 약 56 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다. 상기 절연층 조성물에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 선택적으로, 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성될 수 있다. 상기 절연층 조성물은 선택적으로, 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성될 수 있으며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성된다. 상기 절연층 조성물에서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 선택적으로, 스테아르산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성될 수 있다.
일 실시예는 도체 및 상기 도체를 둘러싸는 절연층으로 구성되는 절연 도체이다. 도 1은 도체(20) 및 절연층(30)으로 구성되는 절연 도체(1)의 단면을 도식적으로 나타낸다.
도체는 알루미늄 또는 알루미늄으로 구성되는 합금, 또는 알루미늄 또는 알루미늄으로 구성되는 합금으로 구성되는 클래딩된 도체(cladded conductor)로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 피복(코팅)된 도체는 구리 또는 구리로 구성되는 합금, 또는 구리 또는 구리로 구성되는 합금으로 구성되는 클래딩된 도체로 구성된다. 광 도체의 사용도 또한 고려된다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 고형 도체, 또는 둥근 가닥(round strand) 또는 압축되거나 소형의 가닥 도체로서, UL 83 (2008년 개정), 또는 UL 44 (2008년 개정), 또는 UL 854 (2007년 개정), 또는 ISO 6722 (2판, 2006-08-01), 또는 ISO 14572 (2판, 2006-11-15), 또는 ASTM B256-02 (2002년 개정), 또는 ASTM B800-05 (2005년 개정), 또는 ASTM B566-04a (2004년 개정), 또는 ASTM B609M-04 (2004년 개정) 및 UL1581 (2008년 개정)에 명시된 성능 요건을 필수적으로 충족하거나 이를 초과한다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 고형 도체, 또는 둥근 가닥 또는 압축되거나 소형의 가닥 도체로서, UL1581 (2008년 개정), 또는 UL 2556 (2007년 개정) 또는 ISO 6722 (2판, 2006-08-01) 및/또는 ASTM B258-2에 명시된 테스트 방법 요건을 필수적으로 충족하거나 이를 초과한다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 단일 도체(single conductor), 단일 가닥, 복수의 단일 도체, 또는 복수의 가닥 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 단일 도체 또는 복수의 가닥은 묶거나(bundled), 꼬거나(twisted), 또는 땋아서(braided) 도체를 형성할 수 있다. 한 가닥의 도체를 구성하기 위해 사용되는 개별 단일 도체는 동일 직경으로 또는 다른 가닥들과 다른 직경으로 당겨지며 임의의 미국 전선 규격(American Wire Gauge; AWG)의 직경 또는 기타의 표준 규격 수를 가질 필요는 없다. 또한, 상기 도체는 둥근형, 계란형, 정사각형, 직사각형(oblong) 또는 사다리꼴과 같이 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 도체는 적어도 하나의 다음 요건을 충족하는 단면을 가질 수 있다: (i) AWG 56 내지 AWG 26의 AWG; (ii) 0.000122 내지 0.128 mm2의 공칭 단면적(ASTM B258-02에 따라 AWG 56 내지 AWG 26에 대응); (iii) 0.0124 내지 0.404 mm의 공칭 지름(UL 1581, 4판, 표 20.1에 따라 AWG 56 내지 AWG 26에 대응). 상기 피복 도체의 피복은 0.010 내지 0.85 mm의 두께를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 AWG 56 내지 AWG 26의 AWG 수를 갖는 단면을 갖는다. 이 범위 내에서, 상기 도체는 AWG 30 이상, 좀 더 구체적으로 AWG 35 이상의 AWG 수의 단면을 가질 수 있다. 또한 이 범위 내에서, 상기 도체는 AWG 50 이하, 좀 더 구체적으로 AWG 45 이하의 AWG 수의 단면을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 0.000122 내지 0.128 mm2의 공칭 단면적(ASTM B258-02에 따라 AWG 56 내지 AWG 26에 대응)을 갖는다. 이 범위 내에서, 상기 도체는 0.000497 mm2 (ASTM B258-02에 따르면 AWG 50) 단면 이상의, 또는 좀 더 구체적으로 0.00487 mm2 (ASTM B258-02에 따르면 AWG 40) 이상의 공칭 단면을 가질 수 있다. 또한 이러한 범위 내에서, 상기 도체는 0.0507 mm2 (ASTM B258-02에 따르면 AWG 30) 이하의, 또는 좀 더 구체적으로 0.0159 mm2 (ASTM B258-02에 따르면 AWG 35) 이하의 공칭 단면적을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 0.0124 내지 0.404 mm의 공칭 지름(UL 1581, 4판, 표 20.1에 따라 AWG 56 내지 AWG 26에 대응)을 갖는다. 이러한 범위 내에서, 상기 도체는 0.0251 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 50) 단면 이상의, 또는 좀 더 구체적으로 0.0447 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 40) 이상의 공칭 지름을 가질 수 있다. 또한 이러한 범위 내에서, 상기 도체는 0.254 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 30) 이하의, 또는 좀 더 구체적으로 0.142 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 35) 이하의 공칭 지름을 가질 수 있다. UL 1581, 4판, 표 20.1에 따른 최대 및 최소 범위의 공칭 지름이 또한 여기에 적용될 수 있을 것이다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 (i) AWG 24 내지 AWG 5의 AWG; (ii) 0.205 내지 16.8 mm2의 단면적(ASTM B256-02에 따라 AWG 24 내지 AWG 5에 대응); (iii) 0.511 내지 4.62 mm의 공칭 지름(UL 1581, 4판, 표 20.1에 따라 AWG 24 내지 AWG 5에 대응) 중 하나 이상을 충족하는 단면을 갖는다. 일부 실시예에서, 상기 피복 도체의 피복은 0.25 내지 8 mm의 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 AWG 24 내지 AWG 5의 AWG 수를 갖는 단면을 갖는다. 이 범위 내에서, 상기 도체는 AWG 10 이상, 좀 더 구체적으로 AWG 12 이상의 AWG 수의 단면을 가질 수 있다. 또한 이 범위 내에서, 상기 도체는 AWG 20 이하, 좀 더 구체적으로 AWG 15 이하의 AWG 수의 단면을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 0.205 내지 16.8 mm2의 공칭 단면적(ASTM B256-02에 따라 AWG 24 내지 AWG 5에 대응)을 갖는다. 이 범위 내에서, 상기 도체는 0.52 mm2 (ASTM B258-02에 따르면 AWG 20) 단면 이상의, 또는 좀 더 구체적으로 1.65 mm2 (ASTM B256-02에 따르면 AWG 15) 이상의 공칭 단면을 가질 수 있다. 또한 이 범위 내에서, 상기 도체는 5.26 mm2 (ASTM B256-02에 따르면 AWG 10) 이하의, 또는 좀 더 구체적으로 3.31 mm2 (ASTM B256-02에 따르면 AWG 12) 이하의 공칭 단면적을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 도체는 0.511 내지 4.62 mm의 공칭 지름(UL 1581, 4판, 표 20.1에 따라 AWG 24 내지 AWG 5에 대응)을 갖는다. 이 범위 내에서, 상기 도체는 0.813 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 20) 단면 이상의, 또는 좀 더 구체적으로 1.45 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 15) 이상의 공칭 지름을 가질 수 있다. 또한 이 범위 내에서, 상기 도체는 2.588 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 10) 이하의, 또는 좀 더 구체적으로 2.05 mm (UL 1581, 4판, 표 20.1에 따르면 AWG 12) 이하의 공칭 지름을 가질 수 있다. UL 1581, 4판, 표 20.1에 따른 최대 및 최소 범위의 공칭 지름이 또한 여기에 적용될 수 있다.
상기 절연층의 두께는 구체적으로 제한되지 않으며, 더 작은 두께가 효율상 바람직할 수 있다. 비록 상기 절연층의 두께가 상기 도체의 지름에 의존하지만, 상기 피복의 두께는 보통 약 0.01 내지 약 8.0 밀리미터이다.
일부 실시예에서, 상기 절연층은 약 0.010 내지 약 0.85 mm의 두께를 갖는다. 이 범위 내에서, 상기 두께는 0.100 mm 이상, 구체적으로 0.250 mm 이상일 수 있다. 또한 이 범위 내에서, 상기 두께는 0.60 mm 이하, 구체적으로 0.50 mm 이하일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 절연층은 약 0.25 내지 약 8 mm의 두께를 갖는다. 이 범위 내에서, 상기 두께는 0.5 mm 이상, 구체적으로 1.5 mm 이상일 수 있다. 또한 이 범위 내에서, 상기 두께는 5 mm 이하, 구체적으로 3 mm 이하일 수 있다.
상기 절연층은, 약 10 내지 약 35 중량%, 구체적으로 약 12 내지 약 30 중량%, 좀 더 구체적으로 약 14 내지 약 26 중량% 양의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 16 중량%, 구체적으로 약 9 내지 약 15 중량%, 좀 더 구체적으로 약 9.5 내지 약 14 중량%, 좀 더 구체적으로 약 9.5 내지 약 13 중량%의 양으로 존재하는, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체 (상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하, 구체적으로 약 80,000 내지 200,000 원자질량단위, 좀 더 구체적으로 약 100,000 내지 약 150,000 원자질량단위, 좀 더 구체적으로 약 110,000 내지 약 130,000 원자질량단위의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 15 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 17 내지 약 28 중량%, 좀 더 구체적으로 약 19 내지 약 27 중량% 양의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 15 내지 약 25 중량%, 좀 더 구체적으로 약 16 내지 약 20 중량% 양의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 20 내지 약 60 중량%, 구체적으로 약 24 내지 약 56 중량%, 좀 더 구체적으로 약 28 내지 약 52 중량% 양의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 절연층 조성물로 구성되고, 상기 모든 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물은 또한 상기 조성물의 총 중량을 기준으로, 약 2 내지 약 8 중량%, 구체적으로 약 3 내지 약 7 중량%, 좀 더 구체적으로 약 4 내지 약 6 중량% 양의, 산-관능화된 폴리올레핀, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 산-관능화된 수소화 블록 공중합체, 또는 이들의 조합으로 더 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 절연 도체는 상기 절연층을 둘러싸는 피복층으로 더 구성되는 케이블이다. 도 2는 2개의 도체(20)로 구성되는 케이블(10)을 도식적으로 나타내며, 각 도체는 피복층(40)으로 둘러싸인 절연층(30)으로 둘러싸인다. 2개의 도체, 절연층 및 피복층으로 구성되는 케이블의 구체적 예는 H03Z1Z1H2-F 케이블이며(간단히 "H03 케이블"), 이는 하모니제이션 문건 HD21.14 S1, "450/750 V 이하의 정격 전압 및 열가소성 절연체를 갖는 케이블. 14부: 할로겐-프리(halogen-free) 열가소성 화합물로 절연 및 피복된 가요성 케이블(코드)"(2003년 5월)에 상세히 기재되어 있다. 여기 기재된 상기 절연층 조성물 및 피복층 조성물을 이용하여, HD21.14 S1 기준의 물리적 요건을 만족시키고, IEC 60332-1-1 (2004-07)의 가연성 시험을 통과하며, IEC 60332-1-1 (2004-07) 값의 연기 밀도 시험에서 적어도 40%, 구체적으로 50%, 좀 더 구체적으로 60%의 광 투과도를 달성하는 H03 케이블을 제조할 수 있게 되었다.
일부 실시예에서, 상기 피복층은 약 0.01 내지 약 8 mm, 구체적으로 약 0.02 내지 약 2 mm, 좀 더 구체적으로 약 0.03 내지 약 1.2 mm의 두께를 갖는다.
일부 실시예에서, 상기 케이블은 2개 이상의 절연 도체로 구성된다. 이들 실시예 중 일부에서, 상기 2개 이상의 도체는 각각 상기 도체들 사이에서 연속된 절연층에 의해 둘러싸인다. 이들 중 다른 실시예에서, 상기 2개 이상의 도체 각각은 절연층에 의해 둘러싸이며, 임의의 주어진 절연 도체의 절연층은 하나 이상의 인접 절연 도체의 절연층(들)과 물리적 접촉될 수 있다. 이들 중 다른 실시예에서, 상기 2개 이상의 도체 각각은 절연층에 의해 둘러싸이며, 임의의 주어진 절연 도체의 절연층은 임의의 다른 절연 도체들의 절연층(들)과 물리적 접촉되지 않는다. 상기 절연 도체들 중 하나 이상은 선택적으로, 피복층의 일부에 의해 임의의 인접한 절연 도체로부터 분리될 수 있다.
상기 피복층은 약 10 내지 약 35 중량%, 구체적으로 약 12 내지 약 30 중량%, 좀 더 구체적으로 약 14 내지 약 26 중량% 양의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 16 중량%, 구체적으로 약 9 내지 약 15 중량%, 좀 더 구체적으로 약 9.5 내지 약 14 중량%, 좀 더 구체적으로 약 9.5 내지 약 13 중량%의 양으로 존재하는, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체 (상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하, 구체적으로 약 80,000 내지 200,000 원자질량단위, 좀 더 구체적으로 약 100,000 내지 약 150,000 원자질량단위, 좀 더 구체적으로 약 110,000 내지 약 130,000 원자질량단위의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 15 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 17 내지 약 28 중량%, 좀 더 구체적으로 약 19 내지 약 27 중량% 양의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 30 중량%, 구체적으로 약 15 내지 약 25 중량%, 좀 더 구체적으로 약 16 내지 약 20 중량% 양의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 40 내지 약 60 중량%, 구체적으로 약 45 내지 약 55 중량% 양의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 피복층 조성물로 구성될 수 있고, 상기 모든 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 한다. 비슷한 명칭의 성분들이 상기 절연층 및 상기 피복층에서 동일하거나 다를 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 절연층에서 사용된 폴리(아릴렌 에테르)는 상기 피복층에서 사용된 폴리(아릴렌 에테르)와 동일하거나 다를 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물은 또한 약 2 내지 약 8 중량%, 구체적으로 약 3 내지 약 7 중량%, 좀 더 구체적으로 약 4 내지 약 6 중량% 양의, 산-관능화된 폴리올레핀, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 산-관능화된 수소화 블록 공중합체, 또는 이들의 조합으로 더 구성된다.
절연층 및 피복층으로 구성되는 절연 도체에 관한 일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물은 약 20 내지 약 40 중량%, 구체적으로 약 25 내지 약 35 중량% 양의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
절연층 및 피복층으로 구성되는 절연 도체에 관한 일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물은 약 10 내지 약 20 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 13 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체; 약 15 내지 약 25 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 21 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 43 내지 약 56 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 또한 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물은 또한 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성된다. 일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물의 마그네슘 디히드록사이드는 스테아르산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
절연층 및 피복층으로 구성되는 절연 도체에 관한 일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물은 약 20 내지 약 30 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 약 9 내지 약 15 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하, 구체적으로 약 80,000 내지 200,000 원자질량단위, 좀 더 구체적으로 약 100,000 내지 약 150,000 원자질량단위, 좀 더 구체적으로 약 110,000 내지 약 130,000 원자질량단위의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 22 내지 약 31 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 15 내지 약 22 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 25 내지 약 35 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물의 비관능화된 폴리올레핀은 약 3 내지 약 7 중량%의 폴리부텐 및 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물은 또한 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물의 마그네슘 디히드록사이드는 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
절연층 및 피복층으로 구성되는 절연 도체에 관한 구체적 일 실시예에서, 상기 절연층 조성물은
약 10 내지 약 20 중량%의 폴리(아릴렌 에테르);
약 8 내지 약 13 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체;
약 15 내지 약 25 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 21 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및
약 43 내지 약 56 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되며,
상기 피복층 조성물은
약 20 내지 약 30 중량%의 폴리(아릴렌 에테르);
약 9 내지 약 15 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체;
약 22 내지 약 31 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 15 내지 약 22 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및
약 25 내지 약 35 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물의 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는, 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 절연층 조성물의 마그네슘 디히드록사이드는 스테아르산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물의 비관능화된 폴리올레핀은 약 3 내지 약 7 중량%의 폴리부텐 및 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물은 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 피복층 조성물의 마그네슘 디히드록사이드는 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성된다.
본 발명은 적어도 다음과 같은 실시예들을 포함한다.
실시예 1: 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체 약 8 내지 약 16 중량%(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 14 내지 약 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 비관능화된 폴리올레핀 약 15 내지 약 30 중량%; 및 약 20 내지 약 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물(상기 모든 중량%는 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 함).
실시예 2: 실시예 1의 조성물로서, 약 2 내지 약 8 중량%의, 산-관능화된 폴리올레핀, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 산-관능화된 수소화 블록 공중합체, 또는 이들의 조합으로 더 구성되는 조성물.
실시예 3: 실시예 2의 조성물로서, 상기 산-관능화된 폴리올레핀으로 구성되는 조성물.
실시예 4: 실시예 3의 조성물로서, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 조성물.
실시예 5: 실시예 1-4 중 임의의 조성물로서, 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체로 구성되는 조성물.
실시예 6: 실시예 1-5 중 임의의 조성물로서, 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체는 약 5 내지 약 35 중량%의 1-옥텐 함량으로 구성되는 조성물.
실시예 7: 실시예 1-6 중 임의의 조성물로서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 1 내지 약 10 중량%의 폴리부텐으로 더 구성되는 조성물.
실시예 8: 실시예 1-6 중 임의의 조성물로서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 0.5 내지 약 6 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 조성물.
실시예 9: 실시예 1-6 중 임의의 조성물로서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 1 내지 약 10 중량%의 폴리부텐 및 약 0.5 내지 약 6 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 조성물.
실시예 10: 실시예 1-9 중 임의의 조성물로서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체, 및 선택적으로, 폴리부텐 및 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 폴리올레핀으로 구성되는 조성물.
실시예 11: 실시예 1-10 중 임의의 조성물로서, 1 중량% 이하의 에틸렌 단일중합체로 구성되는 조성물.
실시예 12: 실시예 1-11 중 임의의 조성물로서, 1 중량% 이하의 프로필렌 단일중합체로 구성되는 조성물.
실시예 13: 실시예 1-12 중 임의의 조성물로서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 표면-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 14: 실시예 13에 있어서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 산-처리된 마그네슘 디히드록사이드, 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드, 또는 이들의 조합으로 구성되는 조성물.
실시예 15: 실시예 1-14 중 임의의 하나에 있어서, 약 20 내지 약 40 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 16: 실시예 1-14 중 임의의 하나에 있어서, 약 40 내지 약 60 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 17: 실시예 1-14 및 16 중 임의의 하나에 있어서, 약 43 내지 약 60 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 18: 실시예 1-17 중 임의의 하나에 있어서, 약 0.2 내지 약 3 중량%의 에루카미드로 더 구성되는 조성물.
실시예 19: 실시예 1-18 중 임의의 하나에 있어서, 상기 마그네슘 디히드록사이드가 아닌 임의의 난연제 5 중량% 이하로 구성되는 조성물.
실시예 20: 실시예 1-15, 18 및 19 중 임의의 하나에 있어서, 약 20 내지 약 30 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 16 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체; 약 22 내지 약 31 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 15 내지 약 22 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 25 내지 약 35 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 21: 실시예 20에 있어서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 3 내지 약 7 중량%의 폴리부텐 및 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 조성물.
실시예 22: 실시예 20 또는 21에 있어서, 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 조성물.
실시예 23: 실시예 20-22 중 어느 하나에 있어서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 24: 실시예 1-14 및 16-19 중 임의의 하나에 있어서, 약 10 내지 약 20 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 13 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체; 약 15 내지 약 25 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 21 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 43 내지 약 56 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 25: 실시예 24에 있어서, 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 조성물.
실시예 26: 실시예 24 또는 25에 있어서, 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 조성물.
실시예 27: 실시예 24-26 중 어느 하나에 있어서, 상기 마그네슘 디히드록사이드는 스테아르산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 조성물.
실시예 28: 도체; 및 상기 도체를 둘러싸는 절연층으로 구성되는 절연 도체로서, 상기 절연층은 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체 약 8 내지 약 16 중량%(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 14 내지 약 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 비관능화된 폴리올레핀 약 15 내지 약 30 중량%; 및 약 20 내지 약 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성(상기 모든 중량%는 상기 절연층 조성물의 총 중량을 기준으로 함)되는 절연층 조성물로 구성되는, 절연 도체.
실시예 29: 실시예 28에 있어서, 상기 절연층 조성물은 약 2 내지 약 8 중량%의, 산-관능화된 폴리올레핀, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 산-관능화된 수소화 블록 공중합체, 또는 이들의 조합으로 더 구성되는 절연 도체.
실시예 30: 실시예 28 또는 29에 있어서, 상기 절연층을 둘러싸는 피복층으로 더 구성되고, 상기 피복층은 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 16 중량%의, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 15 내지 약 30 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 40 내지 약 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 피복층 조성물로 구성(상기 모든 중량%는 상기 피복층 조성물의 총 중량을 기준으로 함)되는, 절연 도체.
실시예 31: 실시예 30에 있어서, 상기 피복층 조성물은 약 2 내지 약 8 중량%의, 산-관능화된 폴리올레핀, 알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 산-관능화된 수소화 블록 공중합체, 또는 이들의 조합으로 더 구성되는, 절연 도체.
실시예 32: 실시예 30 또는 31에 있어서, 상기 절연층 조성물은 약 20 내지 약 40 중량%의 상기 히드록사이드로 구성되는 절연 도체.
실시예 33: 실시예 30-32 중 어느 하나에 있어서, 상기 절연층 조성물은 약 10 내지 약 20 중량%의 상기 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 13 중량%의 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체; 약 15 내지 약 25 중량%의 상기 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 21 중량%의 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 43 내지 약 56 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 절연 도체.
실시예 34: 실시예 33에 있어서, 상기 절연층 조성물의 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 절연 도체.
실시예 35: 실시예 33 또는 34에 있어서, 상기 절연층 조성물은 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 절연 도체.
실시예 36: 실시예 33-35 중 어느 하나에 있어서, 상기 절연층 조성물의 마그네슘 디히드록사이드는 스테아르산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 절연 도체.
실시예 37: 실시예 30-32 중 어느 하나에 있어서, 상기 피복층 조성물은 약 20 내지 약 30 중량%의 상기 폴리(아릴렌 에테르); 약 9 내지 약 15 중량%의 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 22 내지 약 31 중량%의 상기 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 15 내지 약 22 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 25 내지 약 35 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는, 절연 도체.
실시예 38: 실시예 37에 있어서, 상기 피복층 조성물의 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 3 내지 약 7 중량%의 폴리부텐 및 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 절연 도체.
실시예 39: 실시예 37 또는 38에 있어서, 상기 피복층 조성물은 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는, 절연 도체.
실시예 40: 실시예 37-39 중 어느 하나에 있어서, 상기 피복층 조성물의 상기 마그네슘 디히드록사이드는 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 절연 도체.
실시예 41: 실시예 30에 있어서, 상기 절연층 조성물은 약 10 내지 약 20 중량%의 상기 폴리(아릴렌 에테르); 약 8 내지 약 13 중량%의 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체; 약 15 내지 약 25 중량%의 상기 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 14 내지 약 21 중량%의 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 43 내지 약 56 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드로 구성되며, 상기 피복층 조성물은 약 20 내지 약 30 중량%의 상기 폴리(아릴렌 에테르); 약 9 내지 약 15 중량%의 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체(상기 비관능화 수소화된 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가짐); 약 22 내지 약 31 중량%의 비관능화된 폴리올레핀(상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 15 내지 약 22 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성됨); 및 약 25 내지 약 35 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는, 절연 도체.
실시예 42: 실시예 41에 있어서, 상기 절연층 조성물의 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 절연 도체.
실시예 43: 실시예 41 또는 42에 있어서, 상기 절연층 조성물은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는, 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되는, 절연 도체.
실시예 44: 실시예 41-43 중 어느 하나에 있어서, 상기 절연층 조성물의 상기 마그네슘 디히드록사이드는 스테아르산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 절연 도체.
실시예 45: 실시예 41-44 중 어느 하나에 있어서, 에서, 상기 피복층 조성물의 상기 비관능화된 폴리올레핀은 약 3 내지 약 7 중량%의 폴리부텐 및 약 1.5 내지 약 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 더 구성되는 절연 도체.
실시예 46: 실시예 41-45 중 어느 하나에 있어서, 상기 피복층 조성물은 약 3 내지 약 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀으로 더 구성되며, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체로 구성되는 절연 도체.
실시예 47: 실시예 41-46 중 어느 하나에 있어서, 상기 피복층 조성물의 상기 마그네슘 디히드록사이드는 아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드로 구성되는 절연 도체.
본 발명은 아래의 비제한적 예에 의해 더 설명된다.
예 1-20
이들 예는 조성물 및 절연층 내 상기 조성물로 구성되는 절연 도체에 관한 것이다.
상기 조성물을 제조하는데 사용된 성분들은 표 1에 요약된다.
성분 설명
PPE, 0.46 IV 25℃, 클로로포름에서 측정시 0.46 dl/g의 고유점도를 갖는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르), CAS 등록번호 25134-01-4;
SABIC Innovative Plastics로부터 PPO 646으로 분말 형태로 입수됨
PPE, 0.40 IV 25℃, 클로로포름에서 측정시 0.40 dl/g의 고유점도를 갖는 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌 에테르), CAS 등록번호 25134-01-4;
SABIC Innovative Plastics로부터 PPO 640으로 분말 형태로 입수됨
SEBS 1641 230℃, 5 kg 하중에서 ASTM D1238에 따라 측정시 용융 질량-유동 속도가 없고, 33%의 폴리스티렌 함량, 높은 분자량을 갖는, 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체, CAS 등록번호 66070-58-4;
Kraton Polymers Ltd.로부터 KRATON G1641로서 분말 형태로 입수됨
SEBS 1650 230℃, 5 kg 하중에서 ASTM D1238에 따라 측정시 10분당 1g 미만의 용융 질량-유동 속도, 30%의 폴리스티렌 함량, 약 117,000의 중량평균분자량을 갖는, 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체, CAS 등록번호 66070-58-4;
Kraton Polymers Ltd.로부터 KRATON G1650으로서 분말 형태로 입수됨
SEBS 1651 230℃, 5 kg 하중에서 ASTM D1238에 따라 측정시 용융 질량-유동 속도가 없고, 33%의 폴리스티렌 함량, 약 240,000-300,000의 중량평균분자량을 갖는, 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체, CAS 등록번호 66070-58-4;
Kraton Polymers Ltd.로부터 KRATON G1651로서 분말 형태로 입수됨
SEBS 1726 약 70중량% 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌) 디블록 공중합체 및 약 30중량% 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체의 혼합물, 상기 혼합물은 190℃, 2.16 kg 하중에서 ASTM D1238에 따라 측정시 10분당 15-23g의 용융 질량-유동 속도, 30%의 폴리스티렌 함량을 가짐;
Kraton Polymers Ltd.로부터 KRATON G1726으로서 펠릿 형태로 입수됨
POE 8210 에틸렌 및 1-옥텐의 공중합체, CAS 등록번호 26221-73-8, 190℃, 2.16 kg의 하중에서 ISO 1133에 따라 측정시 분당 약 10 dg(데시그램)의 용융 유동 속도를 가짐; DEXPOLYMERS로부터 EXACT 8210으로서 펠릿 형태로 입수됨
POE 8201 에틸렌 및 1-옥텐의 공중합체, CAS 등록번호 26221-73-8, 190℃, 2.16 kg의 하중에서 ISO 1133에 따라 측정시 분당 약 1.1 데시그램의 용융 유동 속도를 가짐; DEXPOLYMERS로부터 EXACT 8201로서 펠릿 형태로 입수됨
폴리부텐 약 800의 수평균분자량, 약 1.6의 다분산지수, 및 100℃ 온도에서 약 100-115 센티스토크(centistokes)의 점도를 갖는 폴리부텐, BP Chemical로부터 INDOPOL H50로서 액체 형태로 입수됨
EVA 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, CAS 등록번호 24937-78-8, 약 17-19 중량%의 비닐아세테이트 함량을 갖고, 190℃, 2.16 kg 하중에서 ASTM D1238에 따라 측정시 10분당 약 135-175g의 용융지수를 가짐; PETROCHEMICALS로부터 EVATANE 18-150로서 펠릿 형태로 입수됨
EAA 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, CAS 등록번호 9010-86-0, 약 23 중량%의 에틸 아크릴레이트 함량을 가짐, Nippon Unicar Company Limited로부터 NUC-6510으로서 펠릿 형태로 입수됨
LLDPE 선형 저밀도 폴리에틸렌,
Nippon Unicar Company Limited로부터 NUC-G5381 로서 입수됨
POE-MA 에틸렌 및 1-옥텐의 말레산 무수물-관능화된 공중합체, D792에 따라 측정시 약 0.87 g/ml의 밀도, 190℃, 2.16 kg 하중에서 ASTM D1238에 따라 측정시 10분당 약 1.6g의 용융 유동 속도를 가짐,
DuPont으로부터 FUSABOND N493으로서 펠릿 형태로 입수됨
PP-MA 말레산 무수물-관능화된 폴리프로필렌, CAS 등록번호 25722-45-6, 약 0.90 g/cm3의 밀도, 및 ASTM D123에 따라 190℃, 1.2 kg 하중에서 측정시 10분당 110g의 용융 질량-유동 속도를 가짐, ExxonMobil Chemical Co.로부터 EXXELOR PO 1020로서 펠릿 형태로 입수됨
SEBS-MA 말레산 무수물-관능화된 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 트리블록 공중합체, CAS 등록번호 124578-11-6, 230℃, 5 kg 하중에서 ASTM D1238에 따라 측정시 10분당 약 14 내지 28g의 용융 흐름을 갖고 약 1.4 내지 2.0 중량%의 결합 말레산 무수물 함량을 가짐,
Kraton Polymers Ltd.로부터 KRATON FG1901로서 펠릿 형태로 입수됨
Mg(OH)2 5A 약 3 중량% 스테아르산으로 표면 처리된 마그네슘 디히드록사이드,
Kisuma Chemicals로부터 KISUMA 5A로서 분말 형태로 입수됨
Mg(OH)2 H5IV 아미노 폴리실록산으로 표면 처리된 마그네슘 디히드록사이드,
Albemarle로부터 MAGNIFIN H-5 IV로서 분말 형태로 입수됨
Mg(OH)2 H5MV 전용 제제(proprietary agent)로 표면 처리된 마그네슘 디히드록사이드,
Albemarle로부터 MAGNIFIN H-5 MV로서 분말 형태로 입수됨
항산화제 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트의 분말 혼합물, CAS 등록번호 2082-79-3, CIBA로부터 IRGANOX 1076로 입수됨; 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4'-디일비스포스포나이트(diylbisphosphonite), Clariant로부터 HOSTANOX P-EPQ로서 입수됨; 및 2',3-비스 [[3-[3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐]]프로피오닐]]프로피오노히드라지드, CAS 등록번호 32687-78-8. CIBA로부터 IRGANOX MD1024로 입수됨
Erucamide 에루카미드, CAS 등록번호 112-84-5, 분말 형태로 입수됨
아미노실리콘 25℃에서 10-50 센티스토크의 점도를 갖는 아미노-관능화된 폴리실록산,
Momentive로부터 SF 1706로서 액체 형태로 입수됨
TMPS 트리메틸페닐실세스퀴옥산(Trimethylphenylsilsesquioxane), CAS 등록번호 73559-47-4, Dow Corning으로부터 DC 8008로서 액체 형태로 입수됨
PHTS 페닐-말단, 히드록시-말단의 실세스퀴옥산(silsesquioxane), CAS 등록번호 181186-39-0, Dow Corning으로부터 Dow Corning 217 플레이크 수지로서 이용가능함
붕산아연 붕산아연 3.5 수화물, CAS 등록번호 138265-88-0, U.S. Borax Inc.로부터 FIREBRAKE ZB로서 분말 형태로 입수됨
나노클레이/LLDPE
마스터배치		 선형 저밀도 폴리에틸렌 내 50 중량% 마스터배치의 나노클레이,
Nanocor로부터 nanoMax-PE로서 펠릿 형태로 입수됨
Ca 몬타네이트 칼슘 몬타네이트, Clariant로부터 LICOMONT CaV 102로서 과립상 형태로 입수됨
부분 비누화된
몬타네이트 에스테르		 부분적으로 비누화된 몬타네이트 에스테르, Clariant로부터 LICOWAX OP로서 분말 형태로 입수됨
몬타네이트 에스테르 다관능성 알코올을 갖는 몬탄산의 에스테르, Clariant로부터 LICOMONT ET 141로서 플레이크 형태로 입수됨
PE 왁스 저분자량 폴리에틸렉 왁스, Mitsui로부터 HIWAX 110P로서 고체 형태로 입수됨
카본블랙 약 320 g/l의 벌크 밀도를 갖는 카본블랙, Cabot Specialty Chemicals Inc.로부터 MONARCH 800으로서 분말 형태로 입수됨
조성물들은 아래의 일반적 절차에 따라 제조되었다. 펠릿 형태의 성분들은 서로 건조 블렌딩되었다. 액체 형태 및 플레이크 형태의 성분들 뿐만 아니라 분말 형태의 성분들도 서로 건조 블렌딩되었다. 압출기는 Toshiba 2 lobe TEM-37BS 이었다. 모든 성분들은 분말 공급기 및 펠릿 공급기로 상류로(upstream) 공급되었다. 혼합 온도는 240℃였다. 나사 속도는 분당 450 회전이었고, 처리량(throughput)은 35 kg/hr였다.
물리적 시험 물품은 NISSEI ES3000-25E 사출성형기를 이용하여 사출 성형되었으며, 주입된 열가소성 물질은 약 260℃의 초기 온도를 갖고, 몰드는 약 40℃의 온도를 가졌다. 상기 몰드 칫수는 대응하는 ASTM 시험 절차에 따라 특정되었다.
와이어 및 케이블 샘플들이 또한 준비되었다. 샘플들은 WTL EXL50 압출코팅기를 이용하여 준비되었다. 와이어는 미국 전선 규격(AWG) 18 구리 도체로서 1.02 mm 직경 및 3.4 mm의 절연 외부 직경을 갖는 것을 이용하였다. 상기 와이어를 (예비 가열 없이) 245℃의 온도에서 열가소성 조성물로 압출 코팅하였다. 케이블은 H03Z1Z1H2-F 케이블(간략히 "H03 케이블")로서 2개의 AWG 18 구리 도체, 2.25 mm의 절연 외부 직경, 및 3.6 mm(최소 단면) 및 5.8 mm(최대 단면)의 피복 외부 칫수를 갖는 것이었다. H03Z1Z1H2-F 케이블의 도면은 도 2로서 제시된다. 도 2에서, 케이블(10)의 일부분은 각각이 절연체(30)로 둘러싸인 2개의 전도성 와이어(20)로 구성되며, 상기 절연체(30) 자체는 피복(40)으로 둘러싸인다. 상기 케이블의 절연층 및 피복층은 각각 245℃에서 공압출되었다(coextruded).
물리적 시험이 표 2에 요약된 바와 같이 수행되었다.
특성 표준 조건
용융 질량-유동 속도 ASTM D1238-10 250℃, 10 kg 하중, 300초 체류시간
굴곡 탄성률 ASTM D790-10 23℃, 6.4 mm 샘플 두께, 12.5 mm/분 시험 속도
파단인장강도,
파단인장신율		 ASTM D638-10 23℃, 50 mm/분 시험 속도
듀로미터 경도 (Durometer hardness) ASTM D2240-05 (2010) 타입 A ("쇼어 A"), 23℃, 6.4 mm 샘플 두께, 30초 판독 시간(time to read)
비중 ASTM D792-08 23℃
가연성(Flammability) UL 94 수직연소시험 --
연기 밀도
(Smoke density)		 ASTM E662-09 플라크(plaque) 크기 76 mm x 76 mm x 3 mm;
보고된 값은 3개의 플라크에 대한 최대 연기 밀도 DsMx의 평균이다.
절연 도체 시험은 표 3에 요약된 바와 같이 수행되었다. 표면 외관은 시각적으로, 그리고 손가락 끝으로 만져서 판단하였다.
특성 표준, 조건
절연체 및 피복의 인장강도 EN 60811-1-1 (열화 전(before aging)) 및 EN 60811-1-2 (열화 후), 250 mm/분 시험 속도.
가연성 IEC 60332-1-1 (2004-07), 단일 수직 연소
H03 케이블의 연기방출 IEC 61034-1, 3.0판
마그네슘 디히드록사이드 타입이 다른 3가지 조성물에 대한 데이터는 표 4에 제시된다. 표 4에서 예시 번호에 이은 "(I)"는 그 예가 본 발명에 의한 것임(inventive)을 의미한다. 3가지 샘플 모두는 와이어 인장강도, 인장신율, 열화 후 인장강도, 열화 후 인장신율 및 가연성에 있어 HD21.14 표준을 충족한다. 예 3은 표면이 백색이고 매끄러우며, 끈적거리지 않다는 점에서 최고의 표면 특성을 나타내며, 상기 표면은 스크래치되었을 때 백색 마크를 나타내지 않는다.
예 1 (I) 예 2 (I) 예 3 (I)
조성물
PPE, 0.46 IV 30 30 30
SEBS G1650 10 10 10
POE 8210 18 18 18
POE 8201 5 5 5
폴리부텐 5 5 5
POE-MA 5 5 5
Mg(OH)2 5A 27 0 0
Mg(OH)2 H5MV 0 27 0
Mg(OH)2 H5IV 0 0 27
항산화제 1.1 1.1 1.1
에루카미드 0.2 0.2 0.2
시험 샘플 특성
용융 질량-유동 속도 (g/10 분) 12.6 10.2 12.3
굴곡 탄성률 (MPa) 56 48 46
쇼어(Shore) A 경도 90 89 89
파단인장강도 (MPa) 9.8 10.4 11.2
파단인장신율 (%) 181 200 166
비중 (g/cm3) 1.13 -- 1.14
연기 밀도, ASTM E662-09 177 149 254
와이어 특성
인장강도 (MPa) 14.6 13.7 13.7
인장신율 (%) 238 243 215
열화 후 인장강도 (MPa) 14.6 -- 16.1
열화 후 인장신율 (%) 210 　 193
가연성, IEC60322-1-1 통과 통과 통과
60초 가열(fire) 적용 후 연소시간(초) 40 59 18
거리 A 232 163 225
거리 B 490 490 490
표면 외관 노랑, 매끄러움 노랑, 끈적거림 백색, 매끄러움
스크래치 백화 없음 있음 없음
비관능화된 폴리올레핀 타입에 있어 주로 다른 5가지 조성물에 대한 데이터는 표 5에 제시된다. 예시 번호에 이어서 "(I)"이 있는 예는 본 발명에 의한 것(inventive)이고, "(C)"가 있는 것은 비교예를 의미한다. 본 발명의 예 4는 비관능화된 폴리올레핀으로서 에틸렌-옥텐 공중합체를 이용한 것으로, 와이어 인장강도, 인장신율, 열화 후 인장강도, 열화 후 인장신율 및 가연성에 있어 HD21.14 표준을 충족한다. 예 4는 또한 바람직한 표면 특성을 나타낸다. 비교예 5 및 6은 비관능화된 폴리올레핀으로서 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체를 이용한 것이며, 과도한 연기 밀도 및 부적절한 인장신율을 나타낸다. 비교예 7 및 8은 비관능화된 폴리올레핀으로서 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체를 이용한 것이며, 부적절한 용융 흐름을 나타낸다.
예 4 (I) 예 5 (C) 예 6 (C) 예 7 (C) 예 8 (C)
조성물
PPE, 0.46 IV 30 28 28 28 28
SEBS G1650 10 12 12 12 12
POE 8210 18 0 0 0 0
POE 8201 5 0 0 0 0
EVA 0 20 20 　0 0
EAA 0 0 0 20 20
폴리부텐 5 5 5 5 5
POE-MA 5 5 5 5 5
Mg(OH)2 5A 0 30 　0 30 0
Mg(OH)2 H5IV 27 　0 0 0 30
항산화제 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
에루카미드 0.2 0.5 0.5 0.5 0.5
시험 샘플 특성
용융 질량-유동속도 (g/10 분) 12.3 30 23 3.6 6.4
굴곡 탄성률 (MPa) 46 48 35 92 57
쇼어 A 경도 89 88 86 92 90
파단인장강도 (MPa) 11.2 7 6.4 10.3 12.2
파단인장신율 (%) 166 82 83 71 136
연기 밀도, ASTM E662-09 254 327 231 191 169
와이어 특성
인장강도 (MPa) 13.7 10.3 10.4 17.5 18.9
인장신율 (%) 215 139 121 163 182
열화 후 인장강도 (MPa) 16.1 12.6 12.6 18.7 19.9
열화 후 인장신율 (%) 193 131 109 152 166
가연성, IEC60322-1-1 통과 통과 통과 통과 통과
60초 가열 적용 후 연소 시간 (초) 18 19 20 67 34
거리 A 225 270 257 127 267
거리 B 490 490 490 487 488
마그네슘 디히드록사이드의 타입 및 양과 보조 난연제의 타입 및 양에 있어서 다른 6개 조성물에 대한 데이터가 표 6에 제시된다. 샘플 모두가 우수한 시험 샘플(몰딩된 부분) 특성을 나타내며, 대부분의 와이어 특성들도 수용가능하다. 그러나, 예 10-12에서 실리콘-기재 첨가제(silicone-based additives)를 사용하고, 예 13에서 붕산아연을 사용하고, 예 14에서 나노클레이/LLDPE 마스터배치를 사용한 것은 연기 특성의 열화와 관련되었다.
예 9(I) 예 10(I) 예 11(I) 예 12(I) 예 13(I) 예 14(I)
조성물
PPE, 0.46 IV 28 28 28 28 30 30
SEBS G1650 12 12 12 12 10 10
POE 8210 20 20 20 20 18 18
POE 8201 　0 0 0 0 5 5
폴리부텐 5 5 5 5 5 5
POE-MA 5 5 5 5 5 5
Mg(OH)2 5A 　0 0 0 0 22 22
Mg(OH)2 H5IV 30 30 30 30 0 　0
아미노실리콘 0 3 0 0 0 　0
TMPS 0 0 3 0 0 　0
PHTS 0 0 0 2 0 　0
붕산아연 0 0 0 0 5 　0
나노클레이/LLDPE 마스터배치 0 0 0 0 0 5
항산화제 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
에루카미드 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
시험 샘플 특성
용융 질량-유동속도 (g/10분) 7.2 9.8 12.9 10.5 6.8 7.9
굴곡 탄성률 (MPa) 40 51 40 50 73 69
쇼어 A 경도 88 88 87 88 92 90
파단인장강도 (MPa) 11.9 9 11 11.5 10.9 9.5
파단인장신율 (%) 200 109 170 153 211 176
연기밀도, ASTM E662-09 188 235 275 214 254 251
와이어 특성
인장강도 (MPa) -- 14.9 16.7 16.8 15.7 13.3
인장신율 (%) -- 222 214 207 201 187
열화 후 인장강도 (MPa) -- 　-- -- -- 15.7 14.9
열화 후 인장신율 (%) -- -- -- -- 185 213
가연성, IEC60322-1-1 -- 통과 통과 통과 통과 실패
60초 가열 적용후 연소 시간
(초)		 -- 3.7 8.7 19.7 12 (번클램프
(burn clamp))
거리 A -- 310 303 313 297 (번 클램프)
거리 B -- 483 483 483 490 490
윤활제 타입이 다른 6개 조성물에 대한 데이터는 표 7에 제시된다. 모든 샘플들이 바람직한 물리적 특성, 가연성 및 연기 특성을 나타낸다.
예15 (I) 예16 (I) 예17 (I) 예18 (I) 예19 (I) 예20 (I)
조성물
PPE, 0.46 IV 15 15 15 15 15 15
SEBS G1650 10 10 10 10 10 10
POE 8210 20 20 20 20 20 15
폴리부텐 　0 0 0 0 0 5
POE-MA 5 5 5 5 5 5
Mg(OH)2 5A 50 50 50 50 50 50
항산화제 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
에루카미드 1 1 1 1 1 1
Ca 몬타네이트 0 1 　0 0 0 0
부분적으로 비누화된
몬타네이트 에스테르		 　0 0 1 0 0 0
몬타네이트 에스테르 　0 0 0 1 0 0
PE 왁스 　0 0 0 0 1 0
시험 샘플 특성
용융 질량-유동 속도 (g/10분) 12.6 14.2 13.6 13.4 16.3 19
굴곡 탄성률 (MPa) 121 201 173 164 123 71
쇼어 A 경도 92 92 93 93 93 88
파단인장강도 (MPa) 8.8 7.5 8.8 9 9.5 8
파단인장신율 (%) 141 124 143 139 163 140
와이어 특성
인장강도 (MPa) 15.2 14.5 16.2 15.8 16 12.7
인장신율 (%) 338 356 363 367 343 324
가연성, IEC60322-1-1 통과 통과 통과 통과 통과 통과
60초 가열적용후 연소시간 (초) 0 0 0 4 0 0
거리 A 270 293 260 280 277 265
거리 B 490 493 490 497 492 490
표면 특성 매끄러움 매끄러움 매끄러움 매끄러움 매끄러움 매끄러움
예 21-36
이들 예는 조성물, 상기 조성물로 구성되는 절연층을 갖는 절연 도체, 및 피복으로 둘러싸인 2개의 절연 도체를 갖는 케이블(예를 들어, H03 케이블)에 관한 것이다.
폴리부텐의 존재 또는 부재, 마그네슘 히드록사이드의 타입 및 양, 붕산아연 및 실리콘 난연제의 존재 또는 부재, 및 카본블랙의 존재 또는 부재에 있어 차이를 갖는 6개 조성물에 대한 데이터는 표 8에 제시된다. 와이어(단일 도체 + 절연체) 및 케이블(2개의 도체 + 절연체 + 피복) 모두의 특성을 측정하였다. 표 8에서, "광 투과도(%)"는 IEC 61034-1, 3.0판에 따른 연기 방출 시험에서 측정된 값을 말한다. 예 21 및 22에 대하여, 가연성 및 연기 시험을 포함하는 케이블 특성들은 절연체 및 피복 모두에 대하여 각 조성물을 이용한 케이블에서 측정하였다. 예 23 및 24에 대하여, 가연성 및 연기 시험을 포함하는 케이블 특성들은 피복에 대해서는 예 23 조성물을 이용하고 절연체에 대해서는 예 24 조성물을 이용한 케이블에서 측정하였다. 예 25 및 26에 대하여, 가연성 및 연기 시험을 포함하는 케이블 특성들은 절연체에 대해서는 예 26 조성물을 이용하고 피복에 대해서는 예 25 조성물을 이용한 케이블에서 측정하였다. 예 21, 절연체와 피복 조성물이 모두 약 20 중량% 마그네슘 디히드록사이드를 함유하는 본 발명의 예는 가연성 시험은 통과하였으나 높은 연기 밀도를 나타냈다(16%의 낮은 광 투과도). 예 21은, 절연 도체의 절연체로서 적절히 수행할 수 있는 조성물이 H03 케이블의 절연체 및 피복 모두로서 사용될 경우 반드시 적절히 수행하지는 않음을 보여준다. 예 22, 절연체와 피복 조성물이 모두 약 40 중량% 마그네슘 디히드록사이드를 함유하는 본 발명의 예 또한, 절연 도체의 절연체로서 적절히 수행할 수 있는 조성물이 H03 케이블의 절연체 및 피복 모두로서 사용될 경우 반드시 적절히 수행하지는 않음을 보여준다. 구체적으로, 절연체 및 피복 모두로서 예 22 조성물을 이용하여 제조된 H03 케이블은 빈약한 가연성을 나타냈지만 수용가능한 연기 밀도를 나타냈다. 예 23 및 24, 및 예 25 및 26은 본 발명에 의한 예들의 쌍으로서, 폴리(아릴렌 에테르) 함량이 절연 조성물(약 15%)에서 보다 피복 조성물(약 25%)에서 더 크고, 마그네슘 디히드록사이드 함량은 절연 조성물(약 50%)에서 보다 피복 조성물(약 30%)에서 더 낮다. 이러한 쌍의 예들로부터 형성된 H03 케이블은 바람직한 난연성(IEC60322-1-1 시험 통과) 및 연기 억제(IEC 61034-1 연기 방출 시험에서 각각 46% 및 63%의 광 투과도)를 나타낸다.
예21 (I) 예22 (I) 예23 (I) 예24 (I) 예25 (I) 예26 (I)
조성물
PPE, 0.46 IV 30 25 25 15 28 15
SEBS G1650 15 10 10 10 12 10
POE 8210 25 20 20 20 20 20
폴리부텐 　0 0 8 0 5 0
POE-MA 5 5 5 5 5 5
Mg(OH)2 5A 20 40 　0 0 0 50
Mg(OH)2 H5IV 0 0 30 50 30 0
붕산아연 5 0 0 0 0 0
PHTS 0 0 2 0 0 0
항산화제 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
에루카미드 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
카본블랙 　0 0 0.5 0.5 0.5 0.5
시험 샘플 특성
용융 질량-유동 속도 (g/10분) 5.3 5.2 14.9 3.0 7.2 7.1
굴곡 탄성률 (MPa) 70 137 28 81 40 128
쇼어 A 경도 91 95 85 91 88 87
파단인장강도 (MPa) 10.4 10.7 10 13 11.9 8.6
파단인장신율 (%) 175 119 229 173 200 176
비중 (g/cm3) 　-- -- 1.15 1.32 -- --
케이블 특성
절연체 인장강도 (MPa) 19.5 19.7 -- 17.5 -- 12.9
절연체 인장신율 (%) 230 211 -- 194 -- 268
열화 후 절연체 인장강도(MPa) 18.8 17.4 -- 17.9 -- --
열화 후 절연체 인장신율 (%) 211 193 -- 193 -- --
피복 인장강도 (MPa) 17 14.1 9.9 -- 18.9 --
피복 인장신율 (%) 265 169 240 -- 227 --
열화 후 피복 인장강도 (MPa) 16.2 13.7 10.7 -- -- --
열화 후 피복 인장신율 (%) 229 135 225 -- -- --
가연성, IEC60322-1-1 통과 실패 통과 통과
60초 가열적용후 연소시간(초) 74 (번클램프) 94 110
거리 A 297 (번클램프) 273 247
거리 B 500 490 490 490
스크래치 백화 없음 있음 없음 없음
광 투과도 (%) 16 66 46 63
폴리(아릴렌 에테르)의 고유 점도 및 양, 비관능화된 블록 공중합체의 타입 및 양, 비관능화된 폴리올레핀의 타입 및 양, 마그네슘 디히드록사이드의 타입 및 양, 및 카본블랙의 양에 있어 차이를 갖는 4가지 조성물에 대한 데이터가 표 9에 요약된다. 예 27 및 28에 대하여, 절연체로서 예 28 조성물을, 피복으로서 예 27 조성물을 이용한 케이블에 케이블 가연성 시험을 수행하였다. 예 29 및 30에 대하여는, 절연체로서 예 30 조성물을, 피복으로서 예 29 조성물을 이용한 케이블에서 케이블 가연성 시험을 수행하였다. 결과는 또한, H03 케이블의 절연체 및 피복으로서 서로 다른 조성물을 사용하는 잇점을 보여준다.
예 27 (I) 예 28 (I) 예 29 (I) 예 30 (I)
조성물
PPE, 0.46 IV 0 15 　0 15
PPE, 0.40 IV 26 　0 26 0
SEBS 1650 10 10 12 10
SEBS 1651 4 　0 0 0
POE 8210 17 20 19 17
LLDPE 3 0 3 3
폴리부텐 5 0 5 0
POE-MA 5 5 5 5
Mg(OH)2 5A 0 50 0 50
Mg(OH)2 H5IV 30 0 30 0
항산화제 1.1 1.1 1.1 1.1
에루카미드 0.5 0.5 0.5 0.5
카본블랙 0.5 0 0.5 0
시험 샘플 특성
용융 질량-유동 속도 (g/10분) 4 9.8 12.3 8.6
굴곡 탄성률 (MPa) 47 144 45 184
쇼어 A 경도 88 93 88 94
파단인장강도 (MPa) 10.1 7.9 10.7 8.7
파단인장신율 (%) 139 128 200 121
비중 (g/cm3) 1.16 1.32 1.16 1.33
케이블 특성
절연체 인장강도 (MPa) -- 15.7 -- 14.6
절연체 인장신율 (%) -- 356 -- 314
열화 후 절연체 인장강도 (MPa) -- 14.8 -- 　--
열화 후 절연체 인장신율 (%) -- 317 -- 　--
피복 인장강도 (MPa) 20.2 -- 18.6 --
피복 인장신율 (%) 238 -- 235 --
열화 후 피복 인장강도 (MPa) 20.1 -- --　 --
열화 후 피복 인장신율 (%) 211 -- 　-- --
가연성, IEC60322-1-1 통과 통과
60초 가열적용후 연소시간 (초) 129 126
거리 A 255 160
거리 B 495 490
광 투과도 (%) >60% >60%
스크래치 백화 없음 없음
비관능화된 수소화 블록 공중합체의 타입 및 양, 관능화된 폴리올레핀의 타입, 및 마그네슘 디히드록사이드의 양에 있어 차이를 갖는 6개 조성물에 대한 데이터가 표 10에 요약된다. 케이블 특성은 피복 조성물로서 각각의 조성물을 이용하고 절연 조성물로서 예 28 조성물을 이용하여 결정하였다. 예 31, 비교예는 비관능화된 수소화 블록 공중합체 분자량의 중요성을 예시한다. 본 발명의 예 33에 비하여, 높은 분자량의 수소화된 블록 공중합체를 포함하는 예 31은 더 빈약한 용융 흐름 및 파단 인장강도를 나타낸다. 또 다른 비교예, 예 32는 수소화된 트리블록 공중합체의 양의 중요성을 예시한다. 예 32는 70% 디블록 및 30% 트리블록을 함유하는 수소화된 블록 공중합체를 함유한다. 본 발명에 의한 예 33에 비하여, 예 32는 그것의 끈적거림으로 인하여 다루기가 어려웠으며, 더 빈약한 파단 인장강도 및 파단 인장신율을 또한 나타냈다. 예 36은 수소화된 블록 공중합체의 낮은 함량으로 인하여 비교예이다. 본 발명에 의한 예 35에 비하여, 비교예 36은 더 빈약한 인장신율 및 가연성을 나타낸다. 본 발명에 의한 예 33-35는 모두 바람직한 특성을 나타내며 특히 피복 조성물로서 사용하기에 적당하다.
예31 (C) 예32 (C) 예33 (I) 예34 (I) 예35 (I) 예36 (C)
조성물
PPE, 0.46 IV 28 28 28 28 28 28
SEBS G1650 　0 0 12 12 12 7
SEBS G1641 12 0 0 0 0 0
SEBS 1726 0 12 0 0 0 0
POE 8210 20 20 20 20 20 20
폴리부텐 5 5 5 5 5 5
POE-MA 5 5 5 0 0 0
PP-MA 0 0 0 5 0 0
SEBS-MA 0 0 0 0 5 5
Mg(OH)2 H5IV 30 30 30 30 30 35
항산화제 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
에루카미드 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
시험 샘플 특성
용융 질량-유동 속도 (g/10분) 7.6 (측정하기에 너무 끈적거림) 9.1 18.9 15.7 16.6
굴곡 탄성률 (MPa) 27 42 48 88 54 78
쇼어 A 경도 82 87 88 91 89 92
파단인장강도 (MPa) 6.9 5.7 11.3 9.6 11.5 10.2
파단인장신율 (%) 175 78 163 117 160 98
케이블 특성
피복 인장강도 (MPa) 　-- 9.9 20.4 18.4 19.7 17.9
피복 인장신율 (%) 　-- 94 203 166 184 137
가연성, IEC60322-1-1 　-- 통과 통과 통과 통과 실패
60초 가열적용후 연소시간 (초) 　-- 81 85 97 98 번클램프
거리 A 　-- 300 310 282 263
거리 B 　-- 490 490 493 490 490
상기 실행 예들은 집합적으로, 본 발명의 청구범위에 포함되는 조성물들이 물리적 특성 및 가연성 특성을 상당히 타협하지 않으면서 감소된 연기 발생을 제공함을 보여준다. 이들 예는 또한 하나 이상의 도체, 절연층 및 피복층으로 구성되는 케이블이, 상기 절연층이 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르), 약 8 내지 약 16 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체, 약 15 내지 약 30 중량%의 비관능화된 폴리올레핀, 및 약 40 내지 약 60 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성되고, 상기 피복층이 약 10 내지 약 35 중량%의 폴리(아릴렌 에테르), 약 8 내지 약 16 중량%의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체, 약 15 내지 약 30 중량%의 비관능화된 폴리올레핀, 및 약 20 내지 약 40 중량%의 마그네슘 디히드록사이드로 구성될 경우, 특히 바람직한 물리적 특성, 가연성 및 연기-억제 특성의 조합을 나타낼 수 있음을 보여준다.
이러한 명세서의 기재는 최선의 양식을 포함하여 발명을 개시하고 당업자가 발명을 실시 및 이용할 수 있도록 실시예를 이용한다. 본 발명의 특허가능한 범위는 청구범위에 의하여 정의되며, 당업자에게 일어나는 다른 예도 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은 그들이 청구범위의 문자 그대로의 언어와 다르지 않은 구성 요소를 갖는다면, 또는 그들이 청구범위의 문자 그대로의 언어와 비실질적 차이를 갖는 균등한 구성 요소를 포함한다면 특허청구범위의 범위에 속하는 것으로 의도된다.
모든 인용된 특허, 특허출원 및 기타의 문헌들은 여기에 참고로 전체로서 통합된다. 그러나, 본 특허출원에서의 용어가 상기 통합된 문헌에서의 용어와 모순되거나 충돌한다면, 본 출원에서의 용어가 통합된 문헌의 충돌되는 용어에 우선한다.
여기 개시된 모든 범위는 끝점을 포함하며, 상기 끝점은 독립적으로 서로 결합가능하다.
관사 "a", "an" 및 정관사 "the", 및 본 발명을 기술하는 문맥상(특히 이어지는 특허청구범위의 문맥상) 유사한 지시체의 사용은 여기서 달리 지시되거나 문맥상 명확히 부정되지 않는 한 단수 및 복수 모두를 커버하는 것으로 간주된다. 또한, 여기서의 "제 1", "제 2" 등과 같은 용어는 어떠한 순서, 양 또는 중요도를 나타내는 것이 아니며, 다만 하나의 요소를 다른 것과 구별하기 위해서 사용된 것임을 또한 주의하여야 한다. 양과 관련하여 사용되는 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하며 문맥상 결정되는 의미를 갖는다(예를 들면, 그것은 특정한 양의 측정치와 관련된 오차 정도를 포함한다).
1: 절연 도체
10: 케이블
20: 도체
30: 절연층
40: 피복층

Claims (47)

  1. 도체;
    상기 도체를 둘러싸는 절연층; 및
    상기 절연층을 둘러싸는 피복층
    을 포함하는 절연 도체로서,
    상기 절연층은,
    폴리(아릴렌 에테르) 10 내지 34 중량%;
    알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체 8 내지 16 중량%;
    14 내지 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체를 포함하는, 비관능화된 폴리올레핀 15 내지 30 중량%; 및
    마그네슘 디히드록사이드 43 내지 60 중량%
    를 포함하는, 절연층 조성물을 포함하고,
    상기 절연층 조성물의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가지고,
    상기 절연층 조성물 성분의 모든 중량%는 상기 절연층 조성물의 총 중량을 기준으로 하며,
    상기 피복층은,
    폴리(아릴렌 에테르) 14 내지 35 중량%;
    알케닐 방향족 화합물 및 공액 디엔의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체8 내지 16 중량%;
    14 내지 30 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체를 포함하는, 비관능화된 폴리올레핀 15 내지 30 중량%; 및
    아미노 폴리실록산-처리된 마그네슘 디히드록사이드를 포함하는 마그네슘 디히드록사이드 20 내지 40 중량%
    를 포함하는, 피복층 조성물을 포함하고,
    상기 피복층 조성물의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가지고,
    상기 피복층 조성물 성분의 모든 중량%는 상기 피복층 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 절연 도체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연층 조성물은
    10 내지 20 중량%의 상기 폴리(아릴렌 에테르);
    8 내지 13 중량%의 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체;
    15 내지 25 중량%의 상기 비관능화된 폴리올레핀; 및
    43 내지 56 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드를 포함하고,
    상기 절연층 조성물의 비관능화된 폴리올레핀은 14 내지 21 중량%의 상기 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체를 포함하고, 1.5 내지 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌을 더 포함하고,
    상기 절연층 조성물은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체를 포함하고, 3 내지 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀을 더 포함하고,
    상기 피복층 조성물은,
    20 내지 30 중량%의 상기 폴리(아릴렌 에테르);
    9 내지 15 중량%의 상기 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체;
    22 내지 31 중량%의 비관능화된 폴리올레핀; 및
    25 내지 35 중량%의 상기 마그네슘 디히드록사이드를 포함하고,
    상기 피복층 조성물의 비관능화된 수소화 트리블록 공중합체는, 200,000 원자질량단위 이하의 중량 평균 분자량을 가지고,
    상기 피복층 조성물의 비관능화된 폴리올레핀은, 15 내지 22 중량%의 비관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체를 포함하고, 3 내지 7 중량%의 폴리부텐 및 1.5 내지 4.5 중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌을 더 포함하고,
    상기 피복층 조성물은 3 내지 7 중량%의 산-관능화된 폴리올레핀을 더 포함하고, 상기 산-관능화된 폴리올레핀은 말레산 무수물-관능화된 에틸렌-옥텐 공중합체를 포함하는, 절연 도체.
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