KR102267280B1 - Polymer Composition Comprising Polar Dielectric Liquid - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 열가소성 중합체 물질을 포함하는 중합체 조성물로서, 조성물이 적어도 하나의 극성 유전체 액체 및 적어도 하나의 나노충전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer composition comprising at least one thermoplastic polymer material, wherein the composition further comprises at least one polar dielectric liquid and at least one nanofiller.
Description
본 발명은 적어도 하나의 열가소성 중합체 물질, 적어도 하나의 극성 유전체 액체 및 적어도 하나의 나노충전제(nanofiller)를 포함하는 중합체 조성물, 상기 중합체 조성물의 제조 방법, 상기 중합체 조성물로부터 수득된 적어도 하나의 전기 절연층을 포함하는 케이블, 및 상기 케이블의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer composition comprising at least one thermoplastic polymer material, at least one polar dielectric liquid and at least one nanofiller, a method for preparing said polymer composition, and at least one electrically insulating layer obtained from said polymer composition. It relates to a cable comprising a, and a method of manufacturing the cable.
본 발명은 통상적으로, 그러나 배타적이지는 않게, 오버헤드, 수중 및 지상 전기 송전 분야, 또는 대안적으로 항공 분야에서 DC 또는 AC 전류인지에 관계없이, 송전을 위한 전기 케이블, 특히 중전압(medium-voltage) 전력 케이블(특히 6 내지 45~60 kV) 또는 고전압(high-voltage) 전력 케이블(특히 60 kV 초과 및 400 kV 이하일 수 있음)에 적용된다.The present invention typically, but not exclusively, applies to electrical cables for transmission, particularly medium-voltage, whether DC or AC current in overhead, underwater and terrestrial electrical transmission applications, or alternatively in aviation applications. voltage) applies to power cables (especially from 6 to 45-60 kV) or high-voltage power cables (which may in particular be above 60 kV and below 400 kV).
중전압 또는 고전압 송전 케이블은 일반적으로 내부에서 외부로:Medium-voltage or high-voltage transmission cables typically run from inside to outside:
- 특히 구리 또는 알루미늄으로 제조된 세장형 전기 전도성 요소;- elongate electrically conductive elements, in particular made of copper or aluminum;
- 상기 세장형 전기 전도성 요소를 둘러싸는 반도체 내부층;- a semiconductor inner layer surrounding said elongate electrically conductive element;
- 상기 반도체 내부층을 둘러싸는 전기 절연층;- an electrically insulating layer surrounding said semiconductor inner layer;
- 상기 절연층을 둘러싸는 반도체 외부층; 및- a semiconductor outer layer surrounding said insulating layer; and
- 선택적으로, 상기 반도체 외부층을 둘러싸는 전기 절연성 보호 피복(sheath)- optionally an electrically insulating protective sheath surrounding said semiconductor outer layer
을 포함한다.includes
구체적으로, 전기 절연층은 가교결합된 폴리올레핀, 예컨대 가교결합된 폴리에틸렌(XLPE) 또는 에틸렌-프로필렌 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 가교결합된 엘라스토머를 기재로 하는 중합체 층일 수 있다. 가교결합은 일반적으로 세장형 전기 전도성 요소 주위에 중합체 조성물을 압출시키는 단계 동안 수행된다. 가교결합된 폴리올레핀의 사용은 만족스러운 전기적 및 기계적 특성을 갖는 층을 제공하고, 70℃ 초과 또는 심지어 90℃의 온도에서 작동할 수 있는 케이블을 제공한다. 그러나, 몇 가지 문제에 부딪히게 된다. 첫째, 가교결합된 물질은 재활용될 수 없다. 둘째, 균일한 층을 생성하기 위한 가교결합(가황)은, 케이블의 제조 속도를 감소시키고, 생산 비용을 증가시키는 (예를 들어, 기간 및 온도의 면에서) 특정 반응 조건을 필요로 한다. 마지막으로, 가교결합이 때때로 압출기 및/또는 압출기 헤드에서 조기에 시작되어, 수득된 층의 품질, 특히 그의 유전 특성의 열화를 초래할 수 있다.Specifically, the electrically insulating layer may be a polymer layer based on a crosslinked polyolefin, such as crosslinked polyethylene (XLPE) or ethylene-propylene or ethylene-propylene-diene crosslinked elastomer. Crosslinking is generally performed during the step of extruding the polymer composition around the elongate electrically conductive element. The use of crosslinked polyolefins provides a layer with satisfactory electrical and mechanical properties and provides cables capable of operating at temperatures above 70°C or even 90°C. However, you run into some problems. First, the cross-linked material cannot be recycled. Second, crosslinking (vulcanization) to produce a uniform layer requires specific reaction conditions (eg, in terms of duration and temperature) that decrease the manufacturing speed of the cable and increase production costs. Finally, crosslinking can sometimes start prematurely in the extruder and/or extruder head, resulting in deterioration of the quality of the layer obtained, in particular its dielectric properties.
따라서, 저 밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 고 밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 열가소성 층과 같은 대안이 제안되었다. 그러나, 이러한 전기 절연층을 포함하는 케이블은 LDPE 열가소성 층에 대해 약 70℃ 초과 및 HDPE 열가소성 층에 대해 80℃ 초과의 온도에서 작동할 수 없어서, 상기 케이블에서 송전될 수 있는 전력의 제한 및 제조 방법의 제한을 초래할 수 있다.Accordingly, alternatives have been proposed, such as thermoplastic layers of low density polyethylene (LDPE) or high density polyethylene (HDPE). However, cables comprising such electrically insulating layers cannot operate at temperatures above about 70° C. for the LDPE thermoplastic layer and above 80° C. for the HDPE thermoplastic layer, limiting the power that can be transmitted in the cable and manufacturing methods. may lead to limitations in
또한, 몇 개의 페이퍼 스트립, 또는 다량의 유전체 액체로 함침된 페이퍼-폴리프로필렌 복합물(예를 들어, 오일로 함침된 페이퍼를 함유하는 케이블)로 구성된 전기 절연층을 제조하는 것은 알려진 관례이다. 유전체 액체는 층에 존재하는 빈 공간을 완전히 충전하고, 부분 방전 및 케이블의 절연에 대한 손상을 방지한다. 그러나, 이러한 유형의 전기 절연층은 제조하기가 매우 복잡하고 비용이 많이 든다.It is also known practice to produce an electrically insulating layer composed of several paper strips, or a paper-polypropylene composite impregnated with a large amount of a dielectric liquid (eg, a cable containing paper impregnated with oil). The dielectric liquid completely fills the voids present in the layer, preventing partial discharge and damage to the insulation of the cable. However, this type of electrically insulating layer is very complicated and expensive to manufacture.
유전체 액체의 선택은 예상되는 응용(즉, 전기 제품의 유형) 및 유전체 액체가 함침되도록 의도되고/의도되거나, 유전체 액체가 함께 균질 혼합물을 형성하는 고체 절연체와의 상용성에 따라 달라질 것이다. 통상적인 유전체 액체 중에서, 광유(예를 들어, 나프텐 오일, 파라핀 오일, 방향족 오일 또는 폴리방향족 오일), 식물성 오일(예를 들어, 대두유, 아마인유, 유채씨유, 옥수수유 또는 피마자유) 또는 합성 오일, 예컨대 방향족 탄화수소(알킬벤젠, 알킬나프탈렌, 알킬비페닐, 알킬디아릴에틸렌 등), 실리콘 오일, 에테르 옥시드, 유기 에스테르 또는 지방족 탄화수소를 언급할 수 있다.The choice of dielectric liquid will depend on the anticipated application (ie, the type of electrical appliance) and the compatibility with the solid insulator into which the dielectric liquid is intended and/or the dielectric liquid is intended to be impregnated and/or the dielectric liquid together form a homogeneous mixture. Among the conventional dielectric liquids, mineral oil (eg naphthenic oil, paraffin oil, aromatic oil or polyaromatic oil), vegetable oil (eg soybean oil, linseed oil, rapeseed oil, corn oil or castor oil) or Mention may be made of synthetic oils such as aromatic hydrocarbons (alkylbenzenes, alkylnaphthalenes, alkylbiphenyls, alkyldiarylethylenes, etc.), silicone oils, ether oxides, organic esters or aliphatic hydrocarbons.
구체적으로, 국제 특허 출원 WO 02/03398 A1에는 적어도 하나의 전기 전도체, 및 프로필렌 단일중합체 또는 프로필렌과 에틸렌 및 프로필렌 이외의 α-올레핀으로부터 선택된 적어도 하나의 올레핀 공단량체의 공중합체를 포함하는 열가소성 중합체 물질과의 균질 혼합물로 유전체 액체를 기재로 하는 적어도 하나의 압출된 전기 절연층을 포함하는 케이블이 기재되어 있다. 유전체 액체는 적어도 2개의 비-융합 방향족 고리(예를 들어, 디벤질톨루엔, 또는 85 중량%의 모노크실릴크실렌 및 15 중량%의 디크실릴크실렌의 혼합물)를 함유하는 알킬아릴 유형의 적어도 하나의 탄화수소를 포함하는 방향족 탄화수소이다. 국제 특허 출원 WO 02/03398 A1에는 유전체 액체가 최소량의 물을 흡수하고, 고온 압출 동안 수증기의 존재와 연관된 절연층 중 결함의 형성을 방지하기 위하여 극성 화합물을 함유하지 않는다고 지시되어 있다. 그러나, 방향족 탄화수소(알킬벤젠, 알킬나프탈렌, 알킬비페닐, 알킬디아릴에틸렌)는 값이 비싸고, 일반적으로 안정성 및/또는 환경 문제(예를 들어, 특정 방향족 탄화수소는 발암성인 것으로 생각됨)를 수반한다.Specifically, international patent application WO 02/03398 A1 describes a thermoplastic polymer material comprising at least one electrical conductor and a copolymer of propylene homopolymer or propylene with at least one olefin comonomer selected from ethylene and α-olefins other than propylene. A cable comprising at least one extruded electrically insulating layer based on a dielectric liquid in a homogeneous mixture with The dielectric liquid comprises at least one alkylaryl type containing at least two non-fused aromatic rings (e.g., dibenzyltoluene, or a mixture of 85 wt% monoxylylxylene and 15 wt% dixylylxylene). aromatic hydrocarbons including hydrocarbons. International patent application WO 02/03398 A1 indicates that the dielectric liquid absorbs a minimal amount of water and contains no polar compounds to prevent the formation of defects in the insulating layer associated with the presence of water vapor during hot extrusion. However, aromatic hydrocarbons (alkylbenzenes, alkylnaphthalenes, alkylbiphenyls, alkyldiarylethylenes) are expensive and usually involve stability and/or environmental concerns (eg, certain aromatic hydrocarbons are thought to be carcinogenic). .
유전체 액체 시장의 90 내지 95%는 광유가 차지하고 있으며, 이는 원유를 정제함으로써 직접 수득되는 이러한 "천연" 제품의 저렴한 비용 때문이다. 광유의 화학 조성은 매우 복잡하며(수천 가지의 상이한 분자들), 넓은 비율내에서 다양할 수 있다. 따라서, 광유의 화학 조성은 일반적으로 그의 파라핀 탄소(Cp) 함량, 그의 나프텐 탄소(Cn) 함량 및 그의 방향족 탄소(Ca) 함량에 의해 정의된다. 또한, 광유는 그의 구조에 헤테로원자, 예컨대 질소, 황 또는 산소를 포함하는 탄화수소 분자(예를 들어, 극성 화합물)를 적은 비율로 함유할 수 있다. 광유의 극성 화합물 함량은 표준 ASTM D2007-02에 따라 측정될 수 있다. 그러나, 광유의 산화에 대한 안정성 및 유전체 거동은 방향족 탄화수소의 것보다 낮다. 또한, 국제 특허 출원 WO 2004/066 318 A1로부터 적어도 하나의 전기 전도체, 및 유전체 액체로서 광유와의 균질 혼합물로 열가소성 중합체 물질을 기재로 하는 적어도 하나의 압출된 전기 절연층을 포함하는 케이블의 전기적 특성이, 특히 유전 손실의 면에서 이러한 극성 화합물의 존재에 의해 열화될 수 있다는 것이 알려져 있다.Mineral oil accounts for 90-95% of the dielectric liquid market, due to the low cost of these “natural” products obtained directly by refining crude oil. The chemical composition of mineral oils is very complex (thousands of different molecules) and can vary within wide proportions. Accordingly, the chemical composition of a mineral oil is generally defined by its paraffinic carbon (Cp) content, its naphthenic carbon (Cn) content and its aromatic carbon (Ca) content. Mineral oils may also contain small proportions of hydrocarbon molecules (eg, polar compounds) that contain heteroatoms such as nitrogen, sulfur or oxygen in their structure. The polar compound content of mineral oil can be determined according to standard ASTM D2007-02. However, the stability to oxidation and dielectric behavior of mineral oils are lower than those of aromatic hydrocarbons. Further, from the international patent application WO 2004/066 318 A1, the electrical properties of a cable comprising at least one electrical conductor and at least one extruded electrical insulation layer based on a thermoplastic polymer material in a homogeneous mixture with mineral oil as dielectric liquid It is known that this can be degraded by the presence of such polar compounds, especially in terms of dielectric losses.
따라서, 우수한 기계적 특성을 보장하면서, 동시에 XLPE 가교결합된 층을 사용하여 수득된 것에 필적하는 전기적 특성을 갖는 전기 절연층을 포함하는 전기 케이블에 대한 요구가 여전히 존재한다.Accordingly, there is still a need for an electrical cable comprising an electrically insulating layer that ensures good mechanical properties, while at the same time having electrical properties comparable to those obtained using XLPE crosslinked layers.
따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 문제점을 극복하고, 낮은 유전 손실을 보장하면서 동시에 특히 절연 내력(dielectric strength)의 면에서 개선된 전기적 특성을 갖는 전기 절연층을 제공할 수 있는 물질, 특히 재활용가능한 물질을 포함하는 경제적인 중합체 조성물을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to overcome the problems of the prior art and to provide materials, in particular recycling, which can provide an electrically insulating layer with improved electrical properties, in particular in terms of dielectric strength, while at the same time ensuring low dielectric losses. It is to provide an economical polymer composition comprising possible materials.
또한, 본 발명의 목적은 70℃ 초과의 온도에서 작동할 수 있고, 낮은 유전 손실을 보장하면서 동시에 특히 절연 내력 면에서 개선된 전기적 특성을 갖는 케이블, 구체적으로 중전압 또는 고전압 케이블을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a cable, in particular a medium-voltage or high-voltage cable, which can operate at temperatures above 70° C. and has improved electrical properties, especially in terms of dielectric strength, while at the same time ensuring low dielectric losses.
이러한 목적은 하기에 기재되는 본 발명에 의해 달성된다.This object is achieved by the invention described below.
본 발명의 제1 대상은 적어도 하나의 중합체 물질, 적어도 하나의 극성 유전체 액체 및 적어도 하나의 나노충전제를 포함하는 중합체 조성물이다.A first subject of the present invention is a polymer composition comprising at least one polymer material, at least one polar dielectric liquid and at least one nanofiller.
극성 유전체 액체와 적어도 하나의 나노충전제, 또는 즉 나노미터 크기의 충전제의 조합은 낮은 유전 손실을 보장하면서 향상된 절연 내력을 나타내는 전기 케이블의 전기 절연층을 생성한다.The combination of a polar dielectric liquid with at least one nanofiller, or nanometer-sized filler, creates an electrically insulating layer of an electrical cable that exhibits improved dielectric strength while ensuring low dielectric loss.
더욱이, 본 발명의 중합체 조성물은 또한 케이블의 작동 온도가 90℃~110℃로 상승되도록 허용한다.Moreover, the polymer composition of the present invention also allows the operating temperature of the cable to be raised from 90°C to 110°C.
마지막으로, 본 발명의 중합체 조성물은 또한 감소된 전기 전도성을 나타내어, 전기 케이블, 더 구체적으로는 고전압 직류(HVDC) 케이블의 전기 절연층에 유리하게 사용될 수 있게 한다.Finally, the polymer composition of the present invention also exhibits reduced electrical conductivity, allowing it to be advantageously used in the electrical insulation layer of electrical cables, more specifically high voltage direct current (HVDC) cables.
본 발명에서, 용어 "극성"은 부분 양전하 및 음전하를 포함하는 화합물을 지칭하며, 여기서 부분 양전하의 질량중심(barycentre)은 부분 음전하의 질량중심과 일치하지 않는다. 부분 양전하 및 음전하는 극성 공유 결합, 더 구체적으로는 상이한 전기음성도를 갖는 2개의 원자들 사이의 공유 결합, 예를 들어 탄소 원자 또는 수소 원자와 산소, 질소, 황, 플루오린, 염소, 브롬, 요오드 또는 인 원자로부터 선택된 원자 사이의 공유 결합에서 나타난다.In the present invention, the term "polar" refers to a compound comprising a partial positive charge and a negative charge, wherein the barycentre of the partial positive charge does not coincide with the center of mass of the partial negative charge. Partial positive and negative charges are polar covalent bonds, more specifically covalent bonds between two atoms having different electronegativities, such as carbon atoms or hydrogen atoms with oxygen, nitrogen, sulfur, fluorine, chlorine, bromine, It occurs in covalent bonds between atoms selected from iodine or phosphorus atoms.
제1 구현예에 따라, 유전체 액체는 유전체 액체의 총 중량에 대하여 적어도 2.5 중량%의 극성 화합물을 포함할 수 있다. 유전체 액체는 바람직하게는 극성 광유의 총 중량에 대하여 적어도 2.5 중량%의 극성 화합물을 갖는 적어도 하나의 극성 광유를 포함할 수 있다.According to a first embodiment, the dielectric liquid may comprise at least 2.5% by weight of the polar compound relative to the total weight of the dielectric liquid. The dielectric liquid may preferably comprise at least one polar mineral oil having a polar compound in an amount of at least 2.5% by weight relative to the total weight of the polar mineral oil.
제2 구현예에 따라, 유전체 액체는 적어도 하나의 광유, 및 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 적어도 하나의 극성 화합물을 포함할 수 있다. 유전체 액체는 바람직하게는 유전체 액체의 총 중량에 대하여 적어도 2.5 중량%의 극성 화합물을 포함할 수 있다.According to a second embodiment, the dielectric liquid may comprise at least one mineral oil and at least one polar compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof. The dielectric liquid may preferably comprise at least 2.5% by weight of the polar compound relative to the total weight of the dielectric liquid.
제3 구현예에 따라, 유전체 액체는 유전체 액체의 총 중량에 대하여 적어도 2.5 중량%의 극성 화합물을 포함할 수 있고, 유전체 액체는 추가로 적어도 하나의 광유, 및 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 적어도 하나의 극성 화합물을 포함할 수 있다.According to a third embodiment, the dielectric liquid may comprise at least 2.5% by weight of a polar compound relative to the total weight of the dielectric liquid, wherein the dielectric liquid further comprises at least one mineral oil and benzophenone, acetophenone or a derivative thereof at least one polar compound of the type of
본 발명에서, 유전체 액체 중 극성 화합물의 양은 표준 ASTM D2007-02에 따라 쉽게 측정될 수 있다.In the present invention, the amount of the polar compound in the dielectric liquid can be easily measured according to standard ASTM D2007-02.
따라서, 본 발명의 중합체 조성물은 바람직하게는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 적어도 2.5 중량%의 극성 화합물을 포함할 수 있다.Accordingly, the polymer composition of the present invention may preferably comprise at least 2.5% by weight of the polar compound relative to the total weight of the polymer composition.
본 발명의 나노충전제는 나노미터 크기의 충전제이다.The nanofillers of the present invention are nanometer sized fillers.
본 발명의 나노충전제(들)는 통상적으로 그의 치수 중 적어도 하나가 나노미터 크기(10-9 미터)이다.The nanofiller(s) of the present invention typically have at least one of their dimensions of nanometer size (10 -9 meters).
본 발명에서, 용어 "나노충전제"는 기본 입자를 의미한다. 기본 입자의 조립체는 기본 입자의 응집체 또는 집합체일 수 있다.In the present invention, the term "nanofiller" means elementary particles. The assembly of elementary particles may be an aggregate or aggregate of elementary particles.
더 구체적으로는, 본 발명의 나노충전제(들)(즉, 하나 이상의 기본 입자)는 그의 치수 중 적어도 하나가 2000 nm(나노미터) 이하, 바람직하게는 1000 이하, 바람직하게는 800 nm 이하, 바람직하게는 600 nm 이하, 및 더 바람직하게는 400 nm 이하일 수 있다.More specifically, the nanofiller(s) of the present invention (i.e. one or more elementary particles) have at least one of their dimensions of 2000 nm (nanometers) or less, preferably 1000 or less, preferably 800 nm or less, preferably preferably 600 nm or less, and more preferably 400 nm or less.
또한, 본 발명의 나노충전제(들)는 그의 치수 중 적어도 하나가 적어도 1 nm, 및 바람직하게는 적어도 5 nm일 수 있다.Furthermore, the nanofiller(s) of the present invention may have at least one of their dimensions of at least 1 nm, and preferably at least 5 nm.
바람직하게는, 본 발명의 나노충전제(들)는 그의 치수 중 적어도 하나가 1 내지 800 nm 범위일 수 있다.Preferably, the nanofiller(s) of the present invention may have at least one of its dimensions in the range from 1 to 800 nm.
본 발명에 따른 몇 가지 나노충전제를 고려하면, 용어 "치수"는 주어진 집단의 모든 나노충전제의 수-평균 치수를 의미하며, 이 치수는 통상적으로 당업자에게 잘 알려진 방법을 통해 측정된다.Considering several nanofillers according to the present invention, the term "dimension" means the number-average dimension of all nanofillers in a given population, which dimension is usually measured via methods well known to those skilled in the art.
본 발명에 따른 나노충전제(들)의 치수는 예를 들어 현미경법, 특히 주사 전자 현미경법(SEM) 또는 투과 전자 현미경법(TEM)에 의해 측정될 수 있다.The dimensions of the nanofiller(s) according to the invention can be measured, for example, by microscopy, in particular by scanning electron microscopy (SEM) or transmission electron microscopy (TEM).
중합체 조성물에 포함되는 나노충전제 중 적어도 하나, 또는 더 구체적으로 나노충전제는, 엄밀하게는 1 이상, 및 바람직하게는 10 이하의 종횡비를 가질 수 있다.At least one of the nanofillers comprised in the polymer composition, or more specifically the nanofillers, may have an aspect ratio of strictly 1 or more, and preferably 10 or less.
상기 나노충전제(들)는 바람직하게는 구형이거나, 즉 실질적으로 1의 종횡비를 갖는다.The nanofiller(s) are preferably spherical, ie have an aspect ratio of substantially 1.
본 발명에서, 종횡비는 통상적으로 나노충전제의 가장 큰 치수(예를 들어, 나노충전제가 층상형 또는 원통형을 가질 경우 나노충전제의 길이)와 나노충전제의 가장 작은 치수(예를 들어, 층상형의 나노충전제의 두께, 또는 원통형의 나노충전제의 직경) 사이의 비이다.In the present invention, the aspect ratio is typically the largest dimension of the nanofiller (e.g., the length of the nanofiller if the nanofiller has a layered or cylindrical shape) and the smallest dimension of the nanofiller (e.g., the nanofiller's layered nano thickness of the filler, or the diameter of a cylindrical nanofiller).
본 발명의 나노충전제는 바람직하게는 적어도 100 ㎡/g, 바람직하게는 적어도 120 ㎡/g 및 바람직하게는 적어도 150 ㎡/g의 BET 비표면적을 가질 수 있다. 나노충전제는 1000 ㎡/g 이하, 및 바람직하게는 500 ㎡/g 이하의 BET 비표면적을 가질 수 있다.The nanofillers of the invention may preferably have a BET specific surface area of at least 100
본 발명에서, 비표면적은 표준 DIN 9277(2010)에 따라 쉽게 측정될 수 있다. 본 발명의 중합체 조성물은 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 10.0 중량% 이하의 나노충전제, 바람직하게는 5.0 중량% 이하의 나노충전제, 및 바람직하게는 3.0 중량% 이하의 나노충전제를 포함할 수 있다.In the present invention, the specific surface area can be easily determined according to standard DIN 9277 (2010). The polymer composition of the present invention may comprise up to 10.0% by weight of nanofillers, preferably up to 5.0% by weight of nanofillers, and preferably up to 3.0% by weight of nanofillers, relative to the total weight of the polymer composition.
본 발명의 중합체 조성물은 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 적어도 0.2 중량%의 나노충전제, 바람직하게는 적어도 0.5 중량%의 나노충전제, 및 바람직하게는 적어도 1.0 중량%의 나노충전제를 포함할 수 있다.The polymer composition of the present invention may comprise at least 0.2% by weight of nanofiller, preferably at least 0.5% by weight of nanofiller, and preferably at least 1.0% by weight of nanofiller, relative to the total weight of the polymer composition.
본 발명의 나노충전제는 바람직하게는 알칼리 토금속 카보네이트, 알칼리 토금속 설페이트, 금속 산화물, 준금속 산화물, 금속 실리케이트 및 실록산으로부터 선택될 수 있는 무기 나노충전제일 수 있다.The nanofillers of the present invention may preferably be inorganic nanofillers which may be selected from alkaline earth metal carbonates, alkaline earth metal sulfates, metal oxides, metalloid oxides, metal silicates and siloxanes.
예를 들어:For example:
- 알칼리 토금속 카보네이트 나노충전제는 칼슘 카보네이트 나노충전제일 수 있고,- the alkaline earth metal carbonate nanofiller may be a calcium carbonate nanofiller,
- 알칼리 토금속 설페이트 나노충전제는 바륨 설페이트 나노충전제일 수 있고,- the alkaline earth metal sulfate nanofiller may be a barium sulfate nanofiller,
- 금속 산화물 나노충전제는 알루미나, 산화아연 및/또는 이산화티타늄 나노충전제일 수 있고,- the metal oxide nanofillers may be alumina, zinc oxide and/or titanium dioxide nanofillers,
- 준금속 산화물 나노충전제는 이산화규소(실리카) 나노충전제, 특히 퓸드(fumed) 실리카 나노충전제일 수 있고,- the metalloid oxide nanofiller may be a silicon dioxide (silica) nanofiller, in particular a fumed silica nanofiller,
- 금속 실리케이트 나노충전제는, 예를 들어 알루미늄 나노충전제(예를 들어, 마그네슘 알루미늄 실리케이트 하이드레이트 나노충전제, 예컨대 몬모릴로나이트)일 수 있고,- metal silicate nanofillers can be, for example, aluminum nanofillers (eg magnesium aluminum silicate hydrate nanofillers such as montmorillonite),
- 실록산 나노충전제는 실세스퀴옥산 나노충전제(예를 들어, 트리실라놀페닐 다면체 실세스퀴옥산(TP-POSS) 나노충전제)일 수 있다.- The siloxane nanofiller may be a silsesquioxane nanofiller (eg trisilanolphenyl polyhedral silsesquioxane (TP-POSS) nanofiller).
바람직하게는, 본 발명의 나노충전제는 금속 산화물 나노충전제 및/또는 준금속 산화물 나노충전제일 수 있다.Preferably, the nanofillers of the present invention may be metal oxide nanofillers and/or metalloid oxide nanofillers.
본 발명의 나노충전제는 "처리된" 충전제 또는 "비처리된" 충전제일 수 있다.The nanofillers of the present invention may be "treated" fillers or "untreated" fillers.
용어 "처리된 충전제"는 표면 처리를 수행한 충전제, 즉 표면-처리된 충전제를 지칭한다. 상기 표면 처리는 유리하게는 충전제의 표면 특성을 개질시켜, 예를 들어 충전제와 열가소성 중합체 물질의 상용성을 향상시켜, 특히 충전제와 열가소성 중합체 물질의 균질성을 향상시킬 수 있다. 충전제는 상용화제로 처리된 충전제라고 할 수 있다.The term “treated filler” refers to a filler that has undergone a surface treatment, ie a surface-treated filler. Said surface treatment can advantageously modify the surface properties of the filler, for example to improve the compatibility of the filler with the thermoplastic polymer material, and in particular to improve the homogeneity of the filler with the thermoplastic polymer material. A filler may be referred to as a filler treated with a compatibilizer.
본 발명의 나노충전제는 바람직하게는 소수성 표면 처리로 처리된 충전제이다. 이어서, 나노충전제는 소수성으로 처리된, 또는 잘 알려진 표현으로 "소수성 처리된" 것이라고 할 수 있다.The nanofillers of the present invention are preferably fillers treated with a hydrophobic surface treatment. A nanofiller may then be said to be hydrophobically treated, or, in the well known expression, "hydrophobically treated".
한 특정 바람직한 구현예에서, 본 발명의 중합체 조성물은 적어도 하나의 상용화제를 포함할 수 있다.In one particular preferred embodiment, the polymer composition of the present invention may comprise at least one compatibilizer.
상기 상용화제는 유리하게는 나노충전제와 열가소성 중합체 물질 사이의 상용성을 향상시킬 수 있다. 상기 제제는 더 구체적으로는 상기 나노충전제와 상기 중합체 물질 사이의 계면에서 물리화학적 상호작용을 촉진시켜 특히 상기 나노충전제와 상기 중합체 물질 사이의 혼합(분산 및/또는 분포)의 우수한 균질성을 생성한다.The compatibilizer may advantageously enhance the compatibility between the nanofiller and the thermoplastic polymer material. The agent more specifically promotes physicochemical interactions at the interface between the nanofiller and the polymeric material, resulting in particularly good homogeneity of mixing (dispersion and/or distribution) between the nanofiller and the polymeric material.
제1 변형에 따라, 본 발명의 나노충전제는 상용화제로 처리된 충전제, 또는 상용화제로 처리되도록 의도된 충전제이다. 상기 상용화제는 바람직하게는 소수성이다.According to a first variant, the nanofillers of the invention are fillers treated with compatibilizers, or fillers intended to be treated with compatibilizers. The compatibilizer is preferably hydrophobic.
이러한 목적을 위하여, 본 발명의 중합체 조성물은:For this purpose, the polymer composition of the present invention comprises:
- 상용화제로 처리된 적어도 하나의 나노충전제(이러한 유형의 충전제는 아마도 쉽게 구매가능함), 및/또는- at least one nanofiller treated with a compatibilizer (fillers of this type are probably readily commercially available), and/or
- 적어도 하나의 비처리된 나노충전제(조성물은 상기 나노충전제의 표면에 그래프팅하도록 의도된 상용화제를 더 포함함)- at least one untreated nanofiller, the composition further comprising a compatibilizer intended for grafting to the surface of said nanofiller
를 포함할 수 있다.may include.
언급될 수 있는 처리된 나노충전제의 예는 그의 표면 상에 실란 및/또는 실록산 기를 포함하는 나노충전제를 포함한다. 실란 기는 클로로실란 유형일 수 있다.Examples of treated nanofillers that may be mentioned include nanofillers comprising silane and/or siloxane groups on their surface. The silane group may be of the chlorosilane type.
언급될 수 있는 처리를 위한 나노충전제의 예는 본 발명의 중합체 조성물에 포함될 경우 임의의 선행 처리를 겪지 않은 임의의 유형의 충전제를 포함하며, 이 경우 본 발명의 중합체 조성물은, 후속 단계에서 그의 표면 상에 실록산 기를 포함하는 나노충전제를 수득하기 위하여, 유기 퍼옥시드를 불포화 실란과 조합하는 상용화제를 포함한다.Examples of nanofillers for treatment that may be mentioned include fillers of any type that have not been subjected to any prior treatment when included in the polymer composition of the present invention, in which case the polymer composition of the present invention, in a subsequent step, has its surface A compatibilizer is included in which the organic peroxide is combined with the unsaturated silane to obtain a nanofiller comprising siloxane groups in the phase.
제2 변형에 따라, 중합체 조성물은 상용화제로서, 나노충전제와 열가소성 중합체 물질 사이의 상용성을 향상시키도록 의도된 기를 포함하는 중합체를 포함할 수 있다.According to a second variant, the polymer composition may comprise, as compatibilizer, a polymer comprising groups intended to enhance the compatibility between the nanofiller and the thermoplastic polymer material.
한 예로서, 상기 중합체는 말레산 무수물 그래프팅된 중합체, 및 바람직하게는 말레산 무수물 그래프팅된 폴리올레핀일 수 있다.As an example, the polymer may be a maleic anhydride grafted polymer, and preferably a maleic anhydride grafted polyolefin.
제3 변형에 따라, 제1 변형 및 제2 변형이 조합될 수 있다.According to the third variant, the first variant and the second variant may be combined.
본 발명에서, 유전체 액체는 유전체 액체의 총 중량에 대하여 적어도 약 70 중량%의 광유, 및 바람직하게는 적어도 약 80 중량%의 광유를 포함할 수 있다.In the present invention, the dielectric liquid may comprise at least about 70% by weight of mineral oil, and preferably at least about 80% by weight of mineral oil, relative to the total weight of the dielectric liquid.
광유는 일반적으로 약 20~25℃에서 액체이다.Mineral oils are generally liquid at about 20-25°C.
광유는 나프텐 오일 및 파라핀 오일, 및 바람직하게는 나프텐 오일로부터 선택될 수 있다.The mineral oil may be selected from naphthenic and paraffinic oils, and preferably naphthenic oils.
광유는 원유의 정제로부터 수득된다.Mineral oil is obtained from the refining of crude oil.
본 발명의 특히 바람직한 구현예에 따라, 광유는 약 45 내지 65 원자% 범위의 파라핀 탄소(Cp) 함량, 약 35 내지 55 원자% 범위의 나프텐 탄소(Cn) 함량, 및 약 0.5 내지 10 원자% 범위의 방향족 탄소(Ca) 함량을 포함한다.According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the mineral oil has a paraffinic carbon (Cp) content in the range of about 45 to 65 atomic percent, a naphthenic carbon (Cn) content in the range of about 35 to 55 atomic percent, and about 0.5 to 10 atomic percent. range of aromatic carbon (Ca) content.
한 특정 구현예에서, 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물은 유전체 액체의 총 중량에 대하여 적어도 약 2.5 중량%, 바람직하게는 적어도 약 3.5 중량% 및 보다 더 바람직하게는 적어도 약 4 중량%에 해당한다. 이러한 최소량의 극성 화합물로 인하여, 절연 내력이 개선된다.In one specific embodiment, the polar compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof is at least about 2.5% by weight, preferably at least about 3.5% by weight and even more preferably at least about It corresponds to 4% by weight. Due to this minimal amount of the polar compound, the dielectric strength is improved.
유전체 액체는 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물을 유전체 액체의 총 중량에 대하여 약 30 중량% 이하, 바람직하게는 약 20 중량% 이하 및 보다 더 바람직하게는 약 15 중량% 이하로 포함할 수 있다. 이러한 최대량은 적당한 또는 심지어 낮은 유전 손실(예를 들어, 약 10-3 미만)을 보장할 수 있고, 또한 전기 절연층으로부터 유전체 액체의 이동을 방지할 수 있다.The dielectric liquid contains about 30 wt% or less, preferably about 20 wt% or less and even more preferably about 15 wt% or less, of a polar compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof, relative to the total weight of the dielectric liquid. can be included as This maximum can ensure moderate or even low dielectric losses (eg, less than about 10 -3 ), and can also prevent migration of dielectric liquid from the electrically insulating layer.
벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물은 하기 화학식 I에 상응할 수 있다:Polar compounds of the type of benzophenones, acetophenones or derivatives thereof may correspond to formula I:
[화학식 I][Formula I]
(상기 식에서, 동일하거나 상이할 수 있는 R1 및 R2는 아릴, 알킬 또는 알킬렌-아릴 기이고, 기 R1 및 R2는 단일 결합 또는 기 -(CH2)n-(여기서 n은 1 또는 2임)을 나타내는 요소 A를 통해 함께 연결될 수 있음). (wherein R 1 and R 2 , which may be the same or different, are aryl, alkyl or alkylene-aryl groups, and the groups R 1 and R 2 are either a single bond or a group —(CH 2 ) n —, where n is 1 or 2)).
아릴 기는 하나 이상의 융합 또는 비-융합, 및 바람직하게는 비-융합 방향족 고리를 포함할 수 있다.Aryl groups may include one or more fused or non-fused, and preferably non-fused aromatic rings.
아릴 기는 5 내지 20개의 탄소 원자 및 바람직하게는 5 내지 15개의 탄소 원자를 포함할 수 있다.Aryl groups may contain from 5 to 20 carbon atoms and preferably from 5 to 15 carbon atoms.
각각의 방향족 고리는 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 질소 원자, 황 원자 또는 산소 원자를 포함할 수 있다.Each aromatic ring may contain one or more heteroatoms, such as a nitrogen atom, a sulfur atom or an oxygen atom.
각각의 방향족 고리는 할로겐 원자, 알킬 기 또는 알콕시-O-알킬 기로부터 선택된 하나 이상의 치환기 X로 치환될 수 있다. 알킬 기가 바람직하다.Each aromatic ring may be substituted with one or more substituents X selected from a halogen atom, an alkyl group or an alkoxy-O-alkyl group. Alkyl groups are preferred.
방향족 고리 상 치환기 X로서 할로겐 원자는 바람직하게는 염소 또는 플루오린 원자, 및 더 바람직하게는 염소 원자이다.The halogen atom as the substituent X on the aromatic ring is preferably a chlorine or fluorine atom, and more preferably a chlorine atom.
방향족 고리 상 치환기 X로서 알킬 기는 1 내지 10개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소 원자 및 더 바람직하게는 2 내지 4개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.The alkyl group as substituent X on the aromatic ring may contain from 1 to 10 carbon atoms, preferably from 1 to 5 carbon atoms and more preferably from 2 to 4 carbon atoms.
방향족 고리 상 치환기 X로서 알콕시-O-알킬 기의 알킬 기는 1 내지 10개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소 원자 및 더 바람직하게는 2 내지 4개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.The alkyl group of the alkoxy-O-alkyl group as substituent X on the aromatic ring may contain from 1 to 10 carbon atoms, preferably from 1 to 5 carbon atoms and more preferably from 2 to 4 carbon atoms.
방향족 고리(들)는 바람직하게는 어떠한 극성 양성자성 치환기, 예컨대 -OH 기, -SH 기, -NH 기 또는 -NH2 기도 포함하지 않는다.The aromatic ring(s) preferably do not contain any polar protic substituents, such as -OH groups, -SH groups, -NH groups or -NH 2 groups.
아릴 기는 바람직하게는 페닐 기, 나프틸 기 또는 피리딜 기, 및 더 바람직하게는 페닐 기이다.The aryl group is preferably a phenyl group, a naphthyl group or a pyridyl group, and more preferably a phenyl group.
기 R1 및/또는 R2로서 알킬 기는 1 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자 및 더 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.Alkyl groups as groups R 1 and/or R 2 may contain 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms and more preferably 1 to 5 carbon atoms.
본 발명에서, 알킬 기는 시클릭, 선형 또는 분지형일 수 있다.In the present invention, the alkyl group may be cyclic, linear or branched.
알킬렌-아릴 기는 본 발명에서 정의된 바와 같은 아릴 기, 및 알킬렌 기를 포함하는 혼합 기이다. 알킬렌-아릴 기의 알킬렌 기는 화학식 I의 화합물의 케톤 관능기에 직접 연결된다.An alkylene-aryl group is a mixed group comprising an aryl group as defined herein, and an alkylene group. The alkylene group of the alkylene-aryl group is linked directly to the ketone function of the compound of formula (I).
알킬렌 기는 선형, 시클릭 또는 분지형, 및 바람직하게는 선형일 수 있다.The alkylene group may be linear, cyclic or branched, and preferably linear.
구체적으로, 알킬렌 기는 1 내지 5개의 탄소 원자를 함유할 수 있다.Specifically, the alkylene group may contain from 1 to 5 carbon atoms.
바람직하게는, 알킬렌 기는 기 -(CH2)p-(여기서, 1≤p≤5); 기 -(CHR)p1-(여기서, 1≤p1≤5이고, R은 알킬 기이고, 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소 원자를 함유함); 통계 기 -(CHR)m1-(CH2)m2-(즉, m1 -CH2- 및 m2 -CHR-을 포함함)(여기서, 1 ≤m1 + m2 ≤5이고, R은 알킬 기이고, 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소 원자를 함유함); 또는 통계 기 -(CHR)p2-(CH2)p3-(CHR')p4-(즉, p2 -CH2-, p3 -CHR- 및 p4 -CHR'-을 포함함)(여기서, 1≤p2 + p3 + p4≤5이고, R 및 R'은 상이한 알킬 기이고, 각각은 바람직하게는 1 내지 5개의 탄소 원자를 함유하고, 바람직하게는 1 ≤m1≤4, 1 ≤m2≤4, 1≤p2≤3, 1≤p3≤3 및 1≤p4≤3임)이다.Preferably, the alkylene group is selected from the group -(CH 2 ) p -, where 1≤p≤5; the group -(CHR) p1 -, wherein 1≤p 1 ≤5 and R is an alkyl group, preferably containing 1 to 5 carbon atoms; Statistical group -(CHR) m1 -(CH 2 ) m2 - (ie, including m 1 -CH 2 - and m 2 -CHR-), where 1 ≤ m 1 + m 2 ≤ 5 and R is alkyl group, preferably containing 1 to 5 carbon atoms); or a statistical group -(CHR) p2 -(CH 2 ) p3 -(CHR') p4 - (ie, including p 2 -CH 2 -, p 3 -CHR- and p 4 -CHR'-), wherein 1 ≤ p 2 + p 3 + p 4 ≤ 5, R and R' are different alkyl groups, each containing preferably 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 ≤
본 발명에서, 통계 기는 그것을 구성하는 라디칼(예를 들어, -CH2-, -CHR- 및/또는 -CHR'-)이 알킬렌 기에 무작위로 배치될 수 있다는 것을 의미한다.In the present invention, a statistical group means that the radicals constituting it (eg -CH 2 -, -CHR- and/or -CHR'-) may be randomly placed in the alkylene group.
R(또는 각각의 R')은 메틸, 에틸, 프로필 또는 이소프로필 기일 수 있다.R (or each R′) may be a methyl, ethyl, propyl or isopropyl group.
알킬렌 기가 분지형인 경우(예를 들어, 적어도 기 R 또는 R'의 존재), 알킬렌 기는 또한 분지를 통해 상기 알킬렌-아릴 기의 아릴 기에 연결될 수 있다.When the alkylene group is branched (eg, at least the presence of groups R or R′), the alkylene group may also be linked to the aryl group of the alkylene-aryl group via branching.
알킬렌-아릴 기는 벤질 기(알킬렌 기가 CH2이고, 아릴 기가 페닐인 알킬렌-아릴 기)일 수 있다.The alkylene-aryl group can be a benzyl group (an alkylene-aryl group wherein the alkylene group is CH 2 and the aryl group is phenyl).
화학식 I의 화합물은 기 R1 및 R2가 아릴 기인 경우 벤조페논 유형; 기 R1 또는 R2 중 하나가 아릴 기이고, 다른 하나가 알킬 기인 경우 아세토페논 유형; 및 기 R1 및 R2가 알킬 기이거나, 또는 기 R1 또는 R2 중 하나가 알킬렌-아릴 기이고, 다른 하나가 알킬, 아릴 또는 알킬렌-아릴 기인 경우 벤조페논 유형의 유도체 또는 아세토페논 유형의 유도체이다.Compounds of formula (I) are of the benzophenone type when the groups R 1 and R 2 are aryl groups; the acetophenone type when one of the groups R 1 or R 2 is an aryl group and the other is an alkyl group; and when the groups R 1 and R 2 are alkyl groups, or when one of the groups R 1 or R 2 is an alkylene-aryl group and the other is an alkyl, aryl or alkylene-aryl group, a derivative of the benzophenone type or an acetophenone It is a type of derivative.
본 발명의 제1 변형에 따라, 화학식 I의 화합물의 상기 기 R1 또는 R2 중 적어도 하나는 페닐 기이다.According to a first variant of the invention , at least one of said groups R 1 or R 2 of the compound of formula (I) is a phenyl group.
본 발명의 제2 변형에 따라, 화학식 I의 화합물의 기 R1 및 R2는 아릴 기이다. 바람직하게는, 이들 중 적어도 하나는 페닐 기를 포함하고, 더 바람직하게는 2개의 아릴 기 각각은 페닐 기를 포함한다.According to a second variant of the invention, the groups R 1 and R 2 of the compound of formula (I) are aryl groups. Preferably, at least one of them comprises a phenyl group, more preferably each of the two aryl groups comprises a phenyl group.
제3 변형에 따라, 화학식 I의 화합물의 기 R1 및 R2는 각각 페닐 기이고, 이는 바람직하게는 비치환된다.According to a third variant, the groups R 1 and R 2 of the compound of formula (I) are each a phenyl group, which is preferably unsubstituted.
본 발명의 특히 바람직한 구현예에 따라, 화학식 I의 화합물은 벤조페논, 디벤조수베론, 플루오레논 또는 안트론, 및 바람직하게는 벤조페논일 수 있다.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the compound of formula I may be a benzophenone, a dibenzosuberone, a fluorenone or an anthrone, and preferably a benzophenone.
유전체 액체 중 탄소 원자의 총 수에 대한 방향족 탄소 원자의 수의 비는 약 0.3 미만; 및 더 바람직하게는 약 0.2 미만일 수 있다.the ratio of the number of aromatic carbon atoms to the total number of carbon atoms in the dielectric liquid is less than about 0.3; and more preferably less than about 0.2.
이러한 낮은 비로 인하여, 유전체 액체의 독성과 관련된 안전성 문제가 최소화된다.Due to this low ratio, safety concerns related to the toxicity of the dielectric liquid are minimized.
유전체 액체 중 탄소 원자의 총 수에 대한 방향족 탄소 원자의 수의 비는 표준 ASTM D3238에 따라 결정될 수 있다.The ratio of the number of aromatic carbon atoms to the total number of carbon atoms in the dielectric liquid can be determined according to standard ASTM D3238.
광유는 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물 이외의, 그리고 구체적으로 화학식 I의 화합물 이외의 하나 이상의 극성 화합물을 포함할 수 있다.The mineral oil may comprise one or more polar compounds other than polar compounds of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof, and specifically other than compounds of formula (I).
그러나, 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물 이외의, 또는 화학식 I의 화합물 이외의 이러한 극성 화합물은 유전체 액체의 총 중량에 대하여 약 2.5 중량% 이하, 및 더 바람직하게는 약 1.5 중량% 이하에 해당하는 것이 바람직할 것이다.However, polar compounds other than polar compounds of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof, or such polar compounds other than compounds of formula (I), are not more than about 2.5% by weight, and more preferably about 1.5% by weight relative to the total weight of the dielectric liquid. It would be desirable to correspond to weight percent or less.
이러한 비율의 극성 화합물을 함유하는 오일은 정제유일 수 있다.Oils containing these proportions of polar compounds may be refined oils.
바람직하게는, 유전체 액체는 약 250℃ 초과의 비점을 갖는다.Preferably, the dielectric liquid has a boiling point greater than about 250°C.
따라서, 광유, 및 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 화합물을 조합한 본 발명의 중합체 조성물의 유전체 액체는, 실온(제한적으로 휘발성) 및 전기 절연층을 형성하기 위한 공정(예를 들어, 압출)에 필요한 온도에서 위험 없이 조작될 수 있는 동시에, 본 발명의 중합체 조성물의 중합체 물질과의 균일한 균질 혼합물의 형성을 보장할 수 있다.Thus, the dielectric liquid of the polymer composition of the present invention combining a mineral oil and a compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof can be prepared at room temperature (limitingly volatile) and in a process for forming an electrically insulating layer (e.g. , extrusion) can be operated without risk at the temperatures required for extrusion), while at the same time ensuring the formation of a homogeneous homogeneous mixture of the polymer composition of the invention with the polymer material.
본 발명에서, 열가소성 물질은 폴리올레핀을 기재로 하고, 바람직하게는 폴리프로필렌을 기재로 할 수 있다. 폴리올레핀-기재 열가소성 중합체 물질은 적어도 하나의 폴리올레핀 단일중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다.In the present invention, the thermoplastic material may be based on polyolefin, preferably based on polypropylene. The polyolefin-based thermoplastic polymeric material may comprise at least one polyolefin homopolymer or copolymer.
폴리프로필렌-기재 열가소성 중합체 물질은 프로필렌(P1)의 적어도 하나의 단일중합체 또는 적어도 하나의 공중합체, 및 선택적으로 α-올레핀(P2)의 적어도 하나의 단일중합체 또는 적어도 하나의 공중합체를 포함할 수 있다.The polypropylene-based thermoplastic polymer material comprises at least one homopolymer or at least one copolymer of propylene (P 1 ), and optionally at least one homopolymer or at least one copolymer of α-olefin (P 2 ) can do.
중합체 P1 및 P2의 조합은 유리하게는 특히 탄성률의 면에서 우수한 기계적 특성, 및 우수한 전기적 특성을 갖는 열가소성 중합체 물질을 수득할 수 있게 할 수 있다.The combination of polymers P 1 and P 2 can advantageously make it possible to obtain thermoplastic polymer materials having good mechanical properties, in particular in terms of elastic modulus, and good electrical properties.
구체적으로, 프로필렌 공중합체 P1은 통계 프로필렌 공중합체일 수 있다.Specifically, the propylene copolymer P 1 may be a statistical propylene copolymer.
언급될 수 있는 프로필렌 공중합체 P1의 예는 프로필렌 및 올레핀의 공중합체를 포함하며, 올레핀은 특히 에틸렌, 및 프로필렌 이외의 α-올레핀으로부터 선택된다. Examples of propylene copolymers P 1 that may be mentioned include copolymers of propylene and olefins, the olefins being selected in particular from ethylene and α-olefins other than propylene.
프로필렌 이외의 α-올레핀은 화학식 CH2CH-R3(여기서, R3은 특히 다음의 올레핀: 1-부텐, 1-펜텐; 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 및 이들의 혼합물로부터 선택된, 2 내지 10개의 탄소 원자를 함유하는 선형 또는 분지형 알킬 기임)에 상응할 수 있다.α-olefins other than propylene have the formula CH 2 CH-R 3 , wherein R 3 is in particular the following olefins: 1-butene, 1-pentene; 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1 -decene, 1-dodecene, and mixtures thereof, which are linear or branched alkyl groups containing 2 to 10 carbon atoms.
프로필렌 및 올레핀의 공중합체의 올레핀은 바람직하게는 공중합체의 15 몰% 이하 및 더 바람직하게는 10 몰% 이하에 해당한다.The olefins in the copolymer of propylene and olefins preferably account for up to 15 mol % and more preferably up to 10 mol % of the copolymer.
프로필렌 및 에틸렌의 공중합체가 프로필렌 공중합체 P1로서 바람직하다.A copolymer of propylene and ethylene is preferred as propylene copolymer P 1 .
프로필렌 공중합체 P1은 바람직하게는 약 600 내지 1200 MPa 범위의 탄성률을 갖는다.The propylene copolymer P 1 preferably has a modulus of elasticity in the range of about 600 to 1200 MPa.
프로필렌 단일중합체 P1은 바람직하게는 약 1250 내지 1600 MPa 범위의 탄성률을 갖는다.The propylene homopolymer P 1 preferably has a modulus of elasticity in the range of about 1250 to 1600 MPa.
프로필렌 단일중합체 또는 공중합체 P1은 약 130℃ 초과, 바람직하게는 약 140℃ 초과, 및 더 바람직하게는 약 140 내지 165℃ 범위의 융점을 가질 수 있다.The propylene homopolymer or copolymer P 1 may have a melting point greater than about 130° C., preferably greater than about 140° C., and more preferably in the range of about 140 to 165° C.
구체적으로, 프로필렌 단일중합체 P1은 약 165℃의 융점을 가질 수 있고, 프로필렌 공중합체 P1은 약 140 내지 150℃ 범위의 융점을 가질 수 있다.Specifically, the propylene homopolymer P 1 may have a melting point of about 165° C., and the propylene copolymer P 1 may have a melting point in the range of about 140 to 150° C.
프로필렌 단일중합체 또는 공중합체 P1은 약 30 내지 100 J/g 범위의 융합 엔탈피를 가질 수 있다.The propylene homopolymer or copolymer P 1 may have an enthalpy of fusion in the range of about 30 to 100 J/g.
구체적으로, 프로필렌 단일중합체 P1은 약 80 내지 90 J/g 범위의 융합 엔탈피를 가질 수 있고, 프로필렌 공중합체 P1은 약 30 내지 70 J/g 범위의 융합 엔탈피를 가질 수 있다.Specifically, the propylene homopolymer P 1 may have an enthalpy of fusion in the range of about 80 to 90 J/g, and the propylene copolymer P 1 may have an enthalpy of fusion in the range of about 30 to 70 J/g.
프로필렌 단일중합체 또는 공중합체 P1은 표준 ASTM D1238-00에 따라 약 2.16 kg 부하로 약 230℃에서 측정된 0.5 내지 3 g/10분 범위의 용융 흐름 지수를 가질 수 있다.The propylene homopolymer or copolymer P 1 may have a melt flow index in the range of 0.5 to 3 g/10 min measured at about 230°C with a load of about 2.16 kg according to standard ASTM D1238-00.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체 P1은 열가소성 중합체 물질의 약 40 중량% 내지 70 중량%에 해당한다.According to a preferred embodiment of the invention, the propylene homopolymer or copolymer P 1 corresponds to about 40% to 70% by weight of the thermoplastic polymer material.
α-올레핀 단일중합체 또는 공중합체 P2의 α-올레핀은 화학식 CH2=CH-R4(여기서, R4는 수소 원자 또는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 선형 또는 분지형 알킬 기이고, 특히 다음의 올레핀: 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 이소부틸렌, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있음)에 상응할 수 있다.The α-olefin of the α-olefin homopolymer or copolymer P 2 has the formula CH 2 =CH-R 4 , wherein R 4 is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group containing 1 to 12 carbon atoms, in particular from the following olefins: ethylene, propylene, 1-butene, isobutylene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, and mixtures thereof. may be selected).
α-올레핀 프로필렌, 1-헥센 또는 1-옥텐이 바람직하다.Preference is given to α-olefin propylene, 1-hexene or 1-octene.
α-올레핀 단일중합체 또는 공중합체 P2는:The α-olefin homopolymer or copolymer P 2 is:
- 프로필렌 유형의 열가소성 상, 및 에틸렌 및 α-올레핀의 공중합체의 유형의 열가소성 엘라스토머 상을 포함하는 헤테로상(heterophasic) 공중합체,- a heterophasic copolymer comprising a thermoplastic phase of the propylene type and a thermoplastic elastomeric phase of the type of copolymer of ethylene and α-olefin,
- 폴리에틸렌 또는- polyethylene or
- 이들의 혼합물- mixtures of these
일 수 있다.can be
헤테로상 공중합체의 열가소성 엘라스토머 상은 헤테로상 공중합체의 총 중량에 대하여 적어도 약 20 중량%, 및 바람직하게는 적어도 약 45 중량%에 해당할 수 있다.The thermoplastic elastomeric phase of the heterophasic copolymer may account for at least about 20 weight percent, and preferably at least about 45 weight percent, relative to the total weight of the heterophasic copolymer.
헤테로상 공중합체의 열가소성 엘라스토머 상의 α-올레핀은 프로필렌일 수 있다.The α-olefin on the thermoplastic elastomer of the heterophasic copolymer may be propylene.
폴리에틸렌은 선형 저 밀도 폴리에틸렌(LLDPE)일 수 있다. 본 발명에서, 용어 "선형 저 밀도 폴리에틸렌"은 약 0.91 내지 0.925 범위의 밀도를 갖는 선형 폴리에틸렌을 의미한다.The polyethylene may be linear low density polyethylene (LLDPE). As used herein, the term "linear low density polyethylene" means a linear polyethylene having a density in the range of about 0.91 to 0.925.
바람직하게는, 본 발명의 열가소성 중합체 물질은 적어도 상기 헤테로상 공중합체 및 적어도 상기 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.Preferably, the thermoplastic polymer material of the present invention may comprise at least said heterophasic copolymer and at least said polyethylene.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라, α-올레핀 단일중합체 또는 공중합체 P2는 열가소성 중합체 물질의 약 30 중량% 내지 60 중량%에 해당한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the α-olefin homopolymer or copolymer P 2 corresponds to about 30% to 60% by weight of the thermoplastic polymer material.
본 발명의 중합체 조성물의 열가소성 중합체 물질은 바람직하게는 헤테로상이다(즉, 본 발명의 중합체 조성물의 열가소성 중합체 물질은 몇 개의 상을 포함함). 몇 개의 상의 존재는 일반적으로 2개의 상이한 폴리올레핀의 혼합, 예컨대 폴리프로필렌, 및 프로필렌의 공중합체 또는 폴리에틸렌의 공중합체의 혼합물로부터 유래된다.The thermoplastic polymer material of the polymer composition of the present invention is preferably heterophasic (ie the thermoplastic polymer material of the polymer composition of the present invention comprises several phases). The presence of several phases is generally derived from mixtures of two different polyolefins, such as polypropylene, and copolymers of propylene or copolymers of polyethylene.
본 발명의 중합체 조성물은 유전체 액체 및 열가소성 중합체 물질의 균일한 균질 혼합물을 포함한다(예를 들어, 본 발명의 중합체 조성물은 균일한 상을 형성함).The polymer composition of the present invention comprises a homogeneous homogeneous mixture of a dielectric liquid and a thermoplastic polymer material (eg, the polymer composition of the present invention forms a uniform phase).
중합체 조성물 중 유전체 액체의 질량 농도는 바람직하게는 열가소성 중합체 물질 중 상기 유전체 액체의 포화 질량 농도 이하이다.The mass concentration of the dielectric liquid in the polymer composition is preferably less than or equal to the saturated mass concentration of the dielectric liquid in the thermoplastic polymer material.
20~25℃에서 포화 질량 농도는 일반적으로 약 15% 내지 20%이다. 포화 질량 농도는 액체 흡수 방법에 의해 측정될 수 있다. 구체적으로, 중합체 조성물의 열가소성 중합체 물질로 제조된 플레이트(예를 들어, 크기 200 mm × 200 mm × 0.5 mm)는 특히 성형에 의해 상응하는 출발 물질로부터 제조된다. 이러한 플레이트의 샘플을 칭량하고(초기 중량 = P0), 이어서 약 20℃에서 중합체 조성물의 유전체 액체에 침지시킨다. 포화 질량 농도는 다양한 침지 시간 후(예를 들어, 3, 6, 9, 12 및 15일) 및 그의 표면이 세정 및 건조된 후(최종 중량 = Pf) 샘플의 중량 변화(백분율로서)를 측정함으로써 측정된다. 유전체 액체의 흡수율은 하기 식에 따라 결정된다:At 20-25°C, the saturated mass concentration is generally about 15% to 20%. The saturated mass concentration can be determined by the liquid absorption method. Specifically, a plate made of a thermoplastic polymer material of the polymer composition (eg size 200 mm x 200 mm x 0.5 mm) is prepared from the corresponding starting material, in particular by molding. A sample of this plate is weighed (initial weight = P 0 ) and then immersed in the dielectric liquid of the polymer composition at about 20°C. Saturated mass concentration measures the change in weight (as a percentage) of a sample after various immersion times (eg, 3, 6, 9, 12 and 15 days) and after its surface has been cleaned and dried (final weight = P f ). is measured by The absorption rate of the dielectric liquid is determined according to the formula:
유전체 액체의 흡수율% = [(Pf-P0)/P0] × 100.Absorption % of dielectric liquid = [(P f -P 0 )/P 0 ] × 100.
포화 농도는 Pf가 Pf-P0에 상응하는 총 중량 증가에 대해 1% 미만의 변화를 나타낼 때 도달된다.Saturation concentration is reached when P f indicates a change of less than 1% relative to the total weight of a corresponding increase in P f -P 0.
특정 구현예에 따라, 유전체 액체는 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 약 1 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 약 2 중량% 내지 15 중량% 및 더 바람직하게는 약 3 중량% 내지 12 중량%에 해당한다.According to a particular embodiment, the dielectric liquid is present in an amount of from about 1% to 20% by weight, preferably from about 2% to 15% by weight and more preferably from about 3% to 12% by weight relative to the total weight of the polymer composition. corresponds to
특정 구현예에 따라, 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물은 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 약 0.15 중량% 내지 1.8 중량%, 바람직하게는 약 0.21 중량% 내지 1.2 중량% 및 더 바람직하게는 약 0.24 중량% 내지 0.9 중량%에 해당한다.According to a particular embodiment, the polar compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof is from about 0.15% to 1.8% by weight, preferably from about 0.21% to 1.2% by weight and more, relative to the total weight of the polymer composition. Preferably it corresponds to about 0.24% to 0.9% by weight.
특정 구현예에 따라, 열가소성 중합체 물질은 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 약 70 중량% 내지 98 중량%, 바람직하게는 약 80 중량% 내지 95 중량% 및 더 바람직하게는 약 88 중량% 내지 97 중량%에 해당한다.According to a particular embodiment, the thermoplastic polymer material comprises from about 70% to 98% by weight, preferably from about 80% to 95% by weight and more preferably from about 88% to 97% by weight relative to the total weight of the polymer composition. corresponds to
중합체 조성물은 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The polymer composition may further comprise one or more additives.
첨가제는 당업자에게 잘 알려져 있으며, 산화방지제, UV 안정화제, 구리 스캐빈저(scavenger), 수 트리잉(water treeing) 억제제, 안료, 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.Additives are well known to those skilled in the art and may be selected from antioxidants, UV stabilizers, copper scavengers, water treeing inhibitors, pigments, and mixtures thereof.
본 발명의 중합체 조성물은 통상적으로 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 약 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 바람직하게는 약 0.1 중량% 내지 2 중량%의 첨가제를 포함할 수 있다.The polymer composition of the present invention may typically comprise from about 0.01% to 5% by weight and preferably from about 0.1% to 2% by weight of the additive relative to the total weight of the polymer composition.
더 구체적으로는, 산화방지제는 케이블의 제조 또는 케이블의 작동 단계 동안 발생된 열 응력으로부터 중합체 조성물을 보호한다.More specifically, the antioxidant protects the polymer composition from thermal stresses generated during the manufacturing or operating phase of the cable.
산화방지제는 바람직하게는 힌더드(hindered) 페놀, 티오 에스테르, 황계 산화방지제, 인계 산화방지제, 아민 유형의 산화방지제, 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.The antioxidant is preferably selected from hindered phenols, thioesters, sulfur-based antioxidants, phosphorus-based antioxidants, antioxidants of the amine type, and mixtures thereof.
언급될 수 있는 힌더드 페놀의 예는 펜타에리트리틸 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)(Irganox® 1010), 옥타데실 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트(Irganox® 1076), 1,3,5-트리메틸-2,4,6-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)벤젠(Irganox® 1330), 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸(Irgastab® KV10), 2,2'-티오비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀)(Irganox® 1081), 2,2'-티오디에틸렌비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트](Irganox® 1035), 2,2'-메틸렌비스(6-tert-부틸-4-메틸페놀), 1,2-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나모일)히드라진(Irganox® MD 1024) 및 2,2'-옥사미도비스(에틸 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트)를 포함한다.Examples of hindered phenols which may be mentioned are pentaerythrityl-trityl-tetrakis (3- (3,5-di - tert - butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) (Irganox ® 1010), octadecyl-3- (3,5-di - tert - butyl-4-hydroxyphenyl) propionate (Irganox ® 1076), 1,3,5- trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di - tert - Butyl-4-hydroxybenzyl)benzene (Irganox ® 1330), 4,6-bis(octylthiomethyl)-o-cresol (Irgastab ® KV10), 2,2'-thiobis(6- tert -butyl-4 -methylphenol) (Irganox ® 1081), 2,2'-thiodiethylenebis [3- (3,5-di- tert -butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (Irganox ® 1035), 2 ,2'-methylenebis(6- tert -butyl-4-methylphenol), 1,2-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyl)hydrazine (Irganox ® MD 1024) and 2,2′-oxamidobis(ethyl 3-(3,5-di- tert -butyl-4-hydroxyphenyl)propionate).
언급될 수 있는 티오 에스테르의 예는 디도데실 3,3'-티오디프로피오네이트(Irganox® PS800), 디스테아릴 티오디프로피오네이트(Irganox® PS802) 및 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸(Irganox® 1520)을 포함한다.Examples of thio esters that may be mentioned are didodecyl 3,3'-thiodipropionate (Irganox ® PS800), distearyl thiodipropionate (Irganox ® PS802) and 4,6-bis(octylthiomethyl) )-o-cresol (Irganox ® 1520).
언급될 수 있는 황계 산화방지제의 예는 디옥타데실 3,3'-티오디프로피오네이트 및 디도데실 3,3'-티오디프로피오네이트를 포함한다.Examples of sulfur-based antioxidants that may be mentioned include
언급될 수 있는 인계 산화방지제의 예는 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐) 포스파이트(Irgafos® 168) 및 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리트리틸 디포스파이트(Ultranox® 626)를 포함한다.Examples of the phosphorus antioxidant which may be mentioned are tris (2,4-di - tert - butylphenyl) phosphite (Irgafos ® 168) and bis (2,4-di - tert - butylphenyl) pentaerythrityl diphosphite trityl (Ultranox ® 626).
언급될 수 있는 아민 유형의 산화방지제의 예는 페닐렌디아민(예를 들어, 1PPD 또는 6PPD), 디페닐아민스티렌, 디페닐아민, 메르캅토벤즈이미다졸 및 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2 디히드로퀴놀린(TMQ)을 포함한다.Examples of antioxidants of the amine type that may be mentioned are phenylenediamine (eg 1PPD or 6PPD), diphenylaminestyrene, diphenylamine, mercaptobenzimidazole and polymerized 2,2,4-trimethyl- 1,2 dihydroquinoline (TMQ).
언급될 수 있는 산화방지제의 혼합물의 예는 상기 기재된 바와 같은 Irgafos 168 및 Irganox 1010의 등몰 혼합물을 포함하는 Irganox B 225이다.An example of a mixture of antioxidants that may be mentioned is Irganox B 225, comprising an equimolar mixture of Irgafos 168 and Irganox 1010 as described above.
중합체 조성물은 열가소성 중합체 조성물이다. 따라서, 중합체 조성물은 가교결합될 수 없다.The polymer composition is a thermoplastic polymer composition. Accordingly, the polymer composition cannot be crosslinked.
구체적으로, 중합체 조성물은 가교결합을 가능하게 하는 어떠한 가교결합제, 실란-유형 커플링제, 퍼옥시드 및/또는 첨가제도 포함하지 않는다. 그 이유는 이러한 제제가 열가소성 중합체 물질을 분해시키기 때문이다.Specifically, the polymer composition does not contain any crosslinking agents, silane-type coupling agents, peroxides and/or additives that enable crosslinking. The reason is that these agents degrade the thermoplastic polymer material.
중합체 조성물은 바람직하게는 재활용가능하다.The polymer composition is preferably recyclable.
본 발명의 제2 대상은 적어도 하나의 단계 i) 본 발명의 제1 대상에서 정의된 바와 같은 중합체 조성물의 다양한 구성 성분을 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 대상에 따른 중합체 조성물의 제조 방법이다.A second object of the invention relates to a polymer composition according to the first object, characterized in that it comprises at least one step i) mixing the various constituents of the polymer composition as defined in the first object of the invention. manufacturing method.
구체적으로, 혼합은 다음의 하위단계에 따라 수행된다:Specifically, the mixing is carried out according to the following substeps:
i-a) 유전체 액체가 광유, 및 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 적어도 하나의 극성 화합물을 포함할 경우, (본 발명의 제1 대상에서 정의된 바와 같은) 광유, 및 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물을 혼합하여, 본 발명의 제1 대상에서 정의된 바와 같은 유전체 액체를 형성하는 단계, 및ia) mineral oil (as defined in the first object of the invention), and benzophenone, aceto, if the dielectric liquid comprises at least one polar compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof mixing a polar compound of the type of phenone or a derivative thereof to form a dielectric liquid as defined in the first object of the present invention, and
i-b) 본 발명의 제1 대상에서 정의된 바와 같은 열가소성 중합체 물질 및 적어도 하나의 나노충전제를 상기 하위단계 i-a)에서 수득된 유전체 액체와 혼합하는 단계.i-b) mixing the thermoplastic polymer material as defined in the first object of the invention and at least one nanofiller with the dielectric liquid obtained in substep i-a) above.
하위단계 i-b)의 열가소성 중합체 물질은 일반적으로 중합체 과립, 특히 본 발명의 제1 대상에서 정의된 바와 같은 적어도 하나의 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체 P1 및 선택적으로 적어도 하나의 α-올레핀 단일중합체 또는 공중합체 P2의 과립 형태이다.The thermoplastic polymer material of substep ib) is generally polymer granules, in particular at least one propylene homopolymer or copolymer P 1 as defined in the first object of the invention and optionally at least one α-olefin homopolymer or copolymer It is in the form of granules of coalescing P 2 .
하위단계 i-a)의 혼합은 벤조페논, 아세토페논 또는 이들의 유도체의 유형의 극성 화합물 및 선택적으로 첨가제(들)(특히 이들이 고체 분말 형태일 경우)을 광유에 용해시키는 임의의 기계를 사용하여 수행될 수 있다.The mixing of substep ia) can be carried out using any machine that dissolves in mineral oil a polar compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof and optionally additive(s) (especially when they are in solid powder form). can
하위단계 i-a)는 바람직하게는 약 20 내지 100℃, 바람직하게는 약 50 내지 90℃ 범위의 온도 및 더 바람직하게는 약 75℃의 온도에서 수행된다.Substep i-a) is preferably carried out at a temperature in the range of about 20 to 100 °C, preferably about 50 to 90 °C and more preferably at a temperature of about 75 °C.
하위단계 i-a)는 일반적으로 15분 내지 1시간 및 바람직하게는 20 내지 30분 동안 지속된다.Substep i-a) generally lasts from 15 minutes to 1 hour and preferably from 20 to 30 minutes.
하위단계 i-a)의 종료시에, 안정하고 투명한 용액이 수득된다.At the end of substep i-a), a stable and clear solution is obtained.
또한, 하위단계 i-a)의 혼합은 본 발명에 정의된 바와 같은 첨가제(들)(예를 들어, 산화방지제)를 포함할 수 있다.In addition, the admixture of substep i-a) may comprise additive(s) as defined herein (eg antioxidants).
제1 변형에 따라, 하위단계 i-b)의 혼합은 하위단계 i-a)에서 수득된 유전체 액체를 열가소성 중합체 물질 또는 그것을 구성하는 중합체 화합물, 및 나노충전제를, 특히 탄젠트 로터 또는 기어 로터를 갖는 내부 믹서, 또는 연속 믹서, 특히 스크루 또는 역회전 이축 믹서, 또는 "부스(Buss) 압출기" 유형의 믹서를 사용하여 혼합함으로써 수행될 수 있다.According to a first variant, the mixing of substep ib) comprises mixing the dielectric liquid obtained in substep ia) with the thermoplastic polymer material or the polymer compound constituting it, and nanofillers, in particular an internal mixer with a tangent rotor or gear rotor, or mixing using a continuous mixer, in particular a screw or counter-rotating twin-screw mixer, or a mixer of the “Buss extruder” type.
제2 변형에 따라, 하위단계 i-b)는 구체적으로 중합체 과립을 유전체 액체와 혼합함으로써 본 발명의 제1 대상에서 정의된 바와 같은 열가소성 중합체 물질의 과립을 유전체 액체를 사용하여 함침시킴으로써 수행될 수 있으며, 나노충전제는 하기 기재된 후속 단계에서 첨가된다. 중합체 과립과 유전체 액체의 상기 혼합은 생성된 혼합물을 가열하여 과립이 유전체 액체를 흡수함으로써 수행되며, 혼합물의 온도는 열가소성 중합체 물질이 고체 상태(즉, 과립 형태)로 남아 있을 수 있도록 보장한다. 이러한 과립은 이후에 압출기에서 나노충전제와 혼합될 수 있다. 더 구체적으로는, 본 발명의 중합체 조성물의 나노충전제는 유전체 액체로 함침된 중합체 물질의 과립과 함께 압출기에 혼입될 수 있다. 이어서, 전체 물질을 압출기 내에서 용융 상태로 균질화시키며; 압출기의 유형은 연속 믹서, 특히 스크루 또는 역회전 이축 믹서(예를 들어, Berstorff 이축 압출기), 또는 "부스 압출기" 유형의 믹서일 수 있다. 수득된 압출물을 압출기 배출구에서 냉각시키고, 과립화하고, 수득된 과립은 하기 정의된 바와 같은 공정에 따른 본 발명의 케이블의 제조를 위해 압출기에 공급하기 위하여 사용될 수 있다.According to a second variant, sub-step ib) can be carried out by impregnating the granules of a thermoplastic polymer material as defined in the first object of the invention with a dielectric liquid, in particular by mixing the polymer granules with a dielectric liquid, Nanofillers are added in a subsequent step described below. Said mixing of the polymer granules and dielectric liquid is effected by heating the resulting mixture so that the granules absorb the dielectric liquid, the temperature of the mixture ensuring that the thermoplastic polymer material remains in a solid state (ie, in granular form). These granules can then be mixed with the nanofillers in an extruder. More specifically, the nanofillers of the polymer composition of the present invention may be incorporated into the extruder together with granules of polymeric material impregnated with a dielectric liquid. The entire material is then homogenized to a molten state in the extruder; The type of extruder may be a continuous mixer, in particular a screw or counter-rotating twin screw mixer (eg Berstorff twin screw extruder ), or a mixer of the “bush extruder” type. The obtained extrudate is cooled at the extruder outlet, granulated, and the obtained granules can be used to feed the extruder for the production of the cable of the invention according to the process as defined below.
본 발명의 제3 대상은 적어도 하나의 세장형 전기 전도성 요소, 및 본 발명의 제1 대상에서 정의된 바와 같은 중합체 조성물로부터 수득된 적어도 하나의 전기 절연층을 포함하는 케이블이다.A third object of the invention is a cable comprising at least one elongate electrically conductive element and at least one electrically insulating layer obtained from a polymer composition as defined in the first object of the invention.
본 발명의 전기 절연층은 비-가교결합된 층이다.The electrically insulating layer of the present invention is a non-crosslinked layer.
본 발명의 전기 절연층은 바람직하게는 재활용가능한 층이다.The electrically insulating layer of the present invention is preferably a recyclable layer.
본 발명의 전기 절연층은 구체적으로 당업자에게 잘 알려진 공정을 통해 압출된 압출 층일 수 있다.The electrically insulating layer of the present invention may specifically be an extruded layer extruded through a process well known to those skilled in the art.
본 발명에서, 용어 "전기 절연층"은 전기 전도율이 (25℃에서) 1×10-9 S/m 이하 및 바람직하게는 1×10-10 S/m(미터 당 지멘스) 이하일 수 있는 층을 의미한다.In the present invention, the term “electrically insulating layer” refers to a layer having an electrical conductivity (at 25° C.) of 1×10 -9 S/m or less and preferably 1×10 -10 S/m (Siemens per meter) or less. it means.
본 발명의 케이블은 더 구체적으로는 직류(DC)로 작용하는 전기 케이블, 특히 HVDC-유형 케이블 분야, 또는 교류(AC)로 교번하는 전기 케이블 분야에 관한 것이다.The cable of the present invention relates more particularly to the field of electrical cables acting on direct current (DC), in particular the field of HVDC-type cables, or electrical cables alternating with alternating current (AC).
본 발명의 전기 절연층은 세장형 전기 전도성 요소를 둘러쌀 수 있다.The electrically insulating layer of the present invention may surround the elongate electrically conductive element.
세장형 전기 전도성 요소는 모노-코어 전도체, 예를 들어 금속 와이어, 또는 멀티-코어 전도체, 예컨대 복수의 선택적으로 꼬인 금속 와이어일 수 있다.The elongate electrically conductive element may be a mono-core conductor, such as a metal wire, or a multi-core conductor, such as a plurality of selectively twisted metal wires.
세장형 전기 전도성 요소는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 및 이들의 조합으로 제조될 수 있다.The elongate electrically conductive element may be made of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, and combinations thereof.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 전기 케이블은:According to a preferred embodiment of the invention, the electrical cable comprises:
- 세장형 전기 전도성 요소를 둘러싸는 제1 반도체층,- a first semiconductor layer surrounding the elongate electrically conductive element,
- 제1 반도체층을 둘러싸는 전기 절연층(상기 전기 절연층은 본 발명에 정의된 바와 같음), 및- an electrically insulating layer surrounding the first semiconductor layer, said electrically insulating layer as defined in the present invention, and
- 전기 절연층을 둘러싸는 제2 반도체층- a second semiconductor layer surrounding the electrically insulating layer
을 포함할 수 있다.may include.
제1 반도체층, 전기 절연층 및 제2 반도체층을 포함하는 상술한 전기 케이블은 HVDC 케이블일 수 있다.The above-described electric cable including the first semiconductor layer, the electrically insulating layer and the second semiconductor layer may be an HVDC cable.
본 발명에서, 용어 "반도체층"은 전기 전도율이 (25℃에서) 적어도 1×10-9 S/m(미터 당 지멘스), 바람직하게는 적어도 1×10-3 S/m일 수 있고, 바람직하게는 1×103 S/m 미만일 수 있는 층을 의미한다.In the present invention, the term “semiconductor layer” may have an electrical conductivity (at 25° C.) of at least 1×10 −9 S/m (Siemens per meter), preferably at least 1×10 −3 S/m, preferably It means a layer which may be less than 1×10 3 S/m.
특정 구현예에서, 제1 반도체층, 전기 절연층 및 제2 반도체층은 3-층 절연을 구성한다. 즉, 전기 절연층은 제1 반도체층과 직접 물리적으로 접촉하고, 제2 반도체층은 전기 절연층과 직접 물리적으로 접촉한다.In certain embodiments, the first semiconductor layer, the electrically insulating layer and the second semiconductor layer constitute a three-layer insulation. That is, the electrical insulating layer is in direct physical contact with the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer is in direct physical contact with the electrical insulating layer.
또한, 케이블은 제2 반도체층을 둘러싸는 전기 절연 피복을 포함할 수 있고, 그와 직접 물리적으로 접촉할 수 있다.Additionally, the cable may include an electrically insulating sheath surrounding the second semiconductor layer and may be in direct physical contact therewith.
또한, 전기 케이블은 제2 반도체층을 둘러싸는 금속 실드(shield)를 포함할 수 있다. 이 경우, 전기 절연 피복은 상기 금속 실드를 둘러싼다.Additionally, the electrical cable may include a metal shield surrounding the second semiconductor layer. In this case, an electrically insulating sheath surrounds the metal shield.
이러한 금속 실드는 제2 반도체층 주위에 그를 따라 배열된 구리 또는 알루미늄 전도체의 조립체로 구성된 "와이어" 실드, 제2 반도체층 주위에 선택적으로 나선형으로 배치된 구리 또는 알루미늄으로 제조된 하나 이상의 전도성 금속 스트립, 또는 제2 반도체층 주위에 종방향으로 배치되고, 스트립의 부분의 중첩 영역에서 접착제에 의해 누설방지를 제공하는 알루미늄으로 제조된 전도성 금속 스트립으로 구성된 "스트립" 실드, 또는 선택적으로 납 또는 납 합금으로 구성되고 제2 반도체층을 둘러싸는 금속 튜브 유형의 "누설방지" 실드일 수 있다. 이러한 마지막 유형의 실드는 특히 반경 방향으로 전기 케이블을 관통하는 경향이 있는 습기에 대한 장벽으로서 작용할 수 있다.This metal shield is a "wire" shield consisting of an assembly of copper or aluminum conductors arranged around and along a second semiconductor layer, one or more conductive metal strips made of copper or aluminum optionally spirally disposed around the second semiconductor layer. , or a "strip" shield consisting of a conductive metal strip made of aluminum, disposed longitudinally around the second semiconductor layer, and providing leak-tightness by means of an adhesive in the overlapping region of the portion of the strip, or optionally lead or lead alloy and may be a "leakproof" shield of the metal tube type that surrounds the second semiconductor layer. This last type of shield can act as a barrier against moisture, which tends to penetrate the electrical cable in particular in the radial direction.
본 발명의 전기 케이블의 금속 실드는 "와이어" 실드 및 "누설방지" 실드 또는 "와이어" 실드 및 "스트립" 실드를 포함할 수 있다.The metal shield of the electrical cable of the present invention may include a "wire" shield and a "leakproof" shield or a "wire" shield and a "strip" shield.
모든 유형의 금속 실드는 전기 케이블에 대한 접지(earth)로서 작용할 수 있으므로, 예를 들어 관련 네트워크의 단락시 결함 전류를 전달할 수 있다.Any type of metal shield can act as earth for an electrical cable and thus carry fault currents, for example in the event of a short circuit in the associated network.
다른 층, 예컨대 수분의 존재하에 팽창하는 층이 제2 반도체 층과 금속 실드 사이에 첨가될 수 있으며, 이러한 층은 전기 케이블의 종방향 방수를 보장한다.Another layer can be added between the second semiconductor layer and the metal shield, for example a layer that expands in the presence of moisture, which layer ensures longitudinal waterproofing of the electrical cable.
본 발명의 제4 대상은 적어도 하나의 단계 1) 본 발명의 제1 대상에 따른 중합체 조성물을 세장형 전기 전도성 요소 주위에 압출시켜, 상기 세장형 전기 전도성 요소를 둘러싸는 (압출된) 전기 절연층을 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 본 발명의 제3 대상에 따른 전기 케이블의 제조 방법이다.A fourth object of the present invention provides a method comprising at least one step 1) extruding a polymer composition according to the first object of the invention around an elongate electrically conductive element, whereby an (extruded) electrically insulating layer surrounding said elongate electrically conductive element is provided. It is a method for manufacturing an electric cable according to the third object of the present invention, characterized in that it comprises the step of obtaining a.
단계 1)은 당업자에게 잘 알려진 기술을 통해, 예를 들어 압출기를 사용하여 수행될 수 있다.Step 1) can be carried out via techniques well known to the person skilled in the art, for example using an extruder.
단계 1) 동안, 압출기를 떠나는 조성물은 "비-가교결합된" 것이고, 압출기 중 작동 온도 및 시간은 결과적으로 최적화된다.During step 1), the composition leaving the extruder is "non-crosslinked" and the operating temperature and time in the extruder are consequently optimized.
따라서, 상기 세장형 전기 전도성 요소와 직접 물리적으로 접촉할 수 있거나 접촉하지 않을 수 있는 상기 전기 전도성 요소 주위에 압출된 층은 압출기 배출구에서 수득된다.Thus, an extruded layer around the electrically conductive element, which may or may not be in direct physical contact with the elongate electrically conductive element, is obtained at the extruder outlet.
방법은 바람직하게는 단계 1)에서 수득된 층의 가교결합 단계를 포함하지 않는다.The process preferably does not comprise a crosslinking step of the layer obtained in step 1).
본 발명의 다른 특성 및 이점은 하기 도면을 참조로, 본 발명에 따른 조성물 및 본 발명에 따른 케이블의 비제한적인 예에 대한 설명에 비추어 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 바람직한 구현예에 따른 전기 케이블의 개략도를 나타낸다.
명확성을 위하여, 본 발명의 이해를 위해 필수적인 요소들만을 개략적으로 나타내었으며, 축척에 맞게 나타내지 않았다.Other features and advantages of the present invention will become apparent in light of the description of the compositions according to the invention and of non-limiting examples of cables according to the invention with reference to the following drawings.
1 shows a schematic diagram of an electric cable according to a preferred embodiment according to the invention;
For purposes of clarity, only elements essential for an understanding of the present invention have been shown schematically and not to scale.
도 1에 예시된 중전압 또는 고전압 전력 케이블(1)은 특히 구리 또는 알루미늄으로 제조된 중심 세장형 전기 전도성 요소(2)를 포함한다. 또한, 전력 케이블(1)은 이러한 중심 세장형 전기 전도성 요소(2) 주위에 연속적으로 및 동축으로 배열된 몇 개의 층, 즉: "내부 반도체층"으로 알려진 제1 반도체층(3), 전기 절연층(4), "외부 반도체층"으로 알려진 제2 반도체층(5), 접지 및/또는 보호용 금속 실드(6), 및 보호용 외부 피복(7)을 포함한다.The medium or high
전기 절연층(4)은 본 발명에 따른 중합체 조성물로부터 수득된 비-가교결합된 압출 층이다.The electrically insulating layer 4 is a non-crosslinked extruded layer obtained from the polymer composition according to the invention.
반도체층(3 및 5)은 열가소성(즉, 비-가교결합된) 압출 층이다.The semiconductor layers 3 and 5 are thermoplastic (ie non-crosslinked) extruded layers.
금속 실드(6) 및 보호용 외부 피복(7)의 존재가 바람직하지만, 필수적인 것은 아니며, 이러한 케이블 구조는 그 자체로 당업자에게 잘 알려져 있다.The presence of a
실시예Example
1. 중합체 조성물 1. Polymer composition
하기 표 1은 중합체 조성물을 수집 분석하였으며, 여기서 화합물의 양은 중합체 조성물 중 중합체(들)의 100 중량부 당 중량부로 표시된다.Table 1 below collects and analyzes polymer compositions, wherein the amount of compound is expressed in parts by weight per 100 parts by weight of polymer(s) in the polymer composition.
조성물 C1은 비교 조성물이고, 조성물 I1은 본 발명에 따른 것이다.Composition C1 is a comparative composition and composition I1 is according to the invention.
이러한 조성물에 3가지 중합체: 프로필렌 공중합체(P1), 선형 저 밀도 폴리에틸렌(P2), 및 헤테로상 프로필렌 공중합체(P2)가 존재하였다.There were three polymers in this composition: a propylene copolymer (P 1 ), a linear low density polyethylene (P 2 ), and a heterophasic propylene copolymer (P 2 ).
표 1에서 화합물의 기원은 다음과 같다:- 상표명 Bormed RB 845 MO으로 과립 형태로 기업 Borealis가 판매하는 통계 프로필렌 공중합체;The origins of the compounds in Table 1 are:- Statistical propylene copolymer sold by the company Borealis in granular form under the trade name Bormed RB 845 MO;
- 상표명 LLDPE LL 1002 YB로 과립 형태로 기업 ExxonMobil Chemicals가 판매하는 선형 저 밀도 폴리에틸렌;- linear low-density polyethylene sold by the enterprise ExxonMobil Chemicals in granular form under the trade name LLDPE LL 1002 YB;
- 상표명 Adflex Q 200F로 과립 형태로 기업 Basell Polyolefins가 판매하는 헤테로상 프로필렌 공중합체;- a heterophasic propylene copolymer sold by the enterprise Basell Polyolefins in granular form under the trade name Adflex Q 200F;
- 상표명 Nytex 810으로 기업 Nynas가 판매하는 광유(오일은 10%의 방향족 탄소 원자, 43%의 나프텐 탄소 원자 및 47%의 파라핀 탄소 원자를 포함함);- mineral oil sold by the enterprise Nynas under the trade name Nytex 810 (the oil contains 10% aromatic carbon atoms, 43% naphthenic carbon atoms and 47% paraffinic carbon atoms);
- 상표명 B9300으로 기업 Sigma-Aldrich가 판매하는 벤조페논;- benzophenone sold by the company Sigma-Aldrich under the trade name B9300;
- 상표명 Aerosil R 974로 기업 Aerosil이 판매하는 나노충전제(이러한 나노충전제의 특징은 다음과 같음:- Nanofillers sold by the company Aerosil under the trade name Aerosil R 974 (these nanofillers have the following characteristics:
- 실질적으로 1인 종횡비를 갖고, 그의 직경이 100 nm 미만인 구형 기본 입자,- spherical elementary particles having an aspect ratio of substantially 1 and having a diameter of less than 100 nm;
- 비표면적(BET): 170 ± 20 m2/g,- Specific surface area (BET): 170 ± 20 m 2 /g,
- DDS(디메틸 디클로로실란)로 표면 처리된 실리카(SiO2) 입자); 및 - silica (SiO 2 ) particles surface-treated with DDS (dimethyl dichlorosilane); and
- Irgafos 168 및 Irganox 1010의 등몰 혼합물을 포함하는 상표명 Irganox B 225로 기업 Ciba가 판매하는 산화방지제.- antioxidant sold by the enterprise Ciba under the trade name Irganox B 225, comprising an equimolar mixture of Irgafos 168 and Irganox 1010.
조성물 C1 및 I1은 극성 화합물(표준 ASTM 2007-02에 따라 결정됨)을 중합체 조성물의 총 중량에 대하여 다음 양으로 포함한다:Compositions C1 and I1 contain the polar compound (as determined according to standard ASTM 2007-02) in the following amounts, based on the total weight of the polymer composition:
- 조성물 C1: 4.8 중량%,- composition C1: 4.8% by weight,
- 조성물 I1: 4.8 중량%.- Composition I1: 4.8% by weight.
더 구체적으로는, 광유 및 벤조페논은 본 발명에 따른 유전체 액체를 형성한다. 따라서 벤조페논(극성 화합물)은 유전체 액체의 총 중량에 대하여 4.8 중량%의 양으로 존재한다.More specifically, mineral oil and benzophenone form a dielectric liquid according to the present invention. Therefore, benzophenone (polar compound) is present in an amount of 4.8% by weight based on the total weight of the dielectric liquid.
2. 비-가교결합된 층의 제조 2. Preparation of non-crosslinked layers
표 1에 수집된 조성물을 다음과 같이 사용하였다.The compositions collected in Table 1 were used as follows.
광유, 산화방지제 및 벤조페논을 약 75℃에서 교반하면서 혼합하여 유전체 액체를 형성하였다.Mineral oil, antioxidant and benzophenone were mixed with stirring at about 75° C. to form a dielectric liquid.
이어서, 유전체 액체를 믹서에서 프로필렌 공중합체, 선형 저 밀도 폴리에틸렌 및 헤테로상 공중합체와 혼합하여 중합체 과립을 유전체 액체를 사용하여 함침시켰다. 혼합을 80℃의 온도에서 수행한다. 이 온도에서 중합체 과립은 용융 상태가 아니므로, 고체 상태로 남아 있다.The dielectric liquid was then mixed with the propylene copolymer, the linear low density polyethylene and the heterophasic copolymer in a mixer to impregnate the polymer granules with the dielectric liquid. Mixing is carried out at a temperature of 80°C. At this temperature, the polymer granules are not in a molten state and therefore remain in a solid state.
이어서 유전체 액체로 함침된 상기 과립을 나노충전제와 함께 약 145 내지 180℃의 온도에서 Berstorff 이축 압출기에 혼입한 후, 약 200℃에서(스크루 속도: 80 rpm) 용융시켜 압출물을 수득하였다. 이어서, 압출물을 냉각시키고, 당업자에게 잘 알려진 기술을 사용하여 과립화한다. 이는 조성물 C1 및 조성물 I1 각각에 따른 중합체 조성물의 과립을 생성한다.The granules impregnated with the dielectric liquid were then incorporated in a Berstorff twin screw extruder at a temperature of about 145 to 180° C. together with the nanofiller, and then melted at about 200° C. (screw speed: 80 rpm) to obtain an extrudate. The extrudate is then cooled and granulated using techniques well known to those skilled in the art. This gives granules of the polymer composition according to composition C1 and composition I1 respectively.
조성물 C1의 과립 및 조성물 I1의 과립 각각으로부터 실험실 압출기를 사용하여 케이블을 제조하고, 전기적 특성화를 수행하였다. 각각의 케이블은:Cables were prepared from each of the granules of composition C1 and granules of composition I1 using a laboratory extruder, and electrical characterization was performed. Each cable is:
- 1.4 mm의 단면을 갖는 전기 전도성 요소,- an electrically conductive element with a cross section of 1.4 mm,
- 상기 전기 전도성 요소를 둘러싸는 제1 반도체층,- a first semiconductor layer surrounding said electrically conductive element,
- 본 발명의 중합체 조성물 또는 비교 중합체 조성물로부터 수득된, 상기 제1 반도체층을 둘러싸는 전기 절연층, 및- an electrically insulating layer surrounding said first semiconductor layer, obtained from a polymer composition of the invention or a comparative polymer composition, and
- 상기 전기 절연층을 둘러싸는 제2 반도체층- a second semiconductor layer surrounding said electrically insulating layer
을 포함하였다.included.
케이블은 약 6.1 mm의 전체 외경 및 약 3.64 m의 전체 길이를 가졌다. 그것은 150 μm의 두께 및 87 cm의 길이에 걸쳐 제2 반도체층을 스트리핑하였다.The cable had an overall outer diameter of about 6.1 mm and an overall length of about 3.64 m. It stripped the second semiconductor layer over a thickness of 150 μm and a length of 87 cm.
전기 절연층은 1.5 mm의 두께(각각 1.4 mm 및 2.9 mm의 내부 및 외부 반경)를 가졌다.The electrically insulating layer had a thickness of 1.5 mm (inner and outer radii of 1.4 mm and 2.9 mm, respectively).
반도체층은 다음의 조성: 48 중량%의 통계 프로필렌 공중합체(Bormed RB 845 MO); 20 중량%의 헤테로상 공중합체(Adflex Q 200F); 25 중량%의 카본 블랙(Vulcan XC 500); 6.5 중량%의 광유(Nytex 810) 및 0.5 중량%의 산화방지제를 갖는 열가소성 층이었다.The semiconductor layer had the following composition: 48% by weight of a statistical propylene copolymer (Bormed RB 845 MO); 20% by weight of a heterophasic copolymer (Adflex Q 200F); 25% by weight of carbon black (Vulcan XC 500); It was a thermoplastic layer with 6.5 wt% mineral oil (Nytex 810) and 0.5 wt% antioxidant.
3. 비-가교결합된 층의 특성화 3. Characterization of non-crosslinked layers
층의 절연 내력, 또는 즉 kV/mm으로 표시되는 연속 전류하에 유전체 파괴에 대한 저항을, 상기 기재된 압출된 조성물로부터 수득된 700 μm의 두께를 갖는 플레이트 형태의 샘플에 대해 수행하였다. 이러한 유형의 측정을 위하여 사용된 기기는 30분마다 5 kV의 단계로 50 kV에서 300 kV DC로 전압 증가를 갖는 HVTS C2000이다.The dielectric strength of the layer, or resistance to dielectric breakdown under continuous current, expressed in kV/mm, was carried out on a plate-shaped sample having a thickness of 700 μm obtained from the extruded composition described above. The instrument used for this type of measurement is a HVTS C2000 with a voltage increase from 50 kV to 300 kV DC in steps of 5 kV every 30 min.
통계 분석(Weibull 모델)을 수득된 절연 내력의 10개의 실험 값에 대해 수행하였다.Statistical analysis (Weibull model) was performed on ten experimental values of the obtained dielectric strength.
상기 제조된 층의 25℃, 90℃ 및 130℃에서의 탄젠트 델타(tanδ)(또는 손실 계수)를 기업 Novocontrol Technologies가 상표명 Alpha-A로 판매하는 기기를 사용하여 유전체 분광법에 의해 측정하였다.The tangent delta (tanδ) (or loss factor) at 25° C., 90° C. and 130° C. of the prepared layer was measured by dielectric spectroscopy using an instrument sold under the trade name Alpha-A by the company Novocontrol Technologies.
손실 각도의 탄젠트는 열의 형태로 유전체에서 소산된 에너지를 나타낸다.The tangent of the loss angle represents the energy dissipated in the dielectric in the form of heat.
시험은 1 kV/mm의 전기장을 인가하기 위하여 시험 샘플의 두께에 따라 조정된 500 V 전압으로 40 내지 60 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 0.5 mm에 가까운 두께를 갖는 샘플에 대해 수행되었다. 다양한 시험 동안 25℃, 90℃ 또는 130℃의 온도가 적용되었다.The test was performed on a sample having a thickness close to 0.5 mm over a frequency range of 40 to 60 Hz with a 500 V voltage adjusted according to the thickness of the test sample to apply an electric field of 1 kV/mm. Temperatures of 25° C., 90° C. or 130° C. were applied during the various tests.
4. 결과 4. Results
조성물 C1 및 I1로부터 수득된 25℃에서의 탄젠트 델타 결과는 둘 다 2×10-4 미만이며, 실질적으로 동일하다.The tan delta results at 25° C. obtained from compositions C1 and I1 are both less than 2×10 −4 and are substantially identical.
조성물 C1 및 I1로부터 수득된 90℃에서의 탄젠트 델타 결과는 둘 다 3×10-4 미만이며, 실질적으로 동일하다.The tan delta results at 90° C. obtained from compositions C1 and I1 are both less than 3×10 −4 and are substantially identical.
또한, 조성물 I1를 사용하여 수득된 50 Hz에서 플레이트 대한 연속-전류 파괴 저항은 조성물 C1를 사용하여 수득된 것보다 적어도 20% 더 크다.Further, the continuous-current breakdown resistance for the plate at 50 Hz obtained using composition I1 is at least 20% greater than that obtained using composition C1.
따라서, 본 발명에 따른 중합체 조성물은 실질적으로 동일한 유전 손실(탄젠트 델타)에 대해 더 우수한 유전 특성(즉, 더 우수한 전기 절연)을 나타낸다.Accordingly, the polymer composition according to the present invention exhibits better dielectric properties (ie better electrical insulation) for substantially the same dielectric loss (tangent delta).
더 구체적으로는, 본 발명에 따른 조성물 I1로부터 수득된 층의 유전체 파괴 저항(즉, 절연 내력)은 비교 조성물 C1로부터 수득된 층에 비해 현저히 개선된다.More specifically, the dielectric breakdown resistance (ie dielectric strength) of the layer obtained from the composition I1 according to the present invention is significantly improved compared to the layer obtained from the comparative composition C1.
Claims (20)
[화학식 I]
(상기 식에서, 동일하거나 상이할 수 있는 R1 및 R2는 아릴, 알킬 또는 알킬렌-아릴 기이고, 기 R1 및 R2는 단일 결합 또는 기 -(CH2)n-(여기서 n은 1 또는 2임)을 나타내는 요소 A를 통해 함께 연결될 수 있음).Polymer composition according to claim 5, characterized in that the polar compound of the type of benzophenone, acetophenone or derivatives thereof corresponds to formula (I):
[Formula I]
(wherein R 1 and R 2 , which may be the same or different, are aryl, alkyl or alkylene-aryl groups, and the groups R 1 and R 2 are a single bond or a group —(CH 2 ) n —, where n is 1 or 2)).
Applications Claiming Priority (3)
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