KR20110112679A - Dc power cable using semiconductive composition and insulation composition - Google Patents

Dc power cable using semiconductive composition and insulation composition Download PDF

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Abstract

본 발명은 도체(1), 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층(2), 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층(3) 및 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층(4)을 포함하는 직류용 전력 케이블에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 상기 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 카본나노튜브를 포함하는 반도전성 조성물에 의해 형성되고, 상기 절연층(3)은 소수성으로 표면개질된 나노크기의 정육면체형 산화마그네슘을 포함하는 절연 조성물에 의해 형성되어, 최종적으로 제조된 직류용 전력 케이블은 전력 케이블에 요구되는 부피비 저항, 핫세트(Hot set) 등의 물성에서 우수한 효과를 발휘할 수 있을 뿐만 아니라 상승된 부피비 저항과 우수한 공간전하 저감 효과를 갖는다. The present invention provides a direct current power cable including a conductor (1), an inner semiconducting layer (2) surrounding the conductor, an insulating layer (3) surrounding the inner semiconducting layer, and an outer semiconducting layer (4) surrounding the insulating layer. It is about. More specifically, the inner semiconducting layer 2 or the outer semiconducting layer 4 is formed by a semiconducting composition comprising carbon nanotubes, and the insulating layer 3 is hydrophobically modified nanosized cube. Formed by the insulating composition containing magnesium oxide, the finally produced DC power cable not only exerts an excellent effect in the properties of volume ratio resistance, hot set, etc. required for the power cable, but also has an increased volume ratio. It has resistance and excellent space charge reduction effect.

Description

반도전성 조성물과 절연 조성물을 이용하여 제조된 직류용 전력 케이블{DC Power Cable Using Semiconductive Composition And Insulation Composition}DC power cable using semiconductive composition and insulation composition manufactured using a semiconductive composition and an insulating composition

본 발명은 우수한 품질의 내부 반도전층, 절연층 및 외부 반도전층을 포함하는 직류용 전력 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current power cable comprising an inner semiconducting layer, an insulating layer and an outer semiconducting layer of good quality.

현재 국내에서 사용되고 있는 직류용 전력 케이블은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 도체(1)를 중심으로 내부 반도전층(2), 절연층(3), 외부 반도전층(4), 납(lead) 시스층(5) 및 폴리에틸렌(PE) 시스층(6)으로 이루어져 있다. 종래부터 전력 케이블을 구성하는 절연층(3)으로서 폴리에틸렌과 가교 폴리에틸렌이 널리 사용되어 왔다. 그런데, 폴리에틸렌 혹은 가교 폴리에틸렌 등에 의해 제조된 절연층을 포함하는 전력 케이블을 고압 송전선으로 사용할 경우 몇 가지 문제점을 발생시킨다. 그 중 최대의 문제점은, 케이블에 직류 고전압이 인가될 때 절연층에 전극으로부터의 전하주입 및 가교 부산물의 영향으로 수명이 긴 공간전하(space charge)가 형성되기 용이하다는 것이다. 상기 공간전하는 일반적으로 전자성, 정공성(正孔性), 이온성을 보유하고 있기 때문에, 폴리에틸렌 절연층의 결정 구조 형성에 관계한 영역에 전하가 트랩(trap)되어 발생된다. 또한, 폴리에틸렌은 절연성이 양호하고 무극성이기 때문에 트랩된 전하가 누설되기 어려워서 수명이 긴 공간전하를 형성한다. 그리고, 직류용 전력 케이블에 인가된 직류전압에 의해 폴리에틸렌 절연층 내에 이와 같은 공간전하가 축적되면, 전력 케이블의 도체 근방의 전계강도가 상승하므로 상기 케이블의 파괴전압이 저하되는 문제점이 생긴다.As shown in FIGS. 1A and 1B, a DC power cable currently used in Korea has an inner semiconducting layer 2, an insulating layer 3, an outer semiconducting layer 4, and a lead ( lead) sheath layer 5 and a polyethylene (PE) sheath layer 6. Conventionally, polyethylene and crosslinked polyethylene have been widely used as the insulating layer 3 constituting the power cable. However, when a power cable including an insulation layer made of polyethylene, crosslinked polyethylene, or the like is used as a high-voltage power transmission line, some problems occur. The biggest problem among them is that, when DC high voltage is applied to the cable, long-life space charges are easily formed due to the influence of charge injection and cross-linking by-products from the electrodes on the insulating layer. Since the space charge generally retains electrons, holes, and ionicity, it is generated by trapping charge in a region related to the crystal structure formation of the polyethylene insulation layer. In addition, since polyethylene has good insulation and nonpolarity, trapped charges are less likely to leak, forming a long-life space charge. When the space charge is accumulated in the polyethylene insulation layer by the DC voltage applied to the DC power cable, the electric field strength near the conductor of the power cable increases, which causes a problem that the breakdown voltage of the cable is lowered.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 산화마그네슘을 포함하여 절연층을 제조하려는 방안이 제시되었다. 상기 산화마그네슘은 기본적으로 면심입방구조(FCC)의 결정 구조를 갖지만 합성 방법에 따라 다양한 형태, 순도, 결정화도, 물성을 가질 수 있다. 상기의 산화마그네슘의 형태는, 도 2a 내지 도 2e에서 표시한 바와 같이 정육면체형(Cubic), 적층형(Terrace), 막대형(Rod), 다공성(Porous), 구형(Spherical)으로 구분되며, 각각의 특이한 물성에 따라 다양하게 이용된다. 상기 산화마그네슘의 형태 중에서, 구형 산화마그네슘은 일본 특허 제2541034호 및 제3430875호에서 제시된 바와 같이 전력 케이블의 공간전하를 억제하기 위하여 사용된다. 이와 같이, 폴리에틸렌 혹은 가교 폴리에틸렌 등에 의해 제조된 절연층을 구비하는 직류용 전력 케이블에서 공간전하를 억제하려는 방법은 지금도 지속적으로 연구되고 있다. In order to solve the above problems, a method of manufacturing an insulating layer including magnesium oxide has been proposed. The magnesium oxide basically has a crystal structure of a face centered cubic structure (FCC), but may have various forms, purity, crystallinity, and physical properties, depending on the synthesis method. The form of the magnesium oxide, as shown in Figure 2a to 2e is divided into cube (Cubic), laminated (Terrace), rod (Pod), porous (Spherical), each of It is used in various ways according to specific properties. Among the forms of magnesium oxide, spherical magnesium oxide is used to suppress the space charge of the power cable as shown in Japanese Patent Nos. 2501034 and 3430875. As described above, a method of suppressing space charge in a DC power cable having an insulation layer made of polyethylene, crosslinked polyethylene, or the like has been continuously studied.

또한, 종래의 직류용 전력 케이블의 내부 반도전층(2), 또는 외부 반도전층(4)의 제조에 사용되는 전도성 조성물에 포함되는 카본블랙의 함량은 기본 수지에 대하여 많은 양의 카본블랙이 첨가되었다. 그로 인해 제조된 직류용 전력 케이블의 부피와 중량이 증가하고, 베이스 수지와 카본블랙 간의 분산성이 저하되는 문제점이 발생되었다. 따라서, 이와 같은 문제점을 해결하여 반도전성 조성물의 흐름성(Melt flow rate)을 향상시켜 압출부하를 줄일 수 있는 등 개선된 압출성을 발휘하는 우수한 품질의 직류용 전력 케이블에 관한 연구가 필요하다.
In addition, the amount of carbon black contained in the conductive composition used in the manufacture of the inner semiconducting layer 2 or the outer semiconducting layer 4 of the conventional DC power cable has a large amount of carbon black added to the base resin. . As a result, the volume and weight of the manufactured DC power cable are increased, and the dispersibility between the base resin and the carbon black is deteriorated. Accordingly, there is a need for a research on a high-quality direct current power cable that exhibits improved extrudability, such as reducing the extrusion load by improving the flow rate of the semiconducting composition (Melt flow rate).

본 발명의 기술적 과제는 공간 전하를 억제하고 개선된 압출성을 발휘하는 우수한 품질의 직류용 전력 케이블을 제공하는 것이다. The technical problem of the present invention is to provide a high quality DC power cable that suppresses space charge and exhibits improved extrudability.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 직류용 전력 케이블은 도체(1)를 중심으로 내부 반도전층(2), 절연층(3), 외부 반도전층(4)으로 이루어져 있다. 상기 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 카본나노튜브를 포함하는 반도전성 조성물에 의해 형성되고, 상기 절연층(3)은 소수성으로 표면개질된 나노크기의 정육면체형 산화마그네슘을 포함하는 절연 조성물에 의해 형성된다.In order to achieve the above object, the DC power cable of the present invention is composed of an inner semiconducting layer 2, an insulating layer 3, and an outer semiconducting layer 4 around the conductor 1. The inner semiconducting layer 2 or the outer semiconducting layer 4 is formed of a semiconducting composition comprising carbon nanotubes, and the insulating layer 3 comprises a nanosized cube-type magnesium oxide surface-modified hydrophobicly. It is formed by an insulating composition.

본 발명의 직류용 전력 케이블은 전력 케이블에 요구되는 부피비 저항, 핫세트(Hot set) 등의 물성에서 우수한 효과를 발휘할 수 있을 뿐만 아니라 상승된 부피비 저항과 우수한 공간전하 저감 효과를 갖는다.The DC power cable of the present invention can exhibit excellent effects in physical properties such as volume ratio resistance, hot set, and the like, which are required for the power cable, and have an increased volume ratio resistance and excellent space charge reduction effect.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상의 이해를 돕기 위한 것이므로, 본 발명은 아래 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명의 직류용 전력 케이블의 종단면도를 나타낸다.
도 1b는 본 발명의 직류용 전력 케이블의 횡단면도를 나타낸다.
도 2a는 정육면체형(Cubic) 산화마그네슘의 SEM 사진을 나타낸다.
도 2b는 적층형(Terrace) 산화마그네슘의 SEM 사진을 나타낸다.
도 2c는 막대형(Rod) 산화마그네슘의 SEM 사진을 나타낸다.
도 2d는 다공성(Porous) 산화마그네슘의 SEM 사진을 나타낸다.
도 2e는 구형(Spherical) 산화마그네슘의 TEM 사진을 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 절연체의 FIB(Focused Ion Beam)-SEM 사진을 나타낸다.
도 3b는 상기 도 3a를 확대한 것으로서, 절연체 내에 포함된 정육면체형 산화마그네슘 입자의 크기를 나타낸 도면이다.
도 3c는 본 발명의 절연체의 TEM 사진을 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings attached to the present specification illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, the present invention is intended to help understand the technical idea of the present invention. No.
1A shows a longitudinal cross-sectional view of a DC power cable of the present invention.
Figure 1b shows a cross-sectional view of a direct current power cable of the present invention.
Figure 2a shows a SEM photograph of the cube magnesium oxide (Cubic).
FIG. 2B shows an SEM image of Terrace magnesium oxide. FIG.
Figure 2c shows a SEM picture of the rod magnesium oxide.
Figure 2d shows a SEM picture of the porous magnesium oxide.
2E shows a TEM photograph of spherical magnesium oxide.
Figure 3a shows a Focused Ion Beam (FIB) -SEM picture of the insulator of the present invention.
FIG. 3B is an enlarged view of FIG. 3A and illustrates the size of the cube-type magnesium oxide particles contained in the insulator.
3C shows a TEM photograph of the insulator of the present invention.

이하 본 발명을 자세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 직류용 전력 케이블은 도체(1), 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층(2), 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층(3) 및 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층(4)을 포함하거나, 상기 외부 반도전층(4)을 감싸는 외장을 더 포함할 수 있다. 상기 외장은 납(lead) 시스층(5) 및 폴리에틸렌(PE) 시스층(6)으로 이루어질 수 있다. The DC power cable of the present invention includes a conductor (1), an inner semiconducting layer (2) surrounding the conductor, an insulating layer (3) surrounding the inner semiconducting layer, and an outer semiconducting layer (4) surrounding the insulating layer or It may further include an exterior surrounding the outer semiconducting layer (4). The sheath may consist of a lead sheath layer 5 and a polyethylene (PE) sheath layer 6.

상기 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 카본나노튜브를 포함하는 반도전성 조성물에 의해 형성되고, 상기 절연층(3)은 소수성으로 표면개질된 나노크기의 정육면체형 산화마그네슘을 포함하는 절연 조성물에 의해 형성된다.The inner semiconducting layer 2 or the outer semiconducting layer 4 is formed of a semiconducting composition comprising carbon nanotubes, and the insulating layer 3 comprises a nanosized cube-type magnesium oxide surface-modified hydrophobicly. It is formed by an insulating composition.

상기 반도전성 조성물은 폴리올레핀 기본 수지 100 중량부에 대하여, 카본나노튜브 0.5 내지 2.15 중량부 및 다이큐밀퍼옥사이드 가교제 0.1 내지 0.3 중량부를 포함한다.The semiconductive composition includes 0.5 to 2.15 parts by weight of carbon nanotubes and 0.1 to 0.3 parts by weight of a dicumyl peroxide crosslinking agent based on 100 parts by weight of the polyolefin base resin.

상기 반도전성 조성물의 기본 수지로 사용되는 폴리올레핀은 에틸렌 에틸아크릴레이트(ethylene ethyl acrylate : EEA), 에틸렌 부틸아크릴레이트(ethylene butyl acrylate : EBA) 등을 단독으로 사용하거나, 이들을 혼합한 폴리올레핀 공중합체를 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 폴리올레핀의 공중합체의 함량은 10 내지 50 중량%이며, 용융지수(MI)는 1 내지 50의 범위를 갖는 것이 바람직하다. As the polyolefin used as the base resin of the semiconductive composition, ethylene ethyl acrylate (EEA), ethylene butyl acrylate (EBA), or the like may be used alone, or a polyolefin copolymer may be used. Can be. Preferably the content of the copolymer of the polyolefin is 10 to 50% by weight, the melt index (MI) is preferably in the range of 1 to 50.

상기 반도전성 조성물의 카본나노튜브는 얇은 다중벽 카본나노튜브(Thin MWCNT)를 포함하는 다중벽 카본나노튜브(MWCNT)가 사용될 수 있으며, 상기 카본나노튜브는 통상의 합성법에 의해 제조될 수 있다. 상기의 합성법은 액상 산화를 통해 촉매를 제거하고 고온 열처리를 통해 비정질 카본을 제거하여 98% 이상 100% 이하의 고순도 카본나노튜브를 수득할 수 있게 한다. 이와 같이 고순도의 카본나노튜브를 사용함으로써, 제조되는 내부 반도전층 또는 외부 반도전층에 발생되는 돌기의 크기를 줄일 수 있다. 그 결과, 내부 반도전층 또는 외부 반도전층의 수명이 연장되며, 고신뢰성의 케이블을 만들 수 있다. 또한, 종래에 사용되었던 고함량의 카본블랙 대신에 저함량의 CNT를 반도전성 조성물에 적용함으로써 좀더 평활한 반도전층을 만들 수 있고 이로 인해 절연층의 두께 저감이 가능하기 때문에 좀더 경량의 케이블을 만들 수 있다.The carbon nanotubes of the semiconductive composition may be multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) including thin multi-walled carbon nanotubes (Thin MWCNTs), and the carbon nanotubes may be prepared by a conventional synthesis method. The above synthesis method enables the removal of the catalyst through liquid phase oxidation and the removal of amorphous carbon through high temperature heat treatment to obtain high purity carbon nanotubes of 98% or more and 100% or less. By using high purity carbon nanotubes as described above, the size of the protrusions generated in the inner semiconducting layer or the outer semiconducting layer to be manufactured can be reduced. As a result, the life of the inner semiconducting layer or the outer semiconducting layer is extended, and a high reliability cable can be made. In addition, by applying a low content of CNT to the semiconducting composition instead of the high content of carbon black used in the related art, a smoother semiconducting layer can be made, which can reduce the thickness of the insulating layer, thereby making a lighter cable. have.

또한, 상기 반도전성 조성물의 카본나노튜브는 0.5 내지 2.15 중량부만으로도 기본 수지와 용이하게 결합할 수 있기 때문에 기본 수지와의 분산성이 개선될 수 있으며, 특히, 직경이 5 내지 20 nm이고 길이가 수십 마이크로미터인 얇은 다중벽 카본나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 카본나노튜브를 사용함으로써, 카본블랙의 함량을 줄일 수 있게 되었고, 그 결과 반도전성 조성물의 흐름성(Melt flow rate)을 향상시켜 압출부하를 줄일 수 있는 등 개선된 압출성을 발휘할 있다. 압출성이 개선되면서, 공정 시간을 단축시킬 수 있게 되어 비용 절감 효과도 기대할 수 있다. 또한, 카본나노튜브를 사용함으로써 가교제의 함량을 줄일 수 있고, 이로 인해 가교 부산물이 절연층으로 확산되는 현상을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 공간전하의 주입 및 축적을 줄일 수 있기 때문에, 전력 케이블의 전기적 특성이 향상될 수 있다.In addition, since the carbon nanotubes of the semiconducting composition can be easily combined with the base resin by only 0.5 to 2.15 parts by weight, dispersibility with the base resin can be improved, and in particular, the diameter is 5 to 20 nm and the length is long. It is preferable to use thin multi-walled carbon nanotubes of several tens of micrometers. By using carbon nanotubes in the present invention, it is possible to reduce the content of carbon black, and as a result, it is possible to improve the extrudeability by improving the flow rate of the semiconducting composition (Melt flow rate) to reduce the extrusion load. . As the extrudability is improved, process time can be shortened and cost reduction can be expected. In addition, it is possible to reduce the content of the crosslinking agent by using carbon nanotubes, thereby reducing the phenomenon that the crosslinking by-products diffuse into the insulating layer. As a result, since the injection and accumulation of space charges can be reduced, the electrical characteristics of the power cable can be improved.

또한, 탄소나노튜브와 기본 수지의 분산성을 더욱 개선하기 위하여 다음과 같은 방법이 사용될 수 있다. 먼저, 초임계 유체법, 액상산화-랩핑(Wrapping) 등의 방법을 사용하여 탄소나노튜브의 표면을 관능화하고 헨셀 믹서(mixer) 등을 이용하여 본 발명의 기본 수지와 혼합함으로써 분산성을 개선시킬 수 있다. 상기 액상산화-랩핑(Wrapping) 방법은 탄소나노튜브에 산성 용액을 처리한 후 정제하여 탄소나노튜브의 표면을 카르복실기 등으로 관능화하는 방법을 의미한다.In addition, the following method may be used to further improve the dispersibility of the carbon nanotubes and the base resin. First, the surface of the carbon nanotubes is functionalized using a supercritical fluid method, a liquid oxidation-wrapping method, and mixed with the basic resin of the present invention using a Henschel mixer to improve dispersibility. You can. The liquid oxidation-wrapping method refers to a method of functionalizing a surface of the carbon nanotubes with a carboxyl group by treating the acidic solution on the carbon nanotubes and then purifying them.

탄소나노튜브와 기본 수지의 분산성을 더욱 개선하기 위한 또다른 방법은 다음과 같다. 본 발명의 기본 수지를 Ortho-1,2-디클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠과 같은 클로로벤젠류의 Good Solvent에 녹인 후 물, 메탄올과 같은 극성 용매인 Poor Solvent에 방사하여 마이크로 크기의 구형 기본 수지를 만든 후 Hybridizer(Nara Michinery), Nobilta(Hosokawa Micron), Q-mix(Mitsui Mining) 등의 설비를 사용하여 탄소나노튜브와 혼성하여 혼성 입자를 제조함으로써 분산성을 개선시킬 수 있다.Another method for further improving the dispersibility of the carbon nanotubes and the base resin is as follows. The basic resin of the present invention was dissolved in Good Solvent of chlorobenzenes such as Ortho-1,2-dichlorobenzene and 1,2,4-trichlorobenzene, and then spun into Poor Solvent, which is a polar solvent such as water and methanol, to micro-sized. After making spherical basic resins, it is possible to improve dispersibility by mixing with carbon nanotubes using hybridizer (Nara Michinery), Nobilta (Hosokawa Micron), Q-mix (Mitsui Mining), etc. .

또한, 본 발명에서는 탄소나노튜브와 함께 카본블랙 5 내지 15 중량부를 혼합하여 사용할 수 있다. 카본블랙 입자는 40 내지 200 m2/g의 높은 비표면적을 가지기 때문에 카본블랙의 함량을 조금 감소시켜도 배합(compounding), 배합 속도, 부피비 저항, 압출성 및 재현성의 관점에서 개선된 효과를 발휘할 수 있고 스코치 용적을 감소시킬 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 탄소나노튜브를 사용함으로써, 카본블랙을 사용하지 않거나 적은 양을 사용하게되어 평활한 반도전층을 제조할 수 있게 된다. 그 결과 절연층의 두께 저감이 가능하게 되어 경량의 전력 케이블을 제공할 수 있다. 그 결과, 전력 케이블의 물류 및 시공 비용을 절감할 수 있다.In addition, the present invention may be used by mixing 5 to 15 parts by weight of carbon black with carbon nanotubes. Since the carbon black particles have a high specific surface area of 40 to 200 m 2 / g, even a slight reduction in the carbon black content can provide improved effects in terms of compounding, compounding speed, volume ratio resistance, extrudability and reproducibility. And the scorch volume can be reduced. As described above, in the present invention, by using carbon nanotubes, carbon black is not used or a small amount is used, thereby making it possible to produce a smooth semiconducting layer. As a result, the thickness of the insulating layer can be reduced, thereby providing a lightweight power cable. As a result, the cost of logistics and construction of power cables can be reduced.

상기 반도전성 조성물에 사용되는 다이큐밀퍼옥사이드 가교제는 기본수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.3 중량부인 것이 바람직하다. 상기 가교제가 0.1 중량부 미만인 경우에는 충분한 가교가 되지 않기 때문에 제조된 반도전층의 기계적 물성이 낮아지는 문제점이 발생한다. 또한, 상기 가교제가 0.3 중량부를 초과하는 경우에는 가교시에 열적 부산물이 과다하게 발생하여 제조된 반도전층의 체적 고유 저항이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명의 다이큐밀퍼옥사이드 가교제는 상기의 수치범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다. The dicumyl peroxide crosslinking agent used in the semiconductive composition is preferably 0.1 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin. If the crosslinking agent is less than 0.1 part by weight, there is a problem in that the mechanical properties of the semiconducting layer manufactured are not low enough crosslinking. In addition, when the crosslinking agent exceeds 0.3 parts by weight, excessive thermal by-products are generated during crosslinking, resulting in a problem that the volume resistivity of the manufactured semiconducting layer is lowered. Therefore, the dicumyl peroxide crosslinking agent of the present invention is preferably used within the above numerical range.

또한, 상기 반도전성 조성물은 폴리올레핀 기본 수지 100 중량부에 대하여 카본블랙 5 내지 15 중량부를 더 포함할 수 있다. 카본블랙 입자는 40 내지 200 m2/g의 높은 비표면적을 가지기 때문에 카본블랙의 함량을 조금 감소시켜도 배합(compounding), 배합 속도, 부피비 저항, 압출성 및 재현성의 관점에서 개선된 효과를 발휘할 수 있고 스코치 용적을 감소시킬 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 카본블랙을 사용하지 않거나 적은 양을 사용하기 때문에 부피와 중량이 크게 증가되지 않은 전력 케이블을 제공할 수 있다. 그 결과, 전력 케이블의 물류 및 시공 비용을 절감할 수 있다.In addition, the semiconductive composition may further include 5 to 15 parts by weight of carbon black based on 100 parts by weight of the polyolefin base resin. Since the carbon black particles have a high specific surface area of 40 to 200 m 2 / g, even a slight reduction in the carbon black content can provide improved effects in terms of compounding, compounding speed, volume ratio resistance, extrudability and reproducibility. And the scorch volume can be reduced. As such, the present invention can provide a power cable that does not significantly increase in volume and weight because carbon black is not used or a small amount is used. As a result, the cost of logistics and construction of power cables can be reduced.

또한, 상기 반도전성 조성물은 폴리올레핀 기본 수지 100 중량부에 대하여, 산화방지제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이온 스캐빈저 0.1 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다.In addition, the semiconductive composition may further include 0.1 to 0.5 parts by weight of antioxidant and 0.1 to 2 parts by weight of ionic scavenger based on 100 parts by weight of the polyolefin base resin.

상기 반도전성 조성물의 산화방지제로서, 아민류 및 그 유도체, 페놀류 및 그 유도체 또는 아민류와 케톤류의 반응 생성물을 1종 또는 2종 이상 혼용하여 사용할 수 있다. 또한, 내열 특성을 향상시키기 위해서 디페닐아민과 아세톤의 반응물, 징크 2-머캅토벤지미다조레이트, 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민을 1종 또는 2종 이상 혼용하여 사용할 수 있다. 또한 펜타에리스리톨-테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시-페닐)-프로피오네이트], 펜타에리스리톨-테트라키스-(β-라우릴-시오프로피오네이트, 2,2'-시오디에틸렌비스-[3-(3,5-디-터트,부틸-4-하이드록시페닐)-프로피온에이트], 비,비'-시오디프로피오닉엑시드의 디스테아릴-에스터를 1종 또는 2종 혼용하여 사용할 수 있다.As the antioxidant of the semiconductive composition, one or two or more kinds of reaction products of amines and derivatives thereof, phenols and derivatives thereof or amines and ketones can be used. In addition, one or two or more kinds of reactants of diphenylamine and acetone, zinc 2-mercaptobenzimidazolate, and 4,4'-bis (α, α-dimethylbenzyl) diphenylamine are used to improve the heat resistance characteristics. Can be used interchangeably. Pentaerythritol-tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-phenyl) -propionate], pentaerythritol-tetrakis- (β-lauryl-cioplopionate, Distearyl ester of 2,2'-thiodiethylenebis- [3- (3,5-di-tert, butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate], bi, bi'-thiodipropionic acid It can be used 1 type or in mixture of 2 types.

또한, 상기 반도전성 조성물은 관계식

Figure pat00001
의 값이 300 미만이며, 바람직하게는 200 미만이며, 더욱 바람직하게는 100 미만이다. 상기의 관계식에서 VR은 90 ℃에서 측정된 부피비 저항(Ω·㎝), CNT는 반도전성 절연 조성물의 전체 중량에 대한 카본나노튜브의 중량%, HS는 IEC 811-2-1에 따라 측정한 핫세트(Hot set) 수치(%)를 의미한다.In addition, the semiconductive composition is a relationship
Figure pat00001
The value of is less than 300, preferably less than 200, more preferably less than 100. In the above relation, VR is the volume ratio resistance (Ω · cm) measured at 90 ° C., CNT is the weight percent of carbon nanotubes relative to the total weight of the semiconductive insulating composition, and HS is the hotness measured according to IEC 811-2-1. Hot set means%.

또한, 상기 절연 조성물은 가교 저밀도 폴리에틸렌 기본 수지 100 중량부에 대하여 소수성으로 표면개질된 나노크기의 정육면체형 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부를 포함한다. 상기의 수치 범위와 관련하여, 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 공간 전하의 저감 효과를 발휘하지만 DC 절연 파괴 강도가 상대적으로 낮아지며, 5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 기계적 성능 및 연속 압출성을 저하시킨다. In addition, the insulation composition comprises 0.1 to 5 parts by weight of nano-sized cubic magnesium oxide surface-modified hydrophobicly based on 100 parts by weight of the crosslinked low density polyethylene base resin. Regarding the above numerical range, when contained in less than 0.1 part by weight, the effect of reducing space charge is exhibited, but the DC dielectric breakdown strength is relatively low, and when contained in more than 5 parts by weight, mechanical performance and continuous extrudability are included. Lowers.

바람직하게 상기 산화마그네슘은 비닐실란, 스테아린산, 올레인산, 아미노폴리실록산 등으로 표면개질하는 것이 바람직하다. 통상적으로 산화 마그네슘은 고표면 에너지를 갖는 친수성인 반면, 폴리에틸렌 기본 수지는 저표면 에너지를 갖는 소수성이기 때문에, 산화마그네슘이 폴리에틸렌 기본수지에 대한 분산성이 좋지 않고 전기적 특성에도 악영향을 미치는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 산화마그네슘을 표면개질하는 것이 바람직하다.Preferably, the magnesium oxide is preferably surface modified with vinylsilane, stearic acid, oleic acid, aminopolysiloxane, or the like. In general, magnesium oxide is hydrophilic having a high surface energy, while polyethylene base resin is hydrophobic having a low surface energy, so that magnesium oxide has a poor dispersibility to polyethylene base resin and adversely affects electrical properties. Therefore, in order to solve this problem, it is desirable to surface-modify the magnesium oxide.

산화마그네슘 입자를 표면개질 하지 않을 경우, 산화마그네슘과 폴리에틸렌 수지 사이에 갭(gap)이 생겨 기계적 물성을 저하시킴은 물론 절연파괴강도 등의 전기절연특성의 저하를 유발한다.If the surface of the magnesium oxide particles is not modified, a gap is formed between the magnesium oxide and the polyethylene resin, thereby deteriorating the mechanical properties and deteriorating the electrical insulation properties such as the dielectric breakdown strength.

반면, 본 발명의 산화마그네슘은 비닐실란으로 표면개질 됨으로써 폴리에틸렌 기본 수지에 대해 더욱 우수한 분산성을 보이며 개선된 전기적 특성을 나타낸다. 비닐실란의 가수분해기가 축합반응에 의해 산화마그네슘의 표면에 화학 결합을 하여 표면개질된 산화마그네슘이 형성된다. 그 후, 상기 비닐실란으로 표면개질된 산화마그네슘의 실란기가 폴리에틸렌 기본 수지와 반응하여 우수한 분산성을 확보할 수 있게 된다.On the other hand, the magnesium oxide of the present invention is surface-modified with vinylsilane, showing better dispersibility for the polyethylene base resin and showing improved electrical properties. The hydrolyzate of vinylsilane chemically bonds to the surface of magnesium oxide by condensation reaction, thereby forming surface-modified magnesium oxide. Thereafter, the silane group of the magnesium oxide surface-modified with the vinylsilane reacts with the polyethylene base resin to secure excellent dispersibility.

또한, 상기 산화마그네슘은 순도 99.9% 이상 100% 이하이며, 평균 입경이 500 nm 이하인 것이 바람직하며, 단결정 또는 다결정의 결정 형태를 모두 가질 수 있다. In addition, the magnesium oxide has a purity of 99.9% or more and 100% or less, preferably an average particle diameter of 500 nm or less, and may have both a single crystal or a polycrystalline crystal form.

상기 절연 조성물은, 상기 저밀도 폴리에틸렌 기본 수지 100 중량부에 대하여, 다이큐밀퍼옥사이드 가교제 0.1 내지 0.5 중량부, 산화방지제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이온 스캐빈저(ion scavenger) 0.1 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다.The insulation composition further comprises 0.1 to 0.5 parts by weight of dicumyl peroxide crosslinking agent, 0.1 to 0.5 parts by weight of antioxidant and 0.1 to 2 parts by weight of ion scavenger based on 100 parts by weight of the low density polyethylene base resin. can do.

상기 절연 조성물의 산화방지제로서 아민계, 디알킬에스테르계, 티오에스테르계 및 페놀계 산화방지제로 구성된 그룹 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.As the antioxidant of the insulating composition, any one or more selected from the group consisting of amine-based, dialkyl ester-based, thioester-based and phenol-based antioxidants may be used.

본 발명의 이온 스캐빈저는 아릴계 실란 등이 사용될 수 있으며, 상기 이온 스캐빈저를 사용함으로써 공간전하의 저감 효과를 얻을 수 있다.
As the ion scavenger of the present invention, an aryl silane or the like may be used, and by using the ion scavenger, an effect of reducing space charge can be obtained.

[실시예][Example]

이하 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 본 발명이 속하는 분야의 평균적 기술자는 아래 실시예에 기재된 실시 태양 외에 여러 가지 다른 형태로 본 발명을 변경할 수 있으며, 이하 실시예는 본 발명을 예시할 따름이지 본 발명의 기술적 사상의 범위를 아래 실시예 범위로 한정하기 위한 의도라고 해석해서는 아니된다. The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples. The average person skilled in the art to which the present invention pertains may change the present invention in various other forms in addition to the embodiments described in the following examples, and the following examples merely illustrate the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is given below. It is not to be construed as limiting the scope of the examples.

본 발명의 직류용 전력 케이블을 제조하기 위하여 사용되는 반도전성 조성물 및 절연 조성물의 조성에 따른 성능 변화를 살펴보기 위하여 하기의 표 1에 나타낸 조성으로 실시예와 비교예의 조성물을 제조하였다. 표 1의 각각의 성분의 함량의 단위는 중량부이다.In order to examine the performance change according to the composition of the semiconductive composition and the insulation composition used to manufacture the DC power cable of the present invention, the compositions of Examples and Comparative Examples were prepared. The unit of content of each component of Table 1 is a weight part.

성분ingredient 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2
반도전성
조성물

Semiconductivity
Composition
폴리올레핀 기본 수지Polyolefin base resin 100100 100100 100100 100100 100100
카본블랙Carbon black 00 55 1010 2828 3333 카본나노튜브Carbon Nano Tube 2.152.15 22 1.51.5 00 00 다이큐밀퍼옥사이드Dicumyl peroxide 0.20.2 0.250.25 0.30.3 0.40.4 0.50.5


절연
조성물




Isolation
Composition

가교 저밀도 폴리에틸렌
기본 수지
Crosslinked low density polyethylene
Basic resin
100100 100100 100100 100100 100100

산화
마그네슘

Oxidation
magnesium
함량content 2.02.0 2.02.0 2.02.0

무첨가



No addition

2.02.0
형상shape 정육면체Cube 정육면체Cube 정육면체Cube 적층형Stacked D50(nm)D50 (nm) 7070 100100 240240 100100 D99(nm)D99 (nm) 110110 150150 270270 150150 순도(%)water(%) 99.9599.95 99.9599.95 99.9599.95 99.9599.95 다이큐밀퍼옥사이드Dicumyl peroxide 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 산화방지제Antioxidant 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4 0.40.4

[표에 사용한 성분의 설명][Description of Components Used in Table]

* 폴리올레핀 기본 수지 : EEA/EBA 블렌드 * Polyolefin base resin: EEA / EBA blend

* 가교 저밀도 폴리에틸렌 수지 : LG화학, LE2030(밀도 : 0.85 ~ 0.95 ㎏/㎥, 용융지수(MI) : 1 ~ 2) * Crosslinked low density polyethylene resin: LG Chem, LE2030 (density: 0.85 ~ 0.95 ㎏ / ㎥, melt index (MI): 1 ~ 2)

* 산화마그네슘 : 비닐실란으로 표면개질된 산화마그네슘을 분쇄한 것으로서, 분산성을 개선하기 위하여 D99(단, D99는 이 입자의 최대 크기를 나타냄)가 D50(단, D50은 이 입자의 평균 크기를 나타냄)의 세 배가 넘지 않도록 혼련한 것을 사용함 * Magnesium Oxide: Magnesium oxide ground surface modified with vinyl silane, in order to improve dispersibility, D99 (where D99 represents the maximum size of this particle) is D50 (where D50 is the average size of this particle). Kneaded less than three times

* 산화방지제 : 테트라키스-(메틸렌-(3,5-디-(tert)-부틸-4-히드로시나메이트))메탄 (tetrakis-(methylene-(3,5-di-(tert)-butyl-4-hydrocinnamate))methane)
* Antioxidant: Tetrakis- (methylene- (3,5-di- (tert) -butyl-4-hydrocinnamate)) methane (tetrakis- (methylene- (3,5-di- (tert) -butyl-) 4-hydrocinnamate)) methane)

물성 측정 및 평가Measurement and evaluation of physical properties

상기 실시예(1~3) 및 비교예(1~2)에 따르는 반도전성 조성물을 이용하여, 반도전체 시편을 제조하였다. 이렇게 얻은 실시예와 비교예 시편에 대하여 반도전 특성으로서 부피비 저항, 핫세트(Hot set)를 측정하고, 그 결과를 아래 표 2에 정리하였다. 간략한 실험 조건은 하기에 기재한 바와 같다.Using the semiconducting compositions according to Examples (1-3) and Comparative Examples (1-2), a semiconducting specimen was prepared. The volume ratio resistance and the hot set were measured as the semiconducting properties of the Example and Comparative Example specimens thus obtained, and the results are summarized in Table 2 below. Brief experimental conditions are as described below.

또한, 상기 실시예(1~3) 및 비교예(1~2)에 따르는 절연 재료 조성물을 이용하여 마스터 뱃치(Master batch) 컴파운드를 제조하고 스크루 직경이 25 mm(L/D = 60)인 2축 압출기를 사용하여 압출 공정하였다. 그 결과 제조된 본 발명의 절연체의 FIB(Focused Ion Beam)-SEM 사진을 도 3a에 나타내고, 절연체 내에 함유된 정육면체 산화마그네슘을 확인하기 위하여 상기 도 3a를 확대하여 도 3b에 나타냈다. 또한, 제조된 본 발명의 절연체의 TEM 사진을 도 3c에 각각 도시하였다. In addition, a master batch compound was prepared using the insulating material composition according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, and the screw diameter was 25 mm (L / D = 60). The extrusion process was carried out using a screw extruder. As a result, a manufactured FIB (Focused Ion Beam) -SEM photograph of the insulator manufactured according to the present invention is shown in FIG. 3A, and FIG. 3A is enlarged in FIG. 3B in order to identify the cube magnesium oxide contained in the insulator. In addition, TEM photographs of the prepared insulator of the present invention are shown in Fig. 3c, respectively.

상기 실시예(1~3) 및 비교예(1~2)에 따라 제조된 절연체를 열간 가압하여 부피비 저항 및 직류 절연 파괴 강도 측정용 0.1mm 두께의 시편과 임펄스 강도 측정용 1mm 두께의 시트 형태의 시편을 각각 제조하고, 부피비 저항, 직류 절연 파괴 강도(ASTM D149), 임펄스 강도를 시험하여 그 결과를 아래 표 2에 정리하였다. 간략한 실험 조건은 다음과 같다.
Hot-pressurizing the insulators prepared according to Examples (1 to 3) and Comparative Examples (1 to 2) in the form of 0.1 mm thick specimens for measuring volume ratio resistance and DC dielectric breakdown strength and 1 mm thick sheets for impulse strength measurement. Specimens were prepared, respectively, and volumetric resistance, DC dielectric breakdown strength (ASTM D149) and impulse strength were tested and the results are summarized in Table 2 below. Brief experimental conditions are as follows.

㉠ 내부 및 외부 반도전층의 부피비 저항부피 volume resistivity of the inner and outer semiconducting layers

반도전체 시편에 대하여, 직류 인가 전계 80 kV/mm일 때의 부피비 저항(Ω·㎝)을 25 ℃, 90 ℃에서 각각 측정하였다.For the semiconducting specimens, the volume ratio resistance (저항 · cm) when the DC applied electric field was 80 kV / mm was measured at 25 ° C. and 90 ° C., respectively.

㉡ 핫세트(Hot set)Set Hot set

반도전체 시편에 대한 핫세트 시험은 인장 시험 시편으로 150℃ 공기 조건에서 15분간 노출시킨 후, IECA T-562로 평가하였다.The hotset test for the semiconducting specimens was evaluated by IECA T-562 after 15 minutes of exposure to 150 ° C. in the tensile test specimens.

㉢ 절연층의 부피비 저항부피 volume resistivity of the insulating layer

절연체 시편에 대하여 직류 인가 전계 80 kV/mm일 때의 부피비 저항(x 1014Ω·㎝)을 측정하였다.The volume ratio resistance (x10 14 Pa.cm) at the direct current applied 80 kV / mm was measured with respect to the insulator specimen.

㉣ 직류 절연 파괴 강도㉣ DC dielectric breakdown strength

절연체 시편에 대하여90 ℃에서 직류 파괴 강도(kV/mm)를 측정하였다.DC breakdown strength (kV / mm) was measured at 90 ° C for insulator specimens.

㉤ 임펄스(impulse) 강도㉤ impulse strength

절연체 시편에 전극을 연결하여 50㎸에서 5㎸씩 승압하여 절연체 시편이 파괴될 때까지 측정하여, 임펄스 강도(kV/mm)를 측정하였다.Impulse strength (kV / mm) was measured by connecting the electrode to the insulator specimen and increasing the pressure from 50 kPa to 5 kPa until the insulator specimen was broken.

시험항목Test Items 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2
반도전 특성

Semiconducting properties
부피비 저항
(Ω·㎝)
Volume ratio resistance
(Cm)
25 ℃25 ℃ 400400 500500 100100 300300 3535
90 ℃90 ℃ 240240 300300 500500 120,000120,000 750750 핫세트(%)Hot set (%) 6565 7070 6565 9090 9090

절연 특성



Insulation properties

부피비 저항
(x 1014Ω·㎝)
Volume ratio resistance
(x 10 14 Ωcm)
1010 88 88 44 55
직류 절연 파괴 강도
(kV/mm)
DC dielectric breakdown strength
(kV / mm)
125125 115115 110110 5555 8080
임펄스 강도(kV/mm)Impulse Strength (kV / mm) 110110 105105 100100 120120 6060

표 2에 정리한 바와 같은 반도전 특성의 측정 결과, 실시예 1 내지 3의 반도전성 조성물을 이용하여 제조된 시편은 부피비 저항 및 핫세트에서 모두 기준치를 만족하였다.As a result of the measurement of the semiconducting properties as summarized in Table 2, the specimens prepared using the semiconducting compositions of Examples 1 to 3 satisfied the reference values in both the volume ratio resistance and the hot set.

그러나 비교예 1 내지 2의 반도전성 조성물을 이용하여 제조된 시편은 대체적으로 부피비 저항, 핫세트에서 기준치를 만족하지 못하였다. 이와 같은 결과는, 비교예 1 내지 2의 반도전성 조성물이 카본나노튜브를 포함하지 않고 다량의 카본블랙을 포함하여 제조되었기 때문에 발생된 것이다.However, the specimens prepared using the semiconducting compositions of Comparative Examples 1 and 2 generally did not meet the criteria for volume ratio resistance and hot set. Such a result is generated because the semiconducting compositions of Comparative Examples 1 and 2 were prepared without containing carbon nanotubes and containing a large amount of carbon black.

또한, 표 2에 정리한 바와 같은 절연 특성의 측정 결과, 본 발명의 실시예 1 내지 2의 전력 케이블은 비교예 1(산화마그네슘을 사용하지 않음), 비교예 2(적층형 산화마그네슘 사용)의 시편에 비해 부피비 저항 및 직류 절연 파괴 강도가 다소 높았다. 즉, 정육면체형 산화마그네슘을 사용한 본 발명의 실시예 1 내지 3의 시편은 우수한 전기 절연 특성을 보인다는 것을 알 수 있다. In addition, as a result of the measurement of the insulation characteristics as summarized in Table 2, the power cables of Examples 1 to 2 of the present invention are the specimens of Comparative Example 1 (without using magnesium oxide) and Comparative Example 2 (with laminated magnesium oxide). The volume ratio resistance and the DC dielectric breakdown strength were rather high. That is, it can be seen that the specimens of Examples 1 to 3 of the present invention using a cube-type magnesium oxide exhibit excellent electrical insulating properties.

또한, 임펄스 강도에 있어서 본 발명의 실시예 1 내지 3의 시편은 비교예 1(산화마그네슘을 사용하지 않음)의 전력 케이블에 비해 임펄스 강도가 다소 저하되었음을 알 수 있다.In addition, it can be seen that the impulse strength of the specimens of Examples 1 to 3 of the present invention is somewhat lower than that of the power cable of Comparative Example 1 (not using magnesium oxide).

특히, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3의 시편 중에서도 평균 입경이 가장 작은 실시예 1의 경우에 부피비 저항, 직류 절연 파괴 강도, 임펄스 강도에서 우수한 효과를 발휘하였다.In particular, among the specimens of Examples 1 to 3 of the present invention, Example 1 having the smallest average particle diameter exhibited excellent effects in volume ratio resistance, DC dielectric breakdown strength, and impulse strength.

이와 같이 본 발명의 절연 조성물에 의해 제조된 절연층을 구비하는 전력 케이블이 부피비 저항, 직류 절연 파괴 강도, 임펄스 강도에서 우수한 효과를 발휘할 수 있었던 것은 정육면체의 산화마그네슘을 공간전하 저감제로 사용하고 절연 조성물을 구성하는 각각의 성분들을 적절한 함량비로 혼합하여 사용하였기 때문이다.Thus, the power cable having the insulation layer produced by the insulation composition of the present invention was able to exhibit excellent effects in the volume ratio resistance, direct current dielectric breakdown strength and impulse strength, using magnesium oxide of the cube as a space charge reducing agent This is because each component constituting the mixture was used in an appropriate content ratio.

위와 같이 본 발명의 최적 실시예들을 개시하였다. 본 실시예를 포함하는 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아님을 밝혀 둔다.
As described above, optimal embodiments of the present invention have been disclosed. Although specific terms have been used in the specification including the present embodiment, it is only used for the purpose of describing the present invention to those skilled in the art in detail and used to limit the meaning or limit the scope of the present invention described in the claims. Make it clear.

도 1에 표시된 부호는 다음을 의미한다.
1 … 도체
2 … 내부 반도전층
3 … 절연층
4 … 외부 반도전층
5 … 납(lead) 시스층
6 … 폴리에틸렌(PE) 시스층
The symbol shown in FIG. 1 means the following.
One … Conductor
2 … Inner semiconducting layer
3…. Insulating layer
4 … Outer semiconducting layer
5 ... Lead sheath layer
6 ... Polyethylene (PE) sheath layer

Claims (11)

도체(1), 상기 도체를 감싸는 내부 반도전층(2), 상기 내부 반도전층을 감싸는 절연층(3) 및 상기 절연층을 감싸는 외부 반도전층(4)을 포함하는 직류용 전력 케이블로서,
상기 내부 반도전층(2) 또는 외부 반도전층(4)은 소수성으로 표면개질된 나노크기의 정육면체형 산화마그네슘을 포함하는 반도전성 조성물에 의해 형성되고,
상기 절연층(3)은 카본나노튜브를 포함하는 절연 조성물에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
A power cable for direct current comprising a conductor (1), an inner semiconducting layer (2) surrounding the conductor, an insulating layer (3) surrounding the inner semiconducting layer, and an outer semiconducting layer (4) surrounding the insulating layer,
The inner semiconducting layer 2 or the outer semiconducting layer 4 is formed by a semiconducting composition comprising a nanosized cubic magnesium oxide surface-modified hydrophobicly,
The insulating layer (3) is a direct current power cable, characterized in that formed by an insulating composition containing carbon nanotubes.
제 1항에 있어서,
상기 외부 반도전층(4)을 감싸는 납(lead) 시스층(5) 및 폴리에틸렌(PE) 시스층(6) 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
The method of claim 1,
DC power cable further comprises a lead sheath layer (5) and a polyethylene (PE) sheath layer (6) surrounding the outer semiconducting layer (4).
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 반도전성 조성물은 폴리올레핀 기본 수지 100 중량부에 대하여,
카본나노튜브 0.5 내지 2.15 중량부; 및
다이큐밀퍼옥사이드 가교제 0.1 내지 0.3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
3. The method according to claim 1 or 2,
The semiconductive composition is based on 100 parts by weight of the polyolefin base resin,
0.5 to 2.15 parts by weight of carbon nanotubes; And
DC power cable comprising 0.1 to 0.3 parts by weight of a dicumyl peroxide crosslinking agent.
제 3항에 있어서,
상기 반도전성 조성물은 폴리올레핀 기본 수지 100 중량부에 대하여 카본블랙 5 내지 15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
The method of claim 3, wherein
The semiconducting composition further comprises 5 to 15 parts by weight of carbon black based on 100 parts by weight of polyolefin base resin.
제 4항에 있어서,
상기 반도전성 조성물은 폴리올레핀 기본 수지 100 중량부에 대하여,
산화방지제 0.1 내지 0.5 중량부; 및
이온 스캐빈저 0.1 내지 2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
The method of claim 4, wherein
The semiconductive composition is based on 100 parts by weight of the polyolefin base resin,
0.1 to 0.5 parts by weight of antioxidant; And
DC power cable further comprises 0.1 to 2 parts by weight of the ion scavenger.
제 3항에 있어서,
상기 반도전성 조성물은 하기의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
Figure pat00002

상기 관계식에서, VR은 90℃에서 측정된 부피비 저항(Ω·㎝), CNT는 반도전성 조성물의 전체 중량에 대한 카본나노튜브의 중량%, HS는 IEC 811-2-1에 따라 측정한 핫세트(Hot set)의 수치(%)를 의미한다.
The method of claim 3, wherein
The semiconducting composition is a DC power cable, characterized in that to satisfy the following relationship.
Figure pat00002

In the above relation, VR is the volume ratio resistance (Ω · cm) measured at 90 ° C., CNT is the weight percent of carbon nanotubes relative to the total weight of the semiconducting composition, and HS is the hot set measured according to IEC 811-2-1. (Hot set) means%.
제 4항에 있어서,
상기 반도전성 조성물은 하기의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
Figure pat00003

상기 관계식에서, VR은 90℃에서 측정된 부피비 저항(Ω·㎝), CNT는 반도전성 조성물의 전체 중량에 대한 카본나노튜브의 중량%, HS는 IEC 811-2-1에 따라 측정한 핫세트(Hot set)의 수치(%)를 의미한다.
The method of claim 4, wherein
The semiconducting composition is a DC power cable, characterized in that to satisfy the following relationship.
Figure pat00003

In the above relation, VR is the volume ratio resistance (Ω · cm) measured at 90 ° C., CNT is the weight percent of carbon nanotubes relative to the total weight of the semiconducting composition, and HS is the hot set measured according to IEC 811-2-1. (Hot set) means%.
제 5항에 있어서,
상기 반도전성 조성물은 하기의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
Figure pat00004

상기 관계식에서, VR은 90℃에서 측정된 부피비 저항(Ω·㎝), CNT는 반도전성 조성물의 전체 중량에 대한 카본나노튜브의 중량%, HS는 IEC 811-2-1에 따라 측정한 핫세트(Hot set)의 수치(%)를 의미한다.
6. The method of claim 5,
The semiconducting composition is a DC power cable, characterized in that to satisfy the following relationship.
Figure pat00004

In the above relation, VR is the volume ratio resistance (Ω · cm) measured at 90 ° C., CNT is the weight percent of carbon nanotubes relative to the total weight of the semiconducting composition, and HS is the hot set measured according to IEC 811-2-1. (Hot set) means%.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 절연 조성물은, 가교 저밀도 폴리에틸렌 기본 수지 100 중량부에 대하여 소수성으로 표면개질된 나노크기의 정육면체형 산화마그네슘 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
3. The method according to claim 1 or 2,
The insulation composition, the power cable for direct current, characterized in that it comprises 0.1 to 5 parts by weight of nano-sized cube-type magnesium oxide surface-modified hydrophobic to 100 parts by weight of crosslinked low density polyethylene base resin.
제 9항에 있어서,
상기 절연 조성물은, 상기 저밀도 폴리에틸렌 기본 수지 100 중량부에 대하여,
다이큐밀퍼옥사이드 가교제 0.1 내지 0.5 중량부;
산화방지제 0.1 내지 0.5 중량부; 및
이온 스캐빈저(ion scavenger) 0.1 내지 2 중량부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
The method of claim 9,
The insulating composition is based on 100 parts by weight of the low density polyethylene base resin,
0.1 to 0.5 parts by weight of a dicumyl peroxide crosslinking agent;
0.1 to 0.5 parts by weight of antioxidant; And
DC power cable further comprises; ion scavenger (0.1 scavenger);
제 9항에 있어서,
상기 산화마그네슘은 순도 99.9% 이상이며, 평균 입경이 500 nm 이하인 것을 특징으로 하는 직류용 전력 케이블.
The method of claim 9,
The magnesium oxide has a purity of 99.9% or more and an average particle diameter of 500 nm or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11260158A (en) * 1998-03-09 1999-09-24 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd Dc power cable
ATE258709T1 (en) 1999-05-13 2004-02-15 Union Carbide Chem Plastic SEMICONDUCTIVE CABLE SHIELD
JP2007103247A (en) 2005-10-06 2007-04-19 J-Power Systems Corp Insulation composite and electric wire/cable
KR20100012591A (en) * 2008-07-29 2010-02-08 동신대학교산학협력단 Power cable having a semi-conductive shield

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110692112A (en) * 2017-05-31 2020-01-14 Ls电线有限公司 Ultra-high voltage direct current power cable
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