KR20200085229A - Composition for cable sheath, cable including cable sheath manufactured therefrom and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 케이블 시스용 조성물, 이로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for a cable sheath, a cable comprising a cable sheath prepared therefrom, and a method for manufacturing the same.
일반적으로, 전력을 발생시키는 발전 장치의 종류는 사용되는 에너지원에 따라 나뉠 수 있으며, 대표적으로 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양광, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등이 있다.In general, the types of power generation devices that generate electric power can be divided according to the energy source used, typically thermal power generation using fossil fuels such as oil or coal, and solar, nuclear, hydro, tidal, and wind power generation. And so on.
이러한 발전 장치 중 원자력을 이용하는 발전 장치는 화력 발전에 비해 저렴한 비용으로 전기를 발생시킬 수 있다는 장점이 있으나, 방사능으로 인한 환경 오염 및 인체의 유해성에 대한 보고가 많으며, 지역 주민들의 반대로 인해 설치가 제한적으로 이루어지고 있다. 더욱이, 최근 일본 후쿠시마 원전 사고에 따른 위험성과, 원자력 발전에 의해 전기를 생산한 후 발생하는 핵폐기물의 처리 문제 등으로 인해 시설 투자가 원활하게 이루어지고 있지 않다.Among these power generation devices, a power generation device using nuclear power has the advantage of generating electricity at a lower cost than thermal power generation, but there are many reports of environmental pollution and human health caused by radiation, and installation is limited due to opposition from local residents. Is being made. Moreover, due to the recent risks of the Fukushima nuclear power plant accident in Japan, and the disposal of nuclear waste generated after generating electricity by nuclear power generation, investment in facilities has not been made smoothly.
또한, 화력발전의 경우, 석탄 또는 석유와 같은 화석 연료를 사용하는데, 이러한 발전용 연료로부터 전기를 발생시킬 경우, 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 화석 연료의 비용이 크다는 문제점이 있다. 최근에는 화석 연료 등의 자원 매장량 감소 등으로 인한 유가가 상승하고 있으며, 이에 따라 발전 비용이 증가하고 있어, 이를 대체할 수 있고, 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 요구되고 있다.In addition, in the case of thermal power generation, fossil fuels such as coal or petroleum are used. When electricity is generated from such fuels for generation, there is a problem that not only discharges substances polluting the environment, but also the cost of fossil fuels is high. In recent years, oil prices have been rising due to a decrease in resource reserves, such as fossil fuels, and accordingly, the cost of power generation has increased. Therefore, development of clean energy that can replace this and does not generate substances polluting the environment is required. .
더불어, 최근에는 전 세계적으로 이산화탄소의 배출을 억제하고자 하는 규제가 시행되고 있으므로, 이산화탄소의 배출이 없는 새로운 발전장치의 개발이 요구되고 있다.In addition, in recent years, since regulations to suppress the emission of carbon dioxide are being implemented worldwide, it is required to develop a new power generation device without carbon dioxide emission.
그 동안 정부의 정책지원으로 인한 태양광 발전의 급속한 성장이 이루어져 왔으나, 신재생 에너지원이 지닌 친환경 에너지원이라는 개념에 반하는 환경적 문제 또한 대두되고 있는 것이 현실이다. 태양광 발전은 우리나라와 같이 화석 연료에 의한 발전 의존성이 큰 나라에서는 필연적인 선택이다. 그러나, 면적 집약적인 태양광 발전 산업의 특성상 대규모 용량의 태양광 발전소를 토지 비용이 상대적으로 저렴한 임야나 농지에 주로 설치하며, 이는 산림과 경관 훼손 등으로 환경 및 사회적 문제점으로 지적되어 왔다. In the meantime, the rapid growth of solar power generation has been achieved due to the government's policy support, but it is a reality that environmental problems are emerging as opposed to the concept of eco-friendly energy sources of renewable energy sources. Photovoltaic power generation is an inevitable choice in countries like Korea, where fossil fuels depend heavily. However, due to the nature of the area-intensive photovoltaic power generation industry, large-scale photovoltaic power plants are mainly installed in forests or farmland where land costs are relatively low, and this has been pointed out as an environmental and social problem due to forest and landscape damage.
한편, 지금까지 태양광 발전 기술은 주로 태양광 모듈의 효율을 높이는 연구에 치중해 왔고, 그 결과 빠른 시일 내에 태양광 발전에 소요되는 비용이 화석 연료로 발전한 비용과 같아지는 그리드 패러티(Grid parity) 달성을 기대할 수 있을 정도의 성과를 내고 있다. 그러나, 좁은 국토의 현실과 면적 집약적 산업인 태양광 발전의 특성을 고려할 때, 지상에서의 대규모 용량의 발전소 건립은 어려우며, 대규모 지상 태양광 발전의 환경 파괴 문제점을 해결하고 동시에 유휴 수면을 자원으로 활용할 수 있으며, 실제 지상 태양광 발전보다 약 10％ 이상의 발전 효율이 높다는 점에 근거하여 주목받는 것이 바로 수상 태양광 발전이다.Meanwhile, photovoltaic power generation technology has been focused mainly on research to increase the efficiency of photovoltaic modules, and as a result, a grid parity in which the cost of photovoltaic power generation is equal to the cost generated by fossil fuels. The results are high enough to be expected to achieve. However, considering the reality of the narrow land and the characteristics of solar power generation, which is an area-intensive industry, it is difficult to construct a large-scale power plant on the ground, and it solves the problem of environmental destruction of large-scale solar power generation and utilizes idle water as a resource at the same time. On the basis of the fact that the power generation efficiency is about 10% higher than that of the above-ground solar power, it is the floating solar power that attracts attention.
수상 태양광 발전 시스템(Floating Photovoltaic Power Plant system)은, 기존의 지상 태양광 발전 기술과 수면 위에서의 플로팅 기술을 융합한 새로운 개념의 발전 방식이다.The floating photovoltaic power plant system is a new concept development method that combines existing ground solar power technology with floating technology on the water surface.
도 1은, 수상 태양광 발전 시스템에 대한 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a floating solar power system.
도 1을 참조하면, 태양광 모듈(10)을 지지하는 구조체(11)가 부력제(12)의 지지를 받아 상기 태양광 모듈(10)을 수상에 띄워 주고, 앵커(13) 및 무게추(14) 등의 계류 장치가 상기 구조체(11)와 연결됨으로써 수위 변동에 상관없이 고정되어, 지상에서의 태양광 발전과 같이, 상기 태양광 모듈(10)에서 발생되는 전력을 수중 케이블(100)을 통해 지상의 전기실(15)까지 전송하고, 전기실(15)에 전송된 전력은 한전주(16)를 통하여 전력이 이동 또는 배분되는 구조를 갖는다.Referring to FIG. 1, the
한편, 도 2는 전술한 수상 태양광 발전 시스템에서 전력 전송을 위해 사용되는 수중 케이블과 같은 전력 케이블의 일반적인 구조를 보여주는 단면도를 나타낸 것이다.On the other hand, Figure 2 shows a cross-sectional view showing the general structure of a power cable, such as an underwater cable used for power transmission in the above-described water photovoltaic system.
용도에 따라 조금씩 상기 전력 케이블의 구조는 달라질 수 있지만, 일반적인 전력 케이블의 구조는 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 중심부에 도체(20)와 그를 둘러싼 절연층(21)으로 이루어진 다발을 여러 개 포함하고 있으며, 이 다발들을 다시 베딩층(22) 및 편조층(23)의 이중층이 감싸는 구조를 하고 있으며, 최외각층에는 시스층(200)이 외피를 형성하는 구조를 가지고 있다. Although the structure of the power cable may vary slightly depending on the application, the structure of the general power cable includes a plurality of bundles made of a
특히, 태양광 모듈에서 발생되는 전력을 지상의 전기실까지 전송하는데 사용되는 수중 케이블은, 지상에서 일반적으로 사용되는 전력 케이블과 달리 수중에 포설되어야 하기 때문에 상기 수중 케이블의 최외곽에 형성되는 시스층은 내수성(Water Resistance)이 우수한 자재로 형성되어야 한다. 따라서, 이러한 내수성을 만족시키는 시스를 형성하기 위한 자재로 폴리에틸렌계 수지를 자재로 사용하였다.In particular, the underwater cable used to transmit the power generated by the solar module to the electric room on the ground is different from the power cable generally used on the ground, so the sheath layer formed on the outermost portion of the underwater cable is required to be installed underwater. It should be formed of a material with excellent water resistance. Therefore, a polyethylene-based resin was used as a material for forming a sheath satisfying this water resistance.
그러나, 상기 폴리에틸렌계 수지를 사용하여 시스를 제조할 경우, 이러한 시스를 포함하는 수상 케이블의 경우, 내수성은 만족시킬 수 있으나, 상기 수중 케이블의 포설 작업 등을 함에 있어 추가적으로 요구되는 유연성이 없어 포설 작업의 효율성이 떨어진다는 문제점이 있다.However, when the sheath is manufactured using the polyethylene-based resin, water resistance can be satisfied in the case of a water cable including such a sheath, but there is no additional flexibility required to perform the work of laying the underwater cable, etc. There is a problem that the efficiency of the drop.
특허문헌 1은, 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 기술로, 유연성 등의 물성을 개선하기 위한 전선용 시스 조성물을 개시하고 있다.Patent Literature 1 discloses a sheath composition for electric wires for improving physical properties such as flexibility with a technique proposed to solve the above problems.
보다 구체적으로, 특허문헌 1에 개시된 기술은, (a) 용융지수(MI)가 30 ~ 50g/10min인 열가소성 폴리우레탄(TPU)50 ~ 90 phr; (b) 용융지수(MI)가 1 ~ 5g/10min인 스티렌계 열가소성 엘라스토머 10 ~ 50phr; (c) 인계 난연제 10 ~ 70phr; (d) 난연보조제 1 ~ 10phr; (e) 산화방지제 0.1 ~ 5phr; (f) 자외선 흡수제 및 안정제 0.1 ~ 5phr; 및 (g) 활제 0.1 ~ 5phr를 포함하는 전선용 시스 조성물에 관한 것이다.More specifically, the technology disclosed in Patent Document 1 includes: (a) a thermoplastic polyurethane (TPU) having a melt index (MI) of 30 to 50 g/10 min; 50 to 90 phr; (b) 10-50 phr of a styrene-based thermoplastic elastomer having a melt index (MI) of 1 to 5 g/10 min; (c) 10 to 70 phr phosphorus-based flame retardant; (d) flame retardant aid 1 ~ 10phr; (e) 0.1 to 5 phr antioxidant; (f) UV absorber and stabilizer 0.1 ~ 5phr; And (g) relates to a sheath composition for wires comprising 0.1 ~ 5phr lubricant.
그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술의 경우, 수중 케이블의 시스로 적용됨에 있어 필요한 규격에 따라 요구되는 물성인 인장강도 및 신장률을 충족시킬 수 없을 뿐만 아니라, 열가소성 폴리우레탄 수지를 베이스 수지로 하여, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지의 에스테르 혹은 에테르 그룹과 폴리올 그룹의 중합체가 가수분해에 매우 취약한 특성이 있어, 내수성이 매우 떨어진다는 문제점이 있다. 더욱이, 혼합되는 수지간 상용성을 높이기 위해, 반드시 two screw mixing을 통한 압출 공정을 포함하는 제조방법을 이용해야 하므로, 제조 효율이 떨어지는 문제점도 있다.However, in the case of the technology disclosed in Patent Literature 1, not only the tensile strength and elongation, which are properties required according to the required standard in being applied as a sheath of an underwater cable, cannot be satisfied, and the thermoplastic polyurethane resin is used as the base resin. The polymer of the ester or ether group of the thermoplastic polyurethane resin and the polymer of the polyol group is very vulnerable to hydrolysis, and there is a problem that water resistance is very poor. Moreover, in order to increase compatibility between resins to be mixed, a manufacturing method including an extrusion process through two screw mixing must be used, so there is a problem in that manufacturing efficiency is deteriorated.
따라서, 수중 태양광 발전 케이블의 시스로 적용됨에 있어 필요한 규격에 따라 요구되는 물성을 만족하는 동시에, 상기 수중 태양광 발전 케이블에 기본적으로 요구되는 내수성을 포함하여 포설 작업의 효율성을 위한 유연성까지 충족시킬 수 있으며, 보다 제조공정을 단순화하여 생산 효율을 높일 수 있는 수중 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 대한 기술 개발이 절실하게 요구되는 실정이다.Therefore, it satisfies the required physical properties in accordance with the required standards in being applied as a sheath of the underwater solar power cable, and at the same time, includes the water resistance basically required for the underwater solar power cable to meet the flexibility for the efficiency of installation work. It is a situation that is urgently required to develop a technology for a composition for an underwater photovoltaic cable sheath that can further simplify the manufacturing process and increase production efficiency.
본 발명자들은 상기 종래 기술의 문제점 해결하기 위하여, 수중 태양광 발전 케이블의 시스로 적용됨에 있어 필요한 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission, IEC)의 규격인 IEC 60502-1에 따라 요구되는 물성을 만족하는 동시에, 상기 수중 태양광 발전 케이블에 기본적으로 요구되는 내수성을 포함하여 포설 작업의 효율성을 위한 유연성까지 충족시킬 수 있으며, 보다 제조공정을 단순화하여 생산 효율을 높일 수 있는 케이블 시스용 조성물에 대한 연구를 진행하여 개발을 완료함으로써, 상기 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 수상 태양광 발전 케이블의 용도에 적합한 케이블 시스용 조성물, 이로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art, the present inventors satisfy the properties required according to IEC 60502-1, which is a standard of the International Electrotechnical Commission (IEC), which is required for application as a sheath of an underwater solar power cable. At the same time, including the water resistance basically required for the underwater photovoltaic power cable, it is possible to meet the flexibility for the efficiency of the installation work, and further studies the composition for the cable sheath that can simplify the manufacturing process and increase the production efficiency. By proceeding and completing development, an object of the present invention is to provide a cable sheath composition suitable for the use of a photovoltaic power cable that can solve the problems of the prior art, a cable including a cable sheath prepared therefrom, and a method for manufacturing the same.
본 발명은, 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 베이스 수지; 및 상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지가 혼합된 혼합수지를 포함하고, 상기 혼합수지는 하기 수식 1 내지 3을 만족시키는 케이블 시스용 조성물을 제공하고자 한다.The present invention, a base resin comprising a polyethylene-based resin; And a mixed resin in which a non-polar flexible resin compatible with the base resin is mixed, and the mixed resin is intended to provide a composition for a cable sheath satisfying the following Formulas 1 to 3.
[수식 1][Equation 1]
X ≥ 1.02 (단위: kgf/㎟)X ≥ 1.02 (unit: kg f /㎟)
[수식 2][Equation 2]
Y ≤ 2.0 (단위: kgf/㎟)Y ≤ 2.0 (unit: kg f /㎟)
[수식 3][Equation 3]
Q ≥ 125(단위: ℃)Q ≥ 125 (unit: ℃)
상기 수식 1에서, X는 IEC 60811-1-1, 9-2에 따라 수행하여 측정된 상기 혼합수지의 인장강도 측정값을 의미하고, 상기 수식 2에서, Y는 상기 혼합수지의 10％의 모듈러스 측정값을 의미하며, 상기 수식 3에서, Q는 상기 혼합수지의 융점을 의미한다.In Equation 1, X is a tensile strength measurement value of the mixed resin measured by performing according to IEC 60811-1-1, 9-2, and in
또한, 본 발명은, 상기 케이블 시스용 조성물을 포함하여 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a cable comprising a cable sheath prepared by including the composition for the cable sheath.
또한, 본 발명은, 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 베이스 수지; 및 상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지를 상온에서 혼합하여 single screw 압출기로 압출하는 단계를 포함하는 케이블의 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention, a base resin comprising a polyethylene-based resin; And mixing the base resin with a non-polar flexible resin compatible with the base resin at room temperature and extruding it with a single screw extruder.
본 발명은, 상기 언급한 과제 해결을 위하여, The present invention, for solving the above-mentioned problems,
폴리에틸렌계 수지를 포함하는 베이스 수지; 및 상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지가 혼합된 혼합수지를 포함하고, 상기 혼합수지는 하기 수식 1 내지 3을 만족시키는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.Base resin comprising a polyethylene-based resin; And a mixed resin in which a non-polar flexible resin compatible with the base resin is mixed, and the mixed resin provides a composition for a cable sheath satisfying the following Formulas 1 to 3.
[수식 1][Equation 1]
X ≥ 1.02 (단위: kgf/㎟)X ≥ 1.02 (unit: kg f /㎟)
[수식 2][Equation 2]
Y ≤ 2.0 (단위: kgf/㎟)Y ≤ 2.0 (unit: kg f /㎟)
[수식 3][Equation 3]
Q ≥ 125(단위: ℃)Q ≥ 125 (unit: ℃)
상기 수식 1에서, X는 IEC 60811-1-1, 9-2에 따라 수행하여 측정된 상기 혼합수지의 인장강도 측정값을 의미하고, 상기 수식 2에서, Y는 상기 혼합수지의 10％의 모듈러스 측정값을 의미하며, 상기 수식 3에서, Q는 상기 혼합수지의 융점을 의미한다.In Equation 1, X is a tensile strength measurement value of the mixed resin measured by performing according to IEC 60811-1-1, 9-2, and in
또한, 본 발명은, 상기 폴리에틸렌계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE) 수지인 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention, the polyethylene-based resin is a high-density polyethylene (High Density Polyethylene, HDPE) provides a cable sheath composition characterized in that the resin.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지는 반응형 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다. In addition, the present invention, the non-polar flexible resin provides a composition for a cable sheath, characterized in that it comprises at least one of a reactive polypropylene resin and an ethylene-propylene diene monomer resin.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지가 반응형 폴리프로필렌 수지일 경우, 상기 혼합수지는 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 5 중량부 내지 85 중량부 및 반응형 폴리프로필렌 수지 15 중량부 내지 95 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, in the present invention, when the non-polar flexible resin is a reactive polypropylene resin, the mixed resin is 5 parts by weight to 85 parts by weight of a polyethylene-based resin and 15 parts by weight of a reactive polypropylene resin based on 100 parts by weight of the mixed resin. It provides a composition for a cable sheath characterized in that it comprises from 95 parts by weight.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지가 반응형 폴리프로필렌 수지일 경우, 하기 수식 4를 만족하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for a cable sheath characterized in that the following formula (4) is satisfied when the non-polar flexible resin is a reactive polypropylene resin.
[수식 4][Equation 4]
0.6 ≤ Z ≤ 390.6 ≤ Z ≤ 39
상기 수식 4에서, Z는 상기 조성물을 포함하는 시스의 10㎎의 시편을 질소 조건하에서 30℃부터 250℃까지 10℃/min의 가열 속도로 첫번째 가열을 한 후 30℃까지 10℃/min의 냉각 속도로 냉각을 하고, 다시 동일한 가열 속도로 두번째 가열을 하여 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 상기 시편에 포함된 상기 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지에 피크의 면적으로부터 설정된 각 수지별 베이스라인을 기준으로 용융 엔탈피 변화량 계산한 값을 각각 △H1(J/g) 및 △H2(J/g)라고 할 때, △H1/△H2값을 말하며, 이 경우, 상기 △H1은 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 60℃ 및 140℃ 사이의 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 폴리에틸렌계 수지 피크의 면적을 말하고, 상기 △H2는 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 140℃ 및 200℃ 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 반응형 폴리프로필렌 수지 피크의 면적을 말한다.In Equation 4, Z is the first heating at a heating rate of 10° C./min from 30° C. to 250° C. under nitrogen conditions for a 10 mg specimen of the sheath containing the composition, followed by cooling at 10° C./min to 30° C. Cooling at a rate, and heating again at the same heating rate, the base for each resin set from the area of the peak in the polyethylene-based resin and the reactive polypropylene resin contained in the specimen using the heating curve obtained from the second heating run When the calculated values of the amount of change in melt enthalpy based on the lines are △H1(J/g) and △H2(J/g), respectively, △H1/△H2 are the values, and in this case, △H1 is the second heating run Using the heating curve obtained at 60°C and 140°C, respectively, refer to the area of the polyethylene resin peak calculated by drawing a straight line at the reference points at both ends, and △H2 is 140°C, respectively, using the heating curve obtained from the second heating run. And the area of the reactive polypropylene resin peak calculated by drawing a straight line at a reference point at both ends of 200°C.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지가 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지일 경우, 상기 혼합수지는 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 45 중량부 내지 95 중량부 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 5 중량부 내지 55 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, in the present invention, when the non-polar flexible resin is an ethylene-propylene diene monomer resin, the mixed resin is 45 parts by weight to 95 parts by weight of a polyethylene-based resin and ethylene-propylene diene monomer based on 100 parts by weight of the mixed resin. It provides a composition for a cable sheath, characterized in that it comprises 5 parts by weight to 55 parts by weight of the resin.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지가 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지일 경우, 상기 혼합수지는 폴리프로필렌 수지를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention, when the non-polar flexible resin is an ethylene-propylene diene monomer resin, the mixed resin provides a composition for a cable sheath characterized in that it further comprises a polypropylene resin.
또한, 본 발명은, 상기 혼합수지는 폴리에틸렌계 수지 5 중량부 내지 80 중량부 및 폴리프로필렌 수지 20 중량부 내지 95 중량부를 포함하고, 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 20 중량부 내지 65 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다. In addition, the present invention, the mixed resin comprises 5 parts by weight to 80 parts by weight of polyethylene-based resin and 20 parts by weight to 95 parts by weight of polypropylene resin, ethylene-propylene
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지는 고무(rubber) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention, the non-polar flexible resin provides a composition for a cable sheath, characterized in that it comprises rubber (rubber) particles.
또한, 본 발명은, 상기 혼합수지는 쇼어 A 경도가 80 내지 95이고, 쇼어 D 경도가 35 내지 50인 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a composition for a cable sheath, wherein the mixed resin has a Shore A hardness of 80 to 95 and a Shore D hardness of 35 to 50.
또한, 본 발명은, 상기 혼합수지는 ASTM D-470 규격에 의해 측정한 인열강도가 20N/㎟ 내지 35N/㎟인 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention, the mixed resin provides a composition for a cable sheath, characterized in that the tear strength measured by ASTM D-470 standard is 20N / ㎟ to 35N / ㎟.
또한, 본 발명은, 상기 혼합수지는 100℃ 및 240h 조건하에서 측정한 내열 인장강도가 2.0kgf/㎟ 이하이고, 상기 100℃및 240h 조건하에서 측정한 내열 신장율은 800％ 이하인 것을 특징으로 하는 케이블 시스용 조성물을 제공한다.In addition, the present invention, the mixed resin is a cable characterized in that the heat resistance tensile strength measured under 100 ℃ and 240h conditions is 2.0kg f / ㎟ or less, and the heat resistance elongation measured under the conditions of 100 ℃ and 240h is 800% or less. A composition for sheath is provided.
또한, 본 발명은, 전술한 케이블 시스용 조성물을 포함하여 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블을 제공한다. In addition, the present invention provides a cable comprising a cable sheath prepared by including the composition for a cable sheath described above.
또한, 본 발명은, 상기 케이블에 포함된 케이블 시스는 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지가 1:1로 혼합된 혼합수지를 포함하는 조성물로부터 제조된 것을 특징으로 하는 케이블을 제공한다. In addition, the present invention provides a cable characterized in that the cable sheath included in the cable is made from a composition comprising a mixed resin in which a polyethylene resin and a reactive polypropylene resin are mixed 1:1.
또한, 본 발명은, 상기 케이블은 하기 수식 5를 만족시키는 것을 특징으로 하는 케이블을 제공한다.In addition, the present invention provides a cable characterized in that the cable satisfies Equation 5 below.
[수식 5][Equation 5]
Ma/Mb < 1Ma/Mb <1
상기 수식 5에서, Ma는 상기 케이블 700㎜ 시편에 200㎜ 간격으로 3개의 포인트를 지정한 후, 양쪽 2개의 포인트를 고정하고 가운데 포인트에 대하여 20㎜/min의 속도로 하중을 가하면서 측정한 5％ 모듈러스 측정값을 의미하고, Mb는 폴리에틸렌계 수지를 단독 수지로 포함하는 조성물로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블을 Ma와 동일한 방식으로 측정한 5％ 모듈러스 측정값을 의미한다.In the above Equation 5, Ma designates three points at 200 mm intervals on the 700 mm specimen of the cable, fixes two points on both sides, and measures 5% while applying a load at a rate of 20 mm/min to the center point. A modulus measurement value, and Mb means a 5% modulus measurement value of a cable comprising a cable sheath prepared from a composition comprising a polyethylene resin as a single resin in the same manner as Ma.
또한, 본 발명은, 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 베이스 수지; 및 상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지를 상온에서 혼합하여 single screw 압출기로 압출하는 단계를 포함하는 케이블의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, a base resin comprising a polyethylene-based resin; And mixing the base resin with a non-polar flexible resin compatible with the base resin at room temperature to extrude it with a single screw extruder.
또한, 본 발명은, 상기 폴리에틸렌계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE) 수지인 것을 특징으로 하는 케이블의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention, the polyethylene-based resin is a high-density polyethylene (High Density Polyethylene, HDPE) provides a method for manufacturing a cable characterized in that the resin.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지는 고무(rubber) 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a cable, characterized in that the non-polar flexible resin contains rubber particles.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지는 폴리프로필렌에 고무(rubber) 입자가 분산하여 포함된 반응형 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지인 것을 특징으로 하는 케이블의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of manufacturing a cable, characterized in that the non-polar flexible resin is a reactive polypropylene resin or ethylene-propylene diene monomer resin contained by dispersing rubber particles in polypropylene.
본 발명에 따른 케이블 시스용 조성물은, 상기 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 케이블의 시스가 수상 태양광 발전 케이블 시스 용도에 필요한 국제 규격을 만족시킬 수 있는 물성을 나타냄은 물론, 상기 케이블에 기본적으로 요구되는 내수성을 포함하여 포설 작업의 효율성을 위한 유연성까지 충족시킬 수 있다.The composition for a cable sheath according to the present invention, the sheath of the cable manufactured from the composition for the cable sheath exhibits physical properties capable of satisfying the international standards required for the use of the floating solar power cable sheath, and is basically required for the cable Including water resistance, it can meet the flexibility for efficiency of installation work.
또한, 본 발명에 따른 케이블의 제조방법은, 상기 케이블 시스 조성물에 포함된 혼합수지의 상용성이 우수하여, 보다 제조 공정을 단순화시킴으로써, 생산 효율을 높일 수 있다.In addition, the method of manufacturing a cable according to the present invention is excellent in compatibility of the mixed resin contained in the cable sheath composition, and by simplifying the manufacturing process more, production efficiency can be increased.
첨부된 도면은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 내용을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명과 관련있는 수상 태양광 발전 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는, 본 발명과 관련있는 일반적인 전력 케이블의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 혼합수지의 성분이 각각 HDPE 및 catalloy PP일 경우의 인장강도, 10％ 모듈러스 및 융점을 나타낸 그래프이다[단, 도 3에서, x축은 상기 혼합수지 성분에 따른 실시예 및 비교예를 구분한 것이고, 우측 y축은 상기 혼합수지 성분에 따른 실시예 및 비교예에서 측정한 인장강도 및 10％ 모듈러스 값을 각각 나타내는 것으로 단위는 kgf/㎟이고, 좌측 y축은 융점을 나타낸 것으로 단위는 ℃이다].
도 4는, 본 발명에 따른 혼합수지의 성분이 각각 HDPE 및 EPDM일 경우의 인장강도, 10％ 모듈러스 및 융점을 나타낸 그래프이다[단, 도 4에서, x축은 상기 혼합수지 성분에 따른 실시예 및 비교예를 구분한 것이고, 우측 y축은 상기 혼합수지 성분에 따른 실시예 및 비교예에서 측정한 인장강도 및 10％ 모듈러스 값을 각각 나타내는 것으로 단위는 kgf/㎟이고, 좌측 y축은 융점을 나타낸 것으로 단위는 ℃이다].
도 5는, 본 발명에 따른 혼합수지의 성분이 각각 HDPE, PP 및 EPDM일 경우의 인장강도, 10％ 모듈러스 및 융점을 나타낸 그래프이다[단, 도 5에서, x축은 상기 혼합수지 성분에 따른 실시예 및 비교예를 구분한 것이고, 우측 y축은 상기 혼합수지 성분에 따른 실시예 및 비교예에서 측정한 인장강도 및 10％ 모듈러스 값을 각각 나타내는 것으로 단위는 kgf/㎟이고, 좌측 y축은 융점을 나타낸 것으로 단위는 ℃이다].
도 6은, 본 발명에 따른 혼합수지의 성분이 각각 HDPE 및 Catalloy PP가 혼합된 경우, 혼합 함량에 따른 시차주사열량분석법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)에 의한 성분 분석 결과를 측정하여 그래프로 나타낸 도이다[단, 도 6에서, x축은 온도를 나타낸 것으로 단위는 ℃이고, y축은 Heat Flow를 나타낸 것으로 단위는 W/g이다].The accompanying drawings are for explaining the contents of the present invention in more detail to those skilled in the art, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
1 is a conceptual diagram of a water photovoltaic power generation system related to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the structure of a general electric power cable according to the present invention.
3 is a graph showing the tensile strength, 10% modulus, and melting point when the components of the mixed resin according to the present invention are HDPE and catalloy PP, respectively (however, in FIG. 3, the x-axis is an example according to the mixed resin component) And the comparative example, the right y-axis represents tensile strength and 10% modulus values measured in Examples and Comparative Examples according to the mixed resin component, respectively, and the unit is kgf/㎟, and the left y-axis represents melting point. The unit is ℃].
4 is a graph showing tensile strength, 10% modulus, and melting point when the components of the mixed resin according to the present invention are HDPE and EPDM, respectively (however, in FIG. 4, the x-axis is an example of the mixed resin component and Comparative examples are distinguished, and the right y-axis represents tensile strength and 10% modulus values measured in Examples and Comparative Examples according to the mixed resin component, respectively, and the unit is kgf/㎟, and the left y-axis represents melting point. Is ℃].
5 is a graph showing the tensile strength, 10% modulus, and melting point when the components of the mixed resin according to the present invention are HDPE, PP, and EPDM, respectively (however, in FIG. 5, the x-axis is performed according to the mixed resin component) Examples and comparative examples are separated, and the right y-axis represents tensile strength and 10% modulus values measured in Examples and Comparative Examples according to the mixed resin component, respectively, and the unit is kgf/㎟, and the left y-axis represents melting point. The unit is °C].
FIG. 6 is a graph showing the component analysis results by Differential Scanning Calorimetry (DSC) according to the mixed content, when the components of the mixed resin according to the present invention are HDPE and Catalloy PP, respectively. [However, in FIG. 6, the x-axis represents temperature and the unit is ℃, and the y-axis represents heat flow and the unit is W/g].
이하, 본 발명에 따른 케이블 시스용 조성물, 이로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블 및 이의 제조방법에 관하여 순차적으로 상세히 설명하나, 상기 케이블 시스용 조성물, 이로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블 및 이의 제조방법의 범위가 하기 설명에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, a composition for a cable sheath according to the present invention, a cable including a cable sheath prepared therefrom, and a method for manufacturing the same are sequentially described in detail, but the composition for the cable sheath, a cable comprising a cable sheath prepared therefrom, and The scope of its manufacturing method is not limited by the following description.
본 발명은 전력 케이블 시스용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for a power cable sheath.
보다 구체적으로, 본 발명은 전력 케이블 시스용 조성물 중에서도 수상 태양광 발전 케이블 시스 용도에 적합한 조성물에 관한 것이다(이하, "수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물"이라 함).More specifically, the present invention relates to a composition suitable for use in a water-powered photovoltaic cable sheath among compositions for a power cable sheath (hereinafter referred to as "a composition for a water-powered photovoltaic cable sheath").
상기 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물은 혼합수지를 포함하며, 상기 혼합수지는 베이스 수지 및 비극성 유연 수지가 혼합된 것일 수 있다.The composition for the floating solar power cable sheath includes a mixed resin, and the mixed resin may be a mixture of a base resin and a non-polar flexible resin.
상기 베이스 수지는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블 시스의 기본적 요구 물성인 내수성을 높이기 위하여 내수성을 나타낼 수 있는 폴리에틸렌계 수지를 포함할 수 있다.The base resin may include a polyethylene-based resin capable of exhibiting water resistance to increase water resistance, which is a basic required property of the water-based photovoltaic cable sheath prepared from the composition for a photovoltaic power cable sheath according to the present invention.
상기 폴리에틸렌계 수지로는, 예를 들어 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE) 수지, 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE) 수지 및 메탈로센 촉매를 이용하여 합성한 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin Elastomer, POE) 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE)을 사용할 수 있다.The polyethylene-based resin, for example, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene (Linear Low Density Polyethylene, LLDPE) resin, high-density polyethylene (High Density Polyethylene, HDPE) resin and a polyolefin elastomer synthesized using a metallocene catalyst (Polyolefin) Elastomer, POE) one or more selected from the group consisting of resins may be used, but preferably, High Density Polyethylene (HDPE) may be used.
상기 고밀도 폴리에틸렌 수지의 경우, 에틸렌의 중합으로 생기는 사슬 모양의 고분자 화합물로서, 결정화도가 높기 때문에 강성이 있고 충격에 강하며, 전기적 특성도 뛰어나고 내수성도 양호해서 케이블 시스용 자재로 많이 사용되고 있다. 그러나, 유연성이 떨어지고 가공성이 열악하여, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 자재로서 필요한 유연성 및 가공성을 고려할 경우, 상기 고밀도 폴리에틸렌 수지의 단독 사용은 바람직하지 않다.In the case of the high-density polyethylene resin, it is a chain-like polymer compound produced by polymerization of ethylene, and has high crystallinity, so it is strong and impact-resistant, excellent in electrical properties and good in water resistance, and thus is widely used as a material for cable sheathing. However, when the flexibility and processability are poor, considering the flexibility and processability required as a material for a solar photovoltaic cable sheath according to the present invention, the use of the high density polyethylene resin alone is not preferred.
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물은 혼합수지를 포함하며, 상기 혼합수지는 전술한 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 베이스 수지 이외에, 상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지를 포함할 수 있다.The composition for a water-based photovoltaic cable sheath according to the present invention includes a mixed resin, and the mixed resin may include a non-polar flexible resin compatible with the base resin in addition to the base resin containing the above-mentioned polyethylene-based resin. have.
본 명세서상의 용어, “비극성 유연 수지”라 함은, 유연성을 나타낼 수 있는 성분을 포함하는 비극성 수지를 모두 포함하는 의미일 수 있다.The term "non-polar flexible resin" in the present specification may mean a meaning that includes all non-polar resins containing components capable of exhibiting flexibility.
또한, 본 명세서상의 용어, “상용성”이라 함은, 특정 성분들간의 서로 섞일 수 있는 성질을 의미할 수 있으며, 보다 구체적으로 별도의 상용화제 없이도 특정 성분들간 서로 섞일 수 있는 성질을 의미할 수 있다.In addition, the term “compatibility” in the present specification may mean properties that can be mixed with each other between specific ingredients, and more specifically, properties that can be mixed with each other without specific compatibilizers. have.
상기 비극성 유연 수지는 유연성 또는 탄성을 나타낼 수 있는 물질 또는 입자 등을 포함할 수 있으며, 예를 들어 고무(rubber) 입자를 포함할 수 있다.The non-polar flexible resin may include materials or particles that can exhibit flexibility or elasticity, and may include, for example, rubber particles.
상기 수지 내에 고무(rubber) 입자를 포함하는 비극성 유연 수지로는, 폴리프로필렌에 고무(rubber) 입자가 포함된 반응형 폴리프로필렌 수지 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The non-polar flexible resin containing rubber particles in the resin may include at least one of reactive polypropylene resin and ethylene-propylene diene monomer resin containing rubber particles in polypropylene.
본 명세서상의 용어, “반응형 폴리프로필렌 수지”라 함은, 프로필렌 모노머에 근거하여 중합한 고무 특성을 나타내는 고분자를 의미이고, 나아사 일반적인 반응기 제조 열가소성 폴리올레핀(reactor-made thermoplastic polyolefin, RTPO) 중에서 올레핀이 프로필렌이거나 프로필렌과 다른 올레핀을 포함하는 경우도 포함하는 의미일 수 있다.As used herein, the term “reactive polypropylene resin” refers to a polymer exhibiting rubber properties polymerized based on a propylene monomer, and is also an olefin in a general reactor-made thermoplastic polyolefin (RTPO). It may be propylene or a meaning including propylene and other olefins.
상기 고무(rubber) 입자의 종류 및 상기 고무(rubber) 입자의 포함 형태는 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 요구되는 물성 중 특히 유연성에 지표가 되는 수식 등으로 표현된 모듈러스 값을 만족시킬 수 있는 고무 입자가 상기 폴리프로필렌에 균일하게 포함되는 것이 바람직하다.The type of the rubber particles and the inclusion form of the rubber particles are not particularly limited, but, for example, among the properties required for the composition for a water-based photovoltaic cable sheath according to the present invention is an index for flexibility. It is preferable that rubber particles capable of satisfying a modulus value expressed by a formula or the like are uniformly included in the polypropylene.
상기 폴리프로필렌에 고무(rubber) 입자가 분산하여 포함된 반응형 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌의 비극성을 유지하면서 고무(rubber) 입자가 분산되어 포함됨으로써, 베이스 수지인 폴리에틸렌계 수지의 비극성 수지와 상용성을 높이면서 동시에 유연성까지 향상된 혼합수지를 수득할 수 있다. 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 상기 폴리프로필렌에 고무(rubber) 입자가 분산하여 포함된 반응형 폴리프로필렌 수지는 Lyondellbasell사의 Catalloy Polypropylene을 사용할 수 있다.The reactive polypropylene resin contained by dispersing rubber particles in the polypropylene is dispersed in the rubber particles while maintaining the non-polarity of polypropylene, thereby being compatible with the non-polar resin of the polyethylene resin as the base resin. It is possible to obtain a mixed resin having improved flexibility while simultaneously increasing. Although not particularly limited, for example, the reactive polypropylene resin contained by dispersing the rubber particles in the polypropylene may be used Lyondellbasell Catalloy Polypropylene.
상기 비극성 유연 수지가 반응형 폴리프로필렌 수지일 경우, 상기 혼합수지는 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 5 중량부 내지 85 중량부 및 반응형 폴리프로필렌 수지 15 중량부 내지 95 중량부를 포함할 수 있다.When the non-polar flexible resin is a reactive polypropylene resin, the mixed resin may include 5 parts to 85 parts by weight of a polyethylene-based resin and 15 parts to 95 parts by weight of a reactive polypropylene resin based on 100 parts by weight of the mixed resin. Can.
상기 혼합수지에 포함된 성분인 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지의 각각의 함량 범위가 전술한 함량 범위를 벗어나 혼합되는 경우에는, 유연성이 낮아 추후 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블 자체의 유연성도 낮아져, 이에 대한 포설 작업의 효율성을 크게 떨어뜨릴 수 있다.When the respective content ranges of the polyethylene resin and the reactive polypropylene resin, which are components included in the mixed resin, are mixed outside the above-mentioned content range, the flexibility is low and the water phase according to the present invention including the mixed resin is later The flexibility of the floating photovoltaic cable itself manufactured from the photovoltaic cable composition is also lowered, which can greatly reduce the efficiency of the installation work.
상기 혼합수지에 포함된 성분간 함량은, 전술한 바와 같이 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 5 중량부 내지 85 중량부 및 반응형 폴리프로필렌 수지 15 중량부 내지 95 중량부를 포함될 수 있으나, 바람직하게는 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 10 중량부 내지 80 중량부 및 반응형 폴리프로필렌 수지 20 중량부 내지 90 중량부를 포함할 수 있다.The content between components contained in the mixed resin may include 5 parts to 85 parts by weight of a polyethylene-based resin and 15 parts to 95 parts by weight of a reactive polypropylene resin, based on 100 parts by weight of the mixed resin, as described above. Preferably, it may include 10 parts by weight to 80 parts by weight of a polyethylene-based resin and 20 parts by weight to 90 parts by weight of a reactive polypropylene resin based on 100 parts by weight of the mixed resin.
상기 비극성 유연 수지가 반응형 폴리프로필렌 수지일 경우, 하기 수식 4를 만족할 수 있다.When the non-polar flexible resin is a reactive polypropylene resin, Equation 4 below may be satisfied.
[수식 4][Equation 4]
0.6 ≤ Z ≤ 390.6 ≤ Z ≤ 39
상기 수식 4에서, Z는 상기 조성물을 포함하는 시스의 10㎎의 시편을 질소 조건하에서 30℃부터 250℃까지 10℃/min의 가열 속도로 첫번째 가열을 한 후 30℃까지 10℃/min의 냉각 속도로 냉각을 하고, 다시 동일한 가열 속도로 두번째 가열을 하여 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 상기 시편에 포함된 상기 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지에 피크의 면적으로부터 설정된 각 수지별 베이스라인을 기준으로 용융 엔탈피 변화량 계산한 값을 각각 △H1(J/g) 및 △H2(J/g)라고 할 때, △H1/△H2값을 말하며, 이 경우, 상기 △H1은 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 60℃ 및 140℃ 사이의 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 폴리에틸렌계 수지 피크의 면적을 말하고, 상기 △H2는 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 140℃ 및 200℃ 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 반응형 폴리프로필렌 수지 피크의 면적을 말한다.In Equation 4, Z is the first heating at a heating rate of 10° C./min from 30° C. to 250° C. under nitrogen conditions for a 10 mg specimen of the sheath containing the composition, followed by cooling at 10° C./min to 30° C. Cooling at a rate, and heating again at the same heating rate, the base for each resin set from the area of the peak in the polyethylene-based resin and the reactive polypropylene resin contained in the specimen using the heating curve obtained from the second heating run When the calculated values of the amount of change in melt enthalpy based on the lines are △H1(J/g) and △H2(J/g), respectively, △H1/△H2 are the values, and in this case, △H1 is the second heating run Using the heating curve obtained at 60°C and 140°C, respectively, refer to the area of the polyethylene resin peak calculated by drawing a straight line at the reference points at both ends, and △H2 is 140°C, respectively, using the heating curve obtained from the second heating run. And the area of the reactive polypropylene resin peak calculated by drawing a straight line at a reference point at both ends of 200°C.
만일, 상기 혼합수지에 포함된 성분인 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지의 각각의 DSC 용융 엔탈피 변화량 비율, 즉 수식 4를 만족하지 않는 경우, 예를 들어, 상기 Z값이 0.6 미만인 경우에는 이를 포함하는 케이블 시스는 매우 무른 특성으로 인하여 케이블 권취 시 문제가 발행하거나, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스의 용도로서 부적합하고 내수성 측면에서도 불리한 문제가 있고, 상기 Z값이 39 초과인 경우에는 이를 포함하는 케이블 시스는 매우 딱딱한 특성으로 인하여 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스의 용도로서 부적합한 문제점이 있는 동시에 후술하는 포설 작업 시 요구되는 중요 물성 중 하나인 굽힘 인장력에 대한 내구성 물성 확인 테스트인 [물성 평가 3]의 Cyclic Bending 평가에서 시스가 손상되는 문제점이 있다.If the ratio of the amount of change in the enthalpy of DSC of each of the polyethylene resin and the reactive polypropylene resin, which are components included in the mixed resin, is not satisfied, for example, when the Z value is less than 0.6, this is If the cable sheath is included, there is a problem in winding the cable due to its very soft property, or it is unsuitable as a use of the floating photovoltaic cable sheath according to the present invention and has a disadvantage in terms of water resistance, and when the Z value exceeds 39 The cable sheath including this has a problem that is unsuitable for the use of the floating photovoltaic cable sheath according to the present invention due to its very stiff properties, and at the same time, it is a test for confirming the durability properties against bending tensile strength, which is one of the important properties required for the laying work described later. In the Cyclic Bending evaluation of [Physical Evaluation 3], there is a problem that the sheath is damaged.
상기 수지 내에 고무(rubber) 입자를 포함하는 비극성 유연 수지로 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지가 사용되어, 베이스 수지인 폴리에틸렌계 수지의 비극성 수지와 혼합될 경우, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물의 유연성 등의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다. When an ethylene-propylene diene monomer resin is used as a non-polar flexible resin containing rubber particles in the resin, and when mixed with a non-polar resin of a polyethylene resin as a base resin, a water-phase photovoltaic cable sheath according to the present invention Properties such as flexibility of the solvent composition can be further improved.
상기 비극성 유연 수지가 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지일 경우, 상기 혼합수지는 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 45 중량부 내지 95 중량부 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 5 중량부 내지 55 중량부를 포함할 수 있다.When the non-polar flexible resin is an ethylene-propylene diene monomer resin, the mixed resin is 45 parts by weight to 95 parts by weight of a polyethylene resin based on 100 parts by weight of the mixed resin and 5 parts by weight to 55 parts by weight of an ethylene-propylene diene monomer resin It may include parts by weight.
상기 혼합수지에 포함된 성분인 폴리에틸렌계 수지 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지의 각각의 함량 범위가 전술한 함량 범위를 벗어나 혼합되는 경우에는, 유연성 또는 내구성(인장강도)가 떨어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 전술한 폴리에틸렌계 수지 45 중량부 미만 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 55 중량부 초과의 함량 비율로 혼합될 경우, 상기 혼합수지의 인장강도가 떨어질 수 있고, 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 전술한 폴리에틸렌계 수지 95 중량부 초과 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 5 중량부 미만의 함량 비율로 혼합될 경우, 상기 혼합수지의 유연성이 떨어질 수 있어, 결국 추후 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블 자체의 유연성 및 내구성이 떨어져 이에 대한 포설 작업의 효율성은 물론 제품 적합성을 크게 떨어뜨릴 수 있다.When the respective content ranges of the polyethylene resin and the ethylene-propylene diene monomer resin included in the mixed resin are mixed outside the above-described content range, flexibility or durability (tensile strength) may be deteriorated. More specifically, when the mixed resin is mixed at a content ratio of less than 45 parts by weight of the above-mentioned polyethylene-based resin and 55 parts by weight of ethylene-propylene diene monomer resin based on 100 parts by weight of the resin, the tensile strength of the mixed resin may drop. And, when the blending ratio is more than 95 parts by weight of the above-mentioned polyethylene-based resin and less than 5 parts by weight of the ethylene-propylene diene monomer resin based on 100 parts by weight of the mixed resin, the flexibility of the mixed resin may be reduced, eventually In the future, the flexibility and durability of the aqueous photovoltaic power cable manufactured from the aqueous photovoltaic power cable composition according to the present invention including the mixed resin may deteriorate, thereby greatly reducing the efficiency of installation and product suitability.
또한, 상기 혼합수지에 포함된 성분간 함량은, 전술한 바와 같이 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 45 중량부 내지 95 중량부 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 5 중량부 내지 55 중량부를 포함될 수 있으나, 바람직하게는 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 폴리에틸렌계 수지 50 중량부 내지 90 중량부 및 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 10 중량부 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.In addition, the content between the components contained in the mixed resin, as described above, based on 100 parts by weight of the mixed resin, 45 parts by weight to 95 parts by weight of polyethylene-based resin and 5 parts by weight to 55 parts by weight of ethylene-propylene diene monomer resin It may be included, but preferably, it may include 50 parts by weight to 90 parts by weight of a polyethylene-based resin and 10 parts by weight to 50 parts by weight of an ethylene-propylene diene monomer resin based on 100 parts by weight of the mixed resin.
또한, 본 발명은, 상기 비극성 유연 수지가 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지일 경우, 상기 혼합수지는 폴리프로필렌 수지를 추가적으로 포함할 수 있다.In addition, the present invention, when the non-polar flexible resin is an ethylene-propylene diene monomer resin, the mixed resin may further include a polypropylene resin.
상기 혼합수지의 베이스 수지인 폴리에틸렌계 수지와 폴리프로필렌 수지만을 혼합할 경우, 양 수지의 상용성이 낮아 상분리가 일어나는 등의 혼합이 잘되지 않으나, 상기 혼합수지에 전술한 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지까지 혼합할 경우, 상기 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지가 상용화제와 같은 역할을 함으로써, 상기 수지들의 혼합을 원활하게 할 수 있도록 한다.When mixing only the base resin of the mixed resin, the polyethylene-based resin and the polypropylene resin, the compatibility of the two resins is low, such that phase separation occurs, and mixing is not good, but the ethylene-propylene diene monomer described above is mixed in the mixed resin. When mixing the resin, the ethylene-propylene diene monomer resin acts as a compatibilizer, so that the resin can be mixed smoothly.
상기 혼합수지가 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 및 폴리프로필렌 수지를 모두 포함할 경우, 상기 혼합수지는 폴리에틸렌계 수지 5 중량부 내지 80 중량부 및 폴리프로필렌 수지 20 중량부 내지 95 중량부를 포함하고, 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 20 중량부 내지 65 중량부를 포함할 수 있다.When the mixed resin includes all of polyethylene-based resin, ethylene-propylene diene monomer resin and polypropylene resin, the mixed resin is 5 parts to 80 parts by weight of polyethylene-based resin and 20 parts to 95 parts by weight of polypropylene resin In addition, it may include 20 parts by weight to 65 parts by weight of ethylene-propylene diene monomer resin based on 100 parts by weight of the mixed resin.
상기 혼합수지에 포함된 성분인 폴리에틸렌계 수지, 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 및 폴리프로필렌 수지 각각의 함량 범위가 전술한 함량 범위를 벗어나 혼합되는 경우에는, 유연성이 떨어질 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 혼합수지의 유연성이 떨어짐에 따라 추후 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블 자체의 유연성도 떨어져 이에 대한 포설 작업의 효율성을 크게 떨어뜨릴 수 있다.When the content range of each of the components included in the mixed resin, the polyethylene-based resin, the ethylene-propylene diene monomer resin, and the polypropylene resin is mixed outside the above-mentioned content range, flexibility may decrease, and more specifically, the As the flexibility of the mixed resin decreases, the flexibility of the aqueous photovoltaic power cable itself manufactured from the aqueous photovoltaic cable composition according to the present invention including the mixed resin may be greatly reduced, thereby greatly reducing the efficiency of the installation work thereon. .
또한, 상기 혼합수지에 포함된 성분간 함량은, 전술한 바와 같이 폴리에틸렌계 수지 5 중량부 내지 80 중량부 및 폴리프로필렌 수지 20 중량부 내지 95 중량부를 포함하고, 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 20 중량부 내지 65 중량부를 포함할 수 있으나, 바람직하게는 상기 혼합수지는 폴리에틸렌계 수지 10 중량부 내지 80 중량부 및 폴리프로필렌 수지 20 중량부 내지 90 중량부를 포함하고, 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지 20 중량부 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.In addition, the content between the components contained in the mixed resin, as described above, comprises 5 parts by weight to 80 parts by weight of polyethylene-based resin and 20 parts by weight to 95 parts by weight of polypropylene resin, and ethylene based on 100 parts by weight of the mixed resin. -It may include 20 parts by weight to 65 parts by weight of propylene diene monomer resin, but preferably, the mixed resin includes 10 parts by weight to 80 parts by weight of polyethylene-based resin and 20 parts by weight to 90 parts by weight of polypropylene resin, and It may include 20 parts by weight to 60 parts by weight of ethylene-propylene diene monomer resin based on 100 parts by weight of the mixed resin.
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지는 수상 태양광 발전 케이블 시스를 제조하기 위한 것으로, 상기 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지는 인장강도, 모듈러스 및 융점 등의 물성이 요구된다.The mixed resin contained in the composition for an aqueous photovoltaic cable sheath according to the present invention is for preparing an aqueous photovoltaic cable sheath, and the mixed resin included in the composition for the aqueous photovoltaic cable sheath is tensile strength, modulus, and Physical properties such as melting point are required.
상기 혼합수지는 하기 수식 1 내지 3을 만족시킬 수 있다.The mixed resin may satisfy the following formulas 1 to 3.
[수식 1][Equation 1]
X ≥ 1.02 (단위: kgf/㎟)X ≥ 1.02 (unit: kg f /㎟)
[수식 2][Equation 2]
Y ≤ 2.0 (단위: kgf/㎟)Y ≤ 2.0 (unit: kg f /㎟)
[수식 3][Equation 3]
Q ≥ 125(단위: ℃)Q ≥ 125 (unit: ℃)
상기 수식 1에서, X는 IEC 60811-1-1, 9-2에 따라 수행하여 측정된 상기 혼합수지의 인장강도 측정값을 의미하고, 상기 수식 2에서, Y는 상기 혼합수지의 10％의 모듈러스 측정값을 의미하며, 상기 수식 3에서, Q는 상기 혼합수지의 융점을 의미한다.In Equation 1, X is a tensile strength measurement value of the mixed resin measured by performing according to IEC 60811-1-1, 9-2, and in
본 명세서상의 단위 “kgf/㎟”는, 통상적으로 사용되는 인장강도, 압축 강도 등의 강도를 나타내는 단위를 의미할 수 있고, “N/㎟”으로 대체 사용될 수도 있다.The unit “kg f /㎟” in the present specification may mean a unit indicating strength, such as tensile strength and compressive strength, which are commonly used, and may be alternatively used as “N/㎟”.
상기 혼합수지의 인장강도 측정값(X)이 1.02kgf/㎟ 미만일 경우, 추후 수상 태양광 발전 케이블 시스로 제조될 경우, 상기 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 기계적 물성(내구성)을 만족시킬 수 없어 제품 적합성이 떨어지며, 반대로 상기 혼합수지의 인장강도 측정값(X)이 1.02kgf/㎟ 이상일 경우, 추후 수상 태양광 발전 케이블 시스로 제조될 경우, 상기 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 기계적 물성(내구성)을 만족시킬 수 있다. 또한, 상기 혼합수지의 인장강도 측정값(X)은 1.02kgf/㎟ 이상일 경우, 특별히 문제되지 않으나, 후술하는 다른 요구 물성을 동시에 만족시킴을 전제로 상기 인장강도 측정값의 상한은 예를 들어 2.60kgf/㎟, 2.55kgf/㎟ 또는 2.50kgf/㎟일 수 있다.When the tensile strength measurement value (X) of the mixed resin is less than 1.02 kg f /㎟, it can be satisfied with the mechanical properties (durability) required for the above-mentioned photovoltaic power cable when it is later manufactured with a photovoltaic cable sheath. There is no product suitability, and on the contrary, when the tensile strength measurement value (X) of the mixed resin is 1.02 kg f /㎟ or more, when it is later manufactured with a floating solar power cable sheath, mechanical properties required for the floating solar power cable (Durability) can be satisfied. In addition, when the tensile strength measurement value (X) of the mixed resin is 1.02 kg f /㎟ or more, it is not particularly a problem, but the upper limit of the tensile strength measurement value is, for example, on the premise that it satisfies other required physical properties described later. 2.60kg f / ㎟, f may be 2.55kg / or ㎟ 2.50kg f / ㎟.
또한, 상기 혼합수지의 10％ 모듈러스 측정값(Y)이 2.0kgf/㎟ 초과일 경우, 추후 수상 태양광 발전 케이블 시스로 제조될 경우, 상기 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 유연성을 만족시킬 수 없어 상기 수상 태양광 발전 케이블의 포설 작업 효율성이 떨어지며, 반대로 상기 혼합수지의 10％ 모듈러스 측정값(Y)이 2.0kgf/㎟ 이하일 경우, 추후 수상 태양광 발전 케이블 시스로 제조될 경우, 상기 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 유연성을 만족시킬 수 있으므로, 상기 수상 태양광 발전 케이블의 포설 작업 효율성이 높일 수 있다. 또한, 상기 혼합수지의 10％ 모듈러스 측정값(Y)은 2.0kgf/㎟ 이하일 경우, 특별히 문제되지 않으나, 전술한 내구성 및 후술하는 다른 요구 물성을 동시에 만족시킴을 전제로 상기 10％ 모듈러스 측정값의 하한은 예를 들어 0.50kgf/㎟, 0.60kgf/㎟ 또는 0.70kgf/㎟일 수 있다.In addition, when the 10% modulus measured value (Y) of the mixed resin is more than 2.0 kg f /㎟, it can satisfy the flexibility required for the above-mentioned photovoltaic power cable when it is later manufactured with a photovoltaic cable sheath. No, the installation efficiency of the floating photovoltaic power cable is low, and, conversely, when the 10% modulus measurement value (Y) of the mixed resin is 2.0 kg f /㎟ or less, if it is later manufactured with a floating photovoltaic cable sheath, the water is received. Since the flexibility required for the photovoltaic power cable can be satisfied, the installation efficiency of the floating photovoltaic cable can be increased. In addition, the 10% modulus measured value (Y) of the mixed resin is not particularly a problem when it is 2.0 kg f /㎟ or less, but the 10% modulus measured value on the premise that the aforementioned durability and other required physical properties described later are simultaneously satisfied. the lower limit can be, for example, 0.50kg f / ㎟, 0.60kg f / ㎟ or 0.70kg f / ㎟.
또한, 상기 혼합수지의 융점(Q)이 125℃ 미만일 경우, 추후 수상 태양광 발전 케이블 시스로 제조될 경우, 상기 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 내수성 및 내열성을 포함한 물성 등을 만족시킬 수 없어 상기 수상 태양광 발전 케이블의 제품 적합성이 떨어지며, 반대로 상기 혼합수지의 융점(Q)이 125℃ 이상일 경우, 추후 수상 태양광 발전 케이블 시스로 제조될 경우, 상기 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 내수성을 포함하여 절연 저항 특성, 내마모성 및 내열성 등을 만족시킬 수 있으므로, 상기 수상 태양광 발전 케이블의 제품 적합성을 높일 수 있다. 또한, 상기 혼합수지의 융점(Q)은 125℃ 이상일 경우, 특별히 문제되지 않으나, 전술한 내구성 및 유연성 등의 물성을 동시에 만족시킴을 전제로 상기 융점(Q)의 상한은 예를 들어 127.5℃, 130℃ 또는 132.5℃일 수 있다.In addition, when the melting point (Q) of the mixed resin is less than 125°C, when it is later manufactured with a floating photovoltaic cable sheath, the physical properties including water resistance and heat resistance required for the floating photovoltaic cable cannot be satisfied. The product suitability of the floating photovoltaic power cable decreases, and on the contrary, when the melting point (Q) of the mixed resin is 125°C or higher, the water resistance required for the floating photovoltaic cable is included when it is later manufactured with a floating photovoltaic cable sheath. The insulation resistance characteristics, abrasion resistance and heat resistance can be satisfied, so that the product suitability of the above-mentioned photovoltaic power cable can be improved. In addition, when the melting point (Q) of the mixed resin is 125° C. or higher, it is not particularly a problem, but the upper limit of the melting point (Q) is, for example, 127.5° C., on the premise that the properties such as durability and flexibility are simultaneously satisfied. It may be 130 ℃ or 132.5 ℃.
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지는 인장강도, 모듈러스 및 융점 등의 물성과 관련된 상기 수식 1 내지 3을 만족함으로써, 상기 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블에 대한 국제 규격인 IEC 60502-1에 따라 요구되는 물성을 만족하는 동시에, 상기 수중 태양광 발전 케이블에 기본적으로 요구되는 내수성을 포함하여 포설 작업의 효율성을 위한 유연성까지 충족시킬 수 있으므로, 제품 적합성을 높일 수 있다.The mixed resin contained in the composition for a photovoltaic power cable sheath according to the present invention is prepared from the composition for the photovoltaic power cable sheath by satisfying the above formulas 1 to 3 related to physical properties such as tensile strength, modulus, and melting point. It meets the required physical properties according to IEC 60502-1, the international standard for floating photovoltaic cables, and at the same time, includes the water resistance basically required for the underwater photovoltaic cables, to meet the flexibility for efficiency of installation work. Therefore, product suitability can be improved.
본 발명에 있어서, 상기 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지의 물성은 상기 혼합수지의 종류 및 함량 범위에 따라 달라질 수 있으며, 상기 혼합수지가 예를 들어 전술한 바와 같이, 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지가 혼합되었을 경우 추가적으로 하기와 같은 물성을 만족시킬 수 있다.In the present invention, the physical properties of the mixed resin contained in the composition for the water-phase photovoltaic cable sheath may vary according to the type and content range of the mixed resin, and the mixed resin is, for example, polyethylene-based When the resin and the reactive polypropylene resin are mixed, the following physical properties may be additionally satisfied.
상기 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지가 혼합된 혼합수지는 쇼어 A 경도가 80 내지 95이고, 쇼어 D 경도가 35 내지 50일 수 있다.The polyethylene-based resin and the reactive polypropylene resin mixed resin may have a Shore A hardness of 80 to 95 and a Shore D hardness of 35 to 50.
상기 혼합수지의 쇼어 A 경도 및 쇼어 D 경도의 범위가 전술한 범위를 벗어날 경우, 예를 들어 쇼어 A 경도가 80 미만이고, 쇼어 D 경도가 35 미만일 경우에는 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 경도 및 강도가 규격에 미달될 수 있으며, 반대로 쇼어 A 경도가 95 초과이고, 쇼어 D 경도가 50 초과일 경우에는 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블의 포설 작업에 필요한 유연성을 크게 저하시킬 수 있다.When the range of Shore A hardness and Shore D hardness of the mixed resin is outside the above-mentioned range, for example, when Shore A hardness is less than 80 and Shore D hardness is less than 35, according to the present invention comprising the mixed resin The hardness and strength required for a water-phase photovoltaic cable manufactured from a composition for a water-phase photovoltaic cable sheath may be less than the standard, and conversely, when the Shore A hardness is more than 95 and the Shore D hardness is more than 50, the above mixing is performed. It is possible to significantly reduce the flexibility required for the installation work of the photovoltaic photovoltaic cable prepared from the composition for a photovoltaic photovoltaic cable sheath according to the invention comprising a resin.
상기 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지가 혼합된 혼합수지는 쇼어 A 경도가 80 내지 95이고, 쇼어 D 경도가 35 내지 50일 수 있으나, 바람직하게는 상기 쇼어 A 경도는 82.5 내지 92.5, 85 내지 92.5 또는 85 내지 90일 수 있고, 쇼어 D 경도는 35 내지 47.5 또는 37.5 내지 47.5일 수 있다.The polyethylene-based resin and the reactive polypropylene resin mixed resin may have a Shore A hardness of 80 to 95, and a Shore D hardness of 35 to 50, but preferably the Shore A hardness of 82.5 to 92.5, 85 to 85 It may be 92.5 or 85 to 90, and Shore D hardness may be 35 to 47.5 or 37.5 to 47.5.
또한, 상기 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지가 혼합된 혼합수지는 ASTM D-470 규격(인장속도 500㎜/min)에 의해 측정한 인열강도가 20N/㎟ 내지 35N/㎟일 수 있다.In addition, the mixed resin in which the polyethylene-based resin and the reactive polypropylene resin are mixed may have a tear strength of 20 N/
상기 혼합수지의 인열강도가 전술한 범위를 벗어나 예를 들어 ASTM D-470 규격에 의해 측정한 인열강도가 20N/㎟ 미만일 경우, 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블의 내열성 등의 물성이 불충분할 수 있고, ASTM D-470 규격에 의해 측정한 인열강도가 35N/㎟ 초과일 경우, 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블의 내열성을 제외한 유연성 등의 물성이 불충분하므로, 상기 혼합수지는 전술한 인열강도의 범위에서 인열강도를 가져야 그를 포함하는 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블의 여러 물성을 동시에 만족시킬 수 있다.When the tear strength of the mixed resin is outside the above-mentioned range, for example, when the tear strength measured by ASTM D-470 is less than 20N/
상기 혼합수지의 인열강도의 범위는 20N/㎟ 내지 35N/㎟에서 형성될 수 있으나, 21N/㎟ 내지 35N/㎟, 22.5N/㎟ 내지 35N/㎟ 또는 22.5N/㎟ 내지 32.5N/㎟에서 형성되는 것이 바람직하다.The range of tear strength of the mixed resin may be formed from 20N/㎟ to 35N/㎟, but at 21N/㎟ to 35N/㎟, 22.5N/㎟ to 35N/㎟ or 22.5N/㎟ to 32.5N/㎟ It is preferably formed.
또한, 상기 혼합수지는 100℃ 및 240h 조건하에서 측정한 내열 인장강도가 2.0kgf/㎟ 이하이고, 상기 100℃ 및 240h 조건하에서 측정한 내열 신장율은 800％ 이하일 수 있다.In addition, the mixed resin may have a heat resistance tensile strength of 2.0 kg f /㎟ or less measured under conditions of 100° C. and 240 h , and a heat resistance elongation measured under conditions of 100° C. and 240 h may be 800% or less.
상기 혼합수지의 내열 인장강도 및 내열 신장율이 전술한 범위를 벗어날 경우, 예를 들어 100℃ 및 240h 조건하에서 측정한 내열 인장강도가 2.0kgf/㎟ 초과이고, 동일한 온도 및 시간 조건하에서 측정한 내열 신장율은 800％ 초과인 경우, 상기 혼합수지를 포함하는 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블의 장기간 내구성에 문제가 있을 수 있다. When the heat resistance tensile strength and heat elongation of the resin mixture are outside the above-mentioned range, for example, the heat resistance tensile strength measured under 100°C and 240h conditions is more than 2.0kg f / 2.0, and the heat resistance measured under the same temperature and time conditions If the elongation is more than 800%, there may be a problem in the long-term durability of the water photovoltaic power cable manufactured from the composition for a water photovoltaic cable sheath according to the present invention containing the mixed resin.
상기 혼합수지는 전술한 바와 같이, 100℃ 및 240h 조건하에서 측정한 내열 인장강도가 2.0kgf/㎟ 이하이고, 상기 100℃ 및 240h 조건하에서 측정한 내열 신장율은 800％ 이하일 수 있으나, 바람직하게는 동일한 조건하에서의 내열 인장강도는 1.0kgf/㎟ 내지 2.0kgf/㎟일 수 있고, 내열 신장율은 500％ 내지 800％일 수 있다.The mixed resin, as described above, the heat resistance tensile strength measured under the conditions of 100 ℃ and 240h is 2.0kg f / ㎟ or less, and the heat resistance elongation measured under the conditions of 100 ℃ and 240h may be 800% or less, preferably heat-resistant tensile strength under the same conditions may be a 1.0kg f / ㎟ to 2.0kg f / ㎟, heat elongation may be 500% to 800%.
추가적으로, 상기 혼합수지는 상온(25℃에서의 신장률은 800％ 이하일 수 있으며, 상기 신장률은 바람직하게 600％ 내지 800％일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. Additionally, the mixed resin may be room temperature (elongation at 25°C may be 800% or less, and the elongation may be preferably 600% to 800%, but is not particularly limited thereto.
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물은 상기 혼합수지 이외에 카본 블랙을 포함할 수 있다.The composition for a solar photovoltaic cable sheath according to the present invention may include carbon black in addition to the mixed resin.
상기 카본 블랙의 포함 형태는 상기 혼합수지에 직접 포함되거나, 상기 혼합수지에 포함된 각 성분의 수지에 각각 또는 단독된 수지에 포함될 수 있다.The inclusion form of the carbon black may be included directly in the mixed resin, or may be included in the resin of each component included in the mixed resin or in a single resin.
상기 카본 블랙은 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 대한 색상을 부여할 수 있고, 상기 혼합수지에 포함된 고분자들의 내후성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.The carbon black may impart color to the composition for a water-based photovoltaic cable sheath, and may serve to improve weather resistance of polymers contained in the mixed resin.
상기 카본 블랙으로는 특별히 제한되지 않고, 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 써멀 블랙 등 통상적인 카본 블랙을 모두 사용할 수 있는데, 입자 크기가 약 10㎚ ~ 30㎚, 표면적 100 ~ 200㎡/g인 것을 사용하는 것이 상기 혼합수지에 포함된 고분자들에 대한 내분해성 향상에 우수하므로 바람직하다.The carbon black is not particularly limited, and conventional carbon blacks such as furnace black, acetylene black, and thermal black can all be used, and those having a particle size of about 10 nm to 30 nm and a surface area of 100 to 200
상기 카본 블랙이 포함될 경우, 포함되는 카본 블랙의 함량은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 1 중량부 내지 10 중량부, 1 중량부 내지 7.5 중량부 또는 1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.When the carbon black is included, the content of the carbon black contained is not particularly limited, for example, 1 part by weight to 10 parts by weight, 1 part by weight to 7.5 parts by weight or 1 part by weight based on 100 parts by weight of the mixed resin Parts to 5 parts by weight.
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물은 전술한 혼합수지 및 카본 블랙 이외에 필요한 경우, 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.The composition for a solar photovoltaic cable sheath according to the present invention may further include other additives, if necessary, in addition to the aforementioned mixed resin and carbon black.
상기 기타 첨가제로는 난연제, 나노클레이, 산화방지제, 고분자량 왁스, 저분자량 왁스, 폴리올레핀 왁스, 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 스테아린산, 금속 비누, 유기 실리콘, 지방산 에스테르, 지방산 아마이드, 지방 알콜, 지방산 등과 같은 활제, 강화제, 이형제, UV 흡수제, 안정화제, 색소, 염료, 착색제, 대전방지제, 발포제, 금속 불활성화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.The other additives include flame retardants, nanoclays, antioxidants, high molecular weight waxes, low molecular weight waxes, polyolefin waxes, paraffin waxes, paraffin oils, stearic acid, metal soaps, organic silicones, fatty acid esters, fatty acid amides, fatty alcohols, fatty acids, etc. It may be one or more selected from the group consisting of lubricants, strengthening agents, mold release agents, UV absorbers, stabilizers, pigments, dyes, colorants, antistatic agents, blowing agents, and metal deactivators.
상기 기타 첨가제 또는 이들의 조합이 포함될 경우의 함량은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 혼합수지 100 중량부를 기준으로 약 1 중량부 내지 10 중량부의 범위로 포함될 수 있다.The content when the other additives or combinations thereof are included is not particularly limited, but may be included in a range of about 1 part by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed resin.
본 발명은 또한, 케이블에 관한 것이다.The invention also relates to a cable.
보다 구체적으로, 본 발명은 상기 케이블 시스용 조성물을 포함하여 제조된 케이블 시스를 포함하는 수상 태양광 발전 케이블 용도에 적합한 케이블에 관한 것이다(이하, "수상 태양광 발전 케이블"이라 함).More specifically, the present invention relates to a cable suitable for use in a photovoltaic photovoltaic cable including a cable sheath prepared by including the composition for the cable sheath (hereinafter referred to as "aqueous photovoltaic cable").
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블은, 전술한 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물을 포함하여 제조된 케이블 시스를 포함하는 것으로, 전술한 것과 동일한 설명에 대해서는 하기에서는 생략하기로 한다.The photovoltaic power generation cable according to the present invention includes a cable sheath prepared by including the composition for the above-mentioned photovoltaic power generation cable sheath, and the same description as described above will be omitted below.
상기 수상 태양광 발전 케이블은, 통상적인 전력 케이블과 같이 도체, 절연층, 베딩층, 편조층 및 시스층를 포함할 수 있다.The floating photovoltaic power cable may include a conductor, an insulating layer, a bedding layer, a braided layer, and a sheath layer, like a conventional power cable.
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블은 전술한 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물로부터 상기 시스층이 제조됨으로써, 상기 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물이 만족하는 물성인 내구성 및 유연성 등의 물성이 우수하므로, 수상 태양광 발전 케이블에 요구되는 물성 이외에도 상기 수상 태양광 발전 케이블의 포설 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다. The solar photovoltaic cable according to the present invention is excellent in physical properties such as durability and flexibility, which are properties satisfied by the composition for the solar photovoltaic cable sheath, because the sheath layer is prepared from the above-mentioned composition for a photovoltaic power cable sheath. Therefore, in addition to the properties required for the photovoltaic power cable, it is possible to improve the efficiency of laying the water photovoltaic cable.
상기 도체는 복수의 금속 소선들을 일정한 피치로 꼬아 만든 복합 연선 구조일 수 있고, 이 금속 소선은 단일 금속으로 이루어지거나 적어도 2 이상의 금속 합금으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 금속 소선은 동, 알루미늄, 철, 니켈 중에서 선택된 금속으로 이루어지거나 이들 금속들의 합금으로 이루어질 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.The conductor may be a composite twisted pair structure formed by twisting a plurality of metal wires at a constant pitch, and the metal wires may be made of a single metal or at least two or more metal alloys. That is, the metal element wire may be made of a metal selected from copper, aluminum, iron, and nickel, or an alloy of these metals, but is not particularly limited thereto.
상기 절연층은 상기 도체 외부에 압출 성형하여 둘러싸는 고분자 수지층으로 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 및 폴리에틸렌(XLPE)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.The insulating layer is a polymer resin layer surrounded by extrusion molding on the outside of the conductor, and may be formed of any one selected from the group consisting of polyvinyl chloride (PVC), ethylene propylene rubber (EPR), and polyethylene (XLPE) or a mixture thereof. .
상기 베딩층은 열가소성 재료로 이루어져 절연체 등을 보호할 목적으로 상기 도체선 집합부를 전체적으로 감싸는 역할을 할 수 있다.The bedding layer is made of a thermoplastic material and may serve to enclose the conductor wire assembly as a whole for the purpose of protecting an insulator and the like.
상기 편조층은 상기 베딩층의 외부 표면을 구리 또는 주석이 도금된 구리 등의 소재로 이루어져 상기 도체 내부에서 발생하는 전자기장을 외부와 차단하는 역할을 할 수 있다.The braided layer may be made of a material such as copper or tin-plated copper on the outer surface of the bedding layer to block the electromagnetic field generated inside the conductor from the outside.
특히, 본 발명은 상기 편조층 외부, 즉 케이블 최외각에 형성될 수 있는 시스층을 구성하는 케이블 시스에 관한 것으로, 상기 수상 태양광 발전 케이블에 포함된 케이블 시스층을 이루는 시스는 폴리에틸렌계 수지 및 폴리프로필렌에 고무(rubber) 입자가 포함된 반응형 폴리프로필렌 수지가 1:1의 비율로 혼합된 혼합수지를 포함하는 조성물로부터 제조된 것일 수 있다.In particular, the present invention relates to a cable sheath constituting a sheath layer that can be formed on the outermost of the braided layer, that is, the outermost cable, and the sheath forming the cable sheath layer included in the floating photovoltaic cable is a polyethylene resin and Reactive polypropylene resin containing rubber particles in polypropylene may be prepared from a composition comprising a mixed resin mixed in a ratio of 1:1.
상기 폴리에틸렌계 수지 및 폴리프로필렌에 고무(rubber) 입자가 포함된 반응형 폴리프로필렌 수지가 1:1의 비율로 혼합된 혼합수지를 포함하는 조성물로부터 제조된 수상 태양광 발전 케이블의 경우, 하기 수식 5를 만족시킬 수 있다.In the case of an aqueous photovoltaic power cable manufactured from a composition comprising a mixed resin in which the polyethylene-based resin and polypropylene-containing reactive polypropylene resin containing rubber particles are mixed in a ratio of 1:1, the following Equation 5 Can satisfy.
[수식 5][Equation 5]
Ma/Mb < 1Ma/Mb <1
상기 수식 5에서, Ma는 상기 케이블 700㎜ 시편에 200㎜ 간격으로 3개의 포인트를 지정한 후, 양쪽 2개의 포인트를 고정하고 가운데 포인트에 대하여 20㎜/min의 속도로 하중을 가하면서 측정한 5％ 모듈러스 측정값을 의미하고, Mb는 폴리에틸렌계 수지를 단독 수지로 포함하는 조성물로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블을 Ma와 동일한 방식으로 측정한 5％ 모듈러스 측정값을 의미한다.In the above Equation 5, Ma designates three points at 200 mm intervals on the 700 mm specimen of the cable, fixes two points on both sides, and measures 5% while applying a load at a rate of 20 mm/min to the center point. A modulus measurement value, and Mb means a 5% modulus measurement value of a cable comprising a cable sheath prepared from a composition comprising a polyethylene resin as a single resin in the same manner as Ma.
상기 수식 5를 만족할 경우, 폴리에틸렌계 수지만을 포함하는 조성물로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 수상 태양광 발전 케이블의 5％ 모듈러스 보다 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블의 5％ 모듈러스 더 낮기 때문에, 보다 높은 유연성을 가질 수 있고, 그로 인하여 상기 수상 태양광 발전 케이블의 포설 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.If the above formula (5) is satisfied, because the 5% modulus of the water photovoltaic power cable comprising a cable sheath made from a composition containing only polyethylene-based resin is 5% lower than the modulus of the water photovoltaic power cable according to the present invention, It can have a higher flexibility, thereby improving the efficiency of laying the above-mentioned photovoltaic power cable.
또한, 상기 수상 태양광 발전 케이블은 하기 수식 6 및 7을 만족시킬 수 있다.In addition, the water-based solar power cable may satisfy the following formulas 6 and 7.
[수식 6][Equation 6]
-15 ≤ ㅿTS ≤ 15-15 ≤ ㅿTS ≤ 15
[수식 7][Formula 7]
-20 ≤ ㅿE ≤ 20-20 ≤ ㅿE ≤ 20
상기 수식 6에서, ㅿTS는 상기 수상 태양광 발전 케이블 시스의 시편을 50％ 습도하에서 7일간 보관하여 전처리 한 후, 상기 시편을 50℃에서 28일(ㅿTS28) 및 100일(ㅿTS100)간 각각 침수를 유지한 후 측정한 인장강도의 변화율(ㅿTS100 - ㅿTS28 / ㅿTS28)을 의미하며, 상기 수식 7에서, ㅿE는 상기 수상 태양광 발전 케이블 시스의 시편을 50％ 습도하에서 7일간 보관하여 전처리 한 후, 상기 시편을 50℃에서 28일(ㅿE28) 및 100일(ㅿE100)간 각각 침수를 유지한 후 측정한 신장율의 변화율(ㅿE100 - ㅿE28 / ㅿE28)을 의미한다. In Equation 6, ㅿTS is pre-treated by storing the specimen of the floating photovoltaic cable sheath under 50% humidity for 7 days, and then the specimen is stored at 50°C for 28 days (ㅿTS28) and 100 days (ㅿTS100). It means the rate of change of tensile strength (ㅿTS100-ㅿTS28 / ㅿTS28) measured after each immersion, and in Equation 7, ㅿE indicates that the specimen of the above-mentioned photovoltaic cable sheath is kept under 50% humidity for 7 days. After storage and pre-treatment, the specimens are maintained at 50°C for 28 days (ㅿE28) and 100 days (ㅿE100), respectively, and the measured elongation change rate (ㅿE100-ㅿE28 / ㅿE28) .
상기 수식 6 및 7은 침수 시험에 따른 내수성을 확인할 수 있는 것으로, 상기 수식 6 및 7을 만족할 경우, 상기 수상 태양광 발전 케이블은 내수성이 우수하여, 제품 우수성을 높일 수 있다.The formulas 6 and 7 are to check the water resistance according to the immersion test. When the formulas 6 and 7 are satisfied, the water photovoltaic power cable is excellent in water resistance, thereby improving product excellence.
본 발명은 또한, 상기 케이블의 제조방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for manufacturing the cable.
보다 구체적으로, 본 발명은 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 베이스 수지; 및 상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지를 상온에서 혼합하여 single screw 압출기로 압출하는 단계를 포함하는 수상 태양광 발전 케이블 용도에 적합한 케이블의 제조방법에 관한 것이다(이하, "수상 태양광 발전 케이블의 제조방법"이라 함).More specifically, the present invention is a base resin comprising a polyethylene-based resin; And mixing the base resin with a non-polar flexible resin that is compatible with the base resin at room temperature and extruding it with a single screw extruder. Cable manufacturing method").
일반적으로, 전력 케이블을 압출하기 전에는 상기 케이블의 자재가 되는 2이상의 수지를 혼합하고, 이 경우 고온에서 상기 수지 각각을 녹여서 혼합하는 과정을 거치며, 혼합된 수지를 케이블 형태로 압출할 때는 twin screw 압출기로 압출하는 과정을 통해 생산한다. 그러나, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블의 제조방법은 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 베이스 수지 및 상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지를 케이블 자재로 사용함으로써, 상온에서 물리적인 혼합만으로도 충분한 혼합이 이루어질 수 있으며, single screw 압출기로 압출하여 케이블 생산이 가능하므로, 보다 제조 공정의 단순화 및 효율성을 높일 수 있다.In general, before extruding the power cable, two or more resins, which are materials of the cable, are mixed, and in this case, the resin is melted and mixed at a high temperature, and when the mixed resin is extruded in the form of a cable, a twin screw extruder is used. It is produced through the extrusion process. However, the method of manufacturing a floating solar power cable according to the present invention uses a base resin comprising a polyethylene-based resin and a non-polar flexible resin compatible with the base resin as a cable material, so that sufficient mixing is performed even at a normal temperature by physical mixing. This can be made, and can be produced by extruding with a single screw extruder, thereby simplifying the manufacturing process and increasing efficiency.
상기 폴리에틸렌계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene, HDPE) 수지인 것이 바람직하고, 상기 비극성 유연 수지는 전술한 바와 같이, 상기 고밀도 폴리에틸렌 수지와의 상용성이 있다는 점 이외에 수지 내에 고무(rubber) 입자를 포함하는 것이 바람직하다.The polyethylene-based resin is preferably a high-density polyethylene (HDPE) resin, and the non-polar flexible resin has rubber particles in the resin, in addition to having the compatibility with the high-density polyethylene resin, as described above. It is preferred to include.
또한, 상기 비극성 유연 수지는 폴리프로필렌에 고무(rubber) 입자가 포함된 반응형 폴리프로필렌 수지 또는 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머 수지일 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.Further, the non-polar flexible resin may be a reactive polypropylene resin or ethylene-propylene diene monomer resin containing rubber particles in polypropylene, but is not particularly limited thereto.
이하, 본 발명을 구체적인 실험예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실험예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실험예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific experimental examples. However, these experimental examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these experimental examples.
[실험 설계 및 관련 규격] [Experimental design and related specifications]
수상 태양광 발전 시스템에 사용되는 수중 케이블에 대해서는 IEC 60502-1을 기준으로 실험 방법 및 평가 기준을 설계하였으며, 이 중 시스에 대해서는 ST3급 자재를 선정하였고, 이에 따라 요구되는 물성은 아래 [표 1]에 나타내었다.For underwater cables used in aquatic photovoltaic power generation systems, an experimental method and evaluation criteria were designed based on IEC 60502-1. Among them, ST3 grade materials were selected for the sheath. ].
(IEC 60811-1-1, 9.2)Aging-free conditions
(IEC 60811-1-1, 9.2)
(tensile strength)The tensile strength
(tensile strength)
(elongation at break)Elongation
(elongation at break)
(IEC 60811-1-2, 8.1)
100℃±2℃, 240hHeating air aging test
(IEC 60811-1-2, 8.1)
100℃±2℃, 240h
(elongation at break)Elongation
(elongation at break)
또한, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블은 저수지 및 담수호 등에 포설되어야 하는 수중 케이블이어야 하므로, 수도법 제14조에 따라 위생안전기준 인증을 받아야 하며, 상기 위생안전기준은 총 44종의 유해물질에 대한 용출 허용 수치를 제한하고 있으며, 기준 항목 및 허용 수치는 아래 표 2에 나타내었다.In addition, since the floating photovoltaic power cable according to the present invention should be an underwater cable that should be installed in a reservoir and a freshwater lake, the sanitary safety standard must be certified in accordance with
(이하)Allowable values
(Below)
(이하)Allowable values
(Below)
아울러, 베이스 수지로는 상기 위생안전기준을 만족하는 폴리에틸렌계 수지인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을 사용하였으며, 혼합되는 수지도 순수 수지만을 혼합하도록 하여 혼합된 후에도 위생 안전 기준을 만족할 수 있도록 하였다.In addition, high-density polyethylene (HDPE), a polyethylene-based resin that satisfies the hygiene safety standards, was used as the base resin, and mixed resins were mixed with pure resin to ensure that the hygiene safety standards were satisfied even after mixing.
상기 베이스 수지에 혼합되는 수지 후보로는 반응형 폴리프로필렌 수지(Lyondell basell사의 Catalloy polypropylene, 이하, “Catalloy PP”), 에틸렌-프로필렌 다이엔 모노머(Ethylene-Propylene Diene Monomer, EPDM) 수지, 저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene, LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear Low Density Polyethylene, LLDPE), 폴리올레핀 엘라스토머(Polyolefin Elastomer, POE) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)을 선정하였다.Resin candidates mixed with the base resin include reactive polypropylene resin (Catalloy polypropylene from Lyondell basell, hereinafter “Catalloy PP”), ethylene-propylene diene monomer (EPDM) resin, and low density polyethylene ( Low Density Polyethylene (LDPE), Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), Polyolefin Elastomer (POE) and Polypropylene (Polypropylene, PP) were selected.
상기 선정된 후보군 중 LDPE, LLDPE 및 POE의 경우, 각각 융점이 107℃, 122℃ 및 96℃이므로, 이를 혼합한 혼합수지의 융점도 모두 최소 융점인 125℃ 미만으로써, 내수성 등의 물성을 만족시킬 수 없어 후보에서 제외하였다.In the case of LDPE, LLDPE and POE among the selected candidate groups, since the melting points are 107°C, 122°C, and 96°C, respectively, the melting points of the mixed resins mixed therewith are less than the minimum melting point of 125°C, thereby satisfying properties such as water resistance. Because it was not possible, it was excluded from the candidate.
따라서, 이하에서는 나머지 후보 수지인 Catalloy PP, EPDM 및 PP를 베이스 수지인 HDPE와 혼합하기로 하였다.Therefore, in the following, the remaining candidate resins, Catalloy PP, EPDM, and PP, will be mixed with HDPE, which is a base resin.
[제조예 1][Production Example 1]
HDPE 및 전술한 후보 수지인 Catalloy PP, EPDM 및 PP를 각각 하기 [표 3] 내지 [표 5]에서와 같은 특정 함량의 혼합 비율로 혼합하여 실시예, 비교예 및 실험예 각각에 따른 시스용 조성물을 제조한 후, single screw 압출기를 사용하여 압출함으로써 시스 시편을 제조하였다.HDPE and the above-mentioned candidate resins, Catalloy PP, EPDM, and PP, respectively, were mixed in a mixing ratio of a specific content as shown in [Table 3] to [Table 5], respectively, according to Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples. After preparing, a sheath specimen was prepared by extruding using a single screw extruder.
[물성 평가 1][Physical property evaluation 1]
1. 인장강도(Tensile Strength)1. Tensile Strength
IEC 60811-1-1에 준하여 실시예, 비교예 및 실험예 각각에 따른 시스 시편에 대한 인장강도를 측정하였다. Tensile strength of sheath specimens according to Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples was measured according to IEC 60811-1-1.
각 시편으로부터 측정된 인장강도 값이 1.02kgf/㎟ 이상인 경우, 수상 태양광 발전 케이블 시스 용도에 적합하다.When the tensile strength value measured from each specimen is 1.02 kg f / ㎟ or more, it is suitable for use in water-borne solar power cable sheath.
2. 10％ 모듈러스(Modulus)2. 10% Modulus
IEC 60811-1-1에 준하여 실시예, 비교예 및 실험예 각각에 따른 시스 시편에 대한 인장 속도 250㎜/min으로 할 경우, 10％ 모듈러스를 측정하였다.When the tensile speed was 250 mm/min for the sheath specimens according to Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples according to IEC 60811-1-1, 10% modulus was measured.
각 시편으로부터 측정된 10％ 모듈러스 값이 2.0kgf/㎟ 이하인 경우, 수상 태양광 발전 케이블 시스 용도에 적합하다.When the 10% modulus value measured from each specimen is less than or equal to 2.0 kg f /
3. 융점(melting temperature, T3. Melting temperature (T mm ))
융점은 열분석의 일종인 시차주사열계량법(Differential Scanning Calorimetry, DSC) 장비를 활용하여 상온에서 200℃까지 10℃/min의 승온 속도로 승온시키면서 측정하되, 각 수지의 융점을 각각 측정(Tm1 & Tm2)하고 혼합수지의 융점(Tm3)도 측정하였다.The melting point is measured by heating at a heating rate of 10°C/min from room temperature to 200°C by using differential scanning calorimetry (DSC) equipment, which is a kind of thermal analysis, but measures the melting point of each resin (T m1) & T m2 ) and the melting point (T m3 ) of the mixed resin was also measured.
각 시편으로부터 측정된 융점은 125℃ 이상인 경우, 수상 태양광 발전 케이블 시스 용도에 적합하다.When the melting point measured from each specimen is 125°C or higher, it is suitable for the use of an aqueous solar power cable sheath.
[물성 평가 1의 결과 및 수상 태양광 발전 케이블 시스로의 사용 적합성 여부][Results of property evaluation 1 and suitability for use with water-borne solar power cable sheath]
상기 실시예, 비교예 및 실험예 각각에 따른 시스 시편에 대한 각 물성 평가 결과 및 적합 여부를 하기 [표 6] 내지 [표 8]에 나타내었다(단, 융점(Tm)의 경우, [표 6]에서는 HDPE 및 Catalloy PP의 각각 융점을 Tm1 및 Tm2로 표현하였으며, 상기 HDPE 및 Catalloy PP의 혼합수지의 융점을 Tm3으로 표현하였음. 또한, [표 7]에서는 HDPE 및 EPDM의 각각 융점을 Tm1 및 Tm2로 표현하였으며, 상기 HDPE 및 EPDM의 혼합수지의 융점을 Tm3으로 표현하였음. 또한, [표 8]에서는 HDPE 및 PP의 각각 융점을 Tm1 및 Tm2로 표현하였으며, 상기 HDPE 및 PP의 혼합수지의 융점을 Tm3으로 표현하였음.)The results of evaluation and suitability for evaluation of physical properties of the sheath specimens according to the examples, comparative examples, and experimental examples are shown in [Table 6] to [Table 8] (however, in the case of melting point (T m ), [Table] In 6], the melting points of HDPE and Catalloy PP are respectively expressed as T m1 and T m2 , and the melting points of the mixed resins of HDPE and Catalloy PP are expressed as T m3 , and [Table 7] shows melting points of HDPE and EPDM, respectively. Is expressed as T m1 and T m2 , and the melting point of the mixed resin of HDPE and EPDM is expressed as T m3.In Table 8, the melting points of HDPE and PP are expressed as T m1 and T m2 , respectively. Melting point of HDPE and PP mixed resin is expressed as T m3 .)
[표 6]의 경우 HDPE 및 Catalloy PP를 포함하는 혼합수지 100 중량부를 기준으로 HDPE 및 Catalloy PP 각각의 중량부를 표현하였으며, [표 7]의 경우 HDPE 및 EPDM을 포함하는 혼합수지 100 중량부를 기준으로 HDPE 및 EPDM 각각의 중량부를 표현하였으며, [표 8]의 경우 HDPE 및 PP를 포함하는 혼합수지 100 중량부를 기준으로 HDPE 및 PP 각각의 중량부를 표현하였다.In the case of [Table 6], the weight parts of HDPE and Catalloy PP are expressed based on 100 parts by weight of the mixed resin containing HDPE and Catalloy PP, and in the case of [Table 7], based on 100 parts by weight of mixed resin containing HDPE and EPDM. HDPE and EPDM were expressed in parts by weight, and in [Table 8], HDPE and PP were expressed in parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed resin containing HDPE and PP.
(단위)division
(unit)
(kgf/㎟)The tensile strength
(kgf/㎟)
(kgf/㎟)10% modulus
(kgf/㎟)
여부fitness
Whether
(kgf/㎟)The tensile strength
(kgf/㎟)
(kgf/㎟)10% modulus
(kgf/㎟)
여부fitness
Whether
상기 [표 8]의 실험예들은, PP를 혼합수지에 포함시키는 것으로, PP의 경우 베이스 수지인 폴리에틸렌계 수지(HDPE)와의 상용성에 문제가 있어 혼합시킬 경우, 상분리가 일어나는 등 실제 적용하기 어렵지만, EPDM과 함께 혼합할 경우, 상기 EPDM이 폴리에틸렌계 수지 및 PP 사이에 상용화제와 같은 역할을 하여 고른 분산으로 인한 상용성을 높일 수 있는 바, 아래 [표 9]와 같이 혼합수지로서, HDPE, PP 및 EPDM을 혼합할 경우의 실시예 및 비교예를 추가하였다(단, 융점(Tm)의 경우, HDPE, PP 및 EPDM 각각 융점을 Tm1, Tm2, Tm3 으로 표현하고, 혼합수지의 융점을 Tm4로 나타내었고, HDPE 및 PP를 포함하는 혼합수지 100 중량부를 기준으로 HDPE, PP 및 EPDM 각각의 중량부를 표현하였음).The experimental examples in [Table 8] include PP in a mixed resin, and in the case of PP, there is a problem in compatibility with polyethylene-based resin (HDPE), which is a base resin. When mixing with EPDM, the EPDM acts as a compatibilizer between the polyethylene-based resin and PP, thereby increasing the compatibility due to uniform dispersion. As shown in [Table 9], HDPE, PP And examples when mixing EPDM and comparative examples were added (however, in the case of melting point (T m ), HDPE, PP, and EPDM respectively represent melting points as T m1 , T m2 , and T m3 , and the melting point of the mixed resin). Is expressed as T m4 , and expressed in parts by weight of each of HDPE, PP, and EPDM based on 100 parts by weight of a mixed resin containing HDPE and PP).
상기 [표 6], [표 7] 및 [표 9]의 결과에 대하여 보다 명확하게 적합 및 부적합을 판단하기 위하여, 도 3 내지 도 5에 그래프로 나타내었다.The results of [Table 6], [Table 7], and [Table 9] are graphically shown in FIGS. 3 to 5 in order to more clearly determine suitability and non-conformity.
보다 구체적으로, 도면 3은 혼합수지의 성분이 각각 HDPE 및 Catalloy PP일 경우의 인장강도, 10％ 모듈러스 및 융점을 나타낸 그래프이고, 도 4는 혼합수지의 성분이 각각 HDPE 및 EPDM일 경우의 인장강도, 10％ 모듈러스 및 융점을 나타낸 그래프이며, 도 5는 혼합수지의 성분이 각각 HDPE, PP 및 EPDM일 경우의 인장강도, 10％ 모듈러스 및 융점을 나타낸 그래프이다.More specifically, Figure 3 is a graph showing the tensile strength, 10% modulus, and melting point when the components of the mixed resin are HDPE and Catalloy PP, respectively, and FIG. 4 is the tensile strength when the components of the mixed resin are HDPE and EPDM, respectively. , 10% modulus and melting point, and FIG. 5 is a graph showing tensile strength, 10% modulus and melting point when the components of the mixed resin are HDPE, PP and EPDM, respectively.
도면 3 내지 도면 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물은 특정 함량 범위의 각 수지를 혼합한 혼합수지만을 포함함으로써, 내구성, 유연성 및 내수성의 물성까지 모두 규격에 적합한 수준이므로, 제품 적합성이 우수하다.As can be seen in Figures 3 to 5, the composition for a water-based photovoltaic cable sheath according to the present invention includes only mixed resins in which each resin in a specific content range is mixed, so that durability, flexibility, and water resistance properties are all achieved. As it is suitable for the standard, product suitability is excellent.
[제조예 2][Production Example 2]
본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물이 전력 케이블로서의 다른 물성까지 만족하는지 알아보기 위해, 아래와 같은 물성 평가를 추가적으로 진행하였다. 다만, 혼합수지의 조성은 제조공정이 보다 단순한 HDPE 및 Catalloy PP를 혼합하되, 하기 [표 10]에서와 같은 특정 함량의 혼합 비율로 혼합하여 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스용 조성물을 제조한 후, single screw 압출기를 사용하여 압출함으로써 시스 시편을 제조하였다.In order to find out whether the composition for a water-powered photovoltaic cable sheath according to the present invention satisfies other properties as a power cable, the following property evaluation was further performed. However, the composition of the mixed resin is mixed with HDPE and Catalloy PP, which are simpler in the manufacturing process, and mixed at a specific content mixing ratio as shown in [Table 10] to prepare a sheath composition according to each of Examples and Comparative Examples. Then, a sheath specimen was prepared by extruding using a single screw extruder.
[물성 평가 2][Physical property evaluation 2]
1. 상온 인장강도(Tensile Strength) 및 신장율(Elongation at break)1.Tensile Strength and Elongation at break
상온 조건하에서 IEC 60811-1-1에 준하여 [표 10]의 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스 시편에 대한 인장강도 및 신장율을 측정하였다. Tensile strength and elongation of the sheath specimens according to each of the Examples and Comparative Examples of [Table 10] were measured in accordance with IEC 60811-1-1 under room temperature conditions.
각 시편으로부터 측정된 인장강도 값이 1.02kgf/㎟ 이상이고, 신장율이 300％ 이상인 경우, 수상 태양광 발전 케이블 시스 용도에 적합하다.When the tensile strength value measured from each specimen is 1.02 kg f /㎟ or more, and the elongation rate is 300% or more, it is suitable for use in a water solar power cable sheath.
2. 3％, 5％ 및 10％ 모듈러스(Modulus)2. 3%, 5% and 10% Modulus
IEC 60811-1-1에 준하여 [표 10]의 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스 시편에 대한 인장 속도 250㎜/min으로 할 경우, 3％, 5％ 및 10％ 모듈러스를 측정하였다.3%, 5% and 10% modulus were measured when the tensile speed was 250 mm/min for the sheath specimens according to each of the Examples and Comparative Examples in Table 10 according to IEC 60811-1-1.
각 시편으로부터 측정된 10％ 모듈러스 값이 2.0kgf/㎟ 이하인 경우, 수상 태양광 발전 케이블 시스 용도에 적합하다.When the 10% modulus value measured from each specimen is less than or equal to 2.0 kg f /
3. 내열 인장강도(Tensile Strength) 및 신장율(Elongation at break)3. Heat-resistant tensile strength and elongation at break
100℃ 및 240h 조건하에서 IEC 60811-1-1에 준하여 [표 10]의 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스 시편에 대한 인장강도 및 신장율을 측정하였다. Tensile strength and elongation for sheath specimens according to Examples and Comparative Examples in [Table 10] were measured according to IEC 60811-1-1 under 100°C and 240h conditions.
4. 인열강도(Tensile Strength)4. Tensile Strength
ASTM D-470 규격(인장속도 500㎜/min)에 준하여, 상기 [표 10]의 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스 시편이 외부 충격에 의해 파손되었을 때 찢어짐 특성이 우수한지 여부를 확인하기 위하여 인열강도를 측정하였다.In accordance with the ASTM D-470 standard (tensile speed 500 mm/min), in order to confirm whether the tearing property is excellent when the sheath specimen according to each of the Examples and Comparative Examples of [Table 10] is damaged by external impact Tear strength was measured.
5. 쇼어(Shore) A 경도 및 쇼어(Shore) D 경도5. Shore A Hardness and Shore D Hardness
ISO 868에 준하여, 상기 [표 10]의 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스 시편의 쇼어 A 경도 및 쇼어 D 경도를 측정하였다.According to ISO 868, the Shore A hardness and the Shore D hardness of the sheath specimens according to the Examples and Comparative Examples of Table 10 above were measured.
[물성 평가 2의 결과 및 검토][Results and review of property evaluation 2]
상기 [표 10]의 실시예 및 비교예 각각에 따른 시스 시편에 대한 각 물성 평가 결과를 [표 11] 내지 [표 14]에 나타내었다.Each of the evaluation results of the physical properties of the sheath specimens according to the Examples and Comparative Examples of [Table 10] are shown in [Table 11] to [Table 14].
(상온)division
(Room temperature)
(kgf/㎟)The tensile strength
(kg f /㎟)
(kgf/㎟)3% modulus
(kg f /㎟)
(kgf/㎟)5% modulus
(kg f /㎟)
(kgf/㎟)10% modulus
(kg f /㎟)
(10％ 모듈러스 기준)Relative comparison (%)
(Based on 10% modulus)
(표준편차)Elongation (%)
(Standard Deviation)
(96.72)757.19
(96.72)
(57.52)626.89
(57.52)
(63.11)766.31
(63.11)
(126.78)858.69
(126.78)
(100℃, 240h)division
(100℃, 240h)
(kgf/㎟)The tensile strength
(kg f /㎟)
(ASTM D624)division
(ASTM D624)
(N/㎟)Tear strength
(N/㎟)
상기 [표 11] 내지 [표 14]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지 중 폴리에틸렌계 수지, 즉 HDPE의 함량이 증가할수록 상기 조성물의 유연성이 저하되었다. 추가적으로, 실시예 A 내지 C 및 비교예 A 모두 상온에서의 물성 및 내열 물성이 모두 규격을 만족하였지만, 실시예 C의 유연성이 가장 많이 개선되었음을 확인하였다.As can be seen from [Table 11] to [Table 14], the flexibility of the composition increases as the content of the polyethylene-based resin, that is, HDPE, in the mixed resin included in the composition for a water-phase solar power cable sheath according to the present invention It was lowered. Additionally, both of Examples A to C and Comparative Example A satisfied the specifications at both room temperature and heat resistance, but it was confirmed that the flexibility of Example C was most improved.
이에, 실제 상기 실시예 C에 대한 케이블 제작 후에도 유연성이 유지되는지 여부와 케이블 제작 후의 내수성이 있는지 확인하기 위해, 아래와 같은 물성을 추가로 확인하는 실험을 하였다. 대조군으로 상기 비교예 A를 설정하였고, 보다 구체적인 굽힘 인장력에 대한 내구성 물성 확인을 위한 Cyclic Bending 테스트에서는 추가적으로 HDPE:Catalloy PP를 90:10 중량부 비율로 혼합한 혼합 수지를 포함하는 시스용 조성물을 제조한 후, single screw 압출기를 사용하여 압출함으로써 제조한 시스 시편(이하, "비교예 D"라 함)을 함께 대조군으로 설정하였다.Thus, in order to confirm whether the flexibility is maintained even after the cable is manufactured for the above-described Example C and whether the water resistance after the cable is manufactured, an experiment was performed to further confirm the following physical properties. Comparative Example A was set as a control, and in a Cyclic Bending test for confirming durability properties for more specific bending tensile strength, a sheath composition including a mixed resin in which HDPE:Catalloy PP was mixed at a ratio of 90:10 parts by weight was prepared. After that, a sheath specimen (hereinafter referred to as “Comparative Example D”) prepared by extruding using a single screw extruder was set as a control together.
[물성 평가 3][Physical property evaluation 3]
1. 3 point 유연성 평가1. 3 point flexibility evaluation
상기 [표 10]의 실시예 C 및 비교예 A의 각각에 의해 제작된 케이블을 각각 700㎜ 시편에 200㎜ 간격으로 3개의 포인트를 지정한 후, 양쪽 2개의 포인트를 고정하고 가운데 포인트에 대하여 20㎜/min의 속도로 하중을 가하면서 50㎜에서의 강도 및 5％ 모듈러스를 측정하였다. After designating three points at 200 mm intervals on the 700 mm specimens for the cables produced by each of Example C and Comparative Example A in Table 10 above, fix the two points on both sides and 20 mm with respect to the center point. The strength at 50 mm and the 5% modulus were measured while loading at a rate of /min.
2. Cyclic Bending 평가2. Cyclic Bending Evaluation
수중 케이블로서 포설 작업 시, guide roller에 통과 시 또는 수중 환경에서 케이블에 가해지는 굽힘 인장력에 대한 내구성을 검증하기 위해, 12m의 케이블로 reel 직경이 660m, reel 이동거리 1.5m 조건하에서 5,000회 반복하여 이동시켰다. 본 실험 조건은 실제 사용환경보다 가혹한 환경을 설정한 것으로, 실시예 C, 비교예 A 및 비교예 D의 각각에 의해 제작된 케이블의 차이점을 확인하기 위해 수행된 것이다.In order to verify the durability against bending tensile force applied to the cable during laying work as a submerged cable, when passing through a guide roller, or in an underwater environment, it is repeated 5,000 times under the condition of a reel diameter of 660m and reel travel distance of 1.5m with a 12m cable. Moved. This experimental condition was to set the harsher environment than the actual use environment, and was performed to confirm the difference between the cables produced by each of Example C, Comparative Example A, and Comparative Example D.
3. 내수압 평가3. Water pressure rating
상기 [표 10]의 실시예 C 및 비교예 A의 각각에 의해 제작된 케이블을 각각 CICRE TB490 시험 조건에 따라 30bar(수심 1m당 1bar, 합천댐 18m → 20bar × 1.5배(CIGRE 규격사항))의 조건에서 24시간 동안 200A/DC 1㎸를 인가하였다. 요구 조건은 전압/전류 인가에 이상이 없어야 한다(No break down). The cable produced by each of Example C and Comparative Example A of [Table 10] was 30 bar (1 bar per 1 m of water depth, 18 m of Hapcheon Dam → 20 bar × 1.5 times (CIGRE specification)) according to CICRE TB490 test conditions. Was applied for 1 hour at 200A/DC. The requirement should be no abnormality in voltage/current application (No break down).
4. 침수 평가4. Immersion evaluation
HD 22.16에 준하여, 상기 [표 10]의 실시예 C 및 비교예 A의 각각에 의해 제작된 케이블을 시스를 탈피하여 IEC 시편으로 제작하였다. 그 후, 시편을 상온 50％ 습도 조건하에서 7일간 보관하여 전처리를 한 후, 각각의 시편을 50℃에서 100일간 침수 유지하며 일정 시간마다 시료를 채취하여 질량과 인장강도 및 신장율의 변화를 관찰한다.In accordance with HD 22.16, the cables produced by each of Example C and Comparative Example A of [Table 10] were stripped from the sheath to prepare IEC specimens. Thereafter, the specimens were stored for 7 days at 50% humidity at room temperature, pretreated, and each specimen was kept immersed at 50°C for 100 days, and samples were taken at regular intervals to observe changes in mass, tensile strength, and elongation. .
질량은 표면 물기 제거 후, 상온 50％ 습도 조건하에서 16시간 보관 후에 측정하며, 100일 침수 후 질량 증가율이 40％ 이내여야 한다.The mass is measured after 16 hours storage at 50% humidity at room temperature after removing surface moisture, and the mass increase rate after 100 days of immersion should be within 40%.
상기 관찰된 인장강도 및 신장율은 아래의 조건을 모두 만족시켜야 한다.The observed tensile strength and elongation must satisfy all of the following conditions.
1) 100일 후 시료의 인장강도는 0.714kgf/㎟이상이고, 신장율은 200％ 이상이어야 한다.1) After 100 days, the tensile strength of the sample should be at least 0.714 kg f /㎟ and the elongation should be at least 200%.
2) 28일 후 측정한 인장강도와 100일 후 측정한 인장강도의 변화율은 ±15％ 이하이어야 한다.2) The rate of change between the tensile strength measured after 28 days and the tensile strength measured after 100 days should be ±15% or less.
3) 28일 후 측정한 신장율과 100일 후 측정한 신장율의 변화율은 ±20％ 이하여야 한다. 3) The rate of change between the elongation measured after 28 days and the elongation measured after 100 days should be ±20% or less.
[물성 평가 3의 결과 및 검토][Results and review of property evaluation 3]
상기 [표 10]의 실시예 C 및 비교예 A 각각에 의해 제작된 케이블에 대한 각 물성 평가 3의 결과를 [표 15] 및 [표 16]에 나타내었다.The results of each
유연성 평가3 point
Flexibility Assessment
(kgf/㎟) 5% modulus
(kg f /㎟)
내전압 이상무Conductor disconnection/
Withstand voltage abnormality
자켓 손상1,700 times
Jacket damage
자켓 손상2,100 times
Jacket damage
(kgf/㎟)Tensile strength (standard deviation)
(kg f /㎟)
(%) Elongation rate (standard deviation)
(%)
(kgf/㎟)Tensile strength (standard deviation)
(kg f /㎟)
(%) Elongation rate (standard deviation)
(%)
앞서 검토한 [표 11] 내지 [표 14]를 포함하여, 상기 [표 15] 및 [표 16]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 C에 의하여 제조된 케이블의 경우, 상온 물성 및 내열 물성에 대한 규격을 모두 만족하였으며, 인열 강도가 비교예 A보다 감소하기는 하였으나, 실제 사용에 전혀 문제가 없는 수준이었다. As can be seen in the above [Table 15] and [Table 16], including [Table 11] to [Table 14] previously reviewed, in the case of the cable manufactured by Example C, at room temperature properties and heat resistance properties All of the standards were satisfied, and although the tear strength was reduced compared to Comparative Example A, there was no problem in actual use.
또한, 실시예 C에 의하여 제조된 케이블의 경우, 비교예 A와 비교하여 유연성이 약 50％(10％ 모듈러스 기준)가 개선된 것을 확인하였으며, 이러한 시스 조성물의 변화는 실제 케이블을 완성한 후에도 유연성을 약 45％ 정도 개선시켰다(3 point 유연성 실험 중 5％ 모듈러스 기준).In addition, in the case of the cable manufactured according to Example C, it was confirmed that the flexibility was improved by about 50% (based on 10% modulus) compared to Comparative Example A, and the change in the sheath composition was improved even after the actual cable was completed. About 45% improvement (based on 5% modulus in 3 point flexibility experiment).
추가적으로, 침수 시험 평가에서 확인할 수 있는 바와 같이, 내수성의 측면에서도 비교예 A로부터 제조된 케이블에 비하여 월등하게 우수하였다.Additionally, as can be seen from the immersion test evaluation, the water resistance was also superior to that of the cable prepared from Comparative Example A.
반면, 비교예 A의 경우 상온 물성 및 내열 물성은 모두 규격을 만족시켰으며, 인열강도도 높은 것으로 확인되었으나, 유연성이 매우 낮아 이로부터 제조된 케이블의 유연성 또한 매우 낮은 수준인 것으로 확인되었다. 특히, 이러한 낮은 수준의 유연성은 Cyclic Bending 평가 실험에서 1,700회에서 시스가 길이 방향으로 갈라지는 현상(자켓 손상)을 관찰함으로써 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 D의 경우에도, 낮은 수준의 유연성으로 인하여 포설 작업이 어려울 것으로 예측되었으며, 이는 Cyclic Bending 평가 실험에서 2,100회에서 시스가 길이 방향으로 갈라지는 현상(자켓 손상)을 관찰함으로써 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of Comparative Example A, both the room temperature properties and the heat resistance properties satisfied the specifications, and the tear strength was also confirmed to be high, but the flexibility of the cable manufactured therefrom was also very low. In particular, this low level of flexibility was confirmed by observing the phenomenon in which the sheath cracks in the longitudinal direction (jacket damage) at 1,700 times in the Cyclic Bending evaluation experiment. In addition, even in Comparative Example D, it was predicted that the installation work would be difficult due to the low level of flexibility, which was confirmed by observing the phenomenon in which the sheath splits in the longitudinal direction (jacket damage) at 2,100 times in the Cyclic Bending evaluation experiment.
상기 [표 16]의 물성 평가 3의 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 C 및 비교예 A 각각에 의해 제작된 케이블은 인장강도 변화율 면에서는 모두 요구되는 변화율(표준 편차) ±15％ 이하 수준으로 만족하였으며, 실시예 C는 요구되는 변화율(표준 편차) ±20％ 이하 수준을 만족함에 따라 여전히 우수한 내수성을 유지함을 확인할 수 있었다.As can be seen from the results of the
추가적으로, 보다 구체적으로 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지를 파악하기 위해, 상기와 같은 물성들을 만족시킬 수 있는 범위 내에서 구체적인 분석을 수행하였다.Additionally, more specifically, in order to grasp the mixed resin contained in the composition for a water-based photovoltaic cable sheath according to the present invention, a specific analysis was performed within a range capable of satisfying the above properties.
먼저, 하기 [표 17]에서와 같이, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지 중 전체 범위를 포함할 수 있도록 특정 함량의 혼합 비율로 혼합하여 시스용 조성물을 제조한 후, 시편을 제조하였다. 대조군으로는 전술한 비교예 D 및 하기 [표 17]의 비교예 E를 설정하였다.First, as shown in [Table 17], a sheath composition was prepared by mixing in a mixing ratio of a specific content so as to cover the entire range of the mixed resin included in the composition for a water-phase solar power cable sheath according to the present invention. Then, a specimen was prepared. As a control, Comparative Example D described above and Comparative Example E in Table 17 below were set.
[성분 분석][Component analysis]
제조된 시편에 대한 성분 분석은, 시차주사열량분석법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)을 사용하였으며, 구체적인 분석 방법은 아래와 같다.Differential scanning calorimetry (DSC) was used to analyze the components of the prepared specimens, and specific analysis methods are as follows.
1) 측정 장비 : TA社 Q1001) Measuring equipment: TA company Q100
2) 측정 시료 : 시트 type의 10㎎2) Measurement sample: sheet type 10mg
3) Heating/Cooling rate : 10℃/min3) Heating/Cooling rate: 10℃/min
4-1) Baseline의 설정 1 : HDPE의 경우, 측정 시 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 60℃ 및 140℃ 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 피크의 면적(용융 엔탈피 변화량, △H(J/g))으로 설정4-1) Baseline setting 1: In the case of HDPE, the area of the peak (melting enthalpy change, △H) calculated by drawing a straight line at the reference points at both ends of 60℃ and 140℃ using the heating curve obtained from the second heating run during measurement (J/g))
4-2) Baseline의 설정 2 : Catalloy PP의 경우, 측정 시 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 140℃ 및 200℃ 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 피크의 면적(용융 엔탈피 변화량, △H(J/g))으로 설정4-2) Baseline setting 2: In the case of Catalloy PP, the area of the peak (melting enthalpy change, △, calculated by drawing a straight line at the reference points at both ends of 140℃ and 200℃, respectively, using the heating curve obtained from the second heating run during measurement) H(J/g))
5) 구체적으로, 측정 시료인 각 시편별로 시트 타입의 10㎎을 질소 조건하에서 30℃부터 250℃까지 10℃/min의 가열 속도로 첫번째 가열을 한 후, 다시 30℃까지 10℃/min의 냉각 속도로 냉각을 하였고, 다시 동일한 가열 속도로 두번째 가열을 하고, 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각 시편별로 HDPE 및 Catalloy PP 피크의 면적으로부터 설정된 각 수지별 베이스라인을 기준으로 용융 엔탈피 변화량을 계산 및 산출하였다. 5) Specifically, 10 mg of sheet type for each specimen as a measurement sample is first heated at a heating rate of 10° C./min from 30° C. to 250° C. under nitrogen conditions, and then cooled to 10° C./min to 30° C. Cooling at a rate, again heating at the same heating rate, and using the heating curve obtained from the second heating run, the amount of change in melt enthalpy based on the baseline for each resin set from the area of the HDPE and Catalloy PP peaks for each specimen was determined. Calculated and calculated.
측정한 DSC 결과는 도 6에 나타내었으며, 산출된 용융 엔탈피 변화량(△H) 및 혼합수지간 비율(△H 비율)은 하기 [표 18]에 나타내었다.The measured DSC results are shown in FIG. 6, and the calculated amount of change in melt enthalpy (ΔH) and the ratio between mixed resins (ΔH ratio) are shown in Table 18 below.
PPCatalloy
PP
(J/g)△H
(J/g)
(HDPE/
Catalloy PP)△H
(HDPE/
Catalloy PP)
상기 [표 18]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 수상 태양광 발전 케이블 시스용 조성물에 포함된 혼합수지에 포함된 수지 각각의 용융 엔탈피 변화량의 비율이 특정 범위 내에서 형성될 수 있다.As can be seen from the [Table 18], the ratio of the amount of change in melt enthalpy of each of the resins contained in the mixed resin included in the composition for an aqueous solar power cable sheath according to the present invention may be formed within a specific range.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustrative purposes, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present application belongs will understand that it is possible to easily change to other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims, which will be described later, rather than the detailed description, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present application.
10: 태양광 모듈(Photovoltaic Module)
11: 구조체(Structure)
12: 부력제(Floater)
13: 앵커(Ancher)
14: 무게추(Buoyancy)
15: 전기실(Substation)
16: 한전주(Distribution Line)
20: 도체(Conductor)
21: 절연층(Insulation Layer)
22: 베딩층(Bedding Layer)
23: 편조층(Braid Layer)
100: 수중 케이블(Under Water Cable)
200: 시스층(Sheath Layer)10: Photovoltaic Module
11: Structure
12: Floater
13: Anchor
14: Buoyancy
15: Substation
16: KEPCO (Distribution Line)
20: Conductor
21: Insulation Layer
22: Beding Layer
23: Braid Layer
100: Under Water Cable
200: sheath layer
Claims (19)
상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지가 혼합된 혼합수지를 포함하고,
상기 혼합수지는 하기 수식 1 내지 3을 만족시키는 케이블 시스용 조성물:
[수식 1]
X ≥ 1.02 (단위: kgf/㎟)
[수식 2]
Y ≤ 2.0 (단위: kgf/㎟)
[수식 3]
Q ≥ 125(단위: ℃)
상기 수식 1에서, X는 IEC 60811-1-1, 9-2에 따라 수행하여 측정된 상기 혼합수지의 인장강도 측정값을 의미하고, 상기 수식 2에서, Y는 상기 혼합수지의 10％의 모듈러스 측정값을 의미하며, 상기 수식 3에서, Q는 상기 혼합수지의 융점을 의미한다.
Base resin comprising a polyethylene-based resin; And
It comprises a mixed resin mixed with a non-polar flexible resin compatible with the base resin,
The mixed resin composition for a cable sheath satisfying the following formulas 1 to 3:
[Equation 1]
X ≥ 1.02 (unit: kg f /㎟)
[Equation 2]
Y ≤ 2.0 (unit: kg f /㎟)
[Equation 3]
Q ≥ 125 (unit: ℃)
In Equation 1, X is a tensile strength measurement value of the mixed resin measured by performing according to IEC 60811-1-1, 9-2, and in Equation 2, Y is a modulus of 10% of the mixed resin Means a measured value, and in Equation 3, Q means the melting point of the mixed resin.
The composition for a cable sheath according to claim 1, wherein the polyethylene-based resin is a High Density Polyethylene (HDPE) resin.
The composition for a cable sheath according to claim 1, wherein the non-polar flexible resin comprises at least one of a reactive polypropylene resin and an ethylene-propylene diene monomer resin.
According to claim 3, When the non-polar flexible resin is a reactive polypropylene resin, the mixed resin is 5 parts by weight to 85 parts by weight of the polyethylene resin based on 100 parts by weight of the mixed resin and 15 parts by weight of the reactive polypropylene resin It characterized in that it comprises 95 parts by weight of the cable sheath composition.
[수식 4]
0.6 ≤ Z ≤ 39
상기 수식 4에서, Z는 상기 조성물을 포함하는 시스의 10㎎의 시편을 질소 조건하에서 30℃부터 250℃까지 10℃/min의 가열 속도로 첫번째 가열을 한 후 30℃까지 10℃/min의 냉각 속도로 냉각을 하고, 다시 동일한 가열 속도로 두번째 가열을 하여 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 상기 시편에 포함된 상기 폴리에틸렌계 수지 및 반응형 폴리프로필렌 수지에 피크의 면적으로부터 설정된 각 수지별 베이스라인을 기준으로 용융 엔탈피 변화량 계산한 값을 각각 △H1(J/g) 및 △H2(J/g)라고 할 때, △H1/△H2값을 말하며, 이 경우, 상기 △H1은 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 60℃ 및 140℃ 사이의 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 폴리에틸렌계 수지 피크의 면적을 말하고, 상기 △H2는 두번째 히팅런에서 얻어진 Heating 곡선을 이용하여 각각 140℃ 및 200℃ 양단의 기준점에서 직선을 그어서 계산된 반응형 폴리프로필렌 수지 피크의 면적을 말한다.
The composition for a cable sheath according to claim 3, wherein, when the non-polar flexible resin is a reactive polypropylene resin, the following formula (4) is satisfied:
[Equation 4]
0.6 ≤ Z ≤ 39
In Equation 4, Z is the first heating at a heating rate of 10° C./min from 30° C. to 250° C. under nitrogen conditions for a 10 mg specimen of the sheath containing the composition, followed by cooling at 10° C./min to 30° C. Cooling at a rate, and heating again at the same heating rate, the base for each resin set from the area of the peak in the polyethylene-based resin and the reactive polypropylene resin contained in the specimen using the heating curve obtained from the second heating run When the calculated values of the amount of change in melt enthalpy based on the lines are △H1(J/g) and △H2(J/g), respectively, △H1/△H2 are the values, and in this case, △H1 is the second heating run Using the heating curve obtained at 60°C and 140°C, respectively, refer to the area of the polyethylene resin peak calculated by drawing a straight line at the reference points at both ends, and △H2 is 140°C, respectively, using the heating curve obtained from the second heating run. And the area of the reactive polypropylene resin peak calculated by drawing a straight line at a reference point at both ends of 200°C.
According to claim 3, When the non-polar flexible resin is an ethylene-propylene diene monomer resin, the mixed resin is 45 parts by weight to 95 parts by weight of polyethylene-based resin and ethylene-propylene diene monomer based on 100 parts by weight of the mixed resin. A composition for a cable sheath comprising 5 parts by weight to 55 parts by weight of resin.
The composition for cable sheathing according to claim 3, wherein when the non-polar flexible resin is an ethylene-propylene diene monomer resin, the mixed resin further comprises a polypropylene resin.
The method of claim 7, wherein the mixed resin comprises 5 parts by weight to 80 parts by weight of polyethylene resin and 20 parts by weight to 95 parts by weight of polypropylene resin, and ethylene-propylene diene monomer resin 20 based on 100 parts by weight of the mixed resin. The composition for a cable sheath, characterized in that it comprises a weight part to 65 parts by weight.
According to claim 1, wherein the non-polar flexible resin composition for a cable sheath, characterized in that it comprises rubber (rubber) particles.
The composition for a cable sheath according to claim 5, wherein the mixed resin has a Shore A hardness of 80 to 95 and a Shore D hardness of 35 to 50.
The composition for a cable sheath according to claim 5, wherein the mixed resin has a tear strength of 20N/mm 2 to 35N/mm 2 measured according to ASTM D-470 standard.
The cable according to claim 5, wherein the mixed resin has a heat resistance tensile strength of 2.0 kg f /㎟ or less measured under conditions of 100° C. and 240 h , and a heat resistance elongation rate measured under conditions of 100° C. and 240 h is 800% or less. Sheath composition.
A cable comprising a cable sheath made from the composition for a cable sheath according to any one of claims 1 to 12.
The cable according to claim 13, wherein the cable sheath included in the cable is made from a composition comprising a mixed resin in which a polyethylene-based resin and a reactive polypropylene resin are mixed in a 1:1 ratio.
[수식 5]
Ma/Mb < 1
상기 수식 5에서, Ma는 상기 케이블 700㎜ 시편에 200㎜ 간격으로 3개의 포인트를 지정한 후, 양쪽 2개의 포인트를 고정하고 가운데 포인트에 대하여 20㎜/min의 속도로 하중을 가하면서 측정한 5％ 모듈러스 측정값을 의미하고, Mb는 폴리에틸렌계 수지를 단독 수지로 포함하는 조성물로부터 제조된 케이블 시스를 포함하는 케이블을 Ma와 동일한 방식으로 측정한 5％ 모듈러스 측정값을 의미한다.
The cable according to claim 14, wherein the cable satisfies Equation 5 below:
[Equation 5]
Ma/Mb <1
In the above Equation 5, Ma designates three points at 200 mm intervals on the 700 mm specimen of the cable, fixes two points on both sides, and measures 5% while applying a load at a rate of 20 mm/min to the center point. A modulus measurement value, and Mb means a 5% modulus measurement value of a cable comprising a cable sheath prepared from a composition comprising a polyethylene resin as a single resin in the same manner as Ma.
상기 베이스 수지와 상용성이 있는 비극성 유연 수지를 상온에서 혼합하여 single screw 압출기로 압출하는 단계를 포함하는 케이블의 제조방법.
Base resin comprising a polyethylene-based resin; And
A method of manufacturing a cable comprising mixing the base resin with a non-polar flexible resin compatible with the base resin at room temperature and extruding it with a single screw extruder.
The method of claim 16, wherein the polyethylene-based resin is a high-density polyethylene (High Density Polyethylene, HDPE) resin.
The method of claim 16, wherein the non-polar flexible resin comprises rubber particles.
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