KR100721637B1 - 감온변색성 전선 케이블 피복용 조성물 및 이를 이용한감온변색성 전선 케이블 - Google Patents

감온변색성 전선 케이블 피복용 조성물 및 이를 이용한감온변색성 전선 케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 감온변색성 전선 케이블 피복용 조성물 및 이를 이용한 감온변색성 전선 케이블에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전선 케이블의 금속도체다발을 피복하는 전선피복용 조성물에 있어서, 온도 변화에 따라 색상이 변하는 감온변색성 색소를 함유하는 것을 특징으로 하는 전선 케이블 피복용 조성물이 개시된다. 이로써, 과통전상태가 유발되어 전선 케이블이 임계 과열 온도보다 높은 온도로 과열되는 경우, 별도의 온도 측정 장치 없이도 전선 케이블 전체에 걸쳐 케이블의 과열 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
감온변색성 색소, 전선 케이블, 피복층

Description

감온변색성 전선 케이블 피복용 조성물 및 이를 이용한 감온변색성 전선 케이블{Thermochromic composite for cable sheath and thermochromic electric cable using the same}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일반적인 전선 케이블의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 종래기술에 따른 온도 측정 장치를 도시하는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...중심인장선 2...금속도체
3...테이핑층 4...피복층
본 발명은 전선 케이블 피복용 조성물 및 이를 이용한 전선 케이블에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 전선 케이블의 피복층을 구성하는 감온변색성 조성물 및 이를 이용한 감온변색성 전선 케이블에 관한 것이다.
일반적으로 전선 케이블은 전력 또는 신호 등을 전달하기 위한 것으로서 그 대표적인 예가 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 일반적인 전선 케이블은 전선 케이블 전체에 인장력을 제공하는 중심인장선(1), 상기 중심 인장선(1) 주변에 집합된 다수의 금속도체(2), 다수의 금속도체(2)를 결속하는 테이핑층(3) 및 케이블을 외부환경으로부터 보호하는 피복층(4)을 포함한다.
한편, 전선 케이블은 지상 또는 지하에 포설되는데 포설환경이 악화되면 과도하게 전류가 통전될 수 있다. 이러한 과통전 현상이 발생하면, 전선이 과열되어 전선 케이블이 소손되거나 화재가 발생할 수도 있다. 따라서 전선의 과열상태를 보다 빨리 정확하게 감지하여 신속한 조치를 취할 필요가 있다.
이를 위하여 전선 케이블의 과열상태를 측정하는 여러가지 방법이 제시된바 있다. 그 일 예로 대한민국등록실용신안 제 344236 호에는 케이블의 온도를 측정하는 장치가 개시된다. 이를 도시한 도 2를 참조하면, 상기 온도 측정 장치는 전선에 인접하게 설치되는 온도계(10), 온도계(10)를 지지하는 케이스(20) 및 케이스(20)를 전선 케이블(40)에 고정하는 고정부(30)를 포함한다. 상기와 같은 구성을 갖는 온도 측정 장치는 전선 케이블(40)에 접촉된 온도계(10)가 케이블의 과열상태를 감지한다.
그러나, 종래 기술에 따른 온도 측정 장치는 전선 케이블의 전체에 설치하기에는 무리가 있어 주로 과통전이 발생할 가능성이 있는 부분에만 설치된다. 따라서 전선 케이블의 전체 영역의 온도를 모두 측정하는 것이 용이하지 않다. 또한, 고가 의 온도 모니터링 시스템이 갖추어지지 않으면 전선의 과열상태를 감지하는 것이 매우 까다로운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전선 케이블에 야기되는 과열상태를 시각적으로 쉽게 감지할 수 있으며, 전선 케이블의 과열 상태를 전체 영역에서 용이하게 감지할 수 있도록 하는 감온변색성 전선 케이블 피복용 조성물 및 이를 이용한 감온변색성 전선 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 감온변색 전선 케이블 피복용 조성물은, 전선 케이블의 금속도체다발을 피복하는 전선 케이블 피복용 조성물에 있어서, 베이스 수지를 매트릭스로 하여, 온도 변화에 따라 색상이 변하는 감온변색성 색소를 함유하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 감온변색성 색소는 상기 감온변색성 색소는 서로 다른 감온 범위를 갖는 2종 이상의 색소 혼합물로 할 수 있다.
한편, 상기 감온변색성 색소는 온도변화에 따른 변색이 가역적이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전선 케이블 피복용 조성물의 베이스수지는, 폴리염화비닐계, 폴리올레핀계 및 에틸렌 비닐 아세테이트계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 화합물 또는 두개 이상의 화합물의 조합으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 금속도체; 및 상기 다수의 금속도체 를 감싸는 피복층;을 포함하고, 상기 피복층은, 베이스 수지를 매트릭스로 하여 온도 변화에 따라 색상이 변하는 감온변색성 색소를 함유하는 전선 케이블 피복용 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감온변색성 전선 케이블이 제공된다.
이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 전선 케이블 피복용 조성물은, 베이스 수지를 매트릭스로 하고, 감온변색성 색소를 포함한다.
감온변색성 색소란 주위 온도에 감응하여 색상을 나타내는 화합물로 카멜레온 화합물이라고도 한다. 감온변색성 색소는 전자공여성 화합물(발색제) 및 전자수용성 화합물(현색제)로 구성되어 있다. 이들 두 구성물질은 온도 변화에 감응하면 상호 작용하여 결정을 이루어 변색이 되는 바, 전자공여성 화합물과 전자수용성 화합물이 상호간에 전자의 수수작용이 일어나 유색으로 발색되는 것이다. 또한 상기 화합물간에 전자의 이동이 없는 상태에서는 무색을 유지한다. 이러한 색상의 변화는 온도 변화에 따라 가역적으로 이루어진다.
상기 전자공여성 화합물은 류코 화합물(leuco compound)로써 유색염료를 환원시킴으로써 무색으로 변색되는 기능을 갖는 특수염료이다. 이러한 염료로는 예컨대, 트리페닐계 메탄, 플로란계 또는 로이다민락탐계 등을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자수용성 물질은 류코 화합물로부터 전자를 받음으로써 발색반응을 일으키는 물질로써 예컨데, 비스페놀류, 알킬페놀류, 노블락형 페놀수지 등의 페놀 화합물, 방향족 카르본산 유도체 및 금속염, 히드록시 안식향산 에스텔 또는 활성백토 등을 이용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 공여성 물질과 전자 수용성 물질이 가역적으로 발색되기 위해서는 전자공여성 화합물과 전자수용성 화합물이 혼합된 상태로 외부와 격리될 수 있는 셀이 필요하다. 따라서 상기 물질들은 마이크로 캡슐화하는 것이 바람직하다. 이러한 마이크로 캡슐화에 관한 방법은 잘 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이러한 감온변색성 색소는, 전선 케이블을 제조하기 위한 압출공정 온도에서 성능저하가 일어나지 않도록, 200℃ 이상에서도 충분한 내열성을 갖으며 표면 마찰이 심한 조건하에서도 캡슐이 파괴되지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 전선 케이블 피복용 조성물의 베이스 수지는, 폴리염화비닐계(PVC), 폴리올레핀계 및 에틸렌 비닐 아세테이트계(EVA)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 두개 이상의 화합물의 조합으로 할 수 있다.
상기 베이스 수지들은 내약품성, 유전율 및 유전손실, 및 절연내력이 우수하 고 가공이 비교적 용이한 장점이 있다.
바람직하게, 전선 케이블 피복용 조성물에는 전선 케이블 피복층이 사고 등으로 인한 화재시 쉽게 연소되는 것을 방지하기 위한 무독성 난연제 및 난연제의 기능을 보조하는 보조난연제를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전선 케이블 피복용 조성물은 필요에 따라서 전자선, 자외선, 유기 과산화물 등으로 가교 처리될 수 있으며, 본 발명의 목적 범위 내에서 통상적으로 사용되는 가교조제, 산화방지제, 활제, 안정제, 충진제, 착색제 등이 더 첨가될 수 있다.
이러한 전선 케이블 피복용 조성물을 이용하여 전선 케이블 외부의 피복층을 구성하면, 전선 케이블이 부적절한 포설환경 또는 과통전상태에 놓여서 과열상태가 유발되는 경우, 감온변색성 색소가 소정 온도범위의 과열 온도에 감응하여 소정의 색상으로 변화한다. 따라서 별도의 온도 측정 장치가 없이도 전선 케이블의 피복층의 색상변화로써 전선 케이블의 온도상태를 확인할 수 있다.
경우에 따라, 상기 감온변색성 색소는 서로 다른 변색범위를 갖는 2종 이상의 색소 혼합물로 구성할 수 있다. 감온변색성 색소는 변색온도가 다양한 온도범위에 따라 다양한 종류가 있으며, 그 색상으로는 블랙, 레드, 블루, 옐로우, 그린, 오렌지, 마젠타, 스카이블루 및 바이올렛 등이 개발되어 있다. 따라서 이 중 선택된 2 종 이상의 색소를 혼합하여 일정 온도에서 일정색이 발현되도록 구성하여 전선 케이블의 온도상태를 다양하게 체크할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 금속도체 및 감온변색성 피복층을 포 함하는 감온변색성 전선 케이블이 제공된다.
상기 다수의 금속도체는 신호 또는 전력을 전달하는 도전체이다.
상기 피복층은 상기 다수의 금속도체를 보호하고 전기 절연을 위하여 도체 상에 피복되는 외장 자켓이다. 상기 피복층은 상술한 감온변색성 조성물로 구성된다. 이에 대한 설명은 상술한 바와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 감온변색성 전선 케이블은, 다수의 금속도체가 집합되고 전선 케이블에 인장력을 제공하는 중심인장선을 포함할 수 있다. 또한 다수의 금속도체와 피복층 사이에 금속도체를 결속하는 테이핑층을 더 포함할 수 있다.
이러한 감온변색성 전선 케이블은 전선 케이블의 과열상태를 피복층의 색상변화를 통해 시각적으로 용이하게 체크할 수 있다. 또한 과열상태의 확인이 전선 케이블의 어느 한 부분에서만 이루어지는 것이 아니라, 전선 케이블 전체에 걸쳐 가능하게 된다.
또한, 복수의 전선 케이블을 함께 결속시켜 사용하는 경우, 복수의 전선 케이블 사이에 감온변색성 전선 케이블을 하나 이상 삽입하면, 감온변색성 전선 케이블이 주변 온도 변화에 따라 변색되어 케이블 시스템 전체의 과열상태를 용이하게 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따르면, 과통전상태가 유발되어 전선 케이블이 임계 과열 온도보다 높은 온도로 과열되는 경우, 별도의 온도 측정장치 없이도 전선 케이블의 과열 상태를 전체적으로 확인할 수 있다. 이로써 보다 신속하게 과열상태를 해제할 수 있는 조치를 취할 수 있어 전선 케이블의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 전선 케이블의 금속도체다발을 피복하는 전선 케이블 피복용 조성물에 있어서,
    베이스 수지를 매트릭스로 하여, 온도 변화에 따라 색상이 변하는 감온변색성 색소를 함유하고, 상기 감온변색성 색소는 서로 다른 감온 범위를 갖는 2종 이상의 색소 혼합물인 것을 특징으로 하는 전선 케이블 피복용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감온변색성 색소는 온도변화에 따른 변색이 가역적인 것을 특징으로 하는 전선 케이블 피복용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전선 케이블 피복용 조성물의 베이스수지는,
    폴리염화비닐계, 폴리올레핀계 및 에틸렌 비닐 아세테이트계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 화합물 또는 두개 이상의 화합물의 조합인 것을 특징으로 하는 전선 케이블 피복용 조성물.
  5. 다수의 금속도체; 및
    상기 다수의 금속도체를 감싸는 피복층;을 포함하고,
    상기 피복층은, 베이스 수지를 매트릭스로 하여 온도 변화에 따라 색상이 변하는 감온변색성 색소를 함유하고, 상기 감온변색성 색소는 서로 다른 감온 범위를 갖는 2종 이상의 색소 혼합물인 것을 특징으로 하는 감온변색성 전선 케이블.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 감온변색성 색소는 온도변화에 따른 변색이 가역적인 것을 특징으로 하는 감온변색성 전선 케이블.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전선 케이블 피복용 조성물의 베이스수지는,
    폴리염화비닐계, 폴리올레핀계 및 에틸렌 비닐 아세테이트계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 화합물 또는 두개 이상의 화합물의 조합인 것을 특징으로 하는 감온변색성 전선 케이블.
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