KR100737279B1 - Method for preparing glass-fiber insulating rod coated with epoxy and glass-fiber insulating rod using the method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법을 개략적으로 도시한 블록도;1 is a block diagram schematically showing a method of manufacturing an epoxy coated glass fiber insulating rod according to a first embodiment of the present invention;
도 2(a) 내지 도 2(e)는 본 발명에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조 시 생성되는 중간생성물의 형상을 도시하는 사시도;2 (a) to 2 (e) are perspective views showing the shape of the intermediate product produced in the production of the epoxy coated glass fiber insulating rod according to the present invention;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수직-역방향 함침에 사용되는 타워코팅기의 구조를 도시하는 도면;3 shows the structure of a tower coater used for vertical-reverse impregnation according to a first embodiment of the invention;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전공 챔버의 구성을 도시하는 도면; 및 4 is a diagram showing a configuration of a major chamber according to the first embodiment of the present invention; And
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법을 개략적으로 도시한 블록도이다.5 is a block diagram schematically illustrating a method of manufacturing an epoxy coated glass fiber insulating rod according to a second embodiment of the present invention.
본 발명은 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법, 더욱 구체적으로 SF6 가스 등을 사용하는 고전압 전기기기에 사용되는 절연장치인 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법 및 상기 제조방법에 따라서 제조된 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드에 관한 발명이다.The present invention is a method for producing an epoxy coated glass fiber insulating rod, more specifically, a method for manufacturing an epoxy coated glass fiber insulating rod, which is an insulation device used in high voltage electrical equipment using SF 6 gas, etc. The invention relates to a coated glass fiber insulating rod.
종래의 고전압 전기기기의 고체 절연물, 특히 SF6 가스를 사용하는 전기기기에 사용되는 고체 절연물의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 얇은 박형의 유리섬유 포직(glass fiber cloth)을 에폭시 수지에 함침하여 반경화 상태의 에폭시 코팅 유리섬유포직(이하 프리프레그(prepreg))을 형성한다. 이어서, 상기 프리프레그를 복수개 적층한 후 가열 및 가압함으로써 에폭시 코팅 유리섬유 판재를 형성한다. 이어서 상기 에폭시 코팅 유리섬유 판재를 선반, 밀링, 절단 및 연마 등의 기계가공을 거쳐 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드(rod)를 형성한다. The manufacturing method of the solid insulator of the conventional high voltage electric machine, especially the solid insulator used for the electric machine using SF 6 gas is as follows. First, a thin thin glass fiber cloth is impregnated with an epoxy resin to form a semi-cured epoxy coated glass fiber fabric (hereinafter referred to as prepreg). Subsequently, a plurality of the above prepregs are laminated, and then heated and pressurized to form an epoxy coated glass fiber sheet. Subsequently, the epoxy coated glass fiber sheet is subjected to machining such as lathe, milling, cutting and polishing to form an epoxy coated glass fiber insulating rod.
그런데, 종래의 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드는 에폭시 수지를 유리섬유에 함침하고 이를 적층하여 경화하는 과정에서 유리섬유 표면에 흡착된 공기에 의하여 에폭시 수지와 유리섬유 사이에 공동이 형성된다. 또한, 프리프레그를 적층하는 과정에서 프리프레그 사이에 약간의 공간이 존재하는데 상기 공간에 의해서도 공동이 형성되고, 에폭시 수지의 경화 시 미경화된 에폭시 수지가 외부로 유출되면서 발생한 공간이 로드 완성 후 공동으로 존재하기도 한다. 이와 같이 다양한 원인에 의하여 생성되는 공동은 로드의 하중을 집중시키므로, 피로가 누적되어 로드의 균열 및 파괴가 일어나는 원인이 된다. 또한, 이러한 기계적인 결함 외에 상기 공동의 존재는 로드의 전기절연 성능을 심각하게 저해시키는 원인이 된다.However, in the conventional epoxy coated glass fiber insulating rod, a cavity is formed between the epoxy resin and the glass fiber by air adsorbed on the glass fiber surface in the process of impregnating the epoxy resin into the glass fiber and laminating and curing the epoxy resin. In addition, there is a little space between the prepregs in the process of laminating the prepregs, and the voids are formed by the spaces, and the space generated as the uncured epoxy resin flows out when the epoxy resin is cured is released after the rod completion Sometimes exists. Since the cavity generated by various causes concentrates the load of the rod, fatigue accumulates and causes cracking and fracture of the rod. In addition, the presence of such cavities in addition to these mechanical defects causes a serious impairment of the electrical insulation performance of the rod.
또한, 종래의 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드는 SF6 가스의 아크방전 분해물에 의한 분해 및 부식이 일어나는 단점이 있다. 구체적으로, 통상의 고전압 전기기기는 절연특성을 높이기 위하여 SF6 가스를 투입하는데, 전기기기의 작동시 발생하는 고전압의 아크방전에 의하여 SF6 가스는 HF, SF4, SOF4, CPF4 등으로 분해된다. 또한, 상기 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드는 로드 제작 과정에서 선반, 밀링, 절단 및 연마 등의 기계가공을 거치는데 이 과정에서 에폭시 수지로 코팅된 유리 섬유는 외부로 노출된다. 한편, 에폭시 수지로 유리섬유가 코팅된 경우에도 에폭시 수지의 코팅 두께는 0.05mm를 넘기 어려워서 고전압의 아크 방전 시 유리 섬유의 표면에 코팅된 에폭시 수지가 파괴되어 유리섬유는 일정부분 외부로 노출된다. 그런데 유리섬유의 주성분은 실리카(SiO2)인데, 아크방전에 의하여 생성된 불산과 다음과 같이 반응하여 SiF4 가스와 물(H2O)을 생성하여 유리섬유의 실리카를 부식시킨다.In addition, the conventional epoxy coated glass fiber insulating rod has the disadvantage that decomposition and corrosion by the arc discharge decomposition product of SF 6 gas occurs. Specifically, in general high voltage electric equipment, SF 6 gas is injected to increase insulation characteristics, and SF 6 gas may be HF, SF 4 , SOF 4 , CPF 4, etc. due to the high voltage arc discharge generated during operation of the electric equipment. Decompose In addition, the epoxy coated glass fiber insulating rod is subjected to machining such as lathe, milling, cutting and polishing in the rod manufacturing process, in which the glass fiber coated with epoxy resin is exposed to the outside. On the other hand, even when the glass fiber is coated with an epoxy resin, the coating thickness of the epoxy resin is difficult to exceed 0.05mm, so that the epoxy resin coated on the surface of the glass fiber is destroyed during high-voltage arc discharge, and the glass fiber is exposed to the outside. However, the main component of the glass fiber is silica (SiO 2 ), which reacts with hydrofluoric acid generated by arc discharge as follows to form SiF 4 gas and water (H 2 O) to corrode the silica of the glass fiber.
또한, 아크방전에 의하여 생성된 SOF4는 상기 화학식 1에 의하여 생성된 물과 다시 다음과 같은 반응을 하여 SO2F2와 HF(불산)를 생성한다.In addition, SOF 4 produced by the arc discharge is reacted again with water produced by Chemical Formula 1 to produce SO 2 F 2 and HF (fluoric acid).
또한, 여기서 생성된 HF는 다시 실리카와 반응하게 되므로, 이러한 연쇄반응의 결과 유리섬유는 고전압의 아크방전의 결과 급속하게 부식된다. 이와 같이 유리섬유가 부식함으로써 유리섬유 내부에 공동이 발생함으로써 기계적 강도가 크게 약해지고, 전기적인 특성도 악화된다. In addition, since the HF produced here reacts with silica again, the glass fiber is rapidly corroded as a result of high voltage arc discharge as a result of this chain reaction. As the glass fiber is corroded as described above, a cavity is generated inside the glass fiber, so that the mechanical strength is greatly weakened, and the electrical properties are also deteriorated.
이와 같이 종래의 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드는 시간이 경과함에 따라서 공동의 형성 및 부식 등으로 인하여 기계적 성능 및 전기적 성능이 떨어지게 되는데, 절연기기의 파괴 및 오작동은 대형사고를 유발하는 원인이 된다. 또한 이러한 안전사고의 위험을 대비하기 위하여 종래의 전기기기 관리자들은 정기적으로 기계 가동을 멈추고 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드를 교체하는 등의 방법으로 안전사고를 예방하고 있으나 이 또한 많은 시간과 비용을 소모한다는 점에서 효율적이지 못하다.As described above, the conventional epoxy coated glass fiber insulating rod is deteriorated in mechanical and electrical performance due to the formation of cavities and corrosion over time, and the breakdown and malfunction of the insulating device causes a large accident. In addition, in order to prepare for the risk of such a safety accident, the conventional electric equipment managers prevent safety accidents by regularly stopping the machine operation and replacing the epoxy coated glass fiber insulating rod, but this also consumes a lot of time and money. Not efficient at this point
본 발명은 상기 종래의 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드가 갖는 문제점을 해결하기 위한 발명으로써, 에폭시 코팅 유리섬유 제조 시 공동이 형성되는 것을 최대한 억제하는 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional epoxy coated glass fiber insulating rod, an object of the present invention is to provide a method for producing an epoxy coated glass fiber insulating rod that suppresses the formation of a cavity when manufacturing the epoxy coated glass fiber. It is done.
또한 본 발명은 불산과 반응하지 않도록 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 외부를 가공하여 불산과 실리카의 화학반응으로 인한 유리섬유의 부식을 방지할 수 있는 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In another aspect, the present invention is to provide a method of manufacturing an epoxy coated glass fiber insulating rod that can prevent the corrosion of the glass fiber due to the chemical reaction of the hydrofluoric acid and silica by processing the outside of the epoxy coated glass fiber insulating rod so as not to react with hydrofluoric acid. The purpose.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 따라 형성된 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an epoxy coated glass fiber insulating rod formed according to the above production method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법은 유리섬유 포직을 에폭시 수지로 도포하여 프리프레그를 형성하는 단계(Ⅰ); 상기 프리프레그를 복수로 적층하는 단계(Ⅱ); 상기 적층된 복수의 프리프레그를 진공에서 가열 및 가압하여 에폭시 코팅 유리섬유 판재를 형성하는 단계(Ⅲ); 및 상기 유리섬유 판재를 절단하여 유리섬유 절연 로드를 형성하는 단계(Ⅳ)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for producing an epoxy coated glass fiber insulating rod according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object is to form a prepreg by applying a glass fiber fabric with epoxy resin (I); Stacking the plurality of prepregs (II); Heating and pressing the laminated plurality of prepregs in a vacuum to form an epoxy coated glass fiber sheet (III); And cutting the glass fiber sheet to form a glass fiber insulating rod (IV).
또한, 제 1 실시예에 따른 제조방법에서, 유리섬유 포직을 에폭시 수지로 도포하여 프리프레그를 형성하는 단계(Ⅰ)는 상기 유리섬유 포직을 상기 에폭시 수지가 포함된 함침조를 통과시키는 단계와 상기 함침조를 통과한 상기 유리섬유 포직을 수직방향으로 위로 이동키면서 상기 포직의 진행 방향과 반대방향으로 회전하는 롤러에 통과시키면서 상기 에폭시 수지를 스퀴징(squeezing)하는 단계로 구성되는 것이 바람직하다. In addition, in the manufacturing method according to the first embodiment, the step (I) of applying a glass fiber fabric with an epoxy resin to form a prepreg is the step of passing the glass fiber fabric through the impregnation tank containing the epoxy resin and the It is preferable that the glass fiber fabric passed through the impregnation tank is squeezed (squeezing) while passing through a roller that rotates in a direction opposite to the traveling direction of the fabric while moving up in the vertical direction.
또한, 상기 적층된 복수의 프리프레그를 진공에서 가열 및 가압하여 에폭시 코팅 유리섬유 판재를 형성하는 단계(Ⅲ)는 진공 챔버 내부에 상기 적층된 복수의 프리프레그를 설치하고, 상기 설치된 프리프레그의 적어도 일면에 가열 및 가압할 수 있는 열판을 설치하는 단계, 진공라인 가이드를 통하여 진공 장치와 상기 진공 챔버를 연결하는 단계 및 상기 설치된 프리프레그를 진공을 유지하면서 가열 및 가압하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 상기 진공라인 가이드와 상기 프리프레그는 약 7cm 이상 이격되는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 상기 진공라인 가이드와 상기 프리프레그 사이에 에폭시 수지를 흡수하기 위한 흡수포를 더 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the step (III) of forming the epoxy coated glass fiber sheet by heating and pressurizing the plurality of stacked prepregs in a vacuum may be performed by installing the plurality of stacked prepregs in a vacuum chamber and at least one of the installed prepregs. It is preferable to include installing a hot plate capable of heating and pressurizing on one surface, connecting a vacuum apparatus and the vacuum chamber through a vacuum line guide, and heating and pressurizing the installed prepreg while maintaining a vacuum. . In this case, the vacuum line guide and the prepreg are preferably spaced apart by about 7 cm or more. In this case, it is preferable to further form an absorbent cloth for absorbing the epoxy resin between the vacuum line guide and the prepreg.
또한, 단계(Ⅲ)에서 가열은 105℃ 내지 110℃에서 60분 내지 90분 동안 1차 가열하는 단계와 160℃ 이상의 온도에서 3시간 내지 4시간 동안 2차 가열하는 단계로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 상기 프리프레그에 제공되는 압력은 50kg/cm2 내지 100kg/cm2인 것이 바람직하다. In addition, the heating in step (III) is preferably composed of a first heating step at 105 ℃ to 110 ℃ for 60 minutes to 90 minutes and a second heating for 3 hours to 4 hours at a temperature of 160 ℃ or more. In this case, the pressure provided to the prepreg is preferably 50kg / cm 2 to 100kg / cm 2 .
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법은 상기 제 1 실시예에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법에 더하여 상기 유리섬유 절연 로드의 외부에 부식방지제를 도포하는 단계(Ⅴ)를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the method of manufacturing the epoxy coated glass fiber insulating rod according to the second embodiment of the present invention, in addition to the method of manufacturing the epoxy coated glass fiber insulating rod according to the first embodiment, a corrosion inhibitor is applied to the outside of the glass fiber insulating rod. Preferably, the method further comprises the step (V) of application.
또한, 상기 단계(Ⅴ)에서 상기 부식방지제는 상기 유리섬유 절연 로드의 외면에 0.3mm 이상의 두께로 도포되는 것이 바람직하다.In addition, the corrosion inhibitor in the step (V) is preferably applied to a thickness of 0.3mm or more on the outer surface of the glass fiber insulating rod.
또한, 상기 단계(Ⅴ)에서 상기 부식방지제는 에폭시 수지, MgF2 및 Al2O3 분말을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 Al2O3 분말의 직경은 100nm 미만, 바람직하게는 약 10nm인 것이 바람직하다. In addition, the corrosion inhibitor in the step (V) preferably comprises an epoxy resin, MgF 2 and Al 2 O 3 powder. In this case, the diameter of the Al 2 O 3 powder is preferably less than 100 nm, preferably about 10 nm.
또한, 상기 부식방지제는 에폭시 수지, MgF2, Al2O3 분말, 1-시아노에틸-2-4-메틸이미다졸 및 2-에톡시에탄올을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우 에폭시 수지, MgF2 및 Al2O3와 1-시아노에틸-2-4-메틸이미다졸 및 2-에톡시에탄올의 함량은 질량비로 약 1:1 내지 1:0.9인 것이 바람직하다.In addition, the corrosion inhibitor preferably comprises an epoxy resin, MgF 2 , Al 2 O 3 powder, 1-cyanoethyl-2-4-methylimidazole and 2-ethoxyethanol. In this case, the content of the epoxy resin, MgF 2 and Al 2 O 3 and 1-cyanoethyl-2-4-methylimidazole and 2-ethoxyethanol is about 1: 1 to 1: 0.9 by mass ratio. desirable.
또한, 상기 부식방지제의 도포는 상기 부식방지제를 10회 분사한 후 경화하는 단계를 3회 이상 반복하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 경화를 위하여 80℃에서 1시간, 140℃에서 4시간 동안 가열하는 것이 바람직하다.In addition, the application of the corrosion inhibitor is preferably configured to repeat three or more times the step of curing after spraying the corrosion inhibitor ten times. In addition, it is preferable to heat for 1 hour at 80 ℃, 4 hours at 140 ℃ for the curing.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법을 도 1 내지 도 4를 참고로 다음에서 설명한다. First, a method of manufacturing an epoxy coated glass fiber insulating rod according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
도 1에서 보듯이 제 1 실시예에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 제조방법은 유리섬유 포직(glass fiber cloth)을 에폭시 수지로 도포하여 프리프레그(prepreg)를 형성하는 단계(Ⅰ); 상기 프리프레그를 복수로 적층하는 단계(Ⅱ); 상기 적층된 복수의 프리프레그를 진공에서 가열 및 가압하여 에폭시 코팅 유리섬유 판재를 형성하는 단계(Ⅲ); 및 상기 유리섬유 판재를 절단하여 유리섬유 절연 로드를 형성하는 단계(Ⅳ)로 구성된다. 또한, 도 1에 설명된 각각의 단계 Ⅰ 내지 Ⅳ에 의하여 생성된 결과는 도 2(a) 내지 도 2(d)에서 도시하고 있다.As shown in FIG. 1, the method of manufacturing the epoxy coated glass fiber insulating rod according to the first embodiment includes forming a prepreg by applying a glass fiber cloth with an epoxy resin; Stacking the plurality of prepregs (II); Heating and pressing the laminated plurality of prepregs in a vacuum to form an epoxy coated glass fiber sheet (III); And cutting the glass fiber sheet to form a glass fiber insulating rod (IV). In addition, the results generated by each of the steps I to IV described in FIG. 1 are shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d).
제 1 실시예에서 유리섬유 포직을 에폭시 수지로 도포하여 프리프레그를 형성하는 단계(Ⅰ)는, 예를 들면 도 3에 도시된 타워 코팅기에서 보듯이, 콘테이너 벨트(58) 등을 이용하여 에폭시 수지(52)가 담긴 함침조(54)에 직사각 박막 형상의 유리섬유 포직(50)을 통과시킴으로써 개시된다. 이어서, 함침조(54)를 통과한 유리섬유 포직(50)을 수직 상향으로 이동시키면서 포직(50)의 이동방향에 대하여 역방향으로 회전하는 스퀴징 롤러(56)에 통과시킨다. 즉, 종래에는 프리프레그를 형성하면서 함침조를 통과한 포직을 수평으로 이동시키고 롤러의 회전방향도 포직의 이동방향과 동일한 방향으로 제공한 반면, 본 실시예에 따른 방법은 스퀴징 롤러(56)를 포직(50)의 이동방향과 반대 방향으로 회전시킴으로써, 포직(50)에 도포된 에폭시 수지(52)를 쥐어짜듯이 함침한다. 상기 방법에 따라서 생성된 프리프레그(60)는 기포의 생성이 최대한 억제되고 에폭시 수지를 유리섬유에 최대한 고르게 분포시킬 수 있다. 도 2(a)는 상기 단계 Ⅰ에 의하여 형성된 프리프레그의 형상을 도시하는 사시도이다. 도 2(a)에서 보듯이 프리프레그는 내부의 유리섬유 포직(11 내지 14)과 각각의 포직(11 내지 14)을 함침하고 있는 에폭시 수지(21 내지 24)로 구성된다.In the first embodiment, the step (I) of applying the fiberglass fabric with an epoxy resin to form a prepreg is performed by using an epoxy resin using a
이어서, 프리프레그(60)를 일정한 규격으로 절단한 후 복수의 프리프레그(60)를 적층(단계 Ⅱ)한다. 본 실시예는 에폭시 수지가 함침된 프리프레그(60)를 절단하였지만, 포직을 일정한 규격으로 먼저 절단한 후 에폭시 수지에 함침하고 적층할 수도 있고, 절단 절차를 생략할 수도 있다. 적층되는 프리프레그(60)의 수는 최초에 제공된 유리섬유 포직(50)의 두께 및 제작하고자 하는 절연 로드의 두께에 따라서 자유롭게 증감할 수 있지만, 통상적으로 10cm 두께의 절연 로드를 얻기 위하여 약 50장 내지 60장의 프리프레그를 적층한다. 도 2 (b)는 단계 Ⅱ에 의하여 프리프레그가 적층된 형상을 도시하는 사시도이다.Subsequently, after cutting the
이어서 적층된 프리프레그(60)를 진공에서 가열 및 가압하여 에폭시 유리섬유 판재를 형성(단계 Ⅲ)한다. 프리프레그(60)를 진공에서 가열 및 가압하기 위한 일례를 도 4에서 도시하고 있다. 도 4에서 보듯이 본 실시예에 따른 가열 및 가압은 진공 챔버 내부에서 수행된다. 진공 챔버 내부에는 열을 프리프레그(60)에 전달하기 위한 열판(61)을 설치한다. 열판(61)은 프리프레그(60)가 설치되는 중앙부의 윗부분과 아랫부분에 동시에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 열판(61)에서 발생한 열을 프리프레그(60)에 균일하게 전달하기 위하여, 아랫부분에 설치된 열판(61)의 위에는 보조 열판(62)을 설치한다. 본 실시예에서 보조 열판(62)은 스테인레스 스틸을 이용하였다. 또한, 보조열판(62) 위에는 진공 실링필름(63)과 이형필름(64)을 차례대로 적층한다. 진공 실링필름(63)은 보조 열판(62)보다 약간 크게 설치하는 것이 바람직하다. 이어서, 이형필름(64) 위에 복수층의 프리프레그(60)를 적층하고 다시 이형필름(64), 진공 실링필름(63), 보조 열판(62) 및 열판(61)을 순서대로 적층한다. 한편, 진공 가이드(65)는 프리프레그(60)의 일측에서 소정의 간격을 갖도록 설치하고, 진공 가이드(65)와 프리프레그(60) 사이에는 에폭시 수지를 흡수하기 위한 흡수제(66)를 설치한다. 흡수제(66)를 설치함으로써 프리프레그(60)의 진공 가열가압 시 프리프레그(60)에서 방출되는 에폭시 수지를 흡수하여 에폭시 수지가 진공 가이드(65)를 막아서 진공 성능을 떨어뜨리는 것을 방지할 수 있 다. 또한, 적층된 프리프레그(60)와 진공 가이드(65)의 틈새는 실링제(67)로 마감한다. 또한, 진공가이드(65)의 프리프레그(60)가 적층되지 않은 일측에는 진공장치(미도시)가 설치되어 상기 구성을 갖는 진공 챔버 내부를 진공상태로 유지시킨다. The
한편, 본 실시예에서 에폭시 수지를 경화시켜 에폭시 유리섬유 판재를 형성하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 앞에서 기재한 장치를 이용하여 챔버 내부를 0.1torr 이하의 진공으로 만든 후, 프리프레그(60)를 가열 및 가압한다. 먼저, 가열 방법은 프리프레그(60)를 에폭시가 완전히 경화될 때까지 에폭시의 완전 경화 온도인 160℃ 이상으로 계속 가열하는 1단계 가열 방식과, 먼저 완전 경화온도인 160℃ 보다 낮은 온도로 1차 가열한 후 완전 경화온도인 160℃ 이상의 온도로 2차 가열하는 2단계 가열 방식이 있다. 1단계 가열방식은 경화과정 중 프리프레그 내의 기포, 공동 등이 탈포될 시간이 없이 곧바로 경화가 이루어지므로, 2단계 가열방식이 더욱 바람직하다. 2단계 가열방식을 채택할 경우 1차 가열은 70℃ 내지 120℃의 온도로 30분 내지 90분 동안, 가장 바람직하게는 105℃ 내지 110℃의 온도로 60분 내지 90분동안 가열하고, 2차 가열은 160℃ 이상의 온도로 에폭시 수지가 충분히 경화될 때까지(3시간 내지 4시간) 가열한다. 또한, 프리프레그(60)를 가열함과 동시에 가압도 이루어지는데 20kg/cm2 내지 120kg/cm2 , 바람직하게는 50kg/cm2 내지 100kg/cm2의 압력으로 가압한다. 도 2(c)는 단계 Ⅲ에 의하여 일체로 성형된 유리섬유 판재의 형상을 도시하는 도면이다. 도 2(c)에서 보듯이 에폭시 수지(20)는 진공 가열가압에 의하여 일체로 성형되었다.On the other hand, in the present embodiment is a method of curing the epoxy resin to form an epoxy glass fiber plate as follows. First, the inside of the chamber is made into a vacuum of 0.1torr or less using the apparatus described above, and then the
이어서, 유리섬유 판재를 절단하여 유리섬유 절연 로드를 형성(단계 Ⅳ)한다. 즉, 유리섬유 판재를 전기기기에서 요구되는 크기에 따라서 가로 및 세로로 절단한 후, 절단면을 연마(硏磨)하여 절연 로드를 형성한다. 또한, 필요한 경우 절연 로드의 소정 부분에는 홀을 뚫은 후 상기 홀에 금속 관을 삽입하거나, 모서리 부분에서 전기가 집중되는 것을 방지하기 위하여 모서리 부분을 둥글게 가공(R 가공)하는 등 절연 로드가 삽입될 전기기구의 특성에 따른 다양한 기계가공이 가능하다. 도 2(d)는 단계 Ⅳ에 의하여 형성된 절연로드를 도시하는 사시도이다.Next, the glass fiber sheet is cut to form a glass fiber insulating rod (step IV). That is, the glass fiber sheet is cut horizontally and vertically according to the size required by the electric machine, and then the cut surface is polished to form an insulating rod. In addition, if necessary, an insulating rod may be inserted into a predetermined portion of the insulating rod, such as inserting a metal tube into the hole, or rounding the corner portion (R) to prevent electricity from being concentrated at the corner portion. Various machining is possible according to the characteristics of electric appliances. Fig. 2 (d) is a perspective view showing the insulating rod formed by step IV.
다음으로 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유리섬유 절연 로드의 제조방법을 도 5를 참고로 이하에서 설명한다. 도 5에서 보듯이 제 2 실시예에 따른 유리섬유 절연 로드는 유리섬유 포직을 에폭시 수지로 도포하여 프리프레그를 형성하는 단계(Ⅰ); 상기 프리프레그를 복수로 적층하는 단계(Ⅱ); 상기 적층된 복수의 프리프레그를 진공에서 가열 및 가압하여 에폭시 코팅 유리섬유 판재를 형성하는 단계(Ⅲ); 상기 유리섬유 판재를 절단하여 유리섬유 로드를 형성하는 단계(Ⅳ); 및 상기 유리섬유 로드의 외부에 부식방지제가 코팅된 절연 로드를 형성하는 단계(Ⅴ)로 구성된다. 또한 본 실시예에 따른 제조방법에서 상기 단계 Ⅰ 내지 단계 Ⅳ는 제 1 실시예의 단계 Ⅰ 내지 단계 Ⅳ와 각각 실질적으로 동일하므로 설명을 생략한다. Next, a method of manufacturing the glass fiber insulating rod according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 5. As shown in Figure 5, the glass fiber insulating rod according to the second embodiment is a step of forming a prepreg by applying a glass fiber fabric with an epoxy resin (I); Stacking the plurality of prepregs (II); Heating and pressing the laminated plurality of prepregs in a vacuum to form an epoxy coated glass fiber sheet (III); Cutting the glass fiber sheet to form a glass fiber rod (IV); And (V) forming an insulating rod coated with a corrosion inhibitor on the outside of the glass fiber rod. In addition, in the manufacturing method according to the present embodiment, the steps I to IV are substantially the same as the steps I to IV of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
본 실시예에 따른 제조방법은 유리섬유 판재를 절단 및 연마하여 유리섬유 로드를 형성한 후 상기 유리섬유 로드의 외부에 부식방지제를 도포하는 단계(Ⅴ)를 더 포함한다. 본 실시예에 따른 부식방지제는 불산 가스와 반응을 억제하기 위한 재료로써 에폭시 수지, MgF2 및 Al2O3 분말의 혼합물이 이용되고, 안료가 소량 첨가될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 부식방지제는 경화제로써 1-시아노에틸-2-4-메틸이미다졸 및 2-에톡시에탄올을 상기 혼합물에 대하여 질량비로 1:1 내지 1:0.9의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. The manufacturing method according to the present embodiment further includes the step (V) of applying a corrosion inhibitor to the outside of the glass fiber rod after cutting and polishing the glass fiber plate to form a glass fiber rod. The corrosion inhibitor according to the present embodiment is a mixture of epoxy resin, MgF 2 and Al 2 O 3 powder as a material for suppressing the reaction with hydrofluoric acid gas, a small amount of pigment may be added. In addition, the corrosion inhibitor according to the present embodiment is mixed with 1-cyanoethyl-2-4-methylimidazole and 2-ethoxyethanol in a ratio of 1: 1 to 1: 0.9 by mass relative to the mixture as a curing agent. It is preferable to use.
여기서, 알루미나(Al2O3) 분말은 부식방지제를 유리섬유 외부에 충분한 두께, 바람직하게는 0.3mm 이상으로 도포하기 위하여 첨가된다. 즉, 다른 첨가제 없이 에폭시 수지로 유리섬유 로드를 도포하는 경우 에폭시 수지층의 두께를 0.05mm 이상으로 형성하는 것이 곤란하여 강한 아크 방전이 일어나는 경우 에폭시 수지가 파괴되어 유리섬유가 부식되는 문제가 발생하므로 이러한 문제를 해결하기 위하여 알루미나를 첨가한다. 또한, 알루미나 분말의 입자크기가 큰 경우에는 에폭시 수지에서 침전이 쉽게 일어나 유리섬유 로드에 잘 도포되지 않으므로 가급적 수십 nm 사이즈, 바람직하게는 약 10nm 크기의 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 10nm 크기의 알루미나 분말을 사용할 경우 알루미나 함량의 미세한 변화에도 에폭시 수지의 점도가 크게 변하는 단점을 해결하기 위하여 불화마그네슘(MgF2)을 첨가하였다. 즉, 불화마그네슘(MgF2)은 알루미나 분말과 에폭시 수지의 상용성을 높이고 작업성을 향상시키기 위하여 사용된다. 에폭시 수지, 알루미나, 불화마그네슘 및 안료의 함량은 본 실시예에서는 질량비로 대략 50:25:15:10의 비율로 제한하였 으나 반드시 상기 함량으로 한정되는 것은 아니다.Here, alumina (Al 2 O 3 ) powder is added to apply a corrosion inhibitor to the outside of the glass fiber to a sufficient thickness, preferably 0.3 mm or more. That is, when the glass fiber rod is coated with an epoxy resin without other additives, it is difficult to form the thickness of the epoxy resin layer to 0.05 mm or more, and when a strong arc discharge occurs, the epoxy resin is destroyed and the glass fiber is corroded. To solve this problem, alumina is added. In addition, when the particle size of the alumina powder is large, precipitation easily occurs in the epoxy resin and is not easily applied to the glass fiber rod. Therefore, it is preferable to use a powder of several tens of nm size, preferably about 10 nm size. On the other hand, magnesium fluoride (MgF 2 ) was added in order to solve the disadvantage that the viscosity of the epoxy resin is greatly changed even when the alumina powder having a size of 10 nm is used, even with a slight change in the alumina content. That is, magnesium fluoride (MgF 2 ) is used to increase the compatibility of the alumina powder and the epoxy resin and to improve workability. The content of the epoxy resin, alumina, magnesium fluoride and the pigment is limited to the ratio of approximately 50: 25: 15: 10 in the mass ratio in this embodiment, but is not necessarily limited to the content.
상기 조성을 갖는 부식방지제는 유리섬유 로드의 표면에 0.3mm 이상의 두께를 갖도록 도포된다. 부식방지제를 유리섬유 로드의 표면에 도포하는 방법으로 본 실시예는 그래버티 타입(gravity type)의 스프레이(spray) 방법을 채택하였고, 10회 스프레이 후 경화하는 단계를 3회 반복하였다. 또한, 상기 경화를 위하여 80℃에서 1시간, 140℃에서 4시간 동안 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 스프레이에 사용되는 압축공기는 에어드라이어를 거쳐 수분이 제거된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 도 2(e)는 상기 단계 Ⅴ에 의하여 형성된 부식방지제 코팅 절연로드의 외형을 도시하는 사시도이다.The corrosion inhibitor having the above composition is applied to the surface of the glass fiber rod to have a thickness of 0.3 mm or more. As a method of applying the corrosion inhibitor to the surface of the glass fiber rod, this embodiment adopts a gravity type spray method, and the step of curing after 10 sprays was repeated three times. In addition, it is preferable to heat for 1 hour at 80 ℃, 4 hours at 140 ℃ for the curing. In addition, it is preferable to use the compressed air used for spraying from which water was removed through the air dryer. Figure 2 (e) is a perspective view showing the appearance of the corrosion inhibitor coating insulating rod formed by the above step V.
본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따라 제조된 절연 로드와 종래의 방법에 따라 제조된 절연 로드의 다양한 실험결과를 다음에서 설명한다. 이하의 표에서 V-EGL은 제 1 실시예에 따라 형성된 유리섬유 절연 로드, V-EGL + AE는 제 2 실시예에 따라 형성된 유리섬유 절연 로드, 그리고 EGL은 종래의 방법으로 제조된 절연 로드를 의미한다. 또한, 다음의 실험에 사용된 절연 로드는 단계 Ⅰ에서 유리섬유 포직 13,475g(1m2 크기의 정사각형 형상 유리포직 55장)과 에폭시 수지 13,475g을 투입하였다. 또한, 단계 Ⅰ 내지 Ⅲ에 의하여 생산된 유리섬유 판재의 크기는 1,000×1000×10mm이고, 중량은 19,080g이다. 또한, 단계 Ⅲ에서 0.1torr의 진공으로 110℃에서 60분간 1차 가열하고, 160℃에서 2차 가열하였으며, 프리프레그에 가해진 압력은 100kg/cm2이다. 또한, 단계 Ⅴ에서 첨가된 부식방지제의 함량비는 에폭시 수지, MgF2, Al2O3 분말 및 안료의 혼합물과 경화제인 1-시아노에틸-2-4-메틸이미다졸 및 2-에톡시에탄올의 함량비는 1:0.9이고, 또한 에폭시 수지, 알루미나, 불화마그네슘 및 안료의 함량은 본 실시예에서는 질량비로 약 50:25:15:10이고, 1-시아노에틸-2-4-메틸이미다졸 및 2-에톡시에탄올의 함량비는 7:3이다. 부식방지제를 10회 분사한 후 경화하는 단계를 3회 이상 반복하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 부식방지제의 경화를 위하여 80℃에서 1시간, 140℃에서 4시간 동안 각각 가열하였다.Various experimental results of the insulating rod manufactured according to the first and second embodiments of the present invention and the insulating rod manufactured according to the conventional method will be described below. In the table below, V-EGL is a glass fiber insulating rod formed according to the first embodiment, V-EGL + AE is a glass fiber insulating rod formed according to the second embodiment, and EGL is an insulating rod manufactured by a conventional method. it means. In addition, the insulating rod used in the following experiment was charged with 13,475 g of glass fiber cloth (55 square-shaped glass cloths of 1 m 2 size) and 13,475 g of epoxy resin in step I. In addition, the size of the glass fiber sheet produced by the steps I to III is 1,000 × 1000 × 10mm, the weight is 19,080g. Further, in step III, a first heating was performed at 110 ° C. for 60 minutes with a vacuum of 0.1 torr, and second heating was performed at 160 ° C., and the pressure applied to the prepreg was 100 kg / cm 2 . In addition, the content ratio of the corrosion inhibitor added in step V is a mixture of epoxy resin, MgF 2 , Al 2 O 3 powder and pigment, and the curing agent 1-cyanoethyl-2-4-methylimidazole and 2-ethoxy The content ratio of ethanol is 1: 0.9, and the content of epoxy resin, alumina, magnesium fluoride, and pigment is about 50: 25: 15: 10 by mass ratio in this embodiment, and 1-cyanoethyl-2-4-methyl The content ratio of imidazole and 2-ethoxyethanol is 7: 3. The spraying of the corrosion inhibitor 10 times is preferably configured to repeat the step of curing three or more times. In addition, to cure the corrosion inhibitor was heated for 1 hour at 80 ℃, 4 hours at 140 ℃, respectively.
표 1은 제 1 실시예에 따라 형성된 유리섬유 절연 로드와 종래의 절연 로드의 강도를 실험한 결과이다. 표 1에서 보듯이 충격강도와 압축강도 모두 제 1 실시예에 따른 절연 로드가 종래의 절연 로드에 비하여 크게 향상되었다.Table 1 shows the results of testing the strength of the glass fiber insulating rod and the conventional insulating rod formed according to the first embodiment. As shown in Table 1, both the impact strength and the compressive strength of the insulating rod according to the first embodiment are significantly improved compared to the conventional insulating rod.
표 2는 제 1 및 제 2 실시예에 따라 형성된 유리섬유 절연 로드와 종래의 절연 로드의 기계적 특성 및 전기적 특성을 비교한 것이다. 한편, 표 2에서 제 1 실시예와 제 2 실시예에 따른 절연 로드의 기계적 성능은 유사하고, 제 2 실시예에 따른 절연 로드는 내아크성 및 제 2 실시예에 따른 절연 로드는 내아크성 및 SF6 가스에 대한 내분해성을 증가시키기 위한 것이므로 내아크성 및 내분해성에 대한 실험한 수행하였다.Table 2 compares the mechanical and electrical properties of glass fiber insulating rods and conventional insulating rods formed according to the first and second embodiments. Meanwhile, in Table 2, the mechanical performances of the insulating rods according to the first and second embodiments are similar, and the insulating rods according to the second embodiment have arc resistance and the insulating rods according to the second embodiment have arc resistance. And experiments on arc and decay resistance were performed to increase the decay resistance to SF 6 gas.
표 2에서 보듯이, 종래의 절연 로드에 비하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 절연 로드는 인장강도, 충격강도, 압축강도 및 굽힘강도 등 모든 기계적 특성이 더 우수한 것으로 판명되었다. 또한, 체적 고유저항 등 전기적 특성도 더욱 우수함을 보여주었다. 또한, 제 2 실시예에 따른 절연 로드는 내아크성 및 SF6 가스에 대한 내분해성에 있어서 종래의 절연 로드보다 크게 향상된 결과를 보여주었다.As shown in Table 2, the insulating rod according to the first embodiment of the present invention was found to be superior to all conventional mechanical rods such as tensile strength, impact strength, compressive strength and bending strength. In addition, the electrical characteristics such as volume resistivity were also shown to be superior. In addition, the insulating rod according to the second embodiment showed a significantly improved result than the conventional insulating rods in arc resistance and decomposition resistance to SF 6 gas.
표 3은 제 2 실시예에 따른 절연 로드의 성능을 통상적인 고압 전기기기용 절연재료에 요구되는 기준 성능과 비교한 결과이다. 아래 표에서 보듯이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연 로드는 모든 항목에 있어서 통상적인 고압 전기기기용 절연재료가 요구하는 성능기준을 월등히 뛰어넘는 성능을 갖고 있음을 보여주었다.Table 3 shows the results of comparing the performance of the insulating rod according to the second embodiment with the standard performance required for a conventional insulating material for high voltage electrical equipment. As shown in the table below, the insulating rod according to the preferred embodiment of the present invention showed that the performance of the insulation material for the conventional high voltage electrical equipment is much higher than the performance standard required by all items.
이상에서 본 발명에 따른 에폭시 코팅 유리섬유의 제조방법을 실시예를 참고로 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 용이하게 다양한 변경 및 수정을 할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 오직 뒤에서 설명하는 특허청구범위에 의해서만 한정된다.The method for producing an epoxy coated glass fiber according to the present invention has been described in detail with reference to Examples. However, one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily make various changes and modifications without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention is limited only by the claims described below.
본 발명에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드는 로드의 내부에 생성되는 공동을 최대한 억제함으로서 절연 로드의 기계적 성능 및 전기적 성능을 크게 향상시킨다. The epoxy coated glass fiber insulating rod according to the present invention greatly improves the mechanical and electrical performance of the insulating rod by maximally suppressing the cavity generated inside the rod.
또한 본 발명에 따른 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드는 불산과 반응하지 않도록 에폭시 코팅 유리섬유 절연 로드의 외부를 부식 방지제로 코팅함으로써 불산과 실리카의 화학반응으로 인한 유리섬유의 부식을 방지할 수 있다.In addition, the epoxy coated glass fiber insulating rod according to the present invention can prevent the corrosion of the glass fiber due to the chemical reaction of the hydrofluoric acid and silica by coating the outside of the epoxy coated glass fiber insulating rod with a corrosion inhibitor so as not to react with the hydrofluoric acid.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020060017143A KR100737279B1 (en) | 2006-02-22 | 2006-02-22 | Method for preparing glass-fiber insulating rod coated with epoxy and glass-fiber insulating rod using the method |
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