KR100895673B1

KR100895673B1 - 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100895673B1
Application number: KR1020080065275A
Authority: KR
Inventors: 김홍태
Original assignee: (주)영일인더스트리
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2009-04-30

Abstract

본 발명은 각종 내화전선 및 내열전선의 도체를 피복하는 내화재로 사용되고 높은 유연성을 지니면서 절단 및 가공과정에서 유리섬유 가루가 발생되지 않는 전선피복용 글라스테이프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바인더로서 액상우레탄수지 55 ~ 65중량%와 충진재로서 경화시 수축감소 및 내구성 향상을 위한 석회석미분말 5 ~ 12중량%과 난연재로서 안티몬미분말 5 ~ 9중량%와 유연성 향상제로서 DMF(디메틸포름아마이드) 3 ~ 8중량%와 유기용제로서 톨루엔 2 ~ 6중량%와 점착성과 인장강도 향상 및 유리섬유 가루의 발생을 억제하기 위한 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제 8 ~ 12중량%가 고르게 교반 혼합된 난연코팅조성물을 유리섬유로 직조된 직물형태의 글라스테이프 양면에 일정두께로 도포하고 경화처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

내열전선, 내화전선, 내화재, 글라스테이프, 액상우레탄수지, 석회석미분말, 안티몬미분말

Description

난연코팅된 전선피복용 글라스테이프 및 그 제조방법{A incombustible glass tape for a covered wire and the making method thereof}

일반적으로 화재 발생시 각종 송전용 또는 통신용 전선은 외층의 피복재 등 이 불에 연소되어 박리되면 피복재 내측의 내용물 즉, 심재가 화재에 노출되어 화염으로부터 전혀 보호받지 못하게 되므로 전소되는데, 상기 케이블의 피복재가 화재에 의해 박리되어 그 내측의 내용물인 개재물과 절연체 등이 전소되면 심재인 도체가 노출되어 합선이나 단락 등의 현상이 야기되어 더욱 큰 화재로 번질 수 있는 위험성이 있었다.

이러한 문제점의 개선을 위해 종래에는 내열성 및 내화성이 우수하여 화재발생시 안전성이 높은 내화전선 및 내열전선이 개발되어 사용되고 있는데, 상기 내화전선 및 내열전선(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 도체(2)를 폴리에틸렌(PE)나 가교 폴리에틸렌(FR-XLPE) 등의 재질로 된 절연체(3)로 피복하고 상기 절연체(3)를 유리섬유(glass fiber) 재질로 된 글라스테이프 등의 내화재(4)로 피복처리하며, 상기와 같이 도체(2)의 외측을 절연체(3)와 내화재(4)로 피복한 심재를 그 용도 및 사용전압 등에 따라 하나 또는 다수개로 묶음 처리한 상태에서 상기 심재의 외부를 연소시 할로겐화 수소가스 등을 배출하지 않는 비할로겐 수지 등으로 된 개재물(5)과 부직포나 폴리프로필렌 테이프 등으로 된 피복재(6)와 PVC 등의 재질로 된 외피(7)로 차례로 피복처리하여 내화전선 및 내열전선(1)을 완성하게 된다.

그러나, 종래의 내화전선 및 내열전선(1)에 사용되는 내화재(4)는 통상의 유리섬유를 직조하여 직물형태로 제조된 글라스테이프(glass tape)로서 유리섬유의 특성상 고온에서 우수한 내열성 및 내화성을 지니는 장점은 있으나, 전선 제작과정 에서 도체(2)를 피복하기 위하여 상기 글라스테이프를 일정한 크기 및 길이로 재단하는 과정 및 상기 도체(2)에 글라스테이프를 테이핑(tapping)하는 과정 또는 완성된 내화전선 및 내열전선(1)을 설치하기 위하여 피복을 벗겨내는 과정에서 인체에 유해한 유리섬유 가루가 다량 발생되어 작업환경을 심각하게 오염시킴으로써 작업자들이 기피하는 현상이 발생되었으며, 또한 상기 글라스테이프 자체의 유연성이 크게 떨어져 테이핑작업시 작업효율이 매우 낮은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로 유리섬유로 직조된 글라스테이프의 양면에 액상우레탄수지와 석회석미분말과 안티몬미분말과 DMF(디메틸포름아마이드)와 톨루엔과 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제가 소정의 비율로 혼합된 난연코팅조성물을 일정두께로 도포하여 글라스테이프를 제조함으로써 높은 내열성 및 내화성을 확보하여 내화전선 및 내열전선의 내화재로 사용가능하도록 하면서도 절단 및 가공과정에서 유리섬유 가루가 거의 발생되지 않도록 하며, 또한 유연성 및 인장강도를 증대시켜 작업효율 및 내구성을 향상시키는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 바인더로서 액상우레탄수지 55 ~ 65중량%와 충진재로서 경화시 수축감소 및 내구성 향상을 위한 석회석미분말 5 ~ 12중량%과 난연재로서 안티몬미분말 5 ~ 9중량%와 유연성 향상제로서 DMF(디메틸포름아마이드) 3 ~ 8중량%와 유기용제로서 톨루엔 2 ~ 6중량%와 점착성과 인장강도 향상 및 유리섬유 가루의 발생을 억제하기 위한 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제 8 ~ 12중량%가 고르게 교반 혼합된 난연코팅조성물을 유리섬유로 직조된 직물형태의 글라스테이프 양면에 일정두께로 도포하고 경화처리하여 제조되는 것에 본 발명의 특징이 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 유리섬유로 직조된 글라스테이프의 양면에 액상우레탄수지와 석회석미분말과 안티몬미분말과 DMF(디메틸포름아마이드)와 톨루엔과 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제가 소정의 비율로 혼합된 난연코팅조성물을 일정두께로 도포하여 글라스테이프를 제조함으로써 높은 내열성 및 내화성을 확보하여 내화전선 및 내열전선의 내화재로 사용가능하도록 하면서도 절단 및 가공과정에서 유리섬유 가루가 거의 발생되지 않도록 하여 작업환경이 크게 개선되도록 할 수 있으며, 또한 유연성 및 인장강도를 증대시켜 작업효율 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프는 통상의 내화전선 및 내열전선의 도체를 피복하는 내화재로 사용되고 높은 유연성을 지니면서 절단 및 가공과정에서 유리섬유 가루가 발생되지 않도록 되어 있는 것으로, 바인더로서 액상우레탄수지 55 ~ 65중량%와 충진재로서 경화시 수축감소 및 내구성 향상을 위한 석회석미분말 5 ~ 12중량%과 난연재로서 안티몬미분말 5 ~ 9중량%와 유연성 향상제로서 DMF(디메틸포름아마이드) 3 ~ 8중량%와 유기용제로서 톨루엔 2 ~ 6중량%와 점착성과 인장강도 향상 및 유리섬유 가루의 발생을 억제하기 위한 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제 8 ~ 12중량%가 고르게 교반 혼합된 난연코팅조성물을 유리섬유로 직조된 직물형태의 글라스테이프 양면에 일정두께로 도포하고 소정의 온도에서 경화처리하여 제조된다.

상기 액상우레탄수지는 반응시 부생성물이 없으며 특유의 유연성과 내충격성을 갖는 폴리우레탄수지를 메틸에틸케톤(MEK), 디옥산, 초산부틸 등의 용제에 용해시킨 1액형의 액상 바인더로서 소정의 온도로 가열시 연질상태로 경화되도록 되어 있으며 유리섬유로 직조된 직물 사이에 가교역할을 하도록 되어 있고, 본 발명에서는 난연코팅조성물의 기본적인 바인더로 사용되고 전체 난연코팅조성물에 대하여 액상우레탄수지가 55 ~ 65중량% 첨가 혼합된다.

상기 액상우레탄수지로서 본 발명에서는 대한민국 강남화성(주)의 1액형 폴리우레탄수지를 사용하였다.

상기 석회석미분말은 유리섬유로 된 글라스테이프의 직물 사이의 공극에 충진되는 충진재로 사용되면서 난연코팅조성물의 경화시 유리섬유로 직조된 글라스테이프의 수축을 감소시키고 내구성을 향상시키기 위한 것으로 직물 사이에 고르게 충진되어 완성된 글라스테이프의 조직이 더욱 치밀해져 인장강도 및 내구성이 증진되도록 한다.

본 발명에서는 전체 난연코팅조성물에 대하여 석회석미분말이 5 ~ 12중량% 첨가 혼합되는데, 상기 석회석미분말이 12중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 난연코팅조성물의 접착력 및 결합력이 저하되어 직조된 글라스테이프로부터 쉽게 떨어지는 문제점이 발생되고 5중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 직물사이에 고르게 충진되지 못하여 인장강도 및 내구성 등이 향상되지 않는다.

또한, 상기 석회석미분말의 입도는 300 ~ 500mesh로 분쇄된 것을 사용하는데 상기 분쇄입도가 300mesh 미만으로 입자의 크기가 더 커지는 경우에는 직물사이에 고르게 충진되지 않을 뿐 아니라 난연코팅조성물에 균일하게 분산되지 못하여 불량제품이 다량 생산되는 문제점이 발생하게 된다.

상기 안티몬미분말은 백색, 무취의 준금속 분말로서 고온에서 매우 안정적인 특성을 지니고 있어 난연재로 첨가 혼합되며 전기전도성이 매우 낮아 완성된 글라스테이프를 내화전선 및 내열전선의 도체를 피복하는 내화재로 사용시 높은 내열성 및 내화성을 지니도록 하면서도 도체에 흐르는 전류에 전기적 영향을 주지 않도록 되어 있다.

본 발명에서는 전체 난연코팅조성물에 대하여 안티몬미분말이 5 ~ 9중량% 첨가 혼합되는데, 상기 안티몬미분말이 10중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 난연코팅조성물의 접착력 및 결합력이 저하될 뿐 아니라 전기전도성이 증가되어 도체에 흐르는 전류에 약한 전기적 영향을 주게 되며 5중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 난연성 향상을 기대하기 어렵게 된다.

또한, 상기 안티몬미분말의 입도는 300 ~ 500mesh로 분쇄된 것을 사용하는데 상기 분쇄입도가 300mesh 미만으로 입자의 크기가 더 커지는 경우에는 직물 사이에 고르게 충진되지 않을 뿐 아니라 난연코팅조성물에 균일하게 분산되지 못하여 불량제품이 다량 생산되는 문제점이 발생하게 된다.

상기 DMF(디메틸포름아마이드, N,N-Dimethyl formamide)는 무색 내지 담황색의 수용성 액체로서 상기 액상우레탄수지에 포함된 폴리우레탄수지와 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제 및 난연제인 안티몬미분말을 더욱 미세하게 용해시키는 용제로 작용되어 상기 액상우레탄수지 등의 경화시 유연성이 향상되도록 하고 완성된 글라스테이프의 표면이 부드럽게 가공되도록 함으로써 본 발명에 따른 난연코팅조성물이 도포된 글라스테이프를 권취하거나 도체에 피복시 유연성의 향상으로 매우 용이하게 감겨지도록 한다.

본 발명에서는 전체 난연코팅조성물에 대하여 DMF(디메틸포름아마이드)가 3 ~ 8중량% 첨가 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

상기 톨루엔은 통상의 유기용제로서 메틸벤젠이라고도 하며 화학식이 C₇H₈으로 특이한 냄새가 나는 무색 액체이며 분자량 92.14, 녹는점 -95℃, 끓는점 110.8℃로 본 발명에서는 난연코팅조성물에 포함된 각종 유기물을 용해하는 유기용제로 사용되며 전체 난연코팅조성물에 대하여 톨루엔이 2 ~ 6중량% 첨가 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

상기 SIS계 고체수지 접착제는 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(Styrene-Isoprene-Styrene Block Copolymer)를 주성분으로 하는 고무계 접착제로서 일반적으로 가소제(plasticizer)와 점착부여제(Tackifier)와 SIS 합성고무가 소정의 비율로 혼합된 것으로 점착성 및 응집력이 뛰어나 고무, 유리, 금속 등의 점착제로 사용되며, 본 발명에서는 유기용제인 상기 DMF(디메틸포름아마이드)와 톨루엔에 의해 액상으로 용해되어 직조된 유리섬유 입자를 더욱 견고하게 붙잡아 주는 역할을 하여 절단 및 가공공정에서 유리섬유 가루가 난연코팅조성물로부터 이탈되는 것을 억제하도록 되어 있다.

본 발명에서는 난연코팅조성물의 점착성을 향상시키기 위하여 전체 난연코팅조성물에 대하여 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제가 8 ~ 12중량% 첨가 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

상기 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제로서 본 발명에서는 대한민국 빅솔(주)의 TK-985 제품을 사용하였다.

또한, 본 발명에서는 전체 난연코팅조성물에 통상의 UV안료가 4 ~ 8중량% 첨가 혼합되어 소정의 색상을 나타내도록 하면서 햇볕에 노출시 변색되지 않도록 할 수 있다.

상기 액상우레탄수지와 석회석미분말과 안티몬미분말과 DMF(디메틸포름아마이드)와 톨루엔과 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제와 UV안료가 소정의 비율로 고르게 혼합 교반된 액상의 난연코팅조성물을 유리섬유로 직조된 직물형태의 글라스테이프 양면에 각각 0.5 ~ 2mm 정도의 두께로 도포하고 90 ~ 180℃의 온도에서 5 ~ 30분간 경화시켜 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프를 완성하게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따라 제조된 글라스테이프는 도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 내화전선 및 내열전선(1)의 내측에 위치되는 도체(2)를 감싼 절연체(3)의 외주면을 피복하는 내화재(4)로 사용되고 높은 내열성 및 내화성을 지녀 화재시 내측의 도체(2)가 불에 타지 않도록 하며, 상기 내화재(4)로 피복한 심재를 그 용도 및 사용전압 등에 따라 하나 또는 다수개로 묶음 처리한 상태에서 상기 심재의 외부를 연소시 할로겐화 수소가스 등을 배출하지 않는 비할로겐 수지 등으로 된 개재물(5)과 부직포나 폴리프로필렌 테이프 등으로 된 피복재(6)와 PVC 등의 재질로 된 외피(7)로 차례로 피복처리하여 내화전선 및 내열전선(1)을 완성하게 된다.

이하 본 발명에 따른 구체적인 실시예는 다음과 같다.

< 실시예 >

액상우레탄수지(강남화성(주)의 1액형 폴리우레탄수지) 60중량%와 400mesh의 입도를 지닌 석회석미분말 8중량%과 400mesh의 입도를 지닌 안티몬미분말 7중량%와 DMF(디메틸포름아마이드) 5중량%와 톨루엔 4중량%와 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제(대한민국 빅솔(주)의 TK-985 제품) 10중량%와 UV안료 6중량%를 고르게 교반 혼합하여 난연코팅조성물을 제조하고 상기 난연코팅조성물을 유리섬유로 직조된 직물형태의 글라스테이프 양면에 각각 1mm 두께로 일정하게 도포하고 130℃의 온도에서 8분간 경화시켜 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프를 완성하였다.

상기와 같이 제조된 글라스테이프를 내화재로 이용하여 절연체가 피복된 도체의 외측을 감싸 내열전선을 제조하였으며, 상기 내열전선을 2400mm 길이로 다수개 절단하여 전선의 난연성능을 평가하는 기준인 수직트레이 연소시험(IEEE 383)에 따라 한국 방재시험연구원에서 난연성을 시험측정하였으며 그 시험결과는 아래 <표 1>과 같다.

<표 1> IEEE 383에 따른 난연성 시험결과

구 분	평가기준	시험결과	성능평가	난연성판정
잔염시간	버너의 화염 제거시 자기소화성이 있어야함	40초 후 잔염이 소화됨	자기소화성 있음	난연성능 기준 (IEEE 383)에 적합함.
탄화된 연소길이	시험체가 전소되지 않아야 함	전체 길이 중 1540mm가 탄화됨	전소되지 않음	난연성능 기준 (IEEE 383)에 적합함.

상기 <표 1>에서와 같이 본 발명에 따른 글라스테이프를 내화전선 및 내열전선의 내화재로 사용시 전선의 난연성 판정기준(IEEE 383)에 적합하여 통상의 내화전선 및 내열전선의 제조시 적용가능함을 알 수 있었다.

한편, 종래의 유리섬유로만 직조된 글라스테이프의 인장강도는 대략 12kgf/15mm 정도인데 대하여 본 발명에 따른 글라스테이프의 경우에는 30kgf/15mm 이상으로 인장강도가 크게 향상되었고, 200℃정도로 가열된 오븐속에서 5분간 방치 하였을 때 종래 글라스테이프의 경우에는 직조된 유리섬유 사이에 무수한 공극이 존재하여 열수축율이 8% 이상을 나타내었으나 본 발명에 따른 글라스테이프의 경우에는 열수축율이 5%이하로 나타나 내구성 측면에서도 종래의 글라스테이프보다 우수하여 고품질의 내화전선 및 내열전선의 생산이 가능하게 된다.

또한, 종래의 유리섬유로만 직조된 글라스테이프와 유연성은 비슷하였으나 본 발명에 따른 글라스테이프는 도체에 피복시나 롤형태로 권취시 또는 절단 및 가공과정에서 인체에 유해한 유리섬유 가루가 거의 발생되지 않아 작업환경이 크게 개선되는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 내화전선 및 내열전선의 단면개략도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 내화전선 및 내열전선 2. 도체

3. 절연체 4. 내화재

5. 개재물 6. 피복재

7. 외피

Claims

액상우레탄수지와 석회석미분말과 안티몬미분말과 DMF(디메틸포름아마이드)와 톨루엔이 일정비율로 혼합된 난연코팅조성물이 도포처리된 내화내열 전선피복용 글라스테이프에 있어서, 바인더로서 액상우레탄수지 55 ~ 65중량%와 충진재로서 경화시 수축감소 및 내구성 향상을 위한 석회석미분말 5 ~ 12중량%과 난연재로서 안티몬미분말 5 ~ 9중량%와 유연성 향상제로서 DMF(디메틸포름아마이드) 3 ~ 8중량%와 유기용제로서 톨루엔 2 ~ 6중량%와 점착성과 인장강도 향상 및 유리섬유 가루의 발생을 억제하기 위한 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제 8 ~ 12중량%가 고르게 교반 혼합된 난연코팅조성물을 유리섬유로 직조된 직물형태의 글라스테이프의 양면에 각각 일정두께로 도포하고 경화처리하여 제조된 것을 특징으로 하는 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프.
제 1항에 있어서, 상기 난연코팅조성물은 UV안료 4 ~ 8중량%가 첨가 혼합되어 색상을 나타내도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프.
제 1항에 있어서, 상기 석회석미분말과 안티몬미분말은 각각 300 ~ 500mesh의 입도로 분쇄된 것을 특징으로 하는 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프.
액상우레탄수지와 석회석미분말과 안티몬미분말과 DMF(디메틸포름아마이드)와 톨루엔이 일정비율로 혼합된 난연코팅조성물이 도포되고 일정온도에서 경화처리된 내화내열 전선피복용 글라스테이프의 제조방법에 있어서, 바인더로서 액상우레탄수지 55 ~ 65중량%와 충진재로서 경화시 수축감소 및 내구성 향상을 위하여 300 ~ 500mesh의 입도로 분쇄된 석회석미분말 5 ~ 12중량%과 난연재로서 300 ~ 500mesh의 입도로 분쇄된 안티몬미분말 5 ~ 9중량%와 유연성 향상제로서 DMF(디메틸포름아마이드) 3 ~ 8중량%와 유기용제로서 톨루엔 2 ~ 6중량%와 점착성과 인장강도 향상 및 유리섬유 가루의 발생을 억제하기 위한 SIS(스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체)계 고체수지 접착제 8 ~ 12중량%가 고르게 교반 혼합하여 난연코팅조성물을 제조하고 상기 난연코팅조성물을 유리섬유로 직조된 직물형태의 글라스테이프의 양면에 각각 0.5 ~ 2mm의 두께로 도포한 다음 90 ~ 180℃의 온도에서 5 ~ 30분간 경화처리하여 제조하는 것을 특징으로 하는 난연코팅된 전선피복용 글라스테이프의 제조방법.