KR100899436B1 - 전선피복용 합지절연필름 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 송전용 또는 통신용 전선의 도선을 피복하여 내전압 및 내열성을 향상시키면서 각 도선의 용이한 식별이 가능하도록 하는 절연필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분산제 및 색상강화제로서 비닐아세테이트수지 8 ~ 12중량%와 바인더로서 우레탄수지 20 ~ 45중량%와 내열성 향상을 위한 셀룰로이드수지 2 ~ 6중량%와 블로킹현상의 방지를 위한 블로킹방지제 1 ~ 3중량%와 색상발현을 위한 안료 8 ~ 25중량%와 희석제로서 톨루엔 5 ~ 10중량%와 진용제로서 메틸에틸케톤 10 ~ 15중량%와 에틸아세테이트 20 ~ 40중량%가 고르게 교반 혼합된 합지용도료조성물을 소정의 두께를 지닌 플라스틱 필름의 상면부에 일정두께로 도포하고 상기 합지용도료조성물이 도포된 플라스틱 필름 위에 다른 플라스틱 필름을 하나로 합지시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 전선피복용 합지절연필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

합지용도료조성물, 비닐아세테이트수지, 우레탄수지, 셀룰로이드수지, 블로킹방지제, 플라스틱 필름, 합지절연필름

Description

전선피복용 합지절연필름 및 그 제조방법{The insulated union tape for a covered wire and the making method thereof}

본 발명은 각종 송전용 또는 통신용 전선의 도선을 피복하여 내전압 및 내열성을 향상시키면서 각 도선의 용이한 식별이 가능하도록 하는 절연필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분산제 및 색상강화제로서 비닐아세테이트수지 8 ~ 12중량%와 바인더로서 우레탄수지 20 ~ 45중량%와 내열성 향상을 위한 셀룰로이드수지 2 ~ 6중량%와 블로킹현상의 방지를 위한 블로킹방지제 1 ~ 3중량%와 색상발현을 위한 안료 8 ~ 25중량%와 희석제로서 톨루엔 5 ~ 10중량%와 진용제로서 메틸에틸케톤 10 ~ 15중량%와 에틸아세테이트 20 ~ 40중량%가 고르게 교반 혼합된 합지용도료조성물을 소정의 두께를 지닌 플라스틱 필름의 상면부에 일정두께로 도포하고 상기 합지용도료조성물이 도포된 플라스틱 필름 위에 다른 플라스틱 필름을 하나로 합지시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 전선피복용 합지절연필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 송전용 또는 통신용 전선은 전기 시설물이나 전기 기기가 동작할 수 있는 에너지원인 고전압을 공급하거나 각종 통신을 위한 케이블로서 사용되는 전선으로, 내열, 내화성을 가지면서 내전압 특성도 향상되어야만 전압 손실을 막을 수 있음은 물론 고전압에 의한 안전 사고의 발생도 방지할 수 있으므로 내부에 구비된 각 도선을 절연필름으로 피복처리하여 절연성을 향상시키도록 되어 있다.

이러한 상기 송전용 또는 통신용 전선은 심재(心材)인 하나 또는 다수의 가닥으로 된 도선을 폴리에틸렌(PE) 등의 재질로서 각 도선의 용도에 따른 식별을 위하여 각각의 색상이 표면인쇄된 절연필름으로 피복하고 상기 절연필름을 유리섬유(glass fiber) 재질과 같은 글라스테이프 등의 내화재로 피복처리하며, 상기와 같이 도선의 외측을 절연필름과 내화재로 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 개재물과 부직포나 폴리프로필렌 테이프 등으로 된 피복재와 PVC 등의 재질로 된 외피로 피복처리하여 완성하게 된다.

상기 송전용 또는 통신용 전선에 사용되는 종래의 절연필름은 폴리에틸렌(PE) 또는 가교 폴리에틸렌(XLPE) 재질 등으로 되어 있으며 그 두께가 대략 0.01 ~ 0.1mm 정도로 한쪽면에는 각종 색상의 잉크로 표면인쇄되어 있어 각 도선에 피복시 그 용도에 따라 색상을 달리하여 피복처리함으로써 작업자가 육안으로 용이 하게 식별가능하도록 되어 있다.

그러나, 종래의 절연필름은 단순히 폴리에틸렌(PE) 또는 가교 폴리에틸렌(XLPE) 재질로만 되어 있어 내전압 및 내열성이 낮고 피복처리시 표면인쇄된 부분이 도선의 외주면에 맞닿도록 되어 있어 도선이 대략 170 ~ 180℃의 온도로 가온될 경우 표면인쇄된 잉크성분이 녹아 도선에 들러붙으면서 이물질로 작용하게 되어 통전을 방해하거나 과열을 발생시키고 색상이 쉽게 변색되어 색상 구분이 되지 않는 문제점이 있었으며, 또한 전선의 연결 및 시공시 전선 피복을 벗겨내는 과정에서 표면 인쇄된 잉크성분이 도선에 묻어 이물질로 작용하므로 원활한 통전을 위해 상기 도선에 묻어있는 잉크성분을 깨끗이 벗겨내면서 작업해야 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로 비닐아세테이트수지와 우레탄수지와 셀룰로이드수지와 블로킹방지제와 안료와 톨루엔과 메틸에틸케톤과 에틸아세테이트가 소정의 비율로 혼합된 합지용도료조성물을 플라스틱 필름의 상면부에 일정두께로 도포하고 그 위에 다른 플라스틱 필름을 하나로 합지시켜 합지절연필름을 제조함으로써 종래의 절연필름보다 내전압 및 내열성이 크게 향상되도록 하면서 도선에 피복시 합지용도료조성물이 도선에 직접 맞닿지 않아 도선에 녹아 들러붙지 않고 인장강도가 증대되어 내구성이 향상되며, 또한 전선 피복을 벗겨내는 과정에서 도료성분이 도선에 묻거나 작업자의 손에 묻지 않아 작업성이 크게 향상되도록 하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 분산제 및 색상강화제로서 비닐아세테이트수지 8 ~ 12중량%와 바인더로서 우레탄수지 20 ~ 45중량%와 내열성 향상을 위한 셀룰로이드수지 2 ~ 6중량%와 블로킹현상의 방지를 위한 블로킹방지제 1 ~ 3중량%와 색상발현을 위한 안료 8 ~ 25중량%와 희석제로서 톨루엔 5 ~ 10중량%와 진용제로서 메틸에틸케톤 10 ~ 15중량%와 에틸아세테이트 20 ~ 40중량%가 고르게 교반 혼합된 합지용도료조성물을 소정의 두께를 지닌 플라스틱 필름의 상면부에 일정두께로 도포하고 상기 합지용도료조성물이 도포된 플라스틱 필름 위에 다른 플라스틱 필름을 하나로 합지시켜 제조되는 것에 본 발명의 특징이 있다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 비닐아세테이트수지와 우레탄수지와 셀룰로이드수지와 블로킹방지제와 안료와 톨루엔과 메틸에틸케톤과 에틸아세테이트가 소정의 비율로 혼합된 합지용도료조성물을 플라스틱 필름의 상면부에 일정두께로 도포하고 그 위에 다른 플라스틱 필름을 하나로 합지시켜 합지절연필름을 제조함으로써 종래의 절연필름보다 내전압 및 내열성이 크게 향상되도록 하면서 도선에 피복시 합지용도료조성물이 도선에 직접 맞닿지 않아 도선에 녹아 들러붙지 않고 인장강도가 증대되어 내구성이 향상되도록 할 수 있으며, 또한 전선 피복을 벗겨내는 과정에서 도료성분이 도선에 묻거나 작업자의 손에 묻지 않아 작업성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전선피복용 합지절연필름은 각종 송전용 또는 통신용 전선의 도선을 피복하여 내전압 및 내열성을 향상시키면서 각 도선에 피복시 그 용도에 따라 색상을 달리하여 피복처리함으로써 작업자가 육안으로 용이하게 식별가능하도록 하는 절연필름으로서, 분산제 및 색상강화제로서 비닐아세테이트수지 8 ~ 12중량% 와 바인더로서 우레탄수지 20 ~ 45중량%와 내열성 향상을 위한 셀룰로이드수지 2 ~ 6중량%와 블로킹현상의 방지를 위한 블로킹방지제 1 ~ 3중량%와 특정 색상발현을 위한 안료 8 ~ 25중량%와 희석제로서 톨루엔 5 ~ 10중량%와 진용제로서 메틸에틸케톤 10 ~ 15중량%와 에틸아세테이트 20 ~ 40중량%가 고르게 교반 혼합된 합지용도료조성물을 소정의 두께를 지닌 플라스틱 필름의 상면부에 일정두께로 도포하고 상기 합지용도료조성물이 도포된 플라스틱 필름 위에 다른 플라스틱 필름을 하나로 합지시켜 제조된다.

상기 비닐아세테이트수지는 아세트산비닐(vinyl acetate)을 에멀젼화중합시켜 제조된 합성수지로 무색투명하며 도료나 에멀젼페인트 또는 접착제의 용도로사용되며 도막형성시 투명성, 내광성, 접착성 등이 우수하고, 본 발명에서는 안료를 분산시켜 도막형성이 잘 이루어지도록 하면서 더욱 선명한 색상이 발현되도록 하기 위하여 전체 합지용도료조성물에 대하여 비닐아세테이트수지가 8 ~ 12중량% 첨가 혼합된다.

상기 우레탄수지는 접착력이 강하고 반응시 부생성물이 없으며 특유의 유연성과 내충격성을 갖는 수지로서 진용제인 상기 메틸에틸케톤(MEK)과 에틸아세테이트에 의해 용해되어 1액형의 액상 바인더로 작용하고 소정의 온도로 가온시 연질상태로 경화되도록 되어 있으며, 본 발명에서는 플라스틱 필름에 접착시 가장 뛰어난 호환성을 지녀 기본적인 바인더로 사용되고 전체 합지용도료조성물에 대하여 우레 탄수지가 20 ~ 45중량% 첨가 혼합된다.

상기 셀룰로이드수지는 투명성, 가소성(plasicity, 可塑性: 작용한 외력으로 생긴 변형이 외력 제거시에도 변형된 상태로 남는 성질), 가공성이 뛰어난 수지로서 인장강도 및 내열성이 높아 본 발명에서는 합지절연필름의 내열성 및 인장강도 증진을 위해 첨가되며 전체 합지용도료조성물에 대하여 셀룰로이드수지가 2 ~ 6중량% 첨가 혼합된다.

본 발명에서는 셀룰로이드수지로서 초산셀룰로오즈(cellulose acetate)수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 블로킹방지제(anti-blocking agent)는 플라스틱 필름의 합지시 필름끼리 밀착되게 합지되지 않고 표면에 잔주름이 발생하거나 구겨지는 현상을 방지하기 위한 것으로, 본 발명에서는 전체 합지용도료조성물에 대하여 블로킹방지제 1 ~ 3중량%으로 소량 첨가 혼합되며, 3중량%를 초과하는 경우에는 플라스틱 필름간의 접착성이 크게 저하되어 쉽게 탈리되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명에서는 상기 블로킹방지제로서 실리카, 실리콘, 탈크, 활석 등을 선택적으로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 안료는 흑색, 적색, 녹색, 청색, 백색, 황색 등의 다양한 색상발현을 위한 것으로 선택된 특정 색상의 시판 안료를 전체 합지용도료조성물에 대하여 8 ~ 25중량% 첨가 혼합하며, 필요에 따라서는 상기 안료를 다양한 색상으로 혼합하여 각종 상호나 숫나 또는 무늬 등이 표현되도록 할 수 있다.

상기 톨루엔은 통상의 유기용제로서 메틸벤젠이라고도 하며 화학식이 C₇H₈으로 특이한 냄새가 나는 무색 액체이며 분자량 92.14, 녹는점 -95℃, 끓는점 110.8℃로 본 발명에서는 합지용도료조성물의 점성도를 낮추어 얇고 고른 도막을 얻기 위한 희석제로 사용되며 전체 합지용도료조성물에 대하여 톨루엔이 5 ~ 10중량% 첨가 혼합된다.

상기 메틸에틸케톤(methylethylketone, MEK)과 에틸아세테이트(ethyl acetate)는 각종 유기물을 용해시키는 통상의 유기용제로서 상기 비닐아세테이트수지와 셀룰로이드수지와 우레탄수지를 용해시켜 합지용도료조성물의 용해성, 흐름성, 점도조절을 향상시키는 진용제로 사용되며, 본 발명에서는 전체 합지용도료조성물에 대하여 메틸에틸케톤 10 ~ 15중량%와 에틸아세테이트 20 ~ 40중량%가 첨가 혼합된다.

상기와 같이 제조된 합지용도료조성물을 0.01 ~ 0.05mm의 두께를 지닌 플라스틱 필름의 상면부에 0.01 ~ 0.03mm 두께로 고르게 도포하고 60 ~ 90℃의 온도의 열풍이 가해지는 드라이 건조기에서 2 ~ 15분간 통과시켜 반건조되도록 하고 상기 합지용도료조성물이 반건조된 플라스틱 필름과 0.01 ~ 0.05mm의 두께를 지닌 다른 플라스틱 필름을 통상의 압축롤러에 함께 통과시켜 하나로 합지시키되, 상기 합지용도료조성물이 가운데부분에 위치되도록 하여 합지용도료조성물의 상면 및 하면 모두에 플라스틱 필름이 일체로 적층 부착된 상태로 합지되도록 하고, 경화실에서 50 ~ 70℃ 정도의 온도로 44 ~ 52시간 동안 경화시켜 합지절연필름을 완성하게 된다.

상기 플라스틱 필름은 강도와 내열성 등의 물성이 우수한 폴리에스테르계 필름으로 PET(Polyethylene Terephthalate)나 PBT(Polybutylene Terephthalate) 등의 재질이 사용된다.

또한, 상기 반건조과정에서 90℃를 초과하여 건조시킬 경우에는 합지용도료조성물이 플라스틱 필름에 지나치게 건조된 상태로 되어 다른 플라스틱 필름이 견고하게 부착되지 않으며, 반대로 60℃ 미만으로 건조시킬 경우에는 합지용도료조성물이 미건조된 상태에서 다른 플라스틱 필름이 부착되어 미건조된 합지용도료조성물이 접착층 사이의 외측으로 흘러나오게 되는 문제점이 발생한다.

상기와 같이 본 발명에 따라 제조된 합지절연필름(3)은 도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 송전용 또는 통신용 전선(1)의 심재(心材)인 하나 또는 복수의 가닥으로 된 도선(2)을 각 도선(2)의 용도에 따라 특정 색상으로 된 합지절연필름(3)으로 각각 피복하여 도선(2)의 식별이 용이하도록 하면서 내전압 및 내열성이 향상된 전선(1)을 제공하게 되며, 상기 합지절연필름(3)의 외주면을 유리섬유(glass fiber) 재질과 같은 글라스테이프 등의 내화재(4)로 피복처리하고 그 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 피복처리하여 송전용 또는 통신용 전선(1)을 완성하게 된다.

이하 본 발명에 따른 구체적인 실시예는 다음과 같다.

< 실시예 >

비닐아세테이트수지 10중량%와 우레탄수지 28중량%와 셀룰로이드수지 4중량%와 블로킹방지제(실리카) 2중량%와 안료 12중량%와 톨루엔 7중량%와 메틸에틸케톤 12중량%와 에틸아세테이트 25중량%가 고르게 교반 혼합된 합지용도료조성물을 제조하고, 상기 합지용도료조성물을 0.01mm, 0.015mm, 0.02mm, 0.03mm, 0.045mm의 두께를 지닌 PET재질의 플라스틱 필름의 상면부에 각각 0.01mm두께로 도포하고 상기 합지용도료조성물이 도포된 각 플라스틱 필름을 75℃의 열풍이 가해지는 드라이 건조기에서 10분간 통과시켜 합지용도료조성물이 반건조되도록 하고, 상기 각 플라스틱 필름과 동일한 재질 및 두께를 지닌 다른 플라스틱 필름과 상기 합지용도료조성물이 반건조된 플라스틱 필름을 각각 압축롤러에 통과시켜 하나로 합지시키되, 상기 합지용도료조성물이 가운데 부분에 위치되도록 하여 합지용도료조성물의 상면 및 하면 모두에 플라스틱 필름이 일체로 적층 부착된 상태로 합지되도록 하고, 통상의 경화실에서 60℃의 온도로 48시간 동안 경화시켜 0.03mm, 0.04mm, 0.05mm, 0.07mm, 0.1mm 두께를 지닌 합지절연필름을 각각 완성하였다.

상기와 같이 제조된 각 합지절연필름의 인장강도와 200℃에서의 열수축율과 내전압(withstanding voltage)을 각각 측정하였으며, 종래의 방법으로 표면인쇄처리된 폴리에틸렌 재질의 시판 절연필름(두께 0.05mm)을 비교예로 채택하여 그 결과를 <표 1>에 나타내었다.

< 표 1 > 인장강도, 열수축율, 내전압 측정결과

합지절연필름의 두께	인장강도(kgf/mm)	열수축율(%)	내전압(kV)
0.03mm	15	3	4.0
0.04mm	16	3	5.0
0.05mm	16	3	7.0
0.07mm	16	3	8.0
0.1mm	17	3	9.0
비교예 (두께 0.05mm)	10	5	3.0

상기와 같이 본 발명에 따라 제조된 합지절연필름은 인장강도에 있어서 비교예보다 50% 이상의 높은 인장강도를 나타내 내구성이 향상되었음을 알 수 있었으며, 열수축율에 있어서 200℃로 가온된 오븐속에서 5분간 방치하였을 때 종래의 절연필름은 열수축율이 5% 이상을 나타내었으나 본 발명에 따른 합지절연필름은 모두 3% 이하로 나타나 내열성이 우수함을 알 수 있었으며, 내전압측정에 있어서도 종래의 절연필름보다 더 높은 내전압을 유지하여 절연내력(絶緣耐力, dielectric strength)이 상대적으로 뛰어남을 알 수 있었다.

또한, 상기 비교예의 절연필름은 170℃ 이상으로 가온될 경우 절연필름에 표면 인쇄된 잉크성분이 녹아 도선에 묻어나게 되며 색상이 변색되는 문제점이 있으나, 본 발명에 따른 합지절연필름은 200 ~ 280℃정도의 온도에서도 합지용도료조성물이 녹지않고 색상도 변색되지 않아 도선이 고온으로 가열될 경우에도 안정적으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합지절연필름이 통상의 송전용 또는 통신용 전선에 적용된 상태의 사시개략도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 전선

2. 도선

3. 합지절연필름

4. 내화재

5. 개재물

6. 피복재

7. 외피

Claims (4)

1. 송전용 또는 통신용 전선의 도선을 피복하는 절연필름에 있어서, 분산제 및 색상강화제로서 비닐아세테이트수지 8 ~ 12중량%와 바인더로서 우레탄수지 20 ~ 45중량%와 내열성 향상을 위한 셀룰로이드수지 2 ~ 6중량%와 블로킹현상의 방지를 위한 블로킹방지제 1 ~ 3중량%와 색상발현을 위한 안료 8 ~ 25중량%와 희석제로서 톨루엔 5 ~ 10중량%와 진용제로서 메틸에틸케톤 10 ~ 15중량%와 에틸아세테이트 20 ~ 40중량%가 고르게 교반 혼합된 합지용도료조성물을 플라스틱 필름의 상면부에 일정두께로 도포하고 상기 합지용도료조성물이 도포된 플라스틱 필름 위에 다른 플라스틱 필름을 하나로 합지시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 전선피복용 합지절연필름.
2. 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱 필름은 0.01 ~ 0.05mm의 두께를 지닌 폴리에스테르계의 PET(Polyethylene Terephthalate)나 PBT(Polybutylene Terephthalate) 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전선피복용 합지절연필름.
3. 송전용 또는 통신용 전선의 도선을 피복하는 절연필름의 제조방법에 있어서, 분산제 및 색상강화제로서 비닐아세테이트수지 8 ~ 12중량%와 바인더로서 우레탄수지 20 ~ 45중량%와 내열성 향상을 위한 셀룰로이드수지 2 ~ 6중량%와 블로킹현상의 방지를 위한 블로킹방지제 1 ~ 3중량%와 색상발현을 위한 안료 8 ~ 25중량%와 희석제로서 톨루엔 5 ~ 10중량%와 진용제로서 메틸에틸케톤 10 ~ 15중량%와 에틸아세테이트 20 ~ 40중량%를 고르게 교반 혼합하여 합지용도료조성물을 제조하고, 상기 합지용도료조성물을 플라스틱 필름의 상면부에 0.01 ~ 0.03mm 두께로 도포하고 60 ~ 90℃의 열풍이 가해지는 드라이 건조기에서 2 ~ 15분간 통과시켜 반건조되도록 하며 상기 합지용도료조성물이 반건조된 플라스틱 필름과 다른 플라스틱 필름을 통상의 압축롤러에 함께 통과시켜 하나로 합지시키되, 상기 합지용도료조성물이 가운데부분에 위치되도록 하여 합지용도료조성물의 상면 및 하면 모두에 플라스틱 필름이 일체로 적층 부착된 상태로 합지되도록 하고, 경화실에서 50 ~ 70℃의 온도로 44 ~ 52시간 동안 경화시켜 완성되는 것을 특징으로 하는 전선피복용 합지절연필름의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 플라스틱 필름은 0.01 ~ 0.05mm의 두께를 지닌 폴리에스테르계의 PET(Polyethylene Terephthalate)나 PBT(Polybutylene Terephthalate) 재질로 되어 있는 것을 특징으로 하는 전선피복용 합지절연필름의 제조방법.

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