KR101013804B1 - 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선에 관한 것으로, 복수의 다발로 이루어진 동피복 알루미늄 선재, 상기 동피복 알루미늄 선재를 감싸는 제1 절연체, 상기 제1 절연체의 외주부에 위치하는 아라미드 섬유 계열의 인장 부재 및 상기 인장 부재를 감싸는 제2 절연체를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선을 이용하는 것에 의해, 절연전선의 무게 및 제조단가를 낮출 수 있고, 절연전선의 인장 강도를 향상시킬 수 있다.
동피복, 절연전선, 폴리염화비닐, 아라미드, 단량체

Description

동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선 {A covered wire fabricated having copper clad aluminium}
본 발명은 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선에 관한 것으로, 특히 동피복 알루미늄 선재가 집합된 절연체의 외측에 아라미드 계열의 섬유를 위치시켜 인장 강도가 향상된 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선에 관한 것이다.
일반적으로 절연전선은 일반전기 공작물, 전기기기의 배선, 송/배전선로 또는 염해지역에 이용되는 등과 같이 다양한 목적에 따라 제작되어 사용된다. 이러한 절연전선은 전류가 통하게 하는 기능을 하는 도체층과, 이를 둘러싸고 있는 절연 피복층이나 시스체와 같은 절연층을 포함하고 있다. 상기 도체층은 구리, 알루미늄 등의 금속으로 제조되고, 절연층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리염화비닐 등의 절연성 재료를 이용하여 형성된다. 이러한 절연성 재료는 절연전선의 종류 또는 용도에 따라 적합한 전기적 특성, 기계적 특성 및 화학적 특성을 요구한다.
이와 같은 절연성 재료를 이용하여 전선을 제조하는 기술의 일례가 하기 문 헌 1(폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 다층 절연전선)에 개시되어 있다.
하기 문헌 1에 있어서는, 도 1에서 도시한 바와 같이 중심의 도체(1)를 차례로 감싸고, 절연 수지로 이루어진 제1층(2)과 제2층(3), 및 폴리아미드로 형성된 제3피복층(4)을 구비하는 다층 절연전선(5)이 제시되어 있다. 상기 제1층(2) 및 제2층(3)의 각각은 폴리부틸렌테레프탈레이트, 스타이렌-에틸렌-부타디엔-스타이렌 공중합체, 폴리에스터 일래스토머 및 티타늄디옥사이드로 이루어진 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지 조성물로 이루어진다.
따라서, 이러한 다층 절연전선(5)은 흐름성 및 압출 가공성이 우수한 수지 조성물을 사용함으로써 와이어 외관, 내열성, 내마모성, 납땜성 및 절연특성이 개선되어 소형화 및 고성능화된 전자제품에 적용될 수 있다.
한편, 폴리프로필렌계 수지를 이용하여 전선을 제조하는 기술의 일례가 하기 문헌 2(절연전선)에 개시되어 있다.
하기 문헌 2에 있어서는, 중심의 도체를 감싸는 절연전선의 구부림 탄성율이 200MPa이하인 수지조성물로 이루어지는 절연전선이 제시되어 있다. 이러한 수지조성물은 에틸렌과 프로필렌의 적절한 중합단위로 이루어진 프로필렌-에틸렌랜덤 공중합체 및 폴리프로필렌으로 이루어진다. 따라서, 내절연파괴성, 굴곡성, 내수성 및 내유성이 우수한 절연전선을 제조할 수 있다.
[문헌 1] 대한민국 등록특허공보 제10-0617706호 (2006. 08. 22 등록)
[문헌 2] 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0030549호 (2004. 04. 09 공개)
그러나 상기 문헌 1 및 2에 개시된 기술에 있어서는 선로에 설치된 절연전선의 인장 강도와 같은 기계적 강도가 약해져 절연전선에서 처짐 현상이 발생할 수 있다는 문제가 있었다.
또한, 상기 문헌 1 및 2에 개시된 기술에 있어서는 중심의 도체로 동(Cu)을 사용함으로써 전선의 제조경비가 증가한다는 문제도 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 절연전선의 인장력과 같은 기계적 강도를 보강하여 절연전선의 처짐 현상을 방지할 수 있는 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 중심의 도체로 사용되는 동선(Cu wire) 대신에 이와 비슷한 전기저항을 갖는 동피복 알루미늄 도체를 사용함으로써 절연전선의 무게를 줄이고, 상대적으로 고가인 동선을 최소로 사용함으로써 제조경비를 줄일 수 있는 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선은 복수의 다발로 이루어진 동피복 알루미늄 선재, 상기 동피복 알루미늄 선재를 감싸는 제1 절연체, 상기 제1 절연체의 외주부에 위치하는 아라미드 섬유 계열의 인장 부재 및 상기 인장 부재를 감싸는 제2 절연체를 포함하는 것을 특 징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선의 상기 제1 절연체 또는 상기 제2 절연체는 절연성 베이스 수지 50.8중량% ~ 52.8중량%, 티오티엠(TOTM) 가소제 26.5중량% ~ 29중량%, 비피에이(BPA) 가소제 0.05중량% ~ 0.2중량%, 안정제 2.55중량% ~ 4.95중량%, 제1 충전제 4.0중량% ~ 6.0중량%, 제2 충전제 9.0중량% ~ 11.0중량% 및 난연 가소제 1.0중량% ~ 3.0중량%로 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선의 상기 안정제는 티엘에스(TLS) 2.0중량% ~ 4.0중량%, 디비엘(DBL) 0.4중량% ~ 0.6중량% 및 스테아린산 납 0.15중량% ~ 0.35중량%로 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선의 상기 제1 충전제는 카올리나이트이고, 상기 제2 충전제는 탄산칼슘이며, 상기 난연 가소제는 안티몬 옥사이드인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선의 상기 절연성 베이스 수지는 폴리 에틸렌 또는 폴리염화비닐인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선의 상기 인장 부재는 상기 제1 절연체의 길이방향을 따라 복수로 형성된 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선의 상기 동피복 알루미늄 선재는 2.3mm 내지 2.6mm의 직경으로 제조된 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선에 의하면, 중심 도체로 동(Cu) 대신에 동피복 알루미늄 선재를 이용함으로써 절연전선의 무게를 줄일 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선에 의하면, 고가의 비철금속인 동을 최소한으로 사용하여 절연전선의 제조단가를 낮출 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선에 의하면, 아라미드 계열의 섬유를 제1 절연체의 가장자리에 집합시켜 절연전선의 인장 강도를 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 상세하게 설명한다.
또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 절연전선을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 절연전선을 부분 절개하여 보여주는 부분절개 사시도이다.
도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 절연전선(10)은 동피복 알루미늄 선재(11)를 포함하여 구성된다. 상기 동피복 알루미늄 선재(11)는 알루미늄 재질의 심선과 상기 심선을 감싸는 구리 재질의 피복선으로 구성된다. 상기 동피복 알루미늄 선재(11)는 복수의 다발, 예를 들어 심선을 구비하는 피복선 2개 내지 8개가 다발로 이루어져 구성될 수 있다. 또한, 상기 동피복 알루미늄 선재(11)는 원형 또는 사각형과 같은 단면으로 형성될 수 있다.
상기 동피복 알루미늄 선재(11)는 절연전선에 적용할 경우 약 1% 정도 늘어나는 구리선(copper wire)보다 연신율(elongation)이 높으므로 구리선보다 큰 직경으로 제조된다. 예를 들어, 상기 구리선의 직경이 2mm인 경우에 절연전선에 적용되는 동피복 알루미늄 선재(11)는 2.05mm의 직경으로 제조되어야 한다. 상기 동피복 알루미늄 선재(11)는 2.3mm 내지 2.6mm의 직경으로 제조되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 구리선과 동일한 전기저항을 구비하는 동피복 알루미늄 선재(11)를 중심 도체로 사용함으로써 절연전선(10)의 무게를 줄여 경량화할 수 있다. 또한, 알루미늄에 비하여 상대적으로 고가인 구리를 최소로 사용함으로써 절연전선(10)의 제조단가를 낮출 수 있다. 상기 동피복 알루미늄 선재(11)에 관한 내용은 본 출원인에 의한 한국등록특허 제10-0802629호(2008.02.01 등록)에 자세하게 기재되어 있어 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 동피복 알루미늄 선재(11)는 제1 절연체(12)로 감싸져 있다. 상기 제1 절연체(12)는 절연성능이 우수한 합성수지 재료, 예를 들어 폴리에틸렌(Polyethylene; PE) 또는 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride; PVC)을 사용하여 제조될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 절연전선은 폴리염화비닐을 중심으로 설명하기로 한다. 이 경우, 상기 절연전선(10)은 그 기본 소재를 구성하는 절연성 베이스 수지(base resin) 50.8중량% ~ 52.8중량%, 티오티엠(Tri-Octyl Tri Mellitate; TOTM) 가소제 26.5중량% ~ 29중량%, 비피에이(Bisphenol A; (CH3)2C(C6H4OH)2) 가소제 0.05중량% ~ 0.2중량%, 안정제 2.55중량% ~ 4.95중량%, 제1 충전제 4.0중량% ~ 6.0중량%, 제2 충전제 9.0중량% ~ 11.0중량% 및 난연 가소제 1.0중량% ~ 3.0중량%로 형성될 수 있다.
또한, 상기 절연성 베이스 수지로는 플라스틱 단량체(plastic monomer)의 중합도(degree of polymerization)가 1700인 한화(주), 엘지화학 또는 다우케미컬(Dow Chemical)의 제품이 이용될 수 있다. 상기 안정제는 티엘에스(Tribasic Lead Sulfate; 3PbO·PbSO4·H2O;TLS) 2.0중량% ~ 4.0중량%, 디비엘(Dibasic Lead Stearate; 2PbO·Pb(C17H35COO)2; DBL) 0.4중량% ~ 0.6중량% 및 스테아린산 납(Lead Stearate; Pb(C17H35COO)2) 0.15중량% ~ 0.35중량%로 형성될 수 있다.
이에 더하여, 제1 충전제는 카올리나이트(Al2O3·2SiO2·2H2O)이고, 제2 충전제는 탄산칼슘(CaCO3)이며, 난연 가소제는 안티몬 옥사이드(Sb2O3)로 형성될 수 있다.
상기 제1 절연체(12)의 외주부에는 인장 부재(13)가 마련되어 있다. 상기 인장 부재(13)는 제1 절연체(12)의 길이방향을 따라 복수로 형성될 수 있다. 예를 들 어, 본 발명의 실시 예에서 상기 인장 부재(13)는 6개로 구성되어 제1 절연체(12)의 외주부를 따라 60도의 각도로 서로 이격하여 배치되어 있다. 상기 인장 부재(13)는 듀퐁(Dupont)사의 케블라(kevelar) 또는 노멕스(nomex)와 같은 아라미드 계열의 섬유로 제조된다. 따라서, 상기 인장 부재(13)는 동피복 알루미늄 선재(11)의 인장 강도를 보강하여 절연전선(10)에 가해지는 인장하중으로부터 상기 절연전선(10)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
상기 인장 부재(13)는 제2 절연체(14)로 감싸져 있다. 상기 제2 절연체(14)는 폴리염화비닐로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 절연체(14)를 형성하는 폴리염화비닐은 제1 절연체(12)에서와 동일한 성분으로 제조될 수 있다.
다음으로, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 전선의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 절연전선의 제조방법을 보여주는 순서도이고, 도 5는 본 발명에 따른 폴리염화비닐의 제조방법을 보여주는 순서도이다.
도 3 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 절연전선을 제조하기 위하여 먼저 알루미늄 재질의 심선과 상기 심선을 감싸는 구리 재질의 피복선으로 구성된 동피복 알루미늄 선재(11)를 복수의 다발로 형성한다(S41). 상기 동피복 알루미늄 선재(11)는 절연전선(10)에서 전류를 흘려주는 중심 도체로 이용된다.
따라서, 상기 동피복 알루미늄 선재(11)를 중심 도체로 사용하는 절연전선(10)은 구리를 중심 도체로 이용하는 절연전선에 비하여 가벼운 무게로 제조될 수 있다. 또한, 고가인 동을 최소한 사용함으로써 절연전선(10)의 제조단가를 낮출 수 있다. 상기 동피복 알루미늄 선재(11)의 제조방법은 본 발명의 출원인에 의한 한국등록특허 제10-0802629호(2008.02.01 등록)에 자세하게 기재되어 있어 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 단계(S41) 후에 동피복 알루미늄 선재(11)를 제1 절연체(12)로 감싼다(S42). 상기 제1 절연체(12)는 절연성능이 우수한 합성수지 재료, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐과 같은 물질로 형성될 수 있다. 상기 단계(S42) 후에, 상기 제1 절연체(12)의 외주부에 인장 부재(13)를 집합시킨다(S43). 본 발명의 실시 예에서와 같이, 상기 인장 부재(13)는 제1 절연체(12)의 외주부를 따라 60도의 각도로 6개가 서로 이격되어 배치될 수 있다. 그러나, 상기 인장 부재(13)는 절연전선(10)의 용도에 따라 다양한 방법 및 개수로 제1 절연체(12)의 외주부에 배치된다.
상기 단계(S43) 후에, 폴리염화비닐로 형성된 제2 절연체(14) 내에 인장 부재(13)가 집합된 제1 절연체(12)를 위치시켜 절연전선(10)을 제조할 수 있다(S44). 그 결과, 상기 인장 부재(13)가 집합된 절연전선(10)은 종래에 사용되는 절연전선에 비하여 향상된 인장력을 구비한다.
도 5에서 도시한 바와 같이, 폴리염화비닐로 형성된 제1 절연체(12) 또는 제2 절연체(14)를 제조하기 위하여 먼저 원료를 계근한다(weight control)(S51). 상기 원료 계근은 절연성 베이스 수지 100kg에 대하여 티오티엠 가소제 55kg, 비피에이 가소제 0.25kg, 안정제 7.5kg, 제1 충전제 10kg, 제2 충전제 20kg 및 난연 가소제가 4kg인 것이 바람직하다. 또한, 상기 7.5kg의 안정제로는 티엘에스 6kg, 디비엘 1kg 및 스테아린 산 0.5kg으로 계근하는 것이 바람직하다.
상기 단계(S51) 후에 원료를 믹싱기(mixer)에서 소정 시간 동안 혼합한다(S52). 예를 들어, 상기 원료는 100kg으로 계근된 후에 믹싱기에서 4분 30초 내지 5분 동안 혼합될 수 있다. 그러나, 상기 믹싱기에서 원료를 혼합하는 시간은 원료의 무게에 따라 달라질 수 있다. 상기 단계(S52) 후에 혼합된 원료를 믹싱기로부터 방출하여 호퍼(hopper)로 이송한다(S53). 상기 원료는 호퍼로부터 압출기로 이동되어 150도 내지 170도의 온도범위 내에서 압출된다(S54). 상기 단계(S54) 후에 냉각 및 절단과정을 거쳐 포장된다(S55, S56).
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선에 관한 것이다. 그 응용 분야로는 인장 강도와 같은 기계적 특성을 향상시키고, 종래의 전선에 비하여 무게 및 제조단가를 줄일 수 있는 옥외용 전선 등을 들 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전선을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 절연전선을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 절연전선을 부분 절개하여 보여주는 부분절개 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 절연전선의 제조방법을 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 폴리염화비닐의 제조방법을 보여주는 순서도.
**도면에 사용된 주요부호에 대한 설명**
10 : 절연전선 11 : 동피복 알루미늄 선재
12 : 제1 절연체 13 : 인장 부재
14 : 제2 절연체

Claims (7)

  1. 복수의 다발로 이루어진 동피복 알루미늄 선재;
    상기 동피복 알루미늄 선재를 감싸는 제1 절연체;
    상기 제1 절연체의 외주부에 위치하는 아라미드 섬유 계열의 인장 부재; 및
    상기 인장 부재를 감싸는 제2 절연체를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연전선.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 절연체 또는 상기 제2 절연체는 절연성 베이스 수지 50.8중량% ~ 52.8중량%, 티오티엠(TOTM) 가소제 26.5중량% ~ 29중량%, 비피에이(BPA) 가소제 0.05중량% ~ 0.2중량%, 안정제 2.55중량% ~ 4.95중량%, 제1 충전제 4.0중량% ~ 6.0중량%, 제2 충전제 9.0중량% ~ 11.0중량% 및 난연 가소제 1.0중량% ~ 3.0중량%로 형성된 것을 특징으로 하는 절연전선.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 안정제는 티엘에스(TLS) 2.0중량% ~ 4.0중량%, 디비엘(DBL) 0.4중량% ~ 0.6중량% 및 스테아린산 납 0.15중량% ~ 0.35중량%로 형성된 것을 특징으로 하는 절연전선.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 충전제는 카올리나이트이고, 상기 제2 충전제는 탄산칼슘이며, 상기 난연 가소제는 안티몬 옥사이드인 것을 특징으로 하는 절연전선.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연성 베이스 수지는 폴리 에틸렌 또는 폴리염화비닐인 것을 특징으로 하는 절연전선.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인장 부재는 상기 제1 절연체의 길이방향을 따라 복수로 형성된 것을 특징으로 하는 절연전선.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동피복 알루미늄 선재는 2.3mm 내지 2.6mm의 직경으로 제조된 것을 특징으로 하는 절연전선.
KR1020080058485A 2008-06-20 2008-06-20 동피복 알루미늄 도체를 구비하는 절연전선 KR101013804B1 (ko)

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