KR101277436B1 - Conductive fiber, the method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소간 단일결합과 이중결합이 교대로 공액된 유기 고분자 물질에 전자수용체를 도핑하여 중합체를 형성하는 단계; 및 상기 중합체를 도전성 나일론에 증착 또는 흡착의 방법으로 결합시키는 단계를 포함하는 도전성 섬유의 제조 방법, 상기 방법으로 제조된 도전성 섬유 및 이를 이용하여 제조한 플라스틱 전선에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of forming a polymer by doping the electron acceptor to the organic polymer material conjugated to a single bond and double bond between the carbon; And it relates to a method for producing a conductive fiber, a conductive fiber produced by the method and a plastic wire produced using the method comprising the step of bonding the polymer to the conductive nylon by deposition or adsorption.
Description
본 발명은 탄소간 단일결합과 이중결합이 교대로 공액된 유기 고분자 물질에 전자수용체를 도핑하여 중합체를 형성하는 단계; 및 상기 중합체를 도전성 나일론에 증착 또는 흡착의 방법으로 결합시키는 단계를 포함하는 도전성 섬유의 제조 방법, 상기 방법으로 제조된 도전성 섬유 및 이를 이용하여 제조한 플라스틱 전선에 관한 것이다.
The present invention comprises the steps of forming a polymer by doping the electron acceptor to the organic polymer material conjugated to a single bond and double bond between the carbon; And it relates to a method for producing a conductive fiber, a conductive fiber produced by the method and a plastic wire produced using the method comprising the step of bonding the polymer to the conductive nylon by deposition or adsorption.
전선 제조 시 도전체로서 주로 구리 또는 알루미늄을 많이 사용하고 있다. 그 중, 톤당 약 7,000 달러에 이르는 구리는 전량 수입하고 있는 실태이며, 구리의 가격 폭등은 전기설비의 단가를 높이는 주요 원인이 되고 있다. 또한 구리는 녹는점이 천도(1,083℃)가 넘어 이를 축출하고 가공하는 데 많은 에너지가 소모되며, 석유환산톤(TOE)이 나일론 제조할 때의 소모에너지 비율보다 약 3배 이상 크다(CO2 배출권). 또 구리를 이용하여 제조한 동전선의 경우 반복구부림에 의한 반단선, 눌림에 의한 변형 등에 의해 전기적 특성 변하는 문제가 있다. In the manufacture of electric wires, copper or aluminum is mainly used as a conductor. Of these, about US $ 7,000 per tonne of copper is imported, and a surge in copper prices is a major factor in raising the unit cost of electrical equipment. In addition, copper has a melting point of over 1,000 degrees Celsius (1,083 ° C), which consumes a lot of energy in discharging and processing it, and is about three times more than the ratio of energy consumed when TOE produces nylon (CO 2 emission rights). . In addition, in the case of a coin wire manufactured using copper, there is a problem in that the electrical characteristics are changed due to a half-break due to repeated bending, deformation due to pressing, and the like.
따라서, 용융점이 높은 구리로 제조한 동전선의 단락 시 발생하는 고온과 그때 소모되는 줄열(Joule's heat)에 의한 영향을 줄여 전기 재해를 예방할 수 있는 대체 도전체의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, there is a need for an alternative conductor capable of preventing an electrical disaster by reducing the effects of high temperature and short time Joule's heat consumed when a coin wire is made of copper having a high melting point.
이에 본 발명자들은 기존 절연전선에서 도전체로 사용되고 있는 동 또는 알루미늄 등을 대체하기 위한 도전체를 찾고자 노력한 결과, 탄소간 단일결합과 이중결합이 교대로 공액된 유기 고분자 물질에 전자수용체를 도핑하여 중합체를 형성한 후 상기 중합체를 충진재가 배합된 나일론에 증착 또는 흡착시켜 제조한 도전성 섬유를 이용할 경우 기계적 인장강도를 강화시키고 산화부식 등을 예방, 단락 시 발생될 수 있는 고온의 비산물 방출을 최소화할 수 있는 플라스틱 전선을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have tried to find a conductor for replacing copper or aluminum that is used as a conductor in an existing insulated wire, and as a result, the polymer is formed by doping an electron acceptor to an organic polymer material in which a single bond and a double bond between carbons are alternately conjugated. After the formation, the conductive fiber prepared by depositing or adsorbing the polymer on nylon with filler is used to enhance mechanical tensile strength, prevent oxidation corrosion, and to minimize the release of hot fly ash that may occur during a short circuit. The present invention has been completed to find the possibility of producing plastic wires.
따라서, 본 발명의 목적은 동전선에서 발생하는 반복구부림에 의한 반단선, 용단 비산특성 개선에 의한 전기화재 예방, 및 산화부식 등을 예방할 수 있는 플라스틱 전선을 제공하는 것이다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a plastic wire that can prevent a half-break due to repeated bending occurring in a coin wire, an electric fire prevention by improving blowdown scattering characteristics, and oxidation corrosion.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 탄소간 단일결합과 이중결합이 교대로 공액된 유기 고분자 물질에 전자수용체를 도핑하여 중합체를 형성하는 단계; 및 상기 중합체를 나일론에 증착 또는 흡착의 방법으로 결합시켜서 도전성을 부여하는 단계를 포함하는 도전성 섬유의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a polymer by doping the electron acceptor to the organic polymer material conjugated to the single bond and double bond between the carbon; And imparting conductivity by bonding the polymer to nylon by a method of vapor deposition or adsorption.
또한, 본 발명에서는 상기 방법으로 제조된 도전성 섬유 및 이를 이용하여 제조한 플라스틱 전선을 제공한다.
In addition, the present invention provides a conductive fiber produced by the above method and a plastic wire manufactured using the same.
본 발명에 의한 플라스틱 전선은 동전선에서 발생하는 반복구부림에 의한 반단선, 용단 비산특성 개선에 의한 전기화재 예방, 및 산화부식 등을 예방할 수 있었다.
Plastic wire according to the present invention was able to prevent the half-break by the repeated bending generated in the coin wire, the prevention of electrical fire by improving the blow-down scattering characteristics, and the oxidation corrosion.
도 1은 본 발명에 의한 플라스틱 전선의 제조과정을 보여주는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 의한 플라스틱 전선의 절단면을 보여준다.
도 3은 본 발명에 의한 플라스틱 전선의 접속방법을 보여주는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a plastic wire according to the present invention.
Figure 2 shows a cut surface of a plastic wire according to the present invention.
3 is a schematic diagram showing a method for connecting a plastic wire according to the present invention.
본 발명은 하기 단계를 포함하는 도전성 섬유의 제조방법에 관한 것이다:The present invention relates to a method for producing a conductive fiber comprising the following steps:
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본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 유기 고분자 물질은 폴리아세틸렌이고, 상기 전자수용체는 요오드이다. In one preferred embodiment of the present invention, the organic polymer material is polyacetylene, and the electron acceptor is iodine.
또한 상기 중합체를 나일론에 증착 또는 흡착하여 결합시키는 단계는, 디프로메탄의 용매가 첨가된 염화아디프산을 수산화나트륨과 물에 의해 중화시킨 폴리헥사메틸렌디아민에 넣어 상온에서 고형체를 생성하는 과정과 상기 고형체 생성 과정에서 상기 중합체를 첨가하여 흡착시킨 상태로 원사형태로 사출하는 과정을 포함할 수 있다. In addition, the step of depositing or adsorbing the polymer to nylon is a process of producing a solid at room temperature by adding adipic acid to which a solvent of dipromethane is added to polyhexamethylenediamine neutralized with sodium hydroxide and water. And it may include the step of injection in the form of a yarn in the state of adsorbing by adding the polymer in the solid body production process.
상기 과정을 통해 제조한 본 발명의 도전성 섬유는 전기전도도가 2×104[Ω-1·cm-1]의 금속에 버금가는 도체가 된다.The conductive fiber of the present invention prepared through the above process becomes a conductor comparable to a metal having an electrical conductivity of 2 × 10 4 [Ω −1 · cm −1 ].
본 발명에서 사용하는 나일론의 인장강도는 500~800(kg/cm2)이며, 구리에 비해 비중이 약 1/8배에 불과하고 높은 유연성을 가지고 있는 것이 특징이다.The tensile strength of the nylon used in the present invention is 500 ~ 800 (kg / cm 2 ), it is characterized by a specific gravity is only about 1/8 times and high flexibility compared to copper.
구리와 본 발명에 의한 도전성 섬유(도전성 나일론)의 특성은 하기 표 1과 같다:The properties of copper and conductive fibers (conductive nylon) according to the present invention are shown in Table 1 below:
(Ohm-m)Electrical resistivity
(Ohm-m)
(개발여부에 따라 도전성을 증가시킬 수 있음)0.03 ~ 0.04, 5x10-7
(Conductivity can be increased depending on development)
(kg/mm2)The tensile strength
(kg / mm 2 )
경인선 25~2812-14 for casting,
Gyeongin Line 25 ~ 28
Poly(p-phenylene),
Poly(phenylene sulfide),
Polyaniline,
Poly(p-phenylenevinylene)Poly (sulfurnitrile), Polypyrrole,
Poly (p-phenylene),
Poly (phenylene sulfide),
Polyaniline,
Poly (p-phenylenevinylene)
또한 본 발명의 일실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 화학적 배합을 통해 아이오딘과 폴리아세틸렌을 중합한 후 충진재 배합이 완료된 나일론에 흡착시켜 도전성 섬유를 제조한 후 여러 가닥의 도전성 섬유를 하나의 전선으로 만들기 위해 기존 전선에서 요구하는 경우의 예로써 전선의 내부저항이 단위면적당 전선의 길이에 대한 고유저항의 곱으로 산출되므로 이를 근거로 하는 고유저항이 기존전선에서 목표로 하는 값보다 높은 경우 제작공정에서 단위면적을 증가시킴으로써 기존 전선의 내부저항에 근접하게 완성하도록 하는 수단으로 일정 크기의 단면적으로 제작하고, 절연 분리테이프로 도전성 섬유를 감싼 후 이를 절연체로 몰딩한다. 즉, 상기 도전성 섬유를 절연을 확보하면서 절연과 도전을 분리하는 것이 가능한 종이 또는 크리프트지와 같이 무기질로 된 재질의 분리체로 감싼 후 PVC, 고무 또는 면사, 마 등과 같은 무기물 등의 절연체로 감싸서 사출함으로써 플라스틱 전선을 제조할 수 있다(도 2).In addition, in one embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, by polymerizing iodine and polyacetylene through chemical blending and then adsorbed to the nylon is filled with a filler material to prepare a conductive fiber after the conductive fiber of several strands one As an example of the case required by the existing cable to make the wire of the wire, the internal resistance of the wire is calculated as the product of the resistivity of the wire length per unit area. Therefore, the resistivity based on this is higher than the target value of the existing wire. By increasing the unit area in the fabrication process, a cross section of a certain size is manufactured as a means to complete near the internal resistance of the existing electric wire. That is, by wrapping the conductive fiber in a separator made of an inorganic material such as paper or kraft paper that can separate the insulation and the conductive while ensuring insulation, wrapped and injected with an insulator such as PVC, rubber or cotton yarn, hemp, etc. Plastic wires can be produced (FIG. 2).
본 발명에서 사용하는 충진재는 이황화몰리브덴, 그라파이트, 폴리에틸렌 또는 테프론 등을 들 수 있다.Examples of the filler used in the present invention include molybdenum disulfide, graphite, polyethylene or teflon.
상기 과정에서, 플라스틱 전선을 제조하기 위한 각 구성성분들은 플라스틱 전선 총 중량에 대하여 나일론 20~45 중량%, 폴리아세틸렌 5~10 중량% 및 요오드 1~5 중량%로 사용되는 것이 바람직하며, 전선의 목적에 따라 충진재 1~2.5 중량%, 절연체 30~70 중량% 및 분리체 1~5 중량%를 추가로 사용할 수 있다.In the above process, each component for manufacturing the plastic wire is preferably used 20 to 45% by weight of nylon, 5 to 10% by weight of polyacetylene and 1 to 5% by weight of iodine based on the total weight of the plastic wire, Depending on the purpose, 1 to 2.5% by weight of the filler, 30 to 70% by weight of the insulator and 1 to 5% by weight of the separator may be further used.
본 발명에 의한 플라스틱 전선은 기존의 전선과 동등한 전기적 특성을 가질 수 있고, 반복구부림에 의한 반단선과 눌림 등에 의한 영향 등을 현저히 줄일 수 있으며, 용단되었을 경우 용단전류값이 적어 주변에 고온의 비산물이 확산되지 않아 전기화재로 전이될 가능성이 희박한 것이 특징이다.
Plastic wire according to the present invention can have the same electrical characteristics as the existing wire, and can significantly reduce the effects such as half-break and pressing due to repeated bending, and when melted, the melt current value is small, so the ratio of high temperature around The product is unlikely to spread to electrical fires because the product does not diffuse.
본 발명에 의한 플라스틱 전선의 접속 방법은 도 3에 나타내었다. 보다 상세히 살펴보면, 하기 단계를 포함한다:The connection method of the plastic wire by this invention is shown in FIG. In more detail, the following steps are included:
1) 플라스틱 전선의 절연부분(외피)을 제거하는 단계;1) removing the insulation (shell) of the plastic wire;
2) 접속재 구멍 안에 플라스틱 전선의 도전부분을 넣어 결속시키는 단계; 및2) binding the conductive part of the plastic wire into the connector hole to bind the conductive wire; And
3) 잡아당겨서 기계적 인장특성을 확인한 후 절연테이프로 절연을 확보하는 단계3) Pulling to check the mechanical tensile property and to secure insulation with insulating tape
사출된 플라스틱 전선의 활용에 있어서 접속시공이 이루어지는 부분에서 단말부의 볼트와 너트 또는 나사에 의한 스크루류의 조임은 기존의 방식의 이용이 가능하며, 다만, 산화부식이 빠르게 진행되는 분위기 환경에서는 도전성 유기물을 가지고 실현이 가능하다.Tightening of screws by bolts, nuts or screws of the terminal part in the connection construction in the use of the injected plastic wires can be used in the existing method, but in the environment where oxidation corrosion is rapidly progressing, conductive organic material It can be realized with.
이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예와 시험예로 한정되는 것은 아니고, 당업계에서 통상적으로 주지된 변형, 치환 및 삽입 등을 수행할 수 있으며, 이에 대한 것도 본 발명의 범위에 포함된다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and test examples. These examples are provided only for understanding the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to these examples and test examples, and modifications, substitutions, and insertions commonly known in the art may be performed. It may be included in the scope of the present invention.
[실시예 1] 플라스틱 전선 제조Example 1 Manufacture of plastic wire
상온에서 디프로메탄(2%)의 용매가 첨가된 염화아디프산을, 수산화나트륨과 물에 의해 중화시킨 폴리헥사메틸렌디아민에 넣어 제1 용액을 준비한 후, 상온에서 유기용제로서 아세톤에 의해 용해된 폴리아세틸렌 7 중량%를 아이오딘 3 중량%에 넣어 중합시킨 제2 용액을 준비하였다. 고형체가 생성된 상기 제1 용액에 제2 용액을 이황화몰리브덴 2 중량%가 배합된 나일론 40 중량%에 흡착시킨 상태에서 원사형태로 사출하고 이때 중화제 또는 5~80℃의 상태에서 흡착공정을 수행하여 도전성 나일론을 제조하였다. Adipic acid with a solvent of dipromethane (2%) added at room temperature was added to polyhexamethylenediamine neutralized with sodium hydroxide and water to prepare a first solution, and then dissolved with acetone as an organic solvent at room temperature. 7% by weight of the prepared polyacetylene was added to 3% by weight of iodine to prepare a second solution polymerized. The second solution is injected into a yarn in a state in which the second solution is adsorbed onto 40% by weight of nylon in which 2% by weight of molybdenum disulfide is mixed, and the adsorption process is performed at a neutralizing agent or at a temperature of 5 to 80 ° C. To prepare a conductive nylon.
상기 도전성 나일론을 크리프트지로 감싼 후 PVC로 다시 감싸면서 사출하여 플라스틱 전선을 제조하였다.
The conductive nylon was wrapped with kraft paper, and then wrapped with PVC to be injected to prepare a plastic wire.
[시험예 1] 용단 전류 비교Test Example 1 Melting Current Comparison
기존의 동전선과 본 발명에 의한 실시예 1의 플라스틱 전선의 용단 전류를 하기 수학식 1로 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The melting current of the existing coin wire and the plastic wire of Example 1 according to the present invention was calculated by the following
상기 식에서, I f 는 용단전류이고, S는 전선의 단면적이며, Tm은 용융점이고, Ta는 주변온도이며, t는 지속시간이다.Where I f is the melting current, S is the cross-sectional area of the wire, Tm is the melting point, Ta is the ambient temperature, and t is the duration.
상기 표 2의 결과에서, 본 발명에 의한 실시예 1의 플라스틱 전선이 기존 동전선에 비해 비중이 낮기 때문에 실제 높은 전류에서 용단되는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 의한 플라스틱 전선이 기존 동전선에 비해 용융비산에 의한 화재 가능성이 낮아질 것으로 판단된다.
In the results of Table 2, it was confirmed that the plastic wire of Example 1 according to the present invention because the specific gravity is lower than the existing coin wire is melted at the actual high current. Therefore, it is determined that the plastic wires according to the present invention have a lower possibility of fire due to melt scattering than the existing coin lines.
본 발명에 의한 플라스틱 전선은 전기적 성능 면에서 기존 전선과 동등 또는 그 이상의 성능을 가짐으로써 기존의 저압용 전선을 대체할 수 있으며, 특히, 유연성이 매우 높아 기계적 특성이 필요로 하는 반복구부림, 기계적 하중이 요구되는 시설물에 설치하여 전선을 대체하거나 회로의 기판과 기판을 연결하여 전기에너지를 이동시키는데 활용될 수 있다.Plastic wire according to the present invention can replace the existing low-voltage wire by having a performance equivalent to or more than the existing wire in terms of electrical performance, in particular, the flexibility is very high, repeated bending, mechanical load required mechanical properties It can be installed in this required facility to replace electric wires or to connect the circuit boards and boards to transfer electrical energy.
또한 본 발명에 의한 플라스틱 전선은 산화부식에 대한 영향을 받지 않으므로 기존의 전선이 사용되고 있는 환경 중 산화부식이 급속하게 진행될 수 있는 시스템 내부회로 시스템, 습도가 높은 환경, 부식가스 발생지역 등에서 다양하게 활용이 가능하다. 기계적 인장강도가 기존의 전선보다 우수하여 기존 전선이 사용되고 있는 환경 중 기계적 하중이나 영향을 받고 있는 지역에서 탁월한 효과를 보인다.
In addition, since the plastic wire according to the present invention is not affected by oxidation corrosion, it is variously used in the internal circuit system, high humidity environment, corrosive gas generating area, etc., where oxidation corrosion can be rapidly progressed among the environment in which the existing wire is used. This is possible. The mechanical tensile strength is superior to that of the existing wire, which shows excellent effect in the area under the mechanical load or the influence of the existing wire.
Claims (7)
상기 중합체를 나일론에 증착 또는 흡착의 방법으로 결합시켜서 도전성을 부여하되, 디프로메탄의 용매가 첨가된 염화아디프산을 수산화나트륨과 물에 의해 중화시킨 폴리헥사메틸렌디아민에 넣어 상온에서 고형체를 생성하는 과정과 상기 고형체 생성 과정에서 상기 중합체를 첨가하여 흡착시킨 상태로 원사형태로 사출하는 과정을 포함하는 결합 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 도전성 섬유의 제조 방법.A polymer forming step of forming a polymer by doping an electron acceptor to an organic polymer material in which a single bond and a double bond between carbons are conjugated alternately; And
The polymer is attached to nylon by vapor deposition or adsorption to impart conductivity, and the solid body is added to a polyhexamethylenediamine neutralized with sodium hydroxide and water with adipic acid added with a solvent of dipromethane. A method of producing a conductive fiber, characterized in that the bonding step comprising the step of producing and injecting in the form of yarn in the state in which the polymer is added and adsorbed in the process of producing the solid.
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