KR101303657B1

KR101303657B1 - 방서와 전자파차폐를 위한 연철테이프 제조방법

Info

Publication number: KR101303657B1
Application number: KR1020130042050A
Authority: KR
Inventors: 김경종; 김명구
Original assignee: 그린산업(주); 가온전선 주식회사
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-09-04

Abstract

본 발명은 연철 0.4T*200W의 연철 압연판 소재를 다단 압연기(20단 압연기)에서 압연공정당 25~30%의 압하율로 600℃~1300℃의 온도에서 1m/분~30m/분의 이송속도로 이송시키면서 0.4T-0.28T-0.2T-0.14T에서 최종적으로 0.1T 까지 압연한 후 무산소 분위기에서 열처리 공정을 거침으로써, 가공응력을 제거하였으며, 열처리가 끝난 연철테이프에 주석용액으로 코팅하여 제조됨을 특징으로 하는 높은 강도를 지니면서도 유연성이 뛰어나며, 내부식성 강한 방서용 연철 테이프를 제조하였다.

Description

방서와 전자파차폐를 위한 연철테이프 제조방법{Wrought iron for anti-rodent and electromagnetic wave shielding tape manufacturing methods}

케이블은 보통 보호 외피나 외장 안에 하나 이상의 전선이나 광섬유로 묶여 있는 것을 말한다. 외피 안의 각 전선이나 섬유는 덮여 있거나 절연되어 있다. 전선은 뛰어난 전도도 때문에 보통 구리로 되어 있지만, 값을 줄이기 위해 알루미늄이 가끔 사용된다. 전선은 전기저항이 적고 견인 강도가 필요하다. 따라서 5㎜ 정도의 구리선을 몇 줄 내지 몇십 줄을 한데 꼬은 동연선(銅撚線)이나, 중심부에 강철선을 꼬아넣고 둘레에는 알루미늄선을 쓴 강심(鋼心)알루미늄선을 사용하는 수가 많다. 27.5만V의 초고압 송전선에서는 이 같은 도체를 다시 몇 가닥 다발로 만든 복도체방식(複導體方式)이 주류를 이루고 있으며, 상기와 같은 케이블은 용도에 따라 전력용 케이블과 정보 통신 분야의 제어용 케이블 등으로 나눌 수 있고, 이중 제어용

케이블의 경우에는 외부로부터 발생되는 전자파 및 정전기에 의해 케이블 내의 전기 신호 등에 노이즈(noise)가 발생되는 것을 방지하기 위해 동 테이프나 알류미늄테이프를 피복하고 있다. 그러나 우리나라는 사계절이 뚜렷한 기후조건으로 인해 케이블이 설치된 트로프(trough) 내에서 동절기에 쥐가 월동하고 있다. 쥐는 생존을 위해 필수적으로 이빨을 갉기 위해 주변의 유일한 물질인 케이블을 이용하고 있어 케이블의 손상이 보다 심각하여 철로구간의 중요한 신호케이블의 손상이 방대한 지역에서 발생하고 유지보수에 심각한 어려움이 있을 뿐 아니라 대형 사고를 유발할 우려가 있다. 이에 따라 방서 보강층으로 철(강대 : 두께 0.25~0.8㎜)를 적용했으나 철 테이프는 탄성이 높아 케이블 심선 위에 테이핑이 용이하지 않는 등 취급 및 설치에 문제점이 있었다.

종래의 동테이프나 알류미늄 테이프의 경우 전자차폐가 적용되는 일부 통신케이블에만 적용되고 있었다. 전선이나 전자기기에서 방사 또는 전도되는 전자파가 다른 기기의 기능에 장해를 주는 것을 전자파장해(Electromagnetic interference : EMI)라 한다. 따라서 상기의 전자파를 반사, 흡수할 수 있는 재료개발이 활발하게 진행되고 있다. 합성수지나 고무, 고분자 섬유는 비강도, 비강성, 굴곡성, 경량성 등은 우수하지만 고분자 재료가 모재인 복합재료이므로 전기적으로 절연체이기 때문에 전자파 차폐효과가 없고, 금속은 전자파차폐에 사용되는 가장 일반적인 재료이지만, 재료에 따라서 가격이 비싸고 무게가 무겁다는 단점이 있다. 상기와 같은 전자파 차폐용 테이프의 종래 기술들을 살펴보면, 국내특허제 10-1182110호는 본 발명자가 개발한 '압연동박에 의한 동테이프 제조방법'에 관한 것으로 압연 롤러와 열처리로 간단히 압연동박을 제조하는 방법이다. 그러나 동테이프의 경우, 원재료가 고가인 까닭으로 제조원가가 높고, 또한, 동테이프는 강도가 낮아 압연시 종종 테이프가 훼손되는 문제점이 있다. 국내공개특허 1986-8569호에서는 주석 1-4중량%, 안티몬 2-7중량% 등으로 이루어진 '연합금 박엽체 및 이를 사용한 케이블 피복용 연 라미네이트 테이프'에 관한 기술이 공지되어 있다. 상기의 연합금은 내식성은 뛰어나나, 도전성이 떨어져 전자파 차폐효과가 떨어지는 단점이 있다. 국내특허 제10-567739호에는 필름층의 일면에 접착제층을 매개로 하여 접착되어 적층되는 제1 알루미늄 포일층과 필름층의 이면에 제2 알루미늄 포일층을 갖는 알루미늄 마일라 테이프에 관한 기술이 공지되어 있으나, 필름층을 갖으며, 접착제 등으로 양 층을 적층하는 등 제조공정이 복잡하여 생산성이 저하되며, 층과 층 사이가 벌어지는 문제점이 있다.

또한, 쥐 등의 설치류로부터 케이블을 보호하기 위한 방서용 케이블이 개발되고 있다. 국내특허제10-865753호에 의하면, 케이블의 최외각층에 설치류 기피제가 함유된 피복부를 두어 설치류의 접근을 차단하고 있지만 시간이 경과할 경우 설치류 기피제의 농도가 약해져 효과가 반감되는 문제점이 있었다.

이에 따라 철제 테이프로 케이블을 피복함으로써 설치류로부터 전선을 보호하는 기술이 개발되고 있으나, 강대 테이프의 강도 등은 뛰어나나 유연성이 떨어져 커이블의 설치에 어려움이 있고 또한 높은 탄성으로 인해 케이블에 테이핑이 용이하지 않는 등의 어려움이 있었다.

그러나 상기의 동테이프나 알루미늄 테이프는 설치류, 특히 쥐가 이빨을 갉기 위해 주변의 유일한 물질인 케이블을 갉아 먹는데, 이로 인한 심각한 손상이 있었으며 철로 주변의 케이블 설치는 신기술 제품이 개발되기 전까지 2~4배수로 설치해 대처되고 있었다. 통신 케이블은 아직도 두꺼운 강대를 적용한 강대외장 케이블을 적용함으로써 포설시 많은 어려움을 겪고 있다.

상기의 동테이프나 알루미늄테이프의 경우, 본 발명은 정전 및 전자차폐를 위한 연철테이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 전자산업의 발달로 전기전자 제품과 통신기기의 사용이 급증하면서, 이들 기기로부터 나오는 전자파로 인해 전기전자 제품이 상호 간섭을 일으켜 다른 기기의 오작동을 초래하고 인체에 여러 가지 악영향을 미치고 있다.

이에 본 발명자는 자화성이 뛰어난 연철을 다단 압연기(20단압연기)에서 압연공정당 25~30%의 압하율로 0.4T-0.28T-0.2T-0.14T-0.1T의 두께를 갖는 연철 테이프를 열처리 공정을 거쳐 연철이 갖는 탄성을 제거한 후 이를 주석으로 코팅한 케이블용 연철 테이프를 개발함으로써 방서와 전자파의 차폐 및 내부식성 기능이 뛰어나며, 제조원가가 저렴한 연철테이프의 제조가 가능하게 되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 동이나 알류미늄 테이프 및 강대 테이프의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 0.1T 두께로 압연한 연철박을 연속열처리로의 무산화분위기에서 열처리한 연철테이프 및 그 제조방법에 관한 발명이다.

철(Fe)은 탄소함유량을 기준으로 순철, 연철, 강철, 선철(주물) 등으로 분류하고 있다. 연철(wrought iron)은 0.3％ 이하의 탄소를 포함하는데 보통 0.1％ 이하의 탄소와 1~2％의 슬래그를 포함한다. 연철은 대부분의 용도에 우수한 특성을 가지고 있으며, 특히, 자화성을 띄고 있어 전자파나, 자기파의 차폐기능이 뛰어나며, 탄성이 강철에 비해 약해 케이블용 테이프의 용도로도 이용할 수 있으나, 0.1T 두께로 압연하는 기술이 개발된바 없고, 또한, 0.1T 두께로 압연한 연철은 동이나 알루미늄에 비하여 강도 및 높은 탄성을 지니고 있어 케이블의 테이핑 작업에 어려움 및 부식이 되는 등의 문제점이 있었다. 즉, 연철테이프의 경우 경도가 70Hv 이상인 경우 탄성이 높아 테이핑 작업에 어려움이 있어 연철테이프의 경도는 70Hv 가 바람직한 사실을 발견하였다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 연철 테이프의 문제점을 해결하기 위하여 다년간 연구한 결과 연철박을 연속열처리로(CAL-Contineous Annealing Line)에서 600℃~1300℃의 온도로 열처리를 실시하여 가공응력을 제거함으로써 강도 및 탄성을 줄여 케이블용 테이프에 적합하도록 하였고, 또한, 다단 압연기(20단압연기)에서 압연공정당 25~30%의 압하율로 0.4T-0.28T-0.2T-0.14T-0.1T의 제조공정을 통해 0.1T 까지 압연한 후 주석으로 코팅함으로써 설치류에 의한 케이블의 훼손을 방지하며, 전자파나, 자기파의 차폐기능이 뛰어나고, 부식에 강한 연철 테이프를 제공함에 있다.

종래 케이블에 사용되는 전자파 차폐용 금속테이프는 기계적 강도 및 피로 특성이 낮고, 때때로 굴곡 및 굴절 등이 발생하는 등 충분한 내피로 강도를 갖지 못하였고, 특히 핀호울이나 균열이 생기거나 또는 열처리 시 박판이 달라붙는 소착 현상이 발생하여 0.2T-0.1T 두께의 박막 성형에 어려움이 있었고, 특히 연철의 경우, 동이나 알루미늄에 비하여 높은 탄성을 지니고 있어 케이블의 테이핑 작업에 어려움이 있었다. 본 발명은 연철 0.4T*200W의 연철 압연판 소재를 다단 압연기(20단 압연기)에서 압연공정당 25~30%의 압하율로 600℃~1300℃의 온도에서 1m/분~30m/분의 이송속도로 이송시키면서 0.4T-0.28T-0.2T-0.14T에서 최종적으로 0.1T 까지 압연한 후 무산소 분위기에서 열처리 공정을 거침으로써, 가공응력을 제거하였으며, 열처리가 끝난 연철테이프에 주석용액으로 코팅하여 제조됨을 특징으로 하는 높은 강도를 지니면서도 유연성이 뛰어나며, 내부식성 강한 연철 테이프를 제조하였다.

본 발명은 전력 케이블용 연철테이프를 제공함으로써 동 테이프에 비하여 고강도 내부식성 및 전자파 등의 차폐기능이 뛰어나며, 제조 공정을 단순화시켜 생산성 향상과 원재료의 원가를 절감할 수 있으며, 테이프의 탄성을 제거함으로써 케이블을 감은 상태에서 장시간이 지나도 감긴 상태가 해제되지 않아 케이블의 수명을 연장하는 효과가 있으며 특히 쥐등의 설치류에 의한 케이블의 손상을 방지함으로써 케이블의 잦은 교체 및 보수공사에 따른 경제적 손실을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본원발명의 연철테이프를 제조하는 공정도이다.
도 2는 주석액이 코팅된 본 발명의 연철테이프의 단면도이다.
도 3은 0.4T의 연철압연판을 0.1T의 연철박으로 압연하는 다단식 압연기를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상술한다. 아래에서 상술한 내용은 본 발명의 단순한 예로 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 가능하다.

도 1은 본원발명의 연철테이프를 제조하는 공정도이고, 도 2는 0.4T의 연철압연판을 0.1T의 연철박으로 압연하는 다단식 압연기를 도시한 도면이며, 도 3은 주석액이 코팅된 본 발명의 케이블용 연철테이프의 단면도이다 .

본 발명의 연철테이프 제조방법을 상세히 설명하면,

1. 제1공정

두께가 0.4T인 0.4T*200W의 연철 압연판 소재를 도 2에 도시한 20단의 다단압연기에 25 - 30%의 압하율로 0.4T 두께의 압연판(1)을 0.28T의 두께를 갖도록 압연시킨다. 1차 압연이 끝난 압연판(2)를 25 - 30%의 압하율로 다시 반복하여 0.2T (1') → 0.14(2')T → 0.1T(1") 두께를 갖도록 압연하여 최종적으로 0.1T의 연철 박판을 얻는다.(상기에서 T는 Thickness의 약칭으로 관행적으로 철판두께를 표시할 때 사용하는 단위로 통상 1T는 1mm를 의미한다.)

2. 제2공정

도 1의 냉간 압연(제1공정)이 끝난 연철 박판을 언코일러, CPC(Center Position Control)의 조합설비 및 리와인더가 설치되어 있는 통상의 무산화 열처리로에 이송시킨다. 상기의 열처리로는 0.1~10 부피%의 수소와 90~99.9 부피%의 질소를 공급하거나 또는 100%의 질소를 공급하여 무산화분위기를 유지시킨다.

상기의 무산화 열처리로는 600-1300 ℃의 온도를 유지하면서 연철 박판을 1m ~30m/분의 이송속도로 이송시켜 열처리하여 경도가 70Hv인 연철 박판을 얻는다. 본 발명에서는 연속열처리로에서 열처리 하는 점에 특징이 있다. 비연속 열처리로(Bell furnace)에서 열처리할 경우, 경도가 70Hv인 연철박판을 얻을 수 있지만 열처리시 연철 박판들이 서로 달라붙는 소착현상이 발생되어 제품의 품질에 치명적인 악영향을 주기 때문에 연속열처리로에서 열처리를 하여야 한다.

제3공정

열처리가 끝난 연철 박(200)을 0.2～10 초 동안 주석용액에 담금질하여 0.0001"～0.001"(약 1.5㎛)의 두께로 주석(100, 300)을 코팅시킨 케이블용 연철 테이프를 제조한다. 상기에서 주석용액은 100중량%의 주석을 사용하거나 또는 0.1～5.0 중량%의 비스무스, 실리콘, 마그네슘, 철, 니켈, 망간, 아연, 안티모니 및 그의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기의 공정을 통하여 제조된 연철 박은 압연시 연철의 갈라짐이나 늘어남이 없고, 경도가 70Hv 이하로 탄성이 낮으며, 피로 특성, 내식성, 핀호울, 플라스틱 필름과의 접착성, 케이블 성형성 등에 우수한 특성을 갖는 것으로 확인되었다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 케이블용 연철테이프의 제조방법에 따르면, 제조 공정을 단순화시켜 생산성을 향상시킴과 아울러 원가를 절감할 수 있도록 하고, 특히 연철테이프의 경우 종래에는 탄성이 강해 케이블의 테이핑 작업이 불가능하였으나 열처리 공정을 통하여 응력을 제거함으로써 테이핑 작업은 물론 테이프가 케이블에 감긴 상태에서도 감긴 상태가 풀리지 않으며, 외부로부터의 전자파 및 정전기의 차폐기능 및 방서효과가 뛰어난 전선용 케이블용 연철테이프의 제조가 가능하게 되었다.

1, 1‘, 1“. 2, 2’: 압연판
100, 300 : 주석코팅층
200 : 연철박

Claims

0.4T*200W의 연철 압연판 소재를 20단의 다단압연기에 25 - 30%의 압하율로 0.1T 두께를 갖도록 반복하여 압연하여 연철 압연박을 얻는 단계 ;
상기의 연철 압연박을 무산화분위기의 연속열처리로에서 열처리하여 경도가 40- 70Hv가 되도록 열처리하는 단계;
상기의 열처리가 끝난 연철박을 0.2～10 초 동안 주석용액에 담금질하여 코팅하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방서용 연철테이프의 제조방법.
제1항에 있어서,
연속열 처리로의 온도는 600-1300℃이며, 연철박의 이송속도는 1(m/분) 내지 30m/분인 것을 특징으로 하는 방서용 연철테이프의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기의 연속열 처리로에는 0.1 내지 10 부피%의 수소와 90~99.9부피%의 질소를 공급하거나 또는 100%의 질소를 공급하여 무산화 분위기를 유지하는 것을 특징으로 하는 방서용 연철테이프의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기의 주석용액은 100중량%의 주석을 사용하거나 또는 0.1～5.0 중량%의 비스무스, 실리콘, 마그네슘, 철, 니켈, 망간, 아연, 안티모니 및 그의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 주석용액인 것을 특징으로 하는 연철테이프의 제조방법.
0.4T*200W의 연철 압연판 소재를 20단의 다단압연기에 25 - 30%의 압하율로 0.1T 두께를 갖도록 반복하여 압연하여 연철 압연박을 얻고, 상기의 연철 압연박을 무산화분위기의 연속열처리로에서 40- 70Hv의 경도를 갖도록 열처리한 후 0.2～10 초 동안 주석용액에 담금질하여 주석이 코팅된 것을 특징으로 하는 방서용 연철테이프.