KR101402171B1 - 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법 및 이에 의해 제조된 애자 - Google Patents

Abstract

폴리머 계열 애자의 표면을 자외선 코팅제를 이용하여 표면 처리하여 백화현상을 방지하고, 발수성을 향상시켜 수명을 개선하기 위한 폴리머 애자 제조방법 및 이에 의해 제조된 애자가 개시된다.
개시된 폴리머 애자 제조방법은, 고압선로에 설치되는 스커트를 제조하는 단계; FRP 로드의 외벽에 쉬스(sheath)를 도포하여 로드를 제조하는 단계; 상기 로드의 외면에 접착제를 도포한 후, 이송 장치를 이용하여 상기 스커트의 내부로 삽입하는 단계; 상기 스커트 및 로드를 일정온도에서 일정 시간 동안 고온 경화하여 접착제를 경화시키는 단계; 경화된 스커트의 외면에 코팅제를 도포한 후 건조하는 단계를 포함한다.

Description

자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법 및 이에 의해 제조된 애자{Method product of polymer insulator according to UV coating and insulator using method thereof}

본 발명은 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자(polymer insulator) 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 애자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리머 계열 애자의 표면을 자외선 코팅제를 이용하여 표면 처리하여 백화현상을 방지하고, 발수성을 향상시켜 수명을 개선하기 위한 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법 및 이에 의해 제조된 애자에 관한 것이다.

일반적으로, 애자는 송전선이나 전기기기의 나선 부분을 절연하고 동시에 기계적으로 유지 또는 지지하기 위하여 사용되는 절연체로서, 전기적으로 충분한 절연내력을 가지게 하기 위하여 다수의 주름을 만들어 표면에 따른 거리를 크게 한다.

이러한 애자는 전선을 연결하는 부분이 EPDM(ethylene propylene diene monomer(M-class)), 실리콘 또는 사기이고, 전주와 연결하는 부분이 금속제 볼트로 구성된다.

주지한 애자에 있어서 폴리머계 애자는 유리섬유강화플라스틱(FRP) 로드를 주절연재로 하고, 그 둘레에 절연성능을 보강하기 위해 고무재질의 하우징(스커트)을 씌우고, 양단에는 연결금구를 압착하여 이 연결금구를 통해 철탑이나 전주에 취부할 수 있도록 구성된다.

이러한 폴리머 애자의 제조방법이 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2005-0093473호(2005.09.23. 공개)(발명의 명칭: 코로나 토치를 이용하여 접착력을 향상시킨 폴리머 애자 제조방법)(이하, "종래기술"이라 약칭함)에 개시된다.

개시된 종래기술은, FRP로드의 표면을 코로나 토치로 처리하여 표면에너지를 증대시켜서 이종 재료와의 접착성을 향상시키는 표면 개질 공정과, 표면 개질된 FRP로드의 둘레부에 고무재의 컴파운드를 사출 또는 압출하여 하우징을 성형하는 하우징 성형공정을 통해 폴리머 애자를 제조하게 된다.

이러한 방법으로 폴리머 애자를 제조함으로써 제조 공정을 대폭 줄이고, 시설비와 투입되는 인력도 현저히 절감할 수 있게 된다.

1. 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2005-0093473호(2005.09.23. 공개)(발명의 명칭: 코로나 토치를 이용하여 접착력을 향상시킨 폴리머 애자 제조방법)

그러나 상기와 같은 종래기술에 의해 제조되는 폴리머 애자 및 일반적인 폴리머 애자는 옥외에 설치되므로, 태양 광 등에 장기간 노출되어, 태양 광에 포함된 자외선 등으로 인해 백화현상이 발생하여 절연약화가 발생하는 문제점이 있었다.

여기서 태양 광에 포함된 자외선에 노출되면 폴리머의 화학구조 분열이 발생하여 절연약화가 발생하게 된다.

또한, 상기와 같은 종래기술에 의해 제조되는 폴리머 애자 및 일반적인 폴리머 애자는 옥외에 설치되므로 비나 안개 등의 수분에 노출되는 데, 이러한 수분에의한 영향을 최소화하기 위한 방법이 제시되지 못한 단점도 있다. 즉, 발수성 향상을 위한 방법이 제시되지 못하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 일반적인 폴리머 애자 및 종래기술에 의해 제조되는 폴리머 애자에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폴리머 계열 애자의 표면을 자외선 코팅제를 이용하여 표면 처리하여 자외선을 반사시킴으로써 자외선에 의해 발생하는 백화현상을 방지하도록 한 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법 및 이에 의해 제조된 애자를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 폴리머 애자의 표면을 자외선 코팅제로 처리하여 백화현상 방지로 발수성을 향상시켜 수명을 개선하기 위한 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법 및 이에 의해 제조된 애자를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법은,

(a) 고압선로에 설치되는 스커트를 제조하는 단계;

(b) FRP 로드의 외벽에 쉬스(sheath)를 도포하여 로드를 제조하는 단계;

(c) 상기 로드의 외면에 접착제를 도포한 후, 이송 장치를 이용하여 상기 스커트의 내부로 삽입하는 단계;

(d) 상기 스커트 및 로드를 일정온도에서 일정 시간 동안 고온 경화하여 접착제를 경화시키는 단계;

(e) 경화된 스커트의 외면에 코팅제를 도포한 후 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자는,

상기 (a) 내지 (e) 단계의 폴리머 애자 제조방법에 의해 제조된 폴리머 애자인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 폴리머 계열 애자의 표면을 자외선 코팅제를 이용하여 표면 처리하여 자외선을 반사시킴으로써 자외선에 의해 발생하는 백화현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 폴리머 애자의 표면을 자외선 코팅제로 처리하여 백화현상을 방지함으로써, 발수성을 향상시켜 수명을 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법의 공정도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리머 애자 제조방법의 공정도로서, (a) 고압선로에 설치되는 스커트를 제조하는 단계(S10); (b) FRP 로드의 외벽에 쉬스(sheath)를 도포하여 로드(rod)를 제조하는 단계(S20); (c) 상기 로드의 외면에 접착제를 도포한 후, 이송 장치를 이용하여 상기 스커트의 내부로 삽입하는 단계(S30); (d) 상기 스커트 및 로드를 일정온도에서 일정 시간 동안 고온 경화하여 접착제를 경화시키는 단계(S40) 및 (e) 경화된 스커트의 외면에 코팅제를 도포한 후 건조하는 단계(S50)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법은, 단계 S10에서 통상적인 몰딩 작업을 통해 스커트를 제조한다. 여기서 스커트는 내부에 로드가 삽입될 수 있도록 관통공이 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 단계 S20에서 FRP 로드의 외면에 쉬스를 도포하여 로드를 제조하게 된다. 예컨대, 쉬스를 FRP 로드에 압출 성형하여 로드를 제조하게 된다.

본 발명에서는 편의상 스커트를 제조하고, 그 후에 로드를 제조하는 것으로 설명하였으나, 이것은 설명의 편의를 위한 것이지 반드시 상기와 같은 순서를 따를 필요는 없다. 즉, 로드를 먼저 제조하고 나중에 스커트를 제조하여도 애자를 제조하는 데 전혀 문제가 없는 것이다.

스커트 및 로드를 제조한 후에는 단계 S30에서 상기 로드의 외면에 접착제를 일정 두께로 도포하고, 이송 장치를 이용하여 스커트에 형성된 관통공에 로드를 삽입하여 스커트와 로드를 결합하게 된다. 즉, 스커트 내부에 로드를 삽입하게 되는 것이다.

상기와 같은 로드와 스커트의 결합 방식은 로드에 도포된 접착제가 윤활작용을 하여 로드가 스커트에 슬라이딩하면서 스커트에 로드가 삽입되는 방식이다. 이때 스커트의 내경이 작은 경우, 쉬스가 입혀진 로드에 미리 도포된 접착제가 밀려져 로드의 전면에 접착제가 균일하게 도포되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 스커트의 관통공에 별도의 확장 파이프를 삽입시켜 스커트 내경을 확장하고, 확장 파이프 내에 로드를 삽입한 후 확장 파이프를 스커트 외측으로 이탈시켜 스커트가 로드의 외면에 밀착되도록 하는 결합 방식을 이용할 수도 있다.

이후 단계 S40에서 100 ~ 200℃의 온도가 유지되는 공간에서 결합된 스커트와 로드를 1분 이상 경화하여, 로드와 스커트를 접착하게 된다.

다음으로, 단계 S50에서 본 발명의 가장 큰 특징인 경화된 스커트의 외면에 코팅제를 도포한 후 건조하는 단계(S50)를 통해 폴리머 애자를 제조하게 된다.

이를 위해 본 발명은 바인더 수지 약 10∼60중량%, 자외선 차단 복합금속산화물 약 10∼60중량% 및 레벨링제 약 1∼30중량%를 포함하여, 코팅제를 조제한다.

본 발명에 의하면 가시광선 투과성이 우수하면서 적외선 차단 기능 및 자외선 차단 기능을 갖는 나노 복합금속산화물, 지속적인 차열 효과를 유지할 수 있도록 해주며 내구력이 우수한 바인더를 포함하는 코팅용 조성물(코팅제)이 제공된다. 이 코팅 조성물을 사용하여 코팅 막을 형성하면 태양 광선에서 자외선이 차단되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 바인더로서는 내구성이 양호한 수지를 사용하는데 용도와 목적에 따라 다양한 바인더를 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어 Si02 계와 같은 무기바인더, 자외선을 조사하여 경화하는 방식으로 진행되며 아크릭 모노머, 올리고머 등을 포함하는 UV 바인더, MMA, MA와 같은 아크릭 바인더, 불소 변성 실리콘과 같은 실리콘 바인더, 비닐, 에폭시, 아민류 복합 실리콘과 같은 유무기 복합 바인더, 수산화기가 있는 아크릭과 이소시아네이트와 우레탄 반응을 하는 우레탄 바인더 등이 사용가능하며, 특히 나노화된 무기바인더가 바람직하다. 이의 첨가량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 약 10∼60중량% 범위가 되도록 한다. 만약 이의 함량이 약 10중량% 미만이면 부착성 및 내구력이 저하되고 약 60중량%를 초과하면 태양열 차단을 위한 무기산화물의 사용량이 줄어들고 표면에서 바인더의 노출이 증가하게 되어 태양열 차단 효과, 비오염성이 모두 저하되기 때문에 이를 고려하여 약 10∼60중량% 범위가 적당하다고 할 수 있다.

자외선 차단 성능을 가지는 재료로서는 약 10∼500nm 크기의 산화티탄, 산화아연, 산화인듐, 산화주석, 안티몬 주석 산화물(ATO: antimony tin oxide) 및 인듐 주석 산화물(ITO: indium tin oxide) 중 적어도 하나의 화합물과, 약 10∼500nm 크기의 몰리브덴옥사이드(Molybdenum Oxide; MoO3), 산화탄탈(Ta2O5), 오산화바나듐(V205) 및 산화니오브(Nb2O5) 중 적어도 하나의 화합물을 사용하도록 한다. 이의 첨가량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 약 10∼60중량% 범위가 되도록 한다.

또한, 본 발명의 코팅 조성물에 포함되는 성분으로서 레벨링제가 있다. 레벨링제란 코팅 후 스커트가 표면 장력의 부분적 차이에 의해 볼록하거나 오목한 파도 모양처럼 나타나는 문제가 발생하는데, 이때 표면에 분포하여 표면 평활성 작용을 해서 이러한 문제점을 해결하고 표면의 성질을 개선하는데 사용된다. 레벨링성이 좋은 스커트는 일반적으로 광택이 우수하고 깨끗한 표면의 외관을 갖는다.

레벨링제의 작용은 이론적으로 표면 장력을 높이는 것과 도료의 점도 등에 직접 관여하는 것이 있으며, 조성물 총량을 기준으로 할 때 약 1 ∼ 30중량%를 포함하는 것이 적절한 효과를 얻기에 적합하다.

본 발명의 조성물 제조를 위해 사용되는 용제로서는 PM(propylene glycol monomethyl ether), 부틸셀로솔브 등을 예로 들 수 있으며, 그 외에도 케톤류, 아세테이트류, 이들의 혼합물 등을 예외없이 사용할 수 있다.

상술한 특징을 갖는 코팅용 조성물(코팅제)은 액상으로서 원하는 부위에 코팅하는 것으로 용이하게 코팅 막을 형성할 수 있다. 따라서, 소재의 크기나 모양 등에 구애받지 않으며 어떤 재료에나 적용이 가능하다.

이와 같이 제조된 코팅제를 스커트에 도포할 경우에는, 일반적인 코팅 방법인 스프레이 코팅법, 함침법 등의 일반적으로 잘 알려진 코팅법을 이용하는 것이 바람직하다.

하기 표 1에 기재된 바와 같은 성분을 주어진 함량으로 사용하여 코팅용 조성물을 제조하였다. 제조된 코팅액을 스커트 표면에 도포하고 건조하여 코팅 막을 형성하였다.

성분	원료명	함량(중량%)
복합금속산화물	산화인듐/산화니오브	44
무기 바인더	Q0-1400	20
레벨링제	BYK-300	0.5
용제1	부틸셀로솔브	20
용제2	PM	15

상기 표 1에서, 무기 바인더인 QO-1400은 SiO2계 형태의 무기나노 바인더이며, 레벨링제인 BYK-300은 상품명으로서 BYKCHEMI 회사 제품이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 코팅 조성물에 따르면, 태양 광선 중에서 자외선을 차단하는 성능이 우수하며, 이로 인해 스커트 표면이 태양 광에 장시간 노출되어도 태양 광에 포함된 자외선을 차단할 수 있어, 자외선에 영향을 받는 폴리머의 화학구조 분열을 방지할 수 있다. 따라서 폴리머의 화학구조 분열로 인해 발생하는 백화현상을 방지할 수 있어, 애자의 수명 연장이 가능하고, 백화현상 방지로 스커트 표면을 항상 최적의 상태로 유지할 수 있어 수분 등이 침투하는 것을 방지함으로써 발수성도 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

S10… 스커트 제조단계
S20… 로드 제조단계
S30… 스커트와 로드 결합단계
S40… 경화 단계
S50… 코팅 단계

Claims (5)

1. (a) 고압선로에 설치되는 스커트를 제조하는 단계;
   (b) FRP 로드의 외벽에 쉬스(sheath)를 도포하여 로드를 제조하는 단계;
   (c) 상기 로드의 외면에 접착제를 도포한 후, 이송 장치를 이용하여 상기 스커트의 내부로 삽입하는 단계;
   (d) 상기 스커트 및 로드를 100 ~ 200℃에서 1분 이상 경화하여 스커트와 로드를 접착시키는 단계;
   (e) 경화된 스커트의 외면에 코팅제를 도포한 후 건조하는 단계를 포함하고;
   상기 코팅제는,
   바인더 수지 10 ~ 60중량%, 자외선 차단 복합금속산화물 10 ~ 60중량% 및 레벨링제 0.1 ~ 1중량%를 포함하고,
   상기 바인더 수지는 Si02계의 무기바인더를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 애자 제조방법.
   
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5. 청구항 1항에 기재된 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법에 의해 제조된 애자.
   
   

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