KR102072503B1 - 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료 - Google Patents

고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료 Download PDF

Info

Publication number
KR102072503B1
KR102072503B1 KR1020180062266A KR20180062266A KR102072503B1 KR 102072503 B1 KR102072503 B1 KR 102072503B1 KR 1020180062266 A KR1020180062266 A KR 1020180062266A KR 20180062266 A KR20180062266 A KR 20180062266A KR 102072503 B1 KR102072503 B1 KR 102072503B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite material
silicon oxide
electrical insulation
voltage electrical
high voltage
Prior art date
Application number
KR1020180062266A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190136482A (ko
Inventor
정현진
박수민
Original Assignee
주식회사 승진이앤아이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 승진이앤아이 filed Critical 주식회사 승진이앤아이
Priority to KR1020180062266A priority Critical patent/KR102072503B1/ko
Publication of KR20190136482A publication Critical patent/KR20190136482A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102072503B1 publication Critical patent/KR102072503B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/06—Unsaturated polyesters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/42—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
    • H01B3/421—Polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/206—Applications use in electrical or conductive gadgets use in coating or encapsulating of electronic parts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

고압전기 절연용 복합재료 제조방법이 개시된다. 고압전기 절연용 복합재료 제조방법은 수지, 소포제, 억제제, 결합제를 서로 혼합하여 유기 혼합물을 제조하는 단계; 크기가 서로 다른 제1 산화규소, 제2 산화규소, 제3 산화규소, 제4 산화규소, 수산화 알루미늄 및 이산화 티타늄을 서로 혼합하여 무기 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 유기 혼합물과 상기 무기 혼합물을 혼합하여 고압전기 절연용 복합재료를 제조하는 단계를 포함한다.

Description

고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료{METHOD FOR MANUFACTURING COMPOSITE MATERIAL FOR HIGH TENSION ELECTRICITY INSULATION AND COMPOSITE MATERIAL FOR HIGH TENSION ELECTRICITY INSULATION PREPARED BY THE SAME}
본 발명은 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기적, 기계적 성질이 뛰어난 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료에 관한 것이다.
전력 수요의 증가와 더불어 전력기기용 절연재료는 다양한 물성과 함께 전력 설비의 대용량화와 콤팩트화가 요구된다. 전력 기기에 사용 되는 재료로는 PE, 에폭시, 마이카, EPDM등이 있다.
일반적으로 고전압화가 될수록 높은 내전압 특성이 요구되며, 전력기기의 계면은 절연강도를 낮추는데 활용 되고 있으며, 콤팩트화를 위하여도 계면 간의 상호 작용의 이해도는 필수 요소이다.
고전압 기기에 있어서 절연재료가 담당하고 있는 역할은 매우 중요하며, 절연 재료의 특성이 전기기기 전체의 설계를 결정하는 중요한 요인이 된다. 전기기기에 사용하는 재료 단위체의 물성만으로는 절연재료로서 적용할 수 없을 뿐 아니라 필러(무기입자) 또는 유리 섬유질과의 복합화에 의한 절연 재료의 고성능화가 필요하다.
이에 본 발명자는 특히 고압전기 절연용 복합재료로서 기계적 특성과 전기적 특성이 우수한 복합재료를 개발하기에 이르렀다.
한국 공개특허 공개번호 제10-2012-0133667호(공개일 2012.12.11.)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기계적 특성이 우수한 수지는 바인더로 하고 전기적 특성이 우수한 산화규소를 첨가하여 수지와 산화규소 사이를 결합제 통하여 결합한 고압전기 절연용 복합재료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료 제조방법은 수지, 소포제, 억제제, 결합제를 서로 혼합하여 유기 혼합물을 제조하는 단계; 크기가 서로 다른 제1 산화규소, 제2 산화규소, 제3 산화규소, 제4 산화규소, 수산화 알루미늄 및 이산화 티타늄을 서로 혼합하여 무기 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 유기 혼합물과 상기 무기 혼합물을 혼합하여 고압전기 절연용 복합재료를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 수지는 불포화 폴리에스테르이고, 상기 소포제는 2 종의 비실리콘계 폴리머 소포제이고, 상기 억제제는 겔화시간 지연제이며, 상기 결합제는 유기 실란일 수 있다.
소포제는 BYK-Chemie 에서 생산하는 품명 BYK-A501과 BYK-A505를 사용하는 것이 바람직하다.
억제제는 겔화시간 지연제로서 투명 액체이며, 주성분 p-TBC Solution [98-29-3]을 포함하는 품명 ASR-2를 사용하는 것이 바람직하다. 억제제는 유기 혼합물과 무기 혼합물이 서로 완전히 혼합되기 전에 경화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고압전기 절연용 복합재료가 경화되는 시간을 지연시킬 수 있다.
억제제를 사용함으로써 고압전기 절연용 복합재료를 피복하는 공정 진행 중에 고압전기 절연용 복합재료가 경화되는 것을 방지하여 피복 작업이 원할하게 진행되도록 할 수 있다.
결합제는 트리-메타크릴록시프롤필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)이고, 품명 A-174를 사용하는 것이 바람직하다.
결합제(실란 커플링제)는 같은 분자에 유기와 무기의 두개의 서로 다른 반응기를 가지고 있는 화학물질로서,　유리, 금속, 광물 등과 같은 무기소재와 유기폴리머, 코팅, 접착제등과 같은 유기물질 두가지 서로 다른 물질의 결합을 위해 중간에서 접점의 역할을 수행한다.
하나의 실시예로 상기 제1 산화규소의 크기는 0.56 이상, 0.66 이하이고, 상기 제2 산화규소의 크기는 0.33 이상, 0.56 미만이며, 상기 제3 산화규소의 크기는 0.23 이상, 0.33 미만이고, 상기 제4 산화규소의 크기는 0 초과, 0.23 미만인 것이 바람직하다.
하나의 실시예로 상기 고압전기 절연용 복합재료의 총 중량 대비 상기 유기 혼합물은 15 내지 30wt%이고, 상기 무기 혼합물은 70 내지 85wt%일 수 있다.
하나의 실시예로 상기 수지 총 중량 대비 상기 결합제는 2.5 내지 4.0wt%일 수 있다. 특히, 수지 총 중량 대비 상기 결합제는 3.2 wt%인 것이 가장 바람직하다.
하나의 실시예로 상기 유기 혼합물과 상기 무기 혼합물 혼합하여 고압전기 절연용 복합재료를 제조하는 단계는, 진공 조건 아래에서 진동을 가하여 이루어지며, 진공도는 10 내지 30mmHg일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료는 수지, 소포제, 억제제, 결합제를 서로 혼합한 유기 혼합물; 및 크기가 서로 다른 제1 산화규소, 제2 산화규소, 제3 산화규소, 제4 산화규소, 수산화 알루미늄 및 이산화 티타늄을 서로 혼합한 무기 혼합물을 포함하고, 상기 유기 혼합물과 상기 무기 혼합물은 상기 결합제를 통해 서로 결합되어 있다.
하나의 실시예로 상기 수지는 불포화 폴리에스테르이고, 상기 소포제는 2 종의 비실리콘계 폴리머 소포제이고, 상기 억제제는 겔화시간 지연제이며, 상기 결합제는 유기 실란일 수 있다.
하나의 실시예로 상기 제1 산화규소의 크기는 0.56 이상, 0.66 이하이고, 상기 제2 산화규소의 크기는 0.33 이상, 0.56 미만이며, 상기 제3 산화규소의 크기는 0.23 이상, 0.33 미만이고, 상기 제4 산화규소의 크기는 0 초과, 0.23 미만인 것이 바람직하다.
하나의 실시예로 상기 고압전기 절연용 복합재료의 총 중량 대비 상기 유기 혼합물은 15 내지 30wt%이고, 상기 무기 혼합물은 70 내지 85wt%일 수 있다.
하나의 실시예로 상기 수지 총 중량 대비 상기 결합제는 2.5 내지 4.0wt%일 수 있다.
하나의 실시예로 상기 고압전기 절연용 복합재료는 절연파괴 전압은 20kV/mm 이상이다.
하나의 실시예로 상기 고압전기 절연용 복합재료는 압축강도는 1520Kgf/㎠이다.
하나의 실시예로 상기 고압전기 절연용 복합재료는 인장강도는 320kgf/㎠2이다.
상기와 같은 본 발명은 조성에 따라 전기적, 기계적 특성이 변화되며 작업 공정을 조정할 수 있고 옥내, 외용 고압, 특고압, 초고압용 절연 복합재료로서 적합하다.
본 발명의 전기 절연용 복합재료는 기존 사용되는 전기 절연 재료 보다 뛰어난 전기적, 기계적 특성을 갖으며, 전기 관통 부싱, 지지애자, 변성기, 변류기 등에 기능에 따라 자유롭게 함침시킬 수 있기 때문에 여러 용도에 사용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 실시예 1에서의 결합재의 양에 따른 제조성을 분석한 그래프이다.
도 4a는 실시예 2에서의 결합재의 양에 따른 압축강도를 분석한 그래프이다.
도 4b는 실시예 2에서의 결합재의 양에 따른 인장강도를 분석한 그래프이다.
도 5a는 실시예 3에서의 결합재의 양에 따른 절연파괴강도를 분석한 그래프이다.
도 5b는 실시예 3에서의 결합재의 양에 따른 내아크 특성을 분석한 그래프이다.
도 5c는 실시예 3에서의 결합재의 양에 따른 인장강도를 분석한 그래프이다.
도 5d는 실시예 3에서의 결합재의 양에 따른 압축강도를 분석한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유기 혼합물을 제조하는 단계(S100), 무기 혼합물을 제조하는 단계(S200) 및 고압전기 절연용 복합재료를 제조하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
수지, 소포제, 억제제, 결합제를 서로 혼합하여 유기 혼합물을 제조한다(S100).
일 예로 수지는 불포화 폴리에스테르일 수 있다.
소포제는 혼합과정에서 발생할 수 있는 기포를 제거할 수 있고, 일 예로 2종의 비실리콘계 폴리머 소포제(품명 BYK-A501과 BYK-A505를 사용)가 소포제로 사용될 수 있다.
억제제는 유기 혼합물이 무기 혼합물과 혼합되기 전에 경화되는 것을 방지할 수 있고, 고압전기 절연용 복합재료가 경화되는 시간을 지연시킬 수 있다. 일 예로 겔화시간 지연제로서 주성분 p-TBC Solution [98-29-3]을 포함하는 품명 ASR-2가 사용될 수 있다. 억제제를 사용하지 않는 경우에는 본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료가 약 10분 정도 후에 경화되지만, 억제제를 사용하는 경우에는 고압전기 절연용 복합재료가 약 30 내지 40분 까지는 경화되는 것이 방지되기 때문이다. 경화를 방지하는 시간이 길면 길수록 다른 물체에 고압전기 절연용 복합재료를 피복시키는 공정 중에 고압전기 절연용 복합재료가 경화되어 피복 공정이 완료되지 못하는 것을 방지할 수 있다. 무기 혼합물의 함유량에 따라 인장 강도, 압축 강도가 변할 수 있다.
결합제는 유기 실란으로, 트리-메타크릴록시프롤필트리메톡시실란(3-methacryloxypropyltrimethoxysilane)이고, 품명 A-174이 사용되는 것이 바람직하다.
일 예로 내부에 여러 형태의 봉과 면을 가지며 프로펠러를 이용하여 혼합할 수 있는 용기에 수지, 소포제, 억제제, 결합제를 투입한 후 프로펠러를 이용하여 전체적으로 재료가 골고루 섞일 수 있도록 혼합할 수 있다. 또한, 특수 혼합기 중 가장 뛰어난 구조를 갖는 프로펠러 구조를 갖는 용기를 사용하는 경우에는 봉과 면의 위치와 속도를 조정하면서 혼합할 수 있기 때문에 특수 효과를 갖도록 하는 것이 가능하다.
다음으로, 크기가 서로 다른 제1 산화규소, 제2 산화규소, 제3 산화규소, 제4 산화규소, 수산화 알루미늄 및 이산화 티타늄을 서로 혼합하여 무기 혼합물을 제조한다(S200).
크기가 서로 다른 4종의 산화규소 각각의 크기와 구분을 아래 [표 1]과 같다.
No. 이름 크기(사이즈) 구분(형태)
1 제1 산화규소 0.56 ~ 0.66mm Sand
2 제2 산화규소 0.33 ~ 0.56mm
3 제3 산화규소 0.23 ~ 0.33mm
4 제4 산화규소 0 ~ 0.23mm Powder
크기가 서로 다른 4 종의 산화규소를 사용하는 경우에는 산화규소가 최대한 많이 무기 혼합물 내에 포함될 수 있다. 즉, 크기가 다른 산화 규소는 큰입자와 큰 입자사이에 중간입자가 채워지고 다음에는 중간입자와 중간입자 사이에 작은 입자가 채워져서 전기적 특성이 우수한 산화 규소를 최대한 무기 혼합물 내에 포함되도록 할 수 있다. 제1 산화규소의 크기는 0.56 이상, 0.66 이하이고, 제2 산화규소의 크기는 0.33 이상, 0.56 미만이며, 제3 산화규소의 크기는 0.23 이상, 0.33 미만이고, 제4 산화규소의 크기는 0 초과, 0.23 미만인 것이 바람직하다.
일 예로 산화규소는 국내 광산에 순도 99%이상의 재료를 불순물이 최대한 없는 전문 업체에서 분리 관리된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
산화규소는 고압전기 절연용 복합재료의 전기적 특성과 기계적 특성을 향상시킬 수 있고, 전기적 특성이라 함은 예를 들면, 절연파괴 전압을 의미할 수 있고, 기계적 특성은 압축강도, 인장강도 등을 의미할 수 있다.
수산화 알루미늄은 전기적 특성인 내아크 특성을 향상시키기 위한 용도로 첨가된다.
이산화 티타늄은 열에 안정적이므로 빛이나 자외선에 의한 특성 파괴 또는 내화학성(변색, 산화) 우수하기 때문에 실외에 설치되는 경우 주위 환경 변화로부터 안정적인 특성 유지를 위한 용도로 첨가된다.
일 예로 외부 먼지나 이물질로부터 보호하기 위한 광택제가 추가로 첨가될 수 있고, 다른 일 예로 색상을 띄게 하기 위한 안료가 추가로 첨가될 수 있다.
S100 단계와 S200 단계는 순서에 구속되는 것은 아니며 이상에서 설명한 것과는 달리 순서가 뒤바뀌어도 무방하다.
무기 혼합물을 유기 혼합물과는 별도의 용기를 사용하여 혼합되며, 유기 혼합물의 혼합에 사용되는 동종의 다른 용기가 사용될 수 있다.
다음으로, 유기 혼합물과 무기 혼합물을 혼합하여 고압전기 절연용 복합재료를 제조한다(S300). 일 예로 무기 혼합물은 유기 혼합물이 존재하는 용기에 투입될 수 있다. 일 예로 결합재는 유기 혼합물에 무기 혼합물을 첨가한 후 최대한 빨리 첨가하여 혼합하는 것이 바람직하다. 결합제는 유기 혼합물의 수지와 무기 혼합물의 산화 규소가 서로 결합되도록 한다.
특히, 고압전기 절연용 복합재료 제조는 진공 조건 아래에서 진동을 가하여 이루어지며, 진공도는 10 내지 30mmHg인 것이 바람직하다. 진동 조건 아래에서 진동을 가하면서 유기혼합물, 무기혼합물 및 결합재를 서로 혼합하기 때문에 혼합을 통해 발생할 수 있는 기포를 완전히 제거할 수 있다.
또한, 이와 같은 진공 조건 아래에서 진동을 가하면서 혼합하는 공정은 매우 중요한 역할을 한다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 고압전기 절연용 복합재료는 소량의 유기 혼합물과 다량의 무기 혼합물을 이용하여 제조되는 복합재료이기 때문에 점도가 높아서 발생되는 기포도 진공 조건 아래에서 진동을 가하면서 혼합하게 되면 완전히 제거할 수 있기 때문이다.
일 예로 고압전기 절연용 복합재료의 총 중량 대비 유기 혼합물은 15 내지 30wt%이고, 무기 혼합물은 70 내지 85wt%인 것이 바람직하다. 유기 혼합물을 15 내지 30wt%로 조절하는 것은 고가의 유기 화합물을 사용을 최소화하여 경제성을 살리면서도 환경적 측면에서 광물을 많이 사용하기 위함이다.
또한, 무기 혼합물의 총 중량 대비 결합재는 2.5 내지 4.0wt%인 것이 바람직하다.
일 예로 유기 혼합물과 무기 혼합물에 결합재를 첨가하고 혼합하여 고압전기 절연용 복합재료를 제조하는 공정은 상온에서 수행되는 것이 바람직하다. 상온에서 수행되는 경우에는 수지 입자 간에 수축율이 최소한으로 이루어지도록 할 수 있고, 열 수축이 적기 때문에 완성된 고압전기 절연용 복합재료의 치수 균열이나 내부에 남아 있는 기계적 스트레스를 최소로 할 수 있다.
실시예1
무기 혼합물 15wt%, 유기 혼합물 내에 존재하는 수지 무게 대비 2 내지 4wt% 결합재와 유기 혼합물 85wt%를 포함하는 고압전기 절연용 복합재료를 본 발명 제조 공정을 통해 제작 하였다. 이때 작업장의 온도는 20도, 상대습도는 45%로 하고 작업 진공도는 20mmHg에서 실시하였다. 도 3을 참조하면, 수지 무게 대비 2 내지 4wt% 결합제를 넣고 제작된 시편의 특성(제조성)을 분석한 결과를 확인할 수 있다.
제조성은 유기 혼합물과 무기 혼합물을 서로 혼합하는 공정에 소요되는 시간을 의미하며, 혼합 시간이 길면 공정 시간이 길어지기 때문에 공정 시간이 적게 걸릴수록 제조성이 좋다고 할 수 있다.
혼합 공정에 소요되는 시간과 작업자의 숙련도 등을 고려하면, 현장에서는 25분 이내가 가장 절적하며 결합재가 수지 무게 대비 3.2 wt% 이상이면 제조성이 우수하다고 판단할 수 있다.
실시예2
무기 혼합물 23wt%, 유기 혼합물 내에 존재하는 수지 무게 대비 2 내지 4 wt% 결합재와 유기 혼합물 77wt%를 포함하는 고압전기 절연용 복합재료를 본 발명 제조 공정을 통해 제작 하였다. 이때 작업장의 온도는 21도, 상대습도는 43%로 하고 작업 진공도는 18mmHg에서 실시하였다.
도 4a 및 도 4b를 참조하여, 제작된 시편의 특성을 분석하면 인장 강도 310Kgf/㎠, 압축강도 1450Kgf/㎠로 나타났으며, 가장 높은 인장 강도와 압축 강도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 무기 혼합물 양의 증가는 인장 강도의 특성을 향상시킬 수 있으며, 실시예 3 대비 압축 강도도 최대로 할 수 있다.
실시예 3
무기 혼합물 19wt%, 유기 혼합물 내에 존재하는 수지 무게 대비 2 내지 4wt% 결합재와 유기 혼합물 81wt%를 포함하는 고압전기 절연용 복합재료를 본 발명 제조 공정을 통해 제작 하였다.
도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 제조한 고압전기 절연용 복합재료는 결합재가 3.2 wt% 이상인 경우 전기 절연 재료로서 가장 중요한 특성인 절연파괴 전압이 20kV/mm 이상이고, 절연파괴와 관계가 깊은 내아크 특성은 240sec인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예 3의 경우 결합재가 3.2 wt% 이상이어야 절연파괴 전압과 내아크 특성 기준(제품에 대한 스펙)을 동시에 만족시킬 수 있다.
또한, 실시예 3의 경우 결합재가 3.2 wt% 이상인 경우에는 인장 강도가 320Kgf/㎠ 이상으로 나타나 기준을 만족할 수 있고, 실시예 3의 경우 결합재가 3.2 wt%인 경우에 외부의 힘에 의하거나 단시간 전류에 의해 발생되는 굴곡 강도 관련 세부 특성인 압축강도가 1520Kgf/㎠로 최대치임을 확인할 수 있다. 또한, 이경우 고압전기 절연용 복합재료의 열전도도는 11.6W/m.k이다.
또한, 이와 같은 공정을 통하여 제조된 고압전기 절연용 복합재료의 선팽창 계수는 전기 절연 제품, 제품 개발시 내부에 삽입되는 금구, 구조물, 절연물의 값과 유사하여 성형 시 안정된 구조를 유지할 수 있다. 아래 [표 2]는 다른 재료와 고압전기 절연용 복합재료의 선팽창 계수를 나타낸 표이다.
종류 선팽창 계수(건조, 25℃)
특수강 9-15x10-4/℃
동 9-16x10-4/℃
알루미늄 8-17x10-4/℃
고압전기 절연용 복합재료 16-26x10-6/℃
본 발명의 실시예에 따른 제조방법을 통해 제작된 고압전기 절연용 복합재료는 다음과 같은 공정을 통해 금형에 주입 완료될 수 있다.
일 예로 본 복합재료에 맞는 금형을 준비한다. 일반적인 음각 형태의 특수강으로 제작하는 것이 아니라 양각 형태의 여러 조각과 외부를 덮는 구조의 금속 금형을 제작한다. 제작 시 양각 형태 금형에 외함을 조립한 후 상온이나 40℃ 이하에서 경화 가능한 실리콘 고무를 주입하여 제작용 금형을 제작한다.
이와 같은 실리콘 고무 금형은 여러 시험을 통해 최적의 금형으로 제작되며 이와 같은 금형은 진동시 표면의 접촉각을 결정하고 또한 이형제로써 역할이 가능하다. 이렇게 준비된 고무 금형을 기준으로 한 금속 금형을 진동대에 사전에 준비한 후 앞에서 혼합된 복합재료를 10 내지 15분 정도 주입한다. 주입 후 진공을 실시하므로 전체 주입구나 포집구에 15% 정도의 여유를 주고 설계한다.
주입된 금형은 3 내지 5분간 진공을 2 내지 3회 반복하여 복합재료 내부에 있는 기포와 기공을 짧은 시간 내에 제거한다. 이렇게 제작된 복합재료를 이용한 고압 전기 절연 제품은 상온에서 제품에 따라 2 내지 5시간 경화 시킨 후 금형에 있는 포집구와 베르(Berr)를 제거하고 이형핀을 이용하여 탈형한다.
1차 경화 완료된 제품은 24시간 상온에서 경화 한 후 최종 경화는 2시간 정도 가열 경화를 통해 후 경화를 실시한다. 완료된 고압 전기 절연 복합 재료를 이용한 제품은 전기적, 기계적, 화학적 특성은 절연제품으로써의 적정 특성을 유지한다. 또한 제품의 요구 특성에 따라 전계 완화를 위한 도전성처리, 장시간 온도와 날씨특성강화를 위한 옥외 특성강화 공정을 걸쳐 특성 향상이 가능하다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 수지, 소포제, 억제제, 결합제를 서로 혼합하여 유기 혼합물을 제조하는 단계;
    수산화 알루미늄, 이산화 티타늄, 크기가 서로 다른 제1 산화규소, 제2 산화규소, 제3 산화규소 및 제4 산화규소를 서로 혼합하여 무기 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 유기 혼합물과 상기 무기 혼합물을 혼합하여 고압전기 절연용 복합재료를 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 고압전기 절연용 복합재료의 총 중량 대비 상기 유기 혼합물은 15 내지 30wt%이고, 상기 무기 혼합물은 70 내지 85wt%인, 고압전기 절연용 복합재료 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지는 불포화 폴리에스테르이고,
    상기 소포제는 2 종의 비실리콘계 폴리머 소포제이고,
    상기 억제제는 겔화시간 지연제이며,
    상기 결합제는 유기 실란인, 고압전기 절연용 복합재료 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산화규소의 크기는 0.56 이상, 0.66㎜ 이하이고,
    상기 제2 산화규소의 크기는 0.33 이상, 0.56㎜ 미만이며,
    상기 제3 산화규소의 크기는 0.23 이상, 0.33㎜ 미만이고,
    상기 제4 산화규소의 크기는 0 초과, 0.23㎜ 미만인, 고압전기 절연용 복합재료 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수지 총 중량 대비 상기 결합제는 2.5 내지 4.0wt%인, 고압전기 절연용 복합재료 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기 혼합물과 상기 무기 혼합물을 혼합하여 고압전기 절연용 복합재료를 제조하는 단계는,
    진공 조건 아래에서 진동을 가하여 이루어지며, 진공도는 10 내지 30mmHg인, 고압전기 절연용 복합재료 제조방법.
  7. 수지, 소포제, 억제제, 결합제를 서로 혼합한 유기 혼합물; 및
    수산화 알루미늄, 이산화 티타늄, 크기가 서로 다른 제1 산화규소, 제2 산화규소, 제3 산화규소 및 제4 산화규소를 서로 혼합한 무기 혼합물을 포함하고,
    총 중량 대비 상기 유기 혼합물은 15 내지 30wt%이고, 상기 무기 혼합물은 70 내지 85wt%이며, 상기 유기 혼합물과 상기 무기 혼합물은 상기 결합제를 통해 서로 결합되어 있는, 고압전기 절연용 복합재료.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수지는 불포화 폴리에스테르이고,
    상기 소포제는 2 종의 비실리콘계 폴리머 소포제이고,
    상기 억제제는 겔화시간 지연제이며,
    상기 결합제는 유기 실란인, 고압전기 절연용 복합재료.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 산화규소의 크기는 0.56 이상, 0.66㎜ 이하이고,
    상기 제2 산화규소의 크기는 0.33 이상, 0.56㎜ 미만이며,
    상기 제3 산화규소의 크기는 0.23 이상, 0.33㎜ 미만이고,
    상기 제4 산화규소의 크기는 0 초과, 0.23㎜ 미만인, 고압전기 절연용 복합재료.
  10. 삭제
  11. 제7항에 있어서,
    상기 수지 총 중량 대비 상기 결합제는 2.5 내지 4.0wt%인, 고압전기 절연용 복합재료.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 고압전기 절연용 복합재료는,
    절연파괴 전압은 20kV/mm 이상인, 고압전기 절연용 복합재료.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 고압전기 절연용 복합재료는,
    압축강도는 1520Kgf/㎠인, 고압전기 절연용 복합재료.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 고압전기 절연용 복합재료는,
    인장강도는 320kgf/㎠인, 고압전기 절연용 복합재료.
KR1020180062266A 2018-05-31 2018-05-31 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료 KR102072503B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180062266A KR102072503B1 (ko) 2018-05-31 2018-05-31 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180062266A KR102072503B1 (ko) 2018-05-31 2018-05-31 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190136482A KR20190136482A (ko) 2019-12-10
KR102072503B1 true KR102072503B1 (ko) 2020-02-03

Family

ID=69002454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180062266A KR102072503B1 (ko) 2018-05-31 2018-05-31 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102072503B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013111481A1 (ja) * 2012-01-25 2013-08-01 株式会社カネカ 新規な顔料含有絶縁膜用樹脂組成物及びその利用

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5120267B2 (ja) * 2007-02-08 2013-01-16 住友ベークライト株式会社 積層体、積層体を含む回路基板、半導体パッケージおよび積層体の製造方法
EP2152792A1 (en) * 2007-06-12 2010-02-17 E. I. Du Pont de Nemours and Company Insulation coating composition for electrical steel
CN102597075B (zh) * 2009-10-28 2014-12-10 帝人杜邦薄膜日本有限公司 电绝缘用双轴取向膜和使用电绝缘用双轴取向膜而成的膜电容器
KR101307489B1 (ko) 2011-05-31 2013-09-11 주식회사 영테크 절연용 나노 복합재 및 그 제조방법
JP6375140B2 (ja) * 2014-04-30 2018-08-15 日東電工株式会社 熱伝導性ポリマー組成物及び熱伝導性成形体

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013111481A1 (ja) * 2012-01-25 2013-08-01 株式会社カネカ 新規な顔料含有絶縁膜用樹脂組成物及びその利用

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190136482A (ko) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1176171B1 (en) Electric insulating material and method of manufacture thereof
US20100326699A1 (en) Polymeric High Voltage Insulator with a Hard, Hydrophobic Surface
WO2008119624A1 (en) Curable epoxy resin composition
US3427189A (en) Radiation resistant insulation
WO2011131537A2 (de) Isolationsverbundmaterial zur elektrischen isolation, verfahren zur herstellung und verwendung desselben
CA3016634A1 (en) A process for the preparation of insulation systems for electrical engineering, the articles obtained therefrom and the use thereof
KR102072503B1 (ko) 고압전기 절연용 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 고압전기 절연용 복합재료
EP2402958A1 (de) Elektroisolationssystem für eine elektrische Hochspannungsrotationsmaschine
JPH05271465A (ja) サーモトロピック液晶ポリマー組成物と絶縁材
EP0676448A1 (en) Epoxy resin composition and resin molding using the same
JP2008053174A (ja) 絶縁構造材料
WO2014184863A1 (ja) 高電圧機器用の複合絶縁樹脂材及びそれを用いた高電圧機器
CN111585092B (zh) 一种接线端子
KR101307489B1 (ko) 절연용 나노 복합재 및 그 제조방법
JPH05304040A (ja) 電気機器の製造法
Küchler et al. Insulating materials
RU2356116C1 (ru) Электроизоляционный заливочный компаунд
Imai Polymer Composites for Switchgears
JP7409980B2 (ja) モールド電気機器
KR102449297B1 (ko) 유-무기 복합체를 포함하는 전력전자모듈용 기판
KR101466257B1 (ko) 애자용 실리콘 고무 조성물
WO2024101192A1 (ja) 複合化樹脂組成物およびその製造方法、絶縁性樹脂複合化物、並びにそれを用いた電力機器
WO2016103842A1 (ja) エポキシ樹脂組成物、およびそれを用いた硬化物、電力機器、真空遮断機
KR101922944B1 (ko) 방열 전도성 페이스트 및 이의 제조방법
Park Effect of silica particle size on the mechanical properties in an epoxy/silica composite for HV insulation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant