KR102155440B1 - 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법 - Google Patents

절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102155440B1
KR102155440B1 KR1020190021705A KR20190021705A KR102155440B1 KR 102155440 B1 KR102155440 B1 KR 102155440B1 KR 1020190021705 A KR1020190021705 A KR 1020190021705A KR 20190021705 A KR20190021705 A KR 20190021705A KR 102155440 B1 KR102155440 B1 KR 102155440B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
crosslinked
preparing
insulating composite
Prior art date
Application number
KR1020190021705A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200103351A (ko
Inventor
이무형
정영섭
Original Assignee
이무형
정영섭
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 이무형, 정영섭 filed Critical 이무형
Priority to KR1020190021705A priority Critical patent/KR102155440B1/ko
Publication of KR20200103351A publication Critical patent/KR20200103351A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102155440B1 publication Critical patent/KR102155440B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/148—Selection of the insulating material therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/141—Insulating conductors or cables by extrusion of two or more insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/143—Insulating conductors or cables by extrusion with a special opening of the extrusion head
    • H01B13/144—Heads for simultaneous extrusion on two or more conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H01B13/147—Feeding of the insulating material
    • 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
    • H01B3/44—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 vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—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 vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • H01B7/421—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

이 발명은 송전용량을 증가시키는 경우에도 우수한 방열성으로 트랙킹 억제특성뿐만 아니라 가공성, 내열성, 내후성 및 내식성을 겸비할 수 있으며, 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되어 수명이 연장될 수 있는, 절연 복합체(insulation composite) 및 초고압(high voltage) 전선(wire or cable)의 제조방법에 관한 것으로서,
이 발명의 구성은, 가교형 반도전 탄성체펠렛을 제조하는 단계와; 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제조하는 단계와; 가교형 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계와; 상기 가교형 반도전 탄성체 제조단계에서 제조된 가교형 반도전 탄성체 펠렛을 제1호퍼(hopper)에, 상기 가교형 폴리올레핀 제조단계에서 제조된 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제2호퍼에, 상기 가교형 절연복합체 제조단계에서 제조된 가교형 절연 복합체 펠렛을 제3호퍼에 각각 투여하는 단계와; 도체를 상기 제1 호퍼, 제2 호퍼, 제3 호퍼 및 가류관과 연결되는 압출기에 투입하는 단계와; 상기 압출기에서 가교형 반도전 탄성체층, 가교형 폴리올레핀층, 가교형 절연 복합체층이 형성된 도체를 압출하고 가류관(continuous vulcanization pipe)을 20~50m/분의 속도로 통과시켜 초고압 전선을 제조하는 압출가류단계를 포함하여 이루어진다.

Description

절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법{Manufacturing method of insulation composite and high voltage cable}
이 발명은 송전용량을 증가시키는 경우에도 우수한 방열성(heat dissipation)을 나타내어 트랙킹(tracking) 억제특성뿐만 아니라 가공성(processability), 내열성(heat resistance), 내후성(weatherability) 및 내식성(corrosion resistance)을 겸비할 수 있으며, 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되어 수명이 연장될 수 있는, 절연 복합체(insulation composite) 및 초고압(high voltage) 전선(wire or cable)의 제조방법에 관한 것이다.
전력(electric power)은 전압(voltage)과 전류(current)의 곱에 비례하기 때문에 전력을 송전할 때 전압을 높이면 전류가 적게 되어 전선 비용이 경감되며, 똑같은 굵기의 전선이면 보다 많은 전력을 보낼 수 있게 된다. 대용량과 장거리 송전이 요구되는 대형 전력계통에서는 전력손실의 감소, 건설용지 문제, 송전용량의 증대 등의 면에서 볼 때 송전전압을 높이는 초고압 송전이 필수적이라고 할 수 있다.
이렇듯 초고압으로 송전하기 위해서는 초고압에 충분히 견딜 수 있는 송전선로나 변압기(transformer), 차단기(breaker) 등의 연결기기에 대한 절연 기술(insulation technology)이 필요하며, 코로나(corona) 잡음(noise)이나, 전파장애(radio disturbance), 통신유도장애 등의 문제점의 해결도 필요하다.
고분자 수지(polymer resin)를 이용하여 전선의 절연 재질로 사용할 경우 열가소성 재료(thermoplastic material)로 절연(insulation)하는 것 보다 내열성, 내용매성, 내화학성은 물론 내구성까지 향상시킬 수 있고 난연성이 향상되는 특징을 가진다.
하지만 송전 시에는 도체에서 열이 발생하게 되며, 종래의 가교 폴리에틸렌 절연 케이블(cable)은 저밀도폴리에틸렌(low density polyethylene)을 사용하여 가교한 것으로 가교 폴리에틸렌 재료의 최고 허용온도가 90℃인 관계로 인하여 송전 시 전류량의 제한이 있었다. 이러한 가교 폴리에틸렌 재료의 사용 온도 제한은 가교 폴리에틸렌 재료의 구조에 기인하는 것으로, 가교 폴리에틸렌의 결정 용융온도인 약 110℃ 이상이 되면 전력 케이블의 절연층으로 동작하기 위해 필요한 가교 폴리에틸렌의 물성이 급격하게 저하되게 되어 절연재료로서의 기능이 현저히 저하된다는 문제점이 있다.
따라서 산업계에서는 가공성, 내후성, 내트래킹성, 방열성, 내식성을 겸비하면서 색상의 제약이 적은 가교형 폴리올레핀 복합체 및 고압용 전력선의 개발 요구가 계속되어 왔다.
일반적으로 사용되는 전력선 절연용 가교형 폴리올레핀의 경우, 전선 절연체의 열산화 안정성을 높이기 위해 산화방지제(antioxidant)를 많이 첨가하여 사용하고 있으나, 산화방지제를 적정 함량이상 사용하면, 고분자 수지를 망상 구조로 변환시켜 주는 기능을 하는 가교제의 분해 생성물인 라디칼(radical)을 없애는 산화방지제의 작용으로 인하여 케이블 절연체가 망상구조로 되는 가교효율이 저하된다. 따라서, 결과적으로 전력케이블 절연용 가교 조성물의 개발에 있어, 가교효율을 저하시키지 않고 열산화 안정성을 높이는 것이 중요하다.
이런 특성을 개선하기 위하여 개발되어 출원된 특허문헌을 살펴보면 다음과 같다.
대한민국 등록특허 제101859852호는 가요성과 전기적 특성이 우수하여 전력 케이블의 절연층에 적합한 폴리프로필렌 수지(polypropylene resin) 및 이를 포함하는 전력 케이블에 관한 것으로 프로필렌 , (a) 단독 중합체 또는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체와 (b)에틸렌-프로필렌 고무 공중합체가 반응기 내에서 단계적으로 중합된 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체로, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체의 용융온도와 결정화온도의 차이는 45℃ 이하이며, 상기 분산상인 고무 공중합체의 크기가 05㎛ 이하이고, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체 중 (b) 에틸렌-프로필렌 고무 공중합체가 30~50중량%인 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 수지를 제공한다.
하지만 문헌의 방법은 과정의 조건이 까다롭고 비용이 많이 소모되어 비경제적이었으며, 옥외용 고압 전력선의 송전용량을 증가시키게 되면 전류의 증가로 인해 도체의 온도가 상승하고 절연체에 영향을 줄 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제101859852호
이 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 송전용량을 증가시키는 경우에도 우수한 방열성으로 트랙킹 억제특성 뿐만 아니라 가공성, 내열성, 내후성 및 내식성을 겸비한, 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이 발명의 다른 목적은 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되어 수명이 연장될 수 있는, 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 가교형 반도전 탄성체펠렛을 제조하는 단계와; 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제조하는 단계와; 가교형 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계와; 상기 가교형 반도전 탄성체 제조단계에서 제조된 가교형 반도전 탄성체 펠렛을 제1호퍼(hopper)에, 상기 가교형 폴리올레핀 제조단계에서 제조된 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제2호퍼에, 상기 가교형 절연복합체 제조단계에서 제조된 가교형 절연 복합체 펠렛을 제3호퍼에 각각 투여하는 단계와; 도체를 상기 제1 호퍼, 제2 호퍼, 제3 호퍼 및 가류관과 연결되는 압출기에 투입하는 단계와; 상기 압출기에서 가교형 반도전 탄성체층, 가교형 폴리올레핀층, 가교형 절연 복합체층이 형성된 도체를 압출하고 가류관(continuous vulcanization pipe)을 20~50m/분의 속도로 통과시켜 초고압 전선을 제조하는 압출가류단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 가교형 반도전 탄성체 펠렛을 제조하는 단계는, 고분자 탄성체(elastomer) 100,000 중량부와 금속코팅된 카본촙사 1,000~50,000 중량부, 도전성충진제 500~20,000 중량부, 산화방지제(antioxidant) 100~500 중량부 및 활제 100~500 중량부를 순차적으로 투입하여 100~140℃의 온도에서 10~60분 동안 혼련 한 덩어리 반죽을 일축이나 이축 압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 표면저항이 105~108 Ω인 3~5 mm 크기의 반도전 탄성체 펠렛을 제조하는 단계와; 상기 반도전 탄성체 펠렛 100,000 중량부 기준으로, 유기과산화물 980~4,900 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하고 펠렛으로 압출성형하는 단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제조하는 단계는, 저밀도 폴리에틸렌이나, 중밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌 공중합체 중 적어도 한가지 이상을 사용하며 3~5 mm 크기를 갖는 폴리올레핀 수지 펠렛 100,000 중량부와 유기과산화물 1,000~5,000 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하고 펠렛으로 압출하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 가교형 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계는, 실란 표면처리된 내트랙킹제를 제조하는 내트랙킹제 표면처리 단계와; 3~5 mm 크기의 방열 마스터 배치(master batch)를 제조하는 방열 마스터배치 제조단계와; 3~5 mm 크기의 내트랙킹성 및 방열특성을 갖는 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계와; 상기 절연 복합체 펠렛 100,000 중량부 기준으로, 유기과산화물 950~4,800 중량부 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하고 펠렛으로 압출성형하는 단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 내트랙킹제 표면처리 단계는, 알코올(alcohol) 50,000 중량부와, 실란(silane) 500~1,000 중량부를 첨가하여 100~1,000 RPM의 속도로 30~120분간 교반한 다음 내트랙킹제(anti-tracking agent)를 4,000~12,000 중량부를 투여하고, 100~1,000 RPM의 속도로 30~120분간 교반한 다음 여과하여 40~80℃의 온도에서 건조하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 방열 마스터배치 제조단계는, 폴리올레핀수지 100,000 중량부와, 금속코팅된 카본촙사(carbon chop fiber) 100~20,000 중량부, 금속 산화물(metal oxide) 100~100,000 중량부, 무기방열제 100~50,000 중량부, 보조방열제 10~2,000 중량부, 활제(lubricant) 50~2,000 중량부를 순차적으로 투여하고 배합하여 100~160℃의 온도에서 10~60분간 용융혼련한 혼합물을 일축(single)이나 이축(twin) 압출기(extruder)를 이용하여 3~5 mm 크기로 압출성형하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계는, 폴리올레핀 수지(polyolefin resin) 100,000 중량부와 상기 실란 표면처리된 내트랙킹제 4,000~12,000 중량부, 산화방지제 50~2,000 중량부, 내열안정제 50~2,000 중량부, 자외선 흡수제(ultraviloet absorber) 100~2,000 중량부, 광안정제(light stablizer) 100~2,000 중량부, 안정제 50~1,500 중량부, 자외선차단 안료 10~1,000 중량부, 상기 방열 마스터배치 1,000~20,000 중량부를 순차적으로 투여하여 100~160℃의 온도에서 10~60분간 용융혼련한 한 덩어리 반죽을 일축이나 이축 압출기를 이용하여 3~5 mm 크기로 압출성형하면 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이 이 발명은 송전용량을 증가시키는 경우에도 우수한 방열성으로 트랙킹 억제특성뿐만 아니라 가공성, 내열성, 내후성 및 내식성을 겸비할 수 있으며, 절연층의 자체적인 절연내력이 높고, 상기 절연층에 인가되는 전계가 효과적으로 완화되어 수명이 연장될 수 있는 절연 복합체 및 초고압 전선을 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 이 발명에 따른 초고압 전선의 단면도이다.
도 2는 이 발명에 따른 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법의 흐름도이다.
도 3은 이 발명에 따른 가교형 절연 복합체 펠렛 제조방법의 흐름도이다.
이하, 이 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 시릿예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 살명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의하여 보다 명확하여질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시 가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 이 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
또한, 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어의 표현은, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위하여 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정하여서 해석되어서는 아니 되며, 이 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일례로서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 이 발명에 따른 초고압 전선의 단면도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 이 발명에 따른 초고압 전선의 구성은, 도체(1)와, 상기 도체 상부에 형성되는 가교형 반도전 탄성체층(2)와, 상기 가교형 반도전 탄성체층 상부에 형성되는 가교형 폴리올레핀층(3)와, 상기 가교형 폴리올레핀층 상부에 형성되는 가교형 절연 복합체층(4)을 포함하여 이루어진다.
도 2는 이 발명에 따른 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법의 흐름도이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 이 발명에 따른 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법의 구성은, 가교형 반도전 탄성체 펠렛을 제조하는 단계(S10)와; 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제조하는 단계(S20)와; 가교형 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S30)와; 상기 가교형 반도전 탄성체 제조단계에서 제조된 가교형 반도전 탄성체 펠렛을 제1호퍼(hopper)에, 상기 가교형 폴리올레핀 제조단계에서 제조된 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제2호퍼에, 상기 가교형 절연복합체 제조단계에서 제조된 가교형 절연 복합체 펠렛을 제3호퍼에 각각 투여하는 단계(S40)와; 도체를 상기 제1 호퍼, 제2 호퍼, 제3 호퍼 및 가류관과 연결되는 압출기에 투입하는 단계(S50)와; 상기 압출기에서 가교형 반도전 탄성체층(1), 가교형 폴리올레핀층(2), 가교형 절연 복합체층(3)이 형성된 도체를 압출하고 가류관(continuous vulcanization pipe)을 20~50m/분의 속도로 통과시켜 초고압 전선을 제조하는 압출가류단계(S60)를 포함하여 이루어진다.
상기한 가교형 반도전 탄성체 펠렛을 제조하는 단계(S10)는, 고분자 탄성체(elastomer) 100,000 중량부와 금속코팅된 카본촙사 1,000~50,000 중량부, 도전성충진제 500~20,000 중량부, 산화방지제(antioxidant) 100~500 중량부 및 활제 100~500 중량부를 순차적으로 투입하여 100~140℃의 온도에서 10~60분 동안 혼련 한 덩어리 반죽을 일축이나 이축 압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 표면저항이 105~108 Ω인 3~5 mm 크기의 반도전 탄성체 펠렛을 제조하는 단계와; 상기 반도전 탄성체 펠렛 100,000 중량부 기준으로, 유기과산화물 980~4,900 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하고 펠렛으로 압출성형하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기한 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제조하는 단계(S20)는, 저밀도 폴리에틸렌이나, 중밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌 공중합체 중 적어도 한가지 이상을 사용하며 3~5 mm 크기를 갖는 폴리올레핀 수지 펠렛 100,000 중량부와 유기과산화물 1,000~5,000 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하고 펠렛으로 압출한다.
상기한 압출가류단계(S60)에서 도체는 구리선, 알루미늄선, 은선, 니켈선, 주석 도금선, 은도금선, 니켈 도금선, 주석-구리합금선, 알루미늄-구리 합금선 중 적어도 한가지 이상을 집합(twist) 또는 연선(combine)하여 사용한다.
상기한 압출가류단계(S60)에서 사용되는 압출기(도시되지 않음)의 실린더(cylinder) 1은 100~120℃, 실린더 2는 100~120℃, 실린더 3은 105~125℃, 압출헤드(extrusion head) 110~130℃, 압출다이(extrusion die)는 110~130℃ 범위 조건에서 10~40 ㎏/h 의 속도로 가교형 반도전 탄성체층(1), 가교형 폴리올레핀층(2), 가교형 절연 복합체층(3)이 형성된 도체를 압출한다.
도 3은 이 발명에 따른 가교형 절연 복합체 펠렛 제조방법의 흐름도이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 이 발명에 따른 상기한 가교형 절연 복합체 펠렛 제조방법의 구성은, 실란 표면처리된 내트랙킹제를 제조하는 내트랙킹제 표면처리 단계(S31)와; 3~5 mm 크기의 방열 마스터 배치(master batch)를 제조하는 방열 마스터배치 제조단계(S32)와; 3~5 mm 크기의 내트랙킹성 및 방열특성을 갖는 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)와; 상기 절연 복합체 펠렛 104,500~127,500 중량부와 유기과산화물 1,000~5,000 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하고 펠렛으로 압출성형하는 단계(S34)를 포함하여 이루어진다.
상기한 내트랙킹제 표면처리 단계(S31)는, 알코올(alcohol) 50,000 중량부와, 실란(silane) 500~1,000 중량부를 첨가하여 100~1,000 RPM의 속도로 30~120분간 교반한 다음 내트랙킹제(anti-tracking agent)를 4,000~12,000 중량부를 투여하고, 100~1,000 RPM의 속도로 30~120분간 교반한 다음 여과하여 40~80℃의 온도에서 건조하
상기한 내트랙킹제 표면처리 단계(S31)는, 내트랙킹제로서 아이론 히드록사이드(iron hydroxide)나 칼슘 히드록사이드(calcium hydroxide), 마그네슘 히드록사이드(magnesium hydroxide), 알루미늄 히드록사이드(aluminium hydroxide) 중 적어도 한가지 이상을 사용하고, 실란으로서 비닐트리스 2-메톡시에톡시 실란(vinyl tris 2-methoxyethoxysilane), 트리스(이소피로포시)비닐 실란[tri(isopropoxy)vinylsilane], 비닐트리스(터트-부틸페록시) 실란[vinyltris(tert-butylperoxy) silane], 비닐디메틸에톡시 실란(vinyldimethylethoxy silane), 비닐트리메톡시 실란(vinyltrimethoxy silane), 아크릴 옥시 3-메타크릴옥시프로필-트리메톡시 실란(acryloxy3-metacryloxypropyl-trimethoxy silane), ß에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란(ß-epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane), r-글리시독시프로필-트리메톡시 실란(r-glycidoxypropyl-trimethoxy silane), 3-아미노프로필-트리에톡시 실란(3-aminopropyl-triethoxy silane) 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기한 내트랙킹제 표면처리 단계(S31)에서 실란은 폴리올레핀 수지와 내트랙킹제 간의 계면접착력 향상을 위해 사용되며, 투입량이 500 중량부 미만일 경우 폴리올레핀의 접착력이 저하되고, 1000 중량부 초과일 경우 비용이 상승한다는 문제점이 있다.
상기한 내트랙킹제 표면처리 단계(S31)에서 내트랙킹제의 투입량이 1,000 중량부 미만일 경우 절연 복합체의 내전압 특성이 저하되고, 10,000 중량부 초과일 경우 용융혼련성이 저하된다. 이 때 상기 내트랙킹제의 입자 직경은 10~50 μm가 바람직하다.
상기한 내트랙킹제는, 보조 내트랙킹제를 더 포함할 수 있으며, 보조 내트랙킹제로서 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide)나, 알루미늄 옥사이드(aluminium oxide), 티타늄 옥사이드(titanium dioxide), 바나디움 옥사이드(vanadium pentoxide), 크롬(III) 옥사이드(chromium(III) oxide), 아이론(III) 옥사이드(iron(III) oxide), 나켈 옥사이드(nickel oxide), 몰리브덴 옥사이드(molybdenum trioxide), 텅스텐 옥사이드(tungsten trioxide) 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기 보조 내트랙킹제는 절연 복합체의 내전압 특성 향상을 위해 사용될 수 있으며, 내트랙킹제:보조 내트랙킹제=4:1~3.3 배합비로 사용한다. 이 때 상기 보조 내트랙킹제가 배합비가 1 미만일 경우 절연 복합체의 내전압 특성이 저하되고, 3.3 초과일 경우 용융혼련성이 저하된다. 이 때 상기 보조 내트랙킹제의 입자 직경이 10~50 μm가 바람직하다.
상기한 방열 마스터배치 제조단계(S32)는, 폴리올레핀수지 100,000 중량부와, 금속코팅된 카본촙사(carbon chop fiber) 100~20,000 중량부, 금속 산화물(metal oxide) 100~100,000 중량부, 무기방열제 100~50,000 중량부, 보조방열제 10~2,000 중량부, 활제(lubricant) 50~2,000 중량부를 순차적으로 투여하고 배합하여 100~160℃의 온도에서 10~60분간 용융혼련한 혼합물을 일축(single)이나 이축(twin) 압출기(extruder)를 이용하여 3~5 mm 크기로 압출성형한다.
상기한 방열 마스터배치 제조단계(S32)에서 금속코팅된 카본촙사는 니켈이나 구리, 알루미늄, 금, 은, 주석 중 적어도 한가지를 포함하는 금속으로 코팅된 것을 사용하며, 상기 금속코팅된 카본촙사의 투입량이 100 중량부 미만일 경우 절연 복합체의 방열성능이 저하되고, 20,000 중량부 초과일 경우 혼련성이 저하된다.
상기한 방열 마스터배치 제조단계(S32)는, 금속 산화물로서 마그네슘 옥사이드(magnesium oxide)나, 알루미늄 옥사이드(aluminium oxide), 베릴륨 옥사이드(beryllium oxide) 중 적어도 한가지 이상을 사용하고, 무기방열제로서 실리콘 카바이드(silicone carbide)나, 알루미늄 니트라이드(aluminium nitride), 보론 니트라이드(boron nitride) 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기 금속 산화물은 내열제로 마그네슘 옥사이드나, 알루미늄 옥사이드, 베릴륨 옥사이드 중 적어도 한가지 이상을 사용하며, 투입량이 100 중량부 미만일 경우 절연 복합체의 내열성능이 저하되고 100,000 중량부 초과일 경우 혼련성이 저하된다.
상기 방열 마스터배치 제조단계(S32)에서 무기방열제는 방열제로 실리콘 카바이드나, 알루미늄 니트라이드, 보론 니트라이드 중 적어도 한가지 이상을 사용하며, 상기 무기방열제 투입량이 100 중량부 미만일 경우 절연 복합체의 방열성능이 저하되고 50,000 중량부 초과일 경우 혼련성이 저하된다.
상기 방열 마스터배치 제조단계(S32)에서 보조방열제는 보조방열제로 흑연이나, 그라핀 중 적어도 한가지 이상을 사용하며, 상기 보조방열제 투입량이 10 중량부 미만일 경우 절연 복합체의 방열성능이 저하되고 2,000 중량부 초과일 경우 혼련성이 저하된다.
상기 방열 마스터배치 제조단계(S32)에서 활제는 윤활제로 아연 스테아레이트 (zinc stearate), 마그네슘 스테아레이트 (magnesium stearate), 칼슘 스테아레이트(calcium stearate) 중 적어도 한가지 이상을 사용하며, 활제가 50 중량부 미만일 경우 분산성이 저하되고 2,000 중량부 초과일 경우 절연 복합체 표면으로 이행 (migration) 된다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)는, 폴리올레핀 수지(polyolefin resin) 100,000 중량부와 상기 실란 표면처리된 내트랙킹제 4,000~12,000 중량부, 산화방지제 50~2,000 중량부, 내열안정제 50~2,000 중량부, 자외선 흡수제(ultraviloet absorber) 100~2,000 중량부, 광안정제(light stablizer) 100~2,000 중량부, 안정제 50~1,500 중량부, 자외선차단 안료 10~1,000 중량부, 상기 방열 마스터배치 1,000~중량부를 20,000 순차적으로 투여하여 100~160℃의 온도에서 10~60분간 용융혼련한 한 덩어리 반죽을 일축이나 이축 압출기를 이용하여 3~5 mm 크기로 압출성형한다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)는, 폴리올레핀 수지는 저밀도 폴리에틸렌이나, 중밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌 공중합체 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)는, 산화방지제로서 펜타에리띠오톨테트라킥스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로 피 오 네 이 트 [p e n t a e r y t h r i t o l tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate)]나, 트리스(2,4-디터트-부틸페닐)포스파이트[tris(2,4-ditert-butylphenyl)phosphite], 3,9-비스(2,4-디터트-부 틸 페 닐 ) - 2 , 4 , 8 , 1 0 - 테 트 라 옥 사 - 3 , 9 - 디 포 스 파 스 피 로 [ 5 , 5 ] 운 데 칸[3,9-bis(2,4-ditert-butylphenyl)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[55]undec 비스 ane], (2,4-디-터트-부틸페닐)펜타에리띠오톨리포스파이트[bis(2,4-di-tert-butylphenyl)pentaerythritoliphosphite], 디라우릴 티오디프로피오네이트(dilauryl thiodipropionate), 디스테알릴펜타에리띠리틸 디포스파이트(distearylpentaerythrityl diphosphite), 테트라키스(2,4-디-터트-부틸펜틸)[1,1-비페닐 ] - 4 , 4 ' - 디 일 비 스 포 스 포 니 트{tetrakis(2,4-di-tert-butylphenyl)[1,1-biphenyl]-4,4'-diylbisphosphonite} 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기 산화방지제는 절연체 복합체의 장기 라디컬(radical) 안정성을 부여한다. 이 때 상기 산화방지제 투입량이 50 중량부 미만일 경우 장기 라디컬 안정성이 저하되고 2,000 중량부 초과일 경우 비용이 상승한다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)는, 내열안정제로서 디옥타데실 3,3'-티오디프로피오네이트(dioctadecyl 3,3'-thiodipropionate), 옥타데실-3-3(3,5-디-터트부틸-4-히드록시 페 닐 ) - 프 로 피 오 네 이 트[octadecyl-3-(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)-propionate], 트리에틸렌 글리콜-비스-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트 {triethyleneglycol-bis-[3-(3-t- butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl)propionate]} 1,6-헥산디올- 비 스 - [ 3 - ( 3 , 5 - 야 - t - b u t y l - 4 - 히 드 록 시 페 닐 ) 프 로 피 오 네 이트]{1,6-hexanediol-bis-[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]}, 2,2-티오-디에틸렌비스[ 3 - 3 , 5 -디- t -부틸- 4 -히드록시페닐)프로피오네이트] {2,2-thio-diethylene bis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate]} 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기 내열안정제는 절연 복합체의 열안정성을 향상시켜 주며, 투입량이 50 중량부 미만일 경우 내열산화성이 저하되고 2,000 중량부 초과일 경우 비용이 상승한다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)는, 자외선흡수제로서 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논(2,2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone)나, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논(2-hydroxy-4-methoxybenzophenone), 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논(2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone), 2-히드록시-4-n-옥틸옥시벤조페논(2-hydroxy-4-n-octyloxybenzophenone), 2-(5-클로로-2H-벤조트리졸- 2 - y l ) - 6 - ( 1 , 1 - 디 메 틸 에 틸 ) - 4 - 메 틸 - 페 놀[2-(5-chloro-2H-benzotriazole-2-yl)-6-(1,1-dimethylethyl)-4-methyl-phenol] 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기 자외선 흡수제는 태양광의 자외선을 흡수하는 역할을 하며, 투입량이 100 중량부 미만일 경우 자외선 흡수성이 저하되고 2,000 중량부 초과일 경우 비용이 상승한다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)는, 광안정제로서 폴리[[6-[6-[(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2,4-디일][2,2,6,6-테트 라 메 틸 - 4 - 피 퍼 리 딜 ) 이 미 노 ] ] ){poly[[6-[(1,1,3,3-tetramethylbutyl)amino]-1,3,5-triazine-2,4-diyl][(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)imino]-1,6-hexanediyl[(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)imino]])}나, (1-옥틸옥시-2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼리딘일)세바시에이트[(1-octyloxy-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl)sebacate] 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼리딜)세바시에이트[bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebaceate], 비스( 1 , 2 , 2 , 6 , 6 - 펜 타 메 틸 - 4 - 피 퍼 리 딜 ) 세 바 시 에 이 트[bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacate] 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기 광안정제는 태양광의 옥외폭뢰에 따른 안정성을 부여하며, 투입량이 100 중량부 미만일 경우 태양광에 의한 옥외 폭뢰성이 저하되고 2,000 중량부 초과일 경우 비용이 상승한다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)는, 안정제로서 마그네슘 알루미늄 히드록시카보네이트(magnesium aluminum hydroxycarbonate)나 알루미늄 마그네슘 징크 히드록시카보네이트(aluminum magnesium zinc carbonate hydroxide), 알루미늄 마그네슘 징크히드록시카보네이트(aluminum magnesium calcium carbonate hydroxide) 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
상기 안정제는 용융혼련 시 폴리올레핀 수지의 열안정성 및 분산성을 증대시키는 역할을 하며, 투입량이 50 중량부 미만일 경우 용융혼련시 안정성 및 분산성이 저하되고 1,500 중량부 초과일 경우 외부로 이행된다.
상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계(S33)에서 자외선 차단 안료는 투입량이 10 중량부 미만일 경우 색상이 발현되지 않고 1,000 중량부 이상을 첨가할 경우 분산성이 저하된다.
상기한 가교형 절연복합체를 제조하는 단계(S34)는, 유기과산화물로서 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)나, 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 2,5-비스(터트-아밀페록시)-2,5-디메틸헥산[2,5-bis(tert-amylperoxy)-2,5-dimethylhexane], 2,5-비스(터트-부틸페록시) 2,5-디메틸헥산[2,5-bis(tert-butylperoxy) 2,5-dimethylhexane], 3 , 6 - 비 스 ( 터 트 - 부 틸 페 록 시 ) - 3 , 6 - 디 메 틸 옥 탄[3,6-bis(tert-butylperoxy)-3,6-dimethyloctane], 2,7-비스(터트-부틸페록시)-2,7-디메틸옥탄[2,7-bis(tert-butylperoxy)-2,7-dimethyloctane], 2,5-비스(터트-부틸페록시)-2,5-디시클로헥실헥산[2,5 bis(tert-butylperoxy)-2,5-dicyclohexylhexane] 중 적어도 한가지 이상을 사용한다.
이 때 상기 유기과산화물는 경화제로, 투입량이 1,000 중량부 미만일 경우 절연 복합체의 가교도(cross-linking density)가 저하되고 5,000 중량부 초과일 경우 가교외 부반응이 증가된다.
이 발명에 따른 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법을 실시예로서 상세히 서술하면 다음과 같다.
(실시예 1)
100L 니더에 에틸렌프로필렌 공중합체 100,000g과 니켈코팅된 카본촙사 2,000g, 흑연 10,000g, 트리스(2,4-디터트-부틸페닐)포스파이트 100g, 아연 스테아레이트 을 순차적으로 100g 투입하여 100℃에서 20분 동안 혼련 한 덩어리 반죽을 이축압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 표면저항이 106 Ω인 3~5 mm 크기의 반도전 에틸렌프로필렌 고무 펠렛을 제조하고, 100L 헨셀믹서에 가교형 반도전 탄성체 펠렛과 디큐밀 퍼옥사이드 2,000g을 투여하여 80℃에서 20분간 혼련하여 가교형반도전 에틸렌프로필렌 공중합체 펠렛을 제조하였다(S10).
100L 니더에 3~5 mm 크기의 저밀도 폴리에틸렌 수지 100,000g과 디큐밀 퍼옥사이드 1,850g을 투여하여 80℃에서 30분간 혼련하고 가교형 저밀도 폴리에틸렌 절연 펠렛을 제조하였다(S20).
온도조절기와 교반기가 장착된 1L 반응기에 에탄올 50,000g과, 비닐트리메톡시 실란 500g을 첨가하여 100 RPM의 속도로 30분간 교반한 다음 마그네슘 히드록사이드 7,000g을 투여하고 200 RPM의 속도로 60분간 교반한 다음 여과하여 80℃의 온도에서 건조하여 비닐트리메톡시 실란으로 표면처리된 마그네슘 히드록사이드를 제조하고, 온도조절기와 교반기가 장착된 1L 반응기에 에탄올 50,000g과 비닐트리메톡시실란 500g을 첨가하여 100 RPM의 속도로 30분간 교반한 다음 티타늄 옥사이드, 100g을 투여하여 200 RPM의 속도로 60분간 교반한 다음 여과하여 80℃에서 건조하여 비닐트리메톡시 실란으로 표면처리된 티타늄 옥사이드를 제조하였다(S31).
다음에, 100L 니더에 저밀도 폴리에틸렌 수지 100,000g과 니켈코팅된 카본촙사 알루미늄 2,000g, 옥사이드 2,000g, 실리콘 카바이드 10,000g 및 흑연 100g을 순차적으로 투여하고 배합하여 130℃에서 20분간 용융혼련 한 덩어리 반죽을 이축 압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 3~5 mm 크기의 방열 마스터배치를 제조하였다(S32).
이어서, 100L 니더에 저밀도 폴리에틸렌 수지 100,000g, 비닐트리메톡시 실란으로 표면처리된 마그네슘 히드록사이드 7,000g, 비닐트리메톡시 실란으로 표면처리된 티타늄옥사이드 100g, 펜타에리띠오톨테트라킥스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 300g, 디옥타데실 3,3’-티오디프로피오네이트 200g, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논 150g, 폴리[[6-[6-[(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2,4-디일][2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼리딜)이미노]]) 150g, 마그네슘 알루미늄 히드록시카보네이트 200g, 카본블랙 20g, 방열 마스터배치 2,000g을 순차적으로 투여하여 130℃에서 30분간 용융혼련한 한 덩어리 반죽을 이축 압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 3~5 mm 크기의 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체 펠렛을 제조하였다(S33).
다음에, 100L 헨셀믹서에 제조된 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체 펠렛과 디큐밀 퍼옥사이드 2,000g을 투여하여 80℃에서 30분간 혼련하고 압출성형하여(S34) 가교형 저밀도 폴리에틸렌 절연복합체 펠렛을 제조하였다(S30).
이어서, 상기 가교형 반도전 에틸렌프로필렌 공중합체 펠렛을 제1 호퍼에, 상기 가교형 저밀도 폴리에틸렌 펠렛을 제2 호퍼에, 상기 가교형 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체 펠렛을 제3호퍼에 투여하였다(S40).
다음에, 직경이 각각 12Φmm 및 15Φmm, 18Φmm 공압출 다이가 부착되어 있는 압출기(도시되지 않음)의 헤드에 직경이 3Φmm인 알루미늄선을 7연선 시킨 외경이 10Φmm인 도체(1)를 투입하였다(S50).
이어서, 상기 압출기(도시되지 않음)의 실린더 1은 110℃, 실린더 2는 110℃, 실린더 3은 115℃, 압출헤드는 120℃, 압출다이는 120℃의 온도조건으로 20 ㎏/h 의 속도로 압출하면서 가교형 반도전 에틸렌프로필렌 공중합체(1), 가교형 저밀도 폴리에틸렌층(2), 가교형 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체(3)이 형성된 도체를 압출하고, 110℃와 15기압으로 유지되는 가류관을 30 m/min 의 속도로 통과시켜 초고압 전선의 제조를 완료하였다(S60).
(비교예 1)
100L 니더에 에틸렌프로필렌 공중합체 100,000g과 흑연 20,000g, 트리스(2,4-디터트-부틸페닐)포스파이트 100g, 아연 스테아레이트 100g을 순차적으로 투입하여 100℃에서 20분 동안 혼련 한 덩어리 반죽을 이축 압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 표면저항이 106 Ω인 3~5 mm 크기의 반도전 에틸렌프로필렌 고무 펠렛을 제조하고, 100L 헨셀믹서에 반도전 탄성체 펠렛과 디큐밀 퍼옥사이드 2,000g을 투여하여 80℃에서 20분간 혼련하여 가교형 반도전 에틸렌프로필렌 공중합체 펠렛을 제조하였다(S10).
100L 니더에 3~5 mm 크기의 저밀도 폴리에틸렌 수지 100,000g과 디큐밀 퍼옥사이드 1,850g을 투여하여 80℃에서 30분간 혼련하고 가교형 저밀도 폴리에틸렌 펠렛을 제조하였다(S20).
100L 니더에 저밀도 폴리에틸렌 수지 100,000g, 마그네슘 히드록사이드 7,000g, 티타늄 옥사이드 100g, 펜타에리띠오톨테트라킥스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 300g, 디옥타데실 3,3’-티오디프로피오네이트 200g, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논 150g, 폴리[[6-[6-[(1,1,3,3-테트라메틸부틸)아미노]-1,3,5-트리아진-2,4-디일][2,2,6,6-테트라메틸-4-피퍼리딜)이미노]]) 150g, 마그네슘 알루미늄 히드록시카보네이트 200g, 카본블랙 20g을 순차적으로 투여하여 130℃에서 30분간 용융혼련한 한 덩어리 반죽을 이축 압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 3~5 mm 크기의 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체 펠렛을 제조하였다(S33).
다음에, 100L 헨셀믹서에 제조된 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체 펠렛과 디큐밀 퍼옥사이드 2,000g을 투여하여 80℃에서 30분간 혼련하고 압출성형하여(S34) 가교형 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체 펠렛을 제조하였다(S30).
이어서, 상기 반도전 에틸렌프로필렌 공중합체 펠렛을 제1 호퍼에, 상기 가교형 저밀도 폴리에틸렌 펠렛을 제2 호퍼에, 상기 가교형 저밀도 폴리에틸렌 절연 복합체 펠렛을 제3호퍼에 투여하였다(S40).
다음에, 직경이 각각 12Φmm 및 15Φmm, 18Φmm 공압출 다이가 부착되어 있는 압출기(도시되지 않음)의 헤드에 직경이 3Φmm인 알루미늄선을 7연선 시킨 외경이 10Φmm인 도체(1)를 투입하였다(S50).
이어서, 상기 압출기(도시되지 않음)의 실린더 1은 110℃, 실린더 2는 110℃, 실린더 3은 115℃, 압출헤드는 120℃, 압출다이는 120℃의 온도조건으로 20 ㎏/h 의 속도로 압출하면서 110℃와 15기압으로 유지되는 가류관을 30 m/min 의 속도로 통과시켜 초고압 전선의 제조를 완료하였다(S60).
(실험예 1)
상기 공정으로 제조된 가교형 절연 복합체 펠렛을 핫-프레스 (hot-press)를 이용하여 160℃의 온도에서 0.5 mm 두께의 시트 (sheet)로 제작하여 인장강도는 IEC 60811-1-1 규격의 dumb-bell 시편으로 제작하여 만능시험기를 이용하여 100 mm/min 의 속도로 측정하였다.
상기 공정으로 제조된 초고압 전선의 절연파괴 전압(breakdown voltage)은 고전압시험기를 이용하여 교류 전압을 상승시키면서 절연파괴가 일어나는 최대전압을 측정하였다. 열전도도는 1mm 두께의 절연 복합체 필름 시편을 ASTM E1461의 시험규격에 의거하여 레이저 프래쉬(Laser flash) 방법으로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
분산성 절연파괴전압(kV) 인장강도(MPa) 열전도도[W/(m·K)]
실시예1 우 수 30 17.7 0.8
비교예1 나 쁨 25 13.2 0.1
상기한 결과와 같이, 실시예 1이 비교예 1보다 인장강도, 절연파괴전압, 열전도도가 향상됨을 확인할 수 있었으며, 이 발명에 따라 제조된 절연 복합체 및 초고압 전선은 가공성, 내열성을 겸비하며 송전용량을 증가시키는 경우에도 내구성이 우수하다고 판단된다.

Claims (9)

  1. 가교형 반도전 탄성체펠렛을 제조하는 단계;
    가교형 폴리올레핀 펠렛을 제조하는 단계;
    가교형 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계;
    상기 가교형 반도전 탄성체 제조단계에서 제조된 가교형 반도전 탄성체 펠렛을 제1호퍼(hopper)에, 상기 가교형 폴리올레핀 제조단계에서 제조된 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제2호퍼에, 상기 가교형 절연복합체 제조단계에서 제조된 가교형 절연 복합체 펠렛을 제3호퍼에 각각 투여하는 단계;
    도체를 공압출 다이(co-extrusion die)가 부착되어 있는 압출기에 투입하는 단계;
    도체를 상기 제1 호퍼, 제2 호퍼, 제3 호퍼 및 가류관과 연결되는 압출기에 투입하는 단계; 및
    상기 압출기에서 가교형 반도전 탄성체층, 가교형 폴리올레핀층, 가교형 절연 복합체층이 형성된 도체를 압출하고 가류관(continuous vulcanization pipe)을 20~50m/분의 속도로 통과시켜 초고압 전선을 제조하는 압출가류단계를 포함하고,
    상기한 가교형 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계는,
    실란 표면처리된 내트랙킹제를 제조하는 내트랙킹제 표면처리 단계;
    3~5 mm 크기의 방열 마스터 배치(master batch)를 제조하는 방열 마스터배치 제조단계;
    3~5 mm 크기의 내트랙킹성 및 방열특성을 갖는 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계; 및
    상기 절연 복합체 펠렛 104,500~127,500 중량부와 유기과산화물 1,000~5,000 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하여 가교형 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 복합체 및 초고압 전선 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 가교형 반도전 탄성체펠렛을 제조하는 단계는,
    고분자 탄성체(elastomer) 100,000 중량부와 금속코팅된 카본촙사 1,000~50,000 중량부, 도전성충진제 500~20,000 중량부, 산화방지제(antioxidant) 100~500 중량부 및 활제 100~500 중량부를 순차적으로 투입하여 100~140℃의 온도에서 10~60분 동안 혼련 한 덩어리 반죽을 일축이나 이축 압출기로 이송시켜 압출성형을 통해 표면저항이 105~108 Ω인 3~5 mm 크기의 반도전 탄성체 펠렛을 제조하는 단계; 및
    상기 3~5mm 크기의 반도전 탄성체 펠렛 101,700~171,000 중량부와 유기과산화물 1,000~5,000 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 복합체 및 초고압 전선 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기한 가교형 폴리올레핀 펠렛을 제조하는 단계는,
    저밀도 폴리에틸렌이나, 중밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌 공중합체 중 적어도 한가지 이상을 사용하며 3~5 mm 크기를 갖는 폴리올레핀 수지 펠렛 100,000 중량부와 유기과산화물 1,000~5,000 중량부를 투여하여 60~100℃의 온도에서 10~60분간 혼련하는 것을 특징으로 하는 절연 복합체 및 초고압 전선 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기한 내트랙킹제 표면처리 단계는,
    알코올(alcohol) 50,000 중량부와, 실란(silane) 500~1,000 중량부를 첨가하여 100~1,000 RPM의 속도로 30~120분간 교반한 다음 내트랙킹제(anti-tracking agent)를 4,000~12,000 중량부를 투여하고, 100~1,000 RPM의 속도로 30~120분간 교반한 다음 여과하여 40~80℃의 온도에서 건조하는 것을 특징으로 하는 절연 복합체 및 초고압 전선 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기한 방열 마스터배치 제조단계는,
    폴리올레핀수지 100,000 중량부와, 금속코팅된 카본촙사(carbon chop fiber) 100~20,000 중량부, 금속 산화물(metal oxide) 100~100,000 중량부, 무기방열제 100~50,000 중량부, 보조방열제 10~2,000 중량부, 활제(lubricant) 50~2,000 중량부를 순차적으로 투여하고 배합하여 100~160℃의 온도에서 10~60분간 용융혼련한 혼합물을 일축(single)이나 이축(twin) 압출기(extruder)를 이용하여 3~5 mm 크기로 압출성형하는 것을 특징으로 하는 절연 복합체 및 초고압 전선 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기한 절연 복합체 펠렛을 제조하는 단계는,
    폴리올레핀 수지(polyolefin resin) 100,000 중량부, 상기 내트랙킹제 표면처리 단계에서의 실란 표면처리된 내트랙킹제 4,000~12,000 중량부, 산화방지제 50~2,000 중량부, 내열안정제 50~2,000 중량부, 자외선 흡수제(ultraviloet absorber) 100~2,000 중량부, 광안정제(light stablizer) 100~2,000 중량부, 안정제 50~1,500 중량부, 자외선차단 안료 10~1,000 중량부, 상기 방열 마스터배치 제조단계에서의 방열 마스터배치 1,000~20,000 중량부를 순차적으로 투여하여 100~160℃의 온도에서 10~60분간 용융혼련한 한 덩어리 반죽을 일축이나 이축 압출기를 이용하여 3~5 mm 크기로 압출성형하는 것을 특징으로 하는 절연 복합체 및 초고압 전선 제조방법.
  8. 제 1항 내지 제 3항, 및 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 절연 복합체.
  9. 제 1항 내지 제 3항, 및 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 제조되는 것을 특징으로 하는 초고압 전선.
KR1020190021705A 2019-02-25 2019-02-25 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법 KR102155440B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190021705A KR102155440B1 (ko) 2019-02-25 2019-02-25 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190021705A KR102155440B1 (ko) 2019-02-25 2019-02-25 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200103351A KR20200103351A (ko) 2020-09-02
KR102155440B1 true KR102155440B1 (ko) 2020-09-11

Family

ID=72469401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190021705A KR102155440B1 (ko) 2019-02-25 2019-02-25 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102155440B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102487667B1 (ko) * 2021-01-20 2023-01-12 (주)인테크놀로지 유연성, 내한성, 내유성, 내착빙성을 갖는 고난연 열가소성탄성체 조성물 과 이로 피복된 극지운항 선박케이블및 그 제조방법
KR102526902B1 (ko) * 2021-07-02 2023-04-28 정세진 고내열 유연성 정온도계수 자율제어형 히팅케이블 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910004922B1 (ko) * 1989-03-31 1991-07-18 한양화학 주식회사 고압 전력케이블 절연용 가교폴리올레핀 조성물
KR102351466B1 (ko) * 2015-01-26 2022-01-13 엘에스전선 주식회사 케이블의 제조를 위한 연속식 가교 장치
KR101864413B1 (ko) * 2016-05-04 2018-06-04 영창실리콘 주식회사 내산화 특성을 갖는 고분자 반도전성 조성물을 이용한 자율제어 히팅케이블과 그 제조방법
KR101859852B1 (ko) 2016-12-27 2018-05-18 한화토탈 주식회사 폴리프로필렌 수지 및 이를 절연층에 포함하는 전력 케이블

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200103351A (ko) 2020-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4902093B2 (ja) 半導電性シールド組成物
EP1984445B1 (en) Semiconductive compositions
KR102003567B1 (ko) 전력 케이블
AU2002240535A1 (en) Semiconducting shield compositions
EP1512711B1 (en) A pipe made of a crosslinkable high pressure polyethylene composition
WO2011093211A1 (ja) 架橋ポリオレフィン組成物、直流電力ケーブル及び直流電力線路の施工方法
EP2418255A1 (en) Polymer compositions and their use as cable coverings
US11763963B2 (en) Power cable
KR102155440B1 (ko) 절연 복합체 및 초고압 전선의 제조방법
EP2582751A2 (en) Insulation containing styrene copolymers
US20210206951A1 (en) Polymer blend composition for wire and cable applications with advantageous electrical properties
KR20180097507A (ko) 반도전성 차폐 조성물
WO2017084709A1 (en) Electric power cable and process for the production of electric power cable
EP3635072B1 (en) Fire retardant cables formed from halogen-free and heavy metal-free compositions
EP3675140B1 (en) Resin composition, sheated cable, and wire harness
KR102354984B1 (ko) 내트래킹성 절연 조성물 및 이를 포함하는 고전압 케이블
KR102003565B1 (ko) 전력 케이블
KR102339371B1 (ko) 반도전성 조성물 및 이로부터 형성된 반도전층을 갖는 전력 케이블
KR20090103349A (ko) 고내열성 절연재 제조용 조성물 및 이를 이용하여 제조된고내열 절연전선
KR102253407B1 (ko) 난연성 폴리올레핀계 수지 조성물 및 이를 이용한 고압 전선
KR20190087345A (ko) 전력 케이블
CN113571233B (zh) 一种具有改性聚丙烯绝缘层的热塑性电缆
WO2022180939A1 (ja) 樹脂組成物、電力ケーブル、および電力ケーブルの製造方法
AU2020239160B2 (en) Elastomeric material
KR20190001627A (ko) 반도전층을 갖는 전력 케이블

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant