KR102391224B1 - 부스덕트 몰딩용 몰타르 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

몰딩용 부스덕트에서 부스덕트를 몰딩할 때 사용되는 몰타르와 그 제조방법을 개시한다. 본 발명은 부스덕트 몰딩용 몰타르로서 에폭시수지 100중량부에 대하여 다공성물질 100~200중량부를 포함함을 특징으로 하는 몰타르와, 이를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

부스덕트 몰딩용 몰타르 및 그 제조방법{BUS DUCT MOLDING MORTAR, AND ITS MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 부스덕트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 몰딩용 부스덕트에서 부스덕트를 몰딩할 때 사용되는 몰타르와 그 제조방법에 관한 것이다.

전기에너지는 일상생활을 포함하여 모든 분야에서 없어서는 아니되는 에너지이다.

상기와 같은 전기에너지는 발전소로부터 사용처까지 케이블을 전달매체로 하여 전달하여 사용하는 것이 일반적인 방법이다.

그런데 종래에 비해 현대에서는 건축물, 예를 들어 공장, 빌딩, 아파트, 오피스텔, 호텔, 연구단지, 대형마트, 초고층빌딩 등이 만들어짐은 물론 신공항 등의 기간산업의 발전으로 고용량의 전게이너지가 필요하게 되었고 이에 따라 상기 고용량의 전기에너지가 필요한 곳에 사용되는 서버실 등은 고전압 등이 필요하게 되는데, 이를 관리 및 사용하기 위해서는 종래의 케이블을 사용하여 전기를 전달하기에는 한계점에 도달할 수 밖에 없게 되었다.

따라서 상기와 같은 각 개별적인 전기전달매체인 케이블을 대체하는 것이 필요하게 되었고, 이들 필요에 의해 만들어진 것이 부스덕트(Bus Duct)이다.

상기와 같은 부스덕트는 도체와 절연체를 구비하는 면에서는 공통점이 있으나, 케이블은 도체를 보호하고 도체를 통하는 전기를 외부의 절연을 위해 비닐이나 고무를 사용하는데 비해 부스덕트에서는 부스바를 구비하여 이 부스바를 통해 배선을 하는 방법이므로 부스덕트는 대용량의 전류를 도체를 통해 전달하는 것이어서 절연체로 직접 보호하가가 어려워져 덕트 내에 내장하는 점에서 차이가 있게 된다.

상기와 같이 부스덕트 내부에 구비되는 부스바에는 고용량의 전류가 통과하기 때문에 소정 크기의 덕트 내부에 외부와 격리된 상태로 부스바가 구비되는데, 이러한 부스바를 포함하는 부스덕트는 일정 길이를 갖는 단위 유닛으로 제조되어 설치하고자 하는 시설 및 배전설계에 맞추어 현장에서 연결 및 시공된다.

그런데, 전기안전기준강화, 외부환경인 기후등에 대한 대비, 선박이나 지하매설에 따른 가혹한 환경에서의 안정성 등을 확보하기 위해서는 부스덕트 내의 부스바 간에 절연 등의 필수요소를 갖추어야 하는 실정이다.

위와 같은 필요성에 의해 개발된 것이 몰딩형 부스덕트이다.

상기 몰딩형 부스덕트는 내부의 부스바 간에 절연물질을 몰딩하여서 절연성을 확보하는 것이다.

상기의 몰딩형 부스덕트에서 사용하는 몰타르(본 발명에서는 몰딩형 부스덕트에서 사용하는 물질을 "몰타르" 라 칭한다)는 절연성 수지를 사용하여 왔다.

상기의 수지로는 에폭시 수지 등을 사용하고 여기에 필러와 규사 등을 혼합한 것을 사용해 왔는데, 일반적으로 상기 수지 등을 교반하여 부스바가 내장된 부스덕트 내부를 몰딩하는 방법이 있는데 이 방법에서는 내부에 공기가 남아 있어서, 이 공기를 통해 부스바를 통하는 전기가 부스바 외부로 통할 수 있는 여건이 되고, 특히 공기가 있는 곳으로 먼지 등이 있게 되면 화재의 위험성까지 있게 되어 주기적으로 청소 등을 하여야만 하는 불편함이 내재한다.

부스덕트 내부를 몰딩하는 또 다른 방법으로는 상기 수지와 필러, 규사 등을 혼합할 때 탈포하는 방법이 있는데, 이 방법에서는 내부에 공기를 없애기 위해 탈포하기 위하여 상기 혼합물에 진공을 주기 위한 방법을 사용하는데 탈포화 과정에서 내부의 혼합물이 용기 내부에서 상부로 튀게 되어 용기를 한번 사용하면, 내부의 튄 수지 혼합물로 인해 혼합물 탈포화 과정에서 사용된 용기를 버려야 하거나 재사용을 위한 청소에 많은 시간을 투여해여야 하는 등의 문제점이 있어왔다.

상기와 같은 몰딩형 부스덕트에 관한 선행기술로는, 먼저 2017.12.28. 공개된 공개특허 제10-2017-0142898호가 있는데, 상기 공개특허에서는 전체 부피와 무게를 감소시킴으로써 운반 및 설치의 편의성을 확보할 수 있고, 몰딩부가 외부 환경에 노출되지 않도록 하여 내구성을 확보하고 장시간 경과 후에도 방수, 방진 및 방식성능을 유지할 수 있는 몰딩형 부스덕트를 공개하고 있다.

또한 상기 공개특허의 출원인에 상기 공개특허 전에 출원되어 2020.06.12. 자로 등록된 등록특허 제2124683호에서도 상기 공개특허의 내용과 유사한 몰딩형 부스덕트가 개시되어 있다.

그런데, 상기 선행기술들에서는 본 발명에서와 같은 부스덕트 몰딩용 몰타르에 대해 기술한 것들이 아니라 몰딩형 부스덕트 자체에 관한 것이고, 이들 문헌에서는 종래에서와 같은 필러와 에폭시를 몰딩형 몰타르로 언급하고 있는데, 상기 선행기술들에서 언급된 몰딩용 몰타르는 본 발명에서의 몰타르와 물성이 전혀 다른 것이며, 몰드의 경화 문제로 영하의 온도에서는 사용이 불가능한 것이고 본 발명에서와 같은 수지 및 첨가제와의 이형화 예방 및 분리방지로서의 동일체 기능을 수행할 수 없는 점 등, 상기 선행기술들은 그 추구하고자 하는 목적이나 이를 위한 발명의 사상 등이 본 발명과는 상이한 발명이다.

상기와 같이 일반적으로 사용하는 기존의 전력 케이블과 동일하지만 전기적 안정성이 높고 대용량의 전력을 공급할 수 있는 장점이 있어서 전력케이블을 대신하여 사용되는 배전시스템인 부스덕트는, 건축물 등에서의 전기시스템이 점점 커지고 다양한 용량의 에너지를 요구하는 경우가 많게 되어 안전하고 에너지 효율성이 높은 부스덕트의 사용이 증가함에 따라, 그 안정성의 확보, 관리의 용이, 외관의 미려함, 내구성 등을 만족시킬 수 있는 부스덕트와 이에 사용되는 몰딩용의 몰타르에 대한 개발의 필요성이 대두하게 되었다.

본 발명은 종래기술들과는 달리 내부에 공기가 전혀 없어서 부스덕트 몰딩용 몰타르로 사용하기 적합하고, 현장에서 직접 만들어서 사용할 수 있어서 편리할 뿐 아니라 이동식 용기를 사용하여 진공 시 사용된 용기의 청소에 다른 시간과 비용을 최소화할 수 있어서 경제적이면서도 효과적으로 몰딩형 부스덕트에 사용할 수 있는 몰타르와 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여;

에폭시수지 100중량부에 대하여 다공성물질 100~200중량부를 포함하는 부스덕트 몰딩용 몰타르를 제공하는데, 상기 다공성물질은 제올라이트를 사용함이 바람직하다.

또한 상기 에폭시수지는 주제인 에폭시수지; 경화제인 에폭시경화제가 중량으로 1~4:0.5~2 의 비율로 혼합된 것이 바람직하다.

또한 상기에서의 주제 및 경화제에서의 에폭시 수지에서는 전체함량 중 약 15~35wt%의 난연제가 포함되는데, 주제부에는 전체 몰타르 함량 중 약 10~20wt%가, 경화제부에는 약 5~15wt%가 함유되게 하여 몰타르에 난연성을 부여함이 바람직하다.

상기 범위는 주제와 경화제의 성능을 효과적으로 발휘하기 위한 것이다.

본 발명은 또한, 상기의 부스덕트 몰딩용 몰타르의 제조방법으로서, 주제인 에폭시수지:경화제인 에폭시경화제가 중량으로 1~4:0.5~2의 비율로 혼합한 에폭시수지 100중량부에 대하여 다공성물질 100~200중량부를 혼합하여 용기에 투여하고, 1차교반한 다음 진공을 만들면서 2차교반한 후 진공을 해제하는 방법으로 구성되는, 부스덕트 몰딩용 몰타르 제조방법을 제공한다.

상기에서의 1차교반은 에폭시수지와 다공성물질의 혼합을 위함이고, 2차교반 및 진공형성은 1차교반 된 혼합물 자체에서의 공기를 완전히 제거하여 몰타르 내의 기포를 완전 제거시켜 몰딩의 기능을 극대화시키기 위함이다.

또한 상기에서의 1, 2차교반은 저속으로 행하는데, 제품 특성상 혼합의 문제를 발생하지 않도록 하고 몰타르 내의 기포를 보다 빠르게 제거하기 위함이다.

물론, 상기에서의 다공성물질로는 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 혼합된 몰타르 내에 기포가 없게 되어 부스덕트 몰딩용으로 사용할 때 부스덕트 내의 부스바 간 절연을 완벽하게 할 수 있어서 전기안전이 확보되고, 이에 따른 부스덕트의 수명을 보장할 수 있게 하며, 현장에서 직접 간단한 장비로 제조가 가능하여 편리하면서도 용이하게 필요한 만큼의 몰타르를 제공할 수 있어서 경제적이고, 진공탈포 후의 용기청소에 대한 시간 및 비용을 절감할 수 있는 방법으로 부스덕트 몰딩용 몰타르를 제공할 수 있는 효과가 기대된다.

도 1a는 본 발명의 몰타르 잉고트 사진.
도 1b는 비교예의 몰타르 잉고트 사진.

이하에서는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 이해와 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형이나 변경, 또는 수정이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명에서 사용되는 에폭시수지를 이루는 주제인 에폭시수지와 에폭시경화제는 통상의 것이므로 그 구체적 설명은 생략한다.

본 발명의 몰타르 구성요소로 사용하는 다공성물질은 여러가지 다공성물질 중에서 선택하여 사용할 수도 있으나, 본 발명에서는 전기적 안전 확보를 보장하기 위해 제올라이트를 사용한다.

상기에서의 제올라이트는 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생겨난 음이온을 알칼리금속 및 알칼리토금속이 결합되어 있는 광물을 총칭하는 말로 결정질 알루미늄 규산염 광물을 의미한다.

상기의 제올라이트는 세공경 크기의 공극을 많이 갖고 있어서 이것보다 작은 분자는 통과시켜 흡착하는 성질을 갖고 있으며 가볍다.

본 발명에서는 상기와 같은 제올라이트의 성질을 이용해 부스덕트 몰딩용 몰타르에 이를 적용하여 많은 시행착오를 거친 후 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 부스덕트 몰딩용 몰타르에서는 에폭시수지를 사용하는데, 상기 에폭시수지는 2액형으로서 주제부와 경화제부의 비율이 중량으로 1~4:0.5~2 의 비율로 사용함이 바람직하다.

상기에서의 주제부와 경화제부 비율은 경화시간과 경과도를 조절하기 위한 것으로 주제부가 너무 많으면 경화시간이 너무 오래 걸리고, 너무 적게 되면 경화제부의 비율이 많게 되어 필요 이상으로 일찍 경화되어 몰딩으로서의 효과가 감소될 수 있으므로 상기와 같이 하고, 바람직하게는 주제부와 경화제부의 비율을 중량비로 2:1 이 되게 한다.

상기에서의 주제부와 경화제부에는 상기한 바와 같이 몰타르 전체 함량에 대하여 난연제를 15~35wt% 함유하게 되는데, 이중 주제부에는 약 10~20wt%가, 경화제부에는 약 5~15wt%가 함유되게 하여 몰타르에 난연성을 부여해 부스덕트의 안전성을 확보한다.

상기와 같은 에폭시수지 100중량부에 대하여 다공성물질을 100~200중량부 포함시켜 혼합하는데, 상기 다공성 물질로는 다공성을 갖고 있는 물질이면 모두 사용 가능하지만, 바람직하게는 전기적 안정성을 확보하기 위해 상기한 제올라이트를 사용한다.

상기에서 제올라이트는 수지가 제올라이트의 공극을 메우면서 균일도를 유지하기 위함인데, 100중량부 미만으로 첨가되면 수지의 함량이 많게 되어 비경제적일 수 있고, 200중량부를 초과하여 첨가되면 수지의 양이 상대적으로 적게 되어 몰딩으로서의 효과도 낮아질 수 있을 뿐 아니라 작업의 효율성이 떨어질 수 있어서 상기와 같이 첨가하는데, 바람직하게는 에폭시수지 100중량부에 대하여 약 150중량부를 함유시켜 몰딩용으로 최적의 상태를 만들게 한다.

상기와 같은 본 발명의 부스덕트 몰딩용 몰타르의 제조방법을 설명한다.

상기의 난연제를 포함하는 2액형 에폭시수지와, 상기 에폭시수지 100중량부에 대하여 100~200중량부의 다공성물질, 바람직하게는 제올라이트를 장치 본체 내의 용기에 투입하고, 상기 용기에 투입된 에폭시수지와 제올라이트가 혼합되게 교반기로 1차 교반하는데, 여기서의 교반은 두 물질로 혼합만 하면 되므로, 두 물질의 혼합량 150~300kg을 기준으로 하여 40~70rpm의 속도로 저속교반하여 혼합시킨다.

상기에서의 속도가 40rpm 미만으로 너무 느리면 혼합에 문제가 생겨 뭉침현상 등이 일어날 수 있고, 70rpm을 초과하여 빠르게 되면 내부용기에 튀는 현상이 많이 발생하므로 상기 범위로 하는 것이 바람직하며, 교반 시간은 약 1~5분으로 하여 혼합이 이루어지게 하는데 바람직하게는 2~3분이면 된다.

상기와 같이 혼합물이 완성되면 내부에 진공을 만들면서 다시 2차교반을 행하는데, 여기서는 1차교반 된 혼합물 내에서 공기를 완전하게 배출시키기 위한 것이므로, 상기에서와 같은 혼합물 150~300kg을 기준으로 약 30~50rpm의 속도로 1~5분간 교반하면서 진공은 600~700토르로 행하여 혼합물의 공기를 완전히 배출시킨다.

상기에서 2차교반 속도가 너무 느리거나 시간이 너무 적게 되면 혼합물 내의 수지가 제올라이트 기공으로 흡수되지 않고 부착되는 것이 많이 있을 수 있어서 공기 빠짐이 완전하지 못하게 될 수 있으며, 시간이 5분 이상으로 길어지면 더 이상의 효과를 기대할 수 없고, 진공압이 너무 작으면 혼합물 내의 공기완전배출이 어려울 수 있고 진공압이 너무 크면 혼합물 자체의 외부로의 튐 발생이 많게 될 수 있기에 상기와 같이 행한다.

상기와 같은 과정이 끝나면 진공을 해제하고 장치의 본체 내에서 몰타르가 담겨 있는 용기만 꺼내어 사용하면 된다.

[실시예]

[원료의 준비]

본 발명의 실시를 위하여 다음과 같이 준비하였다.(중량%)

[에폭시수지(A)]

주제부(A1):주제용 에폭시수지로서 국도화학사의 제품 수지 21%를 사용하였고, 난연제로서 SAC사의 제품인 파우더형 난연제 15%를 사용하였다.

경화제부(A2):에폭시경화제로서 국도화학사의 제품 수지 11%를 사용하였고, 난연제로서 수산화알루미늄을 9% 사용하였다.

[제올라이트(B)]

동신사에서 제조한 제올라이트를 44% 사용하였다.

[몰타르의 제조]

상기와 같이 준비한 에폭시수지(A)와 제올라이트(B) 약 20kg을 용기에 담아서 몰타르 제조장치의 본체 내에 넣고 60rpm의 속도로 약 5분 간 1차교반 하였다.

상기 1차교반 후 50rpm의 속도로 2차교반 하면서 용기 내에 -650mmHg 로 진공을 형성시키면서 약 5분 간 교반 및 잔공형성을 행한 후 진공을 해제하였다.

[비교예]

상기 본 발명의 실시예에서의 에폭시수지(A:주제부+경화제부)는 동일하게 하였고 본 발명의 상기 실시예에서의 제올라이트(B) 대신에 비교예에서는 통상 사용하는 규사를 첨가하였고, 본 발명에서와 같은 진공형성 없이 통상의 교반만 행하였다.

상기와 같이 본 발명의 실시예와 비교예의 몰타르를 제조하여 동일한 형태의 잉고트형으로 만들었다.

도 1a는 본 발명의 몰타르를 이용한 잉고트이고, 도 1b는 비교예에 의한 몰타르를 이용한 잉고트이다.

도 1a 및 도 1b를 비교해 보면, 본 발명으로 만든 것은 외면이 깨끗하여 기공이 없는 것으로 보여지고, 종래 방법에 의한 비교예(1b)는 표면이 거칠고 기공이 있는 것으로 나타나서, 본 발명에 의한 몰타르가 부스덕트의 몰딩에 사용하기에 최적인 것으로 판단되었다.

[시험예]

상기와 같이 제조된 본 발명의 몰타르를 이용한 것과 타사(A, B)의 것을 이용한 것으로 절연 파괴강도를 측정한 것을 하기 표 1에 나타내었다.

시료	A			B			본 발명
	두께	파괴전압	절연파괴전압	두께	파괴전압	절연파괴전압	두께	파괴전압	절연파괴전압
	mm	kV	kV/mm	mm	kV	kV/mm	mm	kV	kV/mm
1	1.94	7.50	3.87	2.12	15.10	7.12	2.35	38.90	16.55
2	2.12	11.70	5.52	2.21	17.30	7.83	2.75	39.20	14.25
3	2.21	18.10	8.19	1.81	12.90	7.13	3.21	42.40	13.21
4	2.25	14.70	6.53	2.03	13.60	6.70	3.23	46.90	14.52
평균	2.13	13.00	6.03	2.04	14.73	7.19	2.89	41.85	14.63
표준편차	0.12	3.90	1.57	0.15	1.69	0.41	0.36	3.22	1.21

상기 시험은 500V/s 로 승압하여 행한 것으로 시험 주체는 안양 소재의 LS산전 기술연구소에서 2020.06.10~11 에 시험한 결과이다.

상기 시험은 상기 연구소에서 본 발명의 것으로 된 시료와 대조군인 A, B사의 시료를 동일 조건으로 만들어 절연파괴전압 물성을 시험한 것으로 상기 표 1에서 확인할 수 있듯이 대조군과 비교해 본 발명의 몰타르로 몰딩하는 것이 절연파괴전압 물성이 매우 우수하여 부스덕트의 몰딩에 효과적으로 사용될 수 있음을 보여준다.

Claims (9)

1. 부스덕트 몰딩용 몰타르로서,
   주제인 에폭시수지:경화제인 에폭시경화제가 중량으로 1~4:0.5~2 비율로 혼합된 에폭시수지 100중량부에 대하여 다공성물질인 제올라이트 100~200중량부를 포함하되, 상기 주제인 에폭시수지에는 몰타르 전체중량대비 10~20wt%의 난연제가 첨가되고, 상기 에폭시경화제에는 몰타르 전체중량대비 5~15wt%의 난연제가 첨가된 것임을 특징으로 하는 몰타르.
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5. 부스덕트 몰딩용 몰타르 제조방법으로 주제인 에폭시수지:경화제인 에폭시경화제가 중량으로 1~4:0.5~2 의 비율로 혼합한 에폭시 수지 100중량부에 대하여 다공성물질인 제올라이트 100~200중량부를 혼합하여 용기에 투여하고, 1차교반 한 다음 진공을 만들면서 다시 2차교반한 후 진공을 해제하되, 상기 1차교반은 상기 에폭시수지와 다공성물질인 제올라이트를 혼합한 물질 150`300kg을 기준으로 1~5분 동안 40~70rpm의 저속으로 행하는 것이며, 상기 진공은 600~700토르(torr)이고, 2차 교반은 30~50rpm으로 1~5분간 행하는 것임을 특징으로 하는 부스덕트 몰딩용 몰타르 제조방법.
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