KR20040099853A

KR20040099853A - 저유전율 절연재료 제조방법

Info

Publication number: KR20040099853A
Application number: KR1020030031981A
Authority: KR
Inventors: 이상근; 이제열; 조완연
Original assignee: 주식회사 엠피디
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-02
Also published as: KR100536064B1

Abstract

본 발명은 4불화에틸렌수지 분말과 이산화규소 초미립 분말을 혼합하여 전기적 특성이 양호한 저유전율 절연재료를 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 절연재료는 4불화에틸렌수지(PTFE) 분말과 이산화규소(SiO₂) 초미립 분말을 각각 물(탈이온수/De-ionized water)로 반죽하고, 4불화에틸렌수지의 반죽물과 이산화규소 반죽물을 혼합하여 4불화에틸렌수지에 이산화규소가 분산되도록 반죽한 혼합물을 조성한 후, 오븐에서 가열건조 하고, 공지의 압출 또는 사출방법에 의하여 성형하는 방법으로 제조된다.

Description

저유전율 절연재료 제조방법{manufacturing process of low dielectric constant insulating material}

4불화에틸렌수지는 테프론 또는 PTFE라 별칭 되는데 내열성, 내약품성, 전기절연성, 비접착성이 일반 수지보다 탁월하여 전기절연재료나 기계부품 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 불소수지를 전기절연재료로 사용하는 경우에는 전기적 특성을 보다 향상시키기 위하여 다공질화할 필요성이 있다.

그런데, 4불화에틸렌수지는 용융시의 점도가 매우 높기 때문에 일반 열가소성수지나 다른 불소계수지와 같이 불활성 가스의 취입에 의한 물리적 발포, 발포제에 의한 화학적 발포와 같은 방법을 행할 수 없기 때문에 특수한 방법을 적용하게 된다.

예를들어, 4불화에틸렌수지의 미소분말에 액체윤활제를 첨가하고 이것을 추출하여 압연하는 등 전단력을 가하여 성형한 후 액체윤활제를 제거하고 연신하여 소성하는 방법(일본국 특공소42-13560호, 특공소56-17216호 및 특공소57-30057호), 4불화에틸린수지의 미소 성형체를 할로겐화 탄화수소, 석유계 탄화수소, 알콜, 케톤 등의 4불화에틸렌수지를 적실 수 있는 액체중에서 연신시킨 후 소성하는 방법 등이 있다.

그러나, 상기와 같은 다공질 4불화에틸렌수지의 다공질 재료는 연속기공(連續氣孔)으로 형성되기 때문에 필터 등에 사용하면 바람직하지만 전선, 프린트기판, RF동축커넥터 등의 전기절연재로 사용하는 경우에는 기계적 강도의 저하는 물론 연속기공 및 불균일한 기공으로 인한 전기적 특성이 매우 불안정해지는 문제점이 있다. 예를들어 RF동축커넥터에 사용되는 절연재는 기공이 균등하게 분산되어 있지 않으면 RF동축케이블에 고주파신호가 전송되는 과정에서 임피던스변화가 크게 발생하여 결국 제품의 품질을 신뢰할 수 없게된다.

참고로 임피던스 공식이고 여기서 D는 통신선로의 외부도체 내경크기 이고 d는 통신선로 내부도체의 외경크기 이다. 두 도체의 길이에 의하여 임피던스의 변화가 생기고 또한 유전율 ??의 값의 변수에 의해서도 임피던스의 변화가 생긴다. 여기서 내부도체와 외부도체의 크기는 기계적으로 가공하기 때문에 일률적으로 만들 수 있다. 하지만 저유저율 재료의 기공이 불균등하게 분포되어 있는 재질을 사용하면 유전율값의 변화를 알 수가 없고, 또한 이 변화하는 유전율은 임피던스의 변화에 영향을 가져온다. 이에임피던스의 변화는 전기적 특성을 현저하게 떨어뜨리게 된다.

한편, 대한민국특허 등록 제1992-0000221호에 의하면 유리, 플라스틱, 고무 중에서도 특히 이산화규소의 함유량이 높은 유리제의 미소중공체와 4불화에틸렌수지 미분말을 혼합시킨 후, 성형가공성을 부여하고 수지의 섬유질화를 용이하게 하기 위하여 액체윤활제를 가하여 건조한 후, 이 혼합물을 교반하여 다시 섬유질화 한 것을 다시 로울러로 압연함으로서 성형한 후 성형물로부터 윤활유를 가열제거 하는 방법으로 저유전율 복합재료가 제조된다.

그러나 이러한 방법은 윤활유를 가열 제거하는 공정에서 발화위험이 있고 윤활유가 완전히 제거되지 않아서 고순도의 절연재료를 생산할 수 없으며, 특히 4불화에틸렌수지 분말과 이산화규소 분말은 입도와 비중차이로 인하여 균등하게 혼합되지 않을 뿐만 아니라 건조된 상태의 산화규소 초미립 분말이 잘 분산되지 않아서 양질의 절연재료를 제조할 수 없었다.

본 발명은 이들 종래기술의 문제점을 감안하여, 본 발명은 4불화에틸렌 수지중에 이산화규소 초미립자가 균등하게 분산되어 전기적 특성이 양호하며 이산화규소의 배합비율에 따라 유전율이 조정되는 저유전율 절연재료의 신규한 제조방법을 제공하는 것이 목적이다.

본 발명은 4불화에틸렌수지(PTFE) 분말과 이산화규소(SiO₂) 초미립 분말을 각각 물(淨水)로 반죽하고, 4불화에틸렌수지의 반죽물과 이산화규소 반죽물을 혼합하여 4불화에틸렌수지에 이산화규소가 분산되도록 반죽한 혼합물을 조성한 후, 오븐에서 가열건조 하고, 공지의 압출 또는 사출방법에 의하여 성형하는 방법으로 절연재료를 제조하는 것이 특징이다.

본 발명에서 사용되는 이산화규소는 기공(氣孔)을 갖는 고순도 초미립 분말로서 평균입도가 3.0㎛ 이하인 것이며 그 물성이 저비중 저유전율인 것이 특징이다. 여기서 이산화규소와 4불화에틸렌수지의 배합비율에 따라 유전율이 조정되며 그 배합비율은 사용목적이나 용도에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 전기절연재료로 사용될 경우에 통상 절연재료 중에서 이산화규소가 40wt％∼90wt%로 포함되는 것이 적합하다. 그리고 이산화규소는 물(淨水)과 반죽하여도 점력(粘力)이 잘 생기지 않는 성질이 있기 때문에 초미립 분말로서 밀가루와 같이 반죽할 수 있다.

본 발명의 제조방법에 따라서 제조된 절연재료는 4불화에틸렌수지 중에 다량의 이산화규소 초미립 분말을 분산시켜 성형시킬 수 있으며 이 이산화규소의 기공에 의하여 안정되고 고품질의 전기적 특성을 갖는 제품으로 생산된다.

이와같이 4불화에틸렌수지 분말과 이산화규소 초미립 분말을 각각 물(淨水)로 밀가루반죽과 같이 적당한 수분을 공급하여 반죽이 가능한데, 여기서 물은 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하다. 탈이온수는 무기염을 제거하는 이온교환수지(ion-exchange resin)를 통과시켜 모든 무기물을 제거한 정제수로서일반적인 정제수 보다 순수한 물로서 고순도 이면서 부식방지용 절연재료를 생산할 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 예를들어 상세히 설명한다.

<실시예>

1차반죽단계; 평균입도가 300㎛인 4불화에틸렌수지(PTFE) 분말 50wt%와 평균입도 1㎛인 이산화규소(SiO₂) 초미립 분말 50wt%를 각각 준비하고, 각각의 분말을 적당량의 물(탈이온수)를 사용하여 반죽기 또는 믹서를 사용하여 밀가루 반죽하듯이 별도로 반죽하여 4불화에틸렌수지 반죽물과 이산화규소 반죽물을 조성한다.

2차반죽단계; 전단계의 4불화에틸렌수지 반죽물과 이산화규소 반죽물을 합쳐서 반죽하되, 4불화에틸렌수지에 이산화규소가 고르게 분산되도록 충분히 반죽하여 반죽상태의 혼합물을 조성한다.

이와 같이 친화성이 없는 이종(異種)의 반죽물을 한데 뭉쳐 반죽함으로서 균등분산된 복합 혼합물의 조성이 가능해지는 것이다.

가열건조단계; 전단계에서 조성된 혼합물을 조정형태의 틀에 넣은 상태에서 4불화에틸렌수지가 변성되지 않도록 100∼150℃에서 가열하여 완전 건조시킨다.

성형단계; 전단계에서 건조된 혼합물은 공지의 압출 또는 사출방법에 의하여 원하는 제품으로 소성한다. 이 과정에서 4불화에틸렌수지가 전단력을 받으면 미세한 섬유질 조직으로 되고 섬유질화된 수지는 기계적 강도가 향상되어 다량 함유하는 이산화규소의 안정화에 도움이 된다. 또한, 소성과정에서 소결되는 4불화에틸렌수지는 결합제로 작용하여 이산화규소를 포지(抱持)하게 되며, 이러한 과정으로 얻어진 절연제품은 불연속기공이 균등하게 분산되어 전기적 특성이 안정된 고품질의 절연재료로 제공된다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정된 것이 아니고 이산화규소의 배합비율이나 입도의 변경을 통하여 다양한 저유전율 전기절연재료를 제조할 수 있는 것으로, 본 발명의 기술사상 내에서 여러 가지 실시예가 안출될 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명에 따라 제조되는 절연제품은 불연속 다공질 구조로 되어 있으며 이산화규소의 함량과 입도에 따라 유전율을 조정하여 생산할 있는 장점이 있다. 특히 본 발명은 반죽방법을 이용하여 제조되기 때문에 4불화에틸렌 수지중에 이산화규소 분말입자를 균등하게 분산시킬 수 있으므로 전기적 특성이 양호한 고품질의 저유전율 절연재료를 제조할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따라 제조된 저유전율 절연재료의 장점으로는 현재 생산되고 있는 제품과 같은 크기라고 가정했을때 보다 좋은 전송선로 특성을 가지며 보다 저렴한 재료비를 가진다.

Claims

4불화에틸렌수지(PTFE) 분말과 이산화규소(SiO₂) 초미립 분말을 각각 물(淨水)로 반죽하고, 4불화에틸렌수지의 반죽물과 이산화규소 반죽물을 혼합하여 4불화에틸렌수지에 이산화규소가 분산 결합되도록 반죽한 혼합물을 조성한 후, 오븐에서 가열건조 하고, 공지의 압출 또는 사출방법에 의하여 성형하는 것을 특징으로 하는 저유전율 절연재료 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 물은 탈이온수인 것을 특징으로 하는 저유전율 절연재료 제조방법.