KR20050033007A - 폴리머 합성수지를 기초로 한 절연재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화재시 안정화를 위해 서로 다른 연화온도를 가진 유리종류로 구성된 유리입자가 첨가된 폴리머 합성수지를 기초로 한 절연재에 관한 것이다. 매우 넓은 온도범위에서 기능을 보장하기 위하여, 상기 유리입자는 서로 다른 연화온도를 가진 적어도 세 종류의 유리, 즉 약 470℃ 이하의 연화온도를 갖는 제1 유리종류와, 약 470℃ 이상 약 620℃ 이하의 연화온도를 갖는 제 2 유리종류 및 약 760℃ 이상의 연화온도를 갖는 제 3 유리종류가 사용된다.

Description

폴리머 합성수지를 기초로 한 절연재{Insulation material on the basis of polymer plastic}
본 발명은, 화재시 안정화를 위해 서로 다른 연화온도를 가진 유리종류로 형성된 유리입자가 첨가된 폴리머 합성수지를 기초로 한 절연재에 관한 것이다 (유럽특허 0 978 128 B1).
상기 절연재는 예를 들면, 광도선과 전기도선 또는 광케이블이나 전기케이블용의 피복을 위해서나 또는 상기 도선이나 케이블에서 케이블 심선의 절연을 위해 사용된다. 상기 도선은 예컨대 전력선이나 정보전달 또는 데이터 통신에 쓰이는 도선이다. 화재발생시 특수 절연재에 의해 일정기간동안 도선의 기능유지가 보장되어야 한다. 이 기간동안 기계, 장치, 기구에는 전기가 공급되어야 하고, 정보를 전달할 수 있어야 한다. 상기 기간은, 예를 들면 건물 안에 있는 모든 사람들이 연락을 받고 건물을 벗어나거나 경우에 따라서는 물건들을 안전한 곳에 가져다 둘 수 있을 때까지 건물의 조명이 켜져 있는 기간으로 정해져야 한다. 상기 도선의 시설공이 정한 기간은 예컨대 30분에서 3시간 사이이다.
유럽특허 EP 0 106 708 B1에 따른 공지의 도선에서는 마이카 밴드와 polytetrafluoroethylene(PTFE) 층과, PTFE로 발라진 유리조직(glass fabric)으로 구성된 절연재가 사용된다. PTFE는 약 600℃까지 저항력이 있다. 더 높은 온도에서는 재가 된다. 많은 경우에 있어, 상기 절연도선은 신뢰할 수 있을 정도의 높은 화이어 로드(fire load)를 갖지 않는다. 화재시에는 불소로 인해 금속과 광 접속 또는 전기접속을 파괴시킬 수 있는 독성화학가스(연기)가 발생된다.
유럽특허 EP 0 968 502 A1에는 제1 구성요소로서 폴리머 합성수지와 제2 구성요소로서 유리나 세라믹화 가능한 물질 또는 결정질의 물질과, 제3 구성요소로서 예를 들면 산화알루미늄으로 구성된 케이블과 도선을 위한 절연재가 공지되어 있다. 제3 구성요소는 100℃의 범위에서 융해되어 하는 반면, 제2 구성요소는 제1 구성요소의 융해온도 이상에서 융해를 시작해야 한다. 상기 절연재에서는 케이블과 도선에 대한 기능유지는 450℃에서 1210℃까지의 온도범위에서 달성된다. 또한, 닫혀진 층을 만들기 위해서는 대부분 변환되어야 하는 상기 여러가지의 첨가물을 첨가하는데 비용이 많이 든다.
상기 유럽특허 0 978 128 B1에는 알칼리가 적은(low-alkali) 유리로 이루어진 규소 유기적(organic) 폴리머 글래스 프리트(glass frit)와 부동태(passivation) 유리가 첨가된, 전기케이블의 기능유지를 위한 난연성의 절연재가 공지되어 있다. 폴리머에는 안정화를 위해 단지 유리만이 첨가된다. 상기 유럽특허에 의하면, 알칼리가 적은 유리는 750℃ 보다 적은 융해온도를 갖는 반면, 부동태 유리는 710℃ 보다 높지 않은 융해온도를 갖는다. 상기 절연재에서는 700℃의 범위에서 기능유지를 보장하는 유리층이 만들어 진다. 따라서, 약 400℃ 부터의 큰 온도범위를 위해서는, 비교적 높은 온도에서 융해해 유리층을 만드는 규소 유기적 폴리머를 기초로 한 절연재에 대해서만 기능유지가 달성된다.
본 발명의 목적은 절연 도선, 케이블, 케이블 심선의 기능유지가 현저히 확장된 온도범위에서 보장되고, 적은 비용으로 생산될 수 있는 절연재를 제공하는데 있다.
상기 목적은 서로 다른 연화온도를 가진 적어도 세 종류의 유리, 즉 약 470℃ 이하의 연화온도를 갖는 제 1 유리종류와, 약 470℃ 이상 약 620℃ 이하의 연화온도를 갖는 제 2 유리종류 및 약 760℃ 이상의 연화온도를 갖는 제3 유리종류로 형성된 유리입자를 사용함으로써 달성된다.
상기 절연재에는 화재발생시의 안정화를 위해 단지 유리만이 첨가된다. 따라서 제작비용이 적다. 유리는 그 자체로 직접 존재한다는 장점을 갖는다. 즉, 화재의 경우 변환과정 예컨대 세라믹화 등은 필요하지 않다. 적어도 세 종류의 서로 다른 유리는 절연재로 둘러싸인 도선, 케이블, 케이블 심선의 기능유지를 넓은 온도범위에서 보장한다. 이러한 보호는 약 400℃부터 일반적인 폴리머가 저항력이 있는 때까지의 온도에서 시작한다. 상기 온도부터는 800℃나 그 이상까지 빈틈이 없이 유지된다. 우선, 서로 다른 연화온도를 가진 적어도 세 종류의 서로 다른 유리는 470℃ 보다 낮은 온도에서는 포함된 다른 두 유리종류의 유리입자에 의해 안정화되며, 도선, 케이블 또는 케이블의 심선을 둘러싸는 절연 유리층을 생기게 한다. 다음으로, 제 2 유리종류가 융해하기 시작하면 상기 안정화된 유리층은 화재시 상승하는 온도에서도 유지된다. 800℃나 그 이상의 매우 높은 온도에서, 유리층은 절연층으로서의 제 3 유리종류에 의해 기능유지에 필요한 규정 시간동안 유지된다.
바람직하게는, 상기 절연재에 다른 유리종류로 이루어지며, 과도영역을 간격이 좁게 하며, 800℃를 훨씬 넘는 온도에서도 기능보호를 보장하는 또 다른 유리입자를 추가적으로 첨가할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 절연재를 실시예에 의해 상세히 설명한다.
원칙적으로, 기본 물질에는 바람직하게는 난연성이 있고 할로겐이 함유되지 않은 모든 공지의 폴리머 합성수지가 사용될 수 있다. 폴리에틸렌, 폴린에틸렌의 코폴리머, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 실리콘 또는 에틸렌비닐 아세테이트를 예로 들 수 있다.
절연재에는 적합한 양의 유리입자가 첨가된다. 유리입자는 예컨대 속이 비지 않은 구형이나 반구형이다. 유리입자는 1㎛ 내지 70㎛ 범위의 지름 바람직하게는 1㎛ 내지 20㎛ 범위의 지름을 가질 수 있다.
기능유지를 위해, 서로 다른 연화온도를 가진 적어도 세 종류의 서로 다른 유리가 사용된다. 이때, 구성부분(part) 100의 기본 폴리머에, 예컨대 각기 세 유리종류의 구성부분을 20 내지 120으로 첨가한다. 바람직하게는 구성부분 100의 기본 폴리머에 각기 구성부분 20 내지 50의 유리종류가 첨가된다. 컴파운트(compound)라고도 명명되는 절연재는 공지의 컴파운딩장치에 의해 제조될 수 있다. 인터널 믹서(internal mixer), 트윈 스크류 압출성형기(twin-screw extruder), 코니더(co-kneader)를 예로 들 수 있다.
461℃ 즉, 470℃ 이하의 연화온도를 갖는 땜납유리가 제 1 유리종류로 사용될 수 있다. 상기 유리는 10% 이하의 Si02와, 각기 11%의 B203와 Al2 03 및 75% Pb0를 포함한다.
제 2 유리종류로는, 614℃ 즉, 470℃와 620℃ 사이의 연화온도를 갖는 철(iron) 용해유리가 사용된다. 상기 유리는 58% Si02 와, 20% Na02 와, 각기 10% 이하의 Al203, K20, Ca0, Zn0, Ba0, F로 구성된다.
760℃ 보다 높은 연화온도를 갖는 제3 유리종류는 텅스텐 융해유리이다. 상기 유리의 연화온도는 765℃이다. 상기 유리는 75% Si02와, 16.5% B203와, 각기 10% 이하의 Al202, Na20, K20로 구성된다.
절연재에는, 알루미늄 삼산수소(aluminum trioxyhydrate), 마그네슘 수산화물(magnesium hydroxide), 석회, 규산염, 바람직하게는 베토나이트나 일라이트(illite)와 같은 실리케이트 층의 필러(filler)를 첨가할 수 있다. 예를 들면, 구성부분 100의 기본 폴리머에, 추가적으로 5 에서 80까지의 구성부분을 갖는 상기 필러를 첨가한다.
최근에 발생하는 손상들을 볼 때 매우 높은 온도에서 기능을 유지하는 것은 아주 큰 의미를 갖는다. 따라서, 바람직하게는 기본물질에 아주 높은 연화온도를 갖는 또 다른 유리입자를 첨가한 수 있다.
780℃ 이상의 연화온도를 갖는 제4 유리종류는 예를 들면 내열강화유리 G20 즉, 보로실리케이트 유리(borosilicate glass)이다. 상기 유리의 연화온도는 790℃이다. 상기 유리는 78% Si02와, 10% B203와, 각기 10%보다 적은 Al2 02, Na20, Ca0, Ba0로 구성된다.
두란(Duran) 즉, 알칼리 보로실리케이트 유리는 제5 유리종류로서 815℃의 연화온도를 갖는다. 상기 유리는 80% Si02와, 13% B203와, 각기 10%보다 적은 Al202, Na20, K20로 구성된다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 절연재는 넓은 온도 범위에서 절연 도선, 케이블, 케이블 심선의 기능을 유지할 수 있고, 적은 비용으로 생산될 수 있는 장점을 가진다.

Claims (10)

  1. 화재시 안정화를 위해 서로 다른 연화온도를 가진 유리종류로 구성되는 유리입자가 첨가된 폴리머 합성수지를 기초로 한 절연재에 있어서,
    상기 유리입자에는 서로 다른 연화온도를 가진 적어도 세 종류 유리, 즉 약 470℃ 이하의 연화온도를 갖는 제 1 유리종류, 약 470℃ 이상 약 620℃ 이하의 연화온도를 갖는 제 2 유리종류 및 약 760℃ 이상의 연화온도를 갖는 제 3 유리종류가 사용되는 것을 특징으로 하는 절연재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유리종류는 461℃의 연화온도를 갖는 땜납유리인 것을 특징으로 하는 절연재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 유리종류는 614℃의 연화온도를 갖는 철(iron) 용해유리인 것을 특징으로 하는 절연재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 유리종류는 765℃의 연화온도를 갖는 텅스텐 용해유리인 것을 특징으로 하는 절연재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    780℃ 이상의 연화온도를 갖는 제 4 유리종류를 더 포함하는 유리입자가 사용되는 것을 특징으로 하는 절연재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    800℃ 이상의 연화온도를 갖는 제 5 유리종류를 더 포함하는 유리입자가 사용된 것을 특징으로 하는 절연재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리입자는 속이 찬 구형 및/또는 속이 빈 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 절연재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리입자의 지름은 1 ㎛ 내지 70㎛, 바람직하게는 1㎛ 내지 20㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 절연재.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 합성수지는 할로겐을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 절연재.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 합성수지는 난연성이 있는 것을 특징으로 하는 절연재.
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