KR20050043569A - 방열 다층절연전선 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연전선에서 발생하는 고온의 열을 쉽게 방출시켜 휴대용 전자제품에 친근감을 부여할 뿐만 아니라, 상용전압 혹은 산업용 전자제품에 있어 발생하는 고열을 쉽게 방출시킴으로서 화재발생을 예방할 수 있으며, 내열성, 내마모성, 전기 절연성이 뛰어난 수지에 방열성능이 뛰어난 방열충진제를 첨가하여, 방열특성을 향상시킨 방열 다층절연전선에 관한 것이다.
상기 방열 다층절연전선(50)은 구리나 합금선과 같은 도체(10)와, 상기 도체(10) 상에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나나 산화마그네슘을 컴파운딩한 고분자수지로 압출 절연된 제1절연피복층(20) 및 제2절연피복층(30)과, 상기 제2절연피복층(30) 상에 상기 방열충진제가 컴파운딩된 내열고분자수지로 압출 절연된 외부피복층(40)으로 구성한다.
또한, 상기 고분자수지는 폴리우렌탄 일레스토머, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트, 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 열가소성폴리에스테르 수지 중 어느 하나를 선택하여 압출 절연되도록 구성한다.
또한, 상기 내열고분자수지는 폴리아미드, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드 수지 중 어느 하나를 선택하여 압출 절연되도록 구성한다.

Description

방열 다층절연전선{Protection gainst heat several layer insulated wire}
본 발명은 방열 다층절연전선에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도체 상에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나나 산화마그네슘을 컴파운딩한 고분자수지로 압출 절연하여 2층이상으로 된 절연피복층을 형성하고, 상기 절연피복층으로 방열충진제가 컴파운딩된 내열 고분자수지로 압출 절연하여 외부피복층을 형성하여, 내열성, 내마모성, 전기 절연성이 뛰어나며, 절연전선에서 발생하는 고온의 열을 쉽게 방출시켜 휴대용 전자제품에 친근감을 부여할 뿐만 아니라, 상용전압 혹은 산업용 전자제품에 있어 발생하는 고열을 쉽게 방출시킴으로서 화재발생을 예방하는 방열 다층절연전선에 관한 것이다.
최근에 초전자 제품 및 고주파를 사용하는 전기전자 장비가 소형·경량화 되고 일상생활에서 흔히 사용되고 있는 컴퓨터, 핸드폰, 모니터, 프린터 및 동영상 카메라와 같은 가전제품들은 더 빨리 소형화, 고성능화 되는 추세이다. 가전제품들이 소형·경량화될 수록 전기사용에 따른 발열량은 급격히 증가하게 되기 때문에 열이 집중되지 않도록 방열시켜 주어야 하는 문제점이 발생된다. 이들 전자제품의 소형화에 따라 내부배선에 사용되고 있는 절연전선 또한 얇아지고, 단위면적당 발생되는 발열량이 증가하기 때문에 높은 내열성 및 절연성을 요구하게 되었으며, 전류가 흐를 때 발생하는 열의 방출을 신속하게 해주는 기능이 필요하게 되었다.
종래의 다층 절연전선의 절연피복재로 사용되는 폴리에스텔, 폴리아미드, 폴리에테르 설폰 및 폴리에테르이미드 같은 고분자수지는 내열성, 전기절연성은 물론 기계적강도가 우수하지만 열전전도가 낮아 도체에서 발생하는 열을 쉽게 배출할 수 없다는 단점을 가지고 있어 과전압 시 발생하는 고열에 의한 화재발생 위험을 안고 있는 실정이었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 절연전선에서 발생하는 고온의 열을 쉽게 방출시켜 휴대용 전자제품에 친근감을 부여할 뿐만 아니라, 상용전압 혹은 산업용 전자제품에 있어 발생하는 고열을 쉽게 방출시킴으로서 화재발생을 예방할 수 있는 방열 다층절연전선을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 구리나 합금선과 같은 도체와, 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나, 산화마그네슘 수지를 컴파운딩한 고분자수지로 압출 절연된, 제1절연피복층 및 제2절연피복층과, 상기 방열충진제가 컴파운딩된 고분자수지로 압출 절연된 외부피복층으로 구성한다.
이하에서 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 도 1 내지 도 2는 은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 도면으로서, 부호 50은 본 발명의 방열 다층절열전선을 표시하고 있다.
상기 방열 다층전열전선(50)은 도체(10)와 제1절연피복층(20) 및 제2절연피복층(30)과 외부피복층(40)으로 구성한다.
상기 도체(10)는 구리나 금속 합금선으로 이루어진다.
상기 제1절연피복층(20)과 제2피복층(30)은 상기 도체(10) 상으로 고분자수지에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나나 산화마그네슘을 0.1중량%~40중량%로 컴파운딩하여 2층이상으로 압출 절연한다.
이때, 제1절연피복층(20)은 도체(10) 상에 압출 절연되고, 제2절연피복층(30)은 제1절연피복층(20) 상으로 압출 절연된다.
상기 고분자수지는 폴리우렌탄 일레스토머, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이, 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 열가소성폴리에스테르 수지 중 어느 하나를 선택하여 사용한다.
여기서, 상기 고분자수지 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트가 1중량%~40중량% 함유된 알로이 수지와, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 수지는 폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트가 1중량%~90중량% 함유된 알로이 수지와, 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이 수지는 폴리카보네이트가 1중량%~50중량% 함유된 알로이 수지를 사용할 수 있다.
또한, 상기 고분자수지 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트가 1중량%~40중량% 함유된 블렌드 수지와, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 수지는 폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트가 1중량%~90중량% 함유된 블렌드 수지와, 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이 수지는 폴리카보네이트가 1중량%~50중량% 함유된 블렌드 수지를 사용할 수 있다.
상기 외부피복층(40)은 제2절연피복층(30) 상에 압출 절연되고, 상기 알루미늄니트라이드, 알루미나나 산화마그네슘인 방열충진제가 컴파운딩된 내열고분자수지로 압출 절연한다.
상기 내열고분자수지은 폴리아미드, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드 수지 중 어느 하나를 선택하여 사용한다..
또한, 상기 폴리아미드 수지는 나이론 6, 나이론6,6 이나 나이론6,10 중 어느 하나로 선택하여 압출 성형된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 근거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
표 1은 제1절연피복층과 제2절연피복층에 사용되는 고분자수지의 열전도도를 나타내고 있다.
고분자수지의 열전도도
재 료 열전도도( W· m-1· K-1, 23℃)
폴리에틸렌테레프탈레이트 0.15~0.4
나이론 66 0.25
폴리테트라플로로에틸렌 0.24
에틸렌테트라플로로에틸렌 0.24
폴리에테르설폰 0.13~0.18
폴리에테르이미드 0.22
표 2은 방열충진제로 사용되는 수지의 열전도도를 나타내고 있다.
방열충진제의 열전도도
재 료 열전도도( W· m-1· K-1, 23℃)
알루미늄니트라이드 200
알루미나 39
산화마그네슘 38
하기 표 3, 4, 5에서 제조된 방열 다층전열전선의 성능은 절연파괴전압, 납땜성, 열전도도 및 난연성실험에 의해 평가된다.
구 분 실시예
층구분 각층 절연재료 1 2 3
고분자수지 폴리우레탄일레스토머 90 80 80
제1절연피복층 알루미늄니트라이드 10 - -
방열충진제 알루미나 - 20 -
산화마그네슘 - - 20
제1층 절연두께(㎛) 33 33 33
고분자수지 폴리우레탄일레스토머 90 80 80
제2절연피복층 알루미늄니트라이드 10 - -
방열충진제 알루미나 - 20 -
산화마그네슘 - 20
제2층 절연두께(㎛) 33 33 33
내열고분자수지 폴리아미드 70 70 70
외부피복층 알루미늄니트라이드 30 - -
방열충진제 알루미나 - 30 -
산화마그네슘 - - 30
외부피복층 절연두께(㎛) 33 33 33
난연성 V-2 V-2 V-2
열전도도 (W· m-1· K-1, 23℃) 5 2 2
납땜성 0 0 0
절연파괴전압(KV) 16.2 15.5 14.5
내열등급(A종, 105℃급) 합격 합격 합격
구 분 실시예
층구분 각층 절연재료 4 5 6 7 8 9 10
제1절연피복층 고분자수지 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 90 80 80 - - - 80
폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 - - - 90 80 80 -
알루미늄니트라이드 10 - - 10 - - -
방열충진제 알루미나 - 20 - - 20 - -
산화마그네슘 - - 20 - - 20 20
제 1층 절연두께(㎛) 33 33 33 33 33 33 33
제2절연피복층 고분자수지 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 90 80 80 - - - 80
폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 - - - 90 80 80 -
알루미늄니트라이드 10 - - 10 - - -
방열충진제 알루미나 - 20 - - 20 - -
산화마그네슘 - - 20 - - 20 20
제 2층 절연두께(㎛) 33 33 33 33 33 33 33
외부피복층 내열고분자수지 폴리아미드 70 70 70 70 70 70 -
에틸렌테트라플로로에틸렌 - - - - - - 70
알루미늄니트라이드 30 - - 30 - - -
방열충진제 알루미나 - 30 - - 30 - -
산화마그네슘 - - 30 - - 30 30
외부피복 절연두께(㎛) 33 33 33 33 33 33 33
난연성 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2 V-2
열전도도 (W· m-1· K-1, 23℃) 5 2 2 5 2 2 2
납땜성 0 0 0 0 0 0 x
절연파괴전압(KV) 16.2 15.5 14.5 16.2 15.5 14.5 14.5
내열등급(B종, 130℃급) 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격
구 분 실시예
층구분 각층 절연재료 11 12 13 14 15 16
제1절연피복층 고분자수지 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이 90 - - - - -
폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 - 80 - - - -
에틸렌테트라플로로에틸렌 - - 80 - - -
폴리에테르에테르케톤 - - - 100 - -
열가소성폴리에스테르 - - - - 100 90
알루미늄니트라이드 10 - - - 10
방열충진제 알루미나 - 20 - - - -
산화마그네슘 - - 20 - -
제 1층 절연두께(㎛) 33 33 33 33 33 33
제2절연피복층 고분자수지 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이 90 - 80 -
폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 - 80 - - - -
에틸렌테트라플로로에틸렌 - - - - -
폴리에테르에테르케톤 - - - 100 80 90
열가소성폴리에스테르
알루미늄니트라이드 10 - - - - 10
방열충진제 알루미나 - 20 - - 20 -
산화마그네슘 - - 20 - - -
제 2층 절연두께(㎛) 33 33 33 33 33 33
외부피복층 내열고분자수지 폴리아미드 70 70 - - - -
에틸렌테트라플로로에틸렌 - - 70 - - -
폴리에테르에테르케톤 - - - - 70 -
열가소성이미드 70 70
알루미늄니트라이드 30 - - 30 30 30
방열충진제 알루미나 - 30 - - -
산화마그네슘 - - 30 - - -
외부피복 절연두께(㎛) 33 33 33 33 33 33
난연성 V-2 V-2 V-1 V-1 V-1 V-0
열전도도 (W· m-1· K-1, 23℃) 5 3 2 1 2 5
납땜성 0 0 x x x x
절연파괴전압(KV) 16.2 15.5 14.5 16.2 15.5 14.5
내열등급 F종, 150℃급 합격 합격 합격 합격 합격 합격
N종 200℃급 불합격 불합격 불합격 합격 합격 합격
상기 표에 기재된 압출피복 시, 실린더 온도는 160 내지 360℃, 스크류 회전수는 20 내지 30 rpm 그리고 선속은 100 내지 500 rpm으로 제어하여 편심이 발생하지 않도록 압출 절연하였다.
난연성 실험은 난연 시험기를 이용하여 수평시험법(UL 94HB)의 시험 방법에 따라 측정하였으며 그 난연성에 따라 V-0, V-1, V-2로 구분하며, V-2이하이면 불합격 판정한다.
납땜성은 KS C 3006의 16항과 같이 동일한 보빈으로부터 길이 약 15㎝의 시험편 34개를 취하고 각각에 대하여 규정된 온도로 유지된 KSD 6704에 규정한 50Sn 중에 시험편의 앞 끝부분 약 40mm를 규정된 시간동안 담근 후 꺼내어 즉시 적당한 헝겊으로 가볍게 닦아냈을 때 담긴 부분의 윗부분 약 10mm를 제외하고 납땜이 고르게 되었는지로 판단하였다.
절연파괴전압은 두 줄 꼬임법으로 측정하였으며, 동일한 보빈으로부터 길이 약 50㎝의 시험편 3개를 취하고 각각을 두개로 접어서 합친 다음, 적당한 인장력을 가하면서 약 12㎝ 길이의 부분을 적당한 꼬임수로 꼰 후 인장력을 제거하고서 접은 부분을 자르고 60㎐의 정현파에 가까운 교류전압을 가하여 측정하였으며, 절연파괴전압이 변압기에 사용되는 가장 높은 실험치인 14kV 보다 낮으면 불합격 판정한다.
상기 표 중에서 '-'은 첨가하지 않는 것을 의미하고, 각 표의 각층 절연재료인 수지의 배합은 중량부로 나타낸다.
실시예1~3
구리나 합금선과 같은 도체(10) 상에 폴리우레탄일레스토머 수지에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나, 산화마그네슘 수지가 컴파운딩된 제1절연피복층(20)을 압출 절연하고, 상기 제1절연피복층(20) 상으로 제1절연피복층(20)과 동일한 재질의 제2절연피복층(30)을 압출 절연하게 된다.
그런 다음 상기 제2절연피복층(30) 외주면으로 상기 방열충진제가 컴파운딩된 폴리아미드 수지로 압출 절연하여 외부피복층(40)이 형성된 방열 다층절연전선을 제조하였다.
실시예4~10
구리나 합금선과 같은 도체(10)의 상에 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 수지나 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 수지에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나, 산화마그네슘 수지가 컴파운딩된 수지 중 어느 하나를 선택하여 2층 이상으로 제1절연피복층(20)과 제2절연피복층(30)으로 압출 절연한다.
그런 다음 상기 제2절연피복층(30) 외주면으로 폴리아미드 수지와 에틸렌테트라플로로에틸렌 수지에 방열충진제가 컴파운딩된 된 수지 중 어느 하나를 선택하여 외부피복층(40)으로 압출 절연하여 방열 다층절연전선을 제조한다.
이때, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트가 1중량%~40중량% 함유된 알로이나 블렌드된 수지로 압출하여 사용하게 된다.
실시예11~16
구리나 합금선과 같은 도체(10)의 외주면으로 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 열가소성폴리에스테르 수지에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나, 산화마그네슘 수지가 컴파운딩된 수지 중 어느 하나를 선택하여 2층 이상으로 제1절연피복층(20)과 제2절연피복층(30)으로 압출 절연한다.
그런 다음 상기 제2절연피복층(30) 외주면으로 폴리아미드, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 열가소성 이미드 수지에 방열충진제가 컴파운딩된 된 수지 중 어느 하나를 선택하여 외부피복층(40)으로 압출 절연하여 방열 다층절연전선을 제조한다.
상기 실시예에서 보는 바와 같이 알루미늄니트라이드, 알루미나, 산화마그네슘 수지로 컴파운딩하여 압출한 다층절연전선의 방열 특성이 10배 이상 증가 한 것을 알 수 있으며, 더불어 난연성도 함께 증가되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도체 상에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나나 산화마그네슘을 컴파운딩한 고분자수지로 압출 절연 2층 이상으로 된 절연피복층을 형성하고, 상기 절연피복층으로 방열충진제가 컴파운딩된 내열고분자수지로 압출 절연된 외부피복층으로 형성하여, 내열성, 내마모성, 전기 절연성이 뛰어나며, 절연전선에서 발생하는 고온의 열을 쉽게 방출시켜 휴대용 전자제품에 친근감을 부여할 뿐만 아니라, 상용전압 혹은 산업용 전자제품에 있어 발생하는 고열을 쉽게 방출시킴으로서 화재발생을 예방하며, 변압기, 가전제품, 비행기, 무선전화, 컴퓨터 등의 방열성을 요하는 제품에 응용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 도체 20: 제1절연피복층
30: 제2절연피복층 40: 외부피복층
50: 방열 다층절연전선

Claims (6)

  1. 다층절연전선에 있어서,
    구리나 합금선과 같은 도체(10)와,
    상기 도체(10) 상에 방열충진제인 알루미늄니트라이드, 알루미나나 산화마그네슘을 컴파운딩한 고분자수지로 압출 절연된 제1절연피복층(20) 및 제2절연피복층(30)과,
    상기 제2절연피복층(30) 상에 상기 방열충진제가 컴파운딩된 내열고분자수지로 압출 절연된 외부피복층(40)으로 구성된 것을 특징으로 하는 방열 다층절연전선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자수지는 폴리우렌탄 일레스토머, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이, 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 열가소성폴리에스테르 수지 중 어느 하나를 선택하여 압출 절연되도록 구성함을 특징으로 하는 방열 다층절연전선.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내열고분자수는 폴리아미드수지, 에틸렌테트라플로로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드 수지 중 어느 하나를 선택하여 압출 절연되도록 구성함을 특징으로 하는 방열 다층절연전선.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 고분자수지 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트가 1중량%~40중량% 함유된 알로이 수지와, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 수지는 폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트가 1중량%~90중량% 함유된 알로이 수지와, 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이 수지는 폴리카보네이트가 1중량%~50중량% 함유된 알로이 수지로 구성함을 특징으로 하는 방열 다층절연전선.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 폴리아미드 수지는 나이론6, 나이론6,6 이나 나이론6,10 중 어느 하나로 선택하여 압출된 것을 특징으로 하는 방열 다층절연전선.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고분자수지 중에서 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리부틸렌테레프탈레이트 알로이 수지는 폴리부틸렌테레프탈레이트가 1중량%~40중량% 함유된 블렌드 수지와, 폴리에틸렌테레프탈레이트/폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트 알로이 수지는 폴리에틸렌나프탈렌디카르복실레이트가 1중량%~90중량% 함유된 블렌드 수지와, 폴리에테르설폰/폴리카보네이트 알로이 수지는 폴리카보네이트가 1중량%~50중량% 함유된 블렌드 수지로 구성함을 특징으로 하는 방열 다층절연전선.
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