KR20060022777A - Piled film with ultra high insulating and dielectric characteristic - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초고강도의 절연특성 및 유전특성을 가짐으로서 전기 케이블용 절연체, 또는 캐패시터용 유전체 등에 사용될 수 있으며, 또한 종래 개발된 소재들을 간단하게 적층 처리함으로서 저렴한 비용으로 제조가능한 초고강도의 절연특성 및 유전특성을 갖는 필름 결합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention can be used for insulators for electric cables, dielectrics for capacitors, etc. by having extremely high insulation and dielectric properties, and can also be manufactured at low cost by simply stacking conventionally developed materials. The present invention relates to a film binder having dielectric properties and a method of manufacturing the same.
본 발명의 초고강도 절연특성 및 유전특성을 갖는 필름 결합체는, 동일한 특성과, 동일한 두께와, 동일한 형상을 가지는 다수의 모노 필름을 이용하여 필요한 두께만큼 적층하고, 적층된 모노 필름을 전극을 이용하여 소정시간 동안 소정크기의 전원을 인가하고 경화시켜 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 필름 결합체의 제조방법은, 동일한 두께 및 형상을 갖는 동일 특성의 모노 필름을 적층시켜 필요한 두께를 만들 수 있도록 다수 개 준비하는 제1단계; 상기 준비된 다수 개의 모노 필름을 전극에 밀착시켜 적층하고 전극파괴전압 직전까지 5초 동안 점진적으로 전원을 인가하는 제2단계; 상기 제2단계에 의하여 전원이 통과한 적층 필름을 건조시키는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The film assembly having the ultra high strength insulating and dielectric properties of the present invention is laminated by the required thickness using a plurality of mono films having the same characteristics, the same thickness, and the same shape, and the laminated mono film is formed by using an electrode. It is characterized in that it is configured by applying a predetermined size of power for a predetermined time and curing. In addition, the method for producing a film assembly of the present invention, the first step of preparing a plurality of layers so as to make the required thickness by laminating mono films of the same characteristics having the same thickness and shape; A second step of laminating the prepared plurality of mono films in close contact with electrodes and gradually applying power for 5 seconds until immediately before the electrode breakdown voltage; And a third step of drying the laminated film through which the power has passed by the second step.
모노, 필름, 유전체, 절연체, 적층, 멀티층, 결합체, Mono, film, dielectric, insulator, lamination, multi-layer, composite,
Description
도 1은 본 발명에 의한 모노 필름의 적층상태를 도시한 측면도,1 is a side view showing a laminated state of a mono film according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 필름 결합체의 제조방법을 나타내는 흐름도,2 is a flowchart showing a method of manufacturing a film assembly according to the present invention;
도 3 내지 도 4는 본 발명에 의한 필름 결합체의 실험결과 테이블,3 to 4 is a table of experimental results of the film assembly according to the present invention,
도 5는 본 발명에 의한 필름결합체의 수명사이클을 나타내는 그래프,5 is a graph showing the life cycle of the film assembly according to the present invention,
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
10 : 모노 필름 20 : 전극10: mono film 20: electrode
본 발명은 초고강도의 절연특성 및 유전특성을 갖는 필름 결합체 및 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 초고강도의 절연특성 및 유전특성을 가짐으로서 전기 케이블용 절연체, 캐패시터용 유전체 등에 사용될 수 있으며, 또한 종래 개발된 소재들을 간단하게 적층 처리함으로서 저렴한 비용으로 제조가능한 초고강도의 절연 및 유전특성을 갖는 필름 결합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a film assembly having an ultra high strength insulating property and a dielectric property, and to a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention can be used for insulators for electric cables, dielectrics for capacitors, and the like by having an extremely high insulating property and dielectric properties. The present invention also relates to a film assembly having a very high insulation and dielectric properties, which can be manufactured at a low cost by simply stacking conventionally developed materials, and a method of manufacturing the same.
전기 또는 전자 분야에서 사용되는 특정 소자의 절연성, 또는 유전성과 같은 전기적 특성을 향상시키기 위하여 독특한 특성을 갖는 신소재나 종래 소재의 구조개선에 대한 많은 연구 개발이 진행되고 있다. 소재의 구조 개선에 대한 연구결과중의 하나로 수 십 내지 수 백 ㎛의 두께를 갖는 다수의 모노 필름들을 다수 개 적층하여 소재의 인장력을 증가시키거나 절연특성 등을 개선하고 있다.In order to improve electrical properties such as insulation or dielectric properties of specific devices used in the electric or electronic fields, many researches and developments are being conducted on improving the structure of new materials or conventional materials having unique characteristics. As a result of research on improving the structure of the material, a plurality of mono films having a thickness of several tens to hundreds of micrometers are laminated to increase the tensile strength of the material or to improve the insulation characteristics.
그러나 종래 소재의 적층방식으로서는 만족할 만한 효과를 거두지 못하고 있는 형편이다. 이것은 모노 필름들의 적층이 접착제를 사용하는 단순한 물리적 결합방식으로서 상호 모노 필름들의 유기적 결합을 이루지 못하는 것에 기인한다. 더욱이, 적층형 모노 필름의 경우에 고전압 또는 고주파를 이용하여 융착하기도 하지만 소재의 파괴 등이 발생되어 역시 만족할 만한 효과를 거두지 못하고 있으며, 비용이 많이 소요되고 있다.However, the lamination method of the conventional material does not have a satisfactory effect. This is due to the fact that the stacking of mono films is a simple physical bonding method using an adhesive and does not achieve an organic bonding of mutual mono films. In addition, in the case of the laminated mono film, fusion may be performed using high voltage or high frequency, but breakage of the material occurs, and thus, it is not satisfactory and is costly.
따라서 적은 비용으로 충분히 만족할 만한 특성을 제공할 수 있으며 제조가 용이한 적층형 소재의 개발이 요구되고 있는 형편이다.Therefore, it is possible to provide sufficiently satisfactory characteristics at a low cost and to develop a laminated material that is easy to manufacture.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 초고강도의 절연특성 및 유전특성을 가짐으로서 전기 케이블용 절연체, 캐패시터용 유전체 등에 사용될 수 있는 필름 결합체 및 그것의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a film assembly which can be used for insulators for electric cables, dielectrics for capacitors, and the like, and having a very high insulation and dielectric properties. have.
본 발명의 다른 목적은 종래 개발된 소재들을 간단하게 이용함으로서 저렴한 제조비용으로 초고강도의 절연특성 및 유전특성을 갖는 필름 결합체 및 그것의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a film assembly and a method of manufacturing the same having a very high insulation properties and dielectric properties at a low manufacturing cost by simply using the conventionally developed materials.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초고강도 절연특성 및 유전특성을 갖는 필름 결합체는, 동일한 특성과, 동일한 두께와, 동일한 형상을 가지는 다수의 모노 필름을 이용하여 필요한 두께만큼 적층하고, 적층된 모노 필름을 전극을 이용하여 소정시간 동안 소정크기의 전원을 인가하고 경화시켜 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the film assembly having the ultra-high strength insulating property and the dielectric property of the present invention is laminated by the required thickness using a plurality of mono films having the same properties, the same thickness, and the same shape, and the laminated mono The film is characterized in that it is configured by applying a predetermined size of power for a predetermined time using an electrode and curing.
또한 본 발명의 필름 결합체의 제조방법은, 동일한 두께 및 형상을 갖는 동일 특성의 모노 필름을 적층시켜 필요한 두께를 만들 수 있도록 다수 개 준비하는 제1단계; 상기 준비된 다수 개의 모노 필름을 전극에 밀착시켜 적층하고 전극파괴전압 직전까지 5초 동안 점진적으로 전원을 인가하는 제2단계; 상기 제2단계에 의하여 전원이 통과한 적층 필름을 건조시키는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for producing a film assembly of the present invention, the first step of preparing a plurality of layers so as to make the required thickness by laminating mono films of the same characteristics having the same thickness and shape; A second step of laminating the prepared plurality of mono films in close contact with electrodes and gradually applying power for 5 seconds until immediately before the electrode breakdown voltage; And a third step of drying the laminated film through which the power has passed by the second step.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 초고강도 절연특성 및 유전특성을 갖는 필름 결합체 및 그것의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the film assembly and the manufacturing method of the ultra-high strength insulating and dielectric properties of the present invention.
본 발명의 초고도 절연특성과 유전특성을 갖는 필름 결합체는, 동일한 특성을 가지며 각각의 두께가 10~20㎛ 이고 크기가 동일한 다수의 모노 필름을 필요한 두께만큼 적층하고, 적층된 모노 필름을 전극을 이용하여 소정크기의 전원을 소정시간동안 인가한 후에 경화시켜 구성된 것이다. The film assembly having the ultra-high insulation and dielectric properties of the present invention, the same properties, each of the thickness of 10 ~ 20㎛ and a plurality of mono films of the same size are laminated to the required thickness, the laminated mono film using an electrode By applying a predetermined size of power for a predetermined time and then curing.
도 1은 본 발명에 의한 필름 결합체의 구조 및 전극 사용상태를 도시한 것이다. 도면을 참고하면 소정 두께, 바람직하게는 10~20㎛의 두께를 가진 다수의 모노 필름(10)을 원하는 두께로 적층하여 구성된다. 이 때 적층되는 모노 필름의 두께는 동일하여야 한다. 즉, 10㎛의 두께를 가진 모노 필름을 선택하면, 10㎛ 의 크기를 가진 모노 필름만을 적층시켜 필요한 두께를 만들어야 하며, 10㎛, 15㎛, 20㎛ 를 혼용하면 안된다.Figure 1 shows the structure of the film assembly according to the present invention and the electrode use state. Referring to the drawings is configured by stacking a plurality of
상기와 같이 적층되는 모노 필름(10)은 동일한 특성, 두께 및 형상을 가져야 한다. 도 1에서 모노 필름(10)은 측면의 두께(10~20㎛) 만이 표시되었으나, 모노 필름의 형상은 사용목적에 따라서 다양한 형상, 두께 및 넓이를 갖도록 구성할 수 있음은 명백하다.The
한편 본 발명에 의한 필름 결합체에 있어서, 모노 필름의 모양은 필름 결합체의 특성에 영향을 끼치지 못하며, 동일한 두께를 가지면 적층되는 모노 필름의 수를 증가시킬 수록 특성이 개선되는 효과가 있다. 이 때 각 모노 필름의 특성, 두께 및 형상이 일치하여야 한다. Meanwhile, in the film binder according to the present invention, the shape of the mono film does not affect the properties of the film binder, and the same thickness has an effect of improving the properties as the number of mono films laminated is increased. At this time, the characteristics, thickness and shape of each mono film should match.
본 발명에 사용되는 모노 필름은 폴리이미드(polyimides), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylenes), 폴리에틸렌(polyethylenes), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리에틸렌 텔레프탈레이트(polyethylenes terephthalate)에 기초한 모든 중합체(polymeric) 필름의 사용이 가능하다. 중합체의 선택은 주로 서비스 상태, 환경적인 조건, 필름이 사용되는 소재 등에 의하여 좌우된다.The mono film used in the present invention is the use of all polymeric films based on polyimides, polytetrafluoroethylenes, polyethylenes, polystyrenes, and polyethylene terephthalate. This is possible. The choice of polymer depends primarily on the condition of service, environmental conditions, the material on which the film is used, and the like.
본 발명에 의하면, 10㎛의 두께를 갖는 모노 필름을 100회 감아서 처리된 1mm 두께의 적층된 필름 결합체가 50㎛의 두께를 갖는 모노 필름을 20회 감아서 처리된 1mm 두께의 적층된 필름 결합체보다 특성이 더욱 우수하다. 특히 본 발명은 10~20㎛의 두께를 갖는 모노 필름을 이용하여 개발되었으며, 40~50㎛의 두께를 갖는 모노 필름을 적층하여 사용하는 것은 효과가 매우 미미한 것으로 시험결과 밝혀 졌다.According to the present invention, a 1 mm thick laminated film assembly processed by winding a mono film having a thickness of 10
본 발명에 의하면 적층된 모노 필름에는 전극(10)을 이용하여 소정전원을 인가되어서 모노 필름(10)들을 결합시키게 된다. 물론 전원을 인가하는 경우에도 종래 사용되는 접착제 등을 추가로 사용하여 사용하여 결합력을 강화시킬 수 있다. 모노 필름의 형상은 시이트(sheet) 형상을 갖는 것이 주로 이용될 수 있지만, 필요에 따라서 형상의 변경이 가능함은 명백하다. According to the present invention, a
본 발명에서는 또한 코팅(coating)된 모노 필름을 사용하거나 필름 결합체의 제조과정에서 모노 필름에 코팅하는 것이 가능하다. 즉, 적층된 모노 필름들에 전원인가가 일 회 수행된 후에 모노 필름들의 표면에 1회 또는 수 차례 코팅하여 단일 또는 멀티코팅을 수행할 수 있다. It is also possible in the present invention to use a coated mono film or to coat the mono film in the manufacture of the film binder. That is, after the power is applied once to the laminated mono films, the surface of the mono films may be coated once or several times to perform single or multi-coating.
한편, 전극(10)의 형상은 도면에서 사각형으로 표시되어 있으나, 이러한 형상은 필름 결합체의 형상에 따라서 돌출형, 평면현, 구체 등으로 변형이 가능하다.On the other hand, the shape of the
도 2에 도시된 것은 본 발명에 의한 필름 결합체의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도면을 참고하면, 먼저 특정한 목적에 맞추어서 모노 필름의 형상 및 넓이 등을 결정하여 준비한다. 이 때 하나의 모노 필름의 두께는 10~20㎛의 범위 내에서 결정한다. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a film assembly according to the present invention. Referring to the drawings, first, the shape and width of the mono film, etc. are determined and prepared according to a specific purpose. At this time, the thickness of one mono film is determined within the range of 10 ~ 20㎛.
상기와 같이 준비된 다수 개의 모노 필름(10)을 필요한 두께만큼 전극(20)에 밀착 적층하고 전극의 파괴전압(breakdown voltage) 직전까지 5초 동안 점진적으로 전원을 인가한다. 도면에서 전극(20)은 평면(plane) 형태로 표시되어 있지만, 이러한 전극의 형상은 필름 결합체의 형태에 따라서 변경이 가능하다. A plurality of
또한 본 발명에서 전극(20)에 인가되는 전원은 직류 또는 교류 전류에 관계없이 모두 인가될 수 있다.In addition, in the present invention, the power applied to the
상기와 같이 전원이 인가된 후에, 적층된 모노 필름을 건조(경화) 시켜서 필름 결합체의 제조가 완료된다. 이 때 필요하면 전원인가단계를 수 차례 반복 수행할 수 있다.After the power is applied as described above, the laminated mono film is dried (cured) to complete the manufacture of the film assembly. At this time, if necessary, the power-up step may be repeated several times.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 의한 필름 결합체의 실험결과를 설명하면 다음과 같다. 도면에서 mkm은 ㎛와 동일한 단위를 표시한다.Referring to the experimental results of the film assembly according to the present invention prepared as described above are as follows. In the figure mkm denotes the same unit as μm.
도 3의 테이블에서 보는 바와 같이, 3㎛의 모노 필름의 평균 파괴 전압은 1.4KV가 된다. 그러나 3㎛의 모노 필름을 11개 적층한 33㎛의 필름 결합체의 경우에는 파괴 전압이 4.5KV로서 3배가 더 우수한 것을 알 수 있다. As shown in the table of FIG. 3, the average breakdown voltage of the mono film of 3 mu m is 1.4 KV. However, it can be seen that the breakdown voltage is 4.5 KV, which is three times better in the case of the 33 μm film assembly in which 11 monolayer films of 3 μm are laminated.
또한, 하나의 60㎛의 두께를 가진 모노 필름의 브레이크다운 전압 0.26kV/㎛에 비하여, 10㎛의 두께를 가진 모노 필름 6장을 적층하여 제조한 동일 두께의 필름 결합체의 브레이크다운 전압이 1.4kV/㎛로서 약 5.4배 정도 더 큰 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 필름 결합체의 절연 효과가 매우 우수함을 알 수 있다.In addition, compared to the breakdown voltage of 0.26 kV / µm of a mono film having a thickness of 60 µm, the breakdown voltage of a film assembly having the same thickness manufactured by stacking six mono films having a thickness of 10 µm was 1.4 kV. It can be seen that it is about 5.4 times larger as / μm. Therefore, it can be seen that the insulation effect of the film assembly according to the present invention is very excellent.
또한 도 4에서 보는 바와 같이, 145㎛의 두께를 갖는 하나의 모노 필름과 18㎛를 8층 적층(144㎛)시킨 필름 결합체는 두께는 거의 동일하지만, 파괴시의 기계적 강도는 전자의 경우에는 100MPa임에 비하여 후자는 700MPa의 값을 가지는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 필름 결합체의 인장력의 증대 효과가 매우 우수함을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the monolayer film having a thickness of 145 μm and the film assembly obtained by laminating 8 layers (144 μm) of 18 μm have almost the same thickness, but the mechanical strength at breakage is 100 MPa in the former case. In contrast, the latter has a value of 700MPa. Therefore, it can be seen that the effect of increasing the tensile force of the film assembly according to the present invention is very excellent.
또한 수명(lifecycle)을 비교하여 보면, 도 5에서 보는 바와 같이, 모노 필름(커브3)의 경우에 60Mpa에서 10-4 sec의 수명을 가지는데 비하여, 동일한 두께를 가진 필름 결합체(커브 1)에서는 60Mpa에서 104 sec의 값을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 필름 결합체가 108배 만큼 더 긴 수명을 갖는 것을 알 수 있다.In addition, when comparing the lifecycle, as shown in FIG. 5, in the case of the mono film (curve 3), the film assembly having the same thickness (curve 1) has a lifespan of 10 −4 sec at 60 MPa. It can be seen that it has a value of 10 4 sec at 60 Mpa. Thus it can be seen that the film binder according to the invention has a lifespan as long as 10 8 times.
상기 실험은 PET에 대하여 수행된 것으로서, 스트레스 인가속도는 2.9MPa/s,시험횟수는 10회 평균치이다. 또한 커브1은 다수층의 수명, 커브2는 다수층의 개런티이드 수명(gauranted lifetime), 커브3은 모노필름의 개런티이드 수명을 각각 나타내고 있다. 따라서 본 발명에 의한 필름 결합체의 수명증대 효과도 매우 우수함을 알 수 있다.The experiment was performed on PET, the stress application rate is 2.9MPa / s, the test frequency is an average of 10 times.
이와 같은 본 발명에 의하면 초고강도의 절연특성 및 유전특성을 가짐으로서 전기 케이블용 절연체, 또는 캐패시터용 유전체 등에 사용될 수 있으며, 또한 종래 개발된 소재들을 간단하게 적층 처리함으로서 저렴한 비용으로 제조가능한 효과가 있다.According to the present invention, it can be used for insulators for electric cables, dielectrics for capacitors, etc. by having extremely high insulation and dielectric properties, and also has an effect that can be manufactured at low cost by simply stacking conventionally developed materials. .
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