KR20160081560A - 전선용 애자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전선용 애자에 관한 것으로, 원주형의 본체(1)와, 상기 본체(1)의 둘레 중앙부에 마련된 주름홈(2)과, 상기 본체(1)의 상하면을 관통하는 설치공(3)을 포함하되, 상기 본체(1)는, 열가소성 수지 10 내지 20 중량%, 분산제 1 내지 5 중량%, 중량분말체 75 내지 89 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명은 철 분말과 모래의 혼합물을 중량 소재로 사용하고, 이들의 결합을 열가소성 수지로 함으로써, 철거 후 수거하여 다시 용융시켜 사출 성형에 의해 다시 사용이 가능하도록 제작함으로써, 재활용이 가능하여 폐기물 처리비용을 절감할 수 있으며 환경 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

전선용 애자{INSULATOR FOR CABLE}

본 발명은 전선용 애자에 관한 것으로, 더 상세하게는 백화현상의 발생이 없으며 재활용할 수 있는 전선용 애자에 관한 것이다.

일반적으로, 전선용 애자는 송전선이나 전기기기의 나선 부분을 절연하고 동시에 기계적으로 유지 및 지지하기 위하여 사용되는 절연체이다.

전선용 애자는 세라믹 재질로 제조되는 것이 보통이지만 제조공정의 단축과 비용 감축을 위하여 FRP로 제조하는 방법이 알려져 있다. 공개특허 10-2005-0093473호(2005년 9월 23일 공개, 코로나 토치를 이용하여 접착력을 향상시킨 폴리머 애자 제조방법)에는 유리섬유강화플라스틱(FRP) 로드의 표면을 코로나 토치로 처리하여 표면 에너지를 증대시켜 이종재료와의 접착성을 향상시키는 것이 기재되어 있다.

그러나 이와 같은 방법 역시 제작과 별도로 표면 처리를 해야하기 때문에 제조공정이 상대적으로 복잡하며, 원가가 증가하게 되는 문제점이 있었다. 또한 FRP 소재의 전선용 애자가 태양광을 받아 백화되어 강도가 저하되어 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

이를 고려하여 등록특허 10-1402171호(2014년 5월 26일 등록, 자외선 코팅에 의한 폴리머 애자 제조방법 및 이에 의해 제조된 애자)에서는 폴리머 계열의 전선용 애자 표면을 자외선 코팅하여 백화현상을 방지하고, 발수성을 향상시켜 수명을 개선하는 기술이 기재되어 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술 역시 애자의 형성 후 표면 처리가 요구되는 것으로 제조공정이 상대적으로 복잡하며, 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

또한 애자의 강도 유지를 위하여 가격이 비싼 FRP를 사용해야 하기 때문에 제조원가가 증가하게 되는 문제점이 있었으며, 종래의 애자들은 표면이 코팅처리되어 수명이 다하여 새로운 애자로 교체하는 경우에 교체된 애자 자체를 재활용할 수 없으며, 건축 폐기물로서 폐기해야 한다.

이러한 건축 폐기물의 증가로 인한 비용의 증가 및 환경이 오염되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 1회의 사출 성형으로 백화 현상이 발생하지 않도록 제조 가능한 전선용 애자를 제공함에 있다.

또한 종래 폴리머 계열의 애자에 비하여 저렴한 소재를 사용하여 제조원가를 줄일 수 있는 전선용 애자를 제공함에 있다.

아울러 본 발명은 수명이 다한 전선용 애자를 수거하여 다시 새로운 애자로 재활용 가능한 전선용 애자를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 원주형의 본체(1)와, 상기 본체(1)의 둘레 중앙부에 마련된 주름홈(2)과, 상기 본체(1)의 상하면을 관통하는 설치공(3)을 포함하되, 상기 본체(1)는, 열가소성 수지 10 내지 20 중량%, 분산제 1 내지 5 중량%, 중량분말체 75 내지 89 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 열가소성 수지는, 폴리프로필렌(PP:polypropylene)을 사용할 수 있다.

상기 중량분말체는, 평균입경이 0.1 내지 1㎜인 모래 또는 철 분말을 사용하거나, 상기 모래와 철 분말의 중량을 사용할 수 있다.

상기 모래와 철 분말의 중량은, 상기 철 분말의 중량이 모래의 중량에 대하여 3 내지 5배로 혼합할 수 있다.

상기 분산제는, 그리스(grease) 오일을 사용할 수 있다.

본 발명 전선용 애자는, 철 분말과 모래의 중량을 중량 소재로 사용하고, 이들의 결합을 열가소성 수지로 함으로써, 철거 후 수거하여 다시 용융시켜 사출 성형에 의해 다시 사용 가능하도록 제작함으로써, 재활용이 가능하여 폐기물 처리비용을 절감할 수 있으며 환경 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전선용 애자의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전선용 애자의 제조방법에 대한 공정 순서도이다.

이하, 본 발명 애자에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전선용 애자의 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전선용 애자는, 원주형의 본체(1)와, 상기 본체(1)의 둘레 중앙부에 마련된 주름홈(2)과, 상기 본체(1)의 상하면을 관통하는 설치공(3)을 포함하되,

상기 본체(1)는 주름홈(2)과 설치공(3)이 형성된 상태로 형성되며, 열가소성 수지 10 내지 20 중량%, 분산제 1 내지 5 중량%, 중량분말체 75 내지 89 중량%로 이루어진다.

상기 본체(1)는 주름홈(2)과 설치공(3)을 포함하면서, 일체로 성형되어야 하기 때문에 분할 금형을 사용해야 하며, 분할 금형을 상용하여 1회의 사출 성형 공정으로 제작할 수 있기 때문에 제조가 매우 용이한 장점이 있다.

상기 본체(1)를 이루는 소재는 열가소성 수지 10 내지 20 중량%, 분산제 1 내지 5 중량%, 중량분말체 75 내지 89 중량%의 중량이다.

즉, 본 발명의 본체(1)는 열가소성 수지, 분산제 및 중량분말체를 배합 및 혼합한 후, 100 ~ 300℃에서 상기 열가소성 수지를 용융하여 사출 성형하여 형성할 수 있다.

상기 용융 사출시 중량분말체를 용융시킬 필요가 없이, 열가소성 수지를 용융시킬 정도로만 승온을 하면 되기 때문에, 제품을 더 빠르게 제조할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 중량분말체는 평균 입경이 0.1 내지 1㎜인 모래나 철 분말 또는 모래와 철 분말의 중량을 사용할 수 있다. 이는 종래에 비하여 원료 확보의 차원에서도 매우 용이하기 때문에 비용을 줄일 수 있게 된다.

상기 열가소성 수지는 알려진 열가소성 수지를 모두 사용할 수 있으나 가격과 경도, 인장 강도를 고려할 때 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직하며, 분산제는 상기 중량분말체와 열가소성 수지가 용이하게 혼합되어, 중량분말체가 용융된 열가소성 수지의 내에 분산될 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 분산제로는 그리스(grease) 오일이 사용될 수 있다.

본 발명은 고체상의 열가소성 수지, 분산제, 중량분말체를 앞서 설명된 중량비에 따라 혼합하고, 100 내지 300℃온도로 가열하여 열가소성 수지를 용융시킨다. 이때 용융된 열가소성 수지의 내에는 오일을 분산제로 하여 중량분말체인 모래 또는 철 분말 또는 이들의 혼합물이 고르게 분산되도록 한다.

이때 용융시간은 10 내지 15분으로 하는 것이 바람직하고, 압출기를 통해 사출금형의 내부로 압출한 후, 프레스로 가압하여 주름홈(2)과 설치공(3)이 형성된 본체(1)를 성형하게 된다.

상기 본체(1)는 무자극성이며, 경도 및 인장 강도가 우수하고, 단가가 저렴한 구조가 된다. 이러한 특성은 열가소성 수지인 폴리프로필렌(PP:polypropylene)의 특징이기도 하다.

이와 같이 성형된 성형품을 20 내지 30분 동안 냉각하여 고화된 본 발명을 얻을 수 있게 된다.

또한 상기와 같이 본체(1)가 열가소성 수지 10 내지 20 중량%, 분산제 1 내지 5 중량%, 중량분말체 75 내지 89 중량%로 이루어진 경우에 주원료인 중량분말체에 의하여 백화현상이 발생하지 않으며, 따라서 별도의 코팅 처리를 하지 않고 1회의 사출 성형 만으로 제품의 제조가 가능하게 된다.

이처럼 본 발명은 제조공정을 단순화하여 제조비용을 줄일 수 있으며, 종래 FRP에 비하여 저렴한 소재를 사용하기 때문에 제품의 단가를 줄일 수 있게 된다.

본 발명 전선용 애자의 다른 장점은 상기 성형과정에서 상기 열가소성 수지의 특성상 완제품의 불량이 발생하더라도 완제품의 몸체를 구성하는 상기 열가소성 수지를 녹여 재사용할 수 있으므로, 불량품으로 인해 원료가 낭비되는 것을 방지하고, 종래에 불량품을 처리하는 비용 및 불량품을 폐기하는 과정에서 발생하는 환경오염을 예방할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 중량분말체는 철 분말을 사용하는 경우 강도에서 더 우수하지만, 제품의 단가 절감 및 절연성 향상을 위해 모래를 적절하게 첨가하여 사용함이 바람직하다.

이때 철 분말이 모래에 비하여 3 내지 5배의 중량비를 가지도록 혼합되는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 일 실시예인 전선용 애자의 제조방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 애자는 도 2에 도시되는 바와 같이, 금속분말과 모래 중 1종 이상의 중량분말체, 열가소성수지 및 분산제이 포함된 원료를 골고루 혼합되도록 교반하는 혼합단계(S1)와, 혼합단계(S1)를 거쳐 골고루 혼합된 원료를 150 내지 300℃ 온도에서 5 내지 20분 동안 용융하여 골고루 혼합되도록 하는 용융단계(S2)와, 용융단계(S2)에서 용융된 원료를 사출금형에 압출하여 전선용 애자로 성형하는 사출성형단계(S3)와, 사출성형단계(S3)를 거친 성형품을 냉각하여 완제품으로 제조하는 냉각단계(S4)를 거쳐 제조된다.

여기서 혼합단계(S1)는 금속분말과 모래 중 1종 이상의 중량분말체, 열가소성수지 및 분산제가 포함된 원료를 골고루 혼합되도록 교반하는 단계로, 특히 원료로는 최종 완제품의 비중이 1.5 내지 5의 비중을 갖도록 중량분말체 75 내지 89 중량%, 열가소성수지 10 내지 20 중량% 및 분산제 1 내지 5 중량%가 혼합되어 교반되는 것이 바람직하다.

중량분말체는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의해 전선용 애자의 적절한 비중을 결정하는 것으로, 비중이 다소 높은 금속분말이나 모래 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘의 조합이 적용될 수 있다.

중량분말체는 금속분말만을 사용하여 요구되는 전선용 애자의 비중을 적합하게 조절할 수 있으나, 제품단가를 절감하게 위해서 모래를 적절하게 첨가하여 사용함이 바람직하다. 이 때 중량분말체에 금속분말이 너무 많이 첨가되면 전선용 애자의 비중을 조절하기는 용이하나 제품의 원가가 너무 상승하는 단점이 있으며, 모래가 너무 많이 첨가되면 요구되는 침목의 비중을 조절하기 곤란한 단점이 있으므로, 금속분말과 모래는 3 : 1 내지 5 : 1의 중량비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한 금속분말로는 구입하기 용이하고 가격이 비교적 저렴한 철가루가 사용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한 금속분말과 모래는 제조공정 상에서 열가소성수지 내에 균일하게 분산될 수 있도록 각각 입경이 0.1 내지 1㎜ 크기를 가지는 것이 바람직하다.

열가소성수지는 제조공정 상에서 용융되어 중량분말체와 골고루 혼합된 후, 냉각과정을 거치면서 경화되어 전선용 애자의 몸체를 구성하는 것으로, 무자극성이며 경도 및 인장 강도가 우수하고 비교적 단가가 저렴한 폴리프로필렌(PP:polypropylene)이 사용되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

열가소성수지는 자체 특성상 완제품의 불량이 발생하더라도 완제품의 몸체를 구성하는 열가소성수지를 녹여 재사용할 수 있으므로, 불량품으로 인해 원료가 낭비되는 것을 방지하고, 종래에 불량품을 처리하는 비용 및 불량품을 폐기하는 과정에서 발생하는 환경오염을 예방할 수 있게 한다.

분산제는 중량분말체와 열가소성수지가 한 곳에 집중되지 않고 골고루 분산되어 서로 골고루 혼합되도록 하는 것으로, 통상의 그리스(grease) 오일이 사용되는 것이 바람직하지만 이에 한정하는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의해 전선용 애자의 표면특성이 향상되도록 상기 원료에 아크릴수지(acrylic resin)를 더 포함시킬 수 있다. 아크릴수지는 중량분말체 75 내지 89 중량%, 열가소성수지 10 내지 20 중량% 및 분산제 1 내지 5 중량%로 이루어지는 원료에 0.1 내지 3 중량%의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.

또한 전술한 혼합단계(S1) 이전에 중량분말체를 예열하는 예열단계(S0)가 행해지는 것이 바람직한데, 이러한 예열단계(S0)는 중량분말체를 혼합 전 사전 예열함으로써 특히 열가소성수지와 더욱 더 균일하게 잘 혼합됨과 동시에 더욱 균일하게 용융될 수 있도록 하는 단계이다. 예열단계(S0)에서 중량분말체는 50 내지 300℃ 온도로 예열되는 것이 바람직하다. 중량분말체를 미리 예열하여 줌으로써, 열가소성 수지와 혼합된 후 가열 용융 시 원하는 용융온도로 쉽게 높일 수 있어 용융시간 및 에너지 사용을 절감할 수 있고, 그에 따라 교반 및 혼합이 쉽게 이루어질 수 있다.

전술한 혼합단계(S1) 이후에는 용융단계(S2)가 행해지는데, 이 용융단계(S2)는 혼합단계(S1)를 거쳐 골고루 혼합된 원료를 100 내지 300℃ 온도에서 5 내지 20분 동안 용융하여 골고루 혼합되도록 하는 단계이다. 용융단계(S2)에서는 열가소성수지가 용융되면서 중량분말체인 금속분말 및 모래와 골고루 혼합되는데, 이 때 열가소성수지로 폴리프로필렌이 사용되는 경우에는 200 내지 250℃ 온도에서 10 내지 15분 동안 용융하여 원료가 골고루 혼합되도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 용융단계(S2) 이후에는 사출성형단계(S3)가 행해지는데, 이 사출성형단계(S3)는 용융단계(S2)에서 용융된 원료를 사출금형에 압출하여 애자의 형상으로 성형하는 단계이다. 사출성형단계(S3)에서는 전선용 애자의 형상을 갖는 금형 내부로 용융된 원료를 압출기를 통해 제공한 후, 프레스와 같은 가압장치를 통해 200 내지 300톤(t)의 압력으로 가압하여 완제품인 전선용 애자의 형상으로 성형되도록 한다. 양측 대칭인 전선용 애자의 경우에는 양측에 프레스로 가압하는 하는 것이 제조에 있어서 유리할 수 있다. 상기 사출성형단계(S3)에서는 일정시간 가압하면서 금형을 칠러를 이용하여 냉각하여 줌으로써 빠른 시간 내에 애자의 형태가 유지되도록 할 수 있다. 따라서, 사출성형 후 원하는 애자의 형상을 유지한 채 다음 단계로 진행된다.

전술한 사출성형단계(S3) 이후에는 냉각단계(S4)가 행해지는데, 이 냉각단계(S4)는 성형단계(S3)를 거쳐 사출금형으로부터 탈거된 성형품을 냉각하여 완제품인 전선용 애자로 최종 제조하는 단계이다. 냉각단계(S4)는 급속 수축에 따른 크랙방지를 위해 성형단계(S3)를 거쳐 사출금형으로부터 탈거된 성형품을 상온에서 대략 20 내지 30분 정도 냉각시키는 것이 바람직하지만, 실시예에 따라서는 칠러를 이용하여 수냉식(수조를 이용) 또는 공냉식 냉각방식을 통해 더 짧은 시간에 제품을 냉각시킬 수도 있다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전선용 애자 및 그 제조방법의 경우에는 금속분말과 모래 중 1종 이상의 중량분말체, 열가소성수지 및 분산제가 포함된 원료를 사출성형하여 제조됨에 따라 제조공정에 소요되는 시간과 인력을 절감시켜 생산성이 극대화될 수 있다. 또한, 시멘트나 자기 등을 사용하지 않기 때문에 재사용이 가능한 친환경적인 제품이 될 수 있다.

또한 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전선용 애자 및 그 제조방법의 경우에는, 금속분말과 모래 중 1종 이상의 중량분말체, 열가소성수지 및 분산제가 포함된 원료를 사출성형하여 제조됨에 따라, 제조 과정에서 제품의 불량이 발생하더라도 불량품이 사출성형을 위해 재사용 가능하므로, 불량품으로 인해 원료가 낭비되는 것이 방지될 뿐만 아니라 불량품의 폐기처리로 인한 비용발생과 환경오염이 미연에 방지될 수 있다.

이처럼 본 발명은 사출 성형을 통해 한 몸체로 형성된 완제품을 성형하기 때문에 완제품을 제작하는데 소요되는 시간이 짧아 제품의 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 작업시간 및 인위적인 실수로 인한 불량품이 발생하는 등의 문제점을 해결하여 제품의 단가를 절감하여 제품의 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 열가소성 수지가 포함되는 원료를 용융하고, 그 원료를 사출하여 완제품으로 제작하여 제작과정에서 제품의 불량이 발생하더라도 불량품을 녹여 재사용 가능함으로, 불량품으로 인해 원료가 낭비되는 것을 방지하고, 종래에 불량품을 처리하는 비용 및 불량품을 폐기하는 과정에서 발생하는 환경오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명 전선용 애자를 수거한 후, 다시 용융시키고 이를 이용하여 다시 새로운 애자로 재활용이 가능하기 때문에 건축폐기물의 처리 비용을 절감하고, 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

1:본체 2:주름홈
3:설치공

Claims (5)

1. 원주형의 본체(1)와, 상기 본체(1)의 둘레 중앙부에 마련된 주름홈(2)과, 상기 본체(1)의 상하면을 관통하는 설치공(3)을 포함하되,
   상기 본체(1)는,
   열가소성 수지 10 내지 20 중량%, 분산제 1 내지 5 중량%, 중량분말체 75 내지 89 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 전선용 애자.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 수지는,
   폴리프로필렌(PP:polypropylene)인 것을 특징으로 하는 전선용 애자.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 중량분말체는,
   평균입경이 0.1 내지 1㎜인 모래 또는 철 분말을 사용하거나,
   상기 모래와 철 분말의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 전선용 애자.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 모래와 철 분말의 혼합물은,
   상기 철 분말의 중량이 모래의 중량에 대하여 3 내지 5배인 것을 특징으로 하는 전선용 애자.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 분산제는,
   그리스(grease) 오일인 것을 특징으로 하는 전선용 애자.
   

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