KR20160086604A

KR20160086604A - 재활용 가능한 절연애자

Info

Publication number: KR20160086604A
Application number: KR1020150004140A
Authority: KR
Inventors: 박철웅
Original assignee: 박철웅
Priority date: 2015-01-12
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-07-20

Abstract

본 발명에 따른 절연애자는, 코어봉과, 상기 코어봉을 감싸는 쉐드(shed)와, 상기 코어봉의 선단에 결합되는 금구를 포함하여 이루어지며, 상기 쉐드는 난연성 및 절연성이 우수한 열가소성의 수지소재로 이루어진다.
상기 쉐드는 폴리에틸렌 왁스(Pe-wax)와, 폴리프로필렌(Polypropylene)와, 자기점착성수지(Eva)와, 선형저밀도 폴리에틸렌(Lldpe)과, 상용화제를 포함하여 이루어진다.
상기 쉐드는 50mm/min의 조건하에서 최소 인장강도 320kg/㎠을 만족하며, 50mm/min의 조건하에서 최소 신율 70％을 만족하며, 10mm/min의 조건하에서 최소 굴곡강도 290kg/㎠을 만족하며, 10mm/min의 조건하에서 최소 굴곡탄성율 13,000kg/㎠을 만족하며, IZOD Notched 1/8"의 조건하에서 최소 IZOD 충격강도 10.0을 만족하며, 18.5kg/㎠의 조건하에서 최소 열변형온도 120℃를 만족하며, 230℃의 조건하에서 최소 유동지수 g/10min을 만족하는 물성을 갖는다.
상기 금구는 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg)을 포함하는 AC4C 합금소재로 이루어진다.
상기 금구의 소재가 되는 AC4C 합금은 알루미늄을 주성분으로 하고 중량비 0.2％ 이하의 Cu, 중량비 6.5 ∼ 7.5％의 Si, 중량비 0.2 ∼ 0.4％의 Mg, 중량비 0.3％이하의 Zn, 중량비 0.5％이하의 Fe, 중량비 0.3％이하의 Mn, 중량비 0.2％이하의 Ti를 함유한다. 상기 금구는 인장 강도 16㎏/㎟, 신장율 3％ 이상인 물성을 갖는다.
이와 같은 본 발명에 따른 절연애자에 의하면, 소재특성상 쉐드의 재활용이 가능하고 금구의 내구성이 향상되기 때문에 자원소비 효율 및 전력선의 연결 안정성이 향상된다는 이점이 있다.

Description

재활용 가능한 절연애자{insulator}

본 발명은 쉐드가 열가소성 수지 소재로 이루어짐으로써 폐기된 후에 부분적으로 재활용이 가능한 절연애자에 관한 것이다.

일반적으로 전력선은 발전소로부터 각 수용가에 이르기까지 지상 내지는 지하를 통해 다양한 형태로 설치되는데, 지상구간에서의 설치방법으로는 전신주를 사용하는 방법이 주로 사용되고 있다.

전신주를 사용하여 전력선을 지지하는 방법에 의하면 일정구간마다 전신주를 설치하고 전신주에 의해 전력선이 지지되도록 함으로써 전력선의 설치상태를 안정적으로 유지하게 된다.

여기서, 도 1에 나타난 것과 같이 전주(2)와 전력케이블(6)은 전력케이블(6)의 전류가 전주로 통하지 않도록 하는 절연구조로 연결되는데, 이 같은 절연구조는 전주(2)에 장착되어 전력케이블(6)을 지지하는 지지대(4)와 전력케이블(6)을 지지하는 클램프(8) 사이에 절연애자(10)를 개재하는 방식으로 이루어진다.

즉, 지지대(6)와 전력케이블(4)이 절연애자(10)를 통해 연결됨으로써 전력케이블(4)의 전류가 전주(2)로 흐르지 않게 되는 것이다.

여기서, 상기 절연애자(10)는 그 소재에 따라 이른바 단일소재형과 복합소재형으로 구분될 수 있다.

단일소재형 절연애자는 대개 경질자기(porcelain) 소재로 이루어져 왔는데 이는 가격이 저렴하고 옥외에서 화학안정성이 좋으며 내열성과 내아크성이 우수하여 오랜동안 절연물의 주종을 이루어 왔다.

그러나, 경질자기는 충격강도가 약하기 때문에 이를 이용하여서는 기계적 강도를 만족하는 일체형의 큰 형태로는 제조가 어려운 단점이 있다.

또한, 경질자기는 친수특성을 가지고 있으므로 경질자기 소재의 절연애자 표면에 물이 접하게 되면 누설전류가 증가하고 부분방전이 일어나기 쉬우며, 이로 인해 열이 발생하게 되면, 절연열화가 과속되어 절연파괴로 진행이 된다는 문제점이 있었다.

복합소재형 절연애자는 이러한 경질자기소재의 절연애자의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 코어봉과, 이를 감싸는 외부의 쉐드(shed)가 분리된 구성으로 이루어지며, 코어봉은 FRP(Fiber Reinforce Prastic)소재로 이루어지며, 쉐드는 폴리머 소재로 이루어진다.

이와 같은 복합소재형 절연애자는 FRP 소재 코어봉의 특성상 외부응력에 대한 내구성이 강하고, 코어봉이 폴리머 소재의 쉐드에 의해 감싸지기 때문에 FRP 소재의 특성상 외기에 노출될 경우 쉽게 부식이 되는 문제점도 발생하지 않게 된다는 특징이 있다.

쉐드를 구성하는 폴리머 소재로서는 전기 저항이 크고 절연파괴강도가 높으며, 기계적인 강도 또한 우수한 EPDM 내지는 실리콘이 사용되어 왔다.

한편, 절연애자는 소재의 특성에 따라 차이는 있지만 외기와 접촉되기 때문에 기후변화 및 태양광에 의한 영향 등으로 내구성 및 절연 기능이 열화되므로 주기적으로 새것으로 교체되어야 하는데, 같은 시기에 설치된 전력설비의 절연애자는 모두 동일한 시기에 교체되어야 하며 그 양도 상당하다.

따라서, 절연애자의 교체로 인하여 발생되는 폐기물(폐애자)의 발생량도 상당하며, 이를 처리하기 위한 비용 및 환경문제 등을 해결하기 위해서는 폐기되는 절연애자를 재활용하는 방안이 효율적이라고 볼 수 있다.

그러나, 종래기술에 따른 복합소재형 절연애자를 구성하는 쉐드는 전술한 바와 같이 EPDM 내지는 실리콘 등의 폴리머 소재로 제작되며, 이는 열경화성의 물성을 가지고 있기 때문에 폐기된 제품을 재활용함에 있어서 크게 효율이 떨어지게 된다는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 종래기술에 따른 절연애자의 코어봉에는 전력선과의 연결을 위한 금구가 연결되어 있는데, 금구는 일반적으로 주철주물에 아연도금된 구조로 이루어져 왔다.

이와 같은 종래기술에 따른 금구는 소재특성상 인장력이 약하고 고중량에 따른 각종 문제점을 내포하고 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 쉐드가 열가소성 수지소재로 이루어짐으로써 가열처리 등의 공정을 통하여 재활용 가능하며, 금구의 내구성이 향상되는 절연애자의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 절연애자는, 코어봉과, 상기 코어봉을 감싸는 쉐드(shed)와, 상기 코어봉의 선단에 결합되는 금구를 포함하여 이루어지며, 상기 쉐드는 난연성 및 절연성이 우수한 열가소성의 수지소재로 이루어진다.

상기 쉐드는 폴리에틸렌 왁스(Pe-wax)와, 폴리프로필렌(Polypropylene)와, 자기점착성수지(Eva)와, 선형저밀도 폴리에틸렌(Lldpe)과, 상용화제를 포함하여 이루어진다.

상기 금구는 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg)을 포함하는 AC4C 합금소재로 이루어진다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 절연애자에 의하면, 소재특성상 쉐드의 재활용이 가능하고 금구의 내구성이 향상되기 때문에 자원소비 효율 및 전력선의 연결 안정성이 향상된다는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 전력선 연결구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 절연애자의 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도 2를 참조로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 절연애자(20)는, 코어봉(22)과, 상기 코어봉(22)을 감싸는 쉐드(shed)(24)와, 상기 코어봉(22)의 선단에 결합되는 금구(26)를 포함하여 이루어지며, 상기 쉐드(24)는 난연성 및 절연성이 우수한 열가소성의 수지소재로 이루어진다.

상기 쉐드(24)는 폴리에틸렌 왁스(Pe-wax)와, 폴리프로필렌(Polypropylene)과, 자기점착성수지(Eva)와, 선형저밀도 폴리에틸렌(Lldpe)과, 상용화제를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 쉐드(24)의 전체 중량에 대비하여, 상기 폴리에틸렌 왁스(Pe-wax)는 중량비 3∼4％, 상기 폴리프로필렌(Polypropylene)은 중량비 10∼12％, 자기점착성수지(Eva)는 중량비 4.5∼5.5％, 선형저밀도 폴리에틸렌(Lldpe)은 중량비 9∼11％ ,상용화제는 중량비 3.5∼5.5％의 비율로 포함된다.

그리고, 상기 쉐드(24)는 중량비 0.25∼1.5％의 실리콘(Silicon), 중량비 24∼26％의 수산화 마그네슘(Magnesium Hydroxide), 중량비 34∼36％의 수산화 알루미늄, 중량비 0.65∼0.85％의 적인(赤燐)을 더욱 포함하여 이루어질 수 있다.

더불어, 상기 쉐드(24)는 중량비 0.2∼0.4％의 자외선안정제, 중량비 0.2∼0.3％의 산화방습제, 중량비 0.5∼0.6％의 제습제, 중량비 0.8∼0.9％의 이형제를 포함하여 이루어질수도 있다.

상기 쉐드(24)의 구성물로서 중량비 0.35∼0.55％의 스테아린산 (Steaic acid), 중량비 0.35∼0.55％의 실레인(Silane)가 더욱 첨가될 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같이 구성된 쉐드(24)의 물성치는 다음과 같은 기준에 합당하도록 이루어진다.

1) 50mm/min의 조건하에서 최소 인장강도 320kg/㎠을 만족한다.

2) 50mm/min의 조건하에서 최소 신율 70％을 만족한다.

3) 10mm/min의 조건하에서 최소 굴곡강도 290kg/㎠을 만족한다.

4) 10mm/min의 조건하에서 최소 굴곡탄성율 13,000kg/㎠을 만족한다.

5) IZOD Notched 1/8"의 조건하에서 최소 IZOD 충격강도 10.0을 만족한다.

6) 18.5kg/㎠의 조건하에서 최소 열변형온도 120℃를 만족한다.

7) 230℃의 조건하에서 최소 유동지수 g/10min을 만족한다.

여기서, 상기 쉐드(24)의 물성치를 특정하기 위한 시험기준은 미국재료시험협회 [American Society for Testing and Materials, ASTM]의 기준에 따른 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 금구(26)는 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg)을 포함하는 AC4C 합금소재로 이루어진다.

여기서, 상기 금구(26)의 소재가 되는 AC4C 합금은, 알루미늄을 주성분으로 하고 중량비 0.2％ 이하의 Cu, 중량비 6.5 ∼ 7.5％의 Si, 중량비 0.2 ∼ 0.4％의 Mg, 중량비 0.3％이하의 Zn, 중량비 0.5％이하의 Fe, 중량비 0.3％이하의 Mn, 중량비 0.2％이하의 Ti을 함유하여 이루어진다.

또한, 상기 금구(26)의 물성치는 인장 강도 16㎏/㎟, 신장율 3％ 이상을 만족하도록 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 절연애자는 쉐드(24)의 물성이 우수하기 때문에 기후변화 등의 외부 조건에 대한 대응력이 강화되어 사용연한이 연장된다.

또한, 본 발명에 의한 절연애자는 쉐드(24)가 열가소성 수지 소재로 이루어지는 특성상, 사용연한에 달하여 폐기처리된 경우, 쉐드(24)만을 코어봉(22)에서 분리하여 재가공(가열, 용융 처리) 하는 등의 방법으로 재활용 될 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 절연애자는, 금구(26)의 기계적 성질이 우수하기 때문에 기후변화에 대한 내성 및 외부 충격에 의한 내구성 등이 향상되어 전력선과의 연결구조가 강화된다.

20: 절연애자 22: 코어
24: 쉐드 26: 금구

Claims

코어봉과,
상기 코어봉을 감싸는 쉐드(shed)와,
상기 코어봉의 선단에 결합되는 금구
를 포함하여 이루어지는 절연애자에 있어서,
상기 쉐드는 난연성 및 절연성이 우수한 열가소성의 수지소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절연애자.
제1항에 있어서, 상기 쉐드는
폴리에틸렌 왁스(Pe-wax)와,
폴리프로필렌(Polypropylene)와,
자기점착성수지(Eva)와,
선형저밀도 폴리에틸렌(Lldpe)과,
상용화제를 포함하여 이루어지는 절연애자.
제2항에 있어서,
상기 쉐드의 전체 조성물에 대비,
상기 폴리에틸렌 왁스(Pe-wax)는 중량비 3∼4％,
상기 폴리프로필렌(Polypropylene)은 중량비 10∼12％,
자기점착성수지(Eva)는 중량비 4.5∼5.5％
선형저밀도 폴리에틸렌(Lldpe)은 중량비 9∼11％
상용화제는 중량비 3.5∼5.5％
의 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 절연애자.
제3항에 있어서, 상기 쉐드는
중량비 0.25∼1.5％의 실리콘(Silicon),
중량비 24∼26％의 수산화 마그네슘(Magnesium Hydroxide)
중량비 34∼36％의 수산화 알루미늄
중량비 0.65∼0.85％의 적인(赤燐)을 포함하여 이루어지는 절연애자.
제4항에 있어서, 상기 쉐드는
중량비 0.2∼0.4％의 자외선안정제,
중량비 0.2∼0.3％의 산화방습제,
중량비 0.5∼0.6％의 제습제,
중량비 0.8∼0.9％의 이형제
를 포함하여 이루어지는 절연애자.
제5항에 있어서, 상기 쉐드는
중량비 0.35∼0.55％의 스테아린산 (Steaic acid),
중량비 0.35∼0.55％의 실레인(Silane)
을 포함하여 이루어지는 절연애자.
제1항에 있어서, 상기 쉐드는
50mm/min의 조건하에서 최소 인장강도 320kg/㎠을 만족하며,
50mm/min의 조건하에서 최소 신율 70％을 만족하며,
10mm/min의 조건하에서 최소 굴곡강도 290kg/㎠을 만족하며,
10mm/min의 조건하에서 최소 굴곡탄성율 13,000kg/㎠을 만족하며,
IZOD Notched 1/8"의 조건하에서 최소 IZOD 충격강도 10.0을 만족하며,
18.5kg/㎠의 조건하에서 최소 열변형온도 120℃를 만족하며,
230℃의 조건하에서 최소 유동지수 g/10min을 만족하는 물성을 갖는 것
을 특징으로 하는 절연애자.
제1항에 있어서, 상기 금구는
알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg)을 포함하는 AC4C 합금소재로 이루어지는 것
을 특징으로 하는 절연애자.
제8항에 있어서,
상기 금구의 소재가 되는 AC4C 합금은
알루미늄을 주성분으로 하고
중량비 0.2％ 이하의 Cu,
중량비 6.5 ∼ 7.5％의 Si,
중량비 0.2 ∼ 0.4％의 Mg,
중량비 0.3％이하의 Zn,
중량비 0.5％이하의 Fe,
중량비 0.3％이하의 Mn
중량비 0.2％이하의 Ti
를 함유하는 것을 특징으로 하는 절연애자.
제9항에 있어서, 상기 금구는
인장 강도 16㎏/㎟,
신장율 3％ 이상인 물성을 갖는 것
을 특징으로 하는 절연애자.