KR20220169015A - 메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법 - Google Patents

메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원플러그, 전선코드, 호스 등에 사용되는 메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC)을 포함하는 주제 100 중량부, 아연 스테아레이트(Zinc stearate)를 포함하는 안정제 1 내지 12 중량부, 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기타 첨가제 0.1 내지 10 중량부를 포함한다.

Description

메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법{METALLIC INSULATING COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING METALLIC INSULATING PRODUCT USING THE SAME}
본 발명은 메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전원플러그, 전선코드, 호스 등에 사용되는 메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법에 관한 것이다.
전원플러그에서 단자가 설치되는 케이스, 전선코드에서 전선을 피복하는 외피 그리고 튜브 등은 절연 소재인 수지가 사용된다.
이러한 절연 소재는 일반적으로 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 폴리에틸렌(PE) 등이 사용되는데 그중 폴리비닐클로라이드가 90% 이상으로 대부분을 차지하고 있으며, 가소제와 함께 사용되어 플라스틱에서 얻을 수 없는 유연성 및 가공성 등이 우수한 특성을 부여하며 그 용도에 따라 사용되고 있다.
절연용으로 사용되는 가소제는 디이소노닐프탈레이트(DINP), 디이소데실프탈레이트(DIDP), 트리옥틸트리멜리테이트(TOTM,) 디2-에틸헥실프탈레이트(DOP) 등이 사용되고 있다.
종래의 기술인 등록특허 제10-0215503호(이하 종래기술 1)는 전선코드용 연질염화비닐수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디2-프로필헵틸프달레이트(DPHP)와 n-옥타데실3-(4 '-하이드록시-3',5-디-t-부틸페닐)프로피오네이트를 포함함으로써, 가열감량 및 가열후 신장잔율이 우수한 전선코드(code)용 연질염화비닐수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
그러나 이러한 종래기술은 메탈 소재와 같이 광택을 내지 못하며, 변색을 효과적으로 억제하지 못하고, 열적 안정성이 우수하지 못하다는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 메탈 소재와 같이 광택을 발생시키고, 열적 안정성이 우수하며 변색을 억제할 수 있는 메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 인체 및 환경 위해성이 덜한 메탈릭 절연 조성물 및 이를 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.
폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC)을 포함하는 주제 100 중량부, 아연 스테아레이트(Zinc stearate)를 포함하는 안정제 1 내지 12 중량부, 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기타 첨가제 0.1 내지 10 중량부를 포함한다.
또한 디옥틸테레프탈산(DIOCTYL TEREPHTHALATE)을 포함하는 가소제 25 내지 75 중량부를 포함할 수 있다.
메탈릭 무독성 절연 조성물을 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법에 있어서, 상기 메탈릭 절연 조성물을 사출하는 단계 및 상기 메탈릭 절연 조성물을 압출하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기타 첨가제를 포함함으로써, 금속과 같이 광택을 발생시킬 수 있다는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 아연 스테아레이트를 포함함으로써, 열적 안정성을 부가하며 변색을 억제할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 디옥틸테레프탈산(DIOCTYL TEREPHTHALATE)을 포함하는 가소제를 포함함으로써, DOP 등을 사용했을 때와 비교하여 인체 및 환경에 유해하지 않다는 효과를 갖는다.
도 1은 메탈릭 절연 조성물로 형성된 메탈릭 절연 가공품을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 가공품 중 몸체, 피복재 및 호스 등을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈릭 절연 가공품의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 메탈릭 절연 조성물로 형성된 메탈릭 절연 가공품을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 가공품 중 몸체, 피복재 및 호스 등을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2는 후술하는 메탈릭 절연 가공품의 제조방법(이하 '본 방법')에 의해 제조되는 가공품(1) 중 전원플러그의 몸체(11), 전선코드의 피복재(12) 및 호스(13)를 도시한 것이다.
일반적으로 종래의 전원플러그는 절연 소재로 형성(성형)되는 케이스(본 방법에 의해 제조되는 가공품(1) 중 몸체(11)에 비교되는 대상) 내부에 전선이 전기적으로 연결되는 단자의 적어도 일부가 내장되고 나머지가 돌출되어 형성된다. 이러한 전원플러그의 케이스는 절연 성질이 요구된다. 또한 상기 단자와 전기적으로 연결되는 전선 또한 외부에 상기 전선을 피복하는 외피(본 방법에 의해 제조되는 피복재(12)와 비교되는 대상)와 함께 전선코드를 구성한다.
상기한 케이스, 외피 및 튜브(미도시) 등은 절연 소재인 수지 재료가 사용된다.
이러한 절연 소재는 일반적으로 폴리비닐클로라이드(PVC)(폴리염화비닐) 및 폴리에틸렌(PE) 등이 사용되는데 그중 폴리비닐클로라이드가 90% 이상으로 대부분을 차지하고 있으며, 가소제와 함께 사용되어 플라스틱에서 얻을 수 없는 유연성 및 가공성 등이 우수한 특성을 부여하며 그 용도에 따라 사용되고 있다.
그러나 전원플러그에서 단자가 설치되는 케이스, 전선코드에서 전선을 피복하는 외피, 튜브 등에 사용되는 상기한 폴리비닐클로라이드(PVC)(폴리염화비닐) 및 폴리에틸렌(PE) 등의 종래의 절연 소재들은 그 자체로 광택을 발생시키지 못하고, 열적으로 안정하지 못하며 변색을 효과적으로 억제할 수 없다는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈릭 절연 조성물은 도 1 및 도 2와 같이 전원플러그에서 단자가 설치되는 몸체(11), 전선코드에서 전선을 피복하는 피복재(12), 호스(13)(종래의 튜브와 비교되는 대상) 등에 사용되는 것으로서, 종래의 절연 소재와 달리 금속과 같이 광택을 발생시키도록 하고 열적 안정성을 부가하며 변색을 효과적으로 억제할 수 있도록 한 것이다. 이하에서는 설명의 편의상 '본 조성물'이라 칭하기로 한다.
본 조성물(본 발명의 일 실시예에 따른 메탈릭 절연 조성물)은 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC)을 포함하는 주제 100 중량부를 포함한다.
폴리염화비닐은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 다음 세 번째로 생산량이 많은 고분자로서, 에틸렌에서 하나의 수소 원자가 염소로 치환된 염화비닐(vinyl chloride)의 중합체이다. 비닐, PVC라고 불리어진다.
이러한 폴리염화비닐은 열가소성 플라스틱으로서 우수한 내구성, 가공성, 발색성을 가진다. 순수한 PVC는 단단하고 잘 부서지며 낮은 용해도를 가진다. 하지만 가소제와 같은 첨가제와 혼합하여 가공성을 높일 수 있다. 단단한 파이프 소재부터 유연한 전선 피복, 인조가죽 등 넓은 범위의 용도에 쓰인다.
상기 폴리염화비닐은 본 조성물의 주제로서 본 조성물에서 절연 성질을 부여하며 레진(resin) 형태로서 다른 성분과 함께 혼합될 수 있다.
이하에서 설명하는 본 조성물의 다른 성분들은 상기한 주제 100 중량부를 기준으로 설명하기로 한다.
상술하였듯이 주제에 포함되는 폴리염화비닐은 단단하고 잘 부서져 가소제와 같은 첨가제와 혼합하여 가공성을 부여한다고 하였는데, 따라서 본 조성물은 주제 100 중량부 대비 디옥틸테레프탈산(DIOCTYL TEREPHTHALATE, DOTP) 을 포함하는 가소제(PLASTICIZER) 25 내지 75 중량부를 포함할 수 있다.
종래에는 폴리염화비닐에 가공성을 부여하기 위해 DOP(di 2-ethylhexyl phthalate)(종래기술 2 공개특허 제10-2017-0135412호 참조), DBP(di butyl phthalate), BBP(butyl benzyl phthalate), DINP(di isononyl phathalate), DIDP(di isodecyl phthalate), DNOP(di n-octyl phthalate) 등(이하 종래의 가공성 부여제)을 사용하였는데, 이들은 환경 및 인체에 위해성이 높은 물질들로 알려져 있다.
본 조성물은 가소제로서 상기한 종래의 가공성 부여제를 사용하지 않고 디옥틸테레프탈산을 포함하는 가소제를 사용하는데, 상기한 디옥틸테레프탈산은 매우 우수한 가소화 특성이 있으며, 특히 NON-PHTHALATE로서 종래의 가공성 부여제보다 독성 프로필(toxicity profile)이 감소되어 종래의 가공성 부여제보다 인체 및 환경의 위해성이 덜하다는 이점이 있다.
본 조성물에서 가소제는 상기한 바와 같이 주제의 유연성을 부여하여 가공성을 향상시키는 것으로, 사용 용도에 따라 사용량이 변화될 수 있다.
예시적으로 본 조성물이 후술하는 본 방법에 의해 전선 피복재(12)(전선용)로 제조될 경우, 유연성보다는 딱딱함이 요구되어 주제 100 중량부 대비 가소제 25 내지 65 중량부가 포함될 수 있다. 바람직하게는 가소제 35 내지 60 중량부가 포함될 수 있다.
다른 예시적으로 본 조성물이 유연성이 요구되는 호스(13)용으로 사용될 경우, 주제 100 중량부 대비 가소제 35 내지 75 중량부가 포함될 수 있다. 바람직하게는 가소제 40 내지 55 중량부가 포함될 수 있다.
즉, 본 방법에 의해 제조되는 가공품(1)이 유연성보다 내구성이 요구되는 경우 본 조성물에서 가소제의 함량을 감소시킬 수 있고, 반대로 가공품(1)의 유연성이 보다 요구되는 경우에는 본 조성물에서 가소제의 함량을 증가시킬 수 있는 것이다.
한편 본 조성물은 아연 스테아레이트(Zinc stearate, 스테아린산 아연)를 포함하는 안정제(STABILIZER) 1 내지 12 중량부를 포함한다.
상기한 주제에 포함되는 폴리염화비닐은 열 안정성이 부족한 문제점이 있는데, 본 조성물은 상기한 폴리염화비닐의 열 안정성이 떨어지는 문제점을 보완하기 위해 아연 스테아레이트를 포함하는 안정제를 포함한다.
상기한 아연 스테아레이트는 백색분말이다. 물에 불용성이지만, 벤젠 같은 방향족 화합물, 열을 가한 염소화 탄화수소에 녹는다. 스테아린산아연이 소수성이라 물을 싫어한다. 또한 알코올과 에테르에 불용성이다. 매우 강력한 이형제이다.
또한 아연 스테아레이트는 스테아르산아연은 전해질을 포함하지 않는다. 또한 주로 스테아릭애씨드(C18H36O2)의 아연염이다. 이 원료를 건조한 것은 정량할 때 아연(Zn：65.38) 10.0~12.5%를 함유한다. 미끄럼조정제/활택제, 안티케이킹제, 점도증가제(비수성) 등으로 사용된다.
상기한 주제에 포함되는 폴리염화비닐은 열 안정성이 부족한 문제점이 있다. 이때 아연 스테아레이트는 열 및 광 안정제로 알려져 있어, 폴리염화비닐의 열 안정성이 떨어지는 문제점을 보완하기 위해 아연 스테아레이트를 포함하는 안정제가 사용되었다.
또한 아연 스테아레이트는 착색제 등이 포함될 수 있는 후술하는 기타 첨가제와 함께 사용되며 본 조성물의 변색을 억제하는 효과를 부여할 수 있다.
아연 스테아레이트를 포함하는 안정제는 상술한 바와 같이 주제 100 중량부 대비 1 내지 12 중량부를 포함하는데, 안정제가 1 중량부 미만일 경우 주제의 열적 안정성을 충분히 부가하지 못하며 착색 및 변색 억제 효과가 충분히 발휘되지 않는다.
안정제가 12 중량부 초과하는 경우 본 조성물의 점도가 지나치게 증가되어 본 조성물의 각 성분의 혼합이 충분히 이루어지지 못하게 되고, 본 조성물의 가격 경쟁력을 떨어뜨리는 등의 문제점이 있다.
본 조성물에서 안정제는 2 중량부 내지 10 중량부가 포함되는 것이 보다 바람직할 수 있다.
본 조성물은 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기타 첨가제 0.1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
기타 첨가제에 포함되는 알루미늄은 상기 본 조성물에서 금속과 같이 광택을 발생시키며 본 조성물이 은백색을 띄도록 하는 할 수 있다. 상기한 알루미늄은 페이스트 상태에서 상기한 주제 등과 혼합될 수 있다.
구리는 상기 본 조성물에서 금속과 같은 광택을 발생시키며, 본 조성물이 적갈색을 띄도록 할 수 있다.
본 조성물은 최종적으로 구현하고자 하는 색상에 따라 알루미늄만 포함하거나 구리만 포함할 수 있고, 또는 알루미늄과 구리 모두 사용될 수 있다. 알루미늄과 구리가 섞이는 비율에 따라 본 조성물의 색상은 다양하게 구현될 수 있음은 물론이다.
기타 첨가제는 본 조성물의 색상을 변화시키도록 착색제를 포함할 수 있다. 착색제는 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이 사용될 수 있는데, 예시적으로 지당 등이 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 조성물은 알루미늄 및 구리 중 적어도 하나를 포함하는 기타 첨가제를 포함함으로써, 금속과 같이 광택을 발생시킬 수 있어 미관을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
상기한 기타 첨가제는 상술한 바와 같이, 0.1 내지 10 중량부가 포함된다고 하였는데, 기타 첨가제가 0.1 내지 미만이 사용되는 경우 광택을 충분히 발생시키지 못하고, 10 중량부를 초과하여 사용하는 경우 제조비용이 증가하며 특히 절연 재료로서 사용이 불가능할 수 있다. 기타 첨가제는 0.5 내지 5 중량부가 사용되는 것이 보다 바람직할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈릭 절연 가공품의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
한편, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈릭 절연 가공품의 제조방법('본 방법'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 본 방법은 상술한 본 조성물을 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법으로서, 본 조성물과 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 포함하므로, 앞서 살핀 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 방법은 상기 메탈릭 절연 조성물을 사출하는 단계(S1) 및 상기 메탈릭 절연 조성물을 압출하는 단계(S2) 중 적어도 하나를 포함한다.
(S2) 단계는 전선코드의 피복재(12) 또는 호스(13)와 같이 그 길이 방향을 따라 단면이 동일한 가공품(1)을 제조하기 위한 단계이다.
(S2) 단계는 본 조성물을 일 방향으로 이동시키는 이동부, 이동부에 의해 이동하는 본 조성물이 통과됨에 따라 특정 형상으로 성형시키는 다이, 다이를 통과한 가공품(1)을 냉각하는 냉각장치 등을 포함하는 압출기에 의해 수행될 수 있다.
상기 압출기는 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것으로서, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
(S1) 단계는 도 1 및 도 2와 같이 피복재(12) 또는 호스(13)와 같이 길이 방향을 따라 단면이 일정치 않은 복잡한 형상인 전원플러그의 몸체(11)와 같은 가공품(1)을 제조하기 위한 단계일 수 있다.
(S1) 단계는 사출기에 의해 수행될 수 있으며, 사출기는 해당 분야에서 통상적인 것으로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 방법에 의해 제조되는 가공품(1)은 상기한 몸체(11), 피복재(12), 호스(13) 등으로 한정하지 않으며, 다양할 수 있음은 물론이다.
한편, 본 조성물은 결로억제제(G) 1.5 중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 결로억제제(G)는, 아세트산나트륨을 포함하는 충격발열제(G1) 0.2 중량부, 톨릴렌디이소시아네이트(tolylene diisocyanate)와 에틸렌디아민(ethylenediamine)의 계면중축합을 통해 형성된 폴리 우레아(polyurea)를 포함하는 내피제(G2) 0.1 중량부, 황 경화 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체(Ethylene Propylene Diene Rubber)를 포함하는 외피제(G3) 0.3 중량부, 마그네타이트(magnetite), 폴리메타크릴산(polyacrylic acid) 및 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene)을 포함하는 양이온제(G4) 0.2 중량부, 종횡비가 20 이상이고 탄소섬유를 포함하는 열전도이격제(G5) 0.4 중량부, 철(fe)을 포함하는 가압제(G6) 0.3 중량부를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하여, 결로억제제(G)를 보다 구체적으로 설명하면, 결로억제제(G)의 충격발열제(G1)는 아세트산나트륨을 포함하는 수용액으로 용매는 예시적으로 물일 수 있으며, 상기 아세트산나트륨은 상기 용매에 과포화된 상태로 용해되어 있을 수 있다.
상기 충격발열제(G1)는 용매에 과포화 상태로서, 매우 불안정한 상태여서 약간의 충격에도 쉽게 굳어버리며, 액체 상태일 때 품고 있던 열을 방출 시킬 수 있다. 충격발열제(G1)는 후술하는 가압제에 의해 충격을 받아 발열할 수 있다.
충격발열제(G1)는 0.2 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 충격발열제(G1)가 0.2 중량부 미만인 경우 발열 효과가 크지 않으며, 0.2 중량부를 초과하는 경우 결로억제제(G)의 무게가 증가하여 본 조성물(도 4에서 GS에 해당)에서 아래(도 4를 기준으로 하측, 가공품(1)에서는 내측)로 가라 앉아 결로를 억제하는 효과가 저감되는 문제가 있다.
내피제(G2)는 상기 충격발열제(G1)를 둘러싸는 것으로, 상술하였듯이 톨릴렌디이소시아네이트(tolylene diisocyanate)와 에틸렌디아민(ethylenediamine)의 계면중축합을 통해 형성된 폴리 우레아(polyurea)를 포함할 수 있다.
톨릴렌디이소시아네이와 에틸렌디아민은 교반될 경우 계면중축합되어 쉘(내피)을 형성하되, 미반응 아민(amine)의 존재와 산소와 질소 원자의 혼합 과정 또는 본 조성물에서 다른 분자에 존재하는 양으로 하전 된 수소 등을 쌍극자 상호 작용을 통해 끌어당김으로써 양전하를 형성할 수 있다.
예시적으로 상기 충격발열제(G1)는 고체 상태에서 톨릴렌디이소시아네이 및 에틸렌디아민과 교반된 후 가열되어 액체 상태로 상기 내피제(G2) 내에 수용될 수 있는데, 충격발열제(G1)가 상기 내피제(G2) 내부에 존재하는 공정은 상기한 방식에 한정하지 않으며 다양할 수 있다.
상기 내피제(G2)는 0.1 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 내피제(G2)가 0.1 중량부 미만일 경우 0.2 중량부가 포함되는 충격발열제(G1)를 충분한 두께로 충분히 감싸지 못해 액체 상태의 충격발열제(G1)가 소실될 우려가 있으며, 0.1 중량부를 초과하는 경우 충격발열제(G1)가 발생시키는 열이 결로억제제(G) 외부로 용이하게 전달되지 않는다는 문제점이 있다.
외피제(G3)는 도 4와 같이 상기 내피제(G2)를 둘러싸며 내피제(G2)보다 외측에 배치되는 것으로, 상술한 바와 같이, 황 경화 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체(Ethylene Propylene Diene Rubber) 0.3 중량부를 포함할 수 있다.
에틸렌-프로필렌 디엔 단량체(EPDM)는 에틸렌과 프로필렌의 혼성 중합시에 비공액의 디엔을 더한 것으로, 방수성과 함께 내오존성이 우수한 특성을 가지고 있다.
예시적으로 EPDM은 에틸렌-프로필렌 공중합체, 처리된 소성 카올린 비닐 실란, 스테아르산, 산화아연, 트리메틸퀴놀린, 파라핀계 가소제, 처리 보조제, 및 전도성 카본 블랙을 포함할 수 있다.
EPDM은 과산화물이나 황 가황이 가능한 혼성 중합체인데, 황이 첨가된 EPDM이 과산화물이 첨가된 EPDM보다 이 5℃ 이하의 저온에서 수축 속도가 빨라 채용되었다.
즉, 황 경화 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체는 상기 EPDM에 황이 첨가된 것으로, 황 이외에 디티오모르폴린, 테트라메틸티우람 이황화물, 디부틸디티오탄산아연, 및 에틸렌 티오우레아를 추가적으로 포함할 수 있다.
외피제(G3)에서 황 경화 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체는 0.3 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.3 중량부 미만이 사용되는 경우 후술하는 내피제(G2)와 후술하는 열전도이격제를 충분한 두께로 충분히 감싸지 못하며, 0.3 중량부를 초과하는 경우 결로억제제(G)의 무게가 증가하여 본 조성물에서 가라앉기 때문에 결로억제제(G)의 기능상에 문제점이 발생할 수 있다.
양이온제(G4)는 외피제(G3)의 외측면과 내측면에 각각 구비되는 것으로, 상술한 바와 같이, 마그네타이트(magnetite), 폴리메타크릴산(polyacrylic acid) 및 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene)을 포함하여 외피제(G3)의 양극성을 부가하기 위해 사용되었다.
마그네타이트는 외부 자기장을 받았을 때 자성을 띠다가 외부 자기장을 제거하면 잔류된 자기가 사라지면서 잔류자기로 인한 부작용이 없어 사용되었다. 마그네타이트는 상기한 외피제(G3)의 외면 및 내면에 각각 박혀 구비될 수 있다.
폴리메타크릴산은 상기 마그네타이트의 표면에 코팅되는 것으로, 다수의 카복실기를 함유하여 마그네타이트와 다중 결합점에서 배위결합을 형성하므로 코팅 안정성을 높일 수 있다.
폴리옥시에틸렌은 폴리메타크릴산의 표면에서 마그네타이트와 배위결합을 형성하지 않은 카복실기와 반응하여 아마이드 결합을 통해 안정적인 결합을 이루어 상기 마그네타이트에 양전하 특성을 부여할 수 있다. 상기한 양이온제(G4)의 표면 양전하는 +30 mV 이상의 표면 제타전위를 가질 수 있다.
양이온제(G4)는 0.2 중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 0.2 중량부 미만인 경우 양전하가 충분하지 않으며, 0.2 중량부가 초과되는 경우 결로억제제(G)에 무게를 지나치게 증대시켜 결로억제제(G)가 본 조성물에서 가라앉게 되는 문제점이 있다.
열전도억제제(G5)는 내피제(G2)와 외피제(G3)의 사이에 구비되어 내피제(G2)와 외피제(G3)를 분리시키는 것으로, 시너지 열전달 효과를 갖기 위해 종회비가 20인 이상인 탄소섬유가 사용되었다. 상기한 탄소섬유는 열전도도가 약 200 W/mK일 수 있으며, 상기한 충격발열제(G1)에서 발생시키는 열을 외피제(G3)측으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
열전도억제제(G5)는 0.4 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.4 중량부 미만인 경우 열전도가 충분하지 않으며, 0.4 중량부를 초과하는 경우 외피제(G3)를 더 많이 사용해야 하므로 결로억제제(G)의 무게를 증대시키는 문제점이 있다.
가압제(G6)는 철을 포함하는데, 외피제(G3)의 내면에 구비되어 내측으로 돌출 연장되고, 외피제(G3)의 내면에서 간격을 두고 다수 구비될 수 있다.
가압제(G6)는 상기한 외피제(G3)가 수축함에 따라 충격발열제(G1)를 가압하여 충격발열제(G1)에 충격을 가하는 것으로 0.3 중량부가 포함되는 것이 바람직한데, 0.3 중량부 미만이 포함되는 경우 충격발열제(G1)를 충분한 충격을 가할 수 없고, 0.3 중량부를 초과하는 경우 결로억제제(G)의 무게를 지나치게 증대시키는 문제점이 있다.
도 4의 [A]는 5℃를 초과하는 온도에서 외피제(G3)가 수축되지 않은 상태를 도시한 것이다. 외피제(G3)와 내피제(G2)는 열전도이격제(G5)에 의해 이격되어 있고, 상기한 가압제의 5℃를 초과하는 온도와 같이 외피제(G3)가 수축되지 않은 상태에서 그 길이가 외피제(G3)와 내피제(G2)의 이격 거리보다 짧아, 외피제(G3)가 수축되지 않은 상태에서는 가압제(G6)가 충격발열제(G1)를 가압하지 못한다.
상술한 바와 같이, 외피제(G3)와 내피제(G2)는 양전하를 띄므로, 내피제(G2)와 외피제(G3)는 척력이 발생하여 외피제(G3)가 수축되지 않은 상태에서 외피제(G3)의 내면에 구비되는 가압제가 내피제(G2)를 가압하는 것을 억제한다.
뿐만 아니라 결로억제제(G)의 단위체(GU)가 다수일 경우, 이웃하는 단위체(GU)가 양전하를 띄는 외피제(G3)간 척력에 의해 상호 이격되도록 하기 때문에 본 조성물에서 결로억제제(G)의 분산성이 향상될 수 있다.
도 4의 [B]는 5℃ 이하의 온도에서 외피제(G3)가 수축된 상태를 도시한 도면이다. 만약 결로억제제(G)를 포함하는 본 조성물이 도포된 상태에서, 본 조성물의 온도가 5℃ 이하로 떨어지는 경우, 상술한 바와 같이, 외피제(G3)는 수축하게 되어, 외피제(G3)와 내피제(G2)의 이격거리는 감소하게 되고, 외피제(G3)의 내측면에 구비되는 가압제(G6)는 탄소섬유 간 거리 또는 탄소섬유의 공극 사이를 침투하여 상기 내피제(G2)를 가압함으로써, 내피제(G2) 내측에 구비되는 충격발열제(G1)에 충격을 가할 수 있다.
충격발열제(G1)는 충격이 가해짐에 따라 열을 발생시키고, 상기한 열은 열전도이격제(G5)를 통해 외피제(G3)로 전달되고, 외피제(G3)를 통해 본 조성물의 온도가 증대되어 본 조성물의 표면에 이슬이 맺히는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
이를 통해 피복재(12)를 배치하는 과정에서 물에 의한 통전 사고를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 겨울과 같이 추운 날씨에 본 조성물의 표면에 맺힌 이슬이 어는 것을 억제(결로 억제)할 수 있다는 이점이 있다. 이는 호스(13) 등으로 사용될 때 호스(13)가 얼어 동파가 발생하거나 재배치가 어려운 상황 등을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
추후에 외피제(G3)는 충격발열제(G1) 또는 외부에서 가해지는 열 등에 의해 다시 액화되어 재사용이 가능한 상태로 복원될 수 있음은 물론이다. 외부에서 외피제(G3)에 열을 가하는 것은 공지된 다양한 기술이 사용될 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
가공품: 1 몸체: 11
피복재: 12 호스: 13

Claims (4)

  1. 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC)을 포함하는 주제 100 중량부;
    아연 스테아레이트(Zinc stearate)를 포함하는 안정제 1 내지 12 중량부;
    알루미늄 및 구리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 기타 첨가제 0.1 내지 10 중량부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈릭 절연 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    디옥틸테레프탈산(DIOCTYL TEREPHTHALATE)을 포함하는 가소제 25 내지 75 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈릭 절연 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    결로억제제(G) 1.5 중량부를 포함하되,
    상기 결로억제제(G)는,
    아세트산나트륨을 포함하는 충격발열제(G1) 0.2 중량부, 톨릴렌디이소시아네이트(tolylene diisocyanate)와 에틸렌디아민(ethylenediamine)의 계면중축합을 통해 형성된 폴리 우레아(polyurea)를 포함하는 내피제(G2) 0.1 중량부, 황 경화 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체(Ethylene Propylene Diene Rubber)를 포함하는 외피제(G3) 0.3 중량부, 마그네타이트(magnetite), 폴리메타크릴산(polyacrylic acid), 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene)을 포함하는 양이온제(G4) 0.2 중량부, 종횡비가 20 이상이고 탄소섬유를 포함하는 열전도이격제(G5) 0.4 중량부, 철(fe)을 포함하는 가압제(G6) 0.3 중량부를 포함하되,
    상기 내피제(G2)는 상기 충격발열제(G1)를 둘러싸고, 상기 외피제(G3)는 상기 내피제(G2)를 둘러싸는 동시에 5℃ 이하의 온도에서 수축하고, 상기 열전도이격제(G5)는 상기 내피제(G2)와 상기 외피제(G3) 사이에 구비되고, 상기 양이온제(G4)의 상기 마그네타이트는 상기 외피제(G3)의 외면 및 내면에 각각 구비되고, 상기 가압제(G6)는 상기 외피제(G3)의 외면에 간격을 두고 다수 구비되되 가압제의 길이는 상기 내피제(G2)와 외피제(G3)의 이격 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 메탈릭 절연 조성물.
  4. 청구항 1에 기재된 메탈릭 무독성 절연 조성물을 이용한 메탈릭 절연 가공품의 제조방법에 있어서,
    상기 메탈릭 절연 조성물을 사출하는 단계 및 상기 메탈릭 절연 조성물을 압출하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 메탈릭 절연 가공품의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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