KR20240072781A - 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선 - Google Patents
열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선 Download PDFInfo
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- H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
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Abstract
본 발명은 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선에 관한 것으로, 본 발명은 열가소성 폴리올레핀계 수지, 열가소성 폴리올레핀계 고무 수지 및 열전도도 증진제가 소정의 함량 범위로 혼합되어 조성된 복합재료로부터 형성된 절연층을 갖는 전선에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전선은 가교공정이 필요 없고 재활용이 가능할 뿐만 아니라 절연층의 열전도도가 높아서 내열성이 우수하기 때문에 높은 허용전류 용량을 구현할 수 있다.
Description
본 발명은 도체를 절연물로 피복한 전선에 관한 것으로, 특히 상기 절연물로서 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료를 도체의 피복층으로 사용하여 피복층을 재활용할 수 있고 피복층의 열전도율이 높아 도체의 전기저항 열을 용이하게 외부에 방출시킴으로 열에 의한 노화를 억제함으로써 전선의 허용전류 용량을 증대시킬 수 있어 친환경인 전선이면서도 또한, 전선의 성능이 우수한 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선에 관한 것이다.
일반적으로, 전선은 도체만으로 구성된 나전선과 사용상, 절연이 필요하여 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 피복전선으로 대별될 수 있다. 피복전선은 일반적으로 도체와 이를 감싸는 절연층을 포함하고, 용도별 사용에 따라서 상기 절연층의 내부 및/또는 외부에 반도전층, 상기 절연층 외부에 전선의 노화를 촉진시키는 외부로부터의 유해 요인을 차단시키는, 쉬스(sheath)라고 불리는 피복층 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 절연 및 쉬스를 구성하는 소재로서 폴리비닐클로라이드(PVC: PolyVinyl Chloride) 또는 가교 폴리에틸렌(XLPE: Cross-linked PolyEthylene) 등이 일반적으로 사용되어 왔다.
그런데, 상기 PVC는 환경 유해 물질 배출로 재활용이 어렵고 소각시에도 유독성 염소화물질 발생으로 폐기도 어려워 전선 소재로서 점차 사용이 줄고 있고 상기 가교 폴리에틸렌(XLPE) 등은 제조 공정에서 온실가스인 메탄가스가 발생하는 환경 문제와 또한, 사용 후 재활용이 매우 어렵다는 환경 문제가 있다.
최근에 열가소성 폴리프로필렌 수지는 유해 물질이 없고 가교공정이 없어 상기의 환경 문제들을 해결하는 동시에 용융온도가 160℃ 이상으로 용융온도가 130℃ 이하인 가교 폴리에틸렌에 비해 내열성이 높아 전선의 허용전류 용량을 증대시킬 수 있어 열가소성 폴리프로필렌 수지를 전선의 반도전층, 절연층 및 쉬스를 구성하는 소재로 사용하는 피복전선에 관한 발명(또는 고안)들이 있다.
그런데, 폴리프로필렌 수지는 일반적으로, 열전도율 값이 약 0.1 W/mK 로 가교 폴리에틸렌 열전도율 값 0.3 W/mK 보다 매우 낮아 전선 제조 시에 가열 또는 냉각 과정에서 소요되는 시간이 비교적 길어 에너지 사용 비용이 높은 문제점과 또한, 이러한 공정의 냉각 단계에서 폴리프로필렌의 내외부 열전도율의 급격한 변화가 내외부의 수축, 응력 박리 또는 보이드(voids)등 이 발생하여 매우 심각한 품질 저하를 초래할 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 열전도율이 낮은 폴리프로필렌 수지 전선이 사용 중에 예상하지 않았던 원인으로 과열 현상이 발생할 경우에 열전도에 의한 방열이 느려서 화재 등의 재해 사고가 발생할 수 있다는 우려도 있을 수 있다.
따라서, 전선의 피복층에 요구되는 물성을 만족하는 동시에, 기존의 폴리프로필렌 피복전선의 낮은 열전도율로 인한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 피복전선에 대한 기술 개발이 절실하게 요구되는 실정이다.
이에, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 개량발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 절연물로서 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료를 도체의 피복층으로 사용하여 피복층을 재활용할 수 있고 피복층의 열전도율이 높아 도체의 전기저항 열을 용이하게 외부에 방출시킴으로 열에 의한 노화를 억제시켜 전선의 수송 배전 용량을 증대시킬 수 있도록 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선을 제공하는 데 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선은,
최소한 하나의 도체층과 열가소성 고분자 재료와 열전도도 증진제의 복합체로 이루어진 최소한 하나의 절연층을 포함하며, 상기 절연층 외부에 상기 복합체로 이루어진 피복층을 포함할 수 있으며, 상기 도체층과 절연층 사이에 상기 복합체로 이루어진 내부 반도전층을 포함할 수 있으며, 상기 절연층과 상기 피복층 사이에 상기 복합체로 이루어진 외부 반도전층을 포함할 수 있으며, 상기 도체층 내부에 전선의 인장력을 보강하는 보강심을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 전선 피복층의 기본 물성을 제공하는 기저 수지로서 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리부텐-1(PB-1), 폴리이소부틸렌(PIB), 에틸렌-옥텐 공중합체, 스테레오-블록 PP, 올레핀 블록 공중합체, 프로필렌-부탄 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열가소성 올레핀계 고분자 수지 혼합물을 포함한다.
또한, 상기 복합체는 상기 열가소성 올레핀계 고분자 수지 혼합물의 유연성을 보강시키는 목적으로, 에틸렌프로필렌 고무(EPR), 에틸렌옥텐 고무(EOR), 에틸렌부텐 고무(EBR), 열가소성 가황 엘라스토머(TPV), 비가교 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열가소성 올레핀계 고무 수지 혼합물을 포함한다.
또한, 상기 복합체는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크 등으로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 포함한다.
상기 복합체는 열가소성 올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 열전도도 증진제 1 내지 60중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열전도도가 0.5 W/mK 이상인 것을 특징으로 한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선은 피복층을 피복전선에 적용함으로써 종래의 피복전선의 열적 안정성이 개선되어 수송 전류용량이 증대될 수 있다. 정격 전류용량이 동일하다면, 기존의 전선보다 상기 본 발명의 전선은 도체 단면적과 피복층 단면적이 작아지게 되고, 제조시에 소비되는 에너지가 줄어 결국, 온실 가스가 감축되는 효과가 있다. 상기 본 발명의 전선은 친환경성과 전류 용량이 우수하여 종래의 피복전선, 특히 공중에 설치되어 사용되는 가공 절연전선을 대체시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선의 제 1 실시예를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선의 제 2 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 포함한 본 발명의 바람직한 실시예들을 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만 본 발명이 여기서 설명되는 구체예 및 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 여기서 소개되는 구체예 및 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 제 1 실시예는, 도 1에서와 같이, 보강심(10); 상기 보강심(10)을 감싸는 도체층(20); 상기 도체층(20)을 감싸는 반도전층(30); 상기 반도전층(30)을 감싸는 절연층(40); 상기 절연층(40)을 감싸는 피복층(50)을 포함하는 절연전선(100)을 제공한다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실시를 설명한다.
<보강심>
상기 보강심(10)은 절연전선(100)의 항장력을 보강시켜 상기 전선이 소정의 간격으로 설치된 전주 등의 지지물에 걸쳐서 가공 전선으로 사용될 때 전선의 처짐을 방지하여 적당한 이도를 유지시키는 역할을 한다.
상기 보강심(10)은 한 가닥의 선이거나, 여러 가닥의 선으로 이루어진 연선일 수 있다.
상기 보강심(10)으로서 아연도강선, 알루미늄피복강선, 동복강선, 인바선, 아연도인바선, 알루미늄피복인바선, 유리섬유 강화 고분자 복합수지선, 탄소섬유 강화 고분자 복합수지선 등, 상기 전선의 사용 온도에서 설계된 이도를 유지할 수 있는 인장강도 등의 요구 특성을 만족시키는 단선 또는 연선이 사용될 수 있다.
<도체층>
상기 도체층(20)은 절연전선(100)의 전류 수송로로서 상기 보강심(10)을 동심원상으로 둘러싸 단층을 이루거나 순차적으로 다층을 이루어 사용될 수 있다.
상기 도체층(20)으로서 알루미늄선, 동선, 동복 알루미늄선 등, 전기전도도가 높고 인장강도 등의 요구 특성을 만족시키는 단선 또는 연선이 사용될 수 있다.
<반도전층>
상기 반도전층(30)은 상기 도체층(20)을 동심원상으로 둘러싸 단층을 이루어 사용될 수 있다.
상기 반도전층(30)은 상기 절연전선(100)의 전계완화 및 전계를 균일하게 하여 상기 절연층(40)을 전기적 충격으로부터 보호해주고 또한, 상기 도체층(20)과 상기 절연층(40) 간의 직접 접촉에 의한 열적 저하를 억제할 목적으로 사용된다.
상기 반도전층(30)은 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지를 기저로 하여 열가소성 올레핀계 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지, 전기전도도 증진제, 및 열전도도 증진제의 복합체를 압출하여 형성된다.
상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리부텐-1(PB-1), 폴리이소부틸렌(PIB), 에틸렌-옥텐 공중합체, 스테레오-블록 PP, 올레핀 블록 공중합체, 프로필렌-부탄 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열가소성 올레핀계 고분자 수지 혼합물을 포함한다.
상기 복합체에서, 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지의 기계적 특성, 특히 가요성을 개선하기 위해 사용되는 상기 열가소성 올레핀계 탄성체는 EPR(Ethylene Propylene Rubber), EOR(Ethylene Octene rubber), EBR(Ethylene Butene Rubber), TPV(thermoplastic vulcanizates) 및 비가교 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열가소성 올레핀 탄성체 10 내지 90중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 반도전성을 부여할 목적으로 충전되는 전기전도도 증진제는 카본 블랙, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene), 구리, 은 등의 금속 분말, 탄소나노플레이크(carbon nano flake; CNF), 탄소나노플레이트(carbon nano plate; CNP) 등으로 이루어진 도전성 입자 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 전기전도도 증진제 20 내지 80 중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 열전도성을 부여할 목적으로 충전되는 열전도도 증진제는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크 등으로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 포함한다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열전도도 증진제 5 내지 60중량부를 포함할 수 있다.
상기 열전도도 증진제가 5중량부 미만일 경우 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미하고, 60중량부를 초과할 경우, 상기 절연전선(100) 제조 시에 복합체의 압출 가공성이 떨어질 수 있다.
상기 복합체는 열전도도가 0.5 W/mK 이상이며, 상기 복합체의 열전도도가 0.5 W/mK 미만인 경우, 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미할 수 있다.
<절연층>
상기 절연층(40)은 반도전층(30)을 동심원상으로 둘러싸 상기 반도전층(30) 및 피복층(50) 사이에 구비되어 단층을 이루어 사용될 수 있다.
상기 절연층(40)은 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지를 기저로 하여 열가소성 올레핀계 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지, 절연내력 증진제 및 열전도도 증진제의 복합체를 압출하여 형성된다.
상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리부텐-1(PB-1), 폴리이소부틸렌(PIB), 에틸렌-옥텐 공중합체, 스테레오-블록 PP, 올레핀 블록 공중합체, 프로필렌-부탄 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열가소성 올레핀계 고분자 수지 혼합물을 포함한다.
상기 복합체에서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지의 기계적 특성, 특히 가요성을 개선하기 위해 사용되는 상기 열가소성 올레핀계 탄성체는 EPR(Ethylene Propylene Rubber), EOR(Ethylene Octene rubber), EBR(Ethylene Butene Rubber), TPV(thermoplastic vulcanizates) 및 비가교 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열가소성 올레핀 탄성체 10 내지 90중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 절연내력을 증가시킬 목적으로 충전되는 절연내력 증진제는 SiO2, Al2O3, MgO, ZnO 등과 같은 무기산화물 나노 입자, BN, AlN 등과 같은 질화물 나노 입자, montmorillonite(MMT), nanoclay(layered silicates) 등과 같은 나노 미네랄, 카본 블랙, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene), 탄소나노플레이크(carbon nano flake; CNF), 탄소나노플레이트(carbon nano plate; CNP) 등의 탄소 나노 입자 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 절연내력 증진제 1 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 열전도성을 부여할 목적으로 충전되는 열전도도 증진제는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크 등으로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 포함한다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열전도도 증진제 1 내지 20중량부를 포함할 수 있다.
상기 열전도도 증진제가 1중량부 미만일 경우 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미하고, 20중량부를 초과할 경우, 상기 절연층(40)의 절연내력이 떨어질 수 있다.
상기 복합체는 열전도도가 0.5 W/mK 이상이며, 상기 복합체의 열전도도가 0.5 W/mK 미만인 경우, 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미할 수 있다.
본 발명의 절연층 복합체 조성물은 솔비톨계 핵제, 광유나 합성유 등의 절연유, 산화방지제, 흡습제. 가공안정제, 안료, 열 안정제, 조핵제, 산 스캐빈저(acid scavengers) 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기타 첨가제들의 구체적인 성분이나 종류 및 구체적인 함량 범위 등은 이 분야의 당 업자들에게 잘 알려진 범위 내에서 사용할 수 있다.
<피복층>
상기 피복층(50)은 절연층(40)을 동심원상으로 감싸는 층으로 구비되어 상기 절연전선(100)의 전기 절연 특성과 여러 가지 물성을 보강하고 또한, 자외선, 빗물, 습기, 대기권으로부터의 여러 가지 불순물 등 전선의 특성을 저하시키는 요인들로부터 전선을 보호하는 기능을 한다.
상기 피복층(50)은 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지를 기저로 하여 열가소성 올레핀계 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지, 절연내력 증진제, 내후성 증진제 및 열전도도 증진제의 복합체를 압출하여 형성된다.
상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리부텐-1(PB-1), 폴리이소부틸렌(PIB), 에틸렌-옥텐 공중합체, 스테레오-블록 PP, 올레핀 블록 공중합체, 프로필렌-부탄 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열가소성 올레핀계 고분자 수지 혼합물을 포함한다.
상기 복합체에서, 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지의 기계적 특성, 특히 가요성을 개선하기 위해 사용되는 상기 열가소성 올레핀계 탄성체는 EPR(Ethylene Propylene Rubber), EOR(Ethylene Octene rubber), EBR(Ethylene Butene Rubber), TPV(thermoplastic vulcanizates), 및 비가교 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열가소성 올레핀 탄성체 10 내지 90중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 절연내력을 증가시킬 목적으로 충전되는 절연내력 증진제는 SiO2, Al2O3, MgO, ZnO 등과 같은 무기산화물 나노 입자, BN, AlN 등과 같은 질화물 나노 입자, montmorillonite(MMT), nanoclay(layered silicates) 등과 같은 나노 미네랄, 카본 블랙, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene), 탄소나노플레이크(carbon nano flake; CNF), 탄소나노플레이트(carbon nano plate; CNP) 등의 탄소 나노 입자 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 절연내력 증진제 1 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 내후성을 증가시킬 목적으로 충전되는 내후성 증진제는 Al(OH)3 polymeric acyl titanate esters 등의 발수제, Hydroxy benzophenone과 Hydroxyphenyl benzotriazole 등의 자외선 흡수제. HALS(Hindered Amine Light Stabilizer) 등의 광안정제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 내후성 증진제 1 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 열전도성을 부여할 목적으로 충전되는 열전도도 증진제는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크 등으로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 포함한다.
상기 복합체는 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열전도도 증진제 1 내지 30중량부를 포함할 수 있다.
상기 열전도도 증진제가 1중량부 미만일 경우 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미하고, 30중량부를 초과할 경우, 상기 피복층(50)의 절연내력이 떨어질 수 있다.
상기 복합체는 열전도도가 0.5 W/mK 이상이며, 상기 복합체의 열전도도가 0.5 W/mK 미만인 경우, 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미할 수 있다.
본 발명의 피복층 복합체 조성물은 솔비톨계 핵제, 광유나 합성유 등의 절연유, 산화방지제, 흡습제. 가공안정제, 안료, 열 안정제, 조핵제, 산 스캐빈저(acid scavengers) 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기타 첨가제들의 구체적인 성분이나 종류 및 구체적인 함량 범위 등은 이 분야의 당 업자들에게 잘 알려진 범위 내에서 사용할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예는, 도 2에서와 같이, 도체층(20); 상기 도체층(20)을 감싸는 절연층(40)으로 이루어진 절연전선(100)을 제공한다.
이하, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 실시를 설명한다.
<도체층>
상기 도체층(20)은 상기 절연전선(100)의 전류 수송로로서 한 가닥의 선이거나, 여러 가닥의 선으로 이루어진 연선일 수 있다. 동심원상으로 단층을 이루거나 순차적으로 다층을 이루어 사용될 수 있다.
상기 도체층(20)으로서 알루미늄선, 동선, 동복알루미늄선, 알루미늄복강선, 등복강선 등, 전기전도도가 높고 인장강도 등의 요구 특성을 만족시키는 단선 또는 연선이 사용될 수 있다.
<절연층>
상기 절연층(40)은 상기 도체층(20)을 동심원상으로 둘러싸 단층을 이루어 사용될 수 있다.
상기 절연층(40)은 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지를 기저로 하여 열가소성 올레핀계 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지, 절연내력 증진제, 내후성 증진제 및 열전도도 증진제의 복합체를 압출하여 형성된다.
상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리부텐-1(PB-1), 폴리이소부틸렌(PIB), 에틸렌-옥텐 공중합체, 스테레오-블록 PP, 올레핀 블록 공중합체, 프로필렌-부탄 공중합체 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 열가소성 올레핀계 고분자 수지 혼합물을 포함한다.
상기 복합체에서, 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지의 기계적 특성, 특히 가요성을 개선하기 위해 사용되는 상기 열가소성 올레핀계 탄성체는 EPR(Ethylene Propylene Rubber), EOR(Ethylene Octene rubber), EBR(Ethylene Butene Rubber), TPV(thermoplastic vulcanizates) 및 비가교 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열가소성 올레핀 탄성체 10 내지 90중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 절연내력을 증가시킬 목적으로 충전되는 절연내력 증진제는 SiO2, Al2O3, MgO, ZnO 등과 같은 무기산화물 나노 입자, BN, AlN 등과 같은 질화물 나노 입자, montmorillonite (MMT), nanoclay(layered silicates) 등과 같은 나노 미네랄, 카본 블랙, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래핀(graphene), 탄소나노플레이크(carbon nano flake; CNF), 탄소나노플레이트(carbon nano plate; CNP) 등의 탄소 나노 입자 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 절연내력 증진제 1 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 내후성을 증가시킬 목적으로 충전되는 내후성 증진제는 Al(OH)3 polymeric acyl titanate esters 등의 발수제, Hydroxy benzophenone과 Hydroxyphenyl benzotriazole 등의 자외선 흡수제. HALS(Hindered Amine Light Stabilizer) 등의 광안정제 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 복합체는 특별히 한정하지 않지만, 본 발명의 구체예로서 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 내후성 증진제 1 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 복합체는 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지와 열가소성 올레핀 탄성체(thermoplastic olefinic elastomer) 수지에 열전도성을 부여할 목적으로 충전되는 열전도도 증진제는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크 등으로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 포함한다.
상기 복합체는 상기 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 열전도도 증진제 1 내지 20중량부를 포함할 수 있다.
상기 열전도도 증진제가 1중량부 미만일 경우 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미하고, 20중량부를 초과할 경우, 상기 피복층의 절연내력이 떨어질 수 있다.
상기 복합체는 열전도도가 0.5 W/mK 이상이며, 상기 복합체의 열전도도가 0.5 W/mK 미만인 경우, 상기 복합체의 열적 안정성의 증진 효과가 미미할 수 있다.
본 발명의 절연층 복합체 조성물은 열가소성 올레핀계 수지 성분과 함께 솔비톨계 핵제, 광유나 합성유 등의 절연유, 산화방지제, 흡습제. 가공안정제, 안료, 열 안정제, 조핵제, 산 스캐빈저(acid scavengers) 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 기타 첨가제들의 구체적인 성분이나 종류 및 구체적인 함량 범위 등은 이 분야의 당 업자들에게 잘 알려진 범위 내에서 사용할 수 있다.
이하 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1의 절연전선(100)에 전압이 가압되고 전류가 흐르기 시작하면, 상기 도체층(20)의 전기 저항에 의해 소비되는 에너지는 주울의 법칙에 따라서 열 에너지로 변환되어 상기 도체층(20)을 동심원상으로 둘러싸 접하고 있는 반도전층(30)으로 방사상을 따라서 전도되고 이어 절연층(40), 피복층(50)을 거쳐 인접한 대기로 방열된다.
상기 절연전선(100)에서의 열전달 거동을 해석할 수 있는 1차원적과도 열전달 방정식은 열전달 및 에너지 보존 법칙에 따라서 다음과 같이 도출된다.
최초의 조건 :
경계 조건 :
여기서, T = 복합절연층(반도전층+내부절연층+외부절연층) 온도, ℃
T o = 주변 온도, ℃
r 1 = 도체층 내경 반지름, m
r 2 = 전선 외경 반지름, m
r = 복합절연층 내에서의 임의의 곳에서의 내경 반지름, m
t = 시간, s
복합절연층 열확산율, m2/s
λo = 복합절연층 열전도율, W/m·K
ρ o = 복합절연층의 밀도, kg/m3
c = 복합절연층 비열, J/kg·K
I = 전류, A
R = 단위길이당 도체층 저항, Ω/m
상기 열 전달 방정식을 이용하여 한전표준규격 ES-6145-0021에 따르는 트래킹억제형 수밀 알루미늄 피복강심 알루미늄 절연전선 규격의 실시예 1 전선과 비교예 1 전선내에서의 열 거동 해석 결과를 표 1에 실었다.
여기서, 반도전층(열전도도:1.0W/m·K), 절연층(열전도도 :0.5W/m·K) 및 피복층(열전도도:1.5W/m·K)으로 이루어진 복합피복체의 열전도도는 1.0 W/mK 으로 산정하였다.
표 1에서 보는 바와 같이 실시예 1에서 정격전류가 541 A로 비교예 1의 정격전류 395 A보다 약 37% 증대되어 도체에 전류가 흐르게 되면 도체층 온도가 상승하면서 대기와의 온도차(대기온도: 40℃)에 의하여 열이 도체층으로부터 전도되어 복합피복체를 통하여 대기에 방출되면서 열 평형에 이르게 된다. 이 때의 전선 표면온도는 약 106℃이다. 복합피복체 열전도도가 종래의 가교폴리에틸렌 절연전선(XLPE)의 열전도와 같이 0.33 W/mK 값을 가졌다면 전선 표면온도가 약 106℃이면 전선 도체온도는 117℃까지 상승하였을 것이다.
| 보강심+도체층 | 복합피복체 두께 | 복합 피복체 열전도도 (W/mK) |
정격 전류 (A) |
도체층 온도 (℃) |
전선 표면 온도 (℃) |
|||||
| 구성 (소선수/외경) |
외경 | 반도전 | 절연 | 피복 | ||||||
| Al | St. | (mm) | (mm) | (mm) | (mm) | |||||
| 실시예 1 | 18/SB | 1/3.2 | 15.4 | 0.6 | 1.7 | 1.7 | 1.0 | 541 | 110 | 106 |
| 비교예 1 | 18/SB | 1/3.2 | 15.4 | 0.6 | 1.7 | 1.7 | 0.33 | 395 | 90 | 84 |
실시예 1: 열가소성 고분자 복합체 절연전선(도체 공칭단면적, 160mm2)
비교예 1: XLPE 절연전선
(도체 공칭단면적, 160mm2)
본 발명의 제 2 실시예에 따르는 실시예 2및 비교예 2를 상기 열 전달 방정식을 이용하여 KS C 3313에 따르는 옥외용 비닐 절연전선 규격의 실시예 2 전선과 비교예 2 전선 내에서의 열 거동 해석 결과를 표 2에 실었다.
여기서, 열가소성 고분자 복합체로 구성된 절연층의 열전도도는 0.7 W/mK 으로 산정하였다.
| 도체층(Cu) | 절연층 | 정격전류 (A) |
도체층 최대온도 (℃) |
전선 표면 온도 (℃) |
||
| 공칭 단면적 | 두께 | 열전도도 | ||||
| (mm2) | (mm) | W/mK | ||||
| 실시예 2 | 22 | 1.2 | 0.70 | 160 | 90.0 | 87.6 |
| 비교예 2 | 22 | 1.2 | 0.25 | 112 | 70.0 | 67.5 |
실시예 2: 열가소성 고분자 복합체 절연전선
비교예 2: PVC 절연전선
표 2에서 보는 바와 같이 실시예 2에서 정격전류가 160 A로 비교예 2의 정격전류 112 A보다 약 43% 증대되어 도체에 전류가 흐르게 되면 도체층 온도가 상승하면서 대기와의 온도차(대기온도: 40℃)에 의하여 열이 도체층으로부터 전도되어 절연층를 통하여 대기에 방출되면서 열 평형에 이르게 된다. 이 때의 전선 표면온도는 약 87.6℃이고 도체층 온도는 90.0℃ 이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르는 실시예 3, 4및 비교예 3, 4를 상기 열 전달 방정식을 이용하여 BS 7870-5에 따르는 ABC(Arial Bundled Cable) 절연전선 규격의 실시예 3, 4 전선과 비교예 3, 4 전선 내에서의 열 거동 해석 결과를 표 3에 실었다.
여기서, 열가소성 고분자 복합체로 구성된 절연층의 열전도도는 0.7 W/mK 으로 산정하였다.
| 도체층(Al) | 절연층 | 정격전류 (A) |
도체층 최대온도 (℃) |
전선 표면 온도 (℃) |
||
| 공칭 단면적 |
두께 | 열전도도 | ||||
| (mm2) | (mm) | W/mK | ||||
| 실시예 3 | 95 | 1.7 | 0.70 | 283 | 90.0 | 88.2 |
| 실시예 4 | 120 | 1.7 | 0.70 | 372 | 90.0 | 88.0 |
| 비교예 3 | 95 | 1.7 | 0.33 | 209 | 75.0 | 73.2 |
| 비교예 4 | 120 | 1.7 | 0.33 | 283 | 75.0 | 72.7 |
실시예 3, 4 : 열가소성 고분자 복합체 절연전선비교예 3, 4 : XLPE 절연전선
표 3에서 보는 바와 같이 실시예 3에서 정격전류가 283 A로 비교예 3의 정격전류 209 A보다 약 35% 증대되어 도체에 전류가 흐르게 되면 도체층 온도가 상승하면서 대기와의 온도차(대기온도: 40℃)에 의하여 열이 도체층으로부터 전도되어 절연층를 통하여 대기에 방출되면서 열 평형에 이르게 된다. 이 때의 전선 표면온도는 약 88.2℃이고 도체층 온도는 90.0℃ 이다.
비교예 4의 전선을 동일의 정격 전류 용량을 갖는 같은 단면적의 실시예 3의 전선으로 대체하면 도체 단면적 약 21%와 절연체 단면적 11%를 줄이게 되어 본 발명의 절연전선은 제조에 에너지가 많이 소비되어 온실가스 배출량이 많은 알루미늄과 플라스틱 사용량을 줄이는 친환경 효과가 있다.
[절연전선 제조]
아래 표 4에 나타난 바와 같은 구성 성분 및 함량으로 제조된 열가소성 고분자 복합 재료 컴파운드 펠릿을 압출기에 투입하여 실시예 1부터 4까지의 절연전선들을 제조하였다.
피복체를 구성하는 반도전층, 절연층 및 피복층(쉬스)의 기능 강화를 위한 각종 첨가제는 필요에 따라서 열가소성 고분자 복합 재료에 첨가하여 컴파운드 펠릿을 제조하였다.
비교예의 전선들은 제조사로부터 구입하였다.
아래 표 4에 기재된 함량의 단위는 중량부이다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3, 4 | |||
| 반도전층 | 절연층 | 피복층 | 절연층 | 절연층 | |
| 수지1 | 100gr. | 100gr. | 100gr. | 100gr. | 100gr. |
| 수지2 | 100phr | 80phr | 60phr | ||
| 수지3 | 20phr | 40phr | 100phr | 100phr | |
| 수지4 | 50phr | 50phr | 50phr | ||
| 수지5 | 50phr | 50phr | |||
| 증진제1 | 20phr | 3phr | 5phr | 5phr | 5phr |
| 증진제2 | 20phr | 2phr | 2phr | 2phr | |
| 증진제3 | 5phr | 2phr | 2phr | 2phr | 2phr |
| 증진제4 | 5phr | 2phr | 2phr | 2phr | |
수지1 : 플로필렌 블록코폴리머, 융점 164℃, MFR(230℃/2.16 kg)(g/min) 5, 밀도 0.90(g/cm3)수지2 : HDPE 융점 133℃, MFR(190℃/21.6 kg)(g/min) 2, 밀도 0.950(g/cm3)
수지3 : LDPE 융점 110℃, MFR(190℃/21.6 kg)(g/min) 2, 밀도 0.923(g/cm3)
수지4 : 폴리올레핀 엘라스토머 105℃ MFR(190℃/2.16 kg)(g/min) 6.6, 밀도 0.910(g/cm3)
수지5 : 폴리올레핀 엘라스토머 96℃ MFR(190℃/2.16 kg)(g/min) 6.6, 밀도 0.902(g/cm3)
증진제1 : 카본블랙
증진제2 : 그래파이트(graphite)
증진제3 : CNT
증진제4 : 그래핀(graphene)
[물성 평가]
<절연체의 기계적 특성>
실시예 1-4 및 비교예 1~4의 열 노화 전·후 절연체의 기계적 특성을 평가하였다.
실시예 1과 비교예1의 열 노화 전·후 절연체의 기계적 특성은 한국전력 표준규격 ES-6145-0021(트래킹억제형 수밀 알루미늄 피복강심 알루미늄 절연전선)에 따라서 확인하였다.
비교예 1의 열 노화 조건은 ES-6145-0006에 따라서 120±2℃의 유통 공기 중에 120시간 놓아둔 후 꺼내서 다시 실온 (24±8℃)에서 4시간 방치한 후 96시간 이내에 측정하였다.
실시예 1의 열 노화 조건은 정상 가동 조건하(비교예 1: 90℃, 실시예 1: 110℃)에서 같은 수명을 보장한다는 가정 하에서 ES-6145-0006의 열 노화 조건을 참고하여 144±2℃의 유통 공기 중에 120시간 놓아둔 후 꺼내서 다시 실온 (24±8℃)에서 4시간 방치한 후 96시간 이내에 측정하였다.
시험 통과 기준은 인장강도 및 신장률은 열 노화 전 값의 80% 이상이어야 한다.
실시예 2와 비교예 2의 열 노화 전·후 절연체의 기계적 특성은 KS C IEC 60811에 따라서 확인하였다.
비교예 2의 열 노화 처리는 KS C IEC 60502-1에 따라서 100±2℃의 유통 공기 중에 168시간 놓아둔 후 꺼내서 다시 실온 (24±8℃)에서 16시간 유지하였다. 열 노화 처리 후 기계적 특성을 측정하였다.
실시예 2의 열 노화 조건은 정상 가동 조건하(비교예 2: 70℃, 실시예 2: 90℃)에서 같은 수명을 보장한다는 가정 하에서 KS C IEC 60502-1의 열 노화 조건을 참고하여 135±3℃의 유통 공기 중에 168시간 놓아둔 후 꺼내서 다시 실온 (24±8℃)에서 16시간 유지하였다. 열 노화 처리 후 기계적 특성을 측정하였다.
시험 통과 기준은 인장강도 및 신장률의 변화율은 열 노화 전 값의 ±25% 이어야 한다.
실시예 3, 4와 비교예 3, 4의 열 노화 전·후 절연체의 기계적 특성은 KS C IEC 60811에 따라서 확인하였다.
비교예 3, 4의 열 노화 처리는 KS C IEC 60502-1에 따라서 135±2℃의 유통 공기 중에 168시간 놓아둔 후 꺼내서 다시 실온 (24±8℃)에서 16시간 유지하였다. 열 노화 처리 후 기계적 특성을 측정하였다.
실시예 3, 4의 열 노화 조건은 정상 가동 조건하(비교예 3, 4: 75℃, 실시예 3, 4: 90℃)에서 같은 수명을 보장한다는 가정 하에서 KS C IEC 60502-1의 열 노화 조건을 참고하여 135±3℃의 유통 공기 중에 168시간 놓아둔 후 꺼내서 다시 실온 (24±8℃)에서 16시간 유지하였다. 열 노화 처리 후 기계적 특성을 측정하였다.
시험 통과 기준은 인장강도 및 신장률의 변화율은 열 노화 전 값의 ±25% 이어야 한다.
<절연체의 열전도도 특성>
상기 표 4에 나타난 바와 같은 구성 성분 및 함량으로 제조된 열가소성 고분자 복합 재료 컴파운드 펠릿을 판상 틀에 주입하여 프레스로 가열 압축시켜 판재 시료를 제작하여 ASTM E2585에 따라서 열 확산율을 측정하여 열전도도를 구하였다.
<반도전층의 고온 체적저항율>
실시예 1과 비교예 1의 내부반도전층의 고온 체적저항율 값을 한국전력 표준규격 ES-6145-0021(트래킹억제형 수밀 알루미늄 피복강심 알루미늄 절연전선)에 따라서 측정하였다.
비교예 1의 시험은 90±1℃로 예열된 오븐에 시료를 넣어 24시간 후 시료의 저항을 구하였다.
실시예 1의 시험은 110±1℃로 예열된 오븐에 시료를 넣어 24시간 후 시료의 저항을 구하였다.
시험 통과 기준은 1000Ω-m 이하이어야 한다.
실시예 1의 기타 물성은 한국전력 표준규격 ES-6145-0021(트래킹억제형 수밀 알루미늄 피복강심 알루미늄 절연전선)에 따라서 이상이 없음을 확인하였다.
실시예 2의 기타 물성은 한국전력 표준규격 ES-6145-0013(옥외용 비닐 절연전선)에 따라서 이상이 없음을 확인하였다.
실시예 3, 4의 기타 물성은 BS 7870-5 0.6/1(1.2) kV(AL/XLPE insulated Arial Bundled Cable)에 따라서 이상이 없음을 확인하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | |
| 반도전층 체적저항율 Ω-m |
50 (110℃) |
< 1000 (90℃) |
||||||
| 상온인장강도 N/mm2 |
13.5 | 14.1 | 12.9 | 13.1 | 13.9 | 14.0 | 12.8 | 13.0 |
| 상온신장율 % |
250 | 202 | 240 | 235 | 260 | 210 | 260 | 215 |
| 열노화후 인장강도 변화율 % |
17 | 11 | 7 | 7 | 12 | 17 | 14 | 11 |
| 열노화후 신장율 변화율 % |
15 | 13 | 9 | 10 | 16 | 15 | 19 | 17 |
상기 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 절연전선
10 : 보강심
20 : 도체층
30 : 반도전층
40 : 절연층
50 : 피복층
10 : 보강심
20 : 도체층
30 : 반도전층
40 : 절연층
50 : 피복층
Claims (7)
- 최소한 하나의 도체층과 열가소성 고분자 재료와 열전도도 증진제의 복합체로 이루어진 최소한 하나의 절연층을 포함하며, 상기 절연층 외부에 상기 복합체로 이루어진 피복층을 포함할 수 있으며, 상기 도체층과 절연층 사이에 상기 복합체로 이루어진 내부 반도전층을 포함할 수 있으며, 상기 절연층과 상기 피복층 사이에 상기 복합체로 이루어진 외부 반도전층을 포함할 수 있으며, 상기 도체층 내부에 전선의 인장력을 보강하는 보강심을 포함할 수 있는 절연전선에 있어서,
열전도도가 0.5 W/mK 이상인 열가소성 고분자 복합재료로 구성되는 피복체를 가지는 것을 특징으로 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연전선의 반도전층은 열 전도도가 0.5 W/mK 이상인 열가소성 고분자 복합재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열가소성 고분자 복합재료는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 상기 열가소성 고분자 복합재료의 기저 수지로서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 열전도성 물질 5 내지 60중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연전선의 절연층은 열 전도도가 0.5 W/mK 이상인 열가소성 고분자 복합재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 열가소성 고분자 복합재료는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크 등으로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 상기 열가소성 고분자 복합재료의 기저 수지로서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열전도성 물질 1 내지 20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선.
- 제 1 항에 있어서,
상기 절연전선의 피복층은 열 전도도가 0.5 W/mK 이상인 열가소성 고분자 복합재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선.
- 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 열가소성 고분자 복합재료는 알루미늄 질화물(Aluminium nitride), 보론 질화물(BN) 등의 질화물, 알루미늄 산화물(Aluminium oxide), 바륨티타네이트(BaTiO3), 아연 산화물(ZnO) 등의 금속 산화물, 카본 블랙, 카본나노튜브, 탄소 섬유, 그래핀, 흑연(Graphie) 등의 탄소 물질, 은(Ag), 구리(Cu) 등의 금속 분말, 칼슘 카보네이트(CaCO3) 마그네타이트(Magnetite), 탈크로 이루어진 광물질 군에서 선택되는 1종 이상의 열전도성 물질의 혼합물을 상기 열가소성 고분자 복합재료의 기저 수지로서 열가소성 폴리올레핀계 고분자 수지 100중량부에 대하여, 상기 열전도도성 물질 1 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도율이 높은 열가소성 고분자 복합재료로 이루어진 피복층을 갖는 친환경 절연전선.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118994766A (zh) * | 2024-10-18 | 2024-11-22 | 广东坚宝电缆有限公司 | 一种低碳耐高温阻燃材料及其制备方法 |
Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20220061038A (ko) | 2020-11-05 | 2022-05-12 | 엘에스전선 주식회사 | 비가교 절연 조성물 및 이로부터 형성된 절연층을 갖는 전력 케이블 |
-
2022
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Non-Patent Citations (1)
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| United States Patent 11,254,810(PCT filed 2016.12.15.) |
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|---|---|---|---|---|
| CN118994766A (zh) * | 2024-10-18 | 2024-11-22 | 广东坚宝电缆有限公司 | 一种低碳耐高温阻燃材料及其制备方法 |
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