KR100489337B1 - 부식방지 및 전도성 코팅제 및 이로 코팅된 동마일라테이프 - Google Patents

Abstract

차폐 및 표면 전도성 기능을 요하는 모든 제품에 사용되는 동마일라 테이프는 최소 30년간 변색 및 부식이 발생되지 않아야 하는 데, 기존에 수입에 의존해 사용되던 진공점착식 크롬도금의 방법에 의한 동마일라 테이프는 제조공정이 복잡하고 고가의 외국 설비투자를 필요로하는 바, 50∼60%의 원가 상승을 유발하여 소비자의 개발 요구가 높아지고 있는 실정이다.

이에, 본 발명은 셀룰로스, 아미드 공중합체, 비닐수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 전도성 안료, 안료, 진주분, 마이카나이트, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸 아세테이트, 시클로 헥산로 이루어진 부식방지 및 전도성 코팅제를 제공하여, 외국설비 투자를 지양하고 당사의 기존 설비를 이용하여 약품처리만으로 수입에 의존하던 고가의 동마일라 테이프보다 성능이 우수하고 저렴한 생산원가로 국내외에 공급할 수 있는 제품을 제공할 수 있어 동조업계의 파급효과가 클 것으로 예상된다.

Description

부식방지 및 전도성 코팅제 및 이로 코팅된 동마일라 테이프 {ANTICORROSIVENESS AND CONDUCTIVE COATING COMPOSITION, AND COPPER MYLAR TAPE WITH IT}

본 발명은 부식방지 및 전도성 코팅제가 코팅된 동마일라 테이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제어용 케이블에서 정전차폐의 기능을 가진 동마일라 테이프에 셀룰로스, 아미드공중합체, 비닐수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 전도성 안료, 안료, 진주분, 마이카나이트, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸 아세테이트 및 시클로 헥산으로 이루어진 부식방지 및 전도성 코팅제를 코팅한 동마일라 테이프와 이의 코팅제를 동마일라 테이프에 코팅하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 케이블은 용도에 따라 전력용 케이블과 제어용 케이블 등으로 나눌 수 있는 데, 이중 제어용 케이블인 경우, 고전압과 고전류와 같은 주변 상황에 따라 제어 신호의 전송에 문제가 생길 수가 있다.

이에, 제어용 케이블에는 상기의 문제를 해결하기 위해 케이블 안에 제어 신호를 안전하게 보호 할 수 있는 차폐층을 형성시켜 사용하고 있다.

이때, 도 1은 종래의 제어용 케이블의 기본적인 구조를 간략히 나타낸 요부 절개 사시도로, 종래의 제어용 케이블에 있는 차폐층의 위치와 역할을 쉽게 설명하고자 인용하였는 데, 도시된 바와 같이, 심선도체(11)의 절연피복(12)의 외면에 테이핑된 바인더 테이프(13)와, 상기 바인더 테이프(13)의 외면에 감겨진 차폐층(14)과 상기 차폐층(14) 외면에 더 테핑된 바인더 테이프(15) 및 상기 바인더 테이프(15)의 외면에 감겨진 시스(16)를 포함하는 이심 케이블의 구조를 보여주고 있다.

그리고, 케이블에 사용되는 차폐층은 고압이나 고전류의 환경에서 제어용 케이블의 제어 신호가 송신 시 장애를 받지 않게 하는 역할을 하는 데, 차폐할 대상에 따라 크게 정전 차폐와 전자 차폐인 두가지가 알려져 있다.

이 중, 전자차폐는 제어용 케이블 주변에 전압과는 관계없이 큰 전류가 흐를때 필요한 차폐로, 동 테이프와 철 테이프를 동시에 감거나 또는 알루미늄 시스 (sheath)를 하고, 그 외면에 다시 철 테이프를 1∼2 매 겹쳐서 차폐층을 형성하는 데, 이때 차폐층의 양단에 어스선(drain wire)을 접지해야 하는 것으로 알려져 있으며, 정전차폐는 제어용 케이블의 주변에 고압선이 있는 경우에 필요한 차폐로서, 알루미늄마일라테이프, 동(銅) 테이프, 알루미늄 테이프 등을 감거나 동선을 편조(編組)하여 차폐층을 형성하여 사용되고 있는데, 이 중 동마일라 테이프가 일반적으로 많이 선호되고 있다.

이는 동이 알루미늄과 비교할때 부식성에서는 떨어지지만, 전도성과 차폐율에서는 우수하기 때문이다.

하지만, 종래 시중에 주로 판매되고 있는 동마일라 테이프는 동박(銅薄, Copper foil)은 제조단가를 낮추기 위해 동 박의 일면에 폴리에스테르(PS) 필름층을 접착한 것을 사용함으로써, 케이블 내의 절연피복 등의 고무제품에서 발생되는 가스, 산소, 염화나트륨가 폴리에스테르가 접착이 안된 동박의 일면에 직접 접촉되면서 부식 또는 변색의 속도가 증가되어 케이블 자체의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

그리고, 이의 문제를 해결하기 위해 도 2에서 도시된 바와같이, 진공상태에서 동 박의 양표면에 황산 등의 산처리를 한 후 코로나 처리를 하여 미세한 홈(26)을 형성시키고, 홈이 형성된 동 표면에 크롬 코팅층(22)을 하는 진공점착식 코팅방법을 사용하여 동 표면의 부식 및 변색을 방지하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이와같은 방식은 동 표면에 강제적으로 미세한 홈(26)을 형성시킴으로써, 동 박 자체의 유연성 및 내구성을 저하시키는 요인이 되고 있으며, 크롬 도금층이 염화나트륨에 오염될 시 동 표면에 흔적이 남거나 새파랗게 변색이 되는 단점이 있다. 뿐만아니라 진공 점착식을 채택함으로써 고가의 제조 설비를 필요로 하여 제조비용이 상승되는 문제점이 있다.

이때, 도 2는 상술한 문제점을 알기 쉽게 설명하고자, 종래 진공증착식에 의한 동마일라 테이프의 구조의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 인식하고, 이를 개선하기 위해, 종래의 진공점착식에 의한 크롬 도금의 동마일라 테이프와 비교시, 주변 조건에 의해 동 표면이 부식되거나 변색되지 않으면서, 기존의 장비로 동 표면에 간단하게 코팅할 수 있는 부식방지 및 전도성 코팅제 및 이의 코팅방법을 개발하고자 하였다. 그럼으로써, 제어용 케이블에 본 발명에 따라 제조된 동마일라 테이프를 제공하여 케이블의 수명을 장기간 연장하고자 하였으며, 특히 원자력 발전소용과 선박용 케이블에 사용하는 데 목적이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 동마일라 테이프에 사용되는 신규한 부식방지 및 전도성 코팅제를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 부식방지 및 전도성 코팅제가 동박에 코팅된 동마일라 테이프를 제공하는 것이다.

또한, 상기 동마일라 테이프가 포함된 정전차폐용 케이블을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 히드록시 알킬 셀룰로즈와 히드록시 메틸 셀룰로즈와 히드록시 에틸 셀룰로즈로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 셀룰로즈 7∼12 중량%, 폴리 아미드 4∼6 중량%, 비닐수지 6∼10중량%, 아크릴 수지 1∼3중량%, 우레탄 수지 5∼9 중량%, 전도성 안료 11∼17중량%, 안료 6∼10 중량%, 진주분 8∼12 중량%, 합성 운모 1∼3 중량%, 톨루엔 8∼12 중량%, 메틸에틸케톤 12∼18 중량%, 에틸 아세테이트4∼6 중량%, 시클로 헥산 3∼5 중량%로 이루어진 부식방지 및 전도성 코팅제를 제공한다.

이때, 본 발명의 전도성 코팅제는 셀룰로스 9∼9.5 중량%, 아미드 공중합체 5∼5.5 중량%, 비닐수지 8∼8.5 중량%, 아크릴 수지 2∼2.5 중량%, 우레탄 수지 7∼7.5 중량%, 전도성 안료 14∼15중량%, 안료 8∼8.5 중량%, 진주분 10∼11 중량%, 마이카나이트 2∼2.5 중량%, 톨루엔 10∼11 중량%, 메틸에틸케톤 15∼16 중량%, 에틸 아세테이트 5∼5.5 중량%, 시클로 헥산 4∼4.5 중량%로 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

이는 상기 성분들의 적합한 배합에 의해서만 본 발명이 목적하는 동마일라 테이프의 동 표면 변색 및 부식방지의 효과를 나타낼 수 있고, 상기 성분별 배합비 이하로 벗어나거나 그 이상으로 조성이 되면, 나머지 다른 성분의 함량이 줄거나 과도하게 되어, 각 성분의 조합에 따른 바람직한 효과가 나타나지 않기 때문이다.

또한, 다른 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제 1항 기재의 전도성 코팅제가 동박에 코팅된 동마일라 테이프를 제공한다.

또 다른 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 동마일라 테이프가 포함된 정전차폐용 케이블를 제공한다.

본 발명의 부식방지 및 전도성 코팅제가 코팅된 동마일라 테이프는 주위에 고압선이나 큰 전류가 발생되는 장소에 연결되어 사용되는 제어용 케이블에 주로 이용하는데, 이는 고압이나 고전류에 의해 제어 신호가 오작동을 일으킬 수 있는 유도장애를 본 발명의 동마일라 테이프가 차폐할 수 있기 때문이다.

그리고, 본 발명의 코팅제가 코팅된 동마일라 테이프는 발전소나 선박 등 특수한 장소에서 사용되는 제어용 케이블에 사용하는 것이 바람직하나, 제어용 케이블 이외에도 용도에 따라 어떠한 케이블에서도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 코팅제는 차폐기능을 요하는 모든 제품에 사용할 수 있다.

그리고, 본 발명의 코팅제가 코팅된 동 테이프는 케이블 내 클로로프렌 고무(CR)과 같은 고무제품의 절연피복 등에서 발생되는 가스, 산소, 염화나트륨 (NaCl)에 의해 동 테이프가 손상이 가는 것을 억제하고, 도전율을 99.8∼103%로 유지한다.

또한, 본 발명에 의한 동마일라 테이프는 도 1과 같이, 이심 케이블은 물론 단심과 다심 케이블에 사용한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하자면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 부식방지 및 전도성 코팅제에 포함되는 각종 성분과 효능 내지는 용도는 하기 표 1과 같다. 이때, 표 1의 자료는 등을 참조하여 나타낸 것이다.

성분명	효능(용도)
셀룰로즈	내마모성, 부식증강제, 접착제, 증점제
아미드 공중합체	내열성, 내자외선, 부식방지
비닐수지	유연성, 내산성, 내자외선성, 동부식방지, 방습
아크릴 수지	내마모성, 도막 강도를 높임, 약품간 융합성 증가
우레탄 수지	황변 억제,접착제, 유연성
전도성 안료	전도용, 은폐성, 내산·알카리성, 내광성, 내열성
안료	색 발현
진주분(공업용)	황변 억제
마이카나이트(합성 운모)	내열성, 전기 절연성
톨루엔	유기용제
메틸에틸케톤	유기용제
에틸 아세테이트	유기용제, 절연
시클로 헥산	유기용제

따라서, 이와같은 효과를 가진 성분들의 적절한 배합에 따른 상호 반응에 의해 본 발명의 원하는 효과를 달성할 수 가 있는 것이다.

본 발명에서 사용하는 셀룰로즈(Cellulose)는 히드록시 알킬 셀룰로즈등을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 히드록시 메틸 셀룰로즈, 히드록시 에틸 셀룰로즈를 사용한다.

그리고, 상기 아미드 공중합체는 통상적인 아미드계 공중합체면 사용이 가능하며, 바람직하게는 폴리 아미드를 사용한다.

또한, 상기 비닐 수지는 통상적인 비닐 수지면 사용이 가능하며, 바람직하게는 폴리염화비닐 수지를 사용한다.

그리고, 아크릴 수지(Acrylic)는 투명 아크릴을 사용한다.

또한, 우레탄 수지(Urethane)도 투명 우레탄를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전도성 안료(Conductive pigment)는 백색안료인 산화티탄과 산화아연을 사용할 수 있는데, 착색력과 은폐력이 우수한 산화티탄을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 안료(Pigment)는 무기 안료를 사용할 수 있는데, 소비자층의 요구에 따라 다영한 색상의 안료를 사용한다.

상기 진주분(Pearl)은 통상적으로 시판되고 있는 공업용 진주를 사용한다.

한편, 본 발명의 부식방지 및 전도성 코팅제는 상기 성분들을 아래와 같은 공정을 거쳐 제조한다.

[제 1공정] 수지 원료 용해

셀룰로즈, 아미드 공중합체, 비닐수지, 아크릴 수지,우레탄 수지, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 에틸 아세테이트, 시클로 헥산의 적당량을 용해탱크에 넣은 후 용해한다.

[제 2공정] 혼합

제 1공정에서 얻은 용해된 조성물에 전도성 안료, 안료, 진주분, 마이카나이트(합성 운모)를 적당량 넣고 균일하게 혼합한다.여기서, 상기 마이카나이트로 합성 운모를 사용할 수 있는데, 통상적으로 본 발명의 분야에서 널리 통용되고 있는 명칭인 것입니다.그리고, 상기 적당량은 본 발명의 히드록시 알킬 셀룰로즈와 히드록시 메틸 셀룰로즈와 히드록시 에틸 셀룰로즈로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 셀룰로즈 7∼12 중량%, 폴리 아미드 4∼6 중량%, 비닐수지 6∼10중량%, 아크릴 수지 1∼3중량%, 우레탄 수지 5∼9 중량%, 전도성 안료 11∼17중량%, 안료 6∼10 중량%, 진주분 8∼12 중량%, 합성 운모 1∼3 중량%, 톨루엔 8∼12 중량%, 메틸에틸케톤 12∼18 중량%, 에틸 아세테이트4∼6 중량%, 시클로 헥산 3∼5 중량%로 이루어진 각각의 구성성분의 중량% 범위내에서의 적정량을 사용하는 것을 의미한다.

[제 3공정] 밀링

제 2공정을 거쳐 혼합된 조성물을 분사기를 통해 분사함으로써, 뭉쳐져 있는 부위를 확실하게 분쇄한다.

[제 4공정] 교반

제 3공정에 의해 분쇄된 조성물을 서서히 교반한다.

[ 제 5 공정] 품질검사 및 포장

제 4공정으로 제조된 코팅제를 검사하고 포장하여 상품화한다.

상기와 같이 완성된 본 발명의 부식방지 및 전도성 코팅제는 케이블에 사용되는 동박(Copper foil)에 코팅을 한다.

이때, 본 발명에 의한 코팅제는 동박의 면에 0.05∼0.07 ㎛의 두께가 되도록 코팅을 하는 것이 바람직하다.

이는, 0.05㎛ 이하의 두께가 되면 효과가 미미하고, 0.07㎛이상이 되면 평활도 유지가 어렵기 때문에 작업이 용이하지 않게 되기 때문이다.

한편, 동마일라 테이프에 본 발명의 코팅제를 그대로 코팅하는 것 보다는 미리 벤토나이트로 코팅된 동테이프를 사용하면 본 발명의 효과를 더욱 가질 수 있다. 다만, 생산단가가 상승하므로 경우에 따라 적절하게 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 코팅제는 드라이 라미네이팅 방식을 사용하여 코팅하는 것이 바람직하고, 이외에도 상기의 조건을 충족할 수 있는 통상의 코팅 방법을 이용하여도 무방하다.

또한, 본 발명의 동마일라 테이프는 통상적인 동마일라 테이프에 도 3과 같은 층상 구조가 형성되게 코팅하는 것이 바람직하다. 이는 절연피복(12)에서 발생되는 가스, 산소, 염화나트륨이나 접착층에 의해 동마일라 테이프가 부식되거나 손상되는 것을 억제하기 때문이다.

그러나, 종래의 진공점착방식의 크롬 도금방식의 효과보다 우수하다면,본 발명의 동마일라 테이프가 상기 층상구조만 갖는 것으로 한정하는 것은 아니다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

[실시예 1] 본 발명의 전도성 코팅제 제조

먼저, 히드록시 에틸 셀룰로즈 9.5g, 폴리 아미드 5.5g, 비닐수지 8g, 아크릴 수지 2g, 우레탄 수지 7 g, 톨루엔 10g , 메틸에틸케톤 15g, 에틸 아세테이트 5g, 시클로 헥산 4g을 용해 탱크에 넣고 용해시켰다.이후, 상기에서 얻은 용해된 조성물에 산화티탄 14g(전도성안료), 분홍 안료 8g , 진주분 10g, 마이카나이트 2g(합성 운모2g)을 넣고 균일하게 혼합하였다.

상기 혼합된 조성물을 분사기로 분사하면서 사용하여 미세하게 분쇄하는 밀링공정을 거치게 하였다.

그런다음, 다시 교반을 하여 본 발명의 전도성 코팅제를 완성하였다.

[실시예 2] 본 발명의 동 테이프 제조

상기 실시예 1에서 완성된 코팅제는 동박에 0.07㎛정도의 두께로 균일하게 코팅을 하였다.

이때, 본 발명의 동마일라 테이프 완제품을 제조하기 위해 아래와 같은 네 단계의 공정을 거치면서 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 동마일라 테이프를 완성하였다.

제 1 공정: PET 필름층에 핑크 색상 코팅층을 합지한 후 경화시켰다.

제 2 공정: 동박의 일측면에 상기 실시예 1에서 제조한 코팅제를 드라이 라미네이션 방식으로 코팅한 후 경화시켰다.

제 3 공정: 상기 경화된 PET 필름층과 상기 동박의 코팅층을 합지하여 경화시켰다.

제 4 공정: 상기 제 3 공정의 동박에서, 상기 PET층의 타측면에 다시 본 발명의 코팅제를 코팅한 후 경화시켰다.

[실험예]

본 실험은 고온의 조건에서 본 발명의 동마일라 테이프가 부식 또는 변색되는 정도를 육안으로 확인하고자 하였다.

먼저, 실험할 시료는 상기 실시예 2에서 제조된 동마일라 테이프로부터 폭 10 m, 길이 100 m를 절취한 시편에 원자력 케이블 내부 블랭크 공간을 채우는 고무 스트링을 태핑(taping)하여 제조한 것을 사용하였다.

그리고, 105℃의 드라이 오븐에 상기 시료를 넣은 후 24시간동안 처리한 후, 상온에 방치하면서 동마일라 테이프의 변색 유무를 확인하였다.

그 결과, 본 발명의 동마일라 테이프에서는 어떠한 부식 또는 변색을 발견할 수 없었다.

이와같이, 본 발명은 동박에 간단한 처리로 코팅할 수 있는 신규한 부식방지 및 전도성 코팅제를 제공하고, 이로부터 종래의 차폐효과를 가지면서 오랜기간동안 동에 대한 부식및 변색을 방지하는 효과가 있다.

이에, 케이블의 수명을 연장시켜주고, 기존의 설비를 이용하여 간단히 제조할 수 있으며, 고가의 설비 투자를 할 필요가 없기때문에, 종래보다 50% 정도의 저가로 공급할 수 있다.

특히, 30년이상 장기간 사용해야하는 원자력발전소용 케이블이나 해풍으로 인해 부식이 잘 발생되는 선박용 케이블에 본 발명의 동마일라 테이프를 적용하여 케이블의 수명을 연장할 수 있게 하였다.

따라서, 본 발명의 부식방지 및 전도성 코팅제와 이를 사용하여 제조한 동마일라 테이프는 타 제품에 비해 경쟁력이 우수하여, 100% 수입에 의존하던 고가의 동마일라 테이프를 대체할 수 있어 동종업계의 파급효과가 클 것으로 예상된다.

도 1은 종래의 제어용 케이블의 기본적인 구조를 간략히 나타낸 요부 절개 사시도,

도 2는 종래 진공점착방식으로 제조된 동마일라 테이프의 단면도

도 3은 본 발명의 실시예 의해 부식방지 및 전도성 코팅제가 코팅된 동마일라 테이프의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10 : 제어용 케이블 11: 심선도체

12: 절연피복 13, 15: 바인더 테이프

14: 차폐층 16: 시스

21, 31: 동박(銅薄, copper foil) 22, 32: 코팅층

23, 33: 접착층 24, 34: 폴리에스테르 색상코팅층

25, 35: 폴리에스테르 필름층 26: 홈

Claims (5)

1. 히드록시 알킬 셀룰로즈와 히드록시 메틸 셀룰로즈와 히드록시 에틸 셀룰로즈로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 셀룰로즈 7∼12 중량%, 폴리 아미드 4∼6 중량%, 비닐수지 6∼10중량%, 아크릴 수지 1∼3중량%, 우레탄 수지 5∼9 중량%, 전도성 안료 11∼17중량%, 안료 6∼10 중량%, 진주분 8∼12 중량%, 합성 운모 1∼3 중량%, 톨루엔 8∼12 중량%, 메틸에틸케톤 12∼18 중량%, 에틸 아세테이트4∼6 중량%, 시클로 헥산 3∼5 중량%로 이루어진 부식방지 및 전도성 코팅제.
2. 제 1항 기재의 코팅제가 동 박에 코팅된 동마일라 테이프.
3. 제 2항에 있어서, 상기 코팅은 두께가 0.05∼0.07㎛인 것을 특징으로 하는 동마일라 테이프.
4. 삭제
5. 삭제