KR102279709B1 - 경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물 - Google Patents

경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR102279709B1
KR102279709B1 KR1020190139688A KR20190139688A KR102279709B1 KR 102279709 B1 KR102279709 B1 KR 102279709B1 KR 1020190139688 A KR1020190139688 A KR 1020190139688A KR 20190139688 A KR20190139688 A KR 20190139688A KR 102279709 B1 KR102279709 B1 KR 102279709B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coated
metal
silicone elastomer
heat
triazinethiol
Prior art date
Application number
KR1020190139688A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210053720A (ko
Inventor
김상범
최병권
박은수
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020190139688A priority Critical patent/KR102279709B1/ko
Priority to US17/086,458 priority patent/US11594347B2/en
Publication of KR20210053720A publication Critical patent/KR20210053720A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102279709B1 publication Critical patent/KR102279709B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/46—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes silicones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0021—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with joining, lining or laminating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/28—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen sulfur-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/38—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment
    • C08G77/382—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon
    • C08G77/392—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen or silicon containing sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5415—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
    • C08K5/5419—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond containing at least one Si—C bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/544—Silicon-containing compounds containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/548—Silicon-containing compounds containing sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/08—Oxygen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C08L83/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C09D183/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen, and oxygen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/47—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes fibre-reinforced plastics, e.g. glass-reinforced plastics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/12—Braided wires or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H01B7/0208—Cables with several layers of insulating material
    • H01B7/0225—Three or more layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • H01B7/421—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

본 발명은 실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하는 방열 실리콘 탄성체를 절연전선 피복에 응용하는 것으로, 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조하는 제1단계; 접착향상제가 코팅된 도체의 외주연에 절연층을 형성하여 절연전선을 제조하는 제2단계; 상기 절연전선의 외주연에 금속섬유사를 편조하여 경량차폐층을 형성하는 제3단계; 및 상기 경량차폐층 외주연에 방열 실리콘 탄성체로 된 피복층을 형성하는 제4단계를 포함하는 것인 절연피복전선 제조방법 및 이에 따라 제조된 방열성, 절연성, 내연성 및 경량성이 향상된 절연피복전선에 관한 것이다.

Description

경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물{Radiation-resistant silicone elastomer insulating wire coating composition having a light shielding layer}
본 발명은 실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하는 방열 실리콘 탄성체를 절연전선 피복에 응용하는 것으로, 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조하는 제1단계; 접착향상제가 코팅된 도체의 외주연에 절연층을 형성하여 절연전선을 제조하는 제2단계; 상기 절연전선의 외주연에 금속섬유사를 편조하여 경량차폐층을 형성하는 제3단계; 및 상기 경량차폐층 외주연에 방열 실리콘 탄성체로 된 피복층을 형성하는 제4단계를 포함하는 것인 절연피복전선 제조방법 및 이에 따라 제조된 방열성, 절연성, 내연성 및 경량성이 향상된 절연피복전선에 관한 것이다.
최근들어 우리 일상생활 주면에 스마트폰 (Smartphone) 이나 태블릿피씨 (tablet PC)를 비롯한 다양한 디지털 (digital) 전자기기들이 생활필수품으로 자리 잡고 있으며, 최근 들어서는 디바이스 컨버젼스 (device convergence)라 하여 다양한 기능의 디바이스들이 하나의 디바이스로 통합되는 경우도 많이 살펴볼 수 있다.
이런 고집적화 기술은 필연적으로 전자기기의 수명단축과 성능저하, 고장 등의 주된 원인이 되는 열을 발생시키기 때문에 열을 외부로 효과적으로 배출시킬 수 있는 방열기술의 필요성이 점점 더 증대되고 미래의 전자기기들이 보다 소형화, 다기능화 될 것으로 예상되기 때문에 열관리기술의 필요성과 중요성이 점점 더 커질 것으로 예상 되고 있다.
이러한 전자기기의 발전은 근본적으로 반도체 (semi-conductor)의 고집적화 기술개발에 의한 것이지만, 이런 고집적화 기술은 필연적으로 전자기기의 성능저하, 수명단축과 고장 등의 주된 원인이 되는 열을 발생시키기 때문에 열을 외부로 효과적으로 배출시킬 수 있는 방열기술 (heat-sink technology)이 큰 이슈가 되고 있다.
따라서 미래의 전자기기들은 보다 경박단소, 다기능화 될 것으로 예상되기 때문에 방열 기술 및 소재의 개발 필요성과 중요성이 점점 더 커질 전망에 있다.
특히 차량의 고성능화가 이뤄지면서 여러 자동차 부품이 전자 부품으로 대체되고, 전자 부품의 소형화, 초박화 및 고밀도화로 인해 발열문제가 점차 증가하여 자동차 각 분야에서 방열소재에 대한 수요는 늘어나는 추세에 있다.
차량의 저연비화나 이산화탄소 배출 삭감의 요구로 인해 전기자동차나 하이브리드자동차라고 하는 전기차량의 보급이 급속히 진행되고 있으며 배터리 성능과 가격에 기인하는 주행 거리의 한계를 극복해야 하고 충전 인프라 구축 등 선결 과제가 산재하지만, 기술적으로 전기자동차는 더 이상 미래차가 아니라는 인식이 확장되고 있다.
전기자동차는 동력으로 전기를 사용하고 동력원은 주로 배터리, 인버터, 모터로 구성되어 있는데, 모터에 있어서는 차량의 구동이나 감속시의 에너지회생을 담당하고 있기 때문에 운전 조종성이나 연비향상의 관점에서 소형경량화와 고출력화가 동시에 요구되고 있다.
전기자동차는 12 V 축전지를 사용하는 내연기관 자동차와 달리 배터리 전압으로 100 ~ 400 V 정도, 더 나아가 일부 차량에서는 승압회로가 탑재되어 최대 650V의 고전압이 공급될 수 있도록 설계되고 있다.
전기모터 출력의 향상에는 구동에너지의 증가가 필요한 데, 전류를 증가할 경우는 동선의 선경을 굵게 할 필요가 있기 때문에 몸집이 커져버리고, 이에 비해 전압의 상승은 몸집이 커지는 것을 억제하면서도 고출력화가 가능하고, 전기차량에 있어서는 배터리전압으로 100 ~ 400V 정도, 더 나아가 일부차량에서는 승압회로가 탑재되어 최대 650V의 고전압으로 모터가 구동되게 된다.
따라선 이런 고전압을 제공하는 전기자동차의 고전압 와이어링 하네스 시스템은 주 동력원인 전기모터에 배터리의 전원을 공급하는 고전압 대전류 하네스 시스템으로 고전압 전자차폐 전선 및 커넥터로 구성되어 있다.
모터는 전기에너지를 기계적 에너지로 변환하는 기기로, 에너지를 전환하는 과정에서 열에너지를 발생시키며. 이러한 열에너지는 전기적 또는 기계적 성능을 저하시키는 주요 요인으로 작용됨. 특히 모터에 전기에너지를 공급하는 고전압 케이블은 다양한 운전 및 환경조건에서 안정된 성능을 발휘할 수 있도록 개발되어야 되며, 전력손실이 발생할 경우 적절한 방열 시스템을 이용하여 열적으로 관리해야 하는 필요가 발생된다.
방열소재는 전자기기뿐만 아니라 자동차, LED에도 쓰이고 있으며, 자동차의 경우 전 세계적으로 자동차의 차체의 전자화 추세로 인하여 차체 내의 전자기기 수요 및 전력사용량이 급속히 증대되고 있다. 반면에 사용되는 전자부품은 가볍고 작으면서도 기능에 있어 더욱 신뢰성이 요구되고 있다. 이러한 자동차용 전자소자의 고집적화 및 전력 사용량의 증대로 인하여 고성능의 정보기술 (information technology)-자동차 융합 고방열 소재부품 개발이 진행되고 있다.
현재 산업계에서 광범위하게 적용되는 방열소재는 고열전도 충진제와 고분자 소재 (polymer material)를 혼합 (compounding)한 복합소재 (composite material) 형태이다. 이와 같은 복합소재의 장점은 우수한 열전도도 성능과 용이한 가공성을 동시에 얻는 것이지만, 높은 열전도도를 얻기 위해 다량으로 투입하는 무기계 충진제 (inorganic filler)에 의해 가공성, 고분자 고유의 물리적 특성 저하 등의 문제가 존재하게 된다.
또한 고분자 소재의 일반적인 열전도도는 0.2 W/mK 수준으로 이는 고분자 내에 존재하는 각종 결함들에 의해 격자 진동모드 (phonon)가 대부분 산란되어 전파되지 않기 때문이다. 따라서 높은 열전도도를 가진 고분자 복합체를 구현하기 위해서는, 열전도 경로에 걸쳐 강한 공유결합으로 구성된 고분자 사슬이 끊기지 않고 연속적으로 이어져 있어야 하며, 이러한 조건이 만족될 경우 금속에 준하는 100 W/mK 수준의 열전도도가 구현되는 것으로 발표되고 있다.
이를 극복하기 위해 다수의 열전도성 고분자 복합소재가 개발되고 있으나 아직까지 무기계 충진제와 비교할 때 열전도도가 크게 낮거나 고가의 제조공정 등 근본적인 한계를 가지고 있다.
본 발명자들은, 향상된 방열성, 절연성 및 내연성을 갖는 경량의 절연피복전선을 제조할 수 있는 방법을 발굴하기 위해 예의 연구 노력한 결과, 무기적 성질과 유기적 성질을 동시에 갖는 고유의 양면성을 발휘하고 우수한 내열성, 내화학성, 전기절연성, 내마모성, 내후성 및 내오존성 등의 유리한 물성을 갖는 실리콘 탄성체를 기반으로 이에 실란처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 투입/배합하여 준비한 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 피복용 조성물을 사용하여 제조 가능함을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 제1양태는 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 함유하는 절연전선 피복용 조성물로서, 상기 방열 실리콘 탄성체는 실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하는 것인 절연전선 피복용 조성물을 제공한다.
본 발명의 제2양태는 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 포함하는 절연피복전선의 제조방법으로서, 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조하는 제1단계; 접착향상제가 코팅된 도체의 외주연에 절연층을 형성하여 절연전선을 제조하는 제2단계; 상기 절연전선의 외주연에 금속섬유사를 편조하여 경량차폐층을 형성하는 제3단계; 및 상기 경량차폐층 외주연에 방열 실리콘 탄성체로 된 피복층을 형성하는 제4단계를 포함하는 것인 절연피복전선 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제3양태는 접착향상제 코팅된 도체; 절연층; 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 편조하여 형성된 경량차폐층; 및 방열 실리콘 탄성체 컴파운드로 된 피복층; 순서로 포함하는 것인 절연피복전선을 제공한다.
본 발명의 제1양태는 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 함유하는 절연전선 피복용 조성물로서, 상기 방열 실리콘 탄성체는 실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하는 것인 절연전선 피복용 조성물을 제공한다.
상기 절연전선 피복용 조성물은 방열 실리콘 탄성체 컴파운드가 배합됨으로써 방열특성, 절연성, 내연성 및 경량성이 향상되는 것이다.
본 발명의 용어 '피복용'은 전선의 각 구성층 겉을 감싸는 용도를 의미한다.
본 발명의 상기 '실리콘 탄성체'는 분자구조상 주쇄인 실록산 결합(Si-O)에 기인하는 무기적 특성 때문에 일반 유기계 고무에 비해 내열성, 화학적 안정성, 전기절연성, 내마모성, 내후성, 내오존성 등이 매우 우수한 특징을 가진다.
본 발명의 상기 '방열 실리콘 탄성체'는 실리콘 탄성체에 방열제를 추가한 것으로 내열성, 절연기능 뿐만 아니라, 방열기능을 갖춰 안정성을 높일 수 있다. 구체적으로, 실란 표면처리된 내트랙킹제, 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 '실란 표면처리된 내트랙킹제'에서 내트랙킹제는 절연재료가 고압 전압하에서 전도로가 형성되어서 파손하는 것에 견디는 능력을 향상시키는 물질로서 실란 표면 처리시 내트랙킹제와 실리콘 탄성체 간의 접착성을 향상시킬 수 있다.
상기 내트랙킹제는 크게 금속산화물형 내트랙킹제와 수산화물형 내트랙킹제가 있다. 이 때 상기 내트랙킹제의 입자 직경은 10 내지 50 μm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
금속산화물형 내트랙킹제는 절연 복합체의 내전압 특성 향상을 위해 사용되며 마그네슘 옥사이드 (magnesium oxide)나, 알루미늄 옥사이드 (aluminium oxide), 티타늄 옥사이드 (titanium dioxide), 바나디움 옥사이드 (vanadium pentoxide), 크롬(III) 옥사이드 (chromium(III) oxide), 아이론(III) 옥사이드 (iron(III) oxide), 나켈 옥사이드 (nickel oxide), 몰리브덴 옥사이드 (molybdenum trioxide), 텅스텐 옥사이드 (tungsten trioxide) 등을 단독 내지 혼합하여 사용하나 이에 제한되지 않는다. 이 때 상기 금속산화물형 내트랙킹제는 용매 100 중량부 기준 40 중량부 미만일 경우 경제성이 떨어지고, 80 중량부 초과하여 첨가할 경우 계면접착성이 떨어진다.
수산화물형 내트랙킹제는 절연 복합체의 내전압 특성 향상을 위해 사용되며 아이론 히드록사이드 (iron hydroxide)나 칼슘 히드록사이드 (calcium hydroxide), 마그네슘 히드록사이드 (magnesium hydroxide), 알루미늄 히드록사이드 (aluminium hydroxide) 등을 단독 내지 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때, 이 때 상기 수산화물형 내트랙킹제는 용매 100 중량부 기준 20 중량부 미만일 경우 경제성이 떨어지고, 60 중량부 초과하여 첨가할 경우 계면접착성이 떨어진다.
상기 실란기는 비닐트리스 2-메톡시에톡시 실란 (vinyl tris 2-methoxyethoxy silane), 트리스(이소피로포시)비닐 실란 [tri(isopropoxy)vinylsilane], 아크릴옥시 3-메타크릴옥시프로필-트리메톡시 실란(acryloxy 3-metacryloxypropyl-trimethoxy silane), ß-(3,4-에폭시시클로헥실)-에틸트리메톡시실란(ß-(3,4 -epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane), 3-아미노프로필-트리에톡시 실란 (3-aminopropyl-triethoxy silane) 감마-우레이도프로필트리메톡시실란 (gamma-ureidopropyltrimethoxysilane), 감마-우레이도프로필트리에톡시실란 (gamma-ureidopropyltriethoxysilane), 3-아미노프로필트리메톡시실란 (3-aminopropyltrimethoxysilane), 3-아미노프로필트리에톡시실란 (3-aminopropyltriethoxysilane), 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란 (gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane)이나 감마-글리시독시프로필트리에톡시실란 (gamma-glycidoxypropyltriethoxysilane) 등이 단독 내지 혼합되어 사용되나 이에 제한되지 않는다. 이때, 실란의 농도가 용매에 대해 1 중량% 미만일 경우 내트랙킹제와 실리콘 탄성체에 대한 계면접착성이 떨어지고 2 중량% 이상일 경우 경제성이 떨어진다.
본 발명의 상기 '접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사'는 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 절단날 커터가 장착된 촙핑기(chopping machine)로 절단한 것을 의미한다.
본 발명의 또 하나의 양태는 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 포함하는 절연피복전선의 제조방법으로서, 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조하는 제1단계; 접착향상제가 코팅된 도체의 외주연에 절연층을 형성하여 절연전선을 제조하는 제2단계; 상기 절연전선의 외주연에 금속섬유사를 편조하여 경량차폐층을 형성하는 제3단계; 및 상기 경량차폐층 외주연에 방열 실리콘 탄성체로 된 피복층을 형성하는 제4단계를 포함하는 것인 절연피복전선 제조방법을 제공한다.
본 발명의 상기 '제1단계'는 ⅰ) 반응성 실란으로 표면처리된 금속섬유사의 촙사를 제조하는 단계; 및 ⅱ) 실리콘 탄성체 컴파운드에 상기 ⅰ) 단계로부터 수득한 표면처리된 촙사, 실란 표면처리된 내트랙킹제, 및 방열제를 투입하고 배합하는 단계를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 제1단계의 ⅰ)은 a) 접착향상제를 제조하는 단계; b) 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 제조하는 단계; 및 c) 절단날 간격이 0.5 내지 6 mm 인 커터(cutter)가 장착된 촙핑기(chopping machine)를 이용하여 접착향상제가 코팅된 금속섬유 촙사를 제조하는 단계를 포함하여 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
절단날 간격은 0.5 내지 6 mm일 수 있으며, 보다 구체적으로 0.5 내지 3 mm일 수 있다. 이 때 절단날 간격이 0.5 mm 미만인 경우 장섬유사의 절단 작업성이 떨어지고 6 mm 초과일 경우 절단된 촙사의 실리콘 탄성체에 대한 배합성이 떨어진다.
보다 구체적으로, 상기 제1단계의 ⅰ)은 다음과 같다.
교반기 (stirrer), 온도조절기 (temperature controller)를 장착한 함침조에 100 중량부 용매 기준, 100 내지 200 중량부의 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol propenyl dimethylpolysiloxane) 또는 트리아진티올 부테닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol butenyl dimethylpolysiloxane)을 첨가하여 10 내지 200 RPM의 속도로 교반하여 접착향상제 (adhesion enhancer)를 제조하는 접착향상제 제조단계와;
금속코팅된 섬유사를 20 내지 30℃ 온도로 유지되는 접착향상제 제조단계에서 제조된 접착향상제가 담긴 함침조 (impregnation vessel)를 1 내지 100 m/분의 속도로 통과시킨 다음 60 내지 100℃의 온도로 유지되는 건조로를 통과시켜 접착향상제가 코팅된 금속코팅된 섬유사를 제조하는 접착향상제 코팅단계와;
접착향상제 코팅단계에서 제조된 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 절단날 간격이 0.5 내지 6 mm인 커터 (cutter)가 장착된 촙핑기 (chopping machine)를 이용하여 절단하여 접착향상제가 코팅된 금속코팅된 섬유 촙사를 제조하는 촙사 제조단계로 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체적으로 상기 제1단계의 ⅱ)는 다음과 같다.
반응기(reactor)에 용매(solvent) 100 중량부 기준으로, 실란 (silane) 1 내지 2 중량부를 첨가하여 100 내지 500 RPM의 속도로 30 내지 120분간 교반한 다음 수산화물형 (hydroxide type) 내트랙킹제 (anti-tracking agent)를 20 내지 60 중량부를 투여하고, 온도조절기와 교반기가 장착된 별도의 반응기에 용매 100 중량부와, 실란 1 내지 2 중량부를 첨가하여 100 내지 500 RPM의 속도로 30 내지 120분간 교반한 다음 금속산화물형 (metal oxide type) 내트랙킹제 (anti-tracking agent) 40 내지 80 중량부를 투여하여 100 내지 1,000 RPM의 속도로 30 내지 120분간 교반한 다음 여과하여 40 내지 80℃의 온도에서 건조하여 실란 표면처리된 내트랙킹제를 제조하는 내트랙킹제 실란처리 단계와;
혼합 믹서 (mixer)에 100 중량부의 비닐 터미네이티드된 폴리(메틸비닐)실록산 [vinyl terminated poly(methylvinyl)siloxane]을 기준으로 12 내지 20 중량부의 히드로겐 실록산 중합체 (hydrogen siloxane copolymers), 30 내지 120 중량부의 보강성 실리카 (reinforcement silica), 0.005 내지 0.15 중량부의 중합촉매 (polymerization catalyst), 0.01 내지 0.15 중량부의 경화지연제 (crosslinking retardant)를 투여하여 혼합하고 140 내지 180℃에서 가열 혼련 (mixing), 질소 퍼지 (nitrogen purge), 냉각 공정 (cooling process)을 거쳐 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조하는 실리콘 탄성체 컴파운드 제조단계와;
100 중량부의 실리콘 탄성체 컴파운드 제조단계에서 제조된 실리콘 탄성체 컴파운드에 0.1 내지 50 중량부의 상기 촙사 제조단계에서 제조된 금속코팅된 섬유 촙사, 0.1 내지 100 중량부의 상기 내트랙킹제 실란처리 단계에서 제조된 실란 표면처리된 내트랙킹제, 0.1 내지 200 중량부의 방열제, 0.05 내지 2 중량부의 안료, 0.05 내지 1 중량부의 가공조제를 순차적으로 투여하고 배합하여 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조를 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예컨대, 상기 방열제는 실리콘 카바이드 (silicone carbide)나, 알루미늄 니트라이드 (aluminium nitride), 보론 니트라이드 (boron nitride) 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 0.1 내지 200 중량부일 수 있다. 방열제가 0.1 중량부 미만일 경우 방열특성이 떨어지고 200 중량부 초과하여 첨가할 경우 방열 컴파운드의 물성이 저하되고 경제성이 떨어진다.
본 발명의 상기 '제2단계' 접착향상제가 코팅된 도체의 외주연에 절연층을 형성하여 절연전선을 제조하는 단계는 구체적으로 다음과 같다.
단일금속이나 합금 또는 금속으로 코팅되어 이루어진 도체를 20 내지 30℃ 온도로 유지되는 접착향상제 제조단계에서 제조된 접착향상제가 담긴 함침조를 1 내지 100 m/분의 속도로 통과시킨 다음 60 내지 100℃의 온도로 유지되는 건조로를 통과시켜 접착향상제가 코팅된 도체를 제조하는 도체 코팅단계와;
상기 제조된 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 고무압출기에 장착된 고무투입기로 공급하면서 도체 코팅단계에서 제조된 접착향상제가 코팅된 도체를 압출다이가 장착된 고무압출기 헤드를 통해 1 내지 100 m/분의 속도로 통과 시키면서 압출코팅 하여 접착향상제가 코팅된 도체 외주연에 절연층을 형성하는 절연층형성단계를 포함하여 수행할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 상기 '제3단계'는 ⅰ) 상기 제2단계에서 형성된 절연전선을 가교하는 단계; 및 ⅱ) 상기 가교된 절연전선 외주연에 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 편조하는 단계를 포함하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
보다 구체적으로 상기 절연층형성단계에서 제조된 절연층이 형성된 도체를 히터박스 (heater box)가 장착되어 온도가 300℃ 내지 500℃로 유지되는 가교라인 (crosslinking line)을 통과시키면서 가교시켜 절연층을 가교하여 절연전선을 형성하는 절연층가교단계와;
상기 절연층가교단계에서 제조된 절연전선 외주연에 접착향상제 코팅단계에서 제조된 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 통상의 편조기로 편조하여 경량차폐층이 형성된 절연선을 제조하는 경량차폐층 형성단계를 포함하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 상기 '제4단계'는 상기 방열 실리콘 탄성체 컴파운드 배합단계에서 제조된 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 고무압출기에 장착된 고무투입기로 공급하면서 경량차폐층 형성단계에서 제조된 경량차폐층이 형성된 절연선을 압출다이가 장착된 고무압출기 헤드를 통해 1 내지 50 m/분의 속도로 압출코팅 하여 경량차폐층이 형성된 절연선외주연에 방열 실리콘 탄성체 피복층을 형성하는 피복층형성단계와;
상기 피복층형성단계에서 제조된 피복층이 형성된 절연전선을 히터박스가 장착되어 온도가 300℃ 내지 500℃로 유지되는 가교라인을 통과시키면서 가교시켜 피복층을 가교하는 실리콘 방열절연전선을 형성하는 단계를 포함하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 또 다른 양태는 접착향상제 코팅된 도체; 절연층; 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 편조하여 형성된 경량차폐층; 및 방열 실리콘 탄성체 컴파운드로 된 피복층; 순서로 포함하는 것인 절연피복전선을 제공한다.
상기 '방열 실리콘 탄성체 컴파운드'는 피복층 뿐만 아니라 절연층에도 포함하는 것이 가능하다.
상기 '접착향상제'는 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol propenyl dimethylpolysiloxane) 또는 트리아진티올 부테닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol butenyl dimethylpolysiloxane)을 첨가하여 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 금속섬유사는 금속코팅된 섬유사로서, 금속 코팅두께가 0.01 내지 10 μm인 것일 수 있다. 이 때 금속코팅 두께가 0.01 μm 미만일 경우 방열성이 떨어지고 10 μm 초과일 경우 경량성이 떨어진다.
구체적으로 상기 금속섬유사는 필라멘트가 50 내지 3000 개로 구성할 수 있고, 각 필라멘트의 직경이 1 내지 40 μm인 것일 수 있다. 이 때 필라멘트의 수가 50 미만일 경우 경제성이 떨어지고 3,000 개 이상일 경우 절단날 손상에 따른 작업성이 떨러진다. 이 때 필라멘트 직경이 1 μm 미만일 경우 절단된 촙사의 고분자 수지와 탄성체에 대한 보강 (reinforce)성이 떨어지고 경우 40 μm 이상일 경우 절단된 촙사의 고분자 수지나 탄성체에 대한 배합성이 떨어진다.
상기 금속섬유사의 금속은 니켈, 구리, 은, 금, 철 및 주석으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 섬유사는 탄소섬유, 유리섬유, 알루미나섬유 및 세라믹섬유, 아라미드 섬유 및 탄소나노섬유로 이루어지는 군에서 선택된 어느하나 이상인 것일 수 있다. 구체적으로 탄소섬유, 유리섬유, 알루미나섬유, 세라믹섬유일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명인 절연피복전선은 전기자동차용 전선인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전기자동차의 배선은 고전압 전자차폐전선 및 커넥터로 구성되는 고전압 와이어링 하네스 시스템과, 모터에서 전기에너지를 기계적 에너지로 변환함에 있어 발생하는 열에 의한 성능저하를 차단하기 위한 방열 시스템이 요구되는데 방열성 및 절연파괴전압이 향상된 본 발명의 절연피복전선은 전기자동차용 전선으로 사용 가능하다.
실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하는 방열 실리콘 탄성체를 절연전선 피복에 응용함으로써, 분산성, 인장강도, 열전도율, 절연파괴전압이 향상됨을 확인하고 고전압의 경량화된 절연피복전선을 제공할 수 있어, 최근 전기소자의 고집적화 및 전력 사용량 증대로 인한 산업계의 소경량 및 고방열 전선 수요를 맞출수 있어 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연피복전선 제조방법의 순서도이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 촙사 전자현미경사진이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
1.1 방열 실리콘 탄성체 컴파운드의 제조
온도조절기와 교반기가 장착된 반응기에 에탄올 2,000 중량부와, 3-아미노프로필트리메톡시실란을 첨가하여 300 RPM의 속도로 30분간 교반한 다음 알루미늄 히드록사이드를 500 g을 투여하고 20℃ 온도에서 30분간 교반 한 다음, 여과하고, 200 g의 에탄올을 분사하면서 세척하여 60℃로 유지되는 진공오븐에서 6시간 건조하여 3-아미노프로필트리메톡시실란으로 처리된 알루미늄 히드록사이드 내트랙킹제를 제조하였다.
온도조절기와 교반기가 장착된 반응기에 에탄올 2,000 중량부와, 3-아미노프로필트리메톡시실란을 첨가하여 300 RPM의 속도로 30분간 교반한 다음 몰리브덴 옥사이드 800 g을 투여하고 20℃ 온도에서 30분간 교반 한 다음, 여과하고, 200 g의 에탄올을 분사하면서 세척하여 60℃로 유지되는 진공오븐에서 6시간 건조하여 3-아미노프로필트리메톡시실란으로 처리된 몰리브덴 옥사이드 내트랙킹제를 제조하였다.
교반기, 온도조절기를 장착한 함침조에 500 g의 에탄올, 500 g의 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산을 첨가하여 100 RPM의 속도로 교반하여 접착향상제를 제조하였다.
금속코팅된 섬유사를 20 내지 30℃ 온도로 유지되는 접착향상제 제조단계에서 제조된 접착향상제가 담긴 함침조 (impregnation vessel)를 1 내지 100 m/분의 속도로 통과시킨 다음 60 내지 100℃의 온도로 유지되는 건조로를 통과시켜 접착향상제가 코팅된 금속코팅된 섬유사를 제조하는 접착향상제 코팅단계와;
필라멘트 직경이 20 μm 이고 필라멘트 수가 800 개인 구리코팅된 탄소섬유사를 25℃ 온도로 유지되는 접착향상제가 담긴 함침조를 5 m/분의 속도로 통과시킨 다음 100℃의 온도로 유지되는 건조로를 통과시켜 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산으로 표면처리된 구리코팅된 탄소섬유사를 제조하였다.
절단날 간격을 1 mm인 커터가 장착된 촙핑기를 이용하여 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산으로 표면처리된 구리코팅된 탄소섬유사를 절단하여 촙사를 제조하였다.
체인지 캔 믹서에 4,250 g의 점도가 450,000 센티포아즈, 비닐기 함량이 1 mmol/중량부인 비닐로 터미네이티드 된 폴리(메틸비닐)실록산과 750 g의 점도가 80 센티포아즈, 수소기 함량이 1.5 mmol/중량부인 히드로겐 실록산 중합체, 4,999 g의 보강성 실리카, 0.25 g의 중합촉매, 0.75 g의 1-에티닐-1-사이클로헥사놀 (경화지연제)를 투여하여 혼합하고 160℃에서 가열 혼련, 질소 퍼지, 냉각 공정을 거쳐 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조하였다.
밀 혼합기에 10,000 g의 실리콘 탄성체 컴파운드에 2,000 g의 구리코팅된 촙사, 10,000 g의 실란 표면처리된 내트랙킹제(알루미늄 히드록사이드와 몰리브덴 옥사이드를 1:1로 혼합), 10,000 g 중량부의 방열제, 20 g의 안료, 30 g의 가공조제를 순차적으로 투여하여 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 배합하였다.
1.2 절연층 형성
외경이 5 mm인 구리로 구성된 도체를 25℃ 온도로 유지되는 접착향상제가 담긴 함침조를 5 m/분의 속도로 통과시킨 다음 100℃의 온도로 유지되는 건조로를 통과시켜 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산으로 표면처리된 구리도체를 제조하였다.
방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 고무압출기에 장착된 고무투입기로 공급하면서 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산으로 표면처리된 구리도체를 압출다이가 장착된 고무압출기 헤드를 통해 5 m/분의 속도로 통과 시키면서 압출코팅 하여 절연층을 형성하였다.
절연층이 형성된 도체를 히터박스가 장착되어 온도가 450℃로 유지되는 가교라인 통과시키면서 가교시켜 절연층을 가교시 절연전선을 제조하였다.
1.3 경량차폐층 형성
제조된 절연전선 외주연에 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산으로 표면처리된 구리코팅된 탄소섬유사를 24추 편조기로 편조하여 경량차폐층을 형성하였다.
1.4 피복층 형성
방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 고무압출기에 장착된 고무투입기로 공급하면서 경량차폐층이 형성된 절연선을 압출다이가 장착된 고무압출기 헤드를 통해 5 m/분의 속도로 통과 시키면서 압출코팅 하여 피복층을 형성하였다.
피복층이 형성된 절연선을 히터박스가 장착되어 온도가 450℃로 유지되는 가교라인 통과시키면서 가교시켜 경량차폐층을 갖는 전기자동차용 방열 실리콘 탄성체 절연피복 전선의 제조를 완료하였다.
비교예 1.
1.1 방열 실리콘 탄성체 컴파운드의 제조
구리코팅된 촙사를 제외하고 상기 실시예 1.1 과 동일한 방법으로 제조하였다.
1.2 절연층 형성
접착향상제인 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산을 제외하고 나머지는 상기 실시예 1.2 와 동일한 방법으로 제조하였다.
1.3 경량차폐층 형성
트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산으로 표면처리된 구리코팅된 탄소섬유사 대신 주석도금선을 이용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1.3과 동일한 방법으로 제조하였다.
1.4 피복층 형성
상기 비교예 1.1 에서 제조한 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 이용하여 실시예 1.4와 동일한 방법으로 제조하였다.
시험예: 분산성, 인장강도, 열전도율, 절연파괴전압의 측정
이렇게 제조된 시편의 절연 또는 피복의 인장강도는 IEC 60811-1-1규격의 dumb-bell 시편을 제조하고 만능시험기를 이용하여 200 mm/분의 속도로 측정하였으며, 열전도도는 레이저 플래쉬 애널라이저 (Laser flash analyzer, LFA)를 이용하여 두께 0.1 내지 0.4 mm의 시편을 이용하여 측정하였다.
실시예 분산성 인장강도 (MPa) 열전도율 (W/mK) 절연파괴전압 (KV)
1 우 수 4.0 0.34 22
비교예 분산성 인장강도 (MPa) 열전도율 (W/mK) 절연파괴전압 (KV)
1 나 쁨 2.5 0.15 18
상기 표 1에서와 같이 실시예 1이 비교예 1보다 내전압, 인장특성, 열전도율이 향상됨을 확인할 수 있다. 즉 피복층의 금속섬유사 촙사 적용 유무; 절연층의 접착향상제 적용 유무; 및 경량차폐층에 접착향상제가 코팅된 금속섬유사의 적용 유무에 따른 효과 차이를 알 수 있었다.
또한, 도 2에서와 같이 실시예 1이 비교예 1보다 촙사의 엉김현상 없이 분산성 또한 향상됨을 확인할 수 있었고, 도 3에서와 같이 비교예 1과 달리 실시예 1의 금속코팅 된 표면에 실란이 균일하게 도포되어 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (17)

  1. 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 함유하고,
    상기 방열 실리콘 탄성체는 실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하고,
    상기 접착향상제는 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol propenyl dimethylpolysiloxane) 또는 트리아진티올 부테닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol butenyl dimethylpolysiloxane)을 포함하는, 절연전선 피복용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실란 표면처리된 내트랙킹제는 용매 100 중량부 기준으로 금속산화물 40 내지 80 중량부로 포함하는 것인 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실란 표면처리된 내트랙킹제는 용매 100 중량부 기준으로 수산화물을 추가로 20 내지 60 중량부로 포함하는 것인 조성물.
  5. 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 제조하는 제1단계; 접착향상제가 코팅된 도체의 외주연에 절연층을 형성하여 절연전선을 제조하는 제2단계; 상기 절연전선의 외주연에 금속섬유사를 편조하여 경량차폐층을 형성하는 제3단계; 및 상기 경량차폐층 외주연에 방열 실리콘 탄성체로 된 피복층을 형성하는 제4단계를 포함하고,
    상기 방열 실리콘 탄성체는 실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하고,
    상기 접착향상제는 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol propenyl dimethylpolysiloxane) 또는 트리아진티올 부테닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol butenyl dimethylpolysiloxane)을 포함하는, 절연피복전선 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1단계는 ⅰ) 반응성 실란으로 표면처리된 금속섬유사의 촙사를 제조하는 단계; 및 ⅱ) 실리콘 탄성체 컴파운드에 상기 ⅰ) 단계로부터 수득한 표면처리된 촙사, 실란 표면처리된 내트랙킹제, 및 방열제를 투입하고 배합하는 단계를 포함하는 것인 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제ⅰ)단계는 a) 접착향상제를 제조하는 단계; b) 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 제조하는 단계; 및 c) 절단날 간격이 0.5 내지 6 mm 인 커터(cutter)가 장착된 촙핑기(chopping machine)를 이용하여 접착향상제가 코팅된 금속섬유 촙사를 제조하는 단계를 포함하는 것인 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 방열제는 실리콘 탄성체 컴파운드 100 중량부 기준 0.1 내지 200 중량부로 포함하는 것인 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제3단계는 ⅰ) 상기 제2단계에서 형성된 절연전선을 가교하는 단계; 및 ⅱ) 상기 가교된 절연전선 외주연에 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 편조하는 단계를 포함하는 것인 제조방법.
  10. 접착향상제 코팅된 도체; 절연층; 접착향상제가 코팅된 금속섬유사를 편조하여 형성된 경량차폐층; 및 방열 실리콘 탄성체 컴파운드로 된 피복층; 순서로 포함하고,
    상기 방열 실리콘 탄성체는 실리콘 탄성체 컴파운드에 실란 표면처리된 내트랙킹제 및 접착향상제 처리된 금속 코팅 촙사를 포함하고,
    상기 접착향상제는 트리아진티올 프로페닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol propenyl dimethylpolysiloxane) 또는 트리아진티올 부테닐 디메틸폴리실록산 (triazinethiol butenyl dimethylpolysiloxane)을 포함하는, 절연피복전선.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 절연층에 방열 실리콘 탄성체 컴파운드를 추가로 포함하는 것인 절연피복전선.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 금속섬유사는 금속코팅된 섬유사로서, 금속 코팅두께가 0.01 내지 10 μm인 것인 절연피복전선.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속은 니켈, 구리, 은, 금, 철 및 주석으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것인 절연피복전선.
  15. 제13항에 있어서
    상기 섬유사는 탄소섬유, 유리섬유, 알루미나섬유 및 세라믹섬유, 아라미드 섬유 및 탄소나노섬유로 이루어지는 군에서 선택된 어느하나 이상인 것인 절연피복전선.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 금속섬유사는 필라멘트가 50 내지 3000개인 것이고 각 필라멘트의 직경이 1 내지 40 μm인 것인 절연피복전선.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 절연피복전선은 전기자동차용 전선인 것인 절연피복전선.
KR1020190139688A 2019-11-04 2019-11-04 경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물 KR102279709B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190139688A KR102279709B1 (ko) 2019-11-04 2019-11-04 경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물
US17/086,458 US11594347B2 (en) 2019-11-04 2020-11-02 Composition for coating insulated wire comprising heat dissipation silicone elastomer compound having light shielding layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190139688A KR102279709B1 (ko) 2019-11-04 2019-11-04 경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210053720A KR20210053720A (ko) 2021-05-12
KR102279709B1 true KR102279709B1 (ko) 2021-07-21

Family

ID=75686479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190139688A KR102279709B1 (ko) 2019-11-04 2019-11-04 경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11594347B2 (ko)
KR (1) KR102279709B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009197048A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Shin Etsu Chem Co Ltd トリアジンチオール基及びアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン及びその製造方法、並びに当該オルガノポリシロキサンを含有する接着用プライマー組成物
KR102015596B1 (ko) * 2018-12-12 2019-08-29 최원주 전선 케이블 커넥터 장치 및 그의 제조방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1995302A (en) * 1933-11-24 1935-03-26 Goldstein Harold Adjustable heating infusion apparatus
US2274839A (en) * 1941-05-21 1942-03-03 Us Rubber Co Electrically heated hose
US3589263A (en) * 1968-07-26 1971-06-29 Du Pont Photographic processing apparatus
JPS4924154B1 (ko) * 1969-10-07 1974-06-20
NL7414546A (nl) * 1973-11-15 1975-05-20 Rhone Poulenc Sa Soepele verwarmingsbuis en werkwijze voor het vervaardigen ervan.
US4352007A (en) * 1980-10-22 1982-09-28 Nordson Corporation Hot melt multi-section hose heating system
WO2000074075A1 (en) * 1999-06-02 2000-12-07 Tyco Electronics Corporation Insulated electrical conductor
CN100483696C (zh) * 2005-02-16 2009-04-29 日立金属株式会社 散热材料及其制造方法
KR101775288B1 (ko) * 2016-11-18 2017-09-06 주식회사 케이씨씨 장기 저장 안정성 및 방열성이 우수한 실리콘 조성물
KR102021511B1 (ko) * 2017-06-20 2019-09-16 주식회사 유라 자동차용 전자파 차폐 케이블 및 이의 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009197048A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Shin Etsu Chem Co Ltd トリアジンチオール基及びアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン及びその製造方法、並びに当該オルガノポリシロキサンを含有する接着用プライマー組成物
KR102015596B1 (ko) * 2018-12-12 2019-08-29 최원주 전선 케이블 커넥터 장치 및 그의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
한국생산기술연구원, 메탈 코팅 단섬유를 이용한 압출/코팅용 실리콘 방열 컴파운드 개발, 기관주요사업 연구보고서(2018.11.15.)*

Also Published As

Publication number Publication date
US11594347B2 (en) 2023-02-28
KR20210053720A (ko) 2021-05-12
US20210134479A1 (en) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5166689B2 (ja) シリカ被覆炭素繊維の製造方法
CN1229821C (zh) 含有可回收覆盖物的电缆
KR101408925B1 (ko) 반도전성 조성물과 절연 조성물을 이용하여 제조된 경량 전력 케이블
KR102487667B1 (ko) 유연성, 내한성, 내유성, 내착빙성을 갖는 고난연 열가소성탄성체 조성물 과 이로 피복된 극지운항 선박케이블및 그 제조방법
CN111647231A (zh) 一种功能性三元乙丙橡胶及其制备方法
CN112053808A (zh) 一种紫外线交联电缆制造工艺
JP2014005373A (ja) 熱可塑性エラストマー組成物及びそれを用いた鉄道車両用特別高圧ケーブル
EP0808868A1 (en) Silicone rubber composition for application as electrical insulation
CN115216082A (zh) 剥离强度改善型半导电屏蔽料、制备方法、制品和电缆
KR102279709B1 (ko) 경량차폐층을 갖는 방열실리콘 탄성체 절연전선 피복용 조성물
JP5533351B2 (ja) 絶縁電線
CN109754921A (zh) 舰船用导热型消磁电缆
CN116936170A (zh) 一种电动汽车用耐高温复合电缆
CN113896980A (zh) 一种柔韧耐弯折耐高温低烟低卤阻燃组合物及其制法和应用
KR910001033B1 (ko) 전송 선로 및 그의 피복제
CN112521675B (zh) 一种绝缘耐寒电缆材料及其制备方法和应用
JP2019131685A (ja) ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物
WO2020256289A1 (ko) 방열 실리콘 탄성체 컴파운드의 제조방법
KR102079371B1 (ko) 방열 컴파운드의 제조방법
KR20220026820A (ko) 전기자동차용 epdm 고전압케이블
JPH0955125A (ja) 耐火電線
Shang et al. Investigation of MQ Resin Enhanced Material Used for On-Site Insulating Bare Conductors
CN111808374A (zh) 一种三元乙丙橡胶混炼胶
KR20210054103A (ko) 내트래킹성 절연 조성물 및 이를 포함하는 고전압 케이블
KR102562633B1 (ko) 난연 성능이 향상된 알루미늄 복합소재 친환경 케이블 구조체

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant