KR20210024765A - Method for preparing hydrophobic insulator and hydrophobic insulator prepared from the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초발수성 애자의 제조 방법 및 이로부터 제조된 초발수성 애자에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 자기 애자(porcelain insulator) 또는 폴리머 애자(polymer insulator)의 적어도 일 표면에 희토류 산화물과 실리콘계 수지의 혼합물을 스프레이 코팅함으로써 초발수성 구현이 용이하고 내후성이 우수한 초발수성 애자의 제조 방법 및 이로부터 제조된 초발수성 애자에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a super-water-repellent insulator and a super-water-repellent insulator produced therefrom. More specifically, the present invention provides a super-water-repellent insulator with excellent weather resistance and easy to implement by spray-coating a mixture of a rare earth oxide and a silicone-based resin on at least one surface of a porcelain insulator or a polymer insulator. It relates to a manufacturing method and a super water-repellent insulator manufactured therefrom.
애자는 일반적으로 전선과 같은 도체의 전기적 절연을 위해 사용되는 제품이다. 애자는 사용 목적과 장소, 전압 등에 따라 다양한 재질 및 형상으로 활용될 수 있으며, 현재 국내에서는 송전용 애자로 자기 애자(Porcelain insulator), 배전용 애자로는 폴리머 애자(Polymer insulator)가 많이 사용되고 있다.Insulators are generally products used for electrical insulation of conductors such as wires. The insulator can be used in a variety of materials and shapes depending on the purpose of use, place, and voltage. Currently, Porcelain insulators are widely used as transmission insulators in Korea and polymer insulators are widely used as distribution insulators.
현재 사용되는 자기 애자는 다양한 무기물로 이루어져 있으며, 특히 알루미나의 함유량이 높아 기계적 강도가 높고 우수한 내오손성을 갖고 있다고 알려져 있다. 폴리머 애자는 실리콘을 기반으로 이루어진 무기 고분자로서 우수한 내후성, 내트래킹성, 발수성으로 각광을 받고 있다. 이러한 애자는 선로에 설치하면 약 20-40년 이상 사용할 수 있다고 알려져 있으나, 국내 도입 후 약 15-20년이 경과한 지금 유지 보수 점검시 화학적, 기계적, 환경적인 요인에 의해 오손이 발생한 애자들이 발견되고 있다. 또한 일반적으로 전력 기 자재는 특정 시기(약 20년) 이후 열화 진행이 가속화되기 때문에, 향후 정전 고장 발생률이 증가할 것으로 예상되고 있다.Currently used magnetic insulators are made of various inorganic materials, and are known to have high mechanical strength and excellent stain resistance due to a high content of alumina in particular. Polymer insulators are silicone-based inorganic polymers and are in the spotlight for their excellent weather resistance, tracking resistance, and water repellency. It is known that these insulators can be used for more than 20-40 years if they are installed on the line, but now, about 15-20 years have passed since their introduction in Korea, insulators that have been damaged due to chemical, mechanical, and environmental factors have been discovered during maintenance and inspection. Has become. In addition, since the progress of deterioration of power equipment materials is generally accelerated after a certain period (about 20 years), the incidence of power outage failures is expected to increase in the future.
애자의 방오 성능을 향상시키기 위해 금속 산화물이나 불소 수지 계열과 같은 내구성이 강하다고 알려진 재료를 이용해 다양한 초발수 표면을 제시하였다. 그러나 이러한 재료들은 다양한 요인에 의해 손상을 입으면, 초발수성을 상실함에 따라 안정된 방오 성능을 유지하기가 어려워 주기적인 유지 보수가 필요하며, 이는 추가적인 비용 손실이 발생한다는 단점을 가지고 있다. In order to improve the antifouling performance of the insulator, various super water-repellent surfaces were proposed using materials known to have strong durability such as metal oxides or fluororesin series. However, when these materials are damaged by various factors, it is difficult to maintain stable antifouling performance as they lose super water repellency, and thus, periodic maintenance is required, which has a disadvantage that additional cost loss occurs.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2019-0019734호 등에 개시되어 있다.Background technology related to the present invention is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 2019-0019734 and the like.
본 발명의 목적은 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 코팅층을 애자 표면에 용이하게 형성할 수 있는 초발수성 애자의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a super-water-repellent insulator capable of easily forming a coating layer including a rare earth oxide and a silicone resin on the surface of the insulator.
본 발명의 다른 목적은 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 코팅층의 초발수성이 우수하고 내후성이 우수한, 초발수성 액자의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a super-water-repellent picture frame having excellent super-water repellency and excellent weather resistance of a coating layer comprising a rare earth oxide and a silicone-based resin.
본 발명의 일 관점은 초발수성 애자의 제조 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a method of manufacturing a super-water-repellent insulator.
한 구체예에서 초발수성 애자의 제조 방법은 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 혼합물을 혼합 용매에 분산시켜 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액을 애자 표면에 스프레이 코팅하고 건조시켜 상기 애자 표면에 초발수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 혼합 용매는 헥산과 아세톤의 혼합 용매를 포함한다.In one embodiment, the method of manufacturing a super-water-repellent insulator is to prepare a coating solution by dispersing a mixture containing a rare earth oxide and a silicone-based resin in a mixed solvent, and spray-coating the coating solution on the surface of the insulator and drying it to form a super-water-repellent coating layer on the surface of the insulator. Forming, and the mixed solvent includes a mixed solvent of hexane and acetone.
일 구체예에서, 상기 희토류 산화물은 세륨 산화물을 포함할 수 있다.In one embodiment, the rare earth oxide may include cerium oxide.
일 구체예에서, 상기 실리콘계 수지는 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다.In one embodiment, the silicone resin may include polydimethylsiloxane.
일 구체예에서, 상기 희토류 산화물 100중량부에 대하여 실리콘계 수지는 50중량부 내지 150중량부로 포함될 수 있다.In one embodiment, the silicon-based resin may be included in an amount of 50 parts by weight to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the rare earth oxide.
일 구체예에서, 상기 혼합 용매는 상기 헥산 100중량부에 대하여 상기 아세톤 100중량부 내지 500중량부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the mixed solvent may include 100 parts by weight to 500 parts by weight of acetone based on 100 parts by weight of the hexane.
일 구체예에서, 상기 코팅액을 초음파 처리하는 것을 추가로 포함할 수 있다.In one embodiment, it may further include ultrasonic treatment of the coating solution.
일 구체예에서, 상기 스프레이 코팅은 스프레이 건에 의해 수행될 수 있다.In one embodiment, the spray coating may be performed by a spray gun.
일 구체예에서, 상기 애자는 자기 애자 또는 폴리머 애자를 포함할 수 있다.In one embodiment, the insulator may include a magnetic insulator or a polymer insulator.
일 구체예에서, 상기 방법에 따라 제조된 코팅층에 대해 하기 식 1의 물 접촉각 변화율은 1200% 이상일 수 있다:In one embodiment, the water contact angle change rate of the following formula 1 for the coating layer prepared according to the method may be 1200% or more:
[식 1][Equation 1]
물 접촉각 변화율 = │CA2 - CA1│/ CA1 x 100Water contact angle change rate = │CA2-CA1│/ CA1 x 100
(상기 식 1에서,(In Equation 1 above,
CA1은 상기 코팅층의 제조 직후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)CA1 is the water contact angle at 25° C. immediately after the coating layer is prepared (unit: °)
CA2는 상기 코팅층을 공기 중에서 24시간 노출시킨 후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)).CA2 is the water contact angle (unit: °) at 25° C. after exposing the coating layer in air for 24 hours).
본 발명의 다른 관점은 초발수성 애자에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to a super water-repellent insulator.
일 구체예에서, 초발수성 애자는 본 발명의 초발수성 애자의 제조 방법에 의해 제조된 초발수성 코팅층을 구비한다.In one embodiment, the super-water-repellent insulator includes a super-water-repellent coating layer manufactured by the method of manufacturing the super-water-repellent insulator of the present invention.
일 구체예에서, 상기 코팅층은 하기 식 2의 물 접촉각 변화율이 5% 이하일 수 있다:In one embodiment, the coating layer may have a water contact angle change rate of 5% or less in Equation 2:
[식 2][Equation 2]
물 접촉각 변화율 = │CA4 - CA3│/ CA3 x 100Water contact angle change rate = │CA4-CA3│/ CA3 x 100
(상기 식 2에서,(In Equation 2 above,
CA3은 코팅층의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)CA3 is the water contact angle at 25℃ of the coating layer (unit: °)
CA4는 상기 코팅층에 대해 내후성 평가 후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)).CA4 is the water contact angle (unit: °) at 25° C. after weather resistance evaluation for the coating layer).
본 발명은 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 코팅층을 애자 표면에 용이하게 형성할 수 있는 초발수성 애자의 제조 방법을 제공하였다.The present invention provides a method of manufacturing a super-water-repellent insulator capable of easily forming a coating layer including a rare earth oxide and a silicone-based resin on the surface of the insulator.
본 발명은 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 코팅층의 초발수성이 우수하고 내후성이 우수한, 초발수성 액자의 제조 방법을 제공하였다.The present invention provides a method of manufacturing a super-water-repellent picture frame having excellent super-water repellency and excellent weather resistance of a coating layer comprising a rare earth oxide and a silicone-based resin.
도 1은 실시예 1에서 제조한 코팅층의 FE-SEM 이미지이다.
도 2는 실시예 1에서 제조한 코팅층에 물을 뿌린 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1에서 코팅층 제조 직후와 공기 중에 24시간 노출 직후의 25℃에서 물 접촉각 3종 전진 접촉각, 정적 접촉각, 후진 접촉각이다.
도 4는 실시예 1, 비교예 1에서 자기 애자에 코팅층 형성하고, 내후성 실험 전과 내후성 실험 후의 접촉각 평가 결과이다.
도 5는 실시예 1, 비교예 1에서 폴리머 애자에 코팅층 형성하고, 내후성 실험 전과 내후성 실험 후의 접촉각 평가 결과이다.
도 6은 실시예 1에서 자기 애자와 폴리머 애자에 각각 코팅층 형성하고 내후성 실험 후 물방울 사진이다.
도 7은 비교예 1에서 자기 애자와 폴리머 애자에 각각 코팅층 형성하고 내후성 실험 후 물방울 사진이다.1 is an FE-SEM image of the coating layer prepared in Example 1.
2 shows the result of spraying water on the coating layer prepared in Example 1.
3 shows three types of water contact angles forward contact angle, static contact angle, and reverse contact angle at 25° C. immediately after preparation of the coating layer in Example 1 and immediately after exposure to air for 24 hours.
4 is a result of evaluating a contact angle before and after a weather resistance test and before a weather resistance test, after forming a coating layer on a magnetic insulator in Example 1 and Comparative Example 1;
5 is a result of evaluating a contact angle before and after a weather resistance test and before a weather resistance test after forming a coating layer on a polymer insulator in Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
6 is a photograph of water droplets after a weather resistance test after forming a coating layer on a magnetic insulator and a polymer insulator in Example 1.
7 is a photograph of water droplets after a weather resistance test after forming a coating layer on each magnetic insulator and a polymer insulator in Comparative Example 1.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators, so the definitions should be made based on the contents throughout the present specification describing the present invention.
본 발명의 발명자는 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 혼합물을 혼합 용매에 분산시켜 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액을 애자 표면에 스프레이 코팅하고 건조시켜 상기 애자 표면에 초발수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 혼합 용매는 헥산과 아세톤을 포함시켰다. 이를 통해, 애자의 표면에 초발수성 코팅층을 용이하게 형성할 수 있고, 형성된 코팅층의 초발수성과 내후성이 우수하였다. 이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.The inventor of the present invention comprises the step of dispersing a mixture containing a rare earth oxide and a silicone resin in a mixed solvent to prepare a coating solution, spray coating the coating solution on the surface of the insulator, and drying to form a super water-repellent coating layer on the surface of the insulator, , The mixed solvent contained hexane and acetone. Through this, it is possible to easily form a super-water-repellent coating layer on the surface of the insulator, and the super-water repellency and weather resistance of the formed coating layer are excellent. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 실시예의 초발수성 애자의 제조 방법은 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 혼합물을 혼합 용매에 분산시켜 코팅액을 제조하고, 상기 코팅액을 애자 표면에 스프레이 코팅하고 건조시켜 상기 애자 표면에 초발수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 혼합 용매는 헥산과 아세톤을 포함한다.The method of manufacturing a super-water-repellent insulator of this embodiment is to prepare a coating solution by dispersing a mixture containing a rare earth oxide and a silicone-based resin in a mixed solvent, and spray-coating the coating solution on the surface of the insulator and drying to form a super-water-repellent coating layer on the surface of the insulator. And the mixed solvent includes hexane and acetone.
본 명세서에서 "초발수성"은 물 접촉각으로 정의되며, 25℃에서 물 접촉각이 100°이상, 구체적으로 100° 내지 200°인 것을 의미한다. 상기 접촉각 범위에서, 애자가 수분 또는 얼음과 접촉시 애자 표면에서 수분이 쉽게 제거됨으로써 국부 방전에 의한 섬락을 막을 수 있다.In the present specification, "super water repellency" is defined as a water contact angle, and means that the water contact angle at 25°C is 100° or more, specifically 100° to 200°. In the above contact angle range, when the insulator contacts moisture or ice, moisture is easily removed from the surface of the insulator, thereby preventing flashover due to local discharge.
본 발명의 방법에서는, 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 혼합 용매에 분산시켜 코팅액을 제조하는 단계를 포함한다. 그리고, 이때 혼합 용매는 헥산과 아세톤의 혼합물을 포함한다.The method of the present invention includes the step of preparing a coating solution by dispersing a rare earth oxide and a silicone resin in a mixed solvent. In this case, the mixed solvent includes a mixture of hexane and acetone.
희토류 산화물은 애자 코팅층에 포함시 바로 발수성을 나타내지는 않지만 외부 환경에 노출시 대기에 노출되는 휘발성 유기 화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds) 중 탄화수소계 화합물과의 자발적인 흡착에 의해 초발수의 특성을 구현할 수 있다. 희토류 산화물은 주기율표 상에서 원자 번호 57번부터 원자번호 71번까지의 금속과 원자번호 21번의 스칸듐, 및 원자번호 39번의 이트륨을 포함할 수 있다. Rare earth oxides do not show water repellency immediately when included in the insulator coating layer, but can achieve super water repellency by spontaneous adsorption with hydrocarbon-based compounds among volatile organic compounds (VOCs, Volatile Organic Compounds) exposed to the atmosphere when exposed to the external environment. have. The rare earth oxide may include a metal having an atomic number of 57 to an atomic number of 71 on the periodic table, scandium of an atomic number of 21, and yttrium of an atomic number of 39.
구체적으로, 희토류 산화물은 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tg, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Y 중 1종 이상의 산화물을 포함할 수 있다.Specifically, the rare earth oxide may include one or more oxides of La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tg, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, and Y.
일 구체예에서, 희토류 산화물은 세륨 산화물일 수 있다. 세륨 산화물은 본 발명의 실리콘계 수지 특히 폴리디메틸실록산과 조합하여 스프레이 방법에 의해 초발수성 코팅층 형성시 초발수성 코팅층의 형성을 용이하게 하고 형성된 코팅층은 초발수성과 내후성이 현저하게 우수하였다.In one embodiment, the rare earth oxide may be cerium oxide. Cerium oxide facilitates the formation of a super water-repellent coating layer when the super-water-repellent coating layer is formed by a spray method in combination with the silicone-based resin of the present invention, particularly polydimethylsiloxane, and the formed coating layer has remarkably excellent super-water repellency and weather resistance.
희토류 산화물은 형상에 제한을 두지 않는데, 예를 들면 구형 또는 비구형의 분말을 포함할 수 있다.The rare earth oxide is not limited in shape, and may include, for example, spherical or non-spherical powder.
희토류 산화물은 평균 입경이 10nm 내지 200nm, 바람직하게는 50nm 내지 100nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 초발수성 코팅층 중 희토류 산화물 간에 나노 구조 및 마이크로 구조가 형성되어 초발수성을 구현할 수 있다.The rare earth oxide may have an average particle diameter of 10 nm to 200 nm, preferably 50 nm to 100 nm. In the above range, nanostructures and microstructures are formed between rare earth oxides in the superwater-repellent coating layer, thereby implementing super-water repellency.
희토류 산화물은 초발수성 코팅층 중 20중량% 내지 90중량%, 바람직하게는 40중량% 내지 70중량%, 더 바람직하게는 40중량% 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 코팅층이 초발수성을 구현할 수 있고, 애자 표면과의 결합력이 우수하여 코팅층이 애자 표면으로부터 분리되는 문제점이 없을 수 있다.The rare earth oxide may be included in an amount of 20% to 90% by weight, preferably 40% to 70% by weight, and more preferably 40% to 60% by weight of the super water-repellent coating layer. In the above range, the coating layer may implement super water repellency, and the bonding strength with the insulator surface is excellent, so that there may be no problem that the coating layer is separated from the insulator surface.
희토류 산화물은 상기 혼합 용매 100중량부에 대하여 5중량부 내지 50중량부, 바람직하게는 10중량부 내지 30중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 스프레이 코팅시 스프레이 코팅이 용이하고 형성된 코팅층도 표면이 매끄러울 수 있다.The rare earth oxide may be included in an amount of 5 parts by weight to 50 parts by weight, preferably 10 parts by weight to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the mixed solvent. In the above range, spray coating is easy during spray coating, and the formed coating layer may have a smooth surface.
실리콘계 수지는 애자 표면과 희토류 산화물 간의 가교제 역할을 한다. 실리콘계 수지는 희토류 산화물과 함께 스프레이 코팅에 의해 코팅되고 건조시키는 과정에서 애자 표면과 희토류 산화물 간의 결합이 잘 되도록 하여 내후성을 높이고, 희토류 산화물 간이 나노 구조 및 마이크로 구조가 잘 형성되도록 함으로써 초발수성을 높일 수 있다.The silicone resin acts as a crosslinking agent between the surface of the insulator and the rare earth oxide. Silicon-based resins are coated with rare earth oxides by spray coating, and in the process of drying, the bond between the insulator surface and the rare earth oxides improves weather resistance, and the super water repellency can be improved by making nanostructures and microstructures between rare earth oxides well formed. have.
실리콘계 수지는 실리콘과 산소가 연결된 결합 Si-O-Si 즉 실록산 결합을 갖는 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면 실리콘계 수지는 폴리디알킬실록산을 포함할 수 있다.The silicone resin may include a resin having a silicon-oxygen bonded Si-O-Si, that is, a siloxane bond. For example, the silicone resin may include polydialkylsiloxane.
일 구체예에서, 실리콘계 수지는 폴리디메틸실록산을 포함할 수 있다. 폴리디메틸실록산은 상술한 세륨 산화물과 함께 스프레이 코팅시 스프레이 코팅을 용이하게 하고 상술한 결합 및 구조 형성이 잘 되도록 할 수 있다.In one embodiment, the silicone resin may include polydimethylsiloxane. Polydimethylsiloxane can facilitate spray coating during spray coating together with the above-described cerium oxide and facilitate the above-described bonding and structure formation.
실리콘계 수지는 중량평균분자량이 1,000 내지 100,000, 구체적으로 5,000 내지 50,000이 될 수 있다. 상기 범위에서, 코팅층 중에 포함되더라도 희토류 산화물의 발수성에 영향을 주지 않을 수 있다.The silicone-based resin may have a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000, specifically 5,000 to 50,000. In the above range, even if it is included in the coating layer, it may not affect the water repellency of the rare earth oxide.
실리콘계 수지는 초발수성 코팅층 중 10중량% 내지 80중량%, 바람직하게는 30중량% 내지 60중량%, 더 바람직하게는 40중량% 내지 60중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 코팅층이 초발수성을 구현할 수 있고, 애자 표면과의 결합력이 우수하여 코팅층이 애자 표면으로부터 분리되는 문제점이 없을 수 있다.The silicone-based resin may be included in an amount of 10% to 80% by weight, preferably 30% to 60% by weight, and more preferably 40% to 60% by weight of the super water-repellent coating layer. In the above range, the coating layer may implement super water repellency, and the bonding strength with the insulator surface is excellent, so that there may be no problem that the coating layer is separated from the insulator surface.
희토류 산화물 100중량부에 대하여 실리콘계 수지는 50중량부 내지 150중량부, 구체적으로 80중량부 내지 120중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 스프레이 코팅시 코팅성이 용이하고 초발수성 코팅층의 초발수성이 높아질 수 있다.The silicon-based resin may be included in an amount of 50 parts by weight to 150 parts by weight, specifically 80 parts by weight to 120 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rare earth oxide. In the above range, the coating property is easy during spray coating and the super water repellency of the super water-repellent coating layer can be increased.
실리콘계 수지는 상기 혼합 용매 100중량부에 대하여 5중량부 내지 50중량부, 바람직하게는 10중량부 내지 30중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 스프레이 코팅시 스프레이 코팅이 용이하고 형성된 코팅층도 표면이 매끄러울 수 있다.The silicone resin may be included in an amount of 5 parts by weight to 50 parts by weight, preferably 10 parts by weight to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the mixed solvent. In the above range, spray coating is easy during spray coating, and the formed coating layer may have a smooth surface.
본 발명에서는 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 스프레이 코팅하되, 혼합 용매로서는 헥산과 아세톤을 사용한다. In the present invention, a rare earth oxide and a silicone resin are spray coated, but hexane and acetone are used as a mixed solvent.
통상적으로 헥산은 극성 지수 0의 비극성 용매로 알려져 있으며, 아세톤은 극성 지수 4.8 내지 5.3의 극성 용매로 알려져 있다. 본 발명에서는 스프레이 코팅을 위한 용매로서 1종의 용매를 사용하기 보다는 2종의 혼합 용매를 사용하되, 복수 개의 극성 용매와 비극성 용매 중에서 헥산과 아세톤을 사용함으로써 고상인 희토류 산화물과 액상인 실리콘계 수지 간의 상용성과 분산성을 좋게 함으로써 스프레이 코팅이 잘 되도록 하고 그로부터 형성된 코팅층이 초발수성과 내후성이 우수함을 확인하였다.In general, hexane is known as a nonpolar solvent having a polarity index of 0, and acetone is known as a polar solvent having a polarity index of 4.8 to 5.3. In the present invention, two kinds of mixed solvents are used rather than one kind of solvent as a solvent for spray coating, but hexane and acetone are used among a plurality of polar solvents and non-polar solvents. By improving the compatibility and dispersibility, it was confirmed that the spray coating was good, and the coating layer formed therefrom was excellent in super water repellency and weather resistance.
스프레이 코팅시 헥산만 사용하는 경우 스프레이 코팅에 의한 코팅층 형성이 제대로 되지 않고 층 형성 후 건조가 늦어져 공정성이 떨어질 수 있다.If only hexane is used during spray coating, the coating layer cannot be formed properly by spray coating, and drying may be delayed after the layer is formed, resulting in poor fairness.
스프레이 코팅시 아세톤만 용매로 사용하는 경우 실리콘계 수지의 분산이 제대로 되지 않아 스프레이 코팅에 의한 코팅층 형성이 어려울 수 있다. When only acetone is used as a solvent during spray coating, it may be difficult to form a coating layer by spray coating because the silicone resin is not properly dispersed.
혼합 용매는 헥산 100중량부에 대하여 아세톤 100중량부 내지 500중량부, 구체적으로 100중량부 내지 300중량부, 더 구체적으로 150중량부 내지 250중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 스프레이 코팅에 의한 코팅층 형성과 공정성이 우수할 수 있다.The mixed solvent may be included in an amount of 100 parts by weight to 500 parts by weight of acetone, specifically 100 parts by weight to 300 parts by weight, and more specifically 150 parts by weight to 250 parts by weight, based on 100 parts by weight of hexane. In the above range, the formation of a coating layer by spray coating and processability may be excellent.
상기 코팅액 중 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 고형분 함량은 10중량% 내지 30중량%, 구체적으로 10중량% 내지 25중량%가 될 수 있다. 상기 범위에서, 스프레이 코팅에 의한 코팅층 형성과 공정성이 우수할 수 있다.The solid content including the rare earth oxide and the silicone resin in the coating solution may be 10% by weight to 30% by weight, specifically 10% by weight to 25% by weight. In the above range, the formation of a coating layer by spray coating and processability may be excellent.
본 발명의 방법에서는, 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 코팅액이 스프레이 코팅에 의해 코팅층을 형성할 때, 애자와 같은 평면 형상이 아닌 굴곡진 형상을 갖는 도착체에 코팅층을 잘 형성하도록 하기 위하여 초음파 처리를 추가로 포함할 수 있다. 초음파 처리에 의하여 애자의 하우징 또는 금구에서 초발수성 코팅층을 잘 형성할 수 있다. 특히 희토류 산화물은 실리콘계 수지에 비하여 밀도가 높은데, 희토류 산화물과 실리콘계 수지가 단순 혼합되어 분무되는 경우 밀도가 높은 희토류 산화물이 실리콘계 수지 대비 애자 표면으로 갈 가능성이 높아 코팅층 형성 후 공기 접촉에 의한 초발수성 구현에 시간이 많이 걸린다. 초음파 처리를 함으로써 상기와 같이 시간이 많이 걸리는 문제를 해소할 수 있다.In the method of the present invention, when a coating solution containing a rare earth oxide and a silicone-based resin forms a coating layer by spray coating, ultrasonic treatment is performed to ensure that the coating layer is well formed on an object having a curved shape rather than a planar shape such as an insulator. It may further include. The super-water-repellent coating layer can be well formed on the housing or bracket of the insulator by ultrasonic treatment. In particular, rare earth oxides have a higher density than silicone resins, but when rare earth oxides and silicone resins are simply mixed and sprayed, the high probability of high-density rare earth oxides going to the insulator surface compared to silicone resins is highly water-repellent by air contact after forming the coating layer. It takes a lot of time. By performing the ultrasonic treatment, it is possible to solve the problem that takes a long time as described above.
초음파 처리는 50℃ 내지 70℃에서 0.5시간 내지 3시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서, 애자의 하우징 또는 금구에서 초발수성 코팅층을 잘 형성할 수 있다.The ultrasonic treatment may be performed at 50° C. to 70° C. for 0.5 to 3 hours. Within the above range, a super water-repellent coating layer can be well formed in the housing or bracket of the insulator.
본 발명의 방법에서는, 상기 코팅액을 애자 표면에 스프레이 코팅하고 건조시켜 상기 애자 표면에 초발수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.In the method of the present invention, the coating liquid is spray-coated on the surface of the insulator and dried to form a super-water-repellent coating layer on the surface of the insulator.
본 발명의 방법이 적용되는 애자는 자기 애자(porcelain insulator) 또는 폴리머 애자(polymer insulator)를 포함할 수 있다. The insulator to which the method of the present invention is applied may include a porcelain insulator or a polymer insulator.
일 구체예에서, 자기 애자 또는 폴리머 애자(초발수성 코팅층 형성전)는 25℃ 물접촉각이 10° 내지 50°, 구체적으로 10° 내지 50°가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 방법이 잘 적용될 수 있다.In one embodiment, the magnetic insulator or the polymer insulator (before formation of the super-water-repellent coating layer) may have a water contact angle of 25° C. 10° to 50°, specifically 10° to 50°. In the above range, the method of the present invention can be applied well.
자기 애자는 도토, 장석 및 석영을 포함하는 조성물을 혼합하고 소정의 형태로 만든 다음 고온에서 소성시켜 제조된 자기 애자를 포함할 수 있다. 자기 애자는 상술한 도토, 장석 및 석영 이외에 알루미나를 추가로 포함할 수 있다.The magnetic insulator may include a magnetic insulator manufactured by mixing a composition including clay, feldspar, and quartz, making it into a predetermined shape, and then firing at a high temperature. The magnetic insulator may further include alumina in addition to the clay, feldspar, and quartz described above.
폴리머 애자는 테프론, 에폭시 수지, 폴리에틸렌, 실리콘 고무, EPDM(에틸렌과 프로필렌 및 디엔의 공중합체), EPDM과 실리콘의 합금, 폴리우레탄, EVA 중 1종 이상으로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The polymer insulator may be formed of at least one of Teflon, epoxy resin, polyethylene, silicone rubber, EPDM (a copolymer of ethylene, propylene, and diene), an alloy of EPDM and silicone, polyurethane, and EVA, but is not limited thereto.
본 발명의 방법에서는 상기 코팅액을 애자 표면에 스프레이 코팅하여 코팅층을 형성한다. 종래 희토류 산화물을 이용하여 애자 표면에 코팅층을 형성하는 방법으로서, 소결, 스퍼터링, 원자층 증착, 열수, 침지 등이 사용되었다. 그러나, 이러한 방법은 애자의 종류 및 형상에 영향을 많이 받기 때문에 실제적인 적용이 어려웠다. 반면에, 스프레이 코팅은 금속, 폴리머, 막 등 코팅 기재의 종류에 관계없이 코팅이 가능하고, 코팅 면적이나 형태에도 관계없이 간단한 방법으로 코팅을 형성할 수 있다. 또한, 스프레이 코팅은 다른 방법에 비하여 용매 필요량이 적기 때문에 비용 측면에서도 장점이 우수하다.In the method of the present invention, the coating solution is spray-coated on the surface of the insulator to form a coating layer. As a method of forming a coating layer on the surface of an insulator using a conventional rare earth oxide, sintering, sputtering, atomic layer deposition, hot water, and immersion have been used. However, this method is difficult to apply in practice because it is greatly influenced by the type and shape of the insulator. On the other hand, spray coating can be coated regardless of the type of coating substrate such as metal, polymer, or film, and coating can be formed by a simple method regardless of the coating area or shape. In addition, spray coating is advantageous in terms of cost because it requires less solvent than other methods.
스프레이 코팅은 스프레이 건을 사용해서 수행될 수 있다. Spray coating can be carried out using a spray gun.
구체적으로, 스프레이 코팅할 때에는, 분무 각도를 애자의 표면에 대해 30° 내지 50°, 구체적으로 40° 내지 50°에서 함으로써 코팅층 형성을 용이하게 할 수 있다. 희토류 산화물은 실리콘계 수지에 비하여 밀도가 높은데, 희토류 산화물과 실리콘계 수지가 단순 혼합되어 분무되는 경우 밀도가 높은 희토류 산화물이 실리콘계 수지 대비 애자 표면으로 갈 가능성이 높아 코팅층 형성 후 공기 접촉에 의한 초발수성 구현에 시간이 많이 걸린다. 상기 분무 각도를 조절함으로써 상기와 같이 시간이 많이 걸리는 문제를 해소할 수 있다.Specifically, when spray-coating, the coating layer can be easily formed by setting the spray angle to the surface of the insulator at 30° to 50°, specifically 40° to 50°. Rare-earth oxides have a higher density than silicone-based resins.If rare-earth oxides and silicone-based resins are simply mixed and sprayed, the high-density rare-earth oxides are more likely to go to the insulator surface than silicone-based resins. It takes a lot of time. By controlling the spraying angle, the problem that takes a lot of time as described above can be solved.
스프레이 코팅할 때에는 애자 표면에 대하여 분무 압력은 0.1MPa 내지 1MPa, 구체적으로 0.1MPa 내지 0.5MPa가 될 수 있다. 상기 범위에서 코팅층 형성을 용이하게 할 수 있다.When spray coating, the spray pressure with respect to the surface of the insulator may be 0.1 MPa to 1 MPa, specifically 0.1 MPa to 0.5 MPa. It is possible to facilitate the formation of the coating layer in the above range.
건조는 80℃ 내지 150℃, 구체적으로 80℃ 내지 120℃에서 12시간 내지 48시간, 구체적으로 12시간 내지 36시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서, 잔량의 용매가 없어 코팅층의 경도가 우수하여 신뢰성이 우수할 수 있다.Drying may be performed at 80°C to 150°C, specifically 80°C to 120°C for 12 to 48 hours, specifically 12 to 36 hours. In the above range, since there is no residual amount of solvent, the hardness of the coating layer may be excellent, and thus reliability may be excellent.
코팅층은 두께가 1㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 1㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 코팅층의 경도가 높아서 애자의 신뢰성이 우수할 수 있다.The coating layer may have a thickness of 1 μm to 100 μm, specifically 1 μm to 50 μm. In the above range, the hardness of the coating layer may be high, so that the reliability of the insulator may be excellent.
본 발명의 방법에 따라 제조된 코팅층은 제조 직후에는 25℃에서의 물 접촉각이 10° 이하로서 초발수성이 좋지 않지만, 공기 중에 24시간 노출시키는 것에 의해서 물 접촉각이 현저하게 상승함으로써 초발수성이 빨리 될 수 있다. The coating layer prepared according to the method of the present invention has a water contact angle of 10° or less at 25° C. immediately after preparation, which has poor super water repellency, but exposure to air for 24 hours significantly increases the water contact angle, resulting in a rapid super water repellency. I can.
일 구체예에서, 본 발명에 따라 제조된 코팅층에 대해 하기 식 1의 물 접촉각 변화율은 1200% 이상, 예를 들면 1200% 내지 2000%가 될 수 있다:In one embodiment, the water contact angle change rate of the following formula 1 for the coating layer prepared according to the present invention may be 1200% or more, for example, 1200% to 2000%:
[식 1][Equation 1]
물 접촉각 변화율 = │CA2 - CA1│/ CA1 x 100Water contact angle change rate = │CA2-CA1│/
(상기 식 1에서,(In Equation 1 above,
CA1은 상기 코팅층의 제조 직후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)CA1 is the water contact angle at 25° C. immediately after the coating layer is prepared (unit: °)
CA2는 상기 코팅층을 공기 중에서 24시간 노출시킨 후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °))CA2 is the water contact angle at 25° C. after exposing the coating layer in air for 24 hours (unit: °))
상기 "공기 중에서 24시간 노출"은 20℃ 내지 30℃, 40% 내지 60%의 상대 습도에서 24시간 동안 노출시키는 것을 의미한다.The "24 hours exposure in air" means exposure for 24 hours at a relative humidity of 20°C to 30°C and 40% to 60%.
코팅층은 25℃에서 물 접촉각이 100°이상, 구체적으로 100° 내지 200°인 것을 의미한다. 상기 접촉각 범위에서, 애자가 수분 또는 얼음과 접촉시 쉽게 제거됨으로써 국부 방전에 의한 섬락을 막을 수 있다.The coating layer means that the water contact angle is 100° or more at 25° C., specifically 100° to 200°. In the above contact angle range, flashover due to local discharge can be prevented by being easily removed when the insulator comes into contact with water or ice.
본 발명의 방법에 따라 제조된 코팅층은 하기 식 2의 물 접촉각 변화율이 5% 이하, 예를 들면 0% 내지 5%가 될 수 있다: 상기 범위에서, 코팅층의 내후성이 우수하여 애자를 자주 교환하지 않아도 되므로 비용 절감, 신뢰성 개선 효과가 있을 수 있다.The coating layer prepared according to the method of the present invention may have a water contact angle change rate of 5% or less, for example, 0% to 5% in the following formula: In the above range, the weatherability of the coating layer is excellent, so that the insulator is not frequently replaced. Since there is no need, cost reduction and reliability improvement can be achieved.
[식 2][Equation 2]
물 접촉각 변화율 = │CA4 - CA3│/ CA3 x 100Water contact angle change rate = │CA4-CA3│/
(상기 식 2에서,(In Equation 2 above,
CA3은 코팅층의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)CA3 is the water contact angle at 25℃ of the coating layer (unit: °)
CA4는 상기 코팅층에 대해 내후성 평가 후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °))CA4 is the water contact angle (unit: °) at 25 °C after the weather resistance evaluation for the coating layer)
상기 "내후성 평가"는 파장 300∼400 nm에서, 46℃, 및 50% 상대습도에서 61.6 W/m2의 세기로 240시간 동안 광을 조사하는 것, 또는 파장 300∼400 nm에서, 46℃, 및 50% 상대습도에서 61.6 W/m2의 세기로 240시간 동안 광을 조사하는 것을 의미한다. The "weather resistance evaluation" is irradiating light for 240 hours at an intensity of 61.6 W/m 2 at a wavelength of 300 to 400 nm, 46° C., and 50% relative humidity, or at a wavelength of 300 to 400 nm, 46° C., And irradiating light for 240 hours at an intensity of 61.6 W/m 2 at 50% relative humidity.
이하, 본 발명의 초발수성 애자에 대해 설명한다.Hereinafter, the super water-repellent insulator of the present invention will be described.
초발성 애자는 애자 표면에 희토류 산화물과 실리콘계 수지를 포함하는 코팅층을 포함한다.The first insulator includes a coating layer including a rare earth oxide and a silicone resin on the surface of the insulator.
애자는 상술한 자기 애자 또는 폴리머 애자를 포함할 수 있다.The insulator may include the above-described magnetic insulator or polymer insulator.
코팅층은 두께가 1㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 1㎛ 내지 50㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 코팅층의 경도가 높아서 애자의 신뢰성이 우수할 수 있다.The coating layer may have a thickness of 1 μm to 100 μm, specifically 1 μm to 50 μm. In the above range, the hardness of the coating layer may be high, so that the reliability of the insulator may be excellent.
코팅층은 25℃에서 물 접촉각이 100°이상, 구체적으로 100° 내지 200°인 것을 의미한다. 상기 접촉각 범위에서, 애자가 수분 또는 얼음과 접촉시 쉽게 제거됨으로써 국부 방전에 의한 섬락을 막을 수 있다The coating layer means that the water contact angle is 100° or more at 25° C., specifically 100° to 200°. In the above contact angle range, flashover due to local discharge can be prevented by being easily removed when the insulator comes in contact with water or ice.
코팅층은 하기 식 2의 물 접촉각 변화율이 5% 이하, 예를 들면 0% 내지 5%가 될 수 있다: 상기 범위에서, 코팅층의 내후성이 우수하여 애자를 자주 교환하지 않아도 되므로 비용 절감, 신뢰성 개선 효과가 있을 수 있다.The coating layer may have a water contact angle change rate of 5% or less, for example, 0% to 5% in the following formula: In the above range, the weatherability of the coating layer is excellent, so that the insulator does not need to be frequently replaced, thus reducing cost and improving reliability. There may be.
[식 2][Equation 2]
물 접촉각 변화율 = │CA4 - CA3│/ CA3 x 100Water contact angle change rate = │CA4-CA3│/
(상기 식 2에서,(In Equation 2 above,
CA3은 코팅층의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)CA3 is the water contact angle at 25℃ of the coating layer (unit: °)
CA4는 상기 코팅층에 대해 내후성 평가 후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °))CA4 is the water contact angle (unit: °) at 25 °C after the weather resistance evaluation for the coating layer)
상기 "내후성 평가"는 파장 300∼400 nm에서, 46℃, 및 50% 상대습도에서 61.6 W/m2의 세기로 240시간 동안 광을 조사하는 것, 또는 파장 300∼400 nm에서, 46℃, 및 50% 상대습도에서 61.6 W/m2의 세기로 240시간 동안 광을 조사하는 것을 의미한다. The "weather resistance evaluation" is irradiating light for 240 hours at an intensity of 61.6 W/m 2 at a wavelength of 300 to 400 nm, 46° C., and 50% relative humidity, or at a wavelength of 300 to 400 nm, 46° C., And irradiating light for 240 hours at an intensity of 61.6 W/m 2 at 50% relative humidity.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this has been presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention in any sense. Contents not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in this technical field, and thus description thereof will be omitted.
실시예 1Example 1
세륨 산화물(평균 입경: 100nm) 0.8중량부, 폴리디메틸실록산(중량평균분자량:10,000) 0.8중량부, 헥산 2.4중량부, 아세톤 4.8중량부를 혼합하고 1시간 동안 교반하고 1시간 동안 40℃에서 초음파 처리하여 코팅액을 제조하였다. 제조한 코팅액을 자기 애자의 표면에 스프레이 건을 사용해서 소정의 두께로 애자의 표면 각도에 대하여 분무 각도 45°로 분무 도포하고 100℃에서 24시간 동안 건조시켜 코팅층을 형성하였다. 0.8 parts by weight of cerium oxide (average particle diameter: 100 nm), 0.8 parts by weight of polydimethylsiloxane (weight average molecular weight: 10,000), 2.4 parts by weight of hexane, 4.8 parts by weight of acetone were mixed, stirred for 1 hour, and sonicated at 40° C. for 1 hour Thus, a coating solution was prepared. The prepared coating solution was spray-coated on the surface of the porcelain insulator at a spray angle of 45° to the surface angle of the insulator at a predetermined thickness using a spray gun, and dried at 100° C. for 24 hours to form a coating layer.
제조한 코팅층에 대해 FE-SEM 이미지를 관찰하고 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1을 참조하면, 코팅층에서 세륨 산화물이 애자의 표면에 부착되어 있는 것을 확인할 수 있으며 세륨 산화물이 나노 구조물과 마이크로 구조물을 형성함으로써 초발수성을 구현할 수 있음을 확인하였다.The FE-SEM image was observed for the prepared coating layer and the results are shown in FIG. 1. Referring to FIG. 1, it was confirmed that cerium oxide was attached to the surface of the insulator in the coating layer, and it was confirmed that super water repellency can be realized by forming nanostructures and microstructures of cerium oxide.
제조한 코팅층에 물을 뿌린 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 제조한 코팅층에 물을 뿌렸을 때 물방울이 코팅층에 머물지 않고 쉽게 제거되었음을 확인하였다. The result of spraying water on the prepared coating layer is shown in FIG. 2. Referring to FIG. 2, when water was sprayed on the prepared coating layer, it was confirmed that water droplets did not stay on the coating layer and were easily removed.
제조한 코팅층에 대해 코팅층 제조 직후와 공기 중에 24시간 노출 직후의 25℃에서 물 접촉각을 각각 측정하고 상기 식 1에 따른 접촉각 변화율을 계산하고 그 결과를 하기 표 1과 도 3에 나타내었다. For the prepared coating layer, the water contact angle was measured at 25° C. immediately after the coating layer was prepared and immediately after exposure to the air for 24 hours, and the contact angle change rate according to Equation 1 was calculated, and the results are shown in Table 1 and FIG. 3 below.
상기 표 1과 도 3에서와 같이 본 발명에 따라 제조된 코팅층은 24시간 공기 중에 노출된 후 접촉각이 현저하게 상승함으로써 초발수성이 좋아졌고, 24시간 만에 의해 접촉각 변화율이 현저하게 높아졌음을 확인할 수 있다.As shown in Table 1 and FIG. 3, the coating layer prepared according to the present invention was exposed to the air for 24 hours, and the contact angle increased significantly, thereby improving super-water repellency, and it was confirmed that the rate of change in the contact angle was remarkably increased after 24 hours. I can.
비교예 1Comparative Example 1
티타늄 산화물(평균 입경: 100nm) 0.8중량부, 폴리디메틸실록산(중량평균분자량:10,000) 0.8중량부, 헥산 2.4중량부, 아세톤 4.8중량부를 혼합하고 1시간 동안 교반하고 1시간 동안 초음파 처리하여 코팅액을 제조하였다. 제조한 코팅액을 자기 애자의 표면에 스프레이 건을 사용해서 소정의 두께로 도포하고 100℃에서 24시간 동안 건조시켜 코팅층을 형성하였다. 0.8 parts by weight of titanium oxide (average particle diameter: 100 nm), 0.8 parts by weight of polydimethylsiloxane (weight average molecular weight: 10,000), 2.4 parts by weight of hexane and 4.8 parts by weight of acetone were mixed, stirred for 1 hour, and ultrasonicated for 1 hour to prepare a coating solution. Was prepared. The prepared coating solution was applied to the surface of the porcelain insulator to a predetermined thickness using a spray gun and dried at 100° C. for 24 hours to form a coating layer.
[내후성 평가][Weather resistance evaluation]
실시예 1과 비교예 1에서 제조한 코팅층에 대하여 하기 표 2의 조건에 따라 내후성 가속 실험하였다. 표 2는 자외선, 온도, 습도, 주수에 의한 내후성 가속 실험의 조건을 나타내고 있다. 본 실험은 ISO 16474-2/11341(1) 기반의 한전 규격에 따라 진행되었다. 여름 조건 하에서 건기와 우기를 구분하여 반복 시행하였으며, 지속 시간은 각각 102분, 18분으로 총 240시간의 실험을 진행하였다. 본 실험에서의 자외선 조사량은 연간 1942 MJ/m2으로, 이는 대한민국 대전에서의 연간 자외선 조사량인 334 MJ/m2에 비해 5.81배 가속된 조건 하에서 진행되었음을 의미한다. 또한 자외선에 의한 열화는 온도 상승에 의해서 추가적으로 가속화될 수 있는데, 이를 뜻하는 온도 인자인 Relative Aging Factor (RAF)는 다음과 같이 계산된다. (N. Chaipanit et al., IEEE, 2001)The coating layers prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to accelerated weather resistance experiments according to the conditions of Table 2 below. Table 2 shows the conditions of the accelerated weather resistance experiment by ultraviolet rays, temperature, humidity, and water. This experiment was conducted according to the KEPCO standard based on ISO 16474-2/11341(1). Under summer conditions, the dry season and the rainy season were divided and repeated, and the duration was 102 minutes and 18 minutes, respectively, and a total of 240 hours of experiment was conducted. The ultraviolet irradiation dose in this experiment was 1942 MJ/m 2 per year, which means that it was carried out under 5.81 times accelerated conditions compared to the annual ultraviolet irradiation dose of 334 MJ/m 2 in Daejeon, Korea. In addition, deterioration due to ultraviolet rays can be further accelerated by temperature rise, and the Relative Aging Factor (RAF), which is a temperature factor, is calculated as follows. (N. Chaipanit et al., IEEE, 2001)
(T max : 최대 온도, T min : 최저 온도)( T max : maximum temperature, T min : minimum temperature)
본 실험에서는 최대 온도인 샘플 표면 온도를 T max 로 결정하였으며, 주수 시 감소된 샘플 표면 온도인 26°C를 최저 온도로 설정하여 T min 을 결정함으로써, 14.93의 RAF 값을 도출하였다. 최종적으로 자외선 인자와 온도 인자를 곱한 86.74의 열화 가속 계수 조건에서 보다 가혹한 실험이 진행되었다. 그 결과를 표 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7에 나타내었다.In this experiment, the sample surface temperature, which is the maximum temperature, was determined as T max , and the T min was determined by setting the sample surface temperature, which is the reduced sample surface temperature at the time of pouring, as the lowest temperature, 26°C, thereby deriving a RAF value of 14.93. Finally, a more severe experiment was conducted under the condition of 86.74 deterioration acceleration factor multiplied by the ultraviolet factor and the temperature factor. The results are shown in Tables 3, 4, 5, 6, and 7.
상기 표 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7에서와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 코팅층은 내후성이 우수함을 확인할 수 있다. 티타늄 산화물은 스프레이 코팅 기법으로 기존에 많이 활용되는 물질로써, 본 발명에서 세륨 산화물의 나노입자 코팅 샘플의 비교군으로 설정하였다. 실험 전 두 샘플 모두 초발수 젖음 특성을 보이지만, 240시간의 내후성 가속 실험 이후 자기 애자에 코팅된 티타늄 산화물 샘플의 후진 접촉각이 감소하였으며, 이는 표면 위에 형성된 물방울이 쉽게 제거되지 않음을 뜻한다. 또한 폴리머 애자에 코팅된 티타늄 산화물 샘플은 모든 접촉각이 하락하여 초친수 젖음 특성을 보였다. 이에 비해 세륨 산화물 나노입자 코팅 샘플은 시편의 종류에 관계없이 초발수 젖음 특성을 유지하였으며, 특히 폴리디메틸실록산을 통해 자외선에 의한 영향 또한 극복한 것을 확인할 수 있다. 또한, 자기 애자에 코팅된 티타늄 산화물 샘플 위 물방울은 감소된 후진 접촉각으로 인해 국소적으로 표면에 붙어있는 모습을 확인할 수 있으며, 폴리머 애자에 코팅된 티타늄 산화물 샘플 위는 완전히 젖어서 수막이 형성됨을 관찰할 수 있다. 반면 세륨 산화물 나노입자 코팅 샘플은 시편의 종류에 관계없이 초발수 젖음 특성을 유지하여 전혀 물에 젖지 않는 모습을 시각적으로 확인할 수 있다.As shown in Tables 3, 4, 5, 6, and 7, it can be seen that the coating layer manufactured according to the method of the present invention has excellent weather resistance. Titanium oxide is a material that is widely used in the past as a spray coating technique, and was set as a comparative group of nanoparticle coating samples of cerium oxide in the present invention. Both samples before the experiment showed super water-repellent wetting characteristics, but after the 240-hour weather acceleration experiment, the backward contact angle of the titanium oxide sample coated on the magnetic insulator decreased, which means that water droplets formed on the surface are not easily removed. In addition, the titanium oxide sample coated on the polymer insulator showed superhydrophilic wetting characteristics due to the decrease in all contact angles. In contrast, the cerium oxide nanoparticle-coated sample maintained the super-water-repellent wettability regardless of the type of specimen, and in particular, it can be seen that the effect of ultraviolet rays was overcome through polydimethylsiloxane. In addition, water droplets on the titanium oxide sample coated on the magnetic insulator can be seen locally attached to the surface due to the reduced backward contact angle, and it can be observed that the water film is completely wet on the titanium oxide sample coated on the polymer insulator. I can. On the other hand, the cerium oxide nanoparticle-coated sample maintains the super water-repellent wettability regardless of the type of specimen, so that it can be visually confirmed that it is not wet at all.
비교예 2Comparative Example 2
실시예 1에서, 헥산 2.4중량부, 아세톤 4.8중량부 대신에, 헥산 7.2중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅층을 제조하였다. 비교예 2 수행한 결과, 초발수성 코팅층을 제대로 형성할 수 없는 문제점이 있었다. In Example 1, a coating layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 7.2 parts by weight of hexane was used instead of 2.4 parts by weight of hexane and 4.8 parts by weight of acetone. As a result of performing Comparative Example 2, there was a problem that the superwater-repellent coating layer could not be properly formed.
비교예 3Comparative Example 3
실시예 1에서, 헥산 2.4중량부, 아세톤 4.8중량부 대신에, 아세톤 7.2중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅층을 제조하였다. 비교예 3 수행한 결과, 초발수성 코팅층을 제대로 형성할 수 없는 문제점이 있었다. In Example 1, a coating layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that 7.2 parts by weight of acetone was used instead of 2.4 parts by weight of hexane and 4.8 parts by weight of acetone. As a result of performing Comparative Example 3, there was a problem that the superwater-repellent coating layer could not be properly formed.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily implemented by those of ordinary skill in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.
Claims (11)
상기 코팅액을 애자 표면에 스프레이 코팅하고 건조시켜 상기 애자 표면에 초발수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 혼합 용매는 헥산과 아세톤의 혼합 용매를 포함하는 것인, 초발수성 애자의 제조 방법.
A coating solution was prepared by dispersing a rare earth oxide and a silicone resin in a mixed solvent,
Spray coating the coating solution on the surface of the insulator and drying it to form a super water-repellent coating layer on the surface of the insulator,
The mixed solvent will contain a mixed solvent of hexane and acetone, the method of manufacturing a super-water-repellent insulator.
The method of claim 1, wherein the rare earth oxide comprises cerium oxide.
The method of claim 1, wherein the silicone-based resin contains polydimethylsiloxane.
The method of claim 1, wherein the silicon-based resin is contained in an amount of 50 parts by weight to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the rare earth oxide.
The method of claim 1, wherein the mixed solvent contains 100 parts by weight to 500 parts by weight of acetone based on 100 parts by weight of the hexane.
The method of claim 1, further comprising ultrasonicating the coating solution.
The method of claim 1, wherein the spray coating is performed by a spray gun.
The method of claim 1, wherein the insulator comprises a magnetic insulator or a polymer insulator.
[식 1]
물 접촉각 변화율 = │CA2 - CA1│/ CA1 x 100
(상기 식 1에서,
CA1은 상기 코팅층의 제조 직후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)
CA2는 상기 코팅층을 공기 중에서 24시간 노출시킨 후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)).
The method of claim 1, wherein the water contact angle change rate of the following formula 1 for the coating layer prepared according to the method is 1200% or more:
[Equation 1]
Water contact angle change rate = │CA2-CA1│/ CA1 x 100
(In Equation 1 above,
CA1 is the water contact angle at 25° C. immediately after the coating layer is prepared (unit: °)
CA2 is the water contact angle (unit: °) at 25° C. after exposing the coating layer in air for 24 hours).
An insulator comprising a super-water-repellent coating layer manufactured according to the method of manufacturing the super-water-repellent insulator of claim 1.
[식 2]
물 접촉각 변화율 = │CA4 - CA3│/ CA3 x 100
(상기 식 2에서,
CA3은 코팅층의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)
CA4는 상기 코팅층에 대해 내후성 평가 후의 25℃에서 물 접촉각(단위: °)).The insulator of claim 10, wherein the coating layer has a water contact angle change rate of 5% or less in the following formula.
[Equation 2]
Water contact angle change rate = │CA4-CA3│/ CA3 x 100
(In Equation 2 above,
CA3 is the water contact angle at 25℃ of the coating layer (unit: °)
CA4 is the water contact angle (unit: °) at 25° C. after weather resistance evaluation for the coating layer).
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|---|---|---|---|---|
| CN116426215A (en) * | 2023-04-28 | 2023-07-14 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局 | Composite coating, preparation method thereof, silicone rubber protective sleeve and insulator |
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| JP2005029642A (en) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Silicone rubber coating agent composition |
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