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문제 정의
- 사용하고 있다. 그러나 본 실험에서는 이런 트래킹 특성 향상제를 사용하지 않은 상태에서 순수한 폴리머의 종류에 따른 트래킹 특성을 이해함으로써 기초배합 설계시 폴리머의 선택에 도움을 주고자 하였다. Figure 11과 같이 실리콘 폴리머의 종류에 따른 트래킹 실험 결과 비닐함량이 높을수록 내트래킹 특성이 우수하였다.
- 따라서 본 연구에서는 실리콘 폴리머의 vinyl 함량 및 보강성 실리카의 종류가 물성 및 전기특성 (체적저항, 절연파괴강도, 트래킹 특성 등)에 미치는 영향을 실험하여 고압절연용 실리콘 고무 제조에 대한 기초 소재의 특성을 이해하는데 목적을 두었다.
제안 방법
- 7 mm 이며 옆면으로의 파괴를 방지하기 위하여 실리콘 오일속에서 실험하였으며 온도는 상온을 유지하였다. 또한 실리콘 컴파운드를 상기에 서술한 방법으로 제작하여 쉬트상으로 절연파괴강도를 측정하였다. 실험 방법은 0 V 에서 시작하여 파괴가 발생할 때까지 시험 전극에 일정하게 전압을 인가시키는 단시간 시험법 (short time test)을 사용하였으며 시료의 두께는 1mm로 하여 측정하였다.
- 본 연구에서 채택한 ASTM D149 시험법은 서로 다른 종류의 절연체들간의 상대적 절연강도를 비교하는데 이용되며 그 결과치가 바로 절연체의 고유 절연강도(intrinsic dielectric strength)를 뜻하지는 않는다. 본 연구에서는 현재 가정용 운전 주파수인 60 Hz의 교류전압을 인가하여 절연파괴시험을 행했으며 시료 당 10개의 시험편을 준비하여 각 두께를 측정한 후 시험하였고, 그 결과로부터 최대치와 최소치를 제외한 8개 시편의 평균치로 시료의 절연파괴 강도를 결정하였다.
- 숙성된 실리콘 컴파운드 1 kg을 open roll에 투입한 후 5분동안 연질화 시켰으며 연질화된 컴파운드에 과산화물(DMBPH) 0.5 phr을 투입하여 15분 동안 혼련하여 2 mm의 두께로 프리폼하였다. 150 MPa의 압력을 가하는 유압프레스로 175℃에서 10 분 동안 가교시켜 시험편을 제조하였다.
- 002 wt%)를 첨가하여 준비하였다. 시험시에 오손액을 8장의 거름종이 위에 떨어뜨려 거름종이를 거쳐 시료의 표면을 타고 흘러내리도록 하였으며 오손액의 유량은 시험에 앞서 연동 펌프를 동작하여 유량을 측정한 후 원하는 유속에 맞도록 펌프속도를 조정하였다. 오손액의 유속은 IEC 기준에 의해 0.
- 체적저항기의 구조는 Figure 2와 같다. 실리콘 폴리머에 각각 0〜50 phr 까지 10 phr 단위로 실리카 컴파운딩 한 것을 가지고 체적저항을 측정하였다.
- 실리콘 폴리머종류 및 실리카의 종류에 따른 전기특성의 상관관계를 알아보기 위하여 체적저항을 측정하였다. 체적저항기는 TOA Electronics 사의 모델 SM-10E 였으며, 시료는 2 mm 두께로 가교된시험편을 사용하였다.
- 인장 장도, 신장율 및 인열강도 등의 물성은 Instron 사제 만능재료 시험기(Model : 4411)를 사용하여 측정하였다.
- 즉, 보강성 실리카의 함량을 0 phr에서 50 phr 까지 10 phr 단위로 변량시키면서 컴파운딩하였다. 컴파운딩 기계는 Haake사제 Kneader(Model: KL 10) 을 사용하였고 초기 2시간 동안은 25℃ 에서 25 rpm으로 실리카를 분산시킨 후 180℃에서 8시간 동안 40 rpm으로 kneading 하였으며 150℃ 에서 1 시간 동안 진공으로 미반응된 불순물들을 제거한 후 실온 (20〜30笆)에서 24시간 숙성시켜 실리콘고무 컴파운드를 제조하였다.
- 즉, 보강성 실리카의 함량을 0 phr에서 50 phr 까지 10 phr 단위로 변량시키면서 컴파운딩하였다. 컴파운딩 기계는 Haake사제 Kneader(Model: KL 10) 을 사용하였고 초기 2시간 동안은 25℃ 에서 25 rpm으로 실리카를 분산시킨 후 180℃에서 8시간 동안 40 rpm으로 kneading 하였으며 150℃ 에서 1 시간 동안 진공으로 미반응된 불순물들을 제거한 후 실온 (20〜30笆)에서 24시간 숙성시켜 실리콘고무 컴파운드를 제조하였다.
대상 데이터
- 나타내었다. 가교제로 사용한 과산화물은 Aldrich사에서 공급하는 2, 5-dimethyl 2, 5-t-butylperoxy hexane(DMBPH)를 사용하였으며 이들의 화학구조는 다음과 같다.
- 본 연구에 사용된 실리콘 폴리머는 다양한 vinyl 기를 갖는 PDMS로 Bayer사의 제품을 사용하였고, 보강성 실리카로 사용된 silicon dioxide는 Deggusa 사에서 건식법으로 제조한 A-200과 Nippon Silica 사에서 습식법으로 제조한 LP를 사용하였으며 이들의 특성을 Table 2와 Table 3에 각각 나타내었다. 가교제로 사용한 과산화물은 Aldrich사에서 공급하는 2, 5-dimethyl 2, 5-t-butylperoxy hexane(DMBPH)를 사용하였으며 이들의 화학구조는 다음과 같다.
- 시행하였다. 전극의 형태는 구 대 구(sphere sphere) 로써 구의 직경은 12.7 mm 이며 옆면으로의 파괴를 방지하기 위하여 실리콘 오일속에서 실험하였으며 온도는 상온을 유지하였다. 또한 실리콘 컴파운드를 상기에 서술한 방법으로 제작하여 쉬트상으로 절연파괴강도를 측정하였다.
- 체적저항기는 TOA Electronics 사의 모델 SM-10E 였으며, 시료는 2 mm 두께로 가교된시험편을 사용하였다. 체적저항기의 구조는 Figure 2와 같다.
- 트래킹 시험용 오손액은 증류수에 도전성 첨가제 NH4C1(O.2OO ± 0.004 wt%)와 계면활성제 Triton X-l00(0.020 ± 0.002 wt%)를 첨가하여 준비하였다. 시험시에 오손액을 8장의 거름종이 위에 떨어뜨려 거름종이를 거쳐 시료의 표면을 타고 흘러내리도록 하였으며 오손액의 유량은 시험에 앞서 연동 펌프를 동작하여 유량을 측정한 후 원하는 유속에 맞도록 펌프속도를 조정하였다.
이론/모형
- ASTM 시험법에 의거하여 제조된 실리콘 고무의 가교 밀도는 Monsanto사제 Oscillation Rheometer (Model : ODR 100)를 사용하여 175℃에서 측정하였으며 경도는 Shore A 경도계를 사용하였다. 인장 장도, 신장율 및 인열강도 등의 물성은 Instron 사제 만능재료 시험기(Model : 4411)를 사용하여 측정하였다.
- 충격파(impulse)시험으로 대별된다. 본 연구에서 채택한 ASTM D149 시험법은 서로 다른 종류의 절연체들간의 상대적 절연강도를 비교하는데 이용되며 그 결과치가 바로 절연체의 고유 절연강도(intrinsic dielectric strength)를 뜻하지는 않는다. 본 연구에서는 현재 가정용 운전 주파수인 60 Hz의 교류전압을 인가하여 절연파괴시험을 행했으며 시료 당 10개의 시험편을 준비하여 각 두께를 측정한 후 시험하였고, 그 결과로부터 최대치와 최소치를 제외한 8개 시편의 평균치로 시료의 절연파괴 강도를 결정하였다.
- 실리콘 폴리머의 절연파괴 강도를 측정하기 위해 교류전압 파괴 시험을 ASTM D149 사양에 준하여 시행하였다. 전극의 형태는 구 대 구(sphere sphere) 로써 구의 직경은 12.
- 또한 실리콘 컴파운드를 상기에 서술한 방법으로 제작하여 쉬트상으로 절연파괴강도를 측정하였다. 실험 방법은 0 V 에서 시작하여 파괴가 발생할 때까지 시험 전극에 일정하게 전압을 인가시키는 단시간 시험법 (short time test)을 사용하였으며 시료의 두께는 1mm로 하여 측정하였다.
성능/효과
- 1) Vinyl기의 함량이 증가함에 따라 경도 및 레오메터의 최대토크가 증가하였으며 이는 비닐기의 함량이 많을수록 가교밀도가 높아짐을 알 수 있었다.
- 2) 절연 파괴 강도는 비닐기의 함량이 적은 A-type의 폴리머를 사용한 것이 가장 높았으며 실리카의 함량이 증가할수록 절연파괴 강도도 증가하였다.
- 3) 내트래킹 특성은 PDMS의 비닐기 함량이 증가할수록 우수하였다.
- 4) 습식 실리카보다 건식실리카가 높은 절연파괴 강도를 나타내었으며 이는 습식실리카보다 건식 실리카로 보강한 것이 가교밀도가 높기 때문이다.
- 5) 습식실리카보다 건식실리카를 사용한 것이 높은 체적저항을 보여주었으며 습식실리카의 경우 실리카의 함량이 증가할수록 감소하였다. 반면 건식 실리카의 경우 실리카의 함량이 증가할수록 체적저항을 증가하였으며 보강성 실리카의 -OH 함량이 전기특성에 많은 영향을 미쳤다.
- Vinyl 함량이 0.05 mol%를 함유한 A type의 PDMS에 습식실리카와 건식실리카를 0에서 50 phr 까지 10 phr씩 변량하여 제조한 실리콘 고무의 경도 및 인장 강도를 Figure 3과 Figure 4에 나타내었는데 두 경우 모두 실리카의 함량이 증가함에 따라 경도 및 인장강도가 증가하였으며 건식 실리카가 습식실리카보다 경도가 높고 인장강도가 우수하였다. 이는 실리콘 컴파운딩시 Figure 5와 같이전단응력에 의해 agglomerated particles의 3차원 구조(tertiary structure)가 secondary particle(agglome- rated particle)로 되어 실리콘 폴리머에 분산됨으로서 물리적 특성을 향상시켜주는데11 건식법으로 제조된 실리카는 표면에 -OH기의 함량이 상대적으로 적기 때문에 실리카 입자간의 interaction이 약하여 니딩공정에서 silica가 tertiary structure에서 secon dary particle 상태로 쉽게 된다.
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