[논문]Hydroxy Silicone Oil이 실리콘 고무의 절연특성에 미치는 영향(1)

강동필; 박효열; 안명상; 이웅재; 이후범; 오세호

doi:10.4313/jkem.2003.16.11.1001

Hydroxy Silicone Oil이 실리콘 고무의 절연특성에 미치는 영향(1)
Effects of Hydroxy Silicone Oil on Insulation Properties of Silicone Rubber(1) 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.16 no.11, 2003년, pp.1001 - 1007

강동필 (한국전기연구원 신소재응용연구그룹) , 박효열 (한국전기연구원 신소재응용연구그룹) , 안명상 (한국전기연구원 신소재응용연구그룹) , 이웅재 (동아타이어공업(주)) , 이후범 (동양실리콘(주)) , 오세호 (동양실리콘(주))

Abstract ▼ AI-Helper

The silicone fluids have been generally used as processing agent in silicone rubber(SIR) compounding. The addition of hydroxy silicone (HS) fluids to SIR for insulator housing material is required to meet the good electrical performance and the good processability. In this study, SIR with HS fluids was evaluated to investigate how the kinds of them affect insulation properties. The contact angle of the virgin sample of 40-HS SIR was low and its recovery rate was also slow. The recovery rate of 50-HS SIR was the highest being decreased with the viscosity increase of HS fluids. The tracking resistances and the corona aging resistance of 70-HS SIR and 1,040-HS SIR were excellent Tracking resistance depended largely on heat resistance of silicone fluids. But arc resistance didn't depend merely on the kind of silicone fluids.

주제어

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문제 정의

본 논문에서는 무기물 표면의 개진성이 기대되고 저분자량을 가져 process oil로서의 효과가 크면서 휘발성 이 낮아 장기간에 걸쳐 표면특성변화가 적을 것으로 기대되는 터미널에 하이드록시기를 가진 HS 오일을 컴파운드에 첨가하여 실리콘 고무로서의 일반적 물성 외에 초고압 옥외절연물의 housing 재료로서 장기성능에 영향을 주는 방전열화내성과 표면 발수성의 회복특성에 대해서 연구하였다.
옥외용 송배전용의 폴리머 애자에 사용할 실리콘고무의 장기절연성능에 HS 오일들의 종류가 어떻게 영향을 주는지를 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

제안 방법

100회와 1, 000회 코로나 처리된 고부표면을 2, 000배의 배율로 측정하였다.
ATH 무기물의 입자형상과 실리콘 고무의 표면을 코로나로 방전처리 후- 표면의 열화상태를 Hitachi사의 전자현미경(S-2700)을 사용하여 관찰하였다. 100회와 1, 000회 코로나 처리된 고부표면을 2, 000배의 배율로 측정하였다.
Anti-tracking agent로 사용한 ATH의 입도분포를 측정한 장비는 Seishin Enterprise사의 Micron Photo Sizer SKC-2000 이었고 입자의 형상을 조사하기 위하여 IPA 에 분산시킨 슬러리 액체를 mount 위에 적가하여 건조시킨 뒤 SEM으로 조사하였다.
35 mm의 간격으로 시편의 면상에 배치하고 전극 간 전압은 12,500 V로 설정하여 측정히였다. CEAST사의 Arc vis를 사용하여 측정하였다.
6 ml/min이었다. 二t러나 규정에 의한 트래킹 파괴는 실리콘고무에서 거의 발생되지 않으므로 본 연구에서는 4.5 kV의 전압을 6시간 동안 인가 후 발생한 무게 손실을 측정하였다.
등을 평가하였다. 가소도는 William Plasticity Test Machine (Ueshima-Japan, No. 891517), 경도는 shore A 경도계 (GS-710 JIS 정압 하중기), 그리고 인열강도, 인장강도, 신율은 Shimadzu AG-1 Test Machine으로 측정하였다.
고무의 사출성형성과 기계적 특성을 조사하기 위하여 가소도, 경도, 인장강도, 인열강도, 신율, 선수축율 등을 평가하였다. 가소도는 William Plasticity Test Machine (Ueshima-Japan, No.
따라서 시간이 길수록 내아크성이 우수한 것으로 판정한다. 그러나 신리콘 고무는 아크에 의해 탄화 잔존물이 생기지 않으므로 본 연구에서는 시편에 420초의 아크를 발생시킨 후 JL 때까지의 무게손실을 측정하여 열화정노의 기준으로 삼았다. 지름 2.
수성 감소와 경과시간에 따븐 빌.수성 회복특성을 조사하기 위하여 Surface and ElectroOptics사의 Dynamic Contact Angle Meter를 사용하여 접촉각을 측정하였다. 적가한 물의 양은 10㎕ 이었으며 적가 10초 후에 값을 측정하였다.
세라믹 롤 전극과 시편 표면과의 거리는 2 mm로서 모든 시편에 동일하게 적용하였다. 실험에 사용한 판상시편의 크기는 100×100×2 ㎣이었으며 각 시편별로 100, 200, 1, 000 회로 나누어 코로나 방전열화실험을 하였다 [14, 16], 방전열화된 시편으로 SEM을 사용하여 표면열화정도를 비교하였으며 발수성 회복특성을 평가하였다.
그러나 신리콘 고무는 아크에 의해 탄화 잔존물이 생기지 않으므로 본 연구에서는 시편에 420초의 아크를 발생시킨 후 JL 때까지의 무게손실을 측정하여 열화정노의 기준으로 삼았다. 지름 2.4 mm의 텅스텐 재질로된 1쌍의 전극을 서로 6.35 mm의 간격으로 시편의 면상에 배치하고 전극 간 전압은 12,500 V로 설정하여 측정히였다. CEAST사의 Arc vis를 사용하여 측정하였다.

대상 데이터

일본 도시바 실리콘의 base gum과 Huber사 ATH를 사용하였다. 고무처방에 사용된 오일의 종류와 시편명은 표 1에 정리하였다.

이론/모형

ASTM D495의 규정에 의하여 시편의 내아크성을 측정하였다. 아크로 인하여 재료에 노전로가 형성되면 아크가 소멸되므로 그 때까지의 시간으로 내아크성을 정의한다.
IEC 60587의 규정에 따라 내트래킹성을 측정하였으며 AC 4.5 kV 전압을 인가하였다. 비이온성 wetting agent가 첨가된 0.

성능/효과

1. 첨가한 HS 오일의 점 도에 따라 컴파운드 가소도와 고무의 경도 변화가 상당히 크며 점도증가와 더불어 증가하는 값을 보였다.
2. 40 cPs HS 오일이 첨가된 고무는 초기 접촉각이 낮았으며 전체적으로 발수성 회복속도도 느렸다. 50 cPs HS 오일 첨가 고무는 초기 접촉각도 우수하고 접촉각 회복특성도 양호하였다.
3. SEM으로 관찰한 코로나 처리후의 표면열화 상태는 코로나 처리회수와 더불어 표면요철이 증가하였으며 점도가 높을수록 열화내성이 우수하였다.
4. 내아크성은 오일 종류에 의존성이 거의 없었다. 5.
내아크성은 오일 종류에 의존성이 거의 없었다. 5. 트래킹 방전에 의한 무게 감소는 오일 점도가 높을 수록 작아지는 결과를 보였다.
SEM 관찰결과 코로나 처리 횟수가 증가할수록 재료열화에 의한 표면 거칠기는 증가하는 것으로 관찰되었다. 그러나 1, 000회를 처리한 고무표면도 약간의 광택변화가 관측될 뿐 겉보기로는 큰 재료적 변화가 일어난 것으로 보이지는 않았다.
애자의 장기성능과 관련성이 큰 표면 발수성 및 발수성 회복특성, 방전열화내성(내트래킹성, 내코로나성, 내아크성)을 평가한 결과 첨가한 오일에 대한 의존성이 상당히 컸으며, 성형작업성과 관련이 큰 가소도도 오일의 점도에 따라 상당한 차이를 보이고 있어 초고압 애자용 실리콘 고무의 컴파운드 개발시 실리콘 오일의 선택과 양의 최적화가 중요할 것으로 보인다.
점도가 높고 페닐기를 가진 HS 오일을 첨가한 고무가 아크에 대한 무게손실의 변화는 저점도 오일보다 다소 높지만 값의 재현성은 우수한 것으로 나타났다. 이것은 고점도 오일이 내열성은 우수하지만 같은 량의 오일이라도 분자수가 적고 소수성이 강하여 무기물 표면을 효과적으로 wetting하지 못 하는데 기인하는 것으로 보인다.
수도 있다. 첨가한 오일의 점도가 높아질수록 트래킹에 의한 무게손실은 감소함을 보이고 있지만 점도가 높아질수록 무게감소의 오차 폭이 점점 커짐을 알 수 있다. 이것은 첨가된 오일의 분자량이 큰 경우 무기물의 모든 표면에 효과적으로 작용하지 못하고 있는데 기인한 것으로 보인다.

참고문헌 (9)

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Kumagai, S., Yoshimura, N.. Tracking and erosion of HTV silicone rubber and suppression mechanism of ATH. IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation : a publication of the IEEE Dielectrics and Electrical Insulation Society, vol.8, no.2, 203-211.

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Hirano, Y., Inohara, T., Toyoda, M., Murase, H., Kosakada, M.. Accelerated weatherability of shed materials for composite insulators. IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation : a publication of the IEEE Dielectrics and Electrical Insulation Society, vol.8, no.1, 97-103.

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10.1109/94.368659
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