[논문]방전열화에 의한 실리콘 고무의 표면특성 연구

강동필; 박효열; 안명상; 이희웅; 김대환; 하민자

방전열화에 의한 실리콘 고무의 표면특성 연구
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강동필 (한국전기연구원) , 박효열 (한국전기연구원) , 안명상 (한국전기연구원) , 이희웅 (한국전기연구원) , 김대환 (한국전기연구원) , 하민자 (한국전기연구원)

실리콘 고무는 내열성, 내후성, 발수성, 내오염성, 내트래킹성 등이 우수하여 옥외절연물용의 외피 재료로 널리 사용되고 있다. 폴리머 애자에서 전기방전 (코로나, 트래킹 등)에 의한 외피표면의 발수성 저하가 절연물의 장기성능에 있어서 가장 중요한 인자들 중에 하나이다. 실리콘 고무에는 ATH가 다량 첨가되는데 ATH의 첨가량, 표면처리상태, 입도 등에 의해 실리콘 고무의 발수성과 발수성회복 특성은 다르게 나타난다. 본 논문에서는 입도가 다른 2종의 ATH를 선택하여 실리콘 폴리머 대비 ATH의 첨가량을 달리하여 실리콘 고무의 발수성에 관련한 특성을 조사하였다. ATH의 입도 및 코로나 처리시간에 따라서 접촉각의 변화를 관찰하였으며, 코로나 처리 후 경과시간에 따른 발수성의 회복특성을 접촉각의 측정을 통하여 조사하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 입도가 다른 2종(1.5, 0.6#)의 표면처리된 ATH를 선택하여 실리콘 폴리머 대비 ATH의 첨가량(155, 120phr)을 달리하여 실리콘 고무의 발수성에 관련한 특성을 조사하였다. ATH의 입도 및 코로나 처리시간에 따라서 접촉각의 변화를 관찰하였으며, 코로나 처리 후 경과시간에 따른 발수성의 회복특성을 접촉각의 측정을 통하여 조사하였다.

제안 방법

6#)의 표면처리된 ATH를 선택하여 실리콘 폴리머 대비 ATH의 첨가량(155, 120phr)을 달리하여 실리콘 고무의 발수성에 관련한 특성을 조사하였다. ATH의 입도 및 코로나 처리시간에 따라서 접촉각의 변화를 관찰하였으며, 코로나 처리 후 경과시간에 따른 발수성의 회복특성을 접촉각의 측정을 통하여 조사하였다.
세라믹 롤전극과 시편 표면과의 거리는 2#로서 모든 시편에 동일하게 적용하였다. 시험에 사용한 판상시편의 크기는 100x100x2m이었으며 각 시편별로 10 회, 100회, 1000회로 나누어 코로나 방전열화실험을 행하였다.
코로나 방전처리된 실리콘 고무표면의 열화에 따른 발수성 감소와 방치시간에 따른 발수성 회복특성을 조사하기 위하여 장치 (Surface and Electro-Optics^] SEO₃₀0A)를 사용하여 접촉각을 측정하였다. 적가한물의 량은 10#이었으며 적가 10초후에 값을 측정하였다.
크게 의존한다. 폴리머 애자 shed용 실리콘 고무에는 내트래킹성 향상을 위해서 다량의 ATH가 첨가되어 지는데 무기분말의 나노입자화가 진행되고 있어 기존입자 대비 나노입자의 ATH를 첨가하였을 때 어떤 물성차이가 있는지를 관찰하였다. 2종 모두 표면처리된 ATH를 사용하였지만 1.

대상 데이터

실험에 사용된 실리콘 고무는 적절한 프로세스오일이 처방된 동양실리콘의 HTV base gum에 입도가 다른 2 종의 ATHCHuber, NanoTech)를 함량이 다르게 첨가하여 4종의 실리콘 고무 컴파운드를 아래의 표 1과 같이 제작하였다. kneader를 사용하여 혼합하였으며.

성능/효과

1. 입도가 작은 나노분말을 첨가한 실리콘 고무 및 ATH 첨가량이 많은 실리콘 고무의 열화대성이 우수하였다.
2. 입도가 크고 첨가량이 작을수록 접촉각 저하도 크며 시간경과에 따른 회복특성이 불안정한 특징을 보였다.
특성이라고 주장하기는 어려워 보인다. 모든 시편에서 공통적으로 방전횟수가 증가할수록 접촉각 저하가크게 일어났고(그림 1) 시편 A에 비해 시편 C, D 의 접촉각 저하가 적었으며 시편 C의 접촉각 저하가 가장 적었다. 방전열화 후 1시간 후의 접촉각은 시편 C가가장 우수하며 특히 열화횟수에 따른 접촉각 차이도 거의 없어 나노분말을 사용한 것이 방전열화에 대한 내성이 우수한 것으로 보이며 첨가함량에 따른 계면상에 의문제는 발생하지 않는 것으로 보인다.
모든 시편에서 공통적으로 방전횟수가 증가할수록 접촉각 저하가크게 일어났고(그림 1) 시편 A에 비해 시편 C, D 의 접촉각 저하가 적었으며 시편 C의 접촉각 저하가 가장 적었다. 방전열화 후 1시간 후의 접촉각은 시편 C가가장 우수하며 특히 열화횟수에 따른 접촉각 차이도 거의 없어 나노분말을 사용한 것이 방전열화에 대한 내성이 우수한 것으로 보이며 첨가함량에 따른 계면상에 의문제는 발생하지 않는 것으로 보인다. 시편는 접촉각저하도 제일 크며 회복특성도 열화횟수에 따라 차이가 크며 접촉각의 값이 불안정한 특성을 보였다.
방전열화 후 1시간 후의 접촉각은 시편 C가가장 우수하며 특히 열화횟수에 따른 접촉각 차이도 거의 없어 나노분말을 사용한 것이 방전열화에 대한 내성이 우수한 것으로 보이며 첨가함량에 따른 계면상에 의문제는 발생하지 않는 것으로 보인다. 시편는 접촉각저하도 제일 크며 회복특성도 열화횟수에 따라 차이가 크며 접촉각의 값이 불안정한 특성을 보였다. 나노분말의 경우 접촉각의 회복속도는 다소 느린 것으로 밝혀지고 있는데 이는 실리콘 오일의 migration이동거리가 길어지는 것에 기인하는 것으로 보인다.

후속연구

이와 갈윤 결과는 실리콘 폴리머의 유연성과 프로세스오일 등의 영향도 클 것으로 예상되펴 표면처리가 찰된 ATH이라면 입자크기가 작을수록 우수한 특성을 보일 것으로 예상된다.

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