마이카/실리콘 복합재료의 필라로 사용되는 마이카 플레이크의 아스펙비가 복합재료의 전기적, 기계적 특성에 미치는 영향을 연구하기 위하여 아스펙비가 각각 250, 500, 800인 세 종류의 마이카 플레이크로 마이카 페이프를 만들어 계면 결합제를 처리한 후 실리콘 수지에 함침, 경화시켜 복합재료를 제작하였다. 아스펙비 500인 시료에서 가장 양호한 전기, 기계적 특성이 얻어졌으며 필라와 매트릭스 사이의 계면 결합제 최적 적용량은 마이카 페이프에 대한 무게비 0.3%이며 마이카 함유량은 전체시료의 80%일때 유전 특성이 가장 우수했으며 PET를 마이카/실리콘 복합재료 양면에 코팅하면 더욱 전기, 기계적 특성이 우수한 복합재료가 실현된다.
본 연구를 통해 반도체 산업에서 유래된 마이크로웨이브 증폭 에칭기술(MEE)을 이용하여, 마이카의 표면 구조를 변화시키고 오일 흡유량을 조절할 수 있었다. 마이크로웨이브 에너지가 마이카에 조사되면, 마이카 표면이 몇 분 이내에 에칭이 된다. 에칭의 결과로 마이카의 오일 흡유량이 증가되고, 마이카 $SiO_2$층의 표면 변화에 의해 백색도가 증가한다. 추가적으로, 땀을 흡수한 이후에도 높은 백색도가 유지된다. 마이카의 표면구조의 변화는 불산에 슬러리화된 마이카에 마이크로웨이브 조사를 통해서 이루어졌다. 에칭의 정도는 산의 농도, 조사 시간, 조사 에너지의 양, 슬러리의 농도에 의해 조절되었다. 에칭된 마이카의 표면 구조는 '달' 표면 모양과 유사하게 보인다. 표면적과 거칠기 등의 특성은 Brunauer-Emmett-Teller (BET), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), Spectrophotometer, goniophometer로 측정되었다.
본 논문에서는 부분방전 시스템 응용을 위한 특 고압 80 pF (17kV AC) 마이카 커패시터를 연구하였다. 그리고 커패시터를 설계하기 위한 프로그램이 직병렬 파라미터를 추출하도록 개발되었다. 마이카는 커패시터의 유전체로 사용되었다. 30mm$\times$35mm 크키의 50$\mu$m 두께 마이카 시트가 병렬 커패시터 요소를 형성하도록 연박과 사용되었다. 20개의 마이카 시트는 커패시터의 요구에 맞추어 병렬 커패시터 요소의 직렬 스택을 형성하도록 연박으로 분리되었다. 17kV AC에 대한 제작된 80pF 커패시터의 크기는 90mm$\times$90mm이다. 제작된 커패시터에 대한 커패시턴스(C)와 손실률(D)의 고주파수 특성은 커패시턴스 메타를 사용하여 측정되었다. 제작된 커패시터는 150kHz$\sim$50MHz 주파수 범위에서 79.5pF의 커패시턴스와 0.001%의 손실률을 갖고, 65MHz에서 자기공진주파수를 가진다.
지금까지 발전기 전동기 및 전력용 변합기와 같은 중전기에 사용되고 있는 복합절연재료인 유리섬유 강화프라스틱은 단가가 높고, 기계적 특성이 비등방성이며 기게적 응력이나 서어비스 중에 계면보이드의 발생으로 문제성이 제기되어 왔다. 이러한 결점을 해소하기 위하여 플레이크상의 필라에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 대표적인 플레이크상 재료인 마이카를 이용하여 현재 대형 발전기나 전동기의 고정자 권선 절연용으로 연구 개발되고 있는 마이카 페이프/에폭시 복합재료를 제작한 후, 이 재료의 전기적 및 기계적 특성과 최적 제작조건 등에 실험적으로 고찰하였다. 특히 아미노 실란 게면 결합제를 필라에 적용하여 시료의 전기적 및 기계적 특성에 미치는 효과를 검토하였다.
프레스드 파우더의 주요 안정성 요인으로 경도와 낙하 안정도가 있다. 일반적으로 탈크가 포함된 프레스드 파우더의 경우 경도와 낙하 안정도를 고르게 충족시키며 사용감도 우수하지만 최근 탈크의 석면 이슈로 인해 대체를 원하는 고객들이 늘고 있다. 따라서 안정성을 유지하면서 사용감도 떨어지지 않는 탈크 프리 프레스드 파우더 제형의 개발이 시급하다. 본 연구에서는 탈크 프리 프레스드 파우더를 만들기 위한 최적의 원료 배합 비율을 찾기 위한 실험을 진행하였다. 파우더에 주로 사용되는 원료들의 특성을 확인하고 비율을 변화시켜 실험하여 명도와 경도를 측정하고 낙하 시험을 실시하였다. 천연 마이카 함량이 합성 마이카보다 많거나, 코팅된 실리카 대신 논 코팅 실리카를 사용할 경우 탈크가 포함된 내용물보다 경도와 낙하 안정도는 낮지만 명도는 유사하였다. 반대로 합성 마이카 함량이 천연 마이카 함량과 동일하거나 높을 경우, 코팅된 실리카 함량이 논코팅 실리카 함량과 동일하거나 높은 경우에 탈크가 포함된 내용물의 경도, 낙하 안정도와는 유사하였으나 명도는 낮게 측정되었다. 탈크가 포함된 내용물보다 경도는 높지만 낙하 안정성은 떨어지는 현상도 발견하여 경도와 낙하 안정성의 상관관계에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
This paper was practiced insulation failure test forcing to accelerate on frequency of 420 HZ. There was manufactured generator stator windings for 500MVA thermal plants and selected accelerating deterioration voltage of 5.5kV/mm for electrical aging. Moreover, so as to verification of this experiments, we carried out modeling analysis due to finite element method using to ANSYS5.0 program for common package and imitated multi-stress aging for analyzing electrical and mechanical stress distribution.
Dielectric and Mechanical Properties of Mica flake/ Epoxy Composite are investigated. The Mica content is about 50 wt % and its thickness is about $240{\mu}m$. The finished Mica flake/Epoxy Composite contains about 0.1-1.0 wt % of aminosilane coupling agent. Ruby Mica filler and high temperature curing Epoxy resin are used. From the viewpoint of dielectric and mechanical properities. the optimum properties is obtained for the sample post cured at $130^{\circ}C$ for 5 h ours after curing at $80^{\circ}C$ for 2 hours and with 0.5 weight % silane coupling agent.
This paper describes the electric properties of mica reinforced silicone composites with the parameter of curing condition of silicone resin, application amount of silane coupling agent to the mica paper and the mica wt% to the composite. Heat-resistant silicone resin and mica paper made of mica flakes are used to prepared the mica/silicone composite as matrix and filler, respectively. To improve the dielectric properties and interfacial adhesion between matrix and filler, silane coupling agent is applied on the mica paper. As for matrix, tan$\delta$ value of 30$0^{\circ}C$ heat-treated silicone resin is the lowest under 1%. The optimal wt% of coupling agent is 0.3% to the weight of mica paper. 80 wt% of mica as filler to the mica/silicone composite shows the best electric properties. And the mica reinforced silicone composite shows good high-frequency and mechanical tensile stress properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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