자연 유기 절연 물질(Natural organic insulating materials)-종이(Paper)
전기적 용도로서의 종이는 주로 우드-펄프(wood-pulp)로 제작 된다. 캐패시터에 사용되는 종이는 약 10μm의 두께로 만들어 진다. 이러한 공정의 첫번째 과정은 나무적 요소들(lignin, resin 등) 로부터 섬유소 펄프를 분리해낸다. 산성이나 알카리성의 분해는 펄프 촉진제에서 일어나게 된다. 전기적 기술에 사용되는 섬유서는 반드시 응용전에 세척되어야 하는데, 이렇게 응용 전 세척을 하면 절연 요소들을 줄일 수 있으며 표백성 요소들이나 산성 물질들을 감소 시킬 수 있다.
이렇게 얻어진 천연 섬유소(unbleached lignosulphonates의 형태)는 물에 용해 되게 되고 섬유적 세스펜션(지지대)는 각개의 섬유소로또는 ground로 분리되게 된다. 이러한 지속적인 분쇄와 적용된 다른 방법들은 제작된 종이의 퀄리티를 결정하게 된다.
수분적 지지대는 종이 머신으로 feed 된다. 이 종이 머신은 정교하고 기계적인 종이를 롤방식으로 제작하게 된다. 이후, 압력을 가하면서 종이의 반사도와 표면의 매끄러운 정도를 향상 시키고 또한 밀도, 절연파괴 강도, 절연 상수를 향상 시킨다.
트랜스포머에 사용되는 섬유소 페이퍼는 0.05~0.08 mm의 두께 정도로 제작되며 케이블에 사용되는 페이퍼는 0.08~0.2 mm의 두께로 제작된다. 합판은 젖은 상태인 여러개의 얇은 레이어에 압력을 가하여 만들며 접착제는 사용되지 않는다. mm 범위의 두께로 제작되며 보통 35개의 얇은 레이어에 압력을 가하여 제작하며 각각의 레이어는 30μm의 두께를 가지고 있다.
이론적인 밀도 1.55 g/cm^3는 종이(20~50%의 빈 공간을 보유한 종이)에서 이뤄내기 어렵다. 다음은 제작된 종이들이 가지고 있는 밀도를 보여준다.
machine-fine paper |
0.65 g/cm^3 |
high-gloss paper |
1.15 g/cm^3 |
pressboard |
1.3 g/cm^3 |
섬유소의 절연 상수는 20℃에서 5.6의 수치를 가지며, 종이는 1.5~3.5, 합판은 4.5 정도를 가진다. 방출요인은(dissipation factor)은 3~4)*10^-3, 건조 상태에서 볼륨 저항성은 10^15~10^17 Ωcm 이다. 볼륨 저항성은 1.5%의 수분을 흡수할때마다 10의 지수 형태로 감소한다.
Figure 2.5-3은 방출요인(dissipation factor)과 절연상수(dielectric constant)가 온도변화따라 변하는 모습 보여준다. 5~10%의 수분을 가지고 있는 평균적 대기상태에서 종이는 매우 축축해지기 쉽다. 종이의 변질은 주로 수분과 열에의해 많이 영향을 받기때문에, 종이의 건조 기술은 매우 중요한 부분중 하나이다.
종이의 활용은 하드보드, 소프트 페이퍼, 합판의 형태로 나타날 수 있으며 하드보드는 epoxy 또는 phenolic resins과 함께 합축되고 epoxy와 phenolic resins은 지지대 및 절연 경계로써 사용된다. 소프트 페이퍼와 합판은 오일이 함유된 상태로 이용되며 트랜스포머, instrument 트랜스포머, 부싱, 캐패시터, 오일이 사용된 케이블에 적용된다.
출처:
D. Kind, High-Voltage Insulation Technology. Springer Fachmedien Wiesbaden, 2011.