KR100472738B1 - 금속 전도체용 피복 조성물 및 이 조성물을 사용하는 피복 방법 - Google Patents

금속 전도체용 피복 조성물 및 이 조성물을 사용하는 피복 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기적 전도체를 위한 코팅 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 A) 알루미늄, 주석, 붕소, 게르마늄, 갈륨, 납, 전이금속 및 락탄족과 악티늄족을 포함하는 일련의 원소에서 선택된 원소를 가진 원소-산소-네트워크(element-oxygen-network)를 토대로 한 하나 이상의 반응성 있는 나노머(nanomer) 1 내지 60 중량%, B) 하나 이상의 통상적인 결합제 0 내지 90 중량%, 및 C) 하나 이상의 통상적인 첨가제, 용매, 안료 및/또는 충전제 0 내지 95 중량%를 함유한다.

Description

금속 전도체용 피복 조성물 및 이 조성물을 사용하는 피복 방법 {COATING COMPOSITION FOR METALLIC CONDUCTORS AND COATING METHOD USING SAME}
본 발명은 부분 방전 저항성이 개선되고 기계적 성질이 우수한 예컨대 와이어와 같은 금속 전도체용 피복 조성물에 관한 것이다.
삼상(三相) 교류 전동기, 예컨대 주파수 변환기-제어 전동기 또는 고전압 비동기기(非同期機)는, 손상을 받는 일이 없이 고전압 부하(負荷) 및 펄스파형 전압 부하에 견딜 수 있도록 하기 위하여, 내열성 및 기계적 성질, 주로 절연층의 굽힘 강도에 관하여 엄격한 요건을 만족시키는 와이어 래핑(wire wrapping)의 사용을 요한다.
전기 장치의 와이어 래핑에 관한 추가의 요건은 와이어 피막의 부분 방전 저항성이다. 특히, 인접 와이어 래핑은 고전압 부하 및 펄스파형 전압 부하에 노출되는 수가 있다. 이들 목적을 위하여, 피막은 고도의 부분 방전 저항성을 나타내어야 한다.
WO 제96/41 909호에 의하면, 와이어용 복층(複層) 피복의 경우, 결합제와 미립자 물질로 조성되는 피복 조성물이 사용되고 있는데, 상기 미립자 물질은 1 중량% 내지 65 중량%의 양으로 상기 결합제 내에 존재할 수 있고, 금속 산화물, 예를 들면 이산화티탄, 산화지르코늄, 산화아연, 산화철 또는 알루미나일 수 있다. 상기 미립자 물질은 전혀 화학적 반응성이 없다. 그와 같이 피복된 와이어의 제조 도중에, 예비 신장(伸張)이 일어나게 되어 피막층의 파손을 일으키게 되고, 그 결과 부분 방전 저항성의 감소가 급격하게 발생되는 수가 있다.
비견할만한 성질이 구비된 유사한 조성물은 독일 공개 특허 제198 32 186호에 기재되어 있다.
독일 공개 특허 제196 50 288호에 의하면, 적어도 한 개층의 전기 절연 피복층은 실리콘 및 필요시 붕소, 알루미늄, 인, 주석, 납, 전이 금속, 란탄족 및 악티늄족 금속 화합물들을 가수 분해 축합시켜 제조한 유기 화학적으로 개질된 실리카 [이형 (hetero)] 축합체를 함유하는데, 여기서 단량체 단위는 후에 가교 결합하는 무기 및 유기 성분으로 주로 구성되어 있다. 생성되는 피막은 열충격 저항성 및 표면의 품질이 양호하다. 양호한 유연성은 생기지 않는다.
본 출원인의 미공개 독일 특허 출원 제98 11 333.1호에는 결합제 외에 원소-유기 화합물 (element-organic compound), 특히 실리콘, 게르마늄, 티탄 및 지르코늄도 역시 함유하는 부분 방전 저항성 피막이 제시되어 있다. 사용된 유기 라디칼은 C1 내지 C20의 알킬 라디칼 또는 킬레트 형성 라디칼, 알킬아민, 알칸올아민, 아세트산염, 시트르산염, 락트산염 및/또는 아세톤산염 라디칼이다. 사용된 유기 금속 화합물은 단량체 화합물이다.
미공개 독일 특허 출원 제98 41 977.5호에서는, 무기-유기 혼성(混成) 중합체가 사용되고 있다. 단량체 원소-유기 화합물 (monomeric element-organic compound)로부터 원소-유기 혼성 중합체로 전이시키면 해당 피막층의 부분 방전 저항성이 더 개선된다.
엄격한 요건 때문에, 특히 연속 작동의 삼상 교류 전동기 및 주파수 변환기-제어 전동기에 대하여는 그 결과 얻은 부분 방전 저항성의 개선 필요성이 여전히 상존한다.
따라서, 본 발명의 목적은 금속 전도체, 특히 와이어용 피복 조성물을 제공하려는 데 있다. 특히, 피복된 와이어의 신장시, 종래 기술 분야의 용액에 비하여 와이어의 부분 방전 저항성을 증가시키기 위한 피복 조성물을 제공하려는 데 있다. 더욱이, 단일층 도포로서 또는 복층이 도포된 피막층으로서의 피복 조성물의 도포성 및 피막의 표면 품질과 유연성을 개선시키려는 데 있다.
도 1은 반응성 작용기 R1로서 OH기를 가진 나노머를 도시하고 있다. 이들 OH 작용기에 의하여 예컨대 에스테르류, 카르복실산류, 이소시아네이트류, 에폭사이드류, 무수물류 등의 대응하는 작용기와 반응시킬 수 있다.
도 2에 따른 나노머의 반응성은 R1 의 예시인 OH 작용기 및 R3의 예시로서 다양한 수지 배열인 폴리에스테르 이미드 및 THEIC 폴리에스테르 이미드에 의하여 결정된다.
도 3 및 도 4에 따른 나노머는 반응 성분 R1로서 오르소-티탄산 에스테르 작용기를 가진다. 또한, 도 4에 의한 나노머는 폴리머 단편 R3 으로서 THEIC 폴리에스테르 이미드를 가진다.
유기 라디칼 Z는 이소프로필기, 부틸기, 부틸디글리콜기, 트리에탄올아민기, 아세틸 아세톤기, 폴리아미드 이미드기, 폴리우레탄 및 폴리에스테르 이미드기, 그리고 아미노트리에탄올레이트기 및 에폭사이드기를 나타내는데, 특히 R4를 포함하는 기로부터 선택된다.
이러한 목적은,
A) 알루미늄, 주석, 붕소, 게르마늄, 갈륨, 납, 전이 금속과 락탄족 및 악티늄족 금속으로 이루어진 일련의 원소, 특히 실리콘, 티탄, 아연, 이트륨, 세륨, 바나듐, 하프늄, 지르코늄, 니켈 및/또는 탄탈륨으로 이루어진 일련의 원소를 가진 원소-산소 네트워크 (element-oxygen network)를 기재로 하는 1종 이상의 반응성 나노머 (nanomer) 1 중량% 내지 60 중량%와,
B) 1종 이상의 공지의 결합제 0 중량% 내지 90 중량%와,
C) 1종 이상의 공지의 첨가제, 용매, 안료 및/또는 충전제 0 중량% 내지 95 중량%를 함유하는 피복 조성물에 의하여 달성될 수 있는데,
여기서, 상기 성분 A)의 반응성 나노머는 표면에 반응성 작용기 R1과 필요에 따라 비반응성 및/또는 부분 반응성 작용기 R2와 R3이 상기 네트워크의 산소에 의하여 결합된 원소-산소 네트워크를 기재로 하고,
R1은 98 중량%, 바람직하게는 40 중량%, 특히 바람직하게는 최대 30 중량%의 양으로, R2와 R3은 0 중량% 내지 97 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 40 중량%, 특히 바람직하게는 0 중량% 내지 10 중량%의 양으로 포함되며,
R1은 금속 산 에스테르류, 예컨대 OTi(OR4)3, OZr(OR4)3, OSi(OR4)3, OSi(R4)3; OHf(OR4)3; NCO; 우레탄, 에폭사이드, 에폭시, 카르복실산 무수물; C=C 이중 결합계 (예컨대, 메타크릴산염, 아크릴산염); OH; 산소에 의하여 결합된 알코올류, 예컨대비스(1-하이드록시메틸프로판)-1-메틸로레이트, 2,2-비스-(하이드록시메틸)-1-프로판올-3-프로판올레이트, 2-하이드록시프로판-1-올-3-올레이트, 에스테르류, 에테르류 (예컨대, 2-하이드록시에탄올레이트, C2H4OH, 디에틸렌 글리콜레이트, C2H4OC2H4OH, 트리에틸렌 글리콜레이트, C2H4OC2H4OC2H4OH; 킬레이트 형성제, 예컨대 아미노트리에탄올레이트, 아미노디에탄올레이트, 아세틸 아세토네이트, 에틸 아세토아세테이트, 락테이트; COOH; NH2; NHR4; 및/또는 에스테르류, 반응성 수지 성분 (예컨대, OH-, SH-, COOH-, NCO-, 보호된(capped) NCO-, NH2-, 에폭시, 카르복실산 무수물, C=C, 금속 산 에스테르류, 실란-함유 폴리우레탄류, 폴리에스테르류, 폴리(THEIC)에스테르류, 폴리(THEIC)에스테르 이미드류, 폴리아미드 이미드류, 폴리아미드류, 폴리실옥산류, 폴리술파이드류, 폴리비닐 포르말류, 폴리머류 (예컨대, 폴리아크릴레이트류)의 라디칼을 나타내고,
R2는 방향족 화합물, 예컨대 페닐, 크레실, 노닐페닐, 지방족 화합물, 예컨대 C1 내지 C30의 분지형, 선형, 포화, 불포화 알킬 라디칼, 지방산 유도체); 선형 또는 분지형 에스테르류 및/또는 에테르류의 라디칼을 나타내며,
R3은 수지 라디칼, 예컨대 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에스테르 이미드, THEIC-폴리에스테르 이미드, 폴리티탄 에스테르 수지류 및 그 유도체); 유기 유도체를 가진 폴리실옥산 수지류; 폴리술파이드, 폴리아미드, 폴리아미드 이미드, 폴리비닐 포르말 수지류, 및/또는 폴리머류, 예컨대 폴리아크릴레이트류, 폴리히단토인류, 폴리벤지미다졸류를 나타내고.
R4는 아크릴레이트, 페놀, 멜라민, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에스테르 이미드, 폴리술파이드, 에폭사이드, 폴리아미드, 폴리비닐 포르말 수지류; 방향족 화합물, 예컨대 페닐, 크레실, 노닐페닐; 지방족 화합물, 예컨대 C1 내지 C30의 분지형, 선형, 포화, 불포화 알킬 라디칼; 에스테르류; 에테르류, 예컨대, 메틸 글리콜레이트, 메틸 디글리콜레이트, 에틸 글리콜레이트, 부틸 디글리콜레이트, 디에틸렌 글리콜레이트, 트리에틸렌 글리콜레이트; 알코올레이트류, 예컨대, 1-하이드록시메틸-프로판-1,1-디메틸로레이트, 2,2-비스-(하이드록시메틸)-1,3-프로판 디올레이트, 2-하이드록시프로판-1,3-디올레이트, 에틸렌 글리콜레이트, 네오펜틸 글리콜레이트, 헥산 디올레이트, 부탄 디올레이트; 지방류(指肪類), 예컨대 피마자유 및/또는 킬레이트 형성제, 예컨대 아미노트리에탄올레이트, 아미노디에탄올레이트, 아세틸 아세토네이트, 에틸 아세토아세테이트, 락테이트의 라디칼을 나타낸다.
본 발명에 따른 성분 A)의 나노머는 원소-산소 네트워크로 이루어져 있는데, 상기 네트워크의 표면에는 반응성 작용기 R1과 필요에 따라 비반응성 또는 부분 반응성 작용기 R2와 R3가 네트워크의 산소에 의하여 결합되어 있다. 전술한 작용기 R1 내지 R4가 결합되어 있는 나노머는 평균 반경이 1 nm 내지 300 nm, 바람직하게는 2 nm 내지 80 nm, 특히 바람직하게는 4 nm 내지 50 nm의 범위인 입자이다.
본 발명에 따른 나노머는 상기 피복 조성물 중에 1 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 30 중량%의 양으로 함유된다.
본 발명에 따른 나노머의 원소-산소 네트워크는 산소에 의하여 결합되어 있는 전술한 원소들을 함유한다. 상기 네트워크는 각 경우에 산소에 규칙적 및/또는 불규칙적 순서로 결합된 1종 이상의 동일 또는 상이한 원소를 함유할 수 있다.
무기 네트워크는 티탄, 실리콘, 알루미늄 및/또는 지르코늄으로 이루어진 일련의 원소를 함유하는 것이 좋다.
예를 들면, 나이아콜 프로덕트사(Nyacol Product Inc.)의 제품인 나이아콜 (Nyacol) DP 5480을 기재로 하는 화합물이 성분 A)로서 사용될 수 있다.
필요한 경우, 유기 단위, 예컨대 방향족 화합물, 지방족 화합물, 에스테르류, 에테르류, 알코올레이트류, 지방류 및 킬레이트 형성제, 이미드류, 아미드류, 아크릴레이트류의 라디칼도 역시 본 발명에 따른 나노머의 네트워크 내에 사용될 수 있다.
작용기 R1로서는 OTi(OR4)3, OZr(OR4)3, 아세틸 아세토네이트, 2-하이드록시에탄올레이트, 디에틸렌 글리콜레이트, OH의 사용이 바람직하다.
작용기 R3으로서는 폴리에스테르 이미드류 및/또는 THEIC 폴리에스테르 이미드 수지의 라디칼을 사용하는 것이 바람직하다.
작용기 R4로서는 아크릴레이트 수지, 아미노트리에탄올레이트, 아세틸 아세토네이트, 폴리우레탄 수지 및 부틸 디글리콜레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
각 경우에 있어서, 라디칼 R1 내지 R4는 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 성분 A)의 나노머에 관한 예들은 도 1 내지 4에 도시되어 있다.
본 발명에 따라 사용되는 성분 A)의 나노머 외에, 단량체성 및/또는 중합체성 원소-유기 화합물이 상기 피복 조성물에 함유될 수 있다. 중합체성 원소-유기 화합물의 예로서는, 예컨대 미공개 독일 특허 출원 제198 41 977.5호에서 언급되어 있는 바와 같이, 무기-유기 혼성 중합체가 있다. 단량체성 원소-유기 화합물의 예로서는 오르토-티탄산 에스테르류 및/또는 오르토-지르콘산 에스테르류 (예컨대, 노닐, 세틸, 스테아릴, 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 아세틸 아세톤, 아세토아세트산 에스테르류, 테트라-이소프로필, 크레실, 테트라부틸의 티타네이트 또는 지르코네이트 및 티탄 테트라락테이트), 하프늄 및 실리콘 화합물 (예컨대, 하프늄 테트라부톡사이드 및 테트라에틸 실리케이트 및/또는 각종 실리콘 수지)가 있다.
본 발명의 조성물은 이러한 종류의 중합체성 및/또는 단량체성 원소-유기 화합물을 0 중량% 내지 70 중량%의 양으로 추가로 함유할 수 있다.
성분 A)는 작용기 R1 내지 R3에 대응하는 유기 반응제의 존재하에 적당한 원 소-유기 화합물 또는 원소-할로겐 화합물을 공지의 방법으로 가수 분해 반응 및 축합 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
이와 유사하게, 유기 수지 및/또는 나노머 성분은 대응하는 원소-산화물 화합물과 반응시켜 대응하는 나노머를 얻을 수 있다. 그러한 제조 방법은 당업자에게 알려져 있는데, 이에 관해서는 예컨대 문헌 (Ralph K. Iler, John Wiley and Sons, "The Chemistry of Silica", New York, p.312 ff, 1979)을 참조할 수 있다.
삭제
본 발명에 따른 조성물은 성분 B)로서 와이어 피복 분야에서 공지되고 통용되고 있는 1종 이상의 결합제를 함유할 수 있다. 그 예로서는, 폴리에스테르류, 폴리에스테르 이미드류, 폴리아미드류, 폴리아미드 이미드류, THEIC 폴리에스테르 이미드류, 폴리티탄산 에스테르-THEIC 에스테르 이미드류, 페놀 수지류, 멜라민 수지류, 폴리메타크릴이미드류, 폴리이미드류, 폴리비스말레인이미드류, 폴리에테르 이미드류, 폴리벤조사진 다이온류, 폴리히단토인류, 폴리비닐 포르말류, 폴리비닐 아세탈류 및/또는 보호된 이소시아네이트류가 있다. 또한, 결합제로서는 예컨대 에폭사이드류 및 아크릴레이트 수지류도 있다.
폴리에스테르류 및/또는 폴리에스테르 이미드류, 특히 THEIC-폴리에스테르 이미드류를 사용하는 것이 바람직하다.
사용되는 폴리에스테르류로서는 예컨대 와이어 피복용으로 잘 알려진 것들을 들 수 있다. 또한, 이들은 헤테로 고리, 질소-함유 고리가 있는 폴리에스테르류, 예컨대 이미드와 히단토인 및 축합하여 분자로 된 벤지미다졸 구조를 갖는 폴리에스테르류일 수 있다.
상기 폴리에스터류로서는 다가(多價)의 지방족, 방향족 및/또는 지환족 카르복실산 및 그의 무수물, 이미드 함유 폴리에스테르 아미노기 함유 화합물의 경우에는 다가 알코올을, 필요에 따라 단일 작용기 화합물 부분, 예컨대 일가 알코올 부분과 축합시켜 얻은 축합 생성물일 수 있다.
포화 폴리에스테르 이미드류는 디올류 이외에 역시 폴리올류을 함유할 수 있는 테레프탈산 폴리에스테르류와, 디아미노디페닐메탄과 트리멜리트산 무수물의 반응 생성물을 추가의 디카르복실산 성분으로 함유할 수 있는 테레프탈산 폴리에스터를 기재로 하는 것이 바람직하다.
더구나, 불포화 폴리에스테르 수지 및/또는 폴리에스테르 이미드류도 역시 사용될 수 있다. 불포화 폴리에스테르 및/또는 폴리에스테르 이미드류를 사용하는 것이 바람직하다.
더욱이, 성분 B)로서는 폴리아미드류, 예를 들면 열가소성 폴리아미드류 및 예컨대 트리멜리트산 무수물 및 이소시아네이토디페닐 메탄으부터 제조된 부류의 폴리아미드 이미드류를 사용할 수 있다. 성분 B)로서 사용될 수 있는 페놀 수지 및/또는 폴리비닐 포르말류의 예로서는 페놀류 및 알데히드류의 중축합에 의해 얻을 수 있는 노볼락류(novolaks), 또는 폴리비닐 알코올류 및 알데히드류 및/또는 케톤류로부터 얻을 수 있는 폴리비닐 포르말류를 들 수 있다. 또한, 성분 B)로서는 예컨대 폴리올류, 아민류, CH-산 화합물 (그 중에서도, 예컨대 아세토아세트산 에스테르류, 말론산 에스테르류)의 디이소시아네이트와의 부가 생성물과 같은 보호된 이소시아네이트류를 사용할 수 있는데, 일반적으로 크레졸류 및 페놀류가 보호제로서 사용된다.
상기 피복 조성물은 성분 C)로서 안료 및/또는 충전제, 예컨대 이산화티탄 또는 카본 블랙과 같이 색채를 부여하는 무기 및/또는 유기 안료와 금속 박편(金屬薄片) 안료 및/또는 진주(眞珠) 광택 안료와 같은 특수 효과의 안료를 함유할 수 있다. 함유되는 첨가제의 예로서는 통상적인 페인트 첨가제, 예컨대 확장제, 가소제 성분, 촉진제 (예컨대, 금속염, 치환 아민류), 개시제 (예컨대, 광개시제, 열반응 개시제), 안정제 (예컨대, 하이드로퀴논류, 퀴논류, 알킬 페놀류, 알킬 페놀 에테르류), 소포제, 균염제를 들 수 있다.
용해도를 증가시키기 위해서, 상기 피복 조성물에는 유기 용매, 예컨대 방향족 탄화수소, N-메틸피롤리돈, 크레졸류, 페놀류, 크실레놀류, 스티렌류, 비닐 톨루엔, 메틸 아크릴레이트류를 함유시킬 수 있다. 본 발명에 따른 피복 조성물은 예컨대 유기 용매 30 중량% 내지 95 중량%를 함유할 수 있다.
필요에 따라, 본 발명에 따른 피복 조성물 역시 통상의 와이어 피복제와 혼합한 다음 통상의 방법에 의하여 도포할 수 있다.
본 발명에 의한 피복 조성물의 도포는 사용되는 와이어의 종류 및 직경에 관계 없이 통상의 방법에 의하여 행할 수 있다. 상기 와이어는 본 발명에 따른 피복조성물로 직접 피복하고, 이어서 오븐 내에서 건조시킬 수 있다. 피복 및 건조는 필요에 따라 수회 연속적으로 행할 수 있다. 상기 오븐은 피복시킬 와이어의 성질에 따른 피복 기간 및 횟수, 열건조 온도, 피복 속도와 같은 피복 조건에 따라 수평 또는 수직으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 피복 온도는 실온 내지 400℃의 범위일 수 있다. 더욱이, 본 발명에 의한 피막의 현저한 품질을 저하시키는 일이 없이 400℃ 이상, 예컨대 최고 800℃ 이상의 주변 온도도 역시 가능하다.
열건조 공정 중에, 본 발명에 따른 피복 조성물의 성분들, 특히 성분 A) 및 성분 B)는 서로 화학적으로 반응을 일으킬 수 있다. 성분 A) 및 성분 B)의 화학적 성질에 따라, 여러 가지 화학 반응, 예컨대 에스테르 교환 반응, 중합 반응, 첨가 반응, 축합 반응이 가능하다. 성분 A) 및 성분 B)의 양호한 사용에 의하여, 축합 반응이 우선적으로 일어날 수 있다.
본 발명에 따른 피복 조성물은 와이어의 성질 및 직경에 관계 없이 사용할 수 있다. 예컨대, 직경 5 ㎛ 내지 6 ㎜의 와이어를 피복할 수 있다. 적당한 와이어류로서는 통상의 금속 전도체, 예컨대 구리, 알루미늄, 아연, 철, 금, 은 또는 이들의 합금으로 된 금속 전도체를 들 수 있다.
본 발명의 피복 조성물은 와이어의 복층 피막의 구성 요소로서 함유될 수도 있다. 이러한 복층 피막은 본 발명에 따른 적어도 한 가지 피복 조성물을 함유할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 와이어는 이미 존재하는 피복제와 함께 피복되거나 그러한 피복제 없이 피복될 수 있다. 기존의 피복제로서는 예컨대 절연 피복제 및 난연성 피복제를 들 수 있다. 그러한 경우에, 본 발명의 피막의 층두께는 크게 달라질 수 있다.
본 발명의 피복 조성물에 의하여 추가의 피복, 예컨대 추가의 절연 피복을 행하는 것도 역시 가능하다. 또한 그러한 피복은 예컨대 기계적 보호를 개선하고 목적하는 표면 성질 및 평활성(平滑性)을 얻기 위한 상도(上塗) 피복제 (top coat)로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 폴리아미드류, 폴리아미드 이미드류 및 폴리이미드류를 기재로 하는 조성물이 상도 피복제로서 특히 적합하다.
더욱이, 본 발명의 피복 조성물은 단일 피막 도포용으로서도 역시 적합하다.
본 발명에 의하면, 상기 피복 조성물은 통상의 층두께로 도포될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 얻은 부분 방전 저항성과 피막의 접착력, 강도 및 신장성에 영향을 주는 일이 없이 얇은층으로 도포하는 것도 역시 가능하다. 건조층 두께는 가는 와이어 및 굵은 와이어에 대한 표준화 값에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 조성물에 의하여 얻은 피막들은 현재 공지되어 있는 피복 조성물에 비하여 고전압, 특히 펄스파형 전압의 영향에 의한 연속 부하의 결과인 피막의 부분 방전에 대한 저항성을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 이들 피막의 특징은 단량체성 및/또는 중합체성 원소-유기 화합물만을 기재로 하는 피복제에 비하여 고도의 연속 부하능(負荷能) 및 장기간의 사용 수명에 있는 것이다. 피복된 와이어의 부분 방전 저항성이 증가될 수 있기 때문에, 이들 와이어는 고전압 부하 및 펄스파형 고전압 부하에 사용하는 데에 특히 적합하다.
본 발명을 후술하는 실시예들에 따라 설명한다.
종래 기술에 의한 와이어 피복제의 조제
실시예 1a(비교예)
트리스-(2-하이드록시에틸)-이소시아누레이트 (THEIC) 261.2g, 에틸렌 글리콜 3.2g, 테레프탈산디메틸 (DMT) 194.2g 및 아세트산아연 0.5g을 교반기, 온도계 및 증류기가 부착되어 있는 2 리터용 삼구(三口) 플라스크에 투입한 다음 4 시간 동안 210℃로 가열하였다. 메탄올 60g을 증류시켰다. 150℃로 냉각시킨 후, 192.1g의 트리멜리트산 무수물 (TMA) 192.1g과 메틸렌 디아닐린 (DADM) 99.0g을 첨가하였다. 상기 혼합물을 교반시키면서 3 시간 동안 220℃로 가열시키고, 3 시간 동안 이 온도를 더 유지하였다. 물 33g을 증류시켰다. 이어서, 상기 혼합물을 180℃로 냉각시키고 크레졸 500g을 첨가하였다.
더 교반하면서, 크레졸 882.0g, 솔베쏘(Solvesso 100) 273.0g, 크실렌 100.0g, 시판용(市販用) 페놀 수지 A 9.0g, 시판용 페놀 수지 B 45.0g 및 오르토-티탄산-테트라부틸에스테르 18.0g을 사용하여 수지 용액 제제를 즉석 조제하였다.
그 결과 생성된 와이어 피복제는 고형분 함량이 31.3% 및 점도는 410 mPas이었다.
실시예 1b (비교예)
WO 제96/41909호에 의한 미립자 SiO2 물질 140g과 320g의 크레졸 320g을 실시예 1a에 의한 와이어 피복제 1800g에 첨가하고 60분 동안 교반하였다. 그 결과 고형분 함량 30.3% 및 점도 530 mPas의 현탁 현탁액을 얻었다.
본 발명에 의한 와이어 피복제의 조제
실시예 2
"나이아콜(Nyacol) DP 5480"(에틸렌 글리콜 내에 30%의 OH 작용기를 갖는 Si-O 나노머, 나노머 반경: 25 nm, 나이아콜 프로덕트사로부터 입수) 200g을 격렬하게 교반하면서 실시예 1a에 의한 와이어 피복제 1800g에 첨가하여 60분 동안 교반하였다. 고형분 함량 30.9% 및 점도 390 mPas의 피복 현탁액을 얻었다.
실시예 3
"나이아콜(Nyacol) DP 5480" 400g을 격렬하게 교반하면서 실시예 1a에 의한 와이어 피복제 1600g에 첨가하여 60분 동안 교반하였다. 고형분 함량 30.6% 및 점도 370 mPas의 피복 현탁액을 얻었다.
실시예 4
교반기와 온도계 및 증류기가 부착되어 있는 2 리터용 삼구 플라스크 내에서, 트리스-(2-하이드록시에틸)-이소시아누레이트(THEIC) 130.5g, 에틸렌 글리콜 62.0g, 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 194.2g 및 문헌 (Ralph K. Iller, loc. cit.)에 기재되어 있는 방법으로 제조한 OH-작용성 Si-O 나노머 (평균 반경: 25 nm) 180.0g을 격렬하게 교반하면서 70℃ 내지 80℃에서 충분히 혼합하였다. 이어서, 아세트산아연 0.5g을 첨가하고 4 시간 동안 210℃로 가열시켰다. 메탄올 60g을 증류시켰다. 150℃로 냉각시킨 후, 트리멜리트산 무수물(TMA) 192.1g과 메틸렌 디아닐린(DADM) 99.0g을 첨가하였다. 이 혼합물을 교반시키면서 3 시간 동안 220℃로 가열하고, 3 시간 동안 이 온도를 더 유지하였다. 물 33g을 증류시켰다. 이어서, 상기 혼합물을 180℃로 냉각시키고 크레졸 500.0g을 첨가하였다.
더 교반하면서, 900.0g의 크레졸 900.0g, 솔베쏘(Solvesso) 100) 284.5g, 크실렌 100.0g, 시판용 페놀 수지 A 9.2g, 시판용 페놀 수지 B 46.2g 및 18.4g의 오르토-티탄산-테트라부틸에스테르 18.4g을 사용하여 수지 용액 제제를 즉석 조제하였다.
그 결과 생성된 와이어 피복제는 고형분 함량이 30.8% 및 점도는 380 mPas이었다.
실시예 5
교반기와 온도계 및 증류 단위가 부착되어 있는 2 리터용 삼구 플라스크에, 트리스-(2-하이드록시에틸)-이소시아누레이트(THEIC) 261.2g, 에틸렌 글리콜 93.2g, 디메틸 테레프탈레이트(DMT) 194.2g 및 아세트산아연 0.5g을 투입한 다음 4 시간 동안 210℃로 가열하였다. 메탄올 60g을 증류시켰다. 150℃로 냉각시킨 후, 트리멜리트산 무수물(TMA) 192.1g과 메틸렌 디아닐린(DADM) 99.0g을 첨가하였다. 이 혼합물을 교반하면서 3 시간 동안 220℃로 가열하고, 3 시간 동안 이 온도를 더 유지하였다. 물 33g을 증류시켰다. 이어서, 상기 혼합물을 180℃로 냉각시키고 크레졸 500g을 첨가시켰다. 오르토-티탄산-테트라이소프로필 에스테르 45.0g 및 문헌 (Ralph K. Iler, loc. cit.)에 기재되어 있는 방법으로 제조한 OH-작용성 Al-O-Si-O 나노머(평균 반경: 20nm) 190.0g을 격렬하게 교반하면서 60℃ 내지 80℃에서 첨가하고, 5 시간 동안 205℃로 가열시킨 다음, 이소프로판올 38.2g을 증류시켰다. 냉각 후에 더 교반하면서, 1100.0g의 크레졸 1100.0g, 355.0g의 솔베쏘(Solvesso 100) 355.0g, 크실렌 129.0g, 시판용 페놀 수지 A 11.0g 및 시판용 페놀 수지 B 50.0g을 사용하여 수지 용액 제제를 즉석 조제하였다.
그 결과 생성된 와이어 피복제는 30.5%의 고형분 함량이 30.5% 및 점도는 370 mPas이었다.
시험법:
고형분 함량 1g, 1 시간, 180℃[%]. DIN EN ISO 3251
25℃에서의 점도[mPas] 또는 [Pas] DIN 53015
도포법
나선(裸線) 두께가 0.3 mm인 구리 와이어를 실시예 2 내지 5 및 비교예 1a와 1b (단일층 피복제)에 기재되어 있는 와이어 피복제를 사용하여 통상의 와이어 피복 설비상에서 피복하였다. 생성된 층의 두께는 18 ㎛이었다.
표 1: 피복된 구리 와이어의 기술적 데이타 (DIN 46453 및 DIN EN 60851에 따른 것이다)
비교예 1a 비교예1b 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
연화점 394℃ 396 402℃ 404℃ 357℃ 402℃
열충격 1 x d 220℃ 220℃ 220℃ 220℃ 220℃ 220℃
랩핑 중의 접착력 및 신장력 1 x d 25% 10% 20% 15% 20% 15%
펜슬 경도 3-4 H 4-5 H 6-7 H 6-7 H 6-7 H 6-7 H
페인트성 만족 만족 만족 만족 만족 만족
변환기상에서의 유효 수명* 0.8 시간 >1000 시간 >1000시간 >1000시간 >1000시간 >1000시간
변환기상에서의 유효 수명* 0.5 시간 390 시간 80 시간 420 시간 480 시간 430 시간
피복 와이어의 예비 신장률 5% 0.3 시간 21 시간 70 시간 430 시간 490 시간 410 시간
피복 와이어의 예비 신장률10% 0.2 시간 13 시간 60 시간 430 시간 500 시간 430 시간
지멘스(Siemens)의 430 시간* 주파수 변환기: 시모버트(Simovert) P 6SE2103-3AA01
출력: 2.8 kVA, 사이클 주파수: 10 kHz

Claims (14)

  1. A) 실리콘, 아연, 알루미늄, 주석, 붕소, 게르마늄, 갈륨, 납, 전이 금속과 락탄족 및 악티늄족 금속으로 이루어진 일련의 원소를 가진 원소-산소 네트워크(element-oxygen network)를 기재로 하는 평균 반경이 1 nm 내지 300 nm인 반응성 입자 1 중량% 내지 60 중량%와,
    B) 1종 이상의 공지의 결합제 0 중량% 내지 90 중량%와,
    C) 1종 이상의 공지의 첨가제, 용매, 안료 및/또는 충전제 0 중량% 내지 95 중량%를 함유하는 것이 특징인 전기 전도체용 피복 조성물.
    여기서, 상기 반응성 입자의 원소-산소 네트워크 표면에 반응성 작용기 R1과 필요에 따라 비반응성 및/또는 부분 반응성 작용기 R2와 R3이 상기 네트워크의 산소에 의하여 결합되는데, 상기 R1은 상기 반응성 입자 중에 최대 98 중량%의 양으로, 상기 R2와 R3은 0 중량% 내지 97 중량%의 양으로 함유되고,
    상기 R1은 금속 산 에스테르류; NCO; 우레탄기, 에폭사이드기, 에폭시기, 카르복실산 무수물; C=C 이중결합계; OH; 산소에 의하여 결합된 알코올류, 에스테르류, 에테르류; 킬레이트 형성제; COOH; NH2, NHR4 및/또는 반응성 수지 성분의 라디칼을 나타내고,
    R2는 방향족 화합물, 지방족 화합물, 지방산 유도체; 에스테르 및/또는 에테르의 라디칼을 나타내며,
    R3는 수지 라디칼을 나타내고,
    R4은 아크릴레이트, 페놀, 멜라민, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에스테르 이미드, 폴리술파이드, 에폭사이드, 폴리아미드, 폴리비닐 포르말 수지류; 방향족 화합물, 지방족 화합물; 에스테르류; 에테르류, 알코올레이트, 지방류 또는 킬레이팅제의 라디칼을 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 라디칼 R1은 OTi(OR4)3, OZr(OR4)3, 아세틸 아세토네이트, 2-하이드록시에탄올레이트, 디에틸렌 글리콜레이트를 나타내는 것이 특징인 피복 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 작용기 R3은 폴리에스테르 이미드류 및/또는 THEIC 폴리에스테르 이미드류의 라디칼을 나타내는 것이 특징인 피복 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 작용기 R4는 아크릴레이트 수지, 아미노트리에탄올레이트, 아세틸 아세토네이트, 폴리우레탄 수지 및/또는 부틸 디글리콜레이트의 라디칼을 나타내는 것이 특징인 피복 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 성분 A)의 반응성 입자는 산소에 의하여 결합된 티탄, 알루미늄, 실리콘 및/또는 지르코늄으로 이루어진 일련의 원소 네트워크를 함유하는 것이 특징인 피복 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 성분 A)의 반응성 입자는 평균 반경이 2 nm 내지 80 nm인 것인 특징인 피복 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 함유된 단량체성 및/또는 중합체성 원소-유기 화합물은 오르토-티탄산 에스테르, 오르토-지르콘산 에스테르, 티탄 테트라락테이트, 하프늄 테트라부톡사이드, 테트라에틸 실리케이트 및/또는 실리콘 수지인 것이 특징인 피복 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 따른 피복 조성물을 금속 전도체에 도포하는 것이 특징인 피복 조성물의 도포에 의한 금속 전도체의 피복 방법.
  9. 제8항에 있어서, 도포 후에 피복 조성물을 열건조시키는 것이 특징인 피복 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 금속 전도체는 전기 전도성 와이어인 것이 특징인 피복 방법.
  11. 제8항에 있어서, 예비 피복된 전기 전도체를 사용하는 것이 특징인 피복 방법.
  12. 제8항에 있어서, 피복 조성물이 단일층 도포용, 하도(下塗), 중도(中塗) 및/또는 상도용으로 사용하는 것이 특징인 피복 방법.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 피복 조성물이 금속 전도체를 피복시키기 위한 것이 특징인 피복 조성물.
  14. 제1항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 따른 피복 조성물을 사용하여 얻을 수 있는 피복된 전기 전도체.
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