KR100516162B1 - 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제 1오븐 및 제 2오븐으로 구성된 기존의 제조설비를 단일의 오븐으로 변경하고 이를 통해 제조될 수 있는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법에 관한 것으로, 모재를 연신시켜 와이어로 성형하는 단계와, 상기 와이어를 가열하여 연화시키는 단계와, 바니쉬를 피복하여 절연층을 형성하는 단계 및 상기 절연층에 대해 내열강도가 20∼40℃ 낮은 바니쉬를 피복하여 융착층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기 융착 에나멜 와이어 제조방법{A Method For Making Self Bonding Enamel Wire}

본 발명은 제 1오븐 및 제 2오븐으로 구성된 기존의 제조설비를 단일의 오븐으로 변경하고 이를 통해 제조될 수 있는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모재를 연신시켜 와이어로 성형하는 단계와, 상기 와이어를 가열하여 연화시키는 단계와, 바니쉬를 피복하여 절연층을 형성하는 단계 및 상기 절연층에 대해 내열강도가 20∼40℃ 낮은 바니쉬를 피복하여 융착층을 형성하는 단계로 이루어지는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자기 융착 에나멜 와이어의 제조에 있어서는 코팅기술과 선재의 신선기술, 코팅 절연체인 바니쉬의 제조방법 등이 사용된다.

이하에서는 종래의 자기 융착 에나멜 와이어 제조설비와, 이를 통해 제조된 자기 에나멜 와이어에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 설명하기로 한다.

도 1은 자기 융착 에나멜 와이어의 구조를 나타내는 구성도이며, 도 2는 종래의 자기 융착 에나멜 와이어 제조설비를 나타내는 구성도이다. 먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 자기 융착 에나멜 와이어(80)는 중심이 되는 와이어(70)와, 와이어(70)에 외장되는 EI층(81a)과, EI층(81a)에 외장되는 AI층(81b)으로 구성되는 절연층(81)과, 절연층(81)에 외장되는 융착층(82)으로 이루어지며, 여기서 각각의 층(81,82)은 바니쉬로 구성된다.

이와 같이, 보통 에나멜 와이어와는 달리 자기 융착 에나멜 와이어(80)는, 융착층(82)이 더 외장되는 특징이다. 이에 따라 모니터의 편향코일 또는 전동기의 코일 등과 같이 일정한 형상을 유지시킬 필요가 있는 부품의 소재로서 이용되어 왔다.

종래 자기 융착 에나멜 와이어(80)에서, 융착층(82)은, 특히 자기 융착 에나멜 와이어(80)가 전동기의 코일 등으로 이용될 경우 저온에서 용해되기 위해 내열강도가 작은 재질을 이용하게 된다.

이러한 자기융착 에나멜 와이어(80)를 제조하기 위해 종래에는 도 2와 같이, 동재질의 모재를 송출하는 송출기(10)와, 송출되는 모재를 연신시켜 와이어(70)로 성형하는 신선기(20)와, 연신된 와이어(70)를 가열하여 표면을 연화시키는 연화로(30)와, 연화된 와이어(70)의 표면에 절연층(81) 및 융착층(82)을 피복하여 자기 융착 에나멜 와이어(80)을 완성하는 제 1오븐(40) 및 제 2오븐(50)과, 완성된 자기 융착 에나멜 와이어(80)을 권취하는 권취기(60)로 구성하였다.

여기서 제 1오븐(40)에서는 연화된 와이어(70)의 표면에 절연층(81)을 형성하는데, 이러한 절연층(81)은 와이어(70)에 외장되는 EI층(81a)과, EI(81a)층에 외장되는 AI층(81b)으로 구성된다.

이렇게 절연층(81)이 피복된 와이어(70)를 다시 제 2오븐(50)을 거쳐 표면에 융착층(82)을 코팅하여 자기 융착 에나멜 와이어(80)을 완성한다. 이 때 제 1오븐(40)은 제 2오븐(50) 보다 상대적으로 내열온도가 높게 형성된다.

따라서 제 1오븐(40)에서는 내열온도가 높은 절연층(81)을 피복하고, 제 2오븐(50)에서는 내열온도가 낮은 융착층(82)을 코팅하고, 경화작업을 한 후 자기 융착 에나멜 와이어(80)을 완성한다.

이렇게 제 1오븐(40) 및 제 2오븐(50)을 이용하는 방법은 제 2오븐(50)의 온도를 낮추어 반가교(Semi-Curing)이 되도록 하여야 하는데, 이 때 제 2오븐(50) 내에서의 융착층(82)이 열에 의해 융착되도록 하기 위해 내열성이 낮은 바니쉬 재료를 사용하여 한다. 이러한 설비에서는 2개의 오븐(40,50)에서 각각의 내열온도를 달리한 작업조건에서 작업해야 한다.

도 3은 도 2의 오븐을 나타내는 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 오븐(40,50)은 와이어(70)가 이송되는 노즐(41)과, 코팅다이스(42)와, 소부로(43) 및 와이어(70)를 가이드하는 가이드롤러(44)로 구성된다. 이 때 노즐(41)에는 바니쉬가 공급될 수 있도록 바니쉬가 저장된 탱크(41a)와, 탱크(41a)에 저장된 바니쉬를 강재 유출하여 와이어(70)의 표면에 바니쉬가 피복될 수 있는 펌프(41b)가 연결된다.

그리고 소부로(43)에는 열을 발생시키는 촉매(43c) 및 히터(43b)가 연결되어 있으며, 발생된 열을 순환시키는 흡기팬(43a)과 배기팬(43d)이 구비되어 구성된다. 이렇게 구성된 오븐(40,50)을 반복해서 이송하면서 와이어(70)의 표면에 절연층(81) 내지 융착층(82)이 피복된다.

이상에서와 같은 피복과정은 이하에서 설명하기로 한다.

먼저 바니쉬가 저장된 탱크(41a)에서 펌프(41b)를 통해 바니쉬를 공급하여 노즐(41) 상에 있는 와이어(70)의 표면에 절연층(81)을 피복한다. 이 때 와이어(70)의 표면에 절연층(81)이 피복되었을 경우에는 융착층(82)이 된다.

그리고 절연층(81)이 피복된 와이어(70)는 코팅다이스(42)를 통과하면서 적절한 외경으로 성형된다.

아울러 성형된 와이어(70)는 소부로(43)를 통과하면서 바니쉬 성분중 휘발분은 휘발되고 남은 비휘발분은 경화된다. 이 때 소부로(43) 내부의 열풍은 히터(43b)에서 발생하는 열과 촉매(43c)에서 발생하는 열로 이루어진다.

이러한 열을 순환시키는 것이 흡기팬(43a)인데, 흡기팬(43a)을 통하여 일부는 배기팬(43d)의 외부로 배출되고 일부는 소부로(43)로 재공급되어 진다. 이렇게 공급된 열풍으로 인하여 소부로(43) 내부 온도는 500℃이상을 유지한다. 여기서 만약 융착층(82)을 형성할때는 촉매(43c) 및 히터(43b)의 온도를 조절하여 소부로(43) 내부의 온도가 380℃이상을 유지되도록 한다.

때문에 종래의 자기 융착 에나멜 와이어(80)를 제조하기 위한 설비에는 절연층(81)을 피복할 수 있도록 소부로(43) 내의 온도가 500℃이상 유지되는 제 1오븐(40)과, 융착층(82)을 피복할 수 있도록 소부로(43) 내부의 온도가 380℃이상 유지되는 제 2오븐(50)으로 구성되는 것이 필수적이다.

그러나 이러한 자기 융착 에나멜 와이어(80)를 제조함에 있어서, 기존의 복수 오븐설비(40,50)를 1라인으로 운영하여야 하며, 이에 따른 제조비용의 증가와 작업중 와이어(70)가 끊어졌을 때에 끊어진 와이어(70)를 연결하는 작업의 어려움이 있었다.

따라서 본 발명의 기존의 제조설비에서, 단일의 오븐으로 자기 융착 에나멜 와이어를 제조할 수 있는 제조방법을 제시하고자 한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은, 제 1오븐 및 제 2오븐으로 구성된 기존의 제조설비를 단일의 오븐으로 변경하고 이를 통해 제조될 수 있는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법을 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 제 2목적은, 모재를 연신시켜 와이어로 성형하는 단계와, 상기 와이어를 가열하여 연화시키는 단계와, 바니쉬를 피복하여 절연층을 형성하는 단계 및 상기 절연층에 대해 내열강도가 20∼40℃ 낮은 바니쉬를 피복하여 융착층을 형성하는 단계를 포함하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적들은, 자기 융착식 에나멜 제조방법에 있어서,

모재를 연신시켜 와이어로 성형하는 단계(S100)와, 상기 와이어를 가열하여 연화시키는 단계(S200)와, 바니쉬를 피복하여 절연층을 형성하는 단계(S300) 및 상기 절연층에 대해 내열강도가 20∼40℃ 낮은 바니쉬를 피복하여 융착층을 형성하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법에 의해서 달성된다.

상기에서 절연층의 형성단계(S300)에서는, 내열강도가 200∼220℃ 이상인 바니쉬를 피복하고, 상기 융착층의 형성단계에서는 내열강도가 180℃ 이상인 바니쉬를 피복하는 것이 바람직하다.

상기에서 융착층의 형성단계(S400)에서는, 밀도가 1∼2g/ml인 폴리아미드 아로마틱 계열 바니쉬를 피복하는 것이 바람직하다.

상기에서 절연층의 형성단계(S300)는, 상기 와이어에 내열강도가 200℃ 이상인 바니쉬를 피복하여 El층을 형성하는 단계(S310)와, 상기 El층에 내열강도가 220℃ 이상인 바니쉬를 피복하여 Al층을 형성하는 단계(S320)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기에서 El층의 형성단계(S310)에서는, 상기 바니쉬로 내열강도가 200℃ 이상인 폴리에스테르 이미드를 상기 와이어에 피복하는 것이 바람직하다.

상기에서 Al층의 형성단계(S320)에서는, 상기 바니쉬로 내열강도가 220℃ 이상인 폴리에스테르 아미드를 상기 El층에 피복하는 것이 바람직하다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 자기 융착 에나멜 와이어 제조하기 위한 제조설비를 나타내는 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 모재를 송출하는 송출기(100)와, 송출되는 모재를 연신시켜 와이어로 성형하는 신선기(200)와, 연신된 와이어를 가열하여 표면을 연화시키는 연화로(300)와, 연화된 와이어의 표면에 절연층 및 융착층을 피복하여 자기 융착 에나멜 와이어(1000)을 완성하는 오븐(400)과, 완성된 자기 융착 에나멜 와이어(1000)을 권취하는 권취기(500)로 구성된다.

이 때 오븐(400)의 전체 길이는 9m이고, 소부로의 온도는 560℃이고, 와이어의 이송 선속은 97m/min인 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법을 단계별로 도시한 순서도이며, 도 6은 도 4의 S300단계를 나타내는 순서도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 송출기(100)로부터 모재를 송출시키고, 송출된 모재를 신선기(200)를 통해 연신시켜 와이어로 성형한다.(S100)

그리고 와이어를 연화로(300)를 통해 적정온도로 가열하여 표면을 연화시킨다.(S200)

아울러 연화시킨 와이어를 오븐(400)에 넣에 바니쉬를 피복하여 절연층을 형성한다.(S300)

여기서 내열강도가 134℃ 또는 129℃의 바니쉬를 피복하여 절연층을 형성을 경우, 시험결과는 [표 1]과 같다.

구분	A	B
내열강도(℃)	134	129
작업선속(m/min)	38~54	38~54
제품특성시험결과	불량	불량

시험결과 작업 선속이 증가할 수록 접착력은 증가하였지만 SPEC에는 만족하지 못하였다. 결과로서 내열강도가 높은 온도의 재질이 필수적이라는 것을 알 수 있다.

따라서 바니쉬 탱크에 각각 내열강도가 약 200∼220℃ 정도 이상인 바니쉬를 넣어 와이어에 1차로 EI층을 형성하고(S310), 2차로 EI층의 표면에 AI층을 복수 피복하여 절연층을 형성하였다.(S320)

이 때 EI층의 형성은, 바니쉬로 내열강도가 200℃ 이상인 폴리에스테르 이미드인 것이 바람직하며, 아울러 AI층의 형성은, 바니쉬로 내열강도가 220℃ 이상인 폴리에스테르 아미드를 상기 El층에 피복하는 것이 바람직하다.

그리고 절연층의 표면에 융착층을 형성하여 자기 융착 에나멜 와이어(1000)를 완성하는데, 이는 바니쉬 탱크에 내열강도가 180℃ 이상인 바니쉬 넣어 절연층의 표면에 융착층을 피복하여 완성한다.(S400) 이 때에는 밀도가 1∼2g/ml인 폴리아미드 아로마틱 계열 바니쉬를 피복하는 것이 바람직하다.

이렇게 완성된 자기 융착 에나멜 와이어(1000)의 바람직한 선속을 정하기 위해 오븐에서 2가지의 샘플을 가지고 각각의 선속을 달리하여 시험하였다. 그 시험결과는 [표 2]와 같다.

권취속도	42.4m/min	44.7m/min	51.7m/min	94m/min	97m/min	100m/min
코팅다이스코팅후 외경	0.844mm0.940mm	0.844mm0.940mm	0.844mm0.941mm	0.800mm0.880mm	0.800mm0.880mm	0.800mm0.880mm
절연층두께융착층두께	24㎛24㎛	24㎛24㎛	24㎛24㎛	24㎛18㎛	24㎛18㎛	24㎛18㎛
제품특성시험결과	불량	불량	불량	불량	양호	불량

시험결과 선속에 따라 제품의 시험결과가 다르다는 것을 알 수 있다. 따라서 오븐에서 이송되는 선속이 97m/min에서 양호한 결과를 나타내므로 선속이 97m/min인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

아울러 본 발명에 따른 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법에서 제조된 제품과, 종래의 제 1오븐과 제 2오븐을 통해 제조된 제품을 비교하였다. 그 결과는 [표 3]과 같다.

시험항목	단위	SPEC	본 발명	종래설비제품
외관	-	양호	양호	양호
와이어외경	mm	0.850±0.008	0.850	0.847
완성외경	mm	0.930±0.007	0.933	0.930
절연층 피막두께	mm	0.016이상	0.022	0.023
융착층 두께	mm	0.010이상	0.021	0.018
절연파괴전압	㎸	2.7이상	10.8이상	10.2이상
접착력(200℃/30분)	gf	250~450	360	265

비교에 따라 종래 설비에서 제조된 제품과 동등한 특성을 나타내고 있다.

따라서 본 발명의 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법을 통해 종래의 제 1오븐(400) 및 제 2오븐으로 구성된 설비를 1대의 오븐을 통해 운영할 수 있어 제조비용의 감소를 가져올 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법에 따르면, 1오븐 및 제 2오븐으로 구성된 기존의 제조설비를 단일의 오븐으로 변경하고 이를 통해 제조되는 자기 융착 에나멜 와이어로 생산절감 효과를 가져올 수 있는 특징이 있다.

아울러 기존의 제조설비가 간소화됨으로 필요로하는 인력이 감소되고 설비 효율 또한 향상되는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1은 자기 융착 에나멜 와이어의 구조를 나타내는 구성도,

도 2는 종래의 자기 융착 에나멜 와이어 제조설비를 나타내는 구성도,

도 3은 도 2의 오븐을 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 자기 융착 에나멜 와이어 제조하기 위한 제조설비를 나타내는 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법을 단계별로 도시한 순서도,

도 6은 도 4의 S300단계를 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 송출기 200: 신선기

300: 연화로 400: 오븐

500: 권취기 1000: 자기 융착 에나멜 와이어

Claims (6)

1. 자기 융착식 에나멜 제조방법에 있어서,

   모재를 연신시켜 와이어로 성형하는 단계(S100);

   상기 와이어를 가열하여 연화시키는 단계(S200);

   바니쉬를 피복하여 절연층을 형성하는 단계(S300); 및

   상기 절연층에 대해 내열강도가 20∼40℃ 낮은 바니쉬를 피복하여 융착층을 형성하는 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 절연층의 형성단계(S300)에서는 내열강도가 200∼220℃ 이상인 바니쉬를 피복하고, 상기 융착층의 형성단계에서는 내열강도가 180℃ 이상인 바니쉬를 피복하는 것을 특징으로 하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 융착층의 형성단계(S400)에서는 밀도가 1∼2g/ml인 폴리아미드 아로마틱 계열 바니쉬를 피복하는 것을 특징으로 하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 절연층의 형성단계(S300)는,

   상기 와이어에 내열강도가 200℃ 이상인 바니쉬를 피복하여 El층을 형성하는 단계(S310)와,

   상기 El층에 내열강도가 220℃ 이상인 바니쉬를 피복하여 Al층을 형성하는 단계(S320)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 El층의 형성단계(S310)에서는, 상기 바니쉬로 내열강도가 200℃ 이상인 폴리에스테르 이미드를 상기 와이어에 피복하는 것을 특징으로 하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 Al층의 형성단계(S320)에서는, 상기 바니쉬로 내열강도가 220℃ 이상인 폴리에스테르 아미드를 상기 El층에 피복하는 것을 특징으로 하는 자기 융착 에나멜 와이어 제조방법.