KR100644337B1

KR100644337B1 - 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의제조방법

Info

Publication number: KR100644337B1
Application number: KR1020040022047A
Authority: KR
Inventors: 이준희
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2006-11-10
Also published as: KR20050096612A

Abstract

본 발명은 블록-이소시아네이트법 및 촉매를 사용한 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의 제조방업에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리아미드이미드 (Polyamideimide: PAI)수지용액을 제조하기 위하여 메틸렌디이소시아네이트 (Methylene diisocyanate: MDI)와 과량의 무수트리멜리트산(Teimellic acid anhydride: TMA)을 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone: NMP)에서 반응시켜 산무수물 혹은 산으로 끝나는 폴리아미드이미드수지 중간체 용액을 제조한 후, 이것을 다시 블록-이소시아네이트와 배합하여 폴리아미드이미드수지용액을 제조한 후, 이를 에나멜 동선에 코팅한 후, 고온에서 경화시켜 최종 생산품을 얻도록 한 것을 특징으로 한다.

폴리아미드이미드, 디이소시아네이트, 무수트리멜리트산, N-메틸피롤리돈, 블록화 폴리이소시아네이트, 에나멜전선

Description

고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의 제조방법{The manufacture method of the polyamideimide resin solution for high concentration type enamel copper wire clothing}

본 발명은 블록-이소시아네이트법 및 촉매를 사용한 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리아미드이미드(Polyamideimide: 이하 PAI로 표기함)수지용액을 제조하기 위하여 메틸렌디이소시아네이트(Methylene diisocyanate: 이하 MDI로 표기함)와 과량의 무수트리멜리트산(Teimellitic acid anhydride: 이하 TMA로 표기함)을 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone: 이하 NMP로 표기함)에서 반응시켜 산무수물 혹은 산으로 끝나는 폴리아미드이미드수지 중간체 용액을 제조한 후, 이것을 다시 블록화 폴리이소시아네이트와 배합하여 폴리아미드이미드수지용액을 제조한 후, 이를 에나멜 동선에 코팅한 후, 고온에서 경화시켜 최종 생산품을 얻도록 한 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의 제조방법에 관한 것이다.

통상 에나멜선은 코일 형태로 감아서 사용하여 전기적 에너지와 자기적 에너지를 상호 교환시키는 작용을 하는데, 이 때 전류에 의한 주울(Joule)열이 발생하 며, 경우에 따라서는 에나멜 피막에는, 즉 전기적인 절연성 등을 파괴시킬 만큼 강한 고열이 발생할 수 있다. 예를 들면 일상생활에 있어서도 흔히 볼 수 있는 선풍기의 모터나 TV브라운관의 요크코일 등에서 발생하는 열이 그것인데, 특히 반복-정지가 수반되거나 고부하가 걸리는 전동공구나 기계 등, 및 고전압이 요구되는 변압기 등의 경우는 이러한 내열성이 크게 요구된다.

따라서 전자, 전기, 자동차 등의 각종 전기기계, 통신기계, 전자 응용기기 등의 모든 회전기, 변압기, 릴레이 등에 사용되는 에나멜선의 고내열 특성이 기기의 수명 및 신뢰성을 결정하는 중요한 인자이기 때문에 고내열 바니시(varnish)의 개발은 곧 고부가가치의 전기 전자부품의 생산과 직결된다.

종래 기술을 보면 에나멜선용 바니시는 유기용제인 크레졸(Cresol)이나 NMP, 자일렌(Xylene) 등을 혼합 또는 단독으로 사용하기 때문에 코팅 건조 때, 이들 용매를 회수 또는 연소시켜 주변으로의 방출을 막아야 하는데, 그 방법으로서는 주로 연소공정을 사용하고 있으며, 완전연소를 위해 백금촉매를 사용한다. 이 때 발생된 연소열은 회수되어 건조공정에서 다시 사용된다.

그러나 이와 같은 연소공정을 사용할 경우, 다른 가연성 연료에 비해 고가인 유기용매를 태워버린다고 하는 경제적인 손실과 이때 발생되는 다량의 이산화탄소 (CO₂) 및 미연소된 용매의 악취 등이 환경공해를 유발시키는 문제를 갖고 있다.

따라서 상기의 문제를 해결하고자 용매의 일부를 물로 대체하려는 노력이 1970년대 중반이래 계속되어 왔다. 그 기본적인 접근방법은 이미드(imide)의 전구 체인 폴리아미드산(poly amic acid)을 극성용매인 NMP, 디메틸포름아미드(N,N-Dimethyl formamide: 이하 DMF로 표기함) 등에 녹이고, 암모니아, 3가 아미노알콜 (tert-amino alcohol: Me₂N CH₂CH₂OH) 등과 반응시켜 아미드산염(amic acid salt)으로 만든 후, 이들을 물로 희석시키는 것이다. 결국 물에 대한 용해도를 증가시켜 극성용매의 사용량을 줄이려는 방법으로서 폴리에스테르이미드(Polyesterimide: 이하 PEsI로 표기함), PAI, 폴리이미드(Polyimide: 이하 PI로 표기함) 등 모든 이미드계 바니시에 적용 가능하다.

상술한 바와 같은 에나멜 바니시가 구리선 위에 코팅되면, 건조, 경화 등의 공정을 거치면서 이들 아민기(amine)는 아미드염으로부터 탈리되고, 이미드화 (imidization)가 일어나 이미드환(고리)이 생성되어 피막을 형성하게 된다. 상기 방법은 PI 에나멜 바니시인 폴리아미드산의 저장성 개량이라는 측면에서도 많은 관심의 대상이 되고 있다.

그러나 수용액상으로부터 제조되기 때문에 에나멜선의 내열성과 전기적 특성이 저하되는 단점이 있으며, 물을 사용함으로써 발생하는 코팅설비 및 운영장치상의 문제점, 그리고 아민계의 부생물의 악취 등의 문제점 등이 있으므로 본격적인 상업화에 걸림돌이 되고 있다.

상기 공해 문제를 고려하여 용매의 양을 대폭 줄인 고농도형(High Solid type) 바니시도 발표되어 있다. 그러나 상기 고농도형의 경우는 구리선 위에 에나멜 바니시를 코팅하는 공정이 기존의 것과는 크게 다르기 때문에 코팅 설비의 개조 또는 재설치가 요구되며, 이에 동반하는 운영 조건도 까다롭기 때문에 에나멜선 제조회사에서는 적용을 꺼리고 있으며, 그에 따라 보급률도 낮은 실정이다.

또한 상기 방법 외에도 압출코팅(Extrusion coating), 가루코팅(Powder coating), 방사코팅(Radiation coating) 등이 연구 발표되고 있는데, 이들은 기존제품보다 내열성 및 절연성 등이 우수하지 않을 뿐만 아니라 고농도형과 같이 코팅시설의 변경에 따른 원가 상승과 코팅 조건의 까다로움 및 기존 방법보다도 훨씬 고가인 원료가격 등의 이유로 인해 거의 채용되고 있지 않은 실정이다.

일반적으로 에나멜선 코팅에 사용되는 바니시를 내열온도에 따라 B, F, H, C급 등의 온도지수(Thermal Index: 이하 TI로 표기함)에 따른 등급으로 분류되며, B, F급(130∼155℃)의 폴리에스터(Polyester: 이하 PEs로 표기함), H급(180℃)의 PEsI, H+급(200℃)의 폴리아미드이미드-에스테르(Polyamideimide-ester: 이하 PAI-Es로 표기함), C급(220℃)의 PAI, C+급의 PI 등이 있다.

상술한 바와 같이 PAI계 수지는 내열성이 뛰어나며, 즉 C급(220℃)의 내열성을 가지는 우수한 절연제이다. 상기 PAI계 수지는 주로 무수트리멜리트산 (trimellitic acid anhydride: 이하 TMA로 표기함)과 방향족-디아민(Aromatic-diamine)의 반응물로서 기본적으로 아래 [화학식 1]에 나타낸 바와 같은 구조를 가진다.

폴리아미드이미드(PAI)의 제조는 아래의 [반응식 1]에 나타낸 화학구조와 같이 TMA를 4,4'-메틸렌비스페닐이소시아네이트(또는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트)(4,4'-Methylene bisphenyl isocyanate: 이하 MDI로 표기함)와 반응시키는 이소시아네이트(isocyanate)법과, 트리멜리트산클로라이드(Trimelliitic acid chloride: 이하 TMAc로 표기함)를 4,4-메틸렌디아닐린(4,4'-Methylene dianiline: 이하 MDA로 표기함)과 반응시키는 산 클로라이드(Acid Choride)법이 주로 사용되고 있는데, 전선절연코팅에 사용되는 PAI의 제조에는 이소시아네이트법이 주종을 이루고 있다. 산 클로라이드법에 의해 합성된 PAI는 코팅용보다는 주로 몰딩용에 사용되며, 가격도 비교적 고가이다. 이소시아네이트법에 의해 합성된 PAI는 주로 절연 코팅재료로 사용되며, 몰딩용으로 사용되는 예는 거의 없다.

이것은 상기 제조방법에 의해 제조된 PAI내에는 미반응의 이소시아네이트(-NCO) 또는 우레아그룹(Urea Group) 등이 존재하여 몰딩을 위한 재열처리 과정에서 가교가 일어나 가동이 불가능하기 때문이다. 그러나 상기 미반응의 관능기들의 가교반응은 코팅된 피막의 용해도를 낮추고, 또한 내열성을 증가시키기 때문에 코팅 용으로는 오히려 적합하다. 단 미반응 관능기가 많이 존재하면, 보관 중 용액의 점도가 시간에 따라 증가하거나, 코팅 과정에서 과다한 가교가 일어나 코팅 피막의 유연성(flexibility)이 떨어지는 단점도 나타나게 된다.

위에서 표시한 PAI의 제조방법 이외에

1) 인산(Phosphoric acid)법,

2) 트리페닐포스파이트(Triphenyl phosphite)를 이용한 PAI의 합성,

3) 티오닐클로라이드(Thionyl chloride(TC))/ 피리딘(Pyridine)법,

4) TMA와 MDA를 직접 중합시키는 방법이 있다.

이 중에서 직접 중합법은 고가인 TMAc와 MDA를 사용하지 않기 때문에 저렴한 PAI를 제조할 수 있다는 잇점이 있기 때문에 여러 가지 방법 들이 제안되었으나, 실제 코팅용에 상업적으로 적용된 예는 없다.

PAI코팅용액(바니시)의 제조에는 내열성 및 기계적 강도를 부여하기 위해 주로 방향족-디아민들이 사용된다. 예를 들면 메타(meta-) 또는 파라(para-) 페닐렌디아민(m- or p-phenylene diamine), MDA, 4-아미노페닐에테르(또는 4,4'-디아미노페닐에테르(4-aminophenyl ether(or 4,4'-oxydianiline); 이하 ODA로 표기함) 등이 사용되고 있다.

그러나 이들중 MDA와 ODA는 두개의 벤젠핵 사이에 메틸(-CH₂-)기나 산소(-O-)그룹이 있어 분자의 유연성을 가지므로 페닐렌디아민 (phenylene diamine)으로부터 유도된 PAI보다 우수한 물성을 나타낸다. 단 페닐렌디아민을 도입하게 되면 유리전이온도(Tg가 증가하게 되어 내열특성이 증가하는 경향이 있다.

코팅용으로는 ODA보다 MDA를 선호하고 있는데, 이는 MDA가 ODA보다 훨씬 저가인 이유와, NMP 등과 같은 극성용매 내에서의 용해도 향상, 그리고 MDA를 사용한 PAI보다 낮은 소부 온도에서 경화되어 연속 다층 코팅에 적합하기 때문이다.

일반적으로 PAI의 용매로서는 고비점(高沸點) 극성용매인 NMP. N,N-디메틸아세트아미드(N,N-dimethylacetamide: 이하 DMAc로 표기함), 술폰렌(Sulfolane), 크레졸(cresol) 등이 사용 가능하다. 그러나 크레졸(m-cresol)에 녹을 수 있는 폴리아미드이미드의 경우는 용해성을 부여하기 위해 보다 많은 자유부피를 필요로 하게 되며 이는 곧 폴리아미드이미드의 내열성감소를 야기한다.

디메틸포름아미드(DMF)는 고온에서 분해되어 단량체들과 반응하기 때문에 크레졸은 반응성 및 상분리 문제로, 그리고 DMAc, 술폰렌 등은 가격 및 높은 제막온도 등의 문제 등으로 각각 사용이 제한되고 있다.

그래서 일반적인 에나멜전선 코팅용 PAI의 경우, NMP용액상으로 판매되고 있다. 그러나 PAI코팅용액은 비교적 고농도(25wt％ 이상)의 반응원액을 그대로 시판하고 있기 때문에 단량체의 용매와의 반응성, 고농도에서의 상분리 문제 등과, 저장안정성, 코팅성, 코팅 균일성 등의 문제와 연관하여 검토되어야 하며, 경제성 문제 또한 간과하지 않을 수 없다.

그리고 기존의 문제를 해결하고자 고형분을 높이는 몇가지 연구가 한국특허 제350039호와 같이 진행되었지만 에나멜전선코팅 시에는 결국 23∼25％의 고형분을 가진 용액으로 재희석해서 사용하는 결과밖에는 갖추지 못했다. 그 결과 에나멜전선 소부 때에 대기에 배출되는 유기용제량은 원칙적으로 줄어들지 못했다.

에나멜전선코팅 시에도 37∼40％의 고형분을 유지하며 동선에 코팅소부하여 에나멜전선을 제조하여야 하므로 적절한 점도가 중요하다.

점도가 너무 높으면 적절한 코팅이 이루어질 수 없고, 너무 낮아도 원하는 코팅두께를 얻을 수 없을 뿐 아니라 일반적으로 지나치게 낮은 점도 거동을 보이는 경우는 피막으로서의 기계적, 전기적 특성을 기대하기가 힘들다, 이는 폴리아미드이미드수지가 적절한 분자량에 도달하지 못함으로써 야기되어진다.

기존의 NEXANS사의 상용제품의 경우 28％의 고형 분을 가지는 폴리아미드이미드수지용액의 경우 약 25포아즈(25℃ 기준)의 점도를 가진다.

일반적으로 기존의 공지 기술로 폴리아미드이미드수지용액을 제조할 때 37∼40％의 고형분을 가질 경우, 현실적으로 동선에 코팅하여 에나멜 전선을 제조하기 힘든 120포아즈의 점도를 가지는 것으로 실험 결과 판단되었다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하고자 이루어진 것으로, 점도를, 동선에 코팅하여 에나멜전선을 제조하기 양호한 점도를 유지하면서 또한 고형분의 양은 37∼40％를 유지하는 블록-이소시아네이트법 및 촉매를 사용한 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리아미드이미드용액상에서는 저분자량의 수지로 존재하다가 동선에 코팅되어지고 소부로로 들어가 소부되어질 때 추가로 반응이 일어나 수지의 분자량을 증가되어 최종 피막의 기계적, 전기적 특성을 만족시킬 수 있는 이중반응시스템을 제공한다.

폴리아미드이미드수지용액을 합성하기 위해서는 상술한 바와 같이 방향족 디 이소시아네이트와 방향족 테트라카르복실산 혹은 그의 무수물들이 사용되어진다.

사용 가능한 방향족 디이소시아네이트로서는 비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 비페닐-3, 3'-디이소시아네이트, 비페닐-3, 4'-디이소시아네이트, 3, 3'-디클로로비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 2'-디클로로바페닐-4, 4'디이소시아네이트, 3, 3'-디브로모비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 2'-디브로모비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 3, 3'-디메틸비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 2'-디메틸비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 3'-디메틸비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 3, 3'-디에틸비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2,2'-디에틸비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 3, 3'-디메톡시비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 2'-디메톡시비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 3'-디메톡시비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 3, 3'-디에톡시비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 2'-디에톡시비페닐-4, 4'-디이소시아네이트, 2, 3'-디에톡시비페닐-4, 4'-디이소시아네이트 등이 있다. 이것들은 단독 또는 이들의 혼합물로서 사용될 수 있다.

방향족 디이소시아네이트 화합물 중에서, 3, 3'-디메틸비페닐-4, 4'-디이소시아네이트가 구입 용이성과 비용의 관점에서 바람직하다.

바람직한 산의 예로서는 삼염기산 등과 같은 트리멜리트산, 무수트리멜리트산, 트리멜리트산 클로리드 또는 트리멜리트산의 유도체 등이다. 이들 중에서, 무수트리멜리트산이 구입 용이성 및 비용의 관점에서 바람직하다.

또한, 산성분은 테트라카르복실산 무수물 또는 이염기산과 같은 다른 산화합물을 함유할 수 있다. 다른 산화합물의 예로서는 피로멜리트산 이무수물, 비페닐 테트라카르복실산 이무수물, 벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 테레프탈산, 이소프탈산, 술포테레프탈산, 디시트르산, 2, 5-티오펜디카르복실산, 4, 5-펜안트렌디카르복실산, 벤조페논-4, 4'-디카르복실산, 프탈디이미드카르복실산, 비페닐디카르복실산, 2, 6-나프탈렌디카르복실산, 디페닐술폰-4, 4'-디카르복실산, 아디프산 등이 있다.

이 때 사용하는 디이소시아네이트와 산 또는 산 무수물의 당량비는 디이소시아네이트가 산에 비해서 50몰％부터 99몰％가 적당하다 . 디이소시아네이트와 산과 산 무수물의 합에 대한 당량비가 1:1일 경우, 이론적으로 응고점에 도달하게 되어 절연도료로서 사용이 어렵게 되어진다.

설사 가능한 점도에서 반응을 중단시킨다고 해도 서서히 점도 자체가 증가하기 때문에 장기 저장성에 문제가 발생한다.

상기에서 언급한 바와 같이 본 발명에서는 방향족 테트라카르복실산 혹은 그의 무수물들의 당량비를 이소시아네이트보다 높게 하여 폴리아미드이미드의 끝부분을 방향족 테트라카르복실산 혹은 그의 무수물들로 끝나도록 설계하여 PAI수지용액의 점도를 낮추어 작업성을 좋게 하였으며, 이후 기계적, 전기적 특성을 보강하기 위하여 블록화 폴리이소시아네이트 등을 사용하여 소부로에서 2차적으로 반응이 일어나게 설계하였다.

이 때 사용되어지는 디이소시아네이트와 방향족 테트라카르복실산 혹은 그의 무수물들의 당량비는 디이소시아네이트가 방향족 테트라카르복실산 혹은 그의 무수물들의 당량에 비하여 50∼99％가 적당하나, 보다 바람직하기로는 75∼99％의 당량 비가 바람직하다고 할 수 있다.

본 발명에 따라 사용되는 폴리아미드이미드수지용액을 제조하기 위하여, 실질적인 화학양론적 양의 디이소시아네이트 성분 및 산 성분을 통상적인 폴리아미드이미드의 제조 때와 동일한 방법으로 적당한 유기용매 하에서 중합시킨다. 방향족 디이소시아네이트 화합물을 함유하는 디이소시아네이트 성분을 실질적인 위의 비율대로 산성분과 반응시키는데, 다시말해, 0.50 내지 0.99몰, 바람직하게는 0.75 내지 0.99몰의 디이소시아네이트 성분을 1몰의 산 성분과 0 내지 180℃의 온도에서 1 내지 24시간 동안 유기용매 하에 반응시켜 유기용매 중에 용해되거나 분산되어진 폴리아미드이미드를 함유하는 폴리아미드이미드수지용액을 얻는다.

이후에 3도 알코올로 블록화된 폴리이소시아네이트를 여분의 산 또는 산무수물의 당량비만큼 투입하여 전체적인 이소시아네이트 비율과 산 또는 산무수물과의 비가 0.9∼1.1: 1 ,바람직하게는 0.95∼1.05: 1 로 조절한다.

이후 적절한 용제를 넣어 고형분이 37∼40％인 수지용액을 제조한다.

이 때의 적정 점도는 25℃ 기준으로 20포아즈를 넘지 않는 것을 특징으로 한다.

이 때 사용한 블록화 폴리이소시아네이트는 다음 [화학식 2]∼[화학식 4]와 같다. 기존의 상용품으로는 바이엘사의 CT-Stable(화학식 2), 바이엘사의 AP-Stable(화학식 3), 강남화성의 TD-1400T(화학식 4)를 들 수 있다

(실시예)

본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 다음과 같이 실시예를 나타내었다.

200 리터의 스테인레스 반응기에 질소가스를 충전한 다음, 아래 [표 1] 및 [표 2]에 나타낸 양의 TMA와 NMP를 투입한 후, 약 100RPM의 회전속도로 교반시키면서 MDI와 일정량의 메타크레졸을 동시에 투입하고, 100RPM의 회전속도로 약 30분 동안 더 교반한 다음, 상기 용액을 2시간에 걸쳐서 70℃까지 서서히 온도를 증가시키고, 이어서 약 2시간(10℃/ 20mim)에 걸쳐서 다시 140℃까지 온도를 증가시킨다. 이후 상기 용액의 온도를 140℃로 유지시키면서 약 30분 동안 100RPM의 속도로 회전시켜서 교반하고, 반응이 끝난 용액의 온드를 서서히 60℃까지 하강시킨 후, 이것에 블록화 폴리이소시아네이트를 적정량 혼합한 뒤, 용제인 NMP와 Xylene을 [표 1] 과 [표 2]에 나타낸 바와 같은 양을 가하여 40중량％ 농도로 묽게해서 4시간 정도 교반시킴으로써 코팅용액인 PAI수지용액을 제조하였다

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7
MDI	20.0	21.3	22.5	23.8	20.0	21.3	22.5
TMA	30.0	28.8	27.5	26.3	30.0	28.8	27.5
Ct-stable	23.2	17.4	11.6	5.8	0.0	0.0	0.0
Ap-stable	0.0	0.0	0.0	0.0	26.9	20.2	13.5
TD-1400T	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
NMP	87.9	80.9	74.0	67.0	92.4	84.3	76.2
Xylene	22.0	20.2	18.5	16.8	23.1	21.1	19.1
Zn-Oc	0.4	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

	실시예8	실시예9	실시예10	실시예11	실시예12	비교예1	비교예2
MDI	23.8	20.0	21.3	22.5	23.8	24.8	25.3
TMA	26.3	30.0	28.8	27.5	26.3	25.3	24.8
Ct-stable	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
Ap-stable	6.7	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
TD-1400T	0.0	20.7	15.6	10.4	5.2	0.0	0.0
NMP	68.1	85.0	78.7	72.5	66.3	60.1	60.1
Xylene	17.0	21.2	19.7	18.1	16.6	15.0	15.0
Zn-Oc	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

상기 실시예에서 얻어진 PAI수지용액의 점도를 브룩핑드 점도계로 측정한 결과를 [표 3]에 나타내었다. 아울러 상기의 PAI수지용액을 대기순환오븐에서 200℃로 2시간 동안 건조시킨 후, 그 무게를 측정하여 고형분의 양을 측정한 결과를 [표 3]에 나타내었다

(실시예에서 얻은 PAI수지용액의 점도 및 200℃ 2시간 가열 후 얻은 고형분량)

	점도 (25℃ poise)	고형분 (200℃ 2시간)
실시예1	2	40％
실시예2	5	40％
실시예3	8	40％
실시예4	22	40％
실시예5	3	40％
실시예6	5	40％
실시예7	10	40％
실시예8	19	40％
실시예9	3	40％
실시예10	7	40％
실시예11	12	40％
실시예12	19	40％
비교예1	120	40％
비교예2	155	40％

상기 [표 3]에 나타낸 본 발명의 PAI수지용액의 점도 거동을 보면, 기존의 방식대로는 27％의 고형분밖에는 사용할 수 없는 PAI수지용액를 40％까지 고농도이면서도 점도는 에나멜선 코팅에 적합한 점도를 유지하는 것을 알 수 있었다.

또한 상기와 같이 실시하여 제조된 PAI수지용액(코팅용액)의 특성 평가를 위하여 PAI수지용액를 코팅설비에서 에나멜코팅 동선을 제작한 후, 이들 전선의 절연파괴전압, 신율, 핀홀, 피막흠성, 밀착성, 내열충격성, 신장핀홀성 등의 제반특성을 측정 평가한 결과를 [표 4]에 나타내었다.

(에나멜절연전선의 특성)

	도체경 (㎜)	완성외경 (㎜)	외관	관홀 (개)	피막 홈성	절연파괴 (㎸)	내열화잔율	내연화 온도(℃)	내열 충격
실시예1	0.596	0.669	양호	0	양호	13900	89	390	양호
실시예2	0.596	0.669	양호	0	양호	14000	90	400	양호
실시예3	0.596	0.68	양호	0	양호	14200	95	410	양호
실시예4	0.596	0.67	양호	0	양호	14500	95	425	양호
실시예5	0.596	0.665	양호	0	양호	13600	79	370	양호
실시예6	0.596	0.668	양호	0	양호	13800	81	380	양호
실시예7	0.596	0.669	양호	0	양호	14000	82	385	양호
실시예8	0.596	0.67	양호	0	양호	14200	92	390	양호
실시예9	0.596	0.658	양호	0	양호	13500	80	385	양호
실시예10	0.596	0.66	양호	0	양호	13800	85	390	양호
실시예11	0.596	0.669	양호	0	양호	14000	88	395	양호
실시예12	0.596	0.67	양호	0	양호	14200	90	400	양호
비교예1	0.596	0.67	기포	2	불량	8900	50	386	불량
비교예2	0.596	0.67	기포	3	불량	8500	55	379	불량

상기 [표 4]에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 PAI수지용액은 종래의 제법으로 제조된 PAI수지용액의 특성보다 현저히 우수한 것을 알 수 있다.

또한 상기와 같이 실시하여 제조된 절연전선의 특성 중 비교예의 경우, 비교 적 열악한 특성을 나타내는데 이것은 너무 높은 PAI수지용액의 점도로 인하여 동선에 적절한 코팅이 이루어지지 않은 결과라고 사료된다.

본 발명에 따르면, 에나멜전선코팅 때에도 37∼40％의 고형분을 유지하고, 그 결과 에나멜전선의 소부 때에도 대기 중으로 방출되는 유기용제의 양을 줄이며, 아울러 에나멜전선코팅 때 코팅 1회당 피막의 두께도 두꺼워져서 에나멜전선의 코팅횟수도 줄일 수 있으므로 에나멜전선의 제조원가 절감까지 가능한 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다.

따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드(Polyamideimide:PAI)수지용액을 제조하기 위하여, 무수트리멜리트산(Trimellitic acid anhydride: TMA)과 방향족 디이소시아네이트를 극성용매하에서 반응시켜 수지를 합성하고, 이 후 블록화 폴리이소시아네이트를 첨가하여 제조하며,

상기 방향족 디이소시아네이트는 메틸렌디이소시아네이트(Methylene diisocyanate: MDI)를 사용하고,

상기 극성용매는 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone: NMP)을 사용하며,

상기 무수트리멜리트산(Trimellitic acid anhydride:TMA)의 산 또는 산무수물의 당량에 비하여 반응하는 메틸렌디이소시아네이트의 디이소시아네이트 당량비가 0.5 내지 0.99 범위인 것을 특징으로 하는 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의 제조방법.
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제 1 항에 있어서,

상기 무수트리멜리트산(Trimellitic acid anhydride:TMA)의 산 또는 산무수물의 당량에 비하여 반응하는 방향족 디이소시아네이트의 디이소시아네이트 당량비가 0.75 내지 0.99 범위인 것을 특징으로 하는 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액의 제조방법.
제 1 항의 제조방법으로 제조된 폴리아미드이미드수지용액의 고형분은 37∼40％로 유지되고, 적정 점도는 25℃ 기준으로 20포아즈를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 고농도형 에나멜 동선 피복용 폴리아미드이미드수지용액.
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