KR100870310B1

KR100870310B1 - 절연전선

Info

Publication number: KR100870310B1
Application number: KR1020070041408A
Authority: KR
Inventors: 이준희
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-11-25
Also published as: CN101295558A; US20080268218A1; KR20080096224A; CN101295558B

Abstract

본 발명은 절연전선에 관한 것이다. 본 발명은 절연전선에 있어서, 절연물의 분자구조 중에 도체와의 접착력을 강화시켜주는 극성기를 가지는 화합물을 포함하는 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 밀착성 수지층과 상기 밀착성 수지층의 상부에 유연성 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 유연성 수지층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 폴리아미드이미드 수지와 도체와의 밀착성을 개선하고, 도체와의 밀착력을 부여하여 절연전선의 가요성을 향상시킬 수 있으며, 동시에 절연체의 내열성을 훼손하지 않으면서도 절연체의 유연성을 개선할 수 있는 장점이 있다.

절연전선, 폴리아미드이미드 수지, 밀착성, 유연성, 가요성

Description

절연전선 {Insulated electric wire}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 도체의 외면을 감싼 본 발명의 일실시예에 따른 절연전선을 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

11: 도체 13: 밀착성 수지층

15: 유연성 수지층

본 발명은 절연전선에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리아미드이미드 수지와 도체와의 밀착성을 개선하고, 도체와의 밀착력을 부여하여 절연전선의 가요성을 향상시킬 수 있으며, 동시에 절연체의 내열성을 훼손하지 않으면서도 절연체의 유연성을 개선할 수 있는 절연전선에 관한 것이다.

최근 전기 또는 전자 장치의 크기 축소와 중량 감소 경향이 증가함에 따라, 고성능을 갖는 더욱 작고 가벼운 모터가 요구되어 왔다. 이러한 요구조건을 만족시키기 위하여, 모토 코어의 둘레를 절연전선으로 감는 권선수를 증가시킬 필요가 있다. 따라서, 좁은공간에서 권선을 보다 많이 감기 위해 분포권 방식의 권선방식에서 집중권 방식의 권선 방법을 사용하는 분할코어를 사용하는 모터의 수요가 증대되어 왔다.

이러한 목적을 위해서는 절연전선을 코어 슬로트 내에 보다 많은 양을 강제로 채워 넣어야 하는데, 이 경우 강한 인장력이 유발되고 그 결과 절연전선의 절연 피복물이 코어에 감기는 도중에 손상되어지는 경향이 발생할 수 있다. 만일 절연 피복물이 손상된다면 적층 또는 어스가 이루어지지 않기 때문에 모터의 전기적 특성이 악화되는 경향이 있다.

지금까지 사용되고 있는 모터의 경우, 양호한 기계적 강도를 갖는 폴리아미드이미드의 피복용 도료를 전도체상에 코팅하고 베이킹하여 형성된 양호한 기계적 강도를 갖는 절연 피복물이거나 도체상에 이미 형성된 다른 절연피복물이 있는 절연전선을 보통 사용하여 왔다. 상기 폴리아미드이미드로는 디페닐 메탄-4,4'-디이소시아네이트 및 트리멜리트산 무수물의 반응생성물이 일반적으로 사용된다.

오늘날에는 더욱 고성능이면서 더욱더 크기가 작고 중량이 가벼운 모터가 요구되고 있다. 이러한 요구 조건을 만족시키기 위하여 절연전선의 권선수를 더욱 증가시킬 필요가 있기 때문에 폴리아미드이미드 기재 절연피복물 조차도 가끔 손상된다.

따라서 절연피복물 손상을 감소시키기 위한 방법으로, 절연피복물에 윤활성을 부여하기 위하여 피복용 도료에 유기 또는 무기 윤활제를 첨가하거나, 절연전선상에 직접 왁스와 같은 윤활제를 적용시키는 방법이 연구되고 있다. 그러나, 이러한 방법들로는 어느 정도의 손상을 줄일 수는 있는 반면 절연피복물의 손상을 완전하게 방지하지는 못한다는 단점이 있다.

다른 방법으로는, 절연피복물의 기계적 강도를 더욱 증가시킴으로써 절연피복물의 손상을 감소시키는 방법이 있다. 그러나, 기계적 강도의 단순한 증가는 더욱 딱딱하고 가요성(flexibility)이 덜한 피복물을 야기시키므로 집중권과 같이 굴곡이 심한 모터를 생산할 때에는 절연전선을 구부릴 경우 피복물에 쉽게 균열되거나 벗겨짐, 또는 절연전선의 권선 특성이 약화된다.

이는 분자구조가 강직성 구조를 가지는 폴리아미드이미드의 경우에는 탄성율과 강도가 증가하여 절연피복물 자체의 강도는 증가되지만 반면 절연피복이 딱딱해져서 절연전선이 구부러질 때 피복물이 쉽게 부러지며, 도체에서 쉽게 벗겨지는 단점이 있다. 이는 폴리아미드이미드가 딱딱해지면서 쉽게 부러질 수 있고, 아울러 도체와의 접착성이 동시에 떨어지는데 기인한다.

이러한 단점을 해결하고자 폴리아미드이미드 수지와 도체와의 접착력을 향상시키기 위한 연구로, 일본공개특허공보 평3-37282호에는 폴리아미드이미드 수지 용액에 다가 알콕시(alkoxy) 변성 수지, 벤조트리아졸(benzotriazole)을 포함하는 내열성 도료가 개시되어 있으며, 일본공개특허공보 평6-111632호에는 폴리아미드이미드 수지 용액에 트리알킬아민을 섞어주는 방법에 대하여 개시되어 있으며, 일본공 개특허공보 평10-334735호에는 폴리아미드이미드 수지 용액에 멜라민 수지를 첨가하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 현실적으로 이들 수지는 용해성, 상용성이 좋지 못하거나 때로는 폴리아미드이미드 수지의 미반응 단말기와 2차적으로 반응하여 폴리아미드이미드 수지 용액의 저장성을 해치는 경우가 있으며, 밀착력의 증대가 크지 않다. 또한, 이런 종류의 절연전선은 기존의 분포권 방식의 권선 방법을 가지고 이후 슬롯에 삽입되는 방식의 모터에는 적용이 가능하지만 분할코어를 적용한 집중권 방식의 모터에 적용할 경우에는 권선시 피복의 손상이 반드시 따르게 된다는 문제점이 있다.

또한 절연피복과 도체와의 밀착력을 증대시켜 절연피복이 손상되었을 경우에도 누설전류를 최소화시키는 방법이 제안되었으나, 이 역시 완전한 해결책을 제시한 것은 아니었다.

아울러 최근에는 고용량의 전류를 인가시키고, 모터의 출력을 높이고자 절연전선의 지름을 키우는 경향이 있으며, 큰 지름의 권선이 집중적인 하중을 받으면서 좁은 코어에 감길 때 절연전선의 피복에는 엄청난 하중이 집중되어지며, 이 경우 피복이 갈라지는 현상이 더욱 자주 발생하게 된다.

한편, 폴리아미드이미드 수지 절연전선은 우수한 제 특성을 갖고 있으나, 결정으로서 도체와의 밀착성이 떨어지고, 절연전선의 굵기가 굵어질 경우 가요성이 저하되는 원인이 되기도 한다. 이 밀착성이 개선되면 폴리아미드이미드 수지 절연전선은 가요성, 가공성을 한 단계 향상시킬 수 있으나, 밀착성이 강한 폴리아미드이미드 피복의 경우 적절한 밀착성을 가지는 반면 최외각의 피복으로 사용하기에는 너무 강도가 떨어지는 단점이 있다.

아울러 유연성을 증대시킬 경우 내열특성까지 떨어지는 역효과가 있어 그 특성을 개선하는 것이 난점으로 지적되어 왔다.

따라서, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 노력이 관련 업계에서 지속되어 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출되었다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 종래 폴리아미드이미드 수지의 도체와의 밀착성 저하 및 가요성 저하를 해결하고, 유연성을 증대시킬 경우 내열특성까지 떨어지는 특성을 개선하고자 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 절연전선을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 절연전선은, 도체의 외면을 감싸도록 형성되며, 고분자 주쇄 중 이미드기 사이에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 고밀착성 수지층; 및 상기 고밀착성 수지층의 상부에, 방향족 디이소시아네이트 화합물, 산 무수물 및 다가산 성분을 반응시켜 제조하되, 산 무수물 대비 다가산 성분을 많이 함유한 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 고유연성 수지층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 포함된 R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 이미드기(Imide기) 및 이미드기-알킬렌기 중 어느 하나이며, 이때 상기 알킬렌기는 메틸렌 및 에틸렌 중 선택된 어느 하나이고, A는

,

,

,

, 및

중 선택된 어느 하나이고, 이때 상기 A로 선택되는 물질의 화학식 내에 표시된 R₄는 각각 독립적으로 메틸 및 에틸 중 선택된 어느 하나의 알킬기이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 절연전선은, 도체의 외면을 감싸도록 형성되며, 고분자 주쇄 중 이미드기 사이에 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 고밀착성 수지층; 및 상기 고밀착성 수지층의 상부에, 방향족 디이소시아네이트 화합물, 산 무수물 및 다가산 성분을 반응시켜 제조하되, 산 무수물 대비 다가산 성분을 많이 함유한 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 고유연성 수지층;을 포함하여 이루어지는 것을 특 징으로 한다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에 포함된 R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 이미드기(Imide기) 및 이미드기-알킬렌기 중 어느 하나이며, 이때 상기 알킬렌기는 메틸렌 및 에틸렌 중 선택된 어느 하나이고, R₃는 메틸렌, 에틸렌 및 프로필렌 중 선택된 어느 하나의 알킬렌기이고, A는

,

,

,

, 및

상기 화학식 1 또는 화학식 2에서 R₄는 이미다졸기에 R₄가 2개 결합된 형태일 수 있다.

상기 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물은 이들을 포함하는 고밀착성 수지층의 폴리아미드이미드 수지의 이미드 환의 몰 대비 1:1 내지 1:0.1의 몰비로 포함되 는 것이 바람직하다.

상기 절연전선은 상기 고유연성 수지층 상부에 자기윤활 폴리아미드이미드 수지층이 더 형성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에서는 폴리아미드이미드 수지의 도체와의 밀착성을 개선하고, 절연전선의 가요성을 향상시키기 위해 도체와의 접착력을 부여하는 극성기를 가진 단량체를 함유하고, 아울러 폴리아미드이미드 수지와의 상용성을 좋게 하기 위하여 상기 극성기를 분자주쇄에 함유하는 폴리아미드이미드 수지를 사용하여 도체와의 결합력을 증대시켰다. 또한, 상기 폴리아미드이미드 수지층 상부에 유연성이 뛰어난 폴리아미드이미드 수지를 코팅함으로써 유연성을 가지면서 동시에 도체와의 밀착성이 향상된 절연전선을 제공할 수 있다.

본 발명의 절연전선은 도체의 외면을 감싸도록 형성되는 고밀착성 수지층과, 상기 고밀착성 수지층의 상부에 형성되는 고유연성 수지층을 포함한다.

이하 본 발명의 절연전선을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

a) 고밀착성 수지층

상기 절연전선의 고밀착성 수지층은 체인 중 이미드기 사이에 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드이미드 수지로 이루어진다.

상기 고밀착성 수지층을 이루는 폴리아미드이미드 수지는 디아민류와 산 무수물과의 부가중합에 의하여 이미드화된 산을 제조하고, 이를 디이소시아네이트 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다.

상기 디아민류는 트리아진류를 사용할 수 있으며, 구체적으로 2,4-디아미노-6-[2-(2-메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트라이진(2,4-diamino-6-[2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2-(2-에틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2-(2-ethyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[1-(2-언데실-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[1-(2-undecyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-tirazine), 2,4-디아미노-6-[2-(2-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2-(2-imidazolyl)ethyl]-s-trazine), 2,4-디아미노-6-[2-(1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2-(1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-(2-에틸-4-이미다졸일)-2-트리아진(2,4-diamino-6-(2-ethyl-4-imidazolyl)-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2-(4-메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2-(4-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-(2-에틸-5-메틸-4-이미다졸일)-s-트리아진(2,4-diamino-6-(2- ethyl-5-methyl-4-imidazolyl)-s-triazine), 2,4-디아미노-6-(4-에틸-2-메틸-1-이미다졸일)-s-트리아진(2,4-diamino-6-(4-ethyl-2-methyl-1-imidazolyl)-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[3-(2-메틸-1-이미다졸일)프로필]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[3-(2-methyl-1-imidazolyl)propyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[4-(2-이미다졸일)부틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[4-(2-imidazolyl)butyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2-메틸-1-이미다졸일)프로필]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2-methyl-1-imidazolyl)propyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[1-메틸-2-(2-메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[1-methyl-2-(2-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2-(2,5-디메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2-(2,5-dimethyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2-(2,4-디메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(2,4-diamino-6-[2-(2,4-dimethyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine), 2,4-디아미노-6-[2-에틸-4-메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진( 2,4-diamino-6-[2-(2-ethyl-4-methyl-1-imidazolyl)ethyl]-s-triazine) 등을 사용할 수 있으며, 특히 2,4-디아미노-6-[2-(2-메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진(MZA)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 산 무수물은 종래의 폴리아믹산의 산 무수물로 사용되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 트리멜리트산 무수물(trimellitic anhydride, 이하 TMA), 피로메릿산 무수물(PMDA), 3,4,3',4'-비페닐 테트라 카르본산 무수물(BPDA), 3,4,3',4'-벤조페논 테트라 카르본산 무수물(BTDA), 또는 3,4,3',4'-디페닐 술폰 테트라 카르본산 무수물(DSDA) 등의 방향족산 무수물이 있다.

상기 디아민류와 산 무수물은 1:1 내지 1:2의 비율로 부가중합하여 이미드화된 산을 얻을 수 있다.

상기 이미드화된 산과 반응시키는 디이소시아네이트 화합물은 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, MDI), 디페닐에테르-3,4'-디이소시아이트, 디페닐에테르-3,3'-디이소시아네이트, 2,3'-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4'-톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 크릴센 디이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.

이때, 상기 이미드화된 산과 디이소시아네이트 화합물은 당량비로 0.8:1 내지 1:0.8의 비율로 반응시키는 것이 좋다.

상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 이미드기 사이에 포함하는 폴리아미드이미드 수지의 제조방법을 하기 반응식 1에 따라 설명한다. 하기 반응식 1은 본 발명의 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 이미드기 사이에 포함하는 폴리아미드이미드 수지를 제조하기 위한 일실시예일 뿐, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 이미드기 사이에 포함하는 폴리아미드이미드 수지의 제조가 하기 반응식 1에만 한정되는 것은 아니다.

[반응식 1]

상기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸일-(1')}-에틸-s-트리아진(MZA)을 2 몰의 트리멜리트산 무수물(TMA)과 반응시켜 이미드화된 산을 제조한 후, 상기 제조한 이미드화된 산을 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, MDI)와 반응시켜 폴리아미드이미드(polyamideimide, PAI) 수지를 제조할 수 있다. 이 폴리아미드이미드 수지는 극성 폴리머를 함유하여 도체와의 접착력 향상을 도모할 수 있다.

일반적으로 폴리아미드이미드 수지를 이용한 절연전선의 경우 내마모성이 강화되어지면 가요성(flexibility)과 접착성이 감소하게 되는데, 본 발명에서는 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 폴리아미드이미드 수지의 이미드기 사이에 포함하도록 함으로써 절연전선의 내마모성을 향상시킴과 동시에 가요성(flexibility) 및 구리동선과의 접착력을 향상시킬 수 있다.

b) 고유연성 수지층

상기와 같은 폴리아미드이미드 수지로 이루어지는 고밀착성 수지층의 상부에 형성되는 고유연성 수지층은 방향족 디이소시아네이트 화합물, 산 무수물 및 다가산 성분을 반응시켜 제조한 폴리아미드이미드 수지로 이루어진다.

즉, 일반적인 폴리아미드이미드 제조시 사용되는 디이소시아네이트 화합물과 산 무수물에 다가산 성분을 함께 사용해줌으로써 폴리아미드이미드 수지 중 아미드의 함량을 더 증가시켜 유연성이 향상되게 된다.

상기 다가산 성분은 방향족 고리의 메타(meta)나 오르토(ortho) 위치에 다가산 기능성기를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 다가산 성분을 사용하여 폴리아미드이미드를 제조할 경우 상기 단량체들로 인하여 중합체 사슬내에 기존의 수소결합에 의해 경직된 부분이 풀리는 부분을 갖고 있으므로 피복물의 유연성을 개선할 수 있다.

상기 다가산 성분은 이소프탈산, 오르토프탈산, 벤조페논, 디카르복시산, 3,4'-디페닐메탄디카르복시산, 3,3'-디페닐메탄디카르복시산, 3,4'-디페닐에테르디카르복시산, 3,3'-디페닐에테르디카르복시산, 3.4'-디페닐술폰디카르복시산, 3,3'-디페닐술폰디카르복시산, 아디프산, 데바크산, 도데카디카르복시산 등을 사용할 수 있다.

상기 다가산 성분은 전체 사용되어진 다가산 또는 다가산 무수물의 5 내지 80 몰%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 상기 하한가 미만일 경우에는 절연피복물의 유연성이 증가되지 않아 바람직하지 않으며, 80 몰%를 초과할 경우에는 오히려 너무 유연해져서 기계적 특성이 저하되어 절연피복재로서의 역할을 다할 수 없어 바람직하지 않다.

상기와 같은 방향족 디이소시아네이트 화합물, 산 무수물 및 다가산 성분은 실질적인 화학양론적 양으로 사용하여 통상의 폴리아미드이미드 제조시와 동일한 방법으로 적당한 유기용매 하에서 중합시킬 수 있다. 예를 들어, 디이소시아네이트 화합물 1 몰 대비 산 무수물 0.3∼1.0 몰, 다가산 성분 0.05∼0.8 몰(바람직하게는 0.2∼0.5 몰)의 몰비율로 상온∼180 ℃의 온도에서 1∼24 시간 동안 유기용매하에서 반응시킬 수 있다.

상기 고밀착성 수지층 및 상기 고밀착성 수지층 상부에 형성되는 고유연성 수지층으로 이루어지는 본 발명의 절연전선은 통상의 자기윤활층이 고유연성 수지층에 더 형성될 수도 있다. 이때 고밀착성 수지층, 고유연성 수지층 및 자기윤활 수지층은 1∼9 : 9∼1 : 1의 비율로 그 두께를 형성하는 것이 좋다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 절연전선을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 도체의 외면을 감싼 본 발명의 일실시예에 따른 절연전선을 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 절연전선(10)은 도체(11)의 외면을 감싸도록 형성되며, 도체(11)를 중심축으로 하면서 도체(11)의 외면과 접하여 배치된 고밀착성 수지층(13)과 상기 고밀착성 수지층(13)의 상부에 형성되는 고유연성 수지층(15)으로 이루어진다.

상기 고밀착성 수지층(13)과 고유연성 수지층(15)은 전술한 바와 동일한 의미로 해석된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 이에 대비되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

합성예 1. 고밀착성 폴리아미드이미드 바니쉬 제조

상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone) 675 중량부를 투입하고, 2,4-디아미노-6-[2-(2-메틸-1-이미다졸일)에틸]-s-트리아진 109.65 중량부를 투입하여 교반을 시작하였다. 여기에 트리멜리트산 무수물(trimellitic dianhydride, TMA) 192.12 중량부를 투입하고 260℃까지 8 시간에 걸쳐 승온반응시키고 부산물로 18 중량부의 물을 배출하고 이미드기를 가지는 산을 제조하였다. 그 다음, 상기 이미드기를 가지는 산을 다시 상온으로 냉각시킨 후, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI)를 투입하여 80 ℃에서 3 시간, 이후 140 ℃까지 3 시간에 걸쳐 승온하고, 140 ℃에서 3 시간 가열하여 폴리아미드이미드 수지 용액을 얻었다. 여기에 솔벤트나프타, 크실렌 등을 첨가하여 고형분이 20 %인 고밀착성 폴리아미드이미드 바니시를 얻었다.

합성예 2. 고유연성 폴리아미드이미드 바니쉬 제조

상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 N-메틸피롤리돈 800 중량부를 투입하고, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI) 250 중량부, 트리멜리트산 무수물(TMA) 176.75 중량부 및 이소프탈산(IPA) 16.61 중량부를 투입 하고 교반하면서 160 ℃까지 8 시간에 걸쳐 승온반응시키고 부산물로 이산화탄소를 배출하여 고유연성 폴리아미드이미드 수지 용액을 수득하였다. 여기에 솔베트나프타, 크실렌 등을 첨가하고 고형분이 25 %인 고유연성 폴리아미드이미드 바니시를 수득하였다.

합성예 2-2∼2-6. 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드이미드 바니시 제조

하기 표 1에 나타낸 조성비로 사용한 것을 제외하고는 상기 합성예 2-1과 동일한 방법으로 실시하였다.

하기 표 1의 단위는 중량부이다.

구분	합성예 2-1	합성예 2-2	합성예 2-3	합성예 2-4	합성예 2-5	합성예 2-6
디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트	250.00	250.00	250.00	250.00	250.00	250.00
트리멜리트산 무수물	176.75	157.54	138.33	119.11	99.90	61.48
이소프탈산	16.61	33.23	49.84	66.45	83.07	116.29

합성예 3. 자기윤활 폴리아미드이미드 바니시 제조

상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 N-메틸피롤리돈 800 중량부를 투입하고, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI) 250 중량부 및 트리멜리트산 무수물(TMA) 211 중량부를 투입하여 교반을 시작하면서 160 ℃까지 8 시간에 걸쳐 승온반응시키고 부산물로 이산화탄소를 배출하여 말단이 산이나 산무수물로 끝나는 폴리아미드이미드 수지 용액을 수득하였다.

이후, 별도의 상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 독일 바이어(Bayer)사의 데스모듈(desmodur-L) 656 중량부를 투입하고, 말단이 OH로 끝나는 실리콘 수지(분자량 1036, OH가 1.6 중량%) 2072 중량부를 투입하고 상온에서 6 시간 동안 반응시켜 말단이 실리콘과 이소시아네이트로 끝나는 다관능 실리콘 유도체를 수득하였다.

그 다음, 상기 얻어진 폴리아미드이미드 수지용액 100 중량부에 다관능 실리콘 유도체 4.5 중량부를 투입하고 100 ℃에서 3 시간에 걸쳐 반응시켜 자기윤활 폴리아미드이미드 바니쉬를 수득하였다.

합성예 4. 일반적인 폴리아미드이미드 바니시 제조

상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 N-메틸피롤리돈 800 중량부를 투입하고, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI) 250 중량부 및 트리멜리트산 무수물(TMA) 210 중량부를 투입하여 교반을 시작하면서 160 ℃까지 8 시간에 걸쳐 승온반응시키고 부산물로 이산화탄소를 배출하여 고내열성 폴리아미드이미드 수지 용액을 수득하였다. 여기에 솔베트나프타, 크실렌 등을 첨가하여 고형분이 25 %인 폴리아미드이미드 바니시를 수득하였다.

실시예 1∼9 및 비교예 1∼2. 절연전선 제조

상기 합성예들에서 제조한 폴리아미드이미드 바니시를 하기 표 1과 같이 사용하고, 이태리제 SICME사의 코팅기를 사용하여 절연전선을 제조하였다.

이때, 도체의 직경이 2.25 ㎜가 되도록 하였으며, 1차 피막으로는 MZA 함유 폴리아미드이미드 수지를 혼합한 고밀착성 폴리아미드이미드 바니스를 코팅하고, 2차 피막으로는 고유연성 폴리아미드이미드 바니시를 코팅하고, 3차 피막으로는 자기윤활 폴리아미드이미드 바니시를 코팅하여 전체 두께가 0.1 ㎜인 절연전선을 제조하였다.

이때, 실시예 1∼9 및 비교예 1∼2에서 사용한 폴리아미드이미드 바니시와 각 막의 두께는 하기 표 2와 같다.

상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 또는 2에서 제조한 절연전선을 이용하여 핀홀, 피막흠성, 밀착성, 일방향내마모성, 절연파괴, 내연화, 내열충격 및 정마찰계수를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

하기 표 3에 나타낸 각 특성의 실험은 KSC 3106에 의거하여 시험하였다.

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 9의 경우 고밀착성 폴리아미드이미드 수지를 사용함으로써 유연성이 증대되어 피막흠성이 거의 나타나지 않았으며, 도체와의 밀착성 또한 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 9의 경우 고밀착성 수지층 상부에 고유연성 폴리아미드이미드 수지를 형성함으로써 내마모성, 절연파괴 및 내연화 특성 또한 우수함을 확인할 수 있었다.

반면, 비교예 1의 경우에는 IPA의 함량이 너무 많아 유연성에 불량을 나타내었으며, 비교예 2의 경우에는 2층 피막을 고유연성 폴리아미드이미드 수지가 아닌 일반 폴리아미드이미드 수지를 사용한 것으로 유연성의 부족에 의한 크랙 발생이 나타남을 확인할 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면 폴리아미드이미드 수지와 도체와의 밀착성을 개선하고, 도체와의 접착력을 부여하여 절연전선의 가요성을 향상시킬 수 있으며, 동시에 절연체의 내열성을 훼손하지 않으면서도 절연체의 유연성을 개선할 수 있다.

Claims

절연전선에 있어서,

도체의 외면을 감싸도록 형성되며, 고분자 주쇄 중 이미드기 사이에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 밀착성 수지층; 및

상기 밀착성 수지층의 상부에 위치하고, 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 유연성 수지층을 포함하되,

상기 유연성 수지층의 폴리아미드이미드는 다가산 성분과 카르복시산 무수물을 포함하는 다가산 혼합물을 방향족 디이소시아네이트 화합물과 반응시켜 생성한 물질로서, 반응시 상기 다가산 혼합물의 몰 수를 방향족 디이소시아네이트 몰 수에 대한 당량보다 더 많이 하여 얻은 폴리아미드이미드인 것을 특징으로 하는 절연전선.

[화학식 1]

상기 화학식 1에 포함된 R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 이미드기(Imide기) 및 이미드기-알킬렌기 중 어느 하나이며, 이때 상기 알킬렌기는 메틸렌 및 에틸렌 중 선택된 어느 하나이고,

상기 화학식 1에 포함된 A는
,
,
,
,
, 및
중 선택된 어느 하나이고, 이때 상기 A로 선택되는 물질의 화학식 내에 표시된 R₄는 각각 독립적으로 메틸 및 에틸 중 선택된 어느 하나의 알킬기이다.
절연전선에 있어서,

도체의 외면을 감싸도록 형성되며, 고분자 주쇄 중 이미드기 사이에 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 밀착성 수지층; 및

상기 밀착성 수지층의 상부에 위치하고, 폴리아미드이미드 수지로 이루어진 유연성 수지층을 포함하되,

상기 유연성 수지층의 폴리아미드이미드는 다가산 성분과 카르복시산 무수물을 포함하는 다가산 혼합물을 방향족 디이소시아네이트 화합물과 반응시켜 생성한 물질로서, 반응시 상기 다가산 혼합물의 몰 수를 방향족 디이소시아네이트 몰 수에 대한 당량보다 더 많이 하여 얻은 폴리아미드이미드인 것을 특징으로 하는 절연전선.

[화학식 2]

상기 화학식 2에 포함된 R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 이미드기(Imide기) 및 이미드기-알킬렌기 중 어느 하나이며, 이때 상기 알킬렌기는 메틸렌 및 에틸렌 중 선택된 어느 하나이고,

상기 화학식 2에 포함된 R₃는 메틸렌, 에틸렌 및 프로필렌 중 선택된 어느 하나의 알킬렌기이고,

상기 화학식 2에 포함된 A는
,
,
,
,
, 및
중 선택된 어느 하나이고, 이때 상기 A로 선택되는 물질의 화학식 내에 표시된 R₄는 각각 독립적으로 메틸 및 에틸 중 선택된 어느 하나의 알킬기이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 R₄는, 이미다졸기에 R₄가 2개 결합된 형태인 것을 특징으로 하는 절연전선.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물은, 이들을 포함하는 밀착성 수지층의 폴리아미드이미드 수지의 이미드 환의 몰 대비 1:1 내지 1:0.1의 몰비로 포함되는 것을 특징으로 하는 절연전선.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 카르복시산 무수물은, 트리멜리트산 무수물(trimellitic anhydride, TMA), 피로멜리트산 무수물(PMDA), 3,4,3',4'-비페닐 테트라카르복시산 무수물(BPDA), 3,4,3',4'-벤조페논 테트라카르복시산 무수물(BTDA) 및 3,4,3',4'-디페닐술폰 테트라카르복시산 무수물(DSDA)로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 절연전선.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 다가산 성분은, 방향족 고리의 메타(meta)나 오르토(ortho) 위치에 위치에 카르복시산 작용기를 가지는 것을 특징으로 하는 절연전선.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 다가산 성분은 이소프탈산, 오르토프탈산, 벤조페논, 디카르복시산, 3,4'-디페닐메탄디카르복시산, 3,3'-디페닐메탄디카르복시산, 3,4'-디페닐에테르디카르복시산, 3,3'-디페닐에테르디카르복시산, 3,4'-디페닐술폰디카르복시산, 3.3'-디페닐술폰디카르복시산, 아디프산, 데바크산 및 도데카디카르복시산으로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 절연전선.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 다가산 혼합물 중 다가산 성분의 비율은 5 내지 80 몰%인 것을 특징으로 하는 절연전선.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 유연성 수지층은, 디이소시아네이트 화합물 1 몰 대비 카르복시산 무수물 0.3∼1.0 몰, 다가산 성분 0.05∼0.8 몰의 비율로 반응시킨 폴리아미드이미드 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절연전선.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 절연전선은, 상기 유연성 수지층 상부에 자기윤활 폴리아미드이미드 수지층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 절연전선.
제10항에 있어서,

상기 절연전선은, 밀착성 수지층, 유연성 수지층 및 자기윤활 수지층의 두께가 1∼9 : 9∼1 : 1의 비율인 것을 특징으로 하는 절연전선.