KR100872612B1

KR100872612B1 - 다층 절연전선 및 그것을 이용한 변압기

Info

Publication number: KR100872612B1
Application number: KR1020067010686A
Authority: KR
Inventors: 히데오 후쿠다; 김용훈; 노리요시 후시미; 이사무 고바야시; 미노루 사이토; 마코토 오노데라
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2008-12-09
Also published as: JP4974147B2; CN1906706B; US7771819B2; EP1742230A4; CN1906706A; TWI348714B; US20060194051A1; DE602005024250D1; EP1742230A1; EP1742230B1; JPWO2005106898A1; KR20060096093A; WO2005106898A1; HK1099601A1; TW200605096A

Abstract

도체와 상기 도체를 피복하는 압출 절연층을 포함하여 이루어지는 2층 이상의 다층 절연전선으로서, 상기 절연층의 최내층 이외의 적어도 1층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 형성되어 있는 다층 절연전선, 또는 도체와 상기 도체를 피복하는 압출 절연층을 포함하여 이루어지는 2층 이상의 다층 절연전선으로서, 상기 절연층의 최내층 이외의 적어도 1층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 형성되어 있는 다층 절연전선, 및 그것을 이용한 변압기.

Description

다층 절연전선 및 그것을 이용한 변압기{MULTILAYER INSULATED WIRE AND TRANSFORMER USING THE SAME}

본 발명은, 절연층이 2층 이상의 압출 피복층으로 이루어진 다층 절연전선과 그것을 이용한 변압기에 관한 것이다.

변압기의 구조는, IEC 규격(International Electrotechnical Communication Standard) Pub. 60950 등에 의해서 규정되고 있다. 즉, 이들 규격에서는, 권선에 있어서 1차 권선과 2차 권선의 사이에는 적어도 3층의 절연층(도체를 피복하는 에나멜 피막은 절연층으로 인정하지 않는다)이 형성되어 있는 것 또는 절연층의 두께는 0.4mm이상인 것과, 1차 권선과 2차 권선의 연면거리(creeping distance)는, 인가 전압에 따라서 다르지만, 5mm이상인 것, 또한 1차측과 2차측에 3000V를 인가했을 때에 1분 이상 견딜수 있는 것 등이 규정되어 있다.

이러한 규격하에서, 현재, 주류의 자리를 차지하고 있는 변압기로서는, 도 2의 단면도에 예시한 바와 같은 구조가 채택되고 있다. 페라이트 코어(ferrite core)(21) 상의 보빈(22)의 둘레면 양 측단에 연면거리를 확보하기 위한 절연 배리어(23)가 배치된 상태로 에나멜 피복된 1차 권선(24)(24a:도체, 24b:에나멜 피복)이 감겨 돌려진 후, 이 1차 권선(24) 위에, 절연 테이프(25)를 적어도 3층 감아 돌 리고{제1층(25c),제2층(25b),제3층(25a)}, 계속해서 이 절연 테이프 위에 연면거리를 확보하기 위한 절연 배리어(23)를 배치한 후, 마찬가지로 에나멜 피복된 2차 권선(26)(26a:도체, 26b:에나멜 피복)이 감겨 돌려지고, 그 상부에 절연 테이프(27)가 배치된 구조이다.

그런데, 근래에, 도 2에 나타낸 단면 구조의 트랜스 대신에, 도 1에 나타낸 바와 같이, 절연 배리어(23)나 절연 테이프층(25)을 포함하지 않는 구조의 변압기가 등장하기 시작하고 있다. 이 변압기는 도 2의 구조의 변압기에 비해, 전체를 소형화할 수 있으며, 또한, 절연 테이프를 감아 돌리는 작업을 생략할 수 있는 등의 이점을 갖추고 있다.

도 1에 예시한 변압기의 구성 형태의 경우, 이용하는 1차 권선(14){또는 2차 권선(16)}에서는, 도체(14a)(또는 16a)의 바깥둘레에 적어도 3층의 절연층, 최내층(14b){또는 최내층(16b)}, 중간층(14c){또는 중간층(16c)}, 최외층(14d){또는 최외층(16d)}이 형성되어 있다{페라이트 코어(11), 보빈(12)의 배치는 도 2와 동일하다}.

이러한 권선으로서 도체의 바깥둘레에 절연 테이프를 감아 돌려 1층째(최내층)의 절연층을 형성하고, 계속해서 그 위에, 절연 테이프를 감아 돌려 2층째의 절연층(중간층), 3층째의 절연층(최외층)을 차례로 형성하여 서로 층간박리하는 3층 구조의 절연층을 형성하는 것이 알려져 있다. 또한, 절연 테이프 대신에 불소 수지를, 도체의 바깥둘레상에 차례로 압출 피복하여, 전체적으로 3층의 절연층을 형성한 것이 알려져 있다(예를 들면, 공개실용신안공보 평성 3-56112호 참조.)

그러나, 상기 절연 테이프 감기의 경우는, 감아 돌리는 작업이 불가피하기 때문에, 생산성은 현저히 낮고, 그 때문에 전선 비용이 매우 상승되고 있었다.

또한, 상기의 불소 수지 압출의 경우에는, 절연층은 불소계 수지로 형성되어 있으므로, 내열성은 양호하다고 하는 이점을 구비하고 있지만, 수지의 가격이 비싸고, 또한 높은 전단 속도로 잡아당기면 외관의 상태가 악화된다고 하는 성질이 있기 때문에 제조 스피드를 올리는 것도 곤란하며, 절연 테이프 감기와 마찬가지로 전선 비용이 상승되어 버린다고 하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 도체의 바깥둘레상에, 1층째, 2층째의 절연층으로서 결정화를 제어하여 분자량 저하를 억제한 변성 폴리에스테르 수지를 압출하고, 3층째의 절연층으로서 폴리아미드 수지를 압출 피복한 다층 절연전선이 실용화되고 있다(예를 들면, 미국특허 제5,606,152호 명세서, 일본 특허공개공보 평성 6-223634호 등 참조). 근래의 전기·전자기기의 소형화에 수반하여, 발열에 의한 기기에의 영향이 우려되어, 보다 높은 내열성을 향상시킨 다층 절연전선으로서, 내층에 폴리에테르설폰 수지, 최외층에 폴리아미드 수지를 압출 피복한 것이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허공개공보 평성10-134642호 참조.)

그러나, 전기·전자기기의 더 큰 소형화에 수반하여, 보다 높은 내열성이 요구됨과 함께 취급성 면에 있어서 권선 가공후의 용제 처리에 대응할 수 있는 내용제성에도 뛰어난 절연 전선이 필요하다. 다만, 현재 상태로서는 이들 모든 특성을 만족하는 것은 얻지 못하고 있었다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 첨부의 도면과 함께 고려함으로써, 아래의 기재로부터 보다 분명해질 것이다.

본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다.

(1) 도체와 상기 도체를 피복하는 2층 이상의 압출 절연층을 포함하여 이루어진 다층 절연전선으로서, 상기 절연층의 최내층 이외의 적어도 1층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상(continuous phase)으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)를 분산상(dispersed phase)으로 하는 수지 혼합물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.

(2) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B) 3∼40질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 다층 절연전선.

(3) 상기 폴리페닐렌 술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B) 3∼30질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 다층 절연전선.

(4) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B) 15∼30질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 다층 절연전선.

(5) 도체와 상기 도체를 피복하는 2층 이상의 압출 절연층을 포함하여 이루어진 다층 절연전선으로서, 상기 절연층의 최내층 이외의 적어도 1층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.

(6) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 총량으로 3∼40질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 다층 절연전선.

(7) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 총량으로 3∼30질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 다층 절연전선.

(8) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 총량으로 15∼30질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 다층 절연전선.

(9) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지 및 폴리에테르술폰 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)∼(4)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(10) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지 및 폴리에테르술폰 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (5)∼(8)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(11) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르술폰 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)∼(4)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(12) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르술폰 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (5)∼(8)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(13) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)∼(4)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(14) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (5)∼(8)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(15) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층, 또는 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지 및 폴리에테르술폰 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지(C) 100질량부와, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리아미드 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지(D) 10∼100질량부를 함유시킨 수지 분산체에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)∼(8)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(16) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)을 연속상으로 하고, 평균 입자지름 0.01∼5㎛의 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 (1)∼(4), (9), (11), (13), (15)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(17) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 평균 입자지름 0.01∼5㎛의 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 (5)∼(8), (10), (12), (14)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(18) 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)의, 질소중에서, 1rad/s, 300℃에 있어서의 초기 tanδ(손실 탄성률/저장 탄성률)의 값이 1.5이상인 것을 특징으로 하는 (1)∼(17)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(19) 상기 올레핀계 공중합체 성분(B)이, 에폭시기 함유 화합물 성분 또는 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분을 갖는 공중합체인 것을 특징으로 하는 (1)∼(18)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(20) 상기 올레핀계 공중합체 성분(B)이, 올레핀 성분과 에폭시기 함유 화합물 성분 또는 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분으로 이루어지는 공중합체인 것을 특징으로 하는 (1)∼(18)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(21) 상기 올레핀계 공중합체 성분(B)이, 올레핀 성분과 불포화 카르본산 글리시딜에스테르 성분으로 이루어지는 공중합체인 것을 특징으로 하는 (1)∼(18)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(22) 상기 올레핀계 공중합체 성분(B)이, 아크릴 성분 및 비닐 성분으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 성분과, 올레핀 성분과 에폭시기 함유 화합물 성분 또는 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분으로 이루어지는 공중합체인 것을 특징으로 하는 (1)∼(18)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(23) 상기 올레핀계 공중합체 성분(B)이, 아크릴 성분 및 비닐 성분으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 성분과, 올레핀 성분과 불포화 카르본산 글리시딜에스테르 성분으로 이루어지는 공중합체인 것을 특징으로 하는 (1)∼(18)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(24) 상기 수지 혼합물의, 질소중에서, 1rad/s, 300℃에 있어서의 초기 tanδ(손실 탄성률/저장 탄성률)의 값이 1.5이상인 것을 특징으로 하는 (1)∼(23)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(25) 상기 수지(C)가 폴리에테르술폰 수지인 것을 특징으로 하는 (15)에 기재된 다층 절연전선.

(26) 상기 수지(C)가 폴리에테르이미드 수지인 것을 특징으로 하는 (15)에 기재된 다층 절연전선.

(27) 상기 수지(D)가 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 (15)에 기재된 다층 절연전선.

(28) 상기 수지(C)가 폴리에테르술폰 수지이며, 상기 수지(D)가 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 (15)에 기재된 다층 절연전선.

(29) 상기 수지 분산체가 상기 수지(C) 100질량부와 상기 수지(D) 10∼70질량부를 혼합하여 얻어진 것을 특징으로 하는 (15)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선.

(30) 상기 (1)∼(29)중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선을 이용해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 변압기.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하에 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 다층 절연전선에 있어서 절연층은 2층 이상으로 이루어지고, 바람직하게는 3층으로 이루어진다. 최내층 이외의 적어도 1층에, 보다 바람직하게는 최외층에 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)를 분산상으로 하거나, 또는 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 형성되어 있는 절연층이 적어도 1층 형성된 것으로, 내열성, 내약품성을 가진 것이다. 본 발명의 다층 절연전선에 이용되는 폴리페닐렌술피드계 수지(A)는 다층 절연전선의 피복층으로서 양호한 외관을 얻을 수 있는 가교도가 낮은 폴리페닐렌술피드 수지가 바람직하다. 그러나, 수지 특성을 저해하지 않는 범위에서, 가교형 폴리페닐렌술피드 수지를 조합하는 것이나, 폴리머 내부에 가교 성분, 분기(branching) 성분 등을 함유하는 것은 가능하다.

가교도가 낮은 폴리페닐렌술피드 수지로서 바람직한 것은, 질소중에서, 1rad/s, 300℃에 있어서의 초기의 tanδ(손실 탄성률/저장 탄성률)의 값이 1.5이상이며, 가장 바람직한 것은 2이상의 수지이다. 상한으로서의 제한은 특별히 없지만, 상기 tanδ의 값을 400이하로 하는데, 이것보다 커도 좋다. 본 발명에 있어서, tanδ은, 질소중에서, 상기의 일정 주파수와 일정 온도에 있어서의 손실 탄성률 및 저장 탄성률의 시간 의존성 측정으로부터 용이하게 평가할 수 있으며, 특히 측정 개시 직후의 초기의 손실 탄성률 및 저장 탄성률로부터 계산할 수 있다. 측정에는 직경 24mm, 두께 1mm의 시료가 이용된다. 이들 측정이 가능한 장치의 일례로서 티에이·인스트루먼트·재팬사제 ARES(Advanced Rheometric Expansion System, 상품명) 장치를 들 수 있다. 상기 tanδ이 가교 레벨의 기준이 되어, tanδ가 너무 작은 폴리페닐렌술피드 수지에서는, 충분한 굴곡성을 얻기 어렵고, 또 양호한 외관을 얻는 것이 어려워진다.

본 발명에 있어서, 폴리페닐렌술피드 수지(A)의 가요성(flexibility)을 개선할 목적으로서 이용되는 올레핀계 공중합체 성분(B)는, 올레핀 성분과, 에폭시기 또는 카르본산 무수물기 함유화합물 성분으로 이루어지는 공중합체인 것이 바람직하다. 또한, 아크릴 성분 또는 비닐 성분중의 적어도 1 종류 이상의 성분과, 올레핀 성분과, 에폭시기 또는 카르본산 무수물기 함유화합물 성분으로 이루어지는 공중합체여도 좋다.

상기의 올레핀계 공중합체 성분(B)을 구성하는 올레핀 성분으로서는, 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1,4-메틸펜텐-1, 이소부틸렌, 헥센-1, 데센-1, 옥텐-1, 1,4-헥사디엔, 디시클로펜타디엔 등을 들 수 있고, 바람직하게는 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1이 사용된다. 또한 이들 성분은 단독 혹은 2종 이상을 사용해도 좋다. 또한, 아크릴 성분으로서는, 아크릴산, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산n-프로필, 아크릴산이소프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산t-부틸, 아크릴산이소부틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸 등을 들 수 있다. 비닐 성분으로서는, 초산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐, 염화비닐, 비닐알코올, 스틸렌 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸이 바람직하다. 또한 이들 성분은 단독 혹은 2종 이상을 사용해도 좋다.

올레핀계 공중합체 성분(B)을 구성하는 에폭시기함유 화합물로서는, 이하 일반식(1)로 표시되는 불포화 카르본산 글리시딜에스테르의 화합물을 들 수 있다.

식중, R은 탄소 원자수 2∼18의 알케닐기를, X는 카르보닐옥시기를 나타낸다.

불포화 카르본산 글리시딜에스테르의 구체적인 예로서는, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 이타콘산글리시딜에스테르 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 글리시딜메타크릴레이트가 바람직하다.

상기 올레핀계 공중합체 성분(B)의 예로서는, 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트/아크릴산메틸 3원 공중합체, 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트/초산비닐 3원 공중합체, 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트/아크릴산메틸/초산비닐 4원 공중합체 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트/아크릴산메틸 3원 공중합체가 바람직하다. 시판의 수지로는, 예를들면 본드패스트(Bondfast)(스미토모 화학공업사 제조, 상품명), 로타더(LOTADER)(아토피나사 제조, 상품명)가 있다.

또한, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 구성하는 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분으로서는, 무수메틸말레인산, 무수말레인산, 무수메틸말레인산 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 또는 2종 이상으로 사용된다. 또한, 이들의 유도체도 사용할 수 있지만, 그 중에서도 무수말레산이 보다 바람직하게 사용된다. 상기의 올레핀계 공중합체 성분(B)의 예로서는, 에틸렌/무수말레인산 공중합체, 에틸렌/아크릴산메틸/무수말레인산 3원 공중합체, 에틸렌/메타크릴산메틸/무수말레인산 3원 공중합체, 에틸렌/아크릴산에틸/무수말레인산 3원 공중합체, 에틸렌/메타크릴산에틸/무수말레인산 3원 공중합체를 들 수 있으며, 특히 에틸렌/아크릴산에틸/무수말레인산 3원 공중합체가 바람직하다. 시판의 수지로는, 예를들면 본다인(Bondine)(스미토모 화학공업사 제조, 상품명)이 있다.

본 발명에 있어서의 올레핀계 공중합체 성분(B)은, 블록 공중합체, 그라프트 공중합체, 랜덤 공중합체, 교대 공중합체(alternating copolymer) 중의 어느 하나라도 좋다. 예를 들면, 에틸렌/프로필렌의 랜덤 공중합체, 에틸렌/프로필렌/디엔의 랜덤 공중합체, 에틸렌/디엔/에틸렌의 블록 공중합체, 프로필렌/디엔/프로필렌의 블록 공중합체, 스틸렌/디엔/에틸렌의 블록 공중합체, 스틸렌/디엔/프로필렌의 블록 공중합체, 스틸렌/디엔/스틸렌의 블록 공중합체에 대해서 디엔 성분을 일부 에폭시화한 것 또는 글리시딜메타크릴산과 같은 에폭시함유 화합물 또는 카르본산 무수물기 함유 화합물을 그라프트 변성한 것이어도 좋다. 또한, 이들 공중합체는, 열안정성을 높이기 위해서, 수소 첨가된 것도 바람직하다.

올레핀계 공중합체 성분(B)의 함유량은, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부에 대해서, 바람직하게는 3∼40질량부, 보다 바람직하게는 3∼30질량부, 특히 바람직하게는 15∼30질량부이다. 이 양이 너무 적으면 본 발명의 효과를 발휘하기 어렵고, 너무 많으면 내열성이 저하하는 경우가 있어 바람직하지 않다. 본 발명에 있어서, 상기의 올레핀계 공중합체 성분(B)은 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

용제 처리후의 크레이징(crazing)의 유무에 대하여 설명하면, 피복층의 두께나 조건 등에 따라서도 다르지만, 예를 들면, 올레핀계 공중합체 성분(B)의 함유량이 15질량부 미만이면, 크실렌, 스틸렌에는 내성이 있지만, 에탄올 및 이소프로필알코올 등의 보다 크레이징에 엄격한 알코올계에 대해서 크레이징이 발생하는 경우가 있다. 따라서 올레핀계 공중합체 성분(B)의 함유량은 15질량부 이상으로 하는 것이, 상기 크레이징에 엄격한 알코올계에 대해서도 크레이징을 발생하지 않는 점에서 바람직하다.

또한 본 발명에서는, 폴리페닐렌술피드 수지(A)의 내약품성을 개선하기 위해서, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 혼합물을 첨가하는 것이 바람직하다. 올레핀 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 혼합물의 함유량을, 수지 (A)에 대해서, 15질량부 이상 30질량부 이하로 하는 것이, 크레이징에 엄격한 이소프로필알코올 등에 대해서도 크레이징을 억제할 수 있어 바람직하다. 상기 혼합물중, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 각각의 질량비에 특히 제한은 없지만, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 5질량부 이상 20질량부 이하, 폴리아미드(E)를 10질량부 이상 25질량부 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

폴리아미드 수지는, 디아민과 디카르본산 등을 원료로 하여 통상의 방법에 의해 제조할 수 있다. 시판의 수지로서는 나일론 6,6은 아밀란(AMILAN)(토레이사 제조, 상품명), 자이텔(ZYTEL)(듀퐁사 제조, 상품명), 마라닐(MARANYL)(유니티카사 제조, 상품명), 나일론 4,6은 유니티카 나일론 46(유니티카사 제조, 상품명), 나일론 6,T는 아렌(ARLEN)(미쓰이석유화학사 제조, 상품명) 등이 있다.

본 발명에서는, 폴리페닐렌술피드 수지내에 올레핀계 공중합체 성분을 균일하게 분산시키기 위해서, 상용화제로서 제3급 아민, 제4급 암모늄염, 제3급 포스핀과 같은 에폭시 경화 촉매를 이용할 수도 있다. 예로서는, 트리페닐포스페이트, 디메틸라우릴아민, 디메틸스테아릴아민, N-부틸몰포린, N,N-디메틸시클로헥실아민, 벤질디메틸아민, 피리딘, 디메틸아미노-4-피리딘, 메틸-1-이미다졸, 테트라메틸-에틸렌디아민, 테트라메틸렌구아니딘, 트리에틸렌디아민, 테트라메틸렌히드라진, N,N-디메틸피페라진, 테트라메틸암모늄클로라이드, 벤질트리메틸암모늄클로라이드, 테트라-N-부틸암모늄브로마이드, 테트라메틸암모늄브로마이드, 테트라에틸암모늄브로마이드, 세실트리메틸암모늄브로마이드, 테트라프로필암모늄브로마이드 등을 들 수 있다.

또한, 납땜성이나 내열성을 손상시키지 않는 범위에서, 다른 내열성 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머, 통상 사용되는 첨가제, 무기 충전제, 가공조제, 착색제 등도 첨가할 수 있다. 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물은, 통상의 2축압출기, 니더, 코니더 등의 혼련기로 용융 배합할 수 있다. 또한, 혼련기 내부에서의 산화에 의한 분기나 가교 반응의 진행을 억제하는 것이 바람직하고, 그를 위해서, 질소 치환하는 방법을 채택해도 상관없다. 다층 절연전선의 피복층으로서 충분한 가요성과 양호한 외관을 얻기 위해서는 상기 수지 혼합물은, 질소중에서, 1rad/s, 300℃에 있어서의 초기의 tanδ(손실 탄성률/저장 탄성률)의 값이 1.5 이상인 것이 바람직하고, 2 이상인 것이 보다 바람직하다. 상한으로서의 제한은 특별히 없지만, 일반적으로 상기 tanδ을 400 이하로 하는데, 이것보다 커도 좋다. 상기의 바람직한 tanδ의 범위는 폴리아미드(E)를 포함한 경우에도 동일하다.

본 발명에 있어서, 올레핀계 공중합체 성분(B)에 의한 분산상의 평균 입자지름은 0.01∼5㎛인 것이 바람직하고, 특히 0.01∼4㎛인 것이 바람직하다. 이 입자지름이 너무 작으면 본 발명의 효과를 발휘하기 어렵고, 너무 크면 내마모 특성, 또는 내용제성이 저하하는 경우가 있어, 바람직하지 않다. 상기의 바람직한 평균 입자지름의 범위는 폴리아미드(E)에 대해서도 동일하다.

전선 피복 가공시에는, 성형기 내부에서의 산화에 의한 분기나 가교 반응의 진행을 억제하기 위해서, 질소 치환하는 방법을 채택해도 상관없다.

또한, 성형 가공후에는, 필요에 따라서 어닐(annealing) 처리를 실시하는 것도 가능하다. 어닐하는 것에 의해서, 보다 높은 결정화도를 얻을 수 있어, 내약품성을 더욱 더 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 절연층으로서는, 내열성이 높은 수지로서 임의의 폴리에테르술폰 수지를 선택하여 사용할 수 있으며, 아래의 일반식(2)로 표시되는 것이 바람직하게 이용된다.

식중, R₁는 단결합 또는 -R₂-O-를 나타낸다. R₂는, 페닐렌기, 비페닐렌기, 또는 아래의 일반식(3)으로 표시되는 기를 표시하고, R₂의 기는 치환기를 더 가지고 있어도 좋다. n은 양의 정수를 나타내며, 고분자를 부여하기에 충분히 큰 정수이다.

식중, R₃는 -C(CH₃)₂-, -CH₂- 등의 알킬렌기를 나타낸다.

이 수지는 통상의 방법에 의해 제조할 수 있고, 일례로서 디클로로디페닐술폰, 비스페놀 S 및 탄산칼륨을 고비등점 용매속에서 반응시켜 제조하는 방법을 들 수 있다. 시판의 수지로서는, 스미카엑셀(VICTREX PES SUMIKAEXCEL) PES(스미토모 화학공업사 제조, 상품명), 레이델(RADEL) A·레이델 R(Amoco사 제조, 상품명) 등이 있다.

내열성을 손상시키지 않는 범위에서, 다른 내열성 수지, 통상 사용되는 첨가제, 무기충전제, 가공조제, 착색제 등도 첨가할 수 있다.

다층 절연전선의 절연층의 구성으로서는, 상기 폴리에테르술폰 수지를 2층 이상 압출하여 피복하는 것이 내열성이 확보되어 바람직하다. 또한, 도체상에 상기 폴리에테르술폰 수지를 압출하여 피복할 때, 필요에 따라서 도체의 예비 가열을 실시할 수 있다. 도체를 예비 가열하는 경우, 온도는 120℃ 이상 140℃ 이하의 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 예비 가열을 실시함으로써, 도체와 상기 폴리에테르술폰 수지의 밀착성을 보다 강하게 할 수 있다.

또한, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 절연층으로서는, 내열성이 높은 수지로서 임의의 폴리에테르이미드 수지를 선택하여 사용할 수 있으며, 아래의 일반식(4)로 표시되는 것이 바람직하게 이용된다.

식중, R₄ 및 R₅는 치환기를 가지고 있어도 좋은, 페닐렌기, 비페닐렌기, 아래의 식(A)로 표시되는 기, 또는 아래의 일반식(5)로 표시되는 기 등을 들 수 있다. m은 양의 정수를 나타내며, 고분자를 부여하기에 충분히 큰 정수이다.

식중, R₆은 바람직하게는 탄소 원자수 1∼7의 알킬렌기이며, 바람직하게는, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌(특히 바람직하게는 이소프로필리덴), 또는 나프틸렌기를 나타내며, 이들 기가 치환기를 갖는 경우의 치환기로서는 알킬기(메틸, 에틸 등) 등을 들 수 있다.

시판의 수지로서는 ULTEM(GE플라스틱사 제조, 상품명) 등을 들 수 있다.

한편, 절연층에 납땜성이 요구되는 경우에는, 수지(C)(폴리에테르술폰 수지 및/또는 폴리에테르이미드 수지)와 수지(D)(폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아릴레이트 수지 및/또는 폴리아미드 수지)의 수지 분산체로 이루어지는 절연층이, 적어도 1층 형성되는 것이 바람직하다

상기 폴리에테르이미드 수지는, 통상의 방법에 의해 제조할 수 있고, 일례로서 2,2'-비스[3-(3,4-디카르복시페녹시)-페닐]프로판디산무수물과 4,4'-디아미노디페닐메탄을 오르토-디클로로벤젠을 용매로서 용액 중축합하여 합성할 수 있다.

본 발명에 있어서 내열성을 갖는 수지(C)와 수지(D)를 혼합함으로써, 수지 조성물은 납땜성이 부여된다.

수지(D)로서 이용되는 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지 및/또는 폴리아미드 수지는 특히 한정되는 것은 아니다. 폴리카보네이트 수지는, 예를 들면 2가 알코올과 포스겐 등을 원료로서 통상의 방법에 의해 제조되는 것을 사용할 수 있다. 시판의 수지로서는 렉산(LEXAN)(GE플라스틱사 제조, 상품명), 팬라이트(PANLITE)(테이진가세이사 제조, 상품명), 유피론(UPIRON)(미츠비시가스 화학사 제조, 상품명) 등이 있다. 본 발명의 다층 피복 전선의 피복층에 이용되는 폴리카보네이트 수지로서는, 예를 들면 일반식(6)으로 표시되는 것을 들 수 있다.

식중, R₇은 치환기를 가지고 있어도 좋은, 페닐렌기, 비페닐렌기, 상기 식(A)로 표시되는 기, 또는 아래의 일반식(7)로 표시되는 기 등을 들 수 있다. s는 양의 정수를 나타내며, 고분자를 부여하기에 충분히 큰 정수이다.

식중, R₈는 바람직하게는 탄소 원자수 1∼7의 알킬렌기이며, 바람직하게는, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌(특히 바람직하게는, 이소프로필리덴), 또는 나프틸렌기를 나타내고, 이들 기가 치환기를 갖는 경우의 치환기로서는 알킬기(메틸, 에틸 등) 등을 들 수 있다.

또한, 폴리아릴레이트 수지는, 계면중합법으로 제조되고 있으며, 알칼리 수용액에 용해한 비스페놀 A와 할로겐화 탄화수소 등의 유기용매에 용해한 테레프탈산클로라이드/이소프탈산클로라이드 혼합물을 상온에서 반응시켜 합성할 수 있다. 시판의 수지로서 U-폴리머(U-POLYMER)(유니티카사 제조, 상품명) 등을 들 수 있다.

또한, 폴리에스테르 수지는, 2가 알코올과 2가 방향족 카르본산 등을 원료로 하여 통상의 방법에 의해 제조되는 것을 사용할 수 있다. 시판의 수지로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)계 수지는 바이로페트(동양방사 제조, 상품명), 벨페트(카네보우사 제조, 상품명), 테이진 PET(테이진사 제조, 상품명), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)계 수지는 테이진 PEN(테이진사 제조, 상품명), 폴리시클로헥산디메틸렌테레프탈레이트(PCT)계 수지는 엑타(토오레사 제조, 상품명) 등을 들 수 있다.

또한, 폴리아미드 수지는, 디아민과 디카르본산 등을 원료로 하여 통상의 방법에 의해 제조되는 것을 사용할 수 있다. 시판의 수지로서는 나일론 6,6은 아밀란(AMILAN)(토오레사 제조, 상품명), 자이텔(ZYTEL)(듀퐁사 제조, 상품명), 마라닐(MARANYL)(유니티카사 제조, 상품명), 나일론 4,6은 유니티카 나일론(NYLON) 46(유니티카사 제조, 상품명), 나일론 6,T는 아렌(ARLEN)(미쓰이 석유화학사 제조, 상품명) 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 수지(C) 100중량부에 대한 수지(D)의 배합량은 10중량부 이상인 것이 바람직하다. 수지(C) 100중량부에 대한 수지(D)의 양이 너무 적으면, 내열성은 높지만, 납땜성을 얻을 수 없다. 수지(D)의 배합량의 상한은, 요구하는 내열성의 레벨을 고려하여 정해지지만, 바람직하게는 100중량부 이하이다. 높은 납땜성을 유지하고, 특히 높은 내열성의 레벨을 실현하는 경우에는, 수지(D)의 사용량은 70중량부 이하로 하는 것이 바람직하고, 이 양 특성의 밸런스를 바람직한 범위로 하려면, 수지(C)에 대해서 수지(D)를 20∼50중량부로 하는 것이 특히 바람직하다.

상기 수지 조성물은, 통상의 2축압출기, 니더, 코니더 등의 혼련기로 용융 배합할 수 있다. 배합 수지의 혼련 온도는 직접 납땜성에 영향을 주는 것이 판명되어 있고, 납땜성은 혼화시의 혼련기의 온도 설정을 높게 설정하는 것이, 좋은 특성을 얻을 수 있다. 320℃ 이상 400℃ 이하, 특히 360℃ 이상 400℃ 이하의 온도 설정이 바람직하다.

또한, 납땜성이나 내열성을 손상시키지 않는 범위에서, 다른 내열성 열가소성 수지, 통상 사용되는 첨가제, 무기 충전제, 가공조제, 착색제 등도 첨가할 수 있다.

다층 절연전선의 절연층의 구성으로서는, 상기 수지 혼합물을 2층 이상 조합하여 압출 피복하는 편이 내열성의 확보와 납땜성의 밸런스가 좋고, 바람직하다. 또한, 도체상에 상기 수지 혼합물을 압출하여 피복할 때, 도체의 예비 가열을 실시하지 않는 것이 납땜성에는 바람직하고, 예열하는 경우에도 온도는 120℃ 이상 140℃ 이하의 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 이것은, 예비 가열하지 않음에 따라 도체와 상기 수지 혼합물 피복층의 접착성이 약해지는 점, 그리고, 상기 수지 혼화 피복층이 납땜시에 길이 방향으로 10∼30%의 큰 열수축을 일으키는 점이 서로 상승작용하여 납땜성을 개선하기 때문이다.

본 발명의 다층 피복 전선에 이용되는 도체로서는, 금속나선(단선), 또는 금속나선에 에나멜 피복층이나 얇은 절연층을 갖는 절연 전선, 혹은 금속나선의 복수개 또는 에나멜 절연 전선 혹은 얇은 절연 전선의 복수개를 서로 꼰 다심 연선(stranded wire)을 이용할 수 있다. 이러한 연선의 연선수는, 고주파 용도에 따라 임의로 선택할 수 있다. 또한, 선심(線心)(소선)의 수가 많은 경우(예를 들면, 19-, 37- 소선(elemental wire)), 연선이어도 좋고 아니어도 좋다. 연선이 아닌 경우, 예를 들면 복수의 소선을 대략 평행하게 단순히 묶는 것뿐이어도 좋고, 또는 묶은 것을 매우 큰 피치로 꼬고 있어도 좋다. 어느 경우도 단면이 대략 원형이 되도록 하는 것이 바람직하다.

다만, 얇은 절연 재료는 에스테르이미드 변성 폴리우레탄 수지, 요소 변성 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르이미드 수지 등과 같이 그 자체로 납땜성이 양호한 수지 등이 이용되고, 예를 들면 히타치가세이사 제조 상품명 WD-4305, 도토쿠 도료사 제조 상품명 TSF-200, TPU-7000, 다이니치세이카사 제조 상품명 FS-304 등을 사용할 수 있다. 또한 도체에 납땜 또는 주석도금하는 것도 납땜 특성을 개선하는 수단으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태를 들면, 이 다층 절연전선의 피복층으로서 1층째에는 도체 바깥둘레에 폴리에테르술폰 수지를 압출 피복하여 원하는 두께의 1층째의 절연층을 형성하고, 다음에, 이 1층째의 절연층의 바깥둘레에 2층째용의 폴리에테르술폰 수지를 압출 피복하여 원하는 두께의 2층째의 절연층을 형성하고, 계속해서, 이 2층째의 절연층의 바깥둘레에 3층째용으로서 폴리페닐렌술피드계 수지 혼합물을 압출 피복하여 원하는 두께의 3층째의 절연층을 형성함으로써 제조된다. 이렇게 해서 형성되는 압출 절연층의 전체의 두께는, 이 형태에서는 3층의 합계의 두께로, 60∼180㎛의 범위내에 있도록 하는 것이 바람직하다. 이것은, 절연층의 전체의 두께가 너무 얇으면 얻어진 내열 다층 절연전선의 전기특성의 저하가 크고, 실용상 적합하지 않은 경우가 있으며, 반대로 너무 두꺼우면 납땜성의 악화가 현저해지는 경우가 있기 때문이다. 더욱 더 바람직한 범위는 70∼150㎛이다. 또한 각 층의 두께는 20∼60㎛로 관리하는 것이 바람직하다.

한편, 납땜성을 중시하는 경우의 바람직한 형태를 들면, 1층째와 2층째에 본 발명에 이용하는 폴리에테르술폰계 수지 혼합물, 또는 폴리에테르이미드계 수지 혼합물로 이루어진 절연층을 1층 가지며, 또한, 상기 절연층보다도 바깥측에 본 발명에 사용하는 폴리페닐렌술피드계 수지 혼합물로 이루어진 층을 적어도 1층 가진 것으로, 내열성과 납땜성 외에, 내용제성 등의 내약품성까지도 만족시킬 수 있다.

본 발명의 다층 절연전선을 사용한 변압기는, IEC60950 규격을 만족하는 것은 물론, 절연 테이프를 감고 있지 않기 때문에 소형화가 가능하고 게다가 내열성이 높기 때문에 어려운 설계에 대해서도 대응할 수 있다.

본 발명의 다층 절연전선은, 상기 도 1 및 2에 나타낸 것을 포함한 어떠한 타입의 변압기에도 권선으로서 이용할 수 있다. 이러한 변압기는 1차 권선과 2차 권선을 코어상에 층형상으로 감는 것이 보통이지만, 1차 권선과 2차 권선을 교대로 감은 변압기(예를 들면, 일본 특허공개공보 평성5-152139호 참조.)라도 좋다. 또한 본 발명의 변압기는, 상기의 다층 절연전선을 1차 권선 및 2차 권선의 양쪽 모두에 사용해도 좋지만, 어느 쪽이든 한쪽의 사용이라도 좋다. 또한, 본 발명의 다층 절연전선이 2층으로 이루어지는 경우는, (예를 들어, 1차 권선과 2차 권선이 모두 2층 절연 전선, 혹은 다른 한쪽에 에나멜선을 사용하고 또 다른 한쪽에 2층 절연 전선을 사용하는 경우), 양 권선 사이에 절연 배리어층을 적어도 1층 개재시켜 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 내열성과 내약품성이 뛰어나고, 전기·전자기기 등에 조립되는 변압기의 권선이나 리드선으로서 유효한 다층 절연전선을 제공할 수 있다. 또한, 절연층에 이용하는 절연 재료의 구성에 따라서는, 절연층을 땜납욕(soldering bath)에 침지시키면 단시간에 제거되어 도체에 땜납을 부착시킬 수 있는, 뛰어난 납땜성을 가진 다층 절연전선을 제공할 수 있다.

본 발명의 다층 절연전선은, 내열성 레벨을 충분히 만족하는 것 외에 내용제성이나 내약품성이 뛰어나기 때문에, 권선 가공후의 후처리에 있어서도 폭넓은 선택이 가능해지는 것이다.

또한, 본 발명의 다층 절연전선에 의하면, 절연층의 적어도 1층에 특정의 수지 혼합물을 적용하는 것에 의해서, 단말 가공시에 직접 납땜을 실시할 수 있어, 권선 가공의 작업성을 충분히 높힐 수 있다.

더욱이, 본 발명의 다층 절연전선은, 공업적 생산, 전기특성이 뛰어나며, 신뢰성이 높고, 우수한 변압기 등으로 하는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 바람직한 형태로서의 3층 절연 전선을 권선으로 하는 구조의 변압기의 부분 단면도이다.

도 2는, 종래 구조의 변압기의 부분 단면도이다.

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 및 비교예)

도체로서 선지름 0.4mm의 연구리선(annealed copper wire)(표에서는 '단선(bare wire)'으로 기재), 또는 선지름 0.15mm의 연구리선에 히타치가세이사제 절 연 바니스 WD-4305를 8㎛두께로 피복한 절연선심 7개를 서로 꼰 연선(표에서는 '연선(stranded wire)'으로 기재)을 준비하였다. 표 1∼4에 나타낸 각층의 압출 피복용 수지의 조성(질량부, (A)∼(E)는 상기 각 성분에 대응한다.) 및 두께로, 소정의 제조 선속도(line speed)(표에 기재)로, 도체상에 차례차례 압출 피복하여, 제1층(안쪽)∼제3층(바깥쪽)을 가진 다층 절연전선 시료 1∼30을 제조하였다.

피복층중의 제3층에 대해서는, 폴리페닐렌술피드 수지(A)와 분산상의 수지 혼합물의 초기 tanδ(1rad/s, 300℃)의 값을 기재하고, 분산상의 평균 입자지름(㎛)을 기재하였다.

또한, 피복층 전체의 두께도 표에 함께 기재하였다.

예비 가열(예열)은 도체에 수지를 압출하기 전에 가열실을 통하여 실시하고, 실시한 것에 대해서는, 표에 예열 온도를 기재하였다. 또한 표면 처리는 냉동 기유(machine oil)를 사용하였다.

(시험예)

얻어진 각 다층 절연전선에 대하여, 아래와 같은 사양으로 각종 특성을 측정하였다.

<A. 내열성>

lEC 규격 60950의 2.9.4.4항의 부속서 U(전선)와 1.5.3항의 부속서 C(트랜스)에 준거한 아래의 시험 방법으로 평가하였다.

직경 6mm의 맨드렐(mandrel)에 다층 절연전선을, 하중 118MPa(12kg/mm²)를 가하면서 10턴 휘감았다. 이것들을, B종에 대하여 225℃(F종:240℃)에서 1시간 가열하고, 계속해서 B종에 대하여 200℃(F종:240℃)에서 71시간 가열하고, 계속해서 25℃, 95% 습도의 분위기에 48시간 유지하고, 그 후 바로 3000V로 1분간 전압을 인가하였다. 이 때 단락하지 않으면, 표의 B종, F종 각각에 대하여 '○'으로 기재하였다. 시험은 n=5로 실시하고, 하나라도 단락하면 '×'로 기재하였다.

<B. 절연 파괴 전압>

JISC 3003^-198411.(2)의 2항에 준거한 시험 방법으로 측정하고, 표에, 이 결과를 kV단위로 나타내었다. 이 값이 14kV보다 낮으면 절연 전선으로서의 기능상 문제가 된다.

<C. 내용제성>

권선 가공으로서 20D 휘감기를 실시한 전선을 스틸렌, 크실렌, 에탄올 또는 IPA(이소프로필알코올) 용매에 30초간 침지하고, 건조후 시료 표면의 관찰을 실시하여, 크레이징 발생의 유무를 확인하였다. 표에, 크레이징이 발생한 것을 '유', 발생하지 않은 것을 '무'로서 기재하였다. 크레이징과는 별도로 균열이 발생한 것을 '균열'로서 기재하였다. 여기서, 크레이징이란 권선 가공을 실시하여 응력이 가해진 전선의 길이방향에 나타나는 수직의 금(crease)으로, 균열과는 달리, 직접 절연특성에는 영향을 주지 않는 정도의 것이다. 한편, 균열이란 크레이징이 더욱 더 진행하여 균열이 된 것으로, 절연 특성이 대폭 저하할 정도의 것이다.

<D. 납땜성>

전선의 말단 약 40mm의 부분을 온도 450℃의 용융 땜납에 침지하고, 침지한 후의 30mm의 부분에 땜납이 부착할 때까지의 시간(초)을 측정하였다. 이 시간이 짧을수록, 납땜성이 뛰어난 것을 나타낸다. 수치는 n=3의 평균치를 나타낸다. 이 시간이 10초를 넘으면 작업 공정상 바람직하지 않고, 100㎛정도의 막두께에서는 5초 이내가 바람직하고, 180㎛정도에서는 7초 이내가 바람직하다.

<E. 전선 외관>

전선의 외관은, 스스로 감은 전선(self-wound wire)(1D 감기)을, 전자현미경(배율 100배)을 이용하여 확인하였다. 표에, 주름이나 거친 모양(예:무광택)이 없는 것을 '○'로서 기재하고, 주름이나 거친 모양이 발생한 것을 '×'로서 기재하였다.

한편, 시험을 실시하지 않은 것에 대해서는, 표에 'ND'로 기재하고, 수지의 조성에서 첨가하지 않은 것은 '-'로 기재하였다.

또한, 이용한 수지에 대해서는, 표에, 이하와 같이 약칭하여 기재하였다.

PES: SUMIKAEXCEL PES 3600(스미토모 화학공업사 제조, 상품명), 폴리에테르술폰 수지

PEI: ULTEM 1000(GE플라스틱사 제조, 상품명), 폴리에테르이미드 수지

PC: LEXAN SP-1010(GE플라스틱사 제조, 상품명), 폴리카보네이트 수지

PAR: U-POLYMER(유니티카사 제조, 상품명), 폴리아릴레이트 수지

PA: ARLEN AE-4200(미츠이 화학사 제조, 상품명), 폴리아미드 수지

PPS: DICPPS ML-320-P(다이니폰 잉크화학공업사 제조, 상품명), 폴리페닐렌 술피드수지

올레핀계 공중합체-1: Bondfast(본드패스트) 7M(스미토모 화학공업사 제조, 상품명), 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트/메틸아크릴레이트 공중합체 수지

올레핀계 공중합체-2: 본드패스트 E(스미토모 화학공업사 제조, 상품명), 에틸렌/글리시딜메타크릴레이트 공중합체 수지

올레핀계 공중합체-3: Bondine(본다인) AX8390(스미토모 화학공업사 제조, 상품명), 에틸렌/에틸아크릴레이트/무수말레인산 공중합체 수지

표 1

표 2

표 3

표 4

표 1, 2에 나타낸 결과로부터 이하의 사항이 명백해졌다.

시료 13에서는 용제 처리에 의한 균열이 발생하고, 시료 14에서는 크레이징이 발생해 버렸다. 시료 15에서는 표면으로부터의 열열화(熱劣化)가 진행되는 점 등에서 내열성은 만족되지 않았다.

한편, 시료 1∼3, 11, 및 12에서 얻어진 절연 전선은, 양호한 내열성을 나타 내고, 크실렌 및 스틸렌에 대한 내용제성은 양호한 특성을 가지고 있었다. 또한 시료 7에서 얻어진 절연 전선은 이소프로필알코올에 대한 내용제성이 개선되고, 시료 4∼6 및 8∼10에서 얻어진 절연 전선은 에탄올에 대한 내용제성도 개선되어, 극히 양호한 내용제성을 나타냈다. 시료 16에서는, 크실렌 및 스틸렌 용제처리후의 크레이징은 없었지만, 크레이징에 엄격한 용제처리에서는 크레이징을 발생하였다.

또한, 표 3, 4에서 나타낸 결과로부터 이하가 명백해졌다.

시료 29에서는 용제 처리후의 크레이징이 발생해 버렸다.

한편, 시료 17∼28에서 얻어진 절연 전선은, 양호한 납땜성과 내열성을 나타내고, 또한 내용제성도 양호한 특성을 가지고 있었다. 시료 30에 있어서는, 내용제성은 양호했지만, 내열성(B종)을 만족시키지 않았다.

[산업상 이용가능성]

본 발명의 다층 절연전선은, 공업적 생산성 및 전기특성이 뛰어나고, 신뢰성이 높은 변압기 등으로 하는 것이 가능하고, 폭넓은 분야에서 이용하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 다층 절연전선에 의하면, 단말 가공시에 직접 납땜을 실시할 수 있어 작업성을 상당히 높일 수 있고, 권선 가공 및 그 제품 분야에 이용할 수 있다.

본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 특별히 지정하지 않는 한 본 발명을 설명의 어느 세부에도 한정하고자 하는 것이 아니고, 첨부한 청구의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되어야 한다.

Claims

도체와 상기 도체를 피복하는 2층 이상의 압출 절연층을 포함하여 이루어진 다층 절연전선으로서, 상기 절연층의 최내층 이외의 적어도 1층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀 성분과 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분으로 이루어지는 공중합체, 아크릴성분 및 비닐 성분으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 성분과, 올레핀 성분과, 에폭시기 함유 화합물 성분 또는 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분으로 이루어지는 공중합체, 또는 아크릴성분 및 비닐 성분으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 성분과, 올레핀 성분과, 불포화 카르본산 글리시딜에스테르 성분으로 이루어지는 공중합체로부터 선택되는 1종의 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 형성되고,

상기 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B) 3∼30질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
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제 1 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B) 15∼30 질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
도체와 상기 도체를 피복하는 2층 이상의 압출 절연층을 포함하여 이루어진 다층 절연전선으로서, 상기 절연층의 최내층 이외의 적어도 1층이, 폴리페닐렌술피드 수지 (A)를 연속상으로 하고, 올레핀 성분과 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분으로 이루어지는 공중합체, 아크릴성분 및 비닐 성분으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 성분과, 올레핀 성분과, 에폭시기 함유 화합물 성분 또는 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분으로 이루어지는 공중합체, 또는 아크릴성분 및 비닐 성분으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 성분과, 올레핀 성분과, 불포화 카르본산 글리시딜에스테르 성분으로 이루어지는 공중합체로부터 선택되는 1종의 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 형성되고,

상기 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 총량으로 3∼30질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
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제 5 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층이 폴리페닐렌술피드 수지(A) 100질량부와, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)의 총량으로 15∼30질량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지 및 폴리에테르술폰 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 5 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지 및 폴리에테르술폰 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항 또는제 4 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르술폰 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 5 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르술폰 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 5 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층, 또는 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 올레핀계 공중합체 성분(B)와 폴리아미드(E)를 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 절연층보다도 내층에 있는 적어도 1층이, 폴리에테르이미드 수지 및 폴리에테르술폰 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지(C) 100질량부와, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리아미드 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 수지(D) 10∼100질량부를 함유시킨 수지 분산체에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 평균 입자지름 0.01∼5㎛의 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 5 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 수지 혼합물로 이루어진 절연층이, 폴리페닐렌술피드 수지(A)를 연속상으로 하고, 평균 입자지름 0.01∼5㎛의 올레핀계 공중합체 성분(B)을 분산상으로 하여 포함하는 수지 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리페닐렌술피드 수지(A)의, 질소중에서, 1rad/s, 300℃에 있어서의 초기 tanδ(손실 탄성률/저장 탄성률)의 값이 1.5이상인 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 올레핀계 공중합체 성분(B)이, 카르본산 무수물기 함유 화합물 성분을 갖는 공중합체인 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
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제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 수지 혼합물의, 질소중에서, 1rad/s, 300℃에 있어서의 초기 tanδ(손실 탄성률/저장 탄성률)의 값이 1.5이상인 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 15 항에 있어서, 상기 수지(C)가 폴리에테르술폰 수지인 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 15 항에 있어서, 상기 수지(C)가 폴리에테르이미드 수지인 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 15 항에 있어서, 상기 수지(D)가 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 15 항에 있어서, 상기 수지(C)가 폴리에테르술폰 수지이며, 상기 수지(D)가 폴리카보네이트 수지인 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 15 항에 있어서, 상기 수지 분산체가 상기 수지(C) 100질량부와 상기 수지(D) 10∼70질량부를 혼합하여 얻어진 것을 특징으로 하는 다층 절연전선.
제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 기재된 다층 절연전선을 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 변압기.