KR101888699B1 - 고전압 코일 - Google Patents

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미츠오 마에다
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 고온에서의 절연성 및 강성이 우수한 고전압 코일을 제공하며, 이 고전압 코일은 보빈, 보빈 둘레에 권취된 도선, 및 도선을 인캡슐화하는 봉지재를 포함하며, 여기서 봉지재는 형성 재료로서 정의된 식 (1), -O-Ar1-CO- 로 나타낸 반복 단위, 정의된 식 (2), -CO-Ar2-CO- 로 나타낸 반복 단위, 및 정의된 식 (3), -X-Ar3-Y- 로 나타낸 반복 단위를 갖는 액정성 폴리에스테르를 포함한다.

Description

고전압 코일{HIGH-VOLTAGE COIL}
본 발명은 고전압 코일에 관한 것이다.
전력 제어를 위한 전력 계전기들 및 스위칭 변압기들 (예를 들어, 전력 변압기들 및 DC-DC 변환기들) 및 코일들 (예를 들어, 플러그 점화를 위한 코일들) 과 같은 부품들에 사용되는 고전압 코일들은 일반적으로 100 V 이상의 전압이 인가되는 상황에서 사용되며, 마그네트 와이어 (magnet wire) 가 사출 성형과 같은 성형법에 의해 제조되는 레진 컴포넌트 둘레에 권취되는 물품이 고전압 코일로서 사용된다.
이러한 고전압 코일이 하이브리드 자동차의 엔진 둘레에 탑재된 전기 시스템에 사용되는 경우, 상기 언급된 레진 컴포넌트는 자동차의 중량 감소 및 레진의 사용량의 감소 관점에서 두께를 감소시키기에 충분히 높은 내전압 (withstand voltage) 을 가질 것이 요구된다. 레진 컴포넌트는 또한 전류의 인가하에서의 열 발생 또는 엔진실과 같은 고온 환경에서의 그 사용 측면에서 100℃ 이상의 온도에서 내전압을 가질 것이 요구된다.
지금까지, 폴리페닐렌 옥사이드 및 폴리스티렌의 혼합 조성물이 고전압 코일들의 형성 재료들로서 널리 사용되고 있다. 최근, 이러한 재료들의 액정성 폴리에스테르로서의 사용이 또한 연구되고 있다 (예를 들어, JP-A-2002-15928 참조).
이러한 고전압 코일은 전류의 인가 또는 사용 환경에 의한 가열로 인해 고온에 도달한다. 따라서, 고전압 코일이 고온 환경에서의 강성이 낮다면 뒤틀림 (warpage) 또는 변형이 야기될 수도 있다. 고전압이 고전압 코일들에 인가되기 때문에, 코일이 고온 환경에서의 내전압이 낮다면 전기 파괴의 발생으로 인해 고전압 코일의 신뢰도가 저하될 수도 있다.
하지만, 상기 인용된 특허 문헌은 이러한 예기된 문제들에 관한 고려사항들을 충분히 개시하고 있지 못하며, 액정성 폴리에스테르를 형성 재료로서 사용하는 고전압 코일들에 관한 연구에 대해 많은 여지를 남겨두었다.
본 발명은 이러한 상황들의 측면에서 안출되었으며 그 목적은 고온에서의 절연성 및 강성이 우수한 고전압 코일을 제공하는 것이다.
상술된 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 보빈 (bobbin), 보빈의 권선부 둘레에 권취된 도선 (conducting wire), 및 도선을 인캡슐화하는 봉지재 (encapsulant) 를 포함하는 고전압 코일이며, 여기서 봉지재는 형성 재료로서 하기 식 (1) 로 나타낸 반복 단위, 하기 식 (2) 로 나타낸 반복 단위, 및 하기 식 (3) 으로 나타낸 반복 단위를 갖는 액정성 폴리에스테르를 포함하고, 액정성 폴리에스테르 중에 m-페닐렌기를 갖는 반복 단위들의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 0 mol% ~ 6.5 mol% 이다:
(1) -O-Ar1-CO-
(2) -CO-Ar2-CO-
(3) -X-Ar3-Y-
(4) -Ar4-Z-Ar5-
식 중, Ar1 은 페닐렌기, 나프틸렌기, 또는 비페닐릴렌기를 나타내고; Ar2 및 Ar3 각각은 독립적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐릴렌기, 또는 상기에 제공된 식 (4) 로 나타낸 기를 나타내고; X 및 Y 각각은 독립적으로 산소 원자 또는 이미노기 (-NH-) 를 나타내고; Ar1, Ar2, 또는 Ar3 으로 나타낸 기들 중에 존재하는 수소 원자들은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 1 ~ 10 개의 탄소 원자들을 갖는 알킬기, 또는 6 ~ 20 개의 탄소 원자들을 갖는 아릴기로 치환되었을 수도 있고; Ar4 및 Ar5 각각은 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내며; 그리고 Z 는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐기, 술포닐기, 또는 알킬리덴기를 나타낸다.
본 발명에서는, Ar1 이 p-페닐렌기 또는 2,6-나프틸렌이고, Ar2 가 p-페닐렌기, m-페닐렌기, 또는 2,6-나프틸렌기이고, Ar3 이 p-페닐렌기 또는 4,4'-비페닐릴렌기이며, 그리고 X 및 Y 가 산소 원자들인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 액정성 폴리에스테르가 모든 반복 단위들의 총량에 대해 식 (1) 로 나타낸 반복 단위들의 30 mol% ~ 80 mol%, 식 (2) 로 나타낸 반복 단위들의 10 mol% ~ 35 mol%, 및 식 (3) 으로 나타낸 반복 단위들의 10 mol% ~ 35 mol% 를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 형성 재료가 액정성 폴리에스테르 및 유리 섬유를 포함하는 조성물인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 유리 섬유의 함량이 액정성 폴리에스테르의 100 질량부에 대해 10 질량부 ~ 100 질량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 보빈이 형성 재료로서 액정성 폴리에스테르를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 보빈이 봉지재의 형성 재료와 동일한 형성 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라서, 고온에서의 절연성 및 강성이 우수한 고전압 코일이 제공될 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 고전압 코일을 갖는 계전기 (relay) 를 나타낸 개략 단면도이다.
본 실시형태의 고전압 코일은, 예를 들어, 전력 제어를 위한 전력 계전기 (계전기), 전력 변압기, 및 DC-DC 변환기 등의 스위칭 변압기로서 사용될 수 있다.
계전기는, 고전압 직류가 통과하여 흐르는 회로에서 전극 (콘택 포인트) 의 접촉 또는 비접촉에 의해 회로의 전도성 또는 비전도성을 스위칭하는 디바이스이다. 이러한 계전기에는, 스위칭가능한 방식으로 배열되는 한 쌍의 전극들 중 하나 (가동 전극) 가 디바이스의 고전압 코일로 전압을 인가함으로써 이동되는 선형 솔레노이드가 구성되어 있다.
전력 변압기는 입력 권선 (1차 권선) 에 인가되는 교류에 의해 주기적으로 변화가능한 자계를 발생시킨 다음, 그 자계를 상호 인덕턴스와 접속되는 출력 권선 (2차 권선) 에 전송하여, 2차 권선에서 전류를 발생시킨다. 이 때, 권선 각각의 권선 수를 변화시킴으로써, 전류가 입력되는 교류보다 더 높은 전압 (승압된 전압) 으로 또는 더 낮은 전압 (낮춰진 (stepped-down) 전압) 으로 변환된다. 이러한 전력 변압기에서, 고전압 코일은 각각의 권선이 둘레에 권취되는 코일로서 사용된다.
스위칭 변압기는 스위칭 전력원에 사용되고, 입력되는 직접 전력을 상기 언급된 전력 변압기와 같이 변화된 전압을 갖는 상이한 직접 전력으로 변환하는 디바이스이다. 또한 이러한 스위칭 변압기에서도, 고전압 코일이 각 배선이 권취되는 코일로서 사용된다.
하기에서, 본 실시형태의 고전압 코일을 갖는 계전기, 특히 본 실시형태의 고전압 코일을 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 고전압 코일을 갖는 계전기의 개략 단면도이다. 본 실시형태의 계전기 (1) 는 콘택 포인트 인캡슐화부 (10) 및 구동부 (20) 를 갖는 이른바 플런저형 계전기이다.
콘택 포인트 인캡슐화부 (10) 는 하우징 (11) 및 하우징 (11) 에 삽입된 고정 전극 (12) 을 갖는다. 하우징 (11) 은 절연성 재료를 이용하여 형성되는 개구부 (111a) 및 전극이 수용되는 공간 (내부 공간 (S1)) 을 갖는 바디 (111), 그리고 바디 (111) 의 개구부 (111a) 에 근접하도록 배치되는 금속 리드 (112) 를 갖는다.
바디 (111) 는, 예를 들어, 세라믹과 같이, 레진 재료들보다 가스 투과성이 보다 낮은 절연성 재료를 사용하여 형성되고, 바디 (111) 및 금속 리드 (112) 에 의해 둘러싸인 내부 공간 (S1) 은 기밀성이 높은 공간이다. 내부 공간 (S1) 에는, 예를 들어, 수소, 헬륨, 아르곤, 질소, 및 육불화 황 (SF6) 을 주성분으로 포함하는 가스가 가압하에서 인클로징되고 밀봉되고 있다.
하우징 (11) 에는, 2개의 천공들 (perforated holes) (11a) 이 바디 (111) 의 리드 (112) 와 대면하는 벽에 형성된다. 고정 전극 (12) 이 천공들 (11a) 각각에 삽입되고 조인트된다. 고정 전극 (12) 은 하우징 (11) 의 내부를 외부로 커넥팅하는 단자 (121), 및 하우징 내측에 배치된 단자 (121) 의 말단에 제공되는 콘택 포인트 (122) 를 갖는다.
아크 쉴드 (15) 는 내부 공간 (S1) 과 대면하는 표면 상에서 전체적으로 리드 (112) 를 커버하도록 제공되고 있다. 아크 쉴드 (15) 는 리드 (112) 표면에 제공되는 두께 1 mm ~ 2 mm 의 판상 부재이며, 리드 (112) 표면을 절연시킨다. 아크 쉴드 (15) 는 리드 (112) 과 통합된 부재로서 형성될 수 있거나, 또는 선택적으로 리드 (112) 로부터 분리된 부재로서 형성될 수도 있다.
구동부 (20) 는 내부 공간 (S2) 을 포함하는 바디 (21), 내부 공간 (S2) 에 수용되는 비자성 (nonmagnetic) 재료로부터 제조되는 보빈 (22), 보빈 (22) 의 외부 상에 권취되면서 형성되는 도선 (23), 보빈 (22) 의 내부로 부분적으로 삽입된 샤프트 (24), 보빈 (22) 의 일 말단에 제공되는 철로 제조되고 샤프트 (24) 를 관통하는 고정 철심 (25), 샤프트 (24) 의 일 말단 (24a) 에 제공되는 가동 전극 (26), 가동 전극 (26) 상에 제공되는 콘택 포인트 (27), 및 고정 철심 (25) 과 리드 (112) 사이에 제공되는 스프링 (28) 을 갖는다.
도선 (23) 은 절연성 레진 재료인 봉지재 (23a) 로 인캡슐화되고 있다. 보빈 (22), 도선 (23), 및 봉지재 (23a) 는 본 발명의 고전압 코일 (100) 에 상응한다. 이후 봉지재 (23a) 를 상세히 설명한다.
콘택 포인트 인캡슐화부 (10) 의 리드 (112) 및 아크 쉴드 (15) 에는 연속적인 천공 (11b) 이 제공되고, 샤프트 (24) 는 천공 (11b) 을 관통한다. 샤프트 (24) 의 다른 말단 (24a) 은 콘택 포인트 인캡슐화부 (10) 의 내부 공간 (S1) 에 배치되고 가동 전극 (26) 은 내부 공간 (S1) 에 배열된다. 가동 전극 (26) 의 콘택 포인트 (27) 는 고정 전극 (12) 의 콘택 포인트 (122) 에 대면하도록 제공된다.
샤프트 (24) 의 다른 말단 상에는 자성 물질로부터 형성되는 심 (24b) 이 제공되고, 도선 (23) 및 심 (24b) 을 갖는 샤프트 (24) 는 선형 솔레노이드를 형성한다.
이러한 구성을 갖는 계전기 (1) 에서, 고전압 코일 (100) (도선 (23)) 로의 고전압 전류의 인가는 자계를 생성하며, 자계는 심 (24b) 을 활성화시킨다. 이후, 활성화된 심 (24b) 은 철로 만들어진 고정 철심 (25) 에 의해 이끌려, 전체 샤프트 (24) 가 보빈 (22) 의 내부에서 보빈 (22) 의 외부로 이동한다. 따라서, 샤프트 (24) 의 일 말단 (24a) 에서, 가동 전극 (26) 의 콘택 포인트 (27) 및 고정 전극 (12) 의 콘택 포인트 (122) 가 서로 접속된다. 이 때, 스프링 (28) 이 압축된다.
한편, 도선 (23) 으로의 전류의 인가가 정지되는 때, 스프링 (28) 이 탄성적으로 회복되어, 가동 전극 (26) 의 콘택 포인트가 고정 전극 (12) 의 콘택 포인트 (122) 로부터 분리된다.
계전기 (1) 에서, 콘택 포인트는 상술한 바와 같이 개폐된다.
(액정성 폴리에스테르)
본 실시형태의 고전압 코일 (100) 을 구성하는 봉지재는 그 용융 상태에서 액정성을 나타내는 액정성 폴리에스테르이고, 450℃ 이하의 온도에서 용융하는 것이 바람직하다. 액정성 폴리에스테르는 액정성 폴리에스테르아미드, 액정성 폴리에스테르에테르, 액정성 폴리에스테르카보네이트, 또는 액정성 폴리에스테르이미드일 수 있다. 액정성 폴리에스테르는 바람직하게 피드 모노머로서 방향족 화합물만을 이용하여 제조되는 전방향족 (all-aromatic), 액정성 폴리에스테르이다.
본 실시형태에서, 하기 식 (1) 로 나타낸 반복 단위 (이하, "반복 단위 (1)" 로 기재되는 경우가 있음), 하기 식 (2) 로 나타낸 반복 단위 (이하, "반복 단위 (2)" 로 기재되는 경우가 있음), 및 하기 식 (3) 으로 나타낸 반복 단위 (이하, "반복 단위 (3)" 으로 기재되는 경우가 있음) 를 갖는 액정성 폴리에스테르가 액정성 폴리에스테르로 사용되고, 액정성 폴리에스테르 중에 m-페닐렌기를 갖는 반복 단위들의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 0 mol% ~ 6.5 mol% 이다.
(1) -O-Ar1-CO-
(2) -CO-Ar2-CO-
(3) -X-Ar3-Y-
(4) -Ar4-Z-Ar5-
식 중, Ar1 은 페닐렌기, 나프틸렌기, 또는 비페닐릴렌기를 나타내고; Ar2 및 Ar3 각각은 독립적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐릴렌기, 또는 상기에 제공된 식 (4) 로 나타낸 기를 나타내고; X 및 Y 각각은 독립적으로 산소 원자 또는 이미노기 (-NH-) 를 나타내고; Ar1, Ar2, 또는 Ar3 으로 나타낸 기들 중에 존재하는 수소 원자들은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 1 ~ 10 개의 탄소 원자들을 갖는 알킬기, 또는 6 ~ 20 개의 탄소 원자들을 갖는 아릴기로 치환되었을 수도 있고; Ar4 및 Ar5 각각은 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내며; 그리고 Z 는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐기, 술포닐기, 또는 알킬리덴기를 나타낸다.
본 명세서에서 언급되는 "모든 반복 단위들의 총량"은 반복 단위의 질량을 반복 단위의 화학식량으로 제산함으로써 각각 계산되는 액정성 폴리에스테르를 구성하는 각각의 반복 단위들의 물질량과 등가인 양들 (mol) 의 총 합산이다.
이러한 구성으로 인해, 봉지재를 구성하는 액정성 폴리에스테르의 골격이 단단해져, 고온에서의 강성이 우수하고 뒤틀림과 같은 변형을 거의 만들지 않는 고전압 코일을 제공한다. 또한, 그 메소겐 부분의 결정화를 통해 고밀도를 가지는 것으로 보이는, 상기 골격을 갖는 액정성 폴리에스테르는 고온에서의 절연성이 우수하고 인접한 단자들 사이의 거리가 짧은 경우라도 절연 파괴를 거의 야기시키지 않는 고전압 코일을 제공할 수 있다.
할로겐 원자의 예들은 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 및 요오드 원자를 포함한다.
알킬기의 예들은 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, n-헥실기, 2-에틸헥실기, n-옥틸기, 및 n-데실기를 포함하고, 그 탄소 원자(들)의 수는 보통 1 ~ 10 개이다.
아릴기의 예들은 페닐기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 1-나프틸기, 및 2-나프틸기를 포함하고, 그 탄소 원자(들)의 수는 보통 6 ~ 20 개이다.
Ar1, Ar2, 또는 Ar3 으로 나타낸 기들의 수소 원자가 이러한 기에 의해 치환되는 경우, 치환수는 Ar1, Ar2, 또는 Ar3 으로 나타낸 기들에 대해 독립적으로 보통 2개 까지이며, 바람직하게 1개 까지이다.
알킬리덴기의 예들은 메틸렌기, 에틸리덴기, 이소프로필리덴기, n-부틸리덴기, 및 2-에틸헥실리덴기를 포함하고; 그 탄소 원자들의 수는 보통 1 ~ 10 개이다.
액정성 폴리에스테르가 m-페닐렌기를 포함하는 반복 단위를 갖는 경우, m-페닐렌기는 반복 단위 (1) 내지 반복 단위 (3) 중 어느 것에 포함될 수도 있다. m-페닐렌기를 갖는 반복 단위들의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 바람직하게 6 mol% 까지이고, 보다 바람직하게 4 mol% 까지이고, 보다 더 바람직하게 3 mol% 까지이다. 또한, m-페닐렌기를 갖는 반복 단위들의 함량이 더 작을수록, 봉지재의 절연성이 좀 더 개선될 것으로 보이지만, 함량이 지나치게 작으면, 액정성 폴리에스테르를 성형하는 것이 어려워진다. 따라서, m-페닐렌기를 갖는 반복 단위들의 함량은 바람직하게 모든 반복 단위들의 총량에 대해 1 mol% 이상이다.
반복 단위 (1) 은 소정의 방향족 히드록시카르복실산으로부터 유래되는 반복 단위이다. 반복 단위 (1) 에 대해서, Ar1 이 p-페닐렌기 (p-히드록시벤조산으로부터 유래되는 반복 단위) 인 것 및 Ar1 이 2,6-나프틸렌기 (6-히드록시-2-나프토산으로부터 유래되는 반복 단위) 인 것이 바람직하다.
반복 단위 (2) 는 소정의 방향족 디카르복실산으로부터 유래되는 반복 단위이다. 반복 단위 (2) 로서 바람직한 것은, Ar2 가 p-페닐렌기 (테레프탈산으로부터 유래되는 반복 단위) 인 것, Ar2 가 m-페닐렌기 (이소프탈산으로부터 유래되는 반복 단위) 인 것, 그리고 Ar2 가 2,6-나프틸렌기 (2,6-나프탈렌디카르복실산으로부터 유래되는 반복 단위) 인 것이다.
반복 단위 (3) 은 소정의 방향족 디올, 방향족 히드록실아민, 또는 방향족 디아민으로부터 유래되는 반복 단위이다. 반복 단위 (3) 로서, Ar3 이 p-페닐렌기 (히드로퀴논, p-아미노페놀, 또는 p-페닐렌디아민으로부터 유래되는 반복 단위) 인 것, 그리고 Ar3 이 4,4'-비페닐릴렌기 (4,4'-디히드록시비페닐, 4-아미노-4'-히드록시비페닐, 또는 4,4'-디아미노비페닐로부터 유래되는 반복 단위) 인 것이 바람직하다.
반복 단위 (1) 의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 30 mol% 이상, 바람직하게 30 mol% ~ 80 mol%, 보다 바람직하게 40 mol% ~ 70 mol%, 보다 더 바람직하게 45 mol% ~ 65 mol% 이다.
반복 단위 (2) 의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 35 mol% 이하, 바람직하게 10 mol% ~ 35 mol%, 보다 바람직하게 15 mol% ~ 30 mol%, 보다 더 바람직하게 17.5 mol% ~ 27.5 mol% 이다.
반복 단위 (3) 의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 35 mol% 이하, 바람직하게 10 mol% ~ 35 mol%, 보다 바람직하게 15 mol% ~ 30 mol%, 보다 더 바람직하게 17.5 mol% ~ 27.5 mol% 이다.
반복 단위 (1) 의 함량이 더 많을수록 용융 흐름성, 내열성, 및 강도/강성이 좀 더 개선되는 것으로 보이지만; 지나치게 많으면, 용융 온도 및 용융 점도가 쉽게 높아지고 형상화에 필요한 온도가 쉽게 높아진다.
[반복 단위 (2) 의 함량] / [반복 단위 (3) 의 함량] (mol/mol) 으로 표현되는, 반복 단위 (3) 의 함량에 대한 반복 단위 (2) 의 함량의 비는, 보통 0.9/1 ~ 1/0.9, 바람직하게 0.95/1 ~ 1/0.95, 보다 바람직하게 0.98/1 ~ 1/0.98 이다.
반복 단위들 (1) ~ (3) 각각에 대해서, 액정성 폴리에스테르는 2종류 이상의 반복 단위들을 가질 수도 있다. 액정성 폴리에스테르가 반복 단위들 (1) ~ (3) 이외의 반복 단위들을 가질 수도 있지만, 이러한 반복 단위들 (1) ~ (3) 이외의 반복 단위들의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 10 mol% 이하, 바람직하게 5 mol% 이하이다.
이러한 액정성 폴리에스테르는 반복 단위 (1) 을 제공하는 모노머 (방향족 히드록시카르복실산), 반복 단위 (2) 를 제공하는 모노머 (방향족 디카르복실산), 및 반복 단위 (3) 을 제공하는 모노머 (방향족 디올, 방향족 히드록실아민, 또는 방향족 디아민) 를 중합 (중축합) 함으로써 제조될 수 있다. 이 경우, m-페닐렌기를 갖는 모노머의 양은 모든 모노머들의 전체량에 대해 0 mol% ~ 6.5 mol% 가 되도록 조절된다.
여기서, 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디카르복실산, 방향족 디올, 방향족 히드록시아민, 및 방향족 디아민 각각은 독립적으로 그 중합성 유도체들이 그 일부 또는 전체의 치환기로서 사용될 수 있게 한다.
방향족 히드록시카르복실산 및 방향족 디카르복실산과 같은 카르복실기를 갖는 화합물들의 중합성 유도체들의 예들은 카르복실기의 알콕시카르보닐기 또는 아릴옥시카르보닐기로의 변환으로부터 초래되는 화합물들 (에스테르), 카르복실기의 할로포르밀기로의 변환으로부터 초래되는 화합물들 (산 할라이드), 및 카르복실기의 아실옥시카르보닐기로의 변환으로부터 초래되는 화합물들 (산 무수물) 을 포함한다.
방향족 히드록시카르복실산, 방향족 디올, 및 방향족 히드록시아민과 같은 히드록실기를 갖는 화합물들의 중합성 유도체들의 예들은 아실화에 의한 히드록실기의 아실옥실기로의 변환으로부터 초래되는 화합물들 (아실화체) 을 포함한다.
방향족 히드록시아민 및 방향족 디아민과 같은 아미노기를 갖는 화합물들의 중합성 유도체들의 예들은 아실화에 의한 아미노기의 아실아미노기로의 변환으로부터 초래되는 화합물들 (아실화체) 을 포함한다.
바람직하게, 액정성 폴리에스테르는 모노머들을 용융 중합시킨 다음 형성된 폴리머 (프레폴리머) 를 고상 중합시킴으로써 제조된다. 이로써 내열성 또는 용융 장력 (melt tension) 이 높은 고분자량 액정성 폴리에스테르가 충분한 수행성 (operativity) 에 의해 제조될 수 있다. 용융 중합은 촉매의 존재하에서 수행될 수 있으며; 촉매의 예들은 금속 화합물들, 예컨대, 아세트산 마그네슘, 아세트산 제일주석, 티탄산 테트라부틸, 아세트산 납, 아세트산 나트륨, 아세트산 칼륨, 및 삼산화 안티몬, 그리고 함질소 헤테로환 화합물들, 예컨대, N,N-디메틸아미노피리딘 및 N-메틸이미다졸을 포함하며; 함질소 헤테로환 화합물들이 바람직하게 사용된다.
액정성 폴리에스테르의 흐름 개시 온도 (flow onset temperature) 는 바람직하게 280℃ 이상, 보다 바람직하게 290℃ 이상, 보다 더 바람직하게 295℃ 이상이며, 보통 380℃ 이하, 바람직하게 350℃ 이하이다. 흐름 개시 온도가 더 높을수록, 내열성 또는 용융 장력이 보다 쉽게 개선되며; 흐름 개시 온도가 지나치게 높으면, 액정성 폴리에스테르를 용융시키는데 고온이 요구되고 성형시 열 열화가 쉽게 발생한다.
또한 흐름 온도로 불리기도 하고 액정성 폴리에스테르의 분자량의 척도로서의 역할도 하는 흐름 개시 온도는, 4℃/min 의 온도 상승률로 가열되는 액정성 폴리에스테르의 용융물이 내경 1 mm 이고 길이 10 mm 인 노즐을 갖는 모세관 레오미터 (capillary rheometer) 를 이용하여 9.8 MPa (100 kg/cm2) 의 하중하에서 노즐을 통해 압출되는 경우, 4800 Pa·s (48,000 poise) 의 용융 점도가 나타나는 온도이다 ("액정성 폴리머 - 합성, 성형, 및 응용 - (Liquid Crystalline Polymer - Synthesis, Molding, and Application-)" 참조, Naoyuki Koide 편, p. 95, CMC Publishing Co., Ltd, 1987년 6월 5일 발행).
이 실시형태의 봉지재의 형성 재료는, 충전제, 첨가제, 및 액정성 폴리에스테르 이외의 레진과 같은 하나 이상의 추가 성분들을 상술된 액정성 폴리에스테르와 블렌딩한 이후 액정성 폴리에스테르 조성물의 형태로 이용될 수도 있다.
충전제는 섬유상 충전제 또는 판상 충전제 또는 섬유상 또는 판상 충전제 이외에 구형 또는 다른 과립형 충전제일 수도 있다. 충전제는 무기 충전제 또는 유기 충전제일 수도 있다.
섬유상 무기 충전제의 예들은 유리 섬유; 그리고 세라믹 섬유, 예컨대, 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 및 실리카 알루미나 섬유를 포함한다. 다른 예들은 위스커 (whisker), 예컨대, 티탄산 칼륨 위스커, 티탄산 바륨 위스커, 규회석 위스커, 붕산 알루미늄 위스커, 질화 규소 위스커, 및 탄화 규소 위스커를 포함한다.
섬유상 유기 충전제의 예들은 폴리에스테르 섬유 및 아라미드 섬유를 포함한다.
판상 무기 충전제의 예들은 탈크, 미카, 그라파이트, 규회석, 유리 플레이크, 황산 바륨, 및 탄산 칼슘을 포함한다. 미카는 백운모 또는 금운모 또는 불소 금운모 또는 테트라실리콘 미카일 수도 있다.
과립형 무기 충전제의 예들은 실리카, 알루미나, 산화 티타늄, 유리 비즈, 유리 벌룬 (balloons), 질화 붕소, 탄화 규소, 및 탄산 칼슘을 포함한다.
이러한 충전제의 하중은 액정성 폴리에스테르의 100 질량부에 대해 바람직하게 0 질량부 ~ 100 질량부이다.
특히, 유리 섬유를 액정성 폴리에스테르에 통합함으로써 유리 섬유를 봉지재에 투입하는 것이 바람직하며, 그 이유는 봉지재의 강도 및 고전압 코일의 강도가 이로써 용이하게 개선될 것이기 때문이다.
유리 섬유의 양은 액정성 폴리에스테르의 100 질량부에 대해 바람직하게 10 질량부 ~ 100 질량부, 보다 바람직하게 30 질량부 ~ 100 질량부, 보다 더 바람직하게 30 질량부 ~ 80 질량부이다. 유리 섬유의 양이 지나치게 작으면 강도의 개선 효과가 불충분한 반면, 양이 지나치게 많으면 이방성이 쉽게 발현된다.
유리 섬유는 바람직하게 수 평균 직경이 25 ㎛ 까지, 보다 바람직하게 20 ㎛ 까지이고, 수 평균 길이가 500 ㎛ 까지, 보다 바람직하게 300 ㎛ 까지이다. 유리 섬유의 수 평균 직경 및 수 평균 길이는 유리 섬유를 전자 현미경에 의해 관측함으로써 측정될 수 있다.
첨가제의 예들은 산화방지제, 열 안정화제, UV 흡수제, 대전방지제, 계면활성제, 난연제, 및 착색제를 포함한다. 이러한 첨가제의 하중은 액정성 폴리에스테르의 100 질량부에 대해 바람직하게 0 질량부 ~ 5 질량부이다.
액정성 폴리에스테르 이외의 레진들의 예들은, 액정성 폴리에스테르 이외의 열가소성 레진들, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 액정성 폴리에스테르 이외의 폴리에스테르, 폴리술폰, 폴리페닐렌 술피드, 폴리에테르 케톤, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 에테르 및 폴리에테르 이미드; 그리고 열경화성 레진들, 예컨대, 페놀 레진, 에폭시 레진, 폴리이미드 레진, 및 시아네이트 레진을 포함한다. 이러한 액정성 폴리에스테르 이외의 레진의 하중은 액정성 폴리에스테르의 100 질량부에 대해 바람직하게 0 질량부 ~ 20 질량부이다.
액정성 폴리에스테르 조성물은 액정성 폴리에스테르 및 압출기를 사용하는 것에 의한 필요에 따라 사용되는 다른 성분들을 용융 혼련하고, 이들을 펠릿 형태로 압출함으로써 제조될 수 있다. 실린더, 실린더 내에 설치된 하나 이상의 스크류들, 및 실린더 상에 제공되는 하나 이상의 공급부들을 갖는 압출기가 상기 언급된 압출기로서 바람직하게 사용되며, 실린더 상에 제공되는 하나 이상의 벤트들을 더 갖는 압출기가 보다 바람직하게 사용된다.
고전압 코일의 성형은 바람직하게 용융 성형 공정에 의해, 보다 바람직하게 사출 성형 공정에 의해 수행된다. 구체적으로, 사출 성형된 보빈 상에 도선을 권취함으로써 제조된 물품이 사출 성형 장비의 몰드에 다시 탑재되고, 이후 상술된 액정성 폴리에스테르 또는 액정성 폴리에스테르 조성물이 사출 성형되어 봉지재에 의해 도선을 인캡슐화한다. 이로써, 고전압 코일이 제작된다. 따라서, 보빈이 봉지재의 프로세싱 온도에서 변형되지 않도록 보빈은 내열성을 가질 것이 요구된다.
이 때, 보빈의 형성 재료로서의 상술된 액정성 폴리에스테르 또는 액정성 폴리에스테르 조성물의 사용은, 높은 내열성 및 높은 절연성이 보빈에 또한 부여될 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 보빈의 형성 재료 및 봉지재의 형성 재료 모두에 대한 공통 재료의 사용은, 보빈과 봉지재 사이의 계면에서 분리가 거의 일어나지 않는 매우 신뢰성 있는 고전압 코일이 형성될 수 있기 때문에 보다 바람직하다.
상술된 구성을 갖는 고전압 코일은 고온에서의 절연성 및 강성이 우수하다.
본 발명의 바람직한 실시형태의 예들이 첨부된 도면을 참조하여 예시되고 있지만, 본 발명이 이 예들에 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다. 상술된 예들에서 예시된 구성 컴포넌트들의 형상, 조합 등은 예시적인 예들이며, 변형들이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 한 설계 요건에 따라 변형될 수도 있다.
실시예들
본 발명을 실시예들을 참조하여 더욱 설명하지만, 본 발명은 이 실시예들에 한정되지 않는다.
실시예들에서, 액정성 폴리에스테르는 m-페닐렌기를 포함하는 반복 단위를 제공하는 모노머로서 이소프탈산을 사용하고, 이소프탈산의 사용 비율을 변화시킴으로써 중합되었다. 또한, 이러한 액정성 폴리에스테르를 사용한 판상 견본이 고전압 코일의 봉지재의 모델 샘플로서 성형된 다음, 견본의 내열성 및 전기적 내구성 (electrical endurance) 이 측정되었다. 이로써, 각각의 액정성 폴리에스테르를 사용하는 성형체의 내열성 및 전기적 내구성이 체크되었다.
[흐름 개시 온도]
액정성 폴리에스테르의 흐름 개시 온도는 플로우 테스터 (Shimadzu Corporation 에 의해 제조된 "CFT-500") 를 이용하여 측정되었다. 약 2 g 의 액정성 폴리에스테르를, 내경 1 mm 및 길이 10 mm 인 노즐을 갖는 다이가 부착된 플로우 테스터의 실린더에 충전하고, 이후 액정성 폴리에스테르를 9.8 MPa (100 kg/cm2) 의 하중하에서 4℃/min 의 온도 상승률로 용융시켰다. 용융된 액정성 폴리에스테르를 노즐을 통해 압출하면서 용융 점도를 측정하였고, 4800 Pa·s (48000 poise) 의 점도가 발현되는 온도를 구하여 흐름 개시 온도로 하였다.
[합성예 1: 액정성 폴리에스테르 (1)]
교반기, 토크 미터 (torque meter), 질소 가스 인입구, 온도계, 및 환류 냉각기 (reflux condenser) 가 장착된 반응기 용기에 828.8 g (6.0 mol) 의 p-히드록시벤조산, 473.4 g (2.85 mol) 의 테레프탈산, 24.9 g (0.15 mol) 의 이소프탈산, 558.6 g (3.0 mol) 의 4,4'-디히드록시비페닐, 및 1347.6 g (13.2 mol) 의 아세트산 무수물을 투입한 다음, 온도를 실온에서 150℃ 로 15 분에 걸쳐서 질소 가스 흐름하의 교반하에서 상승시키고, 이후 150℃ 에서 3 시간 동안 환류시켰다.
후속하여, 부생성된 아세트산 및 비반응된 아세트산 무수물을 증류시키면서, 온도를 150℃ 에서 320℃ 로 2 시간 50분에 걸쳐 상승시켰다. 토크의 증가가 발견되었을 때, 내용물들을 반응기에서 꺼내어 실온으로 냉각시켰다.
후속하여, 형성된 고체를 펄버라이저 (pulverizer) 로 분쇄하고, 실온에서 250℃ 로 1 시간에 걸쳐 질소 가스 분위기하에서 가열한 다음, 온도를 250℃ 에서 320℃ 로 5 시간에 걸쳐 상승시키고 320℃ 에서 3 시간 동안 유지시켜, 이로써 고상 중합을 수행하였다. 다음, 결과물을 냉각시켜, 분말 액정성 폴리에스테르 (1) 을 획득하였다.
이 액정성 폴리에스테르 (1) 은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 p-히드록시벤조산으로부터 유래되는 반복 단위들의 50 mol%, 테레프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들의 23.75 mol%, 이소프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들 (m-페닐렌기를 포함하는 반복 단위들) 의 1.25 mol%, 및 4,4'-디히드록시비페닐로부터 유래되는 반복 단위들의 25 mol% 를 갖는다. 흐름 개시 온도는 380℃ 인 것으로 측정되었다.
[합성예 2: 액정성 폴리에스테르 (2)]
교반기, 토크 미터, 질소 가스 인입구, 온도계, 및 환류 냉각기가 장착된 반응기 용기에 994.5 g (7.2 mol) 의 p-히드록시벤조산, 358.8 g (2.16 mol) 의 테레프탈산, 39.9 g (0.24 mol) 의 이소프탈산, 446.9 g (2.4 mol) 의 4,4'-디히드록시비페닐, 1347.6 g (13.2 mol) 의 아세트산 무수물, 및 0.20 g 의 1-메틸이미다졸을 투입한 다음, 온도를 실온에서 150℃ 로 30 분에 걸쳐서 질소 가스 흐름하의 교반하에서 상승시키고, 이후 150℃ 에서 60 분 동안 환류시켰다.
후속하여, 0.9 g 의 1-메틸이미다졸을 첨가한 다음, 부생성된 아세트산 및 비반응된 아세트산 무수물을 증류시키면서 온도를 320℃ 로 2 시간 50분에 걸쳐 상승시켰다. 토크의 증가가 발견되었을 때, 내용물들을 반응기에서 꺼내어 실온으로 냉각시켰다.
후속하여, 형성된 고체를 펄버라이저로 분쇄하고, 실온에서 250℃ 로 1 시간에 걸쳐 질소 가스 분위기하에서 가열한 다음, 온도를 250℃ 에서 305℃ 로 5 시간에 걸쳐 상승시키고 305℃ 에서 3 시간 동안 유지시켜, 이로써 고상 중합을 수행하였다. 다음, 결과물을 냉각시켜, 분말 액정성 폴리에스테르 (2) 를 획득하였다.
이 액정성 폴리에스테르 (2) 는 모든 반복 단위들의 총량에 대해 p-히드록시벤조산으로부터 유래되는 반복 단위들의 60 mol%, 테레프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들의 18 mol%, 이소프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들의 2 mol%, 및 4,4'-디히드록시비페닐로부터 유래되는 반복 단위들의 20 mol% 를 갖는다. 흐름 개시 온도는 357℃ 인 것으로 측정되었다.
[합성예 3: 액정성 폴리에스테르 (3)]
교반기, 토크 미터, 질소 가스 인입구, 온도계, 및 환류 냉각기가 장착된 반응기 용기에 994.5 g (7.2 mol) 의 p-히드록시벤조산, 299.0 g (1.8 mol) 의 테레프탈산, 99.7 g (0.6 mol) 의 이소프탈산, 446.9 g (2.4 mol) 의 4,4'-디히드록시비페닐, 1347.6 g (13.2 mol) 의 아세트산 무수물, 및 0.18 g 의 1-메틸이미다졸을 투입한 다음, 온도를 실온에서 150℃ 로 30 분에 걸쳐서 질소 가스 흐름하의 교반하에서 상승시키고, 이후 150℃ 에서 30 분 동안 환류시켰다.
후속하여, 2.4 g 의 1-메틸이미다졸을 첨가한 다음, 부생성된 아세트산 및 비반응된 아세트산 무수물을 증류시키면서 온도를 150℃ 에서 320℃ 로 2 시간 50분에 걸쳐 상승시켰다. 토크의 증가가 발견되었을 때, 내용물들을 반응기에서 꺼내어 실온으로 냉각시켰다.
후속하여, 형성된 고체를 펄버라이저로 분쇄하고, 실온에서 250℃ 로 1 시간에 걸쳐 질소 가스 분위기하에서 가열한 다음, 온도를 250℃ 에서 295℃ 로 5 시간에 걸쳐 상승시키고 295℃ 에서 3 시간 동안 유지시켜, 이로써 고상 중합을 수행하였다. 다음, 결과물을 냉각시켜, 분말 액정성 폴리에스테르 (3) 을 획득하였다.
이 액정성 폴리에스테르 (3) 은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 p-히드록시벤조산으로부터 유래되는 반복 단위들의 60 mol%, 테레프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들의 15 mol%, 이소프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들의 5 mol%, 및 4,4'-디히드록시비페닐로부터 유래되는 반복 단위들의 20 mol% 를 갖는다. 흐름 개시 온도는 330℃ 인 것으로 측정되었다.
[합성예 4: 액정성 폴리에스테르 (4)]
교반기, 토크 미터, 질소 가스 인입구, 온도계, 및 환류 냉각기가 장착된 반응기 용기에 994.5 g (7.2 mol) 의 p-히드록시벤조산, 239.2 g (1.44 mol) 의 테레프탈산, 159.5 g (0.96 mol) 의 이소프탈산, 446.9 g (2.4 mol) 의 4,4'-디히드록시비페닐, 1347.6 g (13.2 mol) 의 아세트산 무수물, 및 0.18 g 의 1-메틸이미다졸을 투입한 다음, 온도를 실온에서 150℃ 로 30 분에 걸쳐서 질소 가스 흐름하의 교반하에서 상승시키고, 이후 150℃ 에서 30 분 동안 환류시켰다.
후속하여, 2.4 g 의 1-메틸이미다졸을 첨가한 다음, 부생성된 아세트산 및 비반응된 아세트산 무수물을 증류시키면서 온도를 150℃ 에서 320℃ 로 2 시간 50분에 걸쳐 상승시켰다. 토크의 증가가 발견되었을 때, 내용물들을 반응기에서 꺼내어 실온으로 냉각시켰다.
후속하여, 형성된 고체를 펄버라이저로 분쇄하고, 실온에서 220℃ 로 1 시간에 걸쳐 질소 가스 분위기하에서 가열한 다음, 온도를 220℃ 에서 240℃ 로 30 분에 걸쳐 상승시키고 240℃ 에서 10 시간 동안 유지시켜, 이로써 고상 중합을 수행하였다. 다음, 결과물을 냉각시켜, 분말 액정성 폴리에스테르 (4) 를 획득하였다.
이 액정성 폴리에스테르 (4) 는 모든 반복 단위들의 총량에 대해 p-히드록시벤조산으로부터 유래되는 반복 단위들의 60 mol%, 테레프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들의 12 mol%, 이소프탈산으로부터 유래되는 반복 단위들의 8 mol%, 및 4,4'-디히드록시비페닐로부터 유래되는 반복 단위들의 20 mol% 를 갖는다. 흐름 개시 온도는 290℃ 인 것으로 측정되었다.
[유리 섬유]
하기를 유리 섬유로 사용하였다.
유리 섬유 (1) : Nippon Sheet Glass Co., Ltd. 에 의해 제조된 "REV8" (수 평균 섬유 직경: 13 ㎛, 수 평균 섬유 길이: 70 ㎛)
유리 섬유 (2) : Central Glass Co., Ltd. 에 의해 제조된 "EFH75-01" (수 평균 섬유 직경: 11 ㎛, 수 평균 섬유 길이: 75 ㎛)
(실시예 1)
100 질량부의 액정성 폴리에스테르 (1) 및 67 질량부의 유리 섬유 (1) 을 함께 혼합한 다음, 390℃ 의 실린더 온도에서 이축 압출기 (twin screw extruder) (Ikegai Co., Ltd. 의 "PCM-30") 를 이용하여 분쇄하여, 펠릿형 액정성 폴리에스테르 조성물을 획득하였다. 획득된 액정성 폴리에스테르 조성물을 사출 성형하여, 사이즈 64 mm × 64 mm × 두께 0.5, 1.0, 또는 1.6 mm 의 성형체들을 제공하였다. 획득된 성형체들에 대해, 각 성형체의 절연 파괴 전압 (dielectric breakdown voltage) 및 뒤틀림을 하기 방법들에 의해 측정하였다.
[절연 파괴 전압]
형성된 성형체들에 대해서, 실온, 100℃, 및 200℃ 에서의 절연 파괴 전압들을 JIS C2110 에 따라서 단기간 파괴 시험법에 의해 측정하였다. 측정을 위해서 사용된 전극들에 대해서는, 상부 전극은 직경이 20 mm 인 구형 전극이었고, 하부 전극은 직경이 25 mm 인 디스크상 전극이었다.
이 실시예에서의 절연 파괴 전압은, 전압이 상술된 방법에 따라 성형체에 인가되는 경우 절연성 재료의 성형체가 파괴되는 최소 전압 (유효값) 이고, 성형체의 단위 두께에 대한 파괴 전압으로 표현된다 (단위: kV/mm). 이 실시예의 측정 결과는 5개의 성형체들 (n = 5) 각각에 대해 측정된 값들의 평균 (산술 평균) 으로 결정되었다.
[성형체의 뒤틀림]
성형체의 뒤틀림은 250℃ 에서 5000 시간 동안 질소 분위기하에서 가열된 두께 0.5 mm 인 획득된 성형체가 사용되는 방법에 의해 결정되었으며, 성형체의 4개의 꼭지점들 중 하나가 손가락에 의해 가압되었을 때, 성형체가 배치되는 평면으로부터 측정된 가압된 꼭지점으로부터 대각선인 꼭지점의 리프팅의 높이가 측정되었다. 하나의 성형체에 대해, 모든 꼭지점에 대한 측정을 수행함으로써 획득된 4개의 값들이 평균화되었고 그 평균이 성형체의 뒤틀림의 값으로 사용되었다.
상술된 방법에 의한 뒤틀림의 측정 한계는 약 2 mm 이기 때문에, 상술된 방법에서의 검출 한계는 최대 1 mm 의 측정 오차를 고려하여 3 mm 까지인 것으로 결정되었다.
(실시예 2)
100 질량부의 액정성 폴리에스테르 (2) 를 67 질량부의 유리 섬유 (2) 와 혼합하고, 펠릿화에 이용되는 실린더 온도를 360℃ 로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체들을 획득하였다. 획득된 성형체들에 대해서, 성형체들의 절연 파괴 전압들 및 뒤틀림을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 측정하였다.
(실시예 3)
100 질량부의 액정성 폴리에스테르 (3) 을 67 질량부의 유리 섬유 (2) 와 혼합하고, 펠릿화에 이용되는 실린더 온도를 340℃ 로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체들을 획득하였다. 획득된 성형체들에 대해서, 성형체들의 절연 파괴 전압들 및 뒤틀림을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 측정하였다.
(비교예 1)
100 질량부의 액정성 폴리에스테르 (4) 를 67 질량부의 유리 섬유 (2) 와 혼합하고, 펠릿화에 이용되는 실린더 온도를 300℃ 로 변경하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방식으로 성형체들을 획득하였다. 획득된 성형체들에 대해서, 성형체들의 절연 파괴 전압들 및 뒤틀림을 실시예 1에서와 동일한 방식으로 측정하였다.
실시예들 1 ~ 3 및 비교예 1 에 대해서, 절연 파괴 전압 및 뒤틀림의 측정 결과들을 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
액정성 폴리에스테르
(질량부)		 (1) 100 - - -
(2) - 100 - -
(3) - - 100 -
(4) - - - 100
유리 섬유
(질량부)		 (1) 67 - - -
(2) - 67
성형체의
두께		 mm 0.5 1 1.6 0.5 1 1.6 0.5 1 1.6 0.5 1 1.6
절연 파괴
전압
(실온에서)		 kV/mm 53.8 40.1 38.2 53.5 44.8 38.2 51.8 45.8 37.3 38.4 30.3 23.2
절연 파괴
전압
(100℃ 에서)		 kV/mm 49.7 - - 48.5 - - 45.7 - - 40.4 - -
절연 파괴
전압
(200℃ 에서)		 kV/mm 45.1 - - 42.4 - - 41 - - 37.4 - -
뒤틀림 mm < 3 - - < 3 - - 8 - - 13 - -
측정 결과, 두께 0.5 mm 인 성형체들의 뒤틀림의 측정 결과들은, 비교예 1 의 성형체가 실시예들 1 ~ 3 의 성형체들보다 뒤틀림이 더 크므로 고온 조건들 하에서 변형되기가 더 용이하다는 것을 나타냈다. 또한, 실시예들 1 ~ 3 중에서는, 실시예들 1 및 2 가 3 mm 미만의 뒤틀림을 나타내므로 실시예 3보다 내열성이 더 우수하다는 것이 나타났다.
부가하여, 두께 0.5 mm 인 성형체들의 절연 파괴 전압의 측정 결과들은, 비교예 1 의 성형체가 임의의 온도에서 실시예들 1 ~ 3 의 성형체들보다 전기적 내구성이 더 낮다는 것을 나타냈다.
더욱이, 실온에서의 절연 파괴 전압의 측정 결과들로부터, 실시예 3 (액정성 폴리에스테르의 이소프탈산 함량이 5 mol% 이었음) 과 비교예 1 (그 함량이 8 mol% 이었음) 사이에서 내전압이 갑자기 저하되었음이 확인되었다. 실시예 1 (그 함량이 1.25 mol% 이었음) 이 표준으로 취해지는 경우, 이소프탈산의 함량이 6.5 mol% 이상인 경우, 실시예 1 의 내전압의 90% 이상인 내전압이 유지될 수 있고 높은 내전압이 실현될 수 있음이 나타내졌다.
본 발명의 유용성은 이 결과들로부터 확인되었다.

Claims (9)

  1. 보빈 (bobbin),
    상기 보빈의 권선부 둘레에 권취된 도선 (conducting wire), 및
    상기 도선을 인캡슐화하는 봉지재 (encapsulant) 를 포함하는 고전압 코일로서,
    상기 봉지재는 형성 재료로서 하기 식 (1) 로 나타낸 반복 단위, 하기 식 (2) 로 나타낸 반복 단위, 및 하기 식 (3) 으로 나타낸 반복 단위를 갖는 액정성 폴리에스테르를 포함하고,
    상기 액정성 폴리에스테르 중에 m-페닐렌기를 갖는 반복 단위들의 함량은 모든 반복 단위들의 총량에 대해 1 mol% ~ 6.5 mol% 인, 고전압 코일.
    (1) -O-Ar1-CO-
    (2) -CO-Ar2-CO-
    (3) -X-Ar3-Y-
    (4) -Ar4-Z-Ar5-
    식 중, Ar1 은 페닐렌기, 나프틸렌기, 또는 비페닐릴렌기를 나타내고; Ar2 및 Ar3 각각은 독립적으로 페닐렌기, 나프틸렌기, 비페닐릴렌기, 또는 상기에 제공된 식 (4) 로 나타낸 기를 나타내고; X 및 Y 각각은 독립적으로 산소 원자 또는 이미노기 (-NH-) 를 나타내고; Ar4 및 Ar5 각각은 독립적으로 페닐렌기 또는 나프틸렌기를 나타내며; 그리고 Z 는 산소 원자, 황 원자, 카르보닐기, 술포닐기, 또는 알킬리덴기를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ar1 은 p-페닐렌기 또는 2,6-나프틸렌이고, 상기 Ar2 는 p-페닐렌기, m-페닐렌기, 또는 2,6-나프틸렌기이고, 상기 Ar3 은 p-페닐렌기 또는 4,4'-비페닐릴렌기이며, 그리고 상기 X 및 Y 는 산소 원자들인, 고전압 코일.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정성 폴리에스테르는 모든 반복 단위들의 총량에 대해 상기 식 (1) 로 나타낸 반복 단위들의 30 mol% ~ 80 mol%, 상기 식 (2) 로 나타낸 반복 단위들의 10 mol% ~ 35 mol%, 및 상기 식 (3) 으로 나타낸 반복 단위들의 10 mol% ~ 35 mol% 를 갖는, 고전압 코일.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성 재료는 상기 액정성 폴리에스테르 및 유리 섬유를 포함하는 조성물인, 고전압 코일.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유리 섬유의 함량은 상기 액정성 폴리에스테르의 100 질량부에 대해 10 질량부 ~ 100 질량부인, 고전압 코일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보빈은 형성 재료로서 상기 액정성 폴리에스테르를 포함하는, 고전압 코일.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보빈이, 상기 액정성 폴리에스테르 및 유리 섬유를 포함하는 조성물을 상기 형성 재료로 하는, 고전압 코일.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 보빈은 상기 봉지재의 형성 재료와 동일한 형성 재료를 사용하여 형성되는, 고전압 코일.
  9. 제 1 항에 있어서,
    Ar1, Ar2, 또는 Ar3 으로 나타낸 기들 중에 존재하는 수소 원자들은 각각 독립적으로 할로겐 원자, 1 ~ 10 개의 탄소 원자들을 갖는 알킬기, 또는 6 ~ 20 개의 탄소 원자들을 갖는 아릴기로 치환되는, 고전압 코일.
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