KR20010022587A - 부분 방전에 대한 내성이 있는 에나멜 전선용 코팅 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 기재층 및 이산화 티타늄을 함유하는 하나 이상의 상도 에나멜층을 포함하는 에나멜 전선용 코팅 및 상기 코팅을 갖는 에나멜 전선에 관한 것이다.

Description

부분 방전에 대한 내성이 있는 에나멜 전선용 코팅 {Coating Which Is Resistant to Partial Discharges, For Enamelled Wire}

본 발명은 에나멜로부터 제조된 에나멜 전선의 부분 방전 내성을 개선시키기 위한 통상의 전선 에나멜 결합제 및 첨가제를 포함하는 하나 이상의 전선 코팅 물질을 포함하는 에나멜 전선용의 신규 코팅에 관한 것이다.

에나멜 전선용 코팅은 종종 하나 이상의 하도 및 하나 이상의 상도를 갖는 이중피복 또는 다중피복 구조를 갖는다.

현재 이러한 목적을 위해 통상적으로 사용되는 전선 코팅 물질은 일반적으로 용매중, 임의로는 상용 탄화수소 희석제와 배합된 용매 중의, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리에스테르이미드, 폴리우레탄 수지 및 폴리아미도이미드와 같은 전형적인 결합제의 용액이다. 도포 및 경화후, 높은 열 및 기계적 성질의 견고하게 부착된 에나멜 필름이 수득된다. 이러한 필름의 중합체 자체는 전선 표면에서 특정 전기장의 세기 이상으로 발생하는 부분 방전에 대한 내성이 거의 없다.

전선상에서 국부적으로 발생하는 높은 전기장의 세기를 통해 일어나는 부분 방전은 절연용 전선 에나멜 필름을 파괴한다. 무기 성분을 중합체 필름으로 혼입함으로써 아마도 방전을 평형하게 함으로써 수명이 연장된다. 이러한 사실로부터 보다 크거나 보다 작은 양의 산화물을 충전재로 포함하는 전선 에나멜로 알려진 다양한 코팅 시스템이 개발되었다.

EP 0 768 680 및 EP 0 768 679에서는 전선 에나멜을 위한 결합제 성분으로서 트리스-(2-히드록시에틸)이소시아누레이트 트리아크릴레이트, 3-메르캅토-프로필메틸디메톡시실란, 테트라에톡시실란 및 충전재로서 SiO₂로부터 제조된 티오에테르아크릴레이토실란을 포함하는 에나멜 전선을 기술하고 있다. 부분 방전 내성은 양호한 것으로 기술되어 있다. 열 및 기계적 성질은 결코 표준 에나멜 전선의 것에 상응하지 않는다.

EP 356929 및 US 4 935 302에서는 상이한 결합제와 함께 충전재로서 Cr₂O₃및 Fe₂O₃를 포함하는 조성물을 기술하고 있다. 두 안료는 모두 높은 밀도를 갖고, 조성물은 상당한 침강이 발생하는 경향이 있어 코팅시 어려움 및 베이크된 에나멜 필름에서의 불균일한 안료의 분포를 야기한다.

US 4 760 296, US 4 493 873 및 US 4 537 804에서는 안료로서 Al₂O₃를 포함하는 조성물을 기술하고 있다. 코팅 기계에서, 수 ㎛의 정확성을 갖고 서로 조정되는 코팅 노즐상에서 산화물의 큰 연마 효과는 전선의 원형도 및 표면 품질에 불리한 효과를 나타낸다.

CA 1 168 857에서는 US 4 760 296에서와 같이 Al₂O₃의 사용을 기술하고 있으며, SiO₂도 또한 사용된다. US 4 760 296에 관한 진술이 적용된다.

JP 59 17 63 63에서는 하소된 알루미나 및 운모 분말로 충전된 폴리이미드 에나멜로 코팅된 니켈판 Cu 코어로 구성된 전선을 기술하고 있다. 방법이 복잡하고, 에나멜은 폴리이미드의 낮은 고체 함량으로 인해 비경제적이다.

US 3 553 282에서는 실리콘 개질된 폴리아미도카르복실산의 사용을 기술하고 있다. 얻어진 폴리이미드 코팅 전선은 보통의 의도된 용도를 위한 것 이상으로 처리되고, 또한 매우 고가이다.

WO 96/42089에서는 하나의 피복 위에 도포된 TiO₂함유 코팅 물질을 통해 절연된 에나멜 전선을 기술하고 있다. 이들은 단일 피복으로서 도포된, 상응하는 TiO₂비함유 코팅 물질로 절연된 에나멜 전선보다 부분 방전에 대해서 안정하지만, 전체적인 성능 특성은 여전히 불만족스럽다.

따라서, 본 발명의 목적은 통상적인 에나멜 결합제, 용매, 촉매 및 첨가제를 포함하고, 현재 공지된 코팅의 단점이 없으며, 제조 및 작업이 단순하고 경제적인 에나멜 전선용의 신규 전선 에나멜 코팅을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 코팅의 제조를 위해 사용되는 전선 에나멜은 긴 가사 수명, 양호한 접착성 (특히 구리 전선에 대한), 매우 높은 고온 침투성 및 적절한 열 충격을 가져야만 한다. 또한, 전선 에나멜은 작업에 유리한 점도와 함께 매우 높은 고체 함량을 가져야만 한다. 본 발명에 따른 코팅에 의해 부분 방전 내성에 있어서의 상당한 개선이 달성되어야 한다.

이러한 목적은 놀랍게도 하나 이상의 하도 및 이산화 티타늄을 포함하는 하나 이상의 상도를 갖는 신규 코팅을 사용함으로써 달성된다. 유리하게는 신규 코팅이 하도 및 TiO₂함유 상도로 구성된다.

본 발명에 필수적인 TiO₂함유 상도는 사용된 결합제가 폴리아미도이미드인 TiO₂함유 전선 에나멜로부터 제조되며, 본 발명이 이러한 전선 에나멜 결합제뿐만 아니라 폴리에스테르, 폴레에스테르이미드, 폴리우레탄 수지등에도 관련됨을 지적할 필요가 있다. 폴리아미도이미드는 공지되어 있으며, 예를 들면 US-A-3 554 984, DE-A-24 41 020, DE-A-25 56 523, DE-A-12 66 427 및 DE-A-19 56 512에 기술되어 있다. 폴리아미도이미드의 제조는 두 카르복실기가 인접한 위치에 존재하고, 하나 이상의 추가 관능기를 가지는 폴리카르복실산 또는 그의 무수물, 및 이미드 형성이 가능한 하나 이상의 1급 아미노기를 갖는 폴리아민으로부터 공지된 방식으로 수행된다. 아미노기 대신에 이소시아네이트기가 이미드 고리의 형성을 위해 사용될 수 있다. 폴리아미도이미드는 또한 둘 이상의 NCO기를 포함하는 폴리아미드, 폴리이소시아네이트, 및 축합 또는 부가가 가능한 하나 이상의 추가 기를 포함하는 시클릭 디카르복실산 무수물을 반응시켜 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 전선 코팅을 위한 산화물 안료로서 이산화 티타늄이 사용된다. 놀랍게도, 본 발명에 따른 조성물에 이산화 티타늄을 사용함으로써 전선 에나멜 또는 상도의 열 및 기계적 성질의 악화가 나타나지 않는다. 또한, 놀랍게도 전선 에나멜 필름에서 부분 방전의 조건하에 상당한 수명의 개선이 달성된다.

본 발명에 따라서 상도의 제조를 위해 사용되는 전선 에나멜 조성물은 유기 결합제를 기준으로 바람직하게는 5 내지 30 중량%의 이산화 티타늄을 포함할 수 있다. 10 내지 20 중량%가 특히 바람직하다.

소량의 열분해 실리카의 첨가는 본 발명에 따라서 사용되는 전선 에나멜의 침강 양상에 유리한 것으로 증명되어 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 사용되는 전선 에나멜 조성물에 이산화 티타늄을 기준으로 20 중량% 이하의 열분해 실리카가 존재할 수 있다. 10 중량% 이하의 열분해 실리카가 특히 바람직하다.

유리하게는, 본 발명에 따라 사용되는 전선 코팅 물질이 0.5 내지 5.0 중량%의 페놀 수지 또는 멜라민 수지를 포함할 수 있다. 4.0% 이하의 함량이 특히 유리하다. 상용 불소화 첨가제도 또한 유용한 것으로 증명되었다.

결합제로서 폴리에스테르, 폴리에스테르이미드, 폴리우레탄 수지 또는 폴리아미도이미드를 포함하는 통상적이고 공지된 TiO₂비포함 전선 에나멜이 본 발명에 따른 코팅의 하도(들)의 제조를 위해 사용될 수 있다.

1.1 폴리아미도이미드 에나멜의 제조

38.5 g의 트리멜리트산 무수물, 60.0 g의 디페닐메탄 디이소시아네이트 및 73.5 g의 N-메틸피롤리돈을 30℃ 이하의 온도에서 혼합하였다. 시간당 10℃씩 150℃로 가열하였다. 배치를 이 온도에서 더이상의 이산화탄소가 형성되지 않을 때까지 유지하였다. 반응 생성물을 N-메틸피롤리돈과 크실렌의 2:1 혼합물로 희석하였다. 얻어진 전선 에나멜은 23℃에서 700 mPa.s의 점도와 함께 35%의 고체 함량을 나타냈다.

1.2 상도 제조를 위하여 본 발명에 따라 사용되는 전선 에나멜의 제조

25.10 g의 실시예 1의 에나멜을 코팅 산업에서의 통상적인 방법으로 4.70 g의 상용 이산화 티타늄 및 0.48 g의 열분해 실리카를 사용하여 페이스트로 전환하였다. 64.4 g의 실시예 1의 에나멜을 가한후, N-메틸피롤리돈과 크실렌의 혼합물을 사용하여 점도를 요구되는 수준으로 조정하였다.

23℃에서의 점도	965 mPa.s
고체 함량 (1 g, 1 h, 200℃)	37.8%

1.3 코팅 및 시험

코팅 조건:

하도 - 상용 폴리에스테르이미드 전선 에나멜

상도 - 실시예 1.2의 에나멜

오븐	MAG AW/1A
온도	520℃
도포 시스템	노즐
전선 직경	0.71 mm
초기 속도	34 m/분
통과수
하도상도	82

코팅된 전선을 IEC 851에 따라서 시험하였다.

증가	0.069 - 0.074 mm
최대 섬유 신장	1*d + 30%
열 충격	300℃에서의 1*d 양호
고온 침투	370℃
Tg 델타의 급격한 상승	194℃

특성 수준은 상용의 이중피복 전선의 것에 상응하였다.

부분 방전 내성 시험

사용된 시험 표본은 IEC 트위스트였다. 시험 전압은 50 Hz에서 4.5 kV였다 (사인 곡선형). 트위스트를 140℃에서 저장하고 오류에 이르는 시간을 측정하였다.

종래의 상도를 사용하여 제조된, 예를 들면 실시예 1.1의 전선을 오버코트로서 실시예 1.2의 상도 에나멜을 사용하여 제조된 상도를 포함하는 본 발명에 따른 코팅을 갖는 전선과 비교하였다.

본 발명에 따른 코팅을 사용하여 피복된 전선의 평균 수명은 종래 에나멜로 피복된 전선의 수명보다 긴 약 43배였다.

Claims (11)

1. 하나 이상의 하도 및 이산화 티타늄을 함유하는 하나 이상의 상도를 포함하는 에나멜 전선용 코팅.
2. 제1항에 있어서, 하나의 하도 및 하나의 상도로 이루어진 것을 특징으로 하는 코팅.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상도가 결합제를 기준으로 5 내지 30 중량%의 이산화 티타늄을 포함하는 전선 에나멜로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 코팅.
4. 제3항에 있어서, 전선 에나멜이 결합제를 기준으로 10 내지 20 중량%의 이산화 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 전선 에나멜이 이산화 티타늄를 기준으로 20 중량% 이하의 양으로 열분해 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 전선 에나멜이 이산화 티타늄을 기준으로 10 중량% 이하의 열분해 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전선 에나멜이 20 내지 50 중량%, 바람직하게는 30 내지 40 중량%의 고체 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅.
8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전선 에나멜이 23℃에서 200 내지 2000 mPa.s, 바람직하게는 500 내지 1500 mPa.s의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 코팅.
9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 전선 에나멜이 0.5 내지 5.0 중량%의 페놀 수지 또는 멜라민 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅.
10. 제9항에 있어서, 전선 에나멜이 4.0 중량% 이하의 페놀 수지 또는 멜라민 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 코팅을 포함하는 에나멜 전선