KR20060093247A - 에나멜 전선 피복도료 조성물 및 이를 이용한 에나멜 전선 - Google Patents

에나멜 전선 피복도료 조성물 및 이를 이용한 에나멜 전선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에나멜 전선 피복도료 조성물 및 이를 이용한 에나멜 전선에 관한 것으로, 본 발명에 따른 조성물은 유기용매에 고분자 수지 성분이 함유된 에나멜 전선 피복도료 조성물로서, 상기 고분자 수지 성분은 화학식 1로 표시되는 폴리아미드이미드 제1 수지; 및 이미다졸기를 측쇄에 포함하는 트리아진 고리가 주쇄에 도입된 폴리아미드이미드 제2 수지;를 포함한다. 이러한 피복도료 조성물을 도체선과 접촉하는 최내층의 절연 피복층에 적용한 에나멜 전선은 별도의 접착층을 형성하지 않아도 도체선과 절연피복층의 밀착성이 증대될 뿐만 아니라, 내마모성 및 가요성 등 물성도 우수하다.
<화학식 1>
Figure 112005009150330-PAT00001
에나멜 전선, 피복도료, 폴리아미드이미드, 이미다졸기, 트리아진

Description

에나멜 전선 피복도료 조성물 및 이를 이용한 에나멜 전선{Enamel Vanish Composition for enamel wire and enamel wire using the same}
본 발명은 에나멜 전선 피복도료 조성물 및 이를 이용한 에나멜 전선에 관한 것이다.
일반적으로 에나멜 전선은 절연전선으로서 전기기기 내부에서 코일의 형태로 감겨져 자기 에너지 변환과정을 통하여, 전기적 에너지와 기계적 에너지를 상호 변환시키는 역할을 한다. 이러한 에나멜 전선은 일반적으로 구리 등 도체선과 이를 둘러싸고 있는 절연 피복층으로 구성되며, 주로 유기용매와 고분자 수지로 이루어진 도료를 도체 표면에 도포하고 400℃이상의 고온에서 건조, 가교반응을 진행시켜 얇은 절연 피복층을 형성한다. 여기서, 피복도료는 유기용매 내에 고분자 수지 성분이 용해되거나 분산되어 있는 형태이다.
이러한 에나멜 전선은 현재 중전기 제품, 자동차 부품, 가전제품, 의료기기 및 항공우주 산업의 핵심소재 등 다양한 분야에 쓰여지고 있다.
최근 전기, 전자 기기의 소형화와 경량화 경향이 증가하고 있으며, 이에 따라 고성능이면서도 작고 가벼운 모터가 요구되고 있으며, 이러한 소형화, 경량화 추세에 따라 모터 코어 둘레를 감는 에나멜 전선의 권선수를 증가시킬 필요가 있다. 또한, 에나멜 전선의 권선수는 증가되며 모터의 크기는 적어지는 경향으로 인하여 에나멜 전선을 코어슬로트 내에 강제로 채워넣어야 하는 등 에나멜 전선에 무리한 작업이 가해지고 있다.이에 따라 에나멜 전선의 피복층이 쉽게 손상되는 현상이 자주 발생되고 있는 실정이다.
또한, 최근 권선기들의 생산성 증대로 인해 권선속도가 상승됨에 따라 에나멜 전선이 권선시 받는 장력이나 충격이 커지게 됨으로써, 이에 따른 절연 피복층의 손상도 늘어나고 있는 실정이다.
이러한 절연 피복층의 손상은 권선의 고유 특성을 불량하게 하는 원인이 되며, 나아가 모터의 신뢰성을 악화시키게 되는 등 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자, 절연 피복물에 윤활성을 부여하기 위한 노력이 시도되었는데, 주로 피복용 도료에 유기 또는 무기 윤활제를 첨가하거나 에나멜 전선 상에 직접 윤활유 등을 도포하여 왔다. 그러나, 이러한 방법들만으로는 전술한 문제점을 근본적으로 해결하기에는 부족하였다.
다른 방법으로서, 에나멜 전선의 절연 피복물의 기계적 강도를 더욱 증가시킴으로서 이러한 문제점을 해결하고자 하였다. 그러나, 기계적 강도의 단순한 증가는 더욱 경직되고 가요성이 저하되는 피복물을 제공하게 되어, 에나멜 전선을 구부릴 경우 피복층이 쉽게 균열되거나 벗겨지며, 절연전선의 권선 및 삽입 특성이 약화되는 등 문제점이 있다.
특히, 에나멜 전선의 피복재료로 널리 사용되고 있는 폴리아미드이미드계 수 지의 경우 우수한 물성에도 불구하고 도체와의 밀착성이 좋지 않은 단점이 있으며, 이것은 결과적으로 에나멜 전선의 가요성과 내마모성을 저하시키는 원인이 되어 왔다.
이러한 문제점을 해결하고자, 폴리아미드이미드계 수지의 도체에 대한 밀착성을 높이기 위해 폴리아미드이미드 수지 용액에 알콕시 변성수지, 벤조트리아졸을 첨가하거나(일본공개공보 평3-37283호), 폴리아미드이미드 수지 용액에 트리알킬아민을 첨가하거나(일본공개공보 평6-111632호), 폴리아미드이미드 수지용액에 멜라민 수지를 첨가하는 방법(일본공개공보 평10-334735호) 등이 제안되어 왔다.
그러나, 이러한 형태의 조성물은 용해성이나 상용성이 좋지 못하거나, 혹은 첨가물이 폴리아미드이미드 수지의 미반응 말단기와 반응하는 등 용액의 저장성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 종래에는 피복층과 도체선의 밀착력을 향상시키기 위하여 도체선과 다른 피복층 사이에 별도의 접착층을 형성하는 하부도장을 해야하는 등 추가적인 공정이 필요하였다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 도체선과의 밀착성이 우수할 뿐만 아니라 내마모성도 우수하여 별도의 하부도장을 요하지 않는 폴리아미드이미드계 에나멜 전선 피복도료 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전술한 에나멜 전선 피복도료 조성물을 이용하여 도체선과 절연 피복층의 밀착성이 향상될 뿐만 아니라, 내마모성 및 가요성 등 물성이 우수한 에나멜 전선을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 유기용매에 고분자 수지 성분이 함유된 에나멜 전선 피복도료 조성물에 있어서, 상기 고분자 수지 성분은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미드이미드 제1 수지; 및 이미다졸기를 측쇄에 포함하는 트리아진 고리가 주쇄에 도입된 폴리아미드이미드 제2 수지;를 포함하는 폴리아미드이미드계 에나멜 전선 피복도료 조성물을 제공한다.
Figure 112005009150330-PAT00002
상기 화학식 1에서, m:n의 비율이 0.1:0.9 ~ 0.9:0.1 이고, R1 및 R2은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 알콕시기 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, a 및 b는 각각 0 내지 4인 정수이고, R3 및 R5은 각각 서로 독립적으로 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리틸 클로라이드 및 트리멜리트산 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 산 화합물로부터 기인된 잔기이고, R4는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3, 3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 및 p-크실릴렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트 화합물에 기인된 잔기이다.
또한, 본 발명은 도체선; 및 상기 도체선 외부에 형성된 다수의 절연 피복층을 구비하는 에나멜 전선로서, 상기 도체선의 외면과 직접 접촉되는 최내층의 절연 피복층으로서 전술한 화학식 1로 표시되는 내마모성 폴리아미드이미드 제1 수지; 및 이미다졸기를 측쇄에 포함하는 트리아진 고리가 주쇄에 도입된 밀착성 폴리아미드이미드 제2 수지;를 포함하여 이루어진 밀착성 피복층이 구비되는 에나멜 전선을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 에나멜 전선 피복도료 조성물은 고분자 수지 성분으로서 내마모성이 우수한 전술한 화학식 1로 표시되는 폴리아미드이미드 수지(이하, 제1 수지라 함)와 도체선과의 밀착성이 향상된 폴리아미드이미드 수지(이하, 제2 수지라 함)를 동시에 포함하고 있으므로, 이로부터 형성되는 절연 피복층은 도체선에 대한 밀착력이 우수할 뿐만 아니라 내마모성도 우수하다는 특성이 있다.
본 발명에 있어서, 제1 수지로서 사용되는 폴리아미드이미드 수지는 예를 들 면 하기 반응식 1에 표시된 바와 같이 디이소시아네이트와 산 화합물의 반응으로부터 얻을 수 있다. 본 명세서에서 산 화합물이란, 카르복시기를 포함하는 화합물과 이들의 다양한 유도체를 포함하는 명칭이다.
Figure 112005009150330-PAT00003
이 때, 디이소시아네이트로서는 비페닐기를 갖는 디이소시아네이트와 이와는 다른 방향족 디이소시아네이트 화합물을 혼합하여 사용하며, 이 경우 비페닐기를 갖는 디이소시아네이트 화합물은 사용되는 디이소시아네이트 화합물 총 몰수를 기준으로 10 ~ 90몰%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30 ~ 70몰%, 가장 바람직하게는 40 ~ 60몰%이다. 이것은 비페닐기를 갖는 디이소시아네이트 화합물의 함량이 10몰% 미만인 경우에는 절연 피복물의 기계적 강도의 증진이 미미하고, 90몰%를 초과하는 경우에는 절연 피복물이 쉽게 부서질 우려가 있다.
여기서, 비페닐기를 갖는 디이소시아네이트 화합물의 구체적인 예로서는 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'-디이소시아네 이트, 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 있고, 이에 한정되지는 않으며, 이들은 단독으로 또는 2종이상 혼합하여 사용될 수 있다.
한편, 비페닐기를 포함하지 않는 방향족성 디이소시아네이트 화합물로서는 예를 들면 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 및 p-크실릴렌디이소시아네이트 등이 있고, 이에 한정되지는 않으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
바람직한 산 화합물로는 방향족 화합물로서 삼염기산, 삼염기산 무수물, 삼염기산 유도체 등이 사용될 수 있는데, 이러한 예로서는 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리틸 클로라이드 또는 트리멜리트산의 유도체 등이 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 추가적으로 산 화합물로서 테트라카르복실산, 테트라카르복실산 무수물 및 그 유도체, 이염기산 등이 포함될 수 있는데, 이들은 고분자 주쇄에 아미드 혹은 이미드 결합을 추가적으로 형성함으로써 폴리아미드이미드 수지의 물성을 향상시킨다. 이러한 예로서는 피로멜리트산 이무수물, 비페닐테트라카르복실산 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 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종이상 혼합하여 사용될 수 있다.
이러한 제1 수지의 수평균분자량은 후술할 제2 수지와의 상용성, 내마모성, 작업성 등을 고려할 때 10,000 내지 70,000인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 있어서 전술한 제1 수지와 혼합되는 제2 수지는 이미다졸기를 측쇄에 포함하는 트리아진 고리가 주쇄에 도입되어 있다. 제2 수지에는 이러한 극성기가 도입됨으로써, 기존의 폴리아미드이미드 수지와는 달리 도체선에 대해 증대된 밀착력을 나타내게 된다.
이러한 제2 수지의 바람직한 예로서는, 다음과 같은 화학식 2로 표시되는 폴리아미드이미드 수지이다.
Figure 112005009150330-PAT00004
상기 화학식 2에서, m 및 n은 각각 서로 독립적으로 0 내지 2인 정수이고, R6은 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 및 p-크실릴렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트로부터 기인하는 잔기이고, R7와 R8은 각각 서로 독립적으로 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리틸 클로라이드 또는 트리멜리트산의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 산 화합물로부터 기인하는 잔기이고, R9는 하기 화학식 3으로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이고,
Figure 112005009150330-PAT00005
상기 화학식 3에서, p는 0 내지 4인 정수이고, R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸기이다.
이러한 제2 수지는 예를 들면 다음과 같은 메카니즘으로 합성될 수 있다. 먼저 두개의 아민기와 이미다졸릴기를 측쇄에 포함하고 있는 트리아진 화합물과 트리멜리트산 무수물과 같은 삼염기산 화합물을 약 1:2 몰비로 반응시킴으로써, 이미드기가 포함되며 양 말단이 카르복시기로 되어있는 이미드화된 디카르복실산 화합물을 만든다. 이어서, 얻어진 이미드화된 디카르복시 화합물과 디이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써, 이미다졸릴기를 측쇄로 갖는 트리아진 고리가 주쇄에 도입된 폴리아미노이미도 제2 수지를 얻을 수 있다. 이러한 합성의 일례는 다음 반응식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005009150330-PAT00006
반응식 2를 살펴보면, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진 1몰을 2몰의 트리멜리트산 무수물과 반응시켜 이미드화된 디카르복실산을 합성하고, 여기에 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트를 첨가하여 원하는 제2 수지를 중합할 수 있다.
이러한 제2 수지를 합성하기 위해 사용될 수 있는 디이소시아네이트 화합물과 산 화합물은 제1 수지에서 기술한 바와 같다.
또한, 두개의 아민기와 이미다졸릴기를 측쇄에 포함하고 있는 트리아진 화합물은 예를 들면 2,4-디아미노-6-[2-(2-메틸-1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(2-에틸-1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(2-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2-에틸-4-이미다졸릴)-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(4-메틸-1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-(2-에틸-5-메틸-4-이미다졸릴)-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-(4-에틸-2-메틸-1-이미다졸릴)-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[3-(2-메틸-1-이미다졸릴)프로필]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[4-(2-이미다졸릴)부틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(2-메틸-1-이미다졸릴)프로필]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[1-메틸-2-(2-메틸-1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(2,5-디메틸-1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(2,4-디메틸-1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진, 2,4-디아미노-6-[2-(2-에틸-4-메틸-1-이미다졸릴)에틸]-s-트리아진등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 에나멜 전선 피복도료 조성물에는 전술한 제1 수지와 제2 수지가 동시에 포함된다. 본 발명의 조성물은 제1 수지와 제2 수지의 혼합비율을 조절함으로써 필요한 내마모성과 밀착력을 동시에 얻을 수 있는데, 이러한 점을 고려하여 제2 수지의 함량은 조성물에 포함된 수지 총 중량을 기준으로 1 ~ 20중량% 인 것이 바람직하다.
이러한 폴리아미드이미드 제2 수지의 수평균분자량은 도체선과의 밀착성, 작업성 등을 고려할 때 10,000 내지 70,000 정도인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 에나멜 전선 피복도료 조성물에 사용될 수 있는 유기용매로서는 극성 용매로서 특별한 제한은 없으며, 예를 들면 NMP, DMF, DMAc, DMSO 등을 단독으로 혹은 2종이상 혼합하여 사용하며 희석제로는 방향족 하이드로카본을 사용 하는 것이 바람직한데,이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 발명에 따른 에나멜 전선 피복도료 조성물은 내마모성과 도체선에 대한 밀착력이 우수한 폴리아미드이미드 수지를 포함하므로, 도체선과 그 외부에 형성된 다층 구조의 절연 피복층을 구비하는 에나멜 전선에서, 도체선과 직접 접촉되는 최내층의 절연 피복층으로 유용하게 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 에나멜 전선 피복도료 조성물은 내마모성과 밀착성을 동시에 만족시킬 수 있으므로, 별도의 접착층을 형성할 필요가 없다.
이렇듯 본 발명에 따른 조성물을 최내층의 절연피복층으로 구비한 에나멜 전선은 종래에 문제시 되었던 도체선과 폴리아미드이미드계 절연 피복층의 밀착력을 보다 향상시킬 수 있게 되므로, 이에 따라 에나멜 전선의 내마모성, 가요성 등 물성도 보다 향상될 수 있다. 또한, 별도의 접착층을 형성하는 하부도장 공정이 필요없으므로 제조공정이 보다 간소화될 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 에나멜 전선은 절연 피복층의 최외층으로서 윤활제가 함유된 폴리아미드이미드 수지를 포함하는 윤활성 절연 피복층이 더 구비된다.
이러한 윤활성 절연피복층은 에나멜 전선의 절연 피복층으로 사용되는 일반적인 폴리아미드이미드 수지에 저분자량 폴리에틸렌 왁스 또는 폴리에스테르 왁스 등 윤활물질이 포함된 것이다. 이러한 윤활성 절연 피복층은 그 표면이 윤활성질을 띠게 되므로 에나멜 전선이 권선시 감김특성을 향상시켜줄 뿐만 아니라, 좁은 공간에도 쉽게 삽입될 수 있는 등 사용시 절연 피복층의 손상을 적게 해 준다.
본 발명에서 사용되는 윤활성 절연 피복층은 당업계에 공지된 방법으로 합성될 수도 있으며, Hitachi Chemical사에서 제조된 HI-406-SL 등 상업적으로 구입할 수도 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다.
합성예 1
폴리아미드이미드 제1 수지의 합성
상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone) 686중량부를 투입하고, 트리멜리트산 무수물(Trimellitic Dianhydride) 175.2중량부를 투입하여 교반을 시작한다. 이후에 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI) 62.5중량부, 3,3'-디메틸비페닐-4,4'-디이소시아네이트(TODI) 198중량부를 투입하여 80℃에서 3시간, 이후 140℃까지 3시간에 거쳐 승온하고 140℃에서 2시간 동안 반응하여 폴리아미드이미드 수지용액을 얻었다. 여기에 솔베트나프타, 크실렌을 첨가하여 고분자 수지 성분이 25중량%인 폴리아미드이미드 피복도료를 얻었다.
합성예 2
폴리아미드이미드 제2 수지의 합성
상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone) 675중량부를 투입하고 트리멜리트산 무수물 192.12중량부를 투입하여 교반을 시작하면서 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진 109.65중량부를 투입하여, 260℃ 까지 8시간에 거쳐 승온반응하여 부산물로 18중량부의 물을 배출하여 이미드기를 가지는 산을 제조하였다. 이후 이를 다시 상온으로 냉각시킨후, 디페닐메탄-4, 4'-디이소시아네이트(MDI) 112.5 중량부를 투입하여 80℃에서 3시간, 이후 140℃까지 3시간에 거쳐 승온하고, 140℃에서 3시간 가열하여 폴리아미드이미드 수지용액을 얻었다. 여기에 솔베트나프타, 크실렌을 첨가하여 고분자 수지 성분이 20중량%인 폴리아미드이미드 피복도료를 얻었다.
합성예 3
상온에서 잘 건조된 교반기와 콘덴서를 장착한 4구 플라스크에 N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone) 510 중량부를 투입하고, 트리멜리트산 무수물(Trimellitic Dianhydride) 201 중량부를 투입하여 교반을 시작한다. 이후에 디페닐메탄-4, 4'-디이소시아네이트(MDI) 250중량부를 투입하여 80℃에서 3시간, 이후 140℃까지 3시간에 거쳐 승온하고 140℃에서 2시간 동안 반응하여 폴리아미드이미드 수지용액을 얻었다. 여기에 솔베트나프타, 크실렌을 첨가하여 고분자 수지 성분 이 27중량%인 폴리아미드이미드 도료를 얻었다.
실시예 1 내지 5
앞서 얻어진 폴리아미드이미드 피복도료를 이용하여, 하기 표 1에 기재된 조성에 따라 구리선과 접촉되는 제1층에 합성예 1 및 합성예 2에서 제조된 폴리아미드이미드 도료의 혼합 조성물을 사용하였고, 제1층의 상면에 형성되는 제2층으로서 Hitachi Chemical사에서 제조된 HI-406-SL을 사용하여, 2종류의 절연피복층으로 형성된 에나멜 전선을 제조하였다. 사용된 구리선의 지름은 1.495㎜이며, 이 구리선의 외면에 SICME사의 에나멜 코팅기를 이용하여 제조된 절연전선의 지름은 1.573㎜이고, 절연 피복층의 총 두께는 39㎛였다.
절연 피복층 사용 피복도료 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
제1층(내층) 합성예 1 100 100 100 100 100
합성예 2 5 10 15 20 30
제2층(외층) HI-406-SL HI-406-SL HI-406-SL HI-406-SL HI-406-SL HI-406-SL
비교예 1 내지 4
하기 표 2에 기재된 조성에 따라, 2종류 또는 3종류의 절연피복층으로 형성된 절연전선을 제조하였다. 사용된 구리선의 지름은 1.495㎜이며, 이 구리선의 외면에 SICME사의 에나멜 코팅기를 이용하여 제조된 에나멜 전선의 지름은 1.573㎜이고, 절연 피복층의 총 두께는 39㎛였다.
코팅층 사용 피복도료 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
제1층(내층) 트리에틸아민 1 2 - -
합성예 2 - - - 5
합성예 3 100 100 - 100
제2층(중층) 합성예 1 합성예 1 합성예 1 합성예 1 합성예 1
제3층(외층) HI-406-SL HI-406-SL HI-406-SL HI-406-SL HI-406-SL
앞서 실시예 및 비교예에서 제조된 에나멜 전선에 대하여 피막두께, 일방향 내마모성, 밀착성 및 피막흠성(가요성)에 대하여 물성을 측정하였다.
밀착성
전술한 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 에나멜 전선을 길이 100cm로 준비하여, 이 전선을 20cm/sec의 속도로 인장시켜 파단시켰다. 그 후 파단부분을 관찰하여 전도체 표면과 벗겨진 절연 피복물 간의 부유하는 거리(mm)를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 정리하였다.
일방향 내마모성
KSC-3105에 기재된 방법에 따라 내마모성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 정리하였다.
피막흠성(가요성)
각각의 재질로 된 절연전선을 구부렸을 때, 균열되지도 않고 벗겨지지도 않는 최소 직경을 d(mm)로 하여, 각각에 대한 피막흠성을 측정하여 이에 대한 배수로서 기재하였으며, 이러한 결과를 하기 표 3에 정리하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
피복층 두께(㎛, 내층/중층/외층) 35.75/ / 3.25 35.75/ / 3.25 35.75/ / 3.25 35.75/ / 3.25 35.75/ / 3.25 9.75/ 26.0/ 3.25 9.75/ 26.0/ 3.25 35.75/ / 3.25 9.75/ 26.0/ 3.25
일방향 내마모성(kgf) 2600 2630 2300 2200 1900 1900 2100 2200 2600
밀착성 (mm) 3 2 10 22 30 33 30 32 3
피막흠성 1d 1d 2d 2d 2d 2d 2d 4d 1d
상기 표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예에서 제조된 에나멜 전선의 경우 비교예 3과 같이 별도의 접착층을 구비하지 않은 에나멜 전선 뿐만 아니라, 비교예 1 내지 2와 같이 트리에틸아민이 포함된 폴리아미드이미드 수지로 하부도장을 한 3층의 절연 피복층을 구비한 에나멜 전선에 비하여 밀착성, 일방향 내마모성 및 피막흠성이 우수함을 알 수 있다. 또한, 실시예 1의 경우, 별도의 접착층을 형성하지 않았음에도, 합성예 2에서 얻어진 제2 수지와 합성예 1에서 얻어진 일반적인 폴리아미드이미드 수지의 혼합물을 접착층으로 하부도장 한 다음, 제2층 및 제3층을 형성시킨 비교예 4의 경우와 동등한 물성을 나타냄을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 에나멜 전선 피복도료 조성물은 측쇄로서 이미다졸릴기를 포함하는 트리아진 고리가 주쇄에 도입된 폴리아미드이미드 수지를 포함함으로써 밀착성이 향상되고 내마모성이 우수한 폴리아미드이미드계 수지를 포함하므로, 이를 이용한 에나멜 전선은 도체선과의 밀착성이 우수하여 별도의 접착층을 형성하지 않아도 될 뿐만 아니라, 내마모성과 가요성 등 물성도 우수하다.

Claims (7)

  1. 유기용매에 고분자 수지 성분이 함유된 에나멜 전선 피복도료 조성물에 있어서,
    상기 고분자 수지 성분은
    하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미드이미드 제1 수지; 및
    이미다졸기를 측쇄에 포함하는 트리아진 고리가 주쇄에 도입된 폴리아미드이미드 제2 수지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드이미드계 에나멜 전선 피복도료 조성물:
    <화학식 1>
    Figure 112005009150330-PAT00007
    상기 화학식 1에서, m:n의 비율이 0.1:0.9 ~ 0.9:0.1 이고,
    R1 및 R2은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 알콕시기 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, a 및 b는 각각 0 내지 4인 정수이고,
    R3 및 R5은 각각 서로 독립적으로 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리 멜리닐 클로라이드 및 트리멜리트산 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 산 화합물로부터 기인된 잔기이고,
    R4은 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3, 3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 및 p-크실릴렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트 화합물에 기인된 잔기임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수지는 하기 화학식 2로 표시되는 폴리아미드이미드인 것을 특징으로 하는 폴리아미드이미드계 에나멜 전선 피복도료 조성물:
    <화학식 2>
    Figure 112005009150330-PAT00008
    상기 화학식 2에서, m 및 n은 각각 서로 독립적으로 0 내지 2인 정수이고,
    R6은 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,3'-디이소시아네이 트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 및 p-크실릴렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트로부터 기인하는 잔기이고,
    R7와 R8은 각각 서로 독립적으로 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리틸 클로라이드 또는 트리멜리트산의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 산 화합물로부터 기인하는 잔기이고,
    R9은 하기 화학식 3로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이고,
    <화학식 3>
    Figure 112005009150330-PAT00009
    상기 화학식 3에서, p는 0 내지 4인 정수이고, R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸기임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수지의 함량이 조성물 내 수지 총 중량을 기준으로 1 ~ 20중량%인 것을 특징으로 하는 폴리아미드이미드계 에나멜 전선 피복도료 조성물.
  4. 도체선; 및 상기 도체선 외부에 형성된 다수의 절연 피복층을 구비하는 에나멜 전선에 있어서,
    상기 도체선의 외면과 직접 접촉되는 최내층의 절연 피복층으로서
    하기 화학식 1로 표시되는 폴리아미드이미드 제1 수지; 및
    이미다졸기를 측쇄에 포함하는 트리아진 고리가 주쇄에 도입된 폴리아미드이미드 제2 수지;를 포함하여 이루어진 절연 피복층이 구비되는 것을 특징으로 하는 에나멜 전선:
    <화학식 1>
    Figure 112005009150330-PAT00010
    상기 화학식 1에서, m:n의 비율이 0.1:0.9 ~ 0.9:0.1 이고, R1 및 R2은 각각 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 알콕시기 및 할로겐으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며,
    a 및 b는 각각 0 내지 4인 정수이고,
    R3 및 R5은 각각 서로 독립적으로 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리 멜리닐 클로라이드 및 트리멜리트산 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상로부터 기인된 잔기이고,
    R4은 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3, 3'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 및 p-크실릴렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트 화합물에 기인된 잔기임.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2수지는 하기 화학식 2로 표시되는 폴리아미드이미드 수지인 것을 특징으로 하는 에나멜 전선:
    <화학식 2>
    Figure 112005009150330-PAT00011
    상기 화학식 2에서, m 및 n은 각각 서로 독립적으로 0 내지 2인 정수이고,
    R6은 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-3,3'-디이소시아네이 트, 디페닐메탄-3,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르-4,4'-디이소시아네이트, 벤조페논-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐술폰-4,4'-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, m-크실릴렌 디이소시아네이트 및 p-크실릴렌디이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 디이소시아네이트로부터 기인하는 잔기이고,
    R7와 R8은 각각 서로 독립적으로 트리멜리트산, 트리멜리트산 무수물, 트리멜리틸 클로라이드 또는 트리멜리트산의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 산 화합물로부터 기인하는 잔기이고,
    R9는 하기 화학식 3로 표시되는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이고,
    <화학식 3>
    Figure 112005009150330-PAT00012
    상기 화학식 3에서, p는 0 내지 3인 정수이고, R10 및 R11은 각각 서로 독립적으로 수소, 메틸, 에틸기임.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다수의 절연 피복층의 최외층은 윤활제가 함유된 폴리아미드이미드 수 지로 이루어진 것을 특징으로 하는 에나멜 전선.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 수지의 함량은 상기 최내층의 절연 피복층에 포함된 수지 총 중량을 기준으로 1 ~ 20 중량%인 것을 특징으로 하는 에나멜 전선.
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