KR20130141348A

KR20130141348A - 폴리이미드 수지 바니쉬 및 그것을 이용한 절연 전선, 전기 코일, 모터

Info

Publication number: KR20130141348A
Application number: KR1020127034002A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 사이토; 준 스가와라; 마사아키 야마우치; 겐고 요시다; 유지 하타나카
Original assignee: 스미토모덴코 윈테크 가부시키가이샤; 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-12-26
Also published as: CN103003332A; JP2012153848A; WO2012102121A1; US20130098656A1

Abstract

코로나 방전 개시 전압을 높게 할 수 있음과 아울러, 내열성, 기계적 강도 등의 요구 특성을 만족시킬 수 있는 절연 전선을 제공한다. 방향족 다이아민과 방향족 테트라카복실산 2무수물을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 수지를 주성분으로 하는 폴리이미드 수지 바니쉬로서, 상기 방향족 다이아민은, 방향족 에터 결합을 갖고, 벤젠환을 3개 이상 갖는 제 1 방향족 다이아민과, 하기 화학식 2로 표시되는 제 2 방향족 다이아민으로 이루어지고, 상기 폴리이미드 전구체 수지의 이미드화 후의 이미드기 농도가 25% 이상 35% 이하인, 폴리이미드 수지 바니쉬.
[화학식 2]

Description

폴리이미드 수지 바니쉬 및 그것을 이용한 절연 전선, 전기 코일, 모터{POLYIMIDE RESIN VARNISH, AND INSULATED ELECTRICAL WIRE, ELECTRICAL COIL, AND MOTOR USING SAME}

본 발명은 도체에 도포, 소부(燒付)하여 절연 피막을 형성할 수 있는 폴리이미드 수지 바니쉬, 및 이 폴리이미드 수지 바니쉬를 이용하여 형성된 절연층을 갖는 절연 전선 및 그것을 이용한 전기 코일, 모터에 관한 것이다.

모터 등의 코일용 권선(卷線)으로서 사용되는 절연 전선에 있어서, 도체를 피복하는 절연층(절연 피막)에는, 우수한 절연성, 도체에 대한 밀착성, 내열성, 기계적 강도 등이 요구되고 있다. 절연층을 형성하는 수지로서는, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리에스터이미드 수지 등이 있다.

또한 적용 전압이 높은 전기 기기, 예컨대 고전압에서 사용되는 모터 등에서는, 전기 기기를 구성하는 절연 전선에 고전압이 인가되어, 그 절연 피막 표면에서 부분 방전(코로나 방전)이 발생하기 쉽게 된다. 코로나 방전의 발생에 의해 국부적인 온도 상승이나 오존이나 이온의 발생이 야기되기 쉽게 되어, 그 결과 절연 전선의 절연 피막에 열화가 생김으로써 조기에 절연 파괴를 일으켜, 전기 기기의 수명이 짧아진다. 고전압으로 사용되는 절연 전선에는 상기의 이유에 의해 코로나 방전 개시 전압의 향상도 요구되고 있고, 그것을 위해서는 절연층의 유전율을 낮게 하는 것이 유효하다는 것이 알려져 있다.

폴리이미드 수지는 내열성이 우수하고, 또한 유전율도 비교적 낮은 재료이다. 그러나 폴리이미드 수지는 강직한 구조를 하고 있기 때문에 인장 파단 신도가 작고 유연성이 낮다고 하는 문제가 있다. 모터에 사용되는 코일에서는, 점적률(占積率)을 높이기 위해서 절연 전선을 권선(捲線)하여 코일을 형성한 후에 코일을 슬롯 중에 삽입하는 등, 절연 전선을 크게 변형시키는 가공을 하는 경우가 있다. 이때 절연층의 유연성이 낮으면 가공시에 절연 피막이 손상되기 쉬워, 전기 특성이 불량하게 되거나 절연 피막의 균열이 발생할 우려가 있다.

특허문헌 1에는 방향족 에터 구조를 갖는 폴리이미드 수지가 기재되어 있다. 구체적으로는, 4,4'-옥시다이프탈산 2무수물(ODPA) 등의 방향족 에터 구조를 갖는 산무수물과, 방향족 에터 구조를 갖는 다이아민 및 플루오렌 구조를 갖는 다이아민을 반응시켜 폴리이미드 전구체를 합성하고 있다. 방향족 에터 구조를 갖는 산무수물 및 다이아민을 이용하는 것으로 가요성을 향상시키고 있다. 또한 이러한 구조의 폴리이미드 수지는 저유전율이며 코로나 발생 억제가 우수한 절연 피막을 얻을 수 있다고 기재되어 있다.

일본 특허공개 2010-67408호 공보

폴리이미드 수지의 분자 구조 중에 방향족 에터 구조를 도입하면 피막의 유연성은 향상되지만, 방향족 에터 구조를 도입하지 않고 있는 폴리이미드 수지와 비교하여 내열성이 나빠진다고 하는 문제가 있다. 예컨대 특허문헌 1의 실시예에 기재되어 있는 폴리이미드 수지의 유리전이온도는 265℃∼302℃로, 일반적인 폴리이미드의 유리전이온도(약 400℃)에 비하여 낮게 되어 있다.

본 발명은 상기의 문제에 비추어 이루어진 것으로, 내열성을 저하시키는 일 없이 피막의 유연성을 높게 하여 내가공성을 향상시킬 수 있는 절연 피막을 형성 가능한 폴리이미드 수지 바니쉬를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한 본 발명은 상기의 폴리이미드 수지 바니쉬를 이용하여 형성된 절연층을 가져, 내열성, 기계적 강도 등의 요구 특성을 만족시킬 수 있는 절연 전선 및 그것을 이용한 전기 코일, 모터를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 방향족 다이아민과 방향족 테트라카복실산 2무수물을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 수지를 주성분으로 하는 폴리이미드 수지 바니쉬로서,

상기 방향족 다이아민은,

하기 화학식 1로 표시되는 방향족 에터 결합을 가짐과 아울러 벤젠환, 나프탈렌환 중 한쪽 또는 양쪽을 합계 3개 이상 갖는 제 1 방향족 다이아민과,

하기 화학식 2로 표시되는 제 2 방향족 다이아민으로 이루어지고,

상기 폴리이미드 전구체 수지의 이미드화 후의 이미드기 농도가 25% 이상 35% 이하인, 폴리이미드 수지 바니쉬이다(청구항 1).

폴리이미드 수지의 유연성을 높이기 위해, 방향족 에터 구조를 가짐과 아울러 벤젠환, 나프탈렌환 중 한쪽 또는 양쪽을 합계 3개 이상 갖는 제 1 방향족 다이아민을 이용한다. 제 1 방향족 다이아민은 벤젠환 또는 나프탈렌환을 3개 이상 갖고 있기 때문에 분자량이 크고 유연한 성분이다. 또한 제 1 방향족 다이아민과 병용하여 벤젠환을 2개 갖는 제 2 방향족 다이아민을 사용한다. 제 2 방향족 다이아민을 병용함으로써 폴리이미드 수지의 강도를 높일 수 있다.

또한 본 발명자들은 폴리이미드 수지의 이미드기 농도에 주목했다. 이미드기 농도는, 폴리이미드 전구체를 이미드화한 후의 폴리이미드 수지에 있어서,

(이미드기 부분의 분자량)/(전체 폴리머의 분자량)×100(%)

로 계산되는 값이다. 폴리이미드 전구체는 방향족 다이아민과 방향족 테트라카복실산 2무수물을 반응시켜 얻어지기 때문에, 각 모노머(방향족 다이아민 또는 방향족 테트라카복실산 2무수물)의 분자량이 커지면 이미드기 농도는 작게 된다. 이미드기 농도가 25%보다도 낮게 되면 내열성이 낮게 되고, 이미드기 농도가 35%보다도 커지면 유연성이 저하되는 경향이 있다. 이미드기 농도를 25% 이상 35% 이하의 범위로 하는 것으로 내열성과 유연성의 균형이 잡힌 폴리이미드 수지를 얻을 수 있다.

본원 발명에서 사용하는 제 1 방향족 다이아민은 분자량이 크기 때문에, 이것과 조합하여 사용하는 방향족 테트라카복실산 2무수물의 분자량도 크면 폴리이미드 수지 전체에서의 이미드기 농도가 작게 되어 내열성이 저하된다. 다이아민 성분으로서 상기의 제 1 방향족 다이아민 및 제 2 방향족 다이아민을 사용함과 아울러, 이미드기 농도가 25% 이상 35% 이하로 되는 분자량의 방향족 테트라카복실산 2무수물 성분을 사용하는 것으로, 내열성과 유연성을 양립 가능한 폴리이미드 수지를 얻을 수 있다. 또한 극성이 높은 이미드기의 농도가, 예컨대 캅톤으로 대표되는 일반적인 폴리이미드 수지의 이미드기 농도(36.6%)보다도 낮게 되기 때문에, 유전율이 낮은 폴리이미드를 얻을 수 있다.

상기 방향족 테트라카복실산 2무수물은 피로멜리트산 2무수물(이하, PMDA)이면 바람직하다(청구항 2). 피로멜리트산 2무수물은 비교적 분자량이 작고, 강직한 구조이기 때문에, 제 1 방향족 다이아민으로서 분자량이 크고 유연한 성분을 선택한 경우라도 폴리이미드의 이미드기 농도를 25% 이상 35% 이하로 할 수 있고, 폴리이미드 수지의 유연성과 내열성을 양립시킬 수 있다.

상기 제 1 방향족 다이아민으로서는, 2,2-비스[4-(아미노페녹시)페닐]프로페인, 1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]사이클로헥세인, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 및 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 선택하는 것이 바람직하다(청구항 3). 이들 방향족 다이아민은 분자량이 크고, 폴리이미드 수지의 유연성을 향상시킬 수 있다. 특히 산무수물로서 PMDA를 선택한 경우에는 유연성과 내열성, 기계 강도(인장 강도)의 균형이 얻어져 바람직하다.

상기 제 1 방향족 다이아민과, 상기 제 2 방향족 다이아민의 함유 비율(몰비)은 30:70∼90:10으로 하면 바람직하다(청구항 4). 50:50∼80:20이 보다 바람직하다. 제 1 방향족 다이아민량이 이 범위보다도 적은 경우는 폴리이미드 수지의 신도가 작아 유연성이 불충분해지는 경우가 있다. 또한 제 2 방향족 다이아민의 양이 이 범위보다도 적은 경우는 폴리이미드 수지 피막에 핀홀 등의 결함이 생기기 쉽고, 충분한 인성이 얻어지기 어렵게 된다.

청구항 5에 기재된 발명은, 도체 및 상기 도체를 직접 또는 다른 층을 통해서 피복하는 절연층을 갖는 절연 전선이고, 상기 절연층은 상기의 폴리이미드 수지 바니쉬를 도포, 소부하여 형성된 절연층인, 절연 전선이다. 유연성에 우수함과 아울러 내열성, 인장 강도가 우수한 폴리이미드로 형성된 절연층을 갖기 때문에, 내가공성 및 내열성이 우수한 절연 전선이 얻어진다. 또한 절연층의 유전율이 낮기 때문에, 코로나 방전 개시 전압이 높은 절연 전선이 얻어진다.

청구항 6에 기재된 발명은, 상기의 절연 전선을 권선하여 되는 전기 코일이다. 또한 청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 6에 기재된 전기 코일을 갖는 모터이다. 내가공성 및 내열성이 우수한 절연 전선을 사용하고 있기 때문에 점적률이 높은 코일이 얻어져, 코일 및 모터의 소형화가 가능해진다. 또한 고전압이 인가된 경우라도 절연 피막의 열화가 일어나기 어렵기 때문에, 수명을 길게 하는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 유연성, 인장 강도 등의 기계 강도 및 내열성이 우수한 절연 전선용의 폴리이미드 수지 바니쉬를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 절연 전선은 내열성, 기계 강도 등의 요구 특성을 만족시킬 수 있음과 아울러 코로나 방전 개시 전압을 향상시킬 수 있다.

도 1은 유전율의 측정 방법을 설명하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 절연 전선의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3a는 본 발명의 코일의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3b는 본 발명의 코일의 일례를 나타내는 모식도로, 도 3a의 A-A' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 모터의 일례를 나타내는 모식도이다.

본 발명의 폴리이미드 수지 바니쉬의 주성분인 폴리이미드 전구체 수지(폴리아믹산)는, 방향족 테트라카복실산 2무수물과 방향족 다이아민의 축합 중합에 의해서 얻어진다. 이 축합 중합 반응은, 종래의 폴리이미드 전구체의 합성과 마찬가지 조건에서 행할 수 있다.

방향족 테트라카복실산 2무수물로서는, 피로멜리트산 2무수물(PMDA), 4,4'-옥시다이프탈산 2무수물(ODPA), 3,4,3',4'-바이페닐테트라카복실산 2무수물(BPDA), 3,3',4,4'-벤조페논테트라카복실산 2무수물(BTDA), 3,3',4,4'-다이페닐설폰테트라카복실산 2무수물, 바이사이클로(2,2,2)-옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카복실산 2무수물, 1,2,4,5-사이클로헥세인테트라카복실산 2무수물, 2,2-비스(3,4-다이카복시페닐)헥사플루오로프로페인 2무수물, 5-(2,5-다이옥소테트라하이드로퓨릴)-3-메틸-3-사이클로헥센-1,2-다이카복실산 2무수물 등이 예시된다.

이 중에서도 하기 화학식 3으로 표시되는 피로멜리트산 2무수물(PMDA)은 저분자량이고 강직한 구조를 가지기 때문에, 폴리이미드 수지의 내열성을 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다.

방향족 다이아민은 제 1 방향족 다이아민과 제 2 방향족 다이아민을 병용한다. 제 1 방향족 다이아민으로서는, 방향족 에터 결합을 갖고, 벤젠환, 나프탈렌환 중 한쪽 또는 양쪽을 합계 3개 이상 갖는 것을 이용한다. 제 1 방향족 다이아민으로서는, 벤젠환을 4개 갖는 2,2-비스[4-(아미노페녹시)페닐]프로페인(BAPP), 벤젠환을 4개 갖는 1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]사이클로헥세인(4-APBZ), 벤젠환을 3개 갖는 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠(TPE-R), 벤젠환을 3개 갖는 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠(TPE-Q), 벤젠환을 3개 갖는 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠(3-APB), 벤젠환 2개와 나프탈렌환 1개를 갖는 1,5-비스(3-아미노페녹시)나프탈렌(1,5-BAPN) 등을 예시할 수 있다. 분자 중에 방향족 에터 결합을 많이 포함하는 분자를 사용하면 유연성 향상 효과가 높아진다.

이 중에서도 하기 화학식 4로 표시되는 2,2-비스[4-(아미노페녹시)페닐]프로페인(BAPP), 하기 화학식 5로 표시되는 1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]사이클로헥세인(4-APBZ), 하기 화학식 6으로 표시되는 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠(TPE-R), 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠(TPE-Q)을 바람직하게 사용할 수 있다.

제 2 방향족 다이아민으로서는, 하기 화학식 2로 표시되고, 벤젠환을 2개 갖는 방향족 다이아민을 사용한다. 구체적으로는 하기 화학식 7로 표시되는 4,4'-메틸렌다이아닐린(MDA), 하기 화학식 8로 표시되는 4,4'-다이아미노다이페닐에터(ODA)를 바람직하게 사용할 수 있다.

[화학식 2]

방향족 테트라카복실산 2무수물, 제 1 방향족 다이아민, 및 제 2 방향족 다이아민은, 이미드화 후의 이미드기 농도가 25% 이상 35% 이하가 되도록 선택한다. 이미드기 농도는 폴리이미드 전구체를 이미드화한 후의 폴리이미드 수지에 있어서,

(이미드기 부분의 분자량)/(전체 폴리머의 분자량)×100

으로 계산되는 값이다. 구체적으로는 이하의 방법으로 이미드기 농도를 계산한다.

방향족 테트라카복실산 2무수물, 방향족 다이아민의 분자량으로부터 유닛 단위에서의 이미드기 농도를 계산한다. 예컨대 하기 화학식 9로 표시되는 폴리이미드의 경우, 이미드기 농도는

이미드기 분자량=70.03×2=140.06

유닛 분자량=894.96이 되기 때문에,

이미드기 농도(%)=(140.06)/(894.96)×100=15.6%

가 된다. 제 1 방향족 다이아민을 함유하는 유닛의 이미드기 농도와 제 2 방향족 다이아민을 함유하는 이미드기 농도를 각각 구하고, 제 1 방향족 다이아민과 제 2 방향족 다이아민의 함유 비율을 곱하여 폴리이미드 전체의 이미드기 농도를 계산한다.

상기의 방향족 테트라카복실산 2무수물, 제 1 방향족 다이아민, 제 2 방향족 다이아민을 혼합하여 반응시킨다. 제 1 방향족 다이아민과 제 2 방향족 다이아민의 혼합 비율은 30:70∼90:10(몰비)으로 한다. 50:50∼80:20이 보다 바람직하다. 또한 방향족 다이아민의 합계량(당량)과, 방향족 테트라카복실산 2무수물의 합계량(당량)을 약 1:1로 하면 반응이 양호하게 진행되어 바람직하다. 또 본 발명의 취지를 손상시키지 않는 범위로, 상기의 방향족 테트라카복실산 2무수물, 제 1 방향족 다이아민, 제 2 방향족 다이아민 이외의 산무수물 성분, 다이아민 성분을 병용하더라도 좋다. 각각의 재료를 혼합하고, 유기 용매 중에서 가열하여 반응시켜 폴리이미드 전구체 수지를 얻는다.

유기 용매로서는, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-다이메틸폼아마이드, N,N-다이메틸아세트아마이드, 다이메틸설폭사이드, γ-뷰티로락톤 등의 비양성자성 극성 유기 용매를 사용할 수 있다. 이들 유기 용매는 단독으로 이용하여도 2종 이상을 조합하여도 좋다.

유기 용매의 양은, 방향족 산무수물 성분, 방향족 다이아민 성분 등을 균일하게 분산시킬 수 있는 양이면 되고, 특별히 제한되지 않지만, 통상 이들 성분의 합계량 100질량부당 100질량부∼1000질량부(수지 농도로 10%∼50% 정도가 되도록) 사용한다. 유기 용매량을 적게 하면 완성된 폴리이미드 수지 바니쉬의 고형분량이 많아져, 비용 저감에 유효하다.

폴리이미드 수지 바니쉬에는 안료, 염료, 무기 또는 유기의 필러, 윤활제, 밀착 향상제 등의 각종 첨가제나 반응성 저분자, 상용화제 등을 첨가하여도 좋다. 또한, 본 발명의 취지를 손상시키지 않는 범위로 다른 수지를 혼합하여 사용할 수도 있다.

폴리이미드 수지 바니쉬를 도체 상에 직접 또는 다른 층을 통해서 도포, 소부하여 절연층을 형성한다. 소부 공정에서 폴리이미드 전구체 수지가 이미드화하여 폴리이미드로 된다. 도포, 소부는 통상의 절연 전선의 제조와 마찬가지로 행할 수 있다. 예컨대, 도체에 수지 바니쉬를 도포한 후, 설정 온도를 350∼500℃로 한 노내를 1패스당 5∼10초간 통과시켜 소부하는 작업을 수회 반복하여 절연층을 형성한다. 절연층의 두께는 10㎛∼150㎛로 한다.

도체로서는, 구리나 구리 합금, 알루미늄 등을 사용할 수 있다. 도체의 크기나 그 단면 형상은 특별히 한정되지 않지만, 환선(丸線)의 경우는 도체 직경이 100㎛∼5mm인 것이, 평각선(平角線)의 경우는 1변의 길이가 500㎛∼5mm인 것이 일반적으로 사용된다.

절연층은 단층이어도 다층이어도 좋다. 절연층이 단층인 경우는 상기의 폴리이미드 수지 바니쉬를 도포, 소부하여 형성된 절연층만이 절연층이 된다. 절연층을 다층으로 하는 경우는, 상기의 폴리이미드로 이루어지는 절연층의 형성 전 또는 형성 후에 다른 절연층을 형성한다. 다른 절연층을 형성하는 수지로서는 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리에스터이미드, 폴리우레탄, 폴리에터이미드 등 임의의 수지를 사용할 수 있다.

또한, 절연층으로서, 최외층에 표면 윤활층을 가지면 가공성이 향상되어 바람직하다. 또한 절연 전선의 외측에 표면 윤활유를 도포하여도 좋다. 이 경우는 더욱 인서트성이나 가공성이 향상된다.

도 2는 본 발명의 절연 전선의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도체(1)의 외측에 다층의 절연층이 있고, 절연층은 도체측으로부터 제 1 절연층(2), 제 2 절연층(3), 표면 윤활층(4)으로 되어있다. 예컨대 밀착 향상제를 첨가한 폴리아마이드이미드 수지 바니쉬를 도포, 소부하여 제 1 절연층(2)을 형성하고, 본 발명의 폴리이미드 수지 바니쉬를 도포 소부하여 제 2 수지층(3)을 형성한다. 또 본 발명의 절연 전선은 이 형상에 한정되는 것이 아니다.

도 3a는 본 발명의 전기 코일의 일례를 나타내는 모식도이며, 도 3b는 도 3a의 A-A' 단면도이다. 자성 재료로 이루어지는 코어(13)의 외측에 절연 전선(11)을 권선하여 전기 코일(12)이 형성된다. 코어와 전기 코일로 이루어지는 부재는, 모터의 로터나 스테이터로서 사용된다. 예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이, 코어(13)와 전기 코일(12)로 이루어지는 분할 스테이터(14)를 복수 조합하여 환상으로 배치한 스테이터(15)를, 모터의 구성 부재로서 사용한다.

실시예

다음으로 본 발명을 실시예에 근거하여 더욱 상세히 설명한다. 또 본 발명의 범위는 이 실시예에만 한정되는 것이 아니다.

(실시예 1∼8, 비교예 1∼6)

(폴리이미드 전구체 수지의 제작)

표 1 및 표 2에 나타내는 종류와 양의 방향족 다이아민을 N-메틸피롤리돈에 용해시킨 후, 표 1에 나타내는 종류와 양의 방향족 테트라카복실산 무수물을 가하여 질소 분위기하 실온에서 1시간 교반했다. 그 후 60℃에서 20시간 교반하여 반응을 끝내고, 실온까지 냉각하여 폴리이미드 수지 바니쉬를 수득했다. 또 표 1에 기재하고 있는 배합량의 수치는 몰비이다. 또한 각 성분의 분자량으로부터 계산한 이미드기 농도를 표 1 중에 기재하고 있다.

(절연 전선의 제작)

폴리이미드 수지 바니쉬를 도체경(직경) 약 1mm의 도선의 표면에 통상적 방법에 의해서 도포, 소부하여 두께 약 40㎛의 절연층을 형성하여, 실시예 1∼8, 비교예 1∼6의 절연 전선을 제작했다.

(유리전이온도의 평가)

수득된 절연 전선으로부터 도체를 제거하여 튜브상의 절연층으로 하고, 동적 점탄성 측정 장치(DMS)를 이용하여 온도 범위 20℃∼500℃, 승온 속도 10℃/분으로 유리전이온도를 측정했다.

(기계 특성의 평가)

수득된 절연 전선으로부터 도체를 제거하여 튜브상의 절연층으로 하고, 인장 시험기를 이용하여 척간 거리 20mm, 10mm/min에서 인장 시험을 행하여, 파단 신도를 측정했다.

(유전율의 측정)

수득된 각 절연 전선에 대하여, 절연층의 유전율을 측정했다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 절연 전선의 표면 3개소에 은 페이스트를 도포하여 측정용의 샘플을 제작했다(도포 폭은 양단 2개소가 10mm, 중앙 부분이 100mm이다). 도체와 은 페이스트 사이의 정전 용량을 LCR 미터로 측정하여, 측정한 정전 용량의 값과 피막의 두께로부터 유전율을 산출했다. 또 측정은 온도 30℃, 습도 50%의 조건에서 행했다. 이상의 평가 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(주) mTBHG: 2,2'-다이메틸-4,4'-다이아미노바이페닐

벤젠환을 2개 갖는 방향족 다이아민과 벤젠환을 3개 이상 갖는 방향족 다이아민을 사용하고, 이미드기 농도를 25% 이상 35% 이하로 한 실시예 1∼실시예 8의 폴리이미드 피막은, 모두 유리전이온도가 300℃ 이상이며 피막 신도도 100% 이상 있어, 내열성과 유연성을 양립하고 있다. 또한 유전율도 2.9∼3.1로, 일반적인 폴리이미드 수지의 유전율보다도 낮게 되어 있다.

비교예 1은 벤젠환을 3개 이상 갖는 방향족 다이아민을 사용하지 않고 있기 때문에, 유리전이온도는 높지만 피막 신도가 100%보다도 작다. 비교예 2는 벤젠환을 2개 갖는 제 1 방향족 다이아민을 사용하지 않고, 벤젠환이 하나인 파라페닐렌다이아민(PPD)을 사용하고 있다. 비교예 1과 마찬가지로 유리전이온도는 높지만 피막 신도가 작다. 비교예 3 및 비교예 4는 벤젠환을 3개 이상 갖는 제 2 방향족 다이아민만을 사용하고 있다. 피막의 강도가 낮아 균열이 생기고 피막 신도는 측정 불가능했다.

비교예 5도 벤젠환을 3개 이상 갖는 제 2 방향족 다이아민만을 사용하고 있다. 또한, 산 성분으로서, 분자 내에 방향족 에터 결합을 갖는 4,4'-옥시다이프탈산 2무수물(ODPA)을 사용하고 있기 때문에 피막 신도는 100% 이상이지만, 유리전이온도가 낮아 내열성이 뒤떨어진다. 비교예 6은 벤젠환을 2개 갖는 제 1 방향족 다이아민과 벤젠환을 3개 이상 갖는 제 2 방향족 다이아민을 조합하여 사용하고 있지만, 이미드기 농도가 35%보다도 크기 때문에, 피막 신도가 100%보다도 작아 유연성이 뒤떨어진다.

1: 도체
2: 제 1 절연층
3: 제 2 절연층
4: 표면 윤활층
11: 절연 전선
12: 전기 코일
13: 코어
14: 분할 스테이터
15 스테이터

Claims

방향족 다이아민과 방향족 테트라카복실산 2무수물을 반응시켜 얻어지는 폴리이미드 전구체 수지를 주성분으로 하는 폴리이미드 수지 바니쉬로서,
상기 방향족 다이아민은,
하기 화학식 1로 표시되는 방향족 에터 결합을 가짐과 아울러 벤젠환, 나프탈렌환 중 한쪽 또는 양쪽을 합계 3개 이상 갖는 제 1 방향족 다이아민과,
하기 화학식 2로 표시되는 제 2 방향족 다이아민으로 이루어지고,
상기 폴리이미드 전구체 수지의 이미드화 후의 이미드기 농도가 25% 이상 35% 이하인, 폴리이미드 수지 바니쉬.
[화학식 1]

[화학식 2]
제 1 항에 있어서,
상기 방향족 테트라카복실산 2무수물이 피로멜리트산 2무수물인 폴리이미드 수지 바니쉬.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 방향족 다이아민이, 2,2-비스[4-(아미노페녹시)페닐]프로페인, 1,1-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]사이클로헥세인, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 및1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 폴리이미드 수지 바니쉬.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 방향족 다이아민과, 상기 제 2 방향족 다이아민의 함유 비율(몰비)이 30:70∼90:10인 폴리이미드 수지 바니쉬.
도체 및 상기 도체를 직접 또는 다른 층을 통해서 피복하는 절연층을 갖는 절연 전선으로서, 상기 절연층은, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리이미드 수지 바니쉬를 도포, 소부하여 형성된 절연층인 절연 전선.
제 5 항에 기재된 절연 전선을 권선(捲線)하여 되는 전기 코일.
제 6 항에 기재된 전기 코일을 갖는 모터.