KR20140102124A

KR20140102124A - 기포층이 있는 절연 전선, 전기 기기 및 기포층이 있는 절연 전선의 제조방법

Info

Publication number: KR20140102124A
Application number: KR1020137033711A
Authority: KR
Inventors: 마코토 오야; 다이스케 무토; 마코토 오노데라; 게이이치 도미자와
Original assignee: 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤; 후루카와 마그넷트 와이야 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-08-21
Also published as: KR101642175B1; EP2824674B1; US20140354394A1; WO2013133333A1; US9196401B2; MY163248A; CN103650065A; JP5391365B1; CA2864071A1; EP2824674A4; JPWO2013133333A1; TW201346942A; CN103650065B; TWI523049B; EP2824674A1; CA2864071C

Abstract

도체상에, 직접 혹은 다른 절연층을 통해서 열경화성 수지를 절연 피막에 가지는 절연 전선으로서, 열경화성 수지의 절연 피막이, 열경화성 수지 니스의 소부에 의해 기포를 포함하는 층으로 되며, 그 기포를 포함하는 층의 상층 혹은 하층에 기포를 포함하지 않는 층이 형성되고 있는 절연 전선.

Description

기포층이 있는 절연 전선, 전기 기기 및 기포층이 있는 절연 전선의 제조방법{INSULATED ELECTRIC WIRE HAVING BUBBLE LAYER THEREIN, ELECTRIC DEVICE, AND METHOD FOR PRODUCING INSULATED ELECTRIC WIRE HAVING BUBBLE LAYER THEREIN}

본 발명은 각종 전기 기기에 사용되는 절연 전선에 관한 것이다. 또 본 발명은 절연 전선이 사용된 전기 모터나 변압기 등 전기 기기에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 절연 전선의 제조방법에 관한 것이다.

종래부터, 도체를 절연 피막으로 피복한 절연 전선은, 모터나 변압기 등의 각종 전기 기기용의 전기 코일에 사용되고 있다. 이 전기 코일을 형성하는 절연 전선에는, 도체에 대한 밀착성, 전기 절연성 및 내열성이 필요하게 되고 있다. 특히 근래는, 우주용 전기 기기, 항공기용 전기 기기, 원자력용 전기 기기, 에너지용 전기 기기, 자동차용 전기 기기에 있어서는, 소형화 또는 경량화와 함께, 고성능화가 요구되고 있다. 예를 들면, 모터 등의 회전 전기 기기 또는 변압기에는, 종래에도 증가하여 고출력화가 요구되고 있다.

그런데 회전 전기 기기는, 코어에 권회(卷回)한 절연 전선을 슬롯에 밀어넣어 제조되고 있다. 이 슬롯 중에 가능한 한 많은 절연 전선을 넣어야 하므로, 큰 압력이 에나멜 선에 더해진다. 그 때문에, 절연 피막의 피막(皮膜)을 강하게 해야 한다. 단지 수지의 강도에는 한계가 있기 때문에 그 충격을 흡수하는 구조를 만들 필요가 있다.

또한 절연 전선의 절연 피막의 박막화에의 요구가 높아지고 있다. 그래서 절연 전선의 절연 파괴 전압의 향상이 요구되고 있다. 또 박막의 절연 피막을 가지는 절연 전선을 슬롯에 밀어넣을 때에, 상기 절연 피막의 손상이 저감된 절연 전선이 요구되고 있다.

또한, 회전 전기 기기 가동시에 고전압이 인가되면, 절연 전선과 슬롯과의 사이나 절연 전선끼리의 사이에서 코로나 방전이 발생하는 경우가 있다. 인가 전압이 그다지 높지 않은 경우는, 절연 전선에는 내(耐)코로나 방전성에의 요구는 높지 않았다. 그러나, 고출력의 회전 전기 기기에서는 고전압이 인가되기 때문에, 내코로나 방전성이 우수한 부분 방전 개시전압이 높은 절연 전선이 요구되고 있다.

절연 전선의 부분 방전 개시전압을 향상시키려면, 절연 피막을 두껍게 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 절연 전선의 박막화의 요구로, 절연 피막을 두껍게 하는 것은 곤란하다. 또 절연 전선은, 통상, 수지 니스(resin varnish)를 도체에 여러차례에 걸쳐 도포소부(塗布燒付)를 행하여 제조된다. 절연 피막을 두껍게 하기 위해서는, 제조공정에 있어서, 소부로(燒付爐)를 통과하는 회수가 많아지기 때문에, 도체인 구리 표면의 산화동으로 이루어진 피막 두께가 성장하고, 이것에 기인하여 도체와 절연 피막과의 밀착력이 저하한다.

또한 절연 전선의 부분 방전 개시전압을 향상시키는 다른 방법으로는 유전율이 낮은 수지를 절연 피막에 사용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 유전율이 낮은 수지는 통상적으로 표면 자유에너지가 낮고, 도체와의 밀착성이 뒤떨어지기 때문에 사용하는 것은 곤란하다.

또한, 절연 피막에 입자를 배합함으로써, 내코로나 방전성을 향상시킨 절연 전선이 제안되어 있다. 예를 들면, 절연 피막 중에 알루미나, 실리카, 산화크롬 등의 입자를 함유시킨 것(특허문헌 1 및 2 참조), 또는 절연 피막 중에 탄화질소나 질화규소를 함유시킨 것(특허문헌 3 참조)이 제안되어 있다. 이들의 절연 전선은, 입자를 함유하는 절연 피막에 의해, 코로나 방전에 의한 침식 열화를 저감하는 것이다. 그러나 이들의 입자를 함유한 절연 피막을 가지는 절연 전선은, 피막의 가요성(可撓性)이 저하하고, 피막 표면이 까칠까칠해지는 일이 많다. 이 피막 표면의 껄끔거림에 의해, 절연 전선은 슬롯에 밀어넣기 어렵다. 이 때문에, 경우에 따라서는, 절연 전선은 내마모성이 열화하고, 절연 피막에 손상이 생기기 쉽다.

또한, 절연 전선의 유전율을 낮게 하기 위해서 열가소성 수지의 배치식(batch) 발포를 이용하는 것(특허문헌 4 참조)이 제안되어 있다. 예를 들면 폴리페닐렌설파이드 수지에 고압 조건하에서 이산화탄소를 포함하게 하여 발포시키고 있다. 그러나 이 방법에서는 열가소성 수지 내의 기포가 압축 성형에 의하여 손상되어 버리고, 또한 내열 온도가 낮은 문제가 있었다.

또한, 폴리이미드 전구체를 발포화시키는 니스에 수용성의 알코올이나 에테르, 물을 니스 첨가하는 것이 제안되고 있지만, 이러한 방법은 저비점 알코올 또는 에테르를 사용하기 때문에 첨가제가 폴리이미드 전구체와 우선적으로 반응하고, 분자량이 작아져서 충분한 내열성을 얻을 수 없는 것으로 알려져 있다(특허문헌 5 참조).

또한, 절연 피막이 열가소성 수지를 함유하는 열경화성 수지 조성물의 경화물로 형성되고, 상기 절연 피막이 미세한 기공을 가지는 절연 전선의 기술이 특허문헌 6에 기재되어 있다. 그러나 이 기술에서는 열경화성 수지가 기포를 포함하는 것이 아니다. 열가소성 수지를 함유하는 열경화성 수지 니스를 도포하고, 소부하여 형성된 그물코 구조 중의 열가소성 수지 입자 중에 기포가 형성되는 것이다.

특허문헌 1 : 일본공개특허공보 소 57-2361호 특허문헌 2 : 일본공개특허공보 평 2-106812호 특허문헌 3 : 일본공개특허공보 평 11-130993호 특허문헌 4 : 일본특허출원 2010-070068호 명세서 특허문헌 5 : 일본특허 제3414479호 특허문헌 6 : 일본공개특허공보 2011-238384호

본 발명의 과제는, 높은 부분 방전 개시전압과 내열성을 가지며, 또한 가공시에 절연 피막에 걸리는 스트레스를 경감하는 에나멜 선을 제공하는 것이다. 또 본 발명의 과제는, 절연 전선을 이용하여 이루어진 수명 특성이 우수한 전기 기기를 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명의 과제는, 절연 전선의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토하였다.

본 발명자들은, 유전율을 저하시켜서 부분 방전 개시전압을 증가시키는 방법으로서, 에나멜 절연 전선의 절연 피막에 기포를 함유시키는 것에 대하여 검토하였다. 이 방법을 이용함으로써, 충격 흡수의 효과도 전망할 수 있다. 검토 결과, 에나멜 수지 니스에 발포제로서, 니스의 유기용제 성분에 균일 분산하는, 니스의 용제 성분보다 비점이 높은 용제(고비점 용제)를 함유시킴으로써, 미세한 기포를 가지는 절연 전선이 얻어지는 것을 발견하였다. 즉, 상기 니스의 주된 용제 성분인 유기용제와 적어도 1 종류의 고비점 용제를 포함하는, 3 종류 이상의 용제를 혼합하여 이용한 경우에, 기포를 포함하는 절연 전선용 피막을 형성하는 니스가 되는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 절연 전선으로 함으로써, 모터로서 사용할 수 없게 되는 정도로 절연 파괴 전압을 저하시키지 않고, 부분 방전 개시전압을 증가시킬 수 있으며, 또 내마모성이 우수하게 된다.

본 발명은 이 지견(知見)에 기초하여 이루어진 것이다.

(1) 도체상에, 직접 혹은 다른 절연층을 통해서 열경화성 수지를 절연 피막에 가지는 절연 전선으로서, 열경화성 수지의 절연 피막이, 열경화성 수지 니스의 소부(燒付)에 의해 기포를 포함하는 층으로 되며, 그 기포를 포함하는 층의 상층 혹은 하층에 기포를 포함하지 않는 층이 형성되어 있는 절연 전선.

(2) 도체상에, 직접 혹은 다른 절연층을 통해서, 열경화성 수지의 니스의 소부 공정 중에 발포시켜서 형성된 기포를 포함하는 열경화성 수지층을 절연층으로서 가지는 절연 전선으로서, 상기 기포를 포함하는 열경화성 수지로 이루어진 절연층은 평균 기포지름이, 10㎛ 이하이고, 그 기포를 포함하는 절연층의 상층 및/또는 하층에 두께 1㎛ 이상의, 기포를 포함하지 않는 절연층이 배치되어 있으며, 상기 열경화성 수지로 이루어진 기포를 포함하는 절연층이 1회 이상 적층되어 있는 (1)에 기재된 절연 전선.

(3) 상층 및/혹은 하층에 두께 1㎛ 이상의 기포를 포함하지 않는 층과 기포를 포함하는 층의 조합으로 구성되어 있는 기포를 포함하는 층이 2회 이상 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 절연 전선.

(4) 열경화성 수지의 니스가, 혼합 용제로서, 열경화성 수지의 용제와 기포 형성제와, 열경화성 수지의 용제보다 비점이 높은 용제를 포함하는 (1)~(3) 중의 어느 하나에 기재된 절연 전선.

(5) 상기 열경화성 수지가 폴리아미드이미드 수지인 것을 특징으로 하는 (1)~(4) 중의 어느 하나에 기재된 절연 전선.

(6) 상기 기포를 포함하는 열경화성 수지층에 열가소성 수지가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 (1)~(5) 중의 어느 하나에 기재된 절연 전선.

(7) 도체상에, 직접 혹은 다른 절연층을 통해서, 열경화성 수지의 니스를 도포하고, 소부하여 이 열경화성 수지의 니스의 소부 공정 중에 발포시키고, 열경화성 수지로 이루어진 기포를 포함하는 층을 절연층으로서 가지며, 상기 기포를 포함하는 절연층은 평균 기포지름이, 10㎛ 이하이고, 그 기포를 포함하는 절연층의 상층 및/또는 하층에 두께 1㎛ 이상의, 기포를 포함하지 않는 절연층이 배치되어 있으며, 상기 열경화성 수지로 이루어진 기포를 포함하는 절연층이 1회 이상 적층되어 있는 절연 전선의 제조방법.

(8) 기포 형성용의 고비점 용매는 열경화성 수지의 용매보다 고비점이고, 열경화성 수지의 니스에 1 종류로 첨가되는 경우에는 고비점 용매는 기포핵제와 발포제 양쪽의 역할을 가지거나, 2 종류 이상의 고비점 용매를 사용하여 니스에 첨가되는 경우에는, 발포제와 기포핵제로서 따로 따로 작용시키는 (7)에 기재된 절연 전선의 제조방법.

(9) 상기 열경화성 수지의 니스가 비점이 160℃ 이상의 적어도 3종의 혼합 용매를 이용한 열경화성 수지의 니스인 (7) 또는 (8)에 기재된 절연 전선의 제조방법.

(10) (1)~(6) 중의 어느 하나에 기재된 절연 전선을, 전기·전자기기에 구비된 변압기의 코일 및/또는 회전기의 모터 코일에 사용한, 전기·전자기기.

본 발명은, 높은 부분 방전 개시전압과 내열성을 가지고, 내가공성이 우수한 절연 전선을 제공할 수 있다. 또 본 발명은, 절연 전선을 이용하여 이루어진 수명 특성이 우수한 전기 기기를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은, 상기 절연 전선의 제조방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은, 적당히 첨부의 도면을 참조하여, 하기의 기재로부터 보다 밝혀질 것이다.

도 1은 본 발명의 절연 전선의 일실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 절연 전선의 또 다른 일실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 절연 전선의 또 다른 일실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 4a는 실시예 2, 도 4b는 실시예 3, 도 4c는 실시예 6으로 제작한 절연 전선의 단면도이다.

도면을 참조하여 본 발명의 절연 전선의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 절연 전선의 바람직한 일실시 형태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 3에서, 10은 절연 전선을 나타내고, 11은 도체, 12는 기포를 가지는 절연층, 13, 14는 기포를 포함하지 않는 절연층, 14는 기포를 가지는 절연층, 15, 16은 기포를 포함하지 않는 절연층이다. 동 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 절연 전선(10)은, 도체(11)의 외주(外周)에 절연층(16), 절연층(12)이 피복되어 있다. 절연층(12)은 소부에 의하여 기포를 포함하는 열경화성 수지 피막으로 되는 수지 니스를 직접 또는 간접적으로 도체 외주에 도포하고, 그 후 소부하여 형성된 절연층을 적어도 1층 가지고 있다. 또한 그 절연층(12)의 외측에 절연층(13)을 가지고 있는 구조를 나타내고 있다. 절연층(12)은, 상기 절연층 내에 미세한 기공(도시 하지 않음)을 가지고 있다. 절연층(14)도 이것과 마찬가지이다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 4×10⁹~7×10¹¹개/㎤, 보다 바람직하게는 8×10⁹~5×10¹¹개/㎤로 한다. 기포의 분포 밀도가 너무 크면 에나멜 선에 필요한 내(耐)손상성 등 기계 강도가 저하하고, 너무 작으면 유전율 저하의 효과를 얻기 어렵다.

도체 형상은 도 2에 나타내는 바와 같이, 단면이 사각형으로 모서리가 둥근 것이라도 좋다. 이것을 제 2의 실시형태로서 설명하면, 절연 전선(20)에 있어서, 21은 도체, 22는 기포를 포함하지 않는 절연층, 23은 기포를 가지는 절연층, 24는 기포를 포함하지 않는 절연층, 25는 기포를 가지는 절연층이다. 이 형태의, 기포를 가지는 절연층(23,25)은 제 1의 실시형태의 절연층(12, 14)과 같은 구조이며, 같은 방법으로 기포를 생성시켜서 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 절연 전선의 다른 바람직한 일실시 형태를 나타낸다. 도 3과 같은 부호는 같은 것을 나타낸다.

［절연 전선의 구성］

본 발명에 있어서 도체는, 예를 들면, 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 그들의 조합 등, 종래부터 절연 전선의 도체로서 사용되고 있는 것을 들 수 있다.

절연 기포를 포함하는 절연층을 가지는 절연 전선의 형성은 다음과 같이 하여 행할 수 있다.

도체로서 상기 것을 이용하고, 그 주위에 니스를 도포한다. 니스의 조제에 있어서는, 특정의 유기용제와 적어도 1 종류의 고비점 용제를 포함하는 3 종류 이상의 용제를 혼합한 경우에, 기포를 포함하는 층을 포함하는 절연 전선용 피막을 형성하는 니스로 되는 것을 이용한다. 그 다음에 이 니스를 도체상에 피복한다. 그 다음에 니스를 가열하여 유기용제를 기화시켜서 도포 니스 중에 기포를 형성시킨다. 니스의 도포는 도체상에 직접 도포하거나, 그들 사이에 다른 수지층을 개재시켜서 행할 수 있다.

상기 유기용매는 열경화성 수지를 용해시키는 용매로서 작용한다. 이 유기용매로는 열경화성 수지의 반응을 저해하지 않는 한 특별한 제한은 없고, 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드계 용매, N,N-디메틸에틸렌우레아, N,N-디메틸프로피렌우레아, 테트라메틸 요소 등의 요소계 용매, γ-부티롤락톤, γ-카프롤락톤 등의 락톤계 용매, 프로필렌 카보네이트 등의 카보네이트계 용매, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 용매, 초산에틸, 초산 n-부틸, 부틸셀로솔브아세테이트, 부틸카비톨아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸카르비톨아세테이트 등의 에스테르계 용매, 디글림, 트리글림, 테트라글림 등의 글림계 용매, 톨루엔, 크실렌, 시클로헥산 등의 탄화수소계 용매, 설포란 등의 설폰계 용매 등을 들 수 있다. 이들 중에서는 고 용해성, 고 반응 촉진성 등의 점에서 아미드계 용매, 요소계 용매가 바람직하고, 가열에 의한 가교 반응을 저해하기 쉬운 수소 원자를 가지지 않는 등의 점에서, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸에틸렌우레아, N,N-디메틸프로피렌우레아, 테트라메틸 요소가 보다 바람직하고, N-메틸-2-피롤리돈이 특히 바람직하다. 이 유기용제의 비점은, 바람직하게는 160℃~250℃, 보다 바람직하게는 165℃~210℃의 것이다.

기포 형성용으로 사용 가능한 고비점 용제는 비점이 바람직하게는 180℃~300℃, 보다 바람직하게는 210℃~260℃의 것이다. 이것 중 적어도 1개가 기포핵제로서 작용한다. 구체적으로는, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등을 이용할 수 있다. 기포지름의 격차가 작은 점에 있어서 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르가 보다 바람직하다. 또한, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디프로필렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸메틸에테르, 디프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 부틸메틸에테르, 트리프로필렌 글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노비닐에테르, 트리에틸렌 글리콜 디프로필에테르, 테트라에틸렌 글리콜 메틸프로필에테르, 테트라에틸렌 글리콜 메틸비닐에테르, 디에틸렌 글리콜 디프로필에테르, 디에틸렌 글리콜 디비닐에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노페닐에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 부틸메틸에테르, 폴리에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 폴리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸에테르 등을 사용할 수 있다. 상기 중에서 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 등이 기포핵제로서 바람직하다. 고비점 용매의 적어도 2종의 바람직한 조합은, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르와 디에틸렌 글리콜 디부틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸에테르와 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르와 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 부틸메틸에테르와 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 보다 바람직하게는 디에틸렌 글리콜 디부틸에테르와 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르와 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르의 조합을 포함한다.

기포 형성용의 고비점 용매는 열경화성 수지의 용매보다 고비점인 것이 필요하고, 1 종류로 니스에 첨가되는 경우에는 열경화성 수지의 용매보다 10℃ 이상 높은 것이 바람직하다. 또한, 1 종류로 사용한 경우에는 고비점 용매는 기포핵제와 발포제의 양쪽의 역할을 가지는 것을 알 수 있다. 한편, 2 종류 이상의 고비점 용매를 사용한 경우에는, 가장 높은 비점의 것이 발포제, 열경화성 수지의 용매와 가장 높은 비점을 가지는 고비점 용매와의 중간의 비점을 가지는 기포 형성용의 고비점 용매가 기포핵제로서 작용한다. 가장 비점이 높은 용매는 열경화성 수지의 용매보다 20℃ 이상 높은 것이 바람직하고, 30~50℃인 것이 보다 바람직하다. 중간의 비점을 가지는 기포 형성용 고비점 용매는, 발포제로서 작용하는 용매의 비점과 열경화성 수지의 용매의 중간에 비점이 있으면 좋고, 바람직하게는 발포제의 비점과 10℃ 이상의 비점차이를 가지고 있는 것이 바람직하다. 중간 비점을 가지는 기포 형성용 고비점 용매는 발포제로서 작용하는 용매보다 열경화성의 용해도가 높은 경우, 니스 소부 후에 균일한 기포를 형성시킬 수 있다.

상기 유기용제와 적어도 1 종류의 고비점 용제 중에서 선택되는 3 종류 이상 혼합을 한 경우에, 기포층을 포함하는 절연층을 가지는 절연 전선용 피막을 형성하는 니스로 되는 것을 알 수 있었다.

본 발명에 의하여 고 발포화가 가능하고, 즉, 현저한 피막의 저 유전율화를 달성할 수 있는 것이다. 그 이유를 이하에 서술한다.

비유전율로부터 발포 배율의 산출이 가능하다. 일반적으로, 발포체의 발포 배율과 비유전율의 관계는 아래 식(A.S.Windeler의 식)으로 나타내는 것이 알려져 있다.

[수학식 1]

발포체의 비유전율 ε*

절연체의 비유전율 ε_i

발포(공기)의 비유전율 ε_a(=1)

발포의 용적비 F［%］

여기서, 발포 배율(배)=1/(1-F/100)로 산출할 수 있다.

상기와 같이 계산한 본 발명에 있어서의 피막의 발포 배율은, 베이스 폴리머가 PAI의 경우에 약 1.2~1.7배이다.

이와 같이, 본 발명에 의하여 고 발포화가 가능하고, 현저한 피막의 저 유전율화를 달성할 수 있다.

본 발명에 있어서 절연 피막으로는 열경화성 수지를 이용하지만, 후술하는 폴리아미드이미드 수지 등이 바람직하게 이용된다.

폴리아미드이미드 수지로서는, 시판품(예를 들면, HI406(히타치카세이(日立化成)(주) 사제의 상품명 등)을 이용하거나, 통상의 방법에 의해, 예를 들면 극성 용매 중에서 트리카르복실산 무수물과 디이소시아네이트 종류를 직접 반응시켜서 얻은 것을 이용할 수 있다.

폴리이미드로서는, 예를 들면, U이미드(유니티카 사제 상품명), U-니스(우베코우산(宇部興産) 사제 상품명), HCI 시리즈(히타치카세이사 상품명), 오람(미츠이카가쿠(三井化學) 사제 상품명) 등을 사용할 수 있다.

상기 열경화성 수지는, 1종을 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 좋다. 본 발명에 있어서는, 본 발명의 취지를 해치지 않는 범위 내에서, 결정화핵제, 결정화 촉진제, 기포화핵제, 소포제, 계면활성제, 산화 방지제, 대전 방지제, 자외선 방지제, 광안정제, 형광증백제, 안료, 염료, 상용화제, 윤활제, 강화제, 난연제, 가교제, 가교조제, 가소제, 증점제, 감점제 및 엘라스토머 등의 각종 첨가제를 배합해도 좋다.

또한, 열경화성 수지에는 유리 전이 온도가 높은 열가소성 수지를 혼합해도 좋다. 열가소성 수지를 함유함으로써 가요성, 신장 특성이 개선된다. 첨가량은 수지 고형분의 5wt%~50wt%가 바람직하다.

이 목적으로 사용 가능한 열가소성 수지로서는, 폴리에테르이미드, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐설폰 및 폴리이미드로부터 선택된 적어도 1종으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 폴리에테르이미드로서는, 예를 들면, 우르템(GE플라스틱 사제, 상품명) 등을 사용할 수 있다. 폴리에테르설폰으로서는, 예를 들면, 스미카엑셀 PES(스미토모카가쿠(住友化學) 사제, 상품명), PES(미츠이카가쿠 사제, 상품명), 울트라 존 E(BASF 재팬 사제, 상품명), 레이델 A(소르베이 어드벤스트폴리머즈 사제, 상품명) 등을 사용할 수 있다. 폴리페닐렌 에테르로서는, 예를 들면, 자이론(아사히카세이(旭化成) 케미컬즈 사제, 상품명), 유피에스(미츠비시(三菱) 엔지니어링 플라스틱스 사제, 상품명) 등을 사용할 수 있다. 폴리페닐설폰으로서는, 예를 들면, 레이델 R(소르베이 어드벤스트폴리머 사제, 상품명) 등을 사용할 수 있다. 폴리이미드로서는, 예를 들면, U-니스(우베코우산 사제, 상품명), HCI 시리즈(히타치카세이 사제, 상품명), U이미드(유니티카 사제, 상품명), 오람(미츠이카가쿠 사제, 상품명) 등을 사용할 수 있다. 용제에 녹기 쉬운 점에 있어서 폴리페닐설폰, 폴리에테르이미드가 보다 바람직하다.

［절연 전선의 제작］

본 발명의 절연 전선은, 도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 절연층은, 미세한 기포를 가지는 절연층과 기포를 포함하지 않는 층을 가진다. 기포를 포함하지 않는 층은, 도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 미세한 기포를 가지는 절연층의 상층 및/혹은 하층으로 구성된다.

이 기포를 가지는 절연층은 도체상에 직접 형성되어 있어도 좋고, 기포를 포함하지 않는 층을 통해서 구성되어 있어도 좋다. 또한, 기포를 포함하지 않는 층은, 절연 성능이 높은 것이 알려져 있다. 기포를 포함하지 않는 층을 상층 및/혹은 하층에 있는 기포를 가지는 층은, 본 발명 중 발포제를 1 종류 혹은 2 종류 이상의 발포용 용제를 더하고, 로(爐) 온도 500~520℃에서 소부를 행함으로써 제작할 수 있다. 이 경우에는 발포제의 첨가량 등에 의하여, 기포를 포함하지 않는 층의 두께를 1~2㎛로 조정할 수 있다. 또한, 상하에 기포를 포함하지 않는 층이 전혀 존재하지 않는 것에 대해서는, 발포제(고비점 용제)를 1 종류 혹은 2 종류 이상 첨가한 발포용의 니스를, 노온도 550℃ 이상에서 소부함으로써 제작할 수 있다. 니스를 급속히 중합·고체화시킴으로써, 기포를 포함하는 영역을 피막 전체로 넓힐 수 있다. 또한, 상하 어느 한쪽으로만 발포하지 않는 층을 구성하는 경우에는, 상하에 기포를 포함하지 않는 층이 존재하지 않는 층을 같은 조건으로 형성하고, 게다가 혹은 아래에 발포제를 포함하지 않는 니스를 소부하여 에나멜 선을 제작하였다.

본 발명에 의하면, 부분 방전이 일어나, 장시간 방전에 노출되었을 경우에서도, 절연 전선이 절연 파괴하는 것을 막을 수 있다. 이 부분 방전에 장시간 노출하는 시험에 있어서 내절연 파괴성을, 보다 향상하기 위해서, 본 발명에 있어서의 기포를 가지는 절연층 및 기포를 포함하지 않는 층에는 산화 티탄·실리카·알루미나 등 무기 필러를 첨가해도 좋다. 기포 생성을 저해하지 않기 때문에, 무기 필러의 평균 1차 입자 지름은 10㎛ 미만인 것이 바람직하다. 내(耐)부분 방전 특성을 보다 효과적으로 발현하려면 상층측의 기포를 포함하지 않는 절연층을 보다 두껍게 하는 것이 보다 바람직하다.

유전율 저하의 효과는 기포를 가지는 절연층이 많은 만큼 유리하다. 기포를 포함하지 않는 층은, 유전율을 저하시키는 효과를 방해하지 않도록, 기포를 포함하지 않는 층의 합계의 두께가, 절연층 전체의 두께에 대하여 80% 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는, 50% 이하이다.

또한, 기포를 가지는 층 및 기포를 포함하지 않는 층을 합하여 있는 절연 전선으로 함으로써 내마모성 및 인장 강도 등의 기계적 강도를 확보할 수 있다.

기포를 가지는 층의 외측에 기포를 포함하지 않는 층을 형성하려면, 기포를 가지는 절연층에 수지 필름을 적층하여 맞붙여도 좋고, 상층에 발포제를 포함하지 않는 니스를 도포 소부해도 좋고, 소부 조건을 변경함으로써 기포를 가지는 절연층 형성시에 구성해도 좋다. 제조시의 효율을 고려하면, 기포 형성제를 포함하지 않는 니스를 소부하는 보다 바람직하다.

본 발명의 기포를 포함하는 절연 전선에 있어서, 기포를 포함하지 않는 층의 두께의 상한은 특히 없고, 절연 파괴 전압의 요구 특성에 의하여 자유롭게 설계하는 것이 가능하다. 다만, 비 유전율의 현저한 저하를 실현하는 관점에서는, 기포를 포함하지 않는 층의 두께는, 절연층 전체의 두께에 대하여 80% 미만인 것이 바람직하다. 마모 특성 등 기계 특성을 만족시키는 점에 있어서는, 40~70%가 보다 바람직하다. 두께의 값으로 말하면, 기포를 가지는 층은 바람직하게는 3~40㎛, 보다 바람직하게는 5~28㎛이다. 또 기포를 포함하지 않는 층은, 바람직하게는 0.5~20㎛, 보다 바람직하게는 1~15㎛이다.

본 발명의 절연 전선의 절연 피막에 미세한 기포를 형성하는 방법은 특히 제한되지 않는다. 기포의 평균 직경은 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 절연 파괴 전압을 높은 값으로 유지할 수 있다. 기공의 평균 직경은, 더 바람직하게는, 5㎛ 이하이다. 하한은 제한되지 않고, 절연 전선의 과전수명특성(V-t특성)의 요구 특성에 의하여 자유롭게 설계하는 것이 가능하다. 통상, 기공의 평균 직경은, 3~5㎛이다. 기포지름이 너무 크면, 절연 파괴 전압이 저하한다. 기공 지름의 평균 직경은 SEM 관찰에 의해, 측정할 수 있다.

기포의 크기를 제어하는 방법으로서는, 계면활성제, 소포제, 기포핵제 등의 첨가제를 가지고 있어도 좋고, 또한 절연 도료의 농도를 변화시켜도 좋다. 또한, 성분을 변화시키지 않는 수법으로는 소부의 노온도를 변화시켜도 좋고, 니스의 온도를 도포 장치로 제어해도 좋다.

본 발명의 절연 전선의 절연 피막에 미세한 기포를 형성하는 방법으로서는, 구체적으로는 예를 들면, 이하의 방법을 들 수 있다. 도체 외주에 상술의 수지 니스를 도포하여 소부한 후에, 절연 피막에 가스를 함침시키고, 그 후 가열함으로써, 미세한 기공을 형성할 수 있다. 또한, 자세하게 설명하면, 수지 니스가 도포·소부된 도체를, 가압 불활성 가스 분위기중으로 유지함으로써, 불활성 가스를 수지 니스가 소부된 층에 함유시키는 공정과, 통상 압하에서 상기 수지 니스가 소부된 층을 가열함으로써 기공을 형성시키는 공정으로 이루어진 방법으로, 절연층에 미세한 기공을 가지는 절연 전선을 제조할 수 있다.

또 본 발명의 기포 형성제를 사용한 니스를 사용한 경우에는, 에나멜 선의 소부로에서 기포를 형성할 수 있고, 1회의 니스의 소부로 예비 건조, 발포, 경화 반응을 행할 수 있다.

본 발명의 절연 전선은, 예를 들면, 이하와 같이 제조할 수 있다. 즉, 도체 외주에 상술의 수지 니스를 도포하여 소부한 것을, 열풍로로 통함으로써 연속적으로 피막에 기포를 형성하여, 절연 전선을 제조할 수 있다.

또한, 용제의 비점차이를 변화시킴으로써 독립 기포의 발포 입자 지름을 조정할 수 있다. 소부에 걸리는 시간 등 비용면을 고려하여, 사용하는 용제는 140℃~300℃의 것이 바람직하고, 베이스 수지의 용해성을 고려하여 물에 난용인 용매인, 그라임계 용제·알코올계 용제가 바람직하며, 발포화 한 절연 피막의 강도를 고려하여 또한 210℃~260℃의 그라임계 용제가 바람직하다. 저비점 알코올을 이용한 경우에는 열경화성의 반응을 저해하고, 완성된 절연 피막의 유리 전이 온도가 낮아지는 것을 알 수 있다. 이것에 의하여, 왕복 마모 특성, 가요성, 내용제성 등이 크게 악화되는 것을 말할 수 있다.

또한, 용제를 3 종류 이상 사용하는 것은, 가장 비점이 낮은 용제가 기포핵제로서 작용하기 때문이다. 니스의 주된 용제로서 사용되고 있는 용제와 기포 형성제로서 사용되고 있는 용제의 2 종류만으로는 기포가 발생하기 어렵다. 일반적으로 균일한 용매계보다 이종(異種)의 화합물이 혼재하고 있는 계쪽이 기화는 온화하게 행해진다. 따라서, 용제의 종류가 2 종류만으로는, 기포가 발생했을 때에 돌비(突沸)하기 때문에 기포지름이 커지며 또 편차가 생기기 쉽다. 3 종류째 이후의 용제는 수지 용제로서 사용되고 있는 용매에 대하여 비점이 보다 높은 것이 바람직하다.

용제로서 사용되는 혼합 용제 중, 가장 비점이 낮은 것으로, 160℃ 이상이 보다 바람직하다. 이것은 소부로의 온도에 의하는 것이다. 본 발명의 제조 조건의 경우, 500~600℃ 정도의 노온도(爐溫度)로 설정하고 있고, 160℃ 미만의 용매의 경우에는 기화가 격렬해지기 때문에 기포지름이 크고·편차가 생기기 쉽다.

본 발명의 방법을 이용하여 얻어진 절연 전선은, 코일로 된 후에 고온에서 사용되는 것이 많다. 하중이 걸린 상태에서 고온에 노출되었을 경우의 변형을 막기 위해서, 열경화성 수지는 적어도 필수로 한다. 또한, 열경화 수지에서도 유리 전이 온도가 낮은 경우에는 변형이 발생하거나, 열화 반응이 빨리 되거나 한다. 고온에 있어서도 안정된 절연 전선의 성능을 내는 피막으로서 유리 전이 온도는 200℃ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 절연 전선은, 높은 절연 파괴 전압과 부분 방전 개시전압을 가지고, 내마모성이 우수하기 때문에, 모터나 변압기 등의 각종 전기 기기에 사용할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

1.절연 전선의 제작

하기 표 1, 2에 나타내는 구조의 절연 전선을 다음과 같이 하여 제작하였다.

［실시예 1］

도 1에 나타내는 절연 전선을 하기와 같이 하여 제작하였다.

2L 세퍼러블 플라스크에 HI-406(수지 성분 32 질량%의 NMP 용액)(상품명, 히타치카세이 사제)을 넣고, 이 용액에 기포 형성제로서 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르 및 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르를 첨가하여, 기포 형성 가능한 니스를 얻었다.

이 기포 형성 가능한 니스를 직경 1㎜의 구리 선의 외주에 도포하고, 노온도 500℃에서 소부를 행하였다. 도체 외주에 상하로 2㎛의 기포를 가지지 않는 층을 가지는, 두께 32㎛의 피막을 가지는 실시예 1의 절연 전선을 얻었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 5×10¹⁰개/㎤였다.

［실시예 2］

도 4a에 나타내는 절연 전선을 하기와 같이 하여 제작하였다.

2L 세퍼러블 플라스크에 HI-406(수지 성분 32 질량%의 NMP 용액)(상품명, 히타치카세이 사제)을 넣고, 이 용액에 기포 형성제로서 N,N-디메틸프로피렌우레아, 트리에틸렌 글리콜 디메틸에테르, N-디메틸에틸렌우레아를 첨가하여, 기포 형성 가능한 니스를 얻었다.

우선, 기포 형성제를 첨가하지 않은 HI-406(상품명, 히타치카세이 사제)을 직경 1㎜의 구리 선의 외주에 도포 소부한 후, 상술의 기포 형성 가능한 니스를 도포하고, 노온도 550℃에서 소부를 행하며, 도체 외주에, 두께 31㎛의 피막을 가지는 실시예 2의 절연 전선을 얻었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 4×10¹⁰개/㎤였다.

［실시예 3］

도 4b에 나타내는 절연 전선을 하기와 같이 하여 제작하였다.

직경 1㎜의 구리 선의 외주에 실시예 2와 같은 기포 형성 가능한 니스를 도포하고, 노온도 550℃에서 소부를 행하며, 또한 외층에 열경화성 수지 PAI 니스로서, HI-406(상품명, 히타치카세이 사제)을 그대로 도포하여 소부함으로써, 도체 외주에, 두께 32㎛의 피막을 가지는 실시예 3의 절연 전선을 얻었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 4×10¹⁰개/㎤였다.

［실시예 4］

도 3에 나타내는 절연 전선을 하기와 같이 하여 제작하였다.

2L 세퍼러블 플라스크에 PI 니스로서, U이미드(유니티카 사제 상품명)를 넣고, 용제로서 NMP, DMAC, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르를 더하여, 기포 형성 가능한 니스를 얻었다. 직경 1 ㎜의 구리 선의 외주에 기포 형성제를 포함하지 않은 니스 HI-406(상품명, 히타치카세이 사제)을 도포하고, 노온도 550℃에서 소부를 행하며, 또한 기포 형성 가능한 니스와 기포 형성제를 포함하지 않는 니스를 각각 도포와 소부를 2회 반복함으로써 두께 30㎛의 피막을 가지는 실시예 4의 절연 전선을 얻었다. 기포를 포함하는 층의 두께는 도체측으로부터 11㎛, 11㎛가 되었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 5×10¹¹개/㎤였다.

［실시예 5］

반복 회수를 4회로 한 것 이외는 실시예 4와 마찬가지로 소부를 행하였다. 두께 30㎛의 피막을 가지는 실시예 5의 절연 전선을 얻었다. 기포를 포함하는 층의 두께는 도체측으로부터 6㎛, 5㎛, 5㎛, 4㎛가 되었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 5×10¹¹개/㎤였다.

［실시예 6］

도 4c에 나타내는 절연 전선을 하기와 같이 하여 제작하였다.

2L 세퍼러블 플라스크에 NMP(N-메틸2-피롤리돈) 1600g을 넣고, 또한 PEI400g을 실온에서 소량씩 첨가하였다. 실온에서 24시간 교반함으로써 황색 투명한 용액을 얻었다. 얻어진 용액을 열경화성 수지 PAI 니스；HI-406(수지 성분 32 질량%의 NMP 용액) 5000g에 더하여, 1시간 교반함으로써 열가소성 및 열경화성 수지를 함유하는 용액을 얻었다. 이 용액에 기포 형성제로서 트리에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 및 디에틸렌 글리콜 디부틸에테르를 첨가하여, 기포 형성 가능한 니스를 얻었다. 우선, 기포 형성제를 첨가하지 않은 HI-406(상품명, 히타치카세이 사제)을 직경 1 ㎜의 구리 선의 외주에 포 소부한 후, 이 기포 형성 가능한 니스를 도포하고, 노온도 550℃에서 소부를 행하며, 또한 기포 형성제를 포함하지 않은 니스와 기포 형성 가능한 니스를 도포·소부를 반복함으로써, 도체 외주에, 두께 31㎛의 피막을 가지는 실시예 6의 절연 전선을 얻었다. 기포를 포함하는 층의 두께는 도체측으로부터 11㎛, 10㎛가 되었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 2×10¹¹개/㎤였다.

［비교예 1］

소부 온도를 620℃로 한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 소부를 행하였다. 그 결과, 기포를 포함하지 않는 층이 없는 두께 32㎛의 피막을 가지는 비교예 1의 절연 전선을 얻었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 안 5×10¹¹개/㎤였다.

［비교예 2］

도체상에 기포 형성제를 포함하지 않는 HI-406(고형분 농도 10%)을 1층 소부하고, 소부 온도를 600℃로 한 이외는 실시예 2와 마찬가지로 소부를 행하였다. 그 결과, 기포를 포함하지 않은 층이 기포를 포함하는 층의 하층으로서 두께 0.1㎛ 형성된, 두께 31㎛의 피막을 가지는 비교예 2의 절연 전선을 얻었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 5×10¹¹개/㎤였다.

［비교예 3］

2L 세퍼러블 플라스크에 HI-406(상품명, 히타치카세이 사제)을 넣고, NMP를 더하였다. 이 용액에 기포 형성제로서 N,N-디메틸프로피렌우레아를 첨가하여, 기포 형성 가능한 니스를 얻었다.

이 니스를 직경 1㎜의 구리 선의 외주에 도포하고, 550℃에서 소부를 행함으로써, 상하에 기포를 포함하지 않은 층이 존재하지 않는 기포를 포함하는 절연층을 형성하고, 또한 외층에 5㎛의 기포 형성제를 포함하지 않은 HI-406 니스를 소부함으로써 도체 외주에, 두께 32㎛의 피막을 가지는 비교예 3의 절연 전선을 얻었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중8×10¹¹개/㎤였다.

［비교예 4］

2L 세퍼러블 플라스크에 NMP(N-메틸2-피롤리돈) 1600g을 넣고, 또한 PAR 400g을 실온에서 소량씩 첨가하였다. 실온에서 24시간 교반함으로써 무색 투명한 용액을 얻었다. 이 니스를 직경 1㎜의 구리 선의 외주에 도포하고, 520℃에서 소부를 행함으로써, 도체 외주에, 두께 30㎛의 기포가 없는 피막을 가지는 비교예 4의 절연 전선을 얻었다.

［비교예 5］

2L 세퍼러블 플라스크에 HI-406(수지 성분 32 질량%의 NMP용액)(상품명, 히타치카세이 사제)을 넣고, 이 용액에 기포 형성제로서 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르 아세테이트를 첨가하고, 기포 형성 가능한 니스를 얻었다. 이 니스를 직경 1 ㎜의 구리 선의 외주에 도포하고, 520℃에서 소부를 행함으로써, 도체 외주에 기포를 가지는 피막이 있는 비교예 5의 절연 전선을 얻었다. 다만 외관 불량에 대해 막 두께는 측정 불능이었다. 기포의 분포 밀도는, 절연 피막층 중 9×10¹¹개/㎤였다.

［비교예 6］

HI-406을, 직경 1㎜의 구리 선의 외주에 도포하고, 520℃에서 소부를 행함으로써, 도체 외주에, 두께 30㎛의 모든 층에 기포가 없는 피막을 가지는 비교예 6의 절연 전선을 얻었다.

［발포를 가지는 절연층의 두께 및 평균 기포지름］

기공을 가지는 절연층의 두께 및 평균 기포지름은, 절연 전선의 단면의 주사 전자현미경(SEM) 사진으로부터 구하였다(단면으로부터 임의로 선택한 20개의 기포의 직경의 평균).

［절연 파괴 전압］

트위스트 페어(twisted pair)법으로 절연 파괴 전압을 측정하였다.

(트위스트 페어법) 2개의 절연 전선을 서로 꼬아, 각각의 도체간에 정현파 50Hz의 교류 전압을 인가하고, 연속적으로 승압시키면서 절연 파괴하는 전압(실효치)을 측정하였다. 측정 온도는 25℃로 하였다. 절연 파괴 전압이 5kV 이상을 합격, 5kV 미만을 불합격으로 하였다.

［비유전율］

비유전율은, 에나멜 선의 정전 용량을 측정하고, 정전 용량과 절연층의 두께로부터 얻어진 비유전율을 측정치로 하였다. 정전 용량의 측정에는, LCR 하이 테스터(히오키덴키 가부시키가이샤(日置電機株式會社)제, 형식 3532-50)를 이용하였다. 비유전율이 낮은 것만큼 전기 특성이 우수하며, 3.5 이하를 합격으로 하였다.

[왕복 마모]

브레이드 왕복법에 의해, 에나멜 선의 내마모성을 평가하였다. 일정 하중을 더한 브레이드를 왕복 운동시켜서 마모시키고, 도통이 생길 때까지의 회수를 측정하였다. 15회 이상 도통하지 않는 것을 합격으로 하였다.

［과전수명(V-t시험)］

2개의 전선을 서로 꼬아, 각각의 도체간에 정현파 정전압 전원을 이용하고, 10kHz, 1kVp의 전압(V)을 인가하며, 절연 파괴할 때까지의 시간(t)을 측정한다. 측정 환경은 25℃, 50%RH, 공기중으로 하였다. 절연 파괴까지의 시간이 50분 이상을 합격으로 하였다.

실시예 1~5 및 비교예 1~6에서 얻어진 절연 전선의 평가 결과를, 표 1 및 2에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

표 1~2로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1~6의 절연 전선은 비유전율, 절연 파괴 전압 및 마모 특성에 있어서 우수한 결과를 나타냈다. 한편, 기포를 포함하지 않는 층을 가지지 않는 절연 전선은, 비유전율은 낮지만, 내전압과 왕복 마모 특성이 불합격이었다(비교예 1). 또 기포를 포함하지 않는 층의 두께가 0.1㎛의 샘플에서는 마찬가지로 비유전율은 낮지만 절연 파괴 전압, 왕복 마모 특성이 불합격이었다(비교예 2). 또한, 비교예 3에 나타내는 바와 같이, 평균 기포지름이 15㎛ 이상으로 큰 기포를 가지는 절연 전선에서는 절연 파괴 전압·왕복 마모 특성이 불합격이었다. 또한, 유리 전이 온도가 낮은 실시예 4에서는 기포를 포함시킬 수 없는 것을 알 수 있었다. 기포 형성제로서 사용하는 용제의 비점이 145℃의 것을 사용한 경우, 비점이 너무 낮기 때문에, 소부시에 기세 좋게 증발이 일어나고, 외관 불량인 절연 전선 밖에 얻을 수 없다는 것을 알 수 있었다(비교예 5). 기포 형성제에 사용되는 용제가 1 종류의 니스를 소부한 경우에는, 기포는 발생하지 않고, 즉 비유전율의 저하는 전혀 볼 수 없었다(비교예 6).

실시예 1~6에 나타내는 바와 같이, 도체의 외주에 가열에 의하여 기포를 포함한 절연층을 가지지 않는 층을, 미세한 기포를 가지는 절연층의 상층 및/혹은 하층에 1㎛ 이상 형성시킨 절연 전선은, 5kV 이상의 양호한 절연 파괴 전압과 왕복 마모 특성을 가지는 것을 알 수 있었다. 특히 베이스 폴리머가 유전율이 낮은 PI나 열가소성 수지인 PEI를 첨가한 PAI에 기포 형성제를 첨가하여 소부한 절연 전선에서는, 특히 기포를 생성시킨 후의 V-t특성이 양호하고, 방전이 발생하지 않거나, 혹은 방전을 받아도 파괴가 일어나기 어려운 것을 알 수 있었다(실시예 4~6). 또 PAI 수지 니스에 기포 형성시킨 것은, 양호한 절연 파괴 전압 및 왕복 마모 특성을 가지고 있고, 또한 유리 전이 온도가 안정되어 있으며, 신뢰성이 높은 절연 전선을 제작하는 것이 가능하다라고 하는 것을 알았다(실시예 1~3). 대하여 PI의 경우에는 소부의 구성에 의하여 PAI를 이용한 절연 전선보다 유리 전이 온도의 편차가 큰 것을 알 수 있다(실시예 4~5). 이 점에서 본 발명의 절연 전선 피막에 사용하는 재료는 PAI가 보다 바람직하다.

본 발명을 그 실시 형태와 함께 설명했지만, 우리는 특히 지정하지 않는 한 우리의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하지 않고, 첨부의 청구항의 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않고 폭넓게 해석되어야 한다고 생각한다.

본원은, 2012년 3월 7일에 일본에서 특허 출원된 일본특허출원 2012-51036에 기초하여 우선권을 주장하는 것이며, 이것은 여기에 참조하여 그 내용을 본 명세서 기재의 일부로서 취한다.

10. 절연 전선
11. 도체
12. 기포를 가지는 절연층
14. 기포를 가지는 절연층
13, 15, 16 기포를 포함하지 않는 층
10. 절연 전선

Claims

도체상에, 직접 혹은 다른 절연층을 통해서 열경화성 수지를 절연 피막에 가지는 절연 전선으로서, 열경화성 수지의 절연 피막이, 열경화성 수지 니스(heat-curable resin varnish)의 소부(燒付)에 의해 기포를 포함하는 층으로 되며, 그 기포를 포함하는 층의 상층(上層) 혹은 하층(下層)에 기포를 포함하지 않는 층이 형성되어 있는 절연 전선.
제 1 항에 있어서,
도체상에, 직접 혹은 다른 절연층을 통해서, 열경화성 수지의 니스의 소부 공정 중에 발포시켜서 형성된 기포를 포함하는 열경화성 수지층을 절연층으로서 가지는 절연 전선으로서, 상기 기포를 포함하는 열경화성 수지로 이루어진 절연층은 평균 기포지름이, 10㎛ 이하이고, 그 기포를 포함하는 절연층의 상층 및/또는 하층에 두께 1㎛ 이상의, 기포를 포함하지 않는 절연층이 배치되어 있으며, 상기 열경화성 수지로 이루어진 기포를 포함하는 절연층이 1회 이상 적층(積層)되어 있는 절연 전선.
제 1 또는 제 2 항에 있어서,
상층 및/혹은 하층에 두께 1㎛ 이상의 기포를 포함하지 않는 층과 기포를 포함하는 층의 조합으로 구성되어 있는 기포를 포함하는 층이 2회 이상 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 전선.
제 1 항 내지 제 3 항의 중의 어느 한 항에 있어서,
열경화성 수지의 니스가, 혼합 용제로서, 열경화성 수지의 용제와 기포 형성제와, 열경화성 수지의 용제보다 비점(沸點)이 높은 용제를 포함하는 절연 전선.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 열경화성 수지가 폴리아미드이미드 수지인 것을 특징으로 하는 절연 전선.
제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 기포를 포함하는 열경화성 수지층에 열가소성 수지가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 전선.
도체상에, 직접 혹은 다른 절연층을 통해서, 열경화성 수지의 니스를 도포하고, 소부하여 이 열경화성 수지의 니스의 소부 공정 중에 발포시키고, 열경화성 수지로 이루어진 기포를 포함하는 층을 절연층으로서 가지며, 상기 기포를 포함하는 절연층은 평균 기포지름이, 10㎛ 이하이고, 그 기포를 포함하는 절연층의 상층 및/또는 하층에 두께 1㎛ 이상의, 기포를 포함하지 않는 절연층이 배치되어 있으며, 상기 열경화성 수지로 이루어진 기포를 포함하는 절연층이 1회 이상 적층되어 있는 절연 전선의 제조방법.
제 7 항에 있어서,
기포 형성용의 고비점 용매는 열경화성 수지의 용매보다 고비점이고, 열경화성 수지의 니스에 1 종류로 첨가되는 경우에는 고비점 용매는 기포핵제와 발포제 양쪽의 역할을 가지거나, 2 종류 이상의 고비점 용매를 사용하여 니스에 첨가되는 경우에는, 발포제와 기포핵제로서 따로따로 작용시키는 절연 전선의 제조방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 열경화성 수지의 니스가 비점이 160℃ 이상의 적어도 3종의 혼합 용매를 이용한 열경화성 수지의 니스인 절연 전선의 제조방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 기재된 절연 전선을, 전기·전자기기에 구비된 변압기의 코일 및/또는 회전기의 모터 코일로 사용한, 전기·전자기기.