등록특허 (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (45) 공고일자 2013년05월30일 (11) 등록번호 (24) 등록일자 2013년05월24일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) H01B 3/46 (

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1 (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (45) 공고일자 2013년05월30일 (11) 등록번호 (24) 등록일자 2013년05월24일 (51) 국제특허분류 (Int. Cl.) H01B 3/46 ( ) H01B 3/12 ( ) H01B 3/30 ( ) (21) 출원번호 (73) 특허권자 세종대학교산학협력단 서울특별시광진구능동로 209 ( 군자동, 세종대학교 ) (22) 출원일자 2012년06월21일 (72) 발명자 심사청구일자 2012년06월21일 서영수 (30) 우선권주장 서울특별시노원구하계동삼익선경아파트 3동 년12월20일대한민국 (KR) (56) 선행기술조사문헌 KR A KR A 104호김용범경기도고양시덕양구행신동 225-5번지신풍빌라 201호 (74) 대리인 KR B1 특허법인엠에이피에스 KR B1 전체청구항수 : 총 16 항 심사관 : 장기완 (54) 발명의명칭무기나노필러, 이를포함하는에나멜와이어, 및상기에나멜와이어의제조방법 (57) 요약 무기나노필러 ; 상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된방향족고리기를함유하는제 1 실란 ; 및상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된아민기를함유하는제 2 실란을포함하는실란 - 함유무기나노필러, 상기실란 - 함유무기나노필러를포함하는바니시, 상기실란 - 함유무기나노필러를포함하는에나멜와이어, 및상기에나멜와이어의제조방법에관한것이다. 대표도 - 도 1-1 -

2 특허청구의범위청구항 1 무기나노필러 (nanofiller); 상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된질소-함유방향족고리기를함유하는제 1 실란 ; 상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된아민기를함유하는제 2 실란 ; 및상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된탄소수 1 개내지 3 개의탄화수소기를함유하는제 3 실란을포함하는, 실란-함유무기나노필러. 청구항 2 삭제청구항 3 제 1 항에있어서, 상기무기나노필러는, 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 산화크롬, 산화아연, 산화철, 클레이, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 실란-함유무기나노필러. 청구항 4 제 1 항에있어서, 상기제 1 실란은, N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ] 아닐린 (N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]aniline), N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ]-n'-(4-비닐벤질) 에틸렌디아민 (N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-n'-(4- vinylbenzyl)ethylenediamine), 아미노페닐트리메톡시실란 (aminophenyltrimethoxysilane), 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 실란-함유무기나노필러. 청구항 5 제 1 항에있어서, 상기제 2 실란은, 3-[2-(2-아미노에틸아미노 ) 에틸아미노 ] 프로필트리메톡시실란 (3-[2-(2- aminoethylamino)ethylamino]propyltrimethoxysilane), N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ] 에틸렌디아민 (N-[3- (trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine), (3-아미노프로필) 트리메톡시실란 ((3- aminopropyl)trimethoxysilane), 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 실란-함유무기나노필러. 청구항 6 제 1 항에있어서, 상기제 3 실란은, 에틸트리메톡시실란 (ethyltrimethoxysilane), 메톡시트리메틸실란 (methoxytrimethylsilane), 에톡시트리메틸실란 (ethoxytrimethylsilane), 트리에틸클로로실란 (triethylchlorosilane), 트리메틸클로로실란 (trimethylchlorosilane), 및이들의조합들로이루어지는군으 - 2 -

3 로부터선택되는것을포함하는것인, 실란 - 함유무기나노필러. 청구항 7 제 1 항, 및제 3 항내지제 6 항중어느한항에따른상기실란 - 함유무기나노필러가분산된, 바니시. 청구항 8 제 7 항에있어서, 상기바니시는, 폴리에스테르바니시, 폴리에스테르이미드바니시, 폴리에스테르아미드바니시, 폴리에스테르아미드이미드바니시, ( 트리 (2-하이드록시에틸 ) 이소시아누에이트트리아크릴레이트 )-폴리에스테르이미드바니시, 폴리에테르이미드바니시, 폴리아미드바니시, 폴리아미드이미드바니시, 폴리이미드바니시, 폴리우레탄바니시, 폴리비닐포르말바니시, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 바니시. 청구항 9 전도성와이어 ; 및, 상기전도성와이어상에형성되며, 유기절연고분자매트릭스 (matrix) 및상기유기절연고분자매트릭스내에나노미터단위로분산되어있는제 1 항, 및제 3 항내지제 6 항중어느한항에따른실란-함유무기나노필러를함유하는피막을포함하는, 에나멜와이어. 청구항 10 제 9 항에있어서, 상기유기절연고분자매트릭스는, 폴리에스테르, 폴리에스테르이미드, 폴리에스테르아미드, 폴리에스테르아미드이미드, ( 트리 (2-하이드록시에틸 ) 이소시아누에이트트리아크릴레이트 )-폴리에스테르이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리비닐포르말, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 에나멜와이어. 청구항 11 제 9 항에있어서, 상기피막에서상기실란 - 함유무기나노필러의함량이 0.1 중량 % 내지 30 중량 % 인, 에나멜와이어. 청구항 12 제 1 용매에무기나노필러를첨가하고, 상기제 1 용매에질소-함유방향족고리기를함유하는제 1 실란, 아민기를함유하는제 2 실란, 및탄소수 1 개내지 3 개의탄화수소기를함유하는제 3 실란을순차적으로첨가하고초음파를조사함으로써실란-함유무기나노필러를수득하는것 ; 상기실란-함유무기나노필러를제 2 용매에분산하여콜로이드용액 (colloidal solution) 을수득하는것 ; 상기콜로이드용액을에나멜와이어용바니시에분산하여상기실란-함유무기나노필러를함유하는바니시를수득하는것 ; 및 - 3 -

4 상기실란-함유무기나노필러를함유하는바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열경화함으로써상기실란-함유무기나노필러를함유하는피막을형성하여에나멜와이어를수득하는것을포함하는, 에나멜와이어의제조방법. 청구항 13 삭제청구항 14 제 12 항에있어서, 상기무기나노필러는, 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 산화크롬, 산화아연, 산화철, 클레이, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 에나멜와이어의제조방법. 청구항 15 제 12 항에있어서, 상기제 1 실란은, N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ] 아닐린, N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ]-n'-(4-비닐벤질) 에틸렌디아민, 아미노페닐트리메톡시실란, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 에나멜와이어의제조방법. 청구항 16 제 12 항에있어서, 상기제 2 실란은, 3-[2-(2-아미노에틸아미노 ) 에틸아미노 ] 프로필트리메톡시실란, N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ] 에틸렌디아민, (3-아미노프로필) 트리메톡시실란, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 아민기를함유하는실란의군으로부터선택되는것을포함하는것인, 에나멜와이어의제조방법. 청구항 17 제 12 항에있어서, 상기제 3 실란은, 에틸트리메톡시실란, 메톡시트리메틸실란, 에톡시트리메틸실란, 트리에틸클로로실란, 트리메틸클로로실란, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 에나멜와이어의제조방법. 청구항 18 제 12 항에있어서, 상기에나멜와이어용바니시는, 폴리에스테르바니시, 폴리에스테르이미드바니시, 폴리에스테르아미드바니시, 폴리에스테르아미드이미드바니시, ( 트리 (2-하이드록시에틸 ) 이소시아누에이트트리아크릴레이트 )-폴리에스테르이미드바니시, 폴리에테르이미드바니시, 폴리아미드바니시, 폴리아미드이미드바니시, 폴리이미드바니시, 폴리우레탄바니시, 폴리비닐포르말바니시, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것인, 에나멜와이어의제조방법

5 명세서 [0001] 기술분야 본원은, 실란 - 함유무기나노필러, 상기실란 - 함유무기나노필러를포함하는바니시, 상기실란 - 함유무기나 노필러를포함하는에나멜와이어, 및상기에나멜와이어의제조방법에관한것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] [0007] [0008] 배경기술부분방전 (partial discharge) 이란전극과전극사이에서일어나지않는방전을총칭하는것으로서, 절연물이전기적으로부식 (corrosion) 되는원인이된다. 예를들어, 상기부분방전에는, 기체중에서뾰족한전극의첨단부근에생기는코로나방전 (corona discharge), 고체절연물의표면을따라서생기는연면방전 (creeping discharge), 및고체절연물내부또는표면의공극 (void) 에서생기는보이드방전 (void discharge) 등이포함된다. 에나멜와이어의절연물외부표면을따라상기부분방전이생길수있으며, 상기에나멜와이어의절연물의국소적인형상에따라상기코로나방전, 연면방전, 및보이드방전이모두발생할수있으나, 당업계에서는통상적으로이들을총칭하여부분방전혹은코로나방전으로지칭한다. 상기부분방전은, PWM(Pulse Width Modulation) 방식을포함하는고속인버터로제어되는모터에가해진인버터서지 (inverter surge) 에의해그의인입부코일또는입력단자에서주로발생한다. 상기부분방전은, 코일의부품인에나멜와이어의고분자절연층을파괴하여인접한전선간에쇼트를일으킴으로써모터를작동불능에이르게한다. 상기부분방전에대한높은내성을가짐과동시에, 종래의유기고분자절연피막만을가지는에나멜와이어정도의전기절연성등의기계적 전기적인특성을유지하기위하도록하는한가지방법은, 상기에나멜와이어가고분자나노복합체피막을가지도록하는것이다. 상기고분자나노복합체를제조하기위해서는, 무기나노필러를고분자매트릭스내에높은정도로분산시키는것이필수적이다. 상기부분방전은상기무기나노필러의표면에서흡수되거나반사될수있기때문에, 상기무기나노필러의전체표면적이넓을수록부분방전에대한저항성을높일수있기때문이다. 만약, 상기무기나노필러들이응집하여상기에나멜와이어의피막에서클러스터를형성하게된다면, 상기무기나노필러들이분포하지않은부분또는공극으로전계가집중되면서상기부분방전을막을수없게되기때문에, 상기무기나노필러의높은분산성은, 상기에나멜와이어의제조공정의전단계에걸쳐서유지되어야만한다. 에나멜와이어를코팅하는용도로사용하기위한, 상기무기나노필러가분산된바니시를제조하는방법으로서, 종래에는크게 3가지방법이이용되어왔다. 첫번째방법은기계적으로분산하는방법으로서, 이는상기무기나노필러를고분자용액에넣고강력한전단력을가해상기무기나노필러의응집을기계적으로깨뜨려 (homogenization) 직접분산시키는방법이며, 화학적처리를거치지않기때문에공정이단순하고저렴하다는이점이있다. 그러나이방법으로분산시킬경우, 상기무기나노필러간의재응집이발생할가능성이높아서분산안정성이낮은것으로보고되어있다. 이와유사한방법으로서, 표면처리하지않은무기나노필러를특정유기용매에미리단분산시켜콜로이드 (colloid) 용액을제조하고, 상기콜로이드용액을바니시와혼합하는방법이있다. 예를들어, 대한민국등록특허제 호및제 호에서상기방법이개시되었다. 그러나상기방법은고분자성분대비상기무기나노필러의함량을증가시키는데한계가있으며, 이에따라상기방법으로상기무기나노필러가분산된바니시를제조하여에나멜와이어를코팅하는데이용하는경우, 상기에나멜와이어에만족할만한내부분방전성을부여할수없다는문제점이있다. 두번째방법은졸-겔방법으로서, 이는테트라에톡시실리케이트등의금속알콕시화물을바니시와섞은후저온에서상기무기나노필러를성장시키는방법, 또는고온의코팅및열처리공정중에상기무기나노필러를성장시키는 in-situ 고분자화 (in-situ polymerization) 방법이다. 상기방법은비교적균일한크기의무기나노필러를분산시키는데유리하다는이점이있다. 그러나, 반응후에잔류하는미반응금속알콕시화물에의해코팅후에나멜와이어의전기적특성이저하될수있으며, 반응시간이길기때문에제조공정의속도가저하되어생산단가가높아진다는문제점이있다. 세번째방법은실란커플링제등으로상기무기나노필러를표면처리하여, 상기무기나노필러에고분자용액 - 5 -

6 에대한친화성을부여하여분산시키는방법이다. 그러나, 상기방법을이용할경우, 상기무기나노필러표면전체에대해만족스러운정도의실란커플링제의표면점유율 (surface coverage) 을얻기는어려우며, 현재까지알려진표면처리방법으로는바니시의제조및코팅과같은복잡한공정이수행되는경우에는상기무기나노필러의분산성이유지될수없다는문제점이있다. 발명의내용 [0009] [0010] 해결하려는과제이에, 본원은, 무기나노필러 ; 상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된방향족고리기를함유하는제 1 실란 ; 및상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된아민기를함유하는제 2 실란을포함하는실란-함유무기나노필러 ( 이하, 경우에따라상기본원의제 1 측면에따른실란-함유무기나노필러를 " 복합표면기능화된무기나노필러 " 로써표시하기도하였으나동일한물질을지칭하는것임 ), 상기실란-함유무기나노필러를포함하는바니시, 상기실란-함유무기나노필러가유기절연고분자매트릭스에균일하게분산된피막을가짐으로써보다향상된내부분방전성을가지는에나멜와이어, 및이의제조방법을제공하고자한다. 그러나, 본원이해결하고자하는과제는이상에서기술한과제로제한되지않으며, 기술되지않은또다른과제들은아래의기재로부터당업자에게명확하게이해될수있을것이다. [0011] [0012] [0013] [0014] 과제의해결수단본원의제 1 측면은, 무기나노필러 (nanofiller); 상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된방향족고리기를함유하는제 1 실란 ; 및상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된아민기를함유하는제 2 실란을포함하는, 실란-함유무기나노필러를제공한다. 본원의제 2 측면은, 상기본원의제 1 측면에따른실란-함유무기나노필러가분산된, 바니시를제공한다. 본원의제 3 측면은, 전도성와이어 ; 및, 상기전도성와이어상에형성되며, 유기절연고분자매트릭스 (matrix) 및상기유기절연고분자매트릭스내에나노미터단위로분산되어있는상기본원의제 1 측면에따른실란-함유무기나노필러를함유하는피막을포함하는, 에나멜와이어를제공한다. 본원의제 4 측면은, 제 1 용매에무기나노필러를첨가하고, 상기제 1 용매에방향족고리기를함유하는제 1 실란및아민기를함유하는제 2 실란을첨가하고초음파를조사함으로써실란-함유무기나노필러를수득하는것 ; 상기실란-함유무기나노필러를제 2 용매에분산하여콜로이드용액 (colloidal solution) 을수득하는것 ; 상기콜로이드용액을에나멜와이어용바니시에분산하여상기실란-함유무기나노필러를함유하는바니시를수득하는것 ; 및상기바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열경화함으로써상기실란-함유무기나노필러를함유하는피막을형성하여에나멜와이어를수득하는것을포함하는, 본원의제 3 측면에따른에나멜와이어의제조방법을제공한다. [0015] [0016] 발명의효과본원에따라분산성이높은복합표면기능화된무기나노필러를포함하는바니시를제조하고, 상기바니시를에나멜와이어를코팅하는용도로사용할경우, 부분방전현상을효과적으로방지할수있는내부분방전성에나멜와이어를용이하고경제적으로제조할수있다. 상기에나멜와이어를코팅하여내부분방전성에나멜와이어를제조하기위한목적으로제조되는바니시에는무기나노필러가균일하고안정적으로분산되어있어야할필요가있는데, 상기무기나노필러의분산을위하여종래에이용되었던방법들은각각문제점을보유하는것으로서개선이필요하였다. 구체적으로, 기계적으로분산하는방법의경우에는분산안정성이낮고상기무기나노필러간의재응집이발생할가능성이높다는문제점이있었고, 졸-겔방법을이용하는경우에는긴반응시간과이에따른높은단가의문제점이있었으며, 종래의방법에따라상기무기나노필러를표면처리한경우에는상기무기나노필러의분산성이유지되지못한다는문제점이있었다

7 [0017] [0018] 반면, 본원에따라제조된복합표면기능화된무기나노필러는종래의무기나노필러들에비해월등한분산성민분산안정성을보유하는것으로서, 이를포함하는바니시용액을제조하여이를내부분방전성에나멜와이어의제조를위하여이용할경우, 상기에나멜와이어의표면에가해지는부분방전을흡수하거나반사함으로써상기부분방전을방지하는효과를극대화시킬수있다는이점이있다. 따라서, 본원에따라제조된내부분방전성에나멜와이어를모터, 인버터, 트랜스포머등을포함하는전기기기의부품으로서사용할경우, 상기전기기기에가해지는인버터서지에의한열화로발생하는수명저하를예방함으로써, 상기전기기기의수명을연장시킬수있다. [0019] 도면의간단한설명 도 1 은본원의일구현예에따른내부분방전성에나멜와이어의단면도이다. 도 2a는발연실리카를주사전자현미경으로관찰한이미지이고, 도 2b는본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러를주사전자현미경으로관찰한이미지이다. 도 3은, 본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시, 및본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르이미드나노복합체바니시의사진이다. 도 4는, 본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시, 및본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르이미드나노복합체바니시의점도그래프이다. 도 5는, 본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시, 및본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르이미드나노복합체바니시를열경화한후, 시차주사열량계를사용하여수득한온도-열유속 (heat flow) 그래프이다. 도 6은, 상기본원의도 5의온도-열유속그래프를통해얻은상기복합표면기능화된무기나노필러의함량- 유리전이온도그래프이다. 도 7a는본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이고, 도 7b는본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이며, 도 7c는본원의실시예 1에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르이미드나노복합체바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이고, 도 7d는본원의실시예 1에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르이미드나노복합체바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이다. 도 8은본원의실시예 1에따른내부분방전성에나멜와이어의제조과정중일부로서, 나노복합체바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열처리함에의하여피막을형성하여내부분방전성에나멜와이어를제조하는과정의사진이다. 도 9a는본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드에나멜와이어의표면의주사전자현미경이미지이고, 도 9b는본원의실시예 1에따른폴리에스테르이미드내부분방전성에나멜와이어의표면의주사전자현미경이미지이다. 도 10은본원의실시예 1에따른폴리에스테르이미드내부분방전성에나멜와이어의표면에발생한부분방전사진이다. 도 11은본원의비교예 1에따른에나멜와이어, 및본원의실시예 1에따른내부분방전성에나멜와이어에부분방전을가했을때파괴되기까지걸리는시간-전압그래프이다. 도 12는, 본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시, 및본원의실시예 2에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르나노복합체바니시의사진이다. 도 13은, 본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시, 및본원의실시예 2에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르나노복합체바니시의점도그래 - 7 -

8 프이다. 도 14a는본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이고, 도 14b 는본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이며, 도 14c는본원의실시예 2에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르나노복합체바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이고, 도 14d는본원의실시예 2에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르나노복합체바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이다. 도 15는본원의실시예 2에따른내부분방전성에나멜와이어의제조과정중일부로서, 나노복합체바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열처리함에의하여피막을형성하여내부분방전성에나멜와이어를제조하는과정의사진이다. 도 16은, 본원의비교예 2에따른에나멜와이어, 및본원의실시예 2에따른내부분방전성에나멜와이어에부분방전을가했을때파괴되기까지걸리는시간그래프이다. 도 17은본원의비교예 3에따른 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러를포함하는나노복합체바니시의사진이다. 도 18은본원의비교예 4에따른무기나노필러를포함하는나노복합체바니시의사진이다. [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] 발명을실시하기위한구체적인내용아래에서는첨부한도면을참조하여본원이속하는기술분야에서통상의지식을가진자가용이하게실시할수있도록본원의실시예를상세히설명한다. 그러나본원은여러가지상이한형태로구현될수있으며여기에서설명하는실시예에한정되지않는다. 그리고도면에서본원을명확하게설명하기위해서설명과관계없는부분은생략하였으며, 명세서전체를통하여유사한부분에대해서는유사한도면부호를붙였다. 본원명세서전체에서, 어떤부분이다른부분과 " 연결 " 되어있다고할때, 이는 " 직접적으로연결 " 되어있는경우뿐아니라, 그중간에다른소자를사이에두고 " 전기적으로연결 " 되어있는경우도포함한다. 본원명세서전체에서, 어떤부재가다른부재 " 상에 " 위치하고있다고할때, 이는어떤부재가다른부재에접해있는경우뿐아니라두부재사이에또다른부재가존재하는경우도포함한다. 본원명세서전체에서, 어떤부분이어떤구성요소를 " 포함 " 한다고할때, 이는특별히반대되는기재가없는한다른구성요소를제외하는것이아니라다른구성요소를더포함할수있는것을의미한다. 본원명세서전체에서사용되는정도의용어 " 약 ", " 실질적으로 " 등은언급된의미에고유한제조및물질허용오차가제시될때그수치에서또는그수치에근접한의미로사용되고, 본원의이해를돕기위해정확하거나절대적인수치가언급된개시내용을비양심적인침해자가부당하게이용하는것을방지하기위해사용된다. 본원명세서전체에서사용되는정도의용어 "~( 하는 ) 단계 " 또는 "~ 의단계 " 는 "~ 를위한단계 " 를의미하지않는다. 본원명세서전체에서, 마쿠시형식의표현에포함된 " 이들의조합 " 의용어는마쿠시형식의표현에기재된구성요소들로이루어진군에서선택되는하나이상의혼합또는조합을의미하는것으로서, 상기구성요소들로이루어진군에서선택되는하나이상을포함하는것을의미한다. 본원명세서전체에서, 단독으로또는또다른기의일부분으로서용어 " 방향족고리기 " 는, 각각, 치환기를가질수있는페닐기, 치환기를가질수있는벤질기, 치환기를가질수있는톨루일기, 치환기를가질수있는스타이레닐기, 또는치환기를가질수있는나프탈렌기일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원명세서전체에서, 단독으로또는또다른기의일부분으로서용어 " 아민 " 또는 " 아민기 " 는 -N, -NH, 또는 -NH 2 를의미하며, 상기 " 아민 " 또는 " 아민기 " 는동일하거나상이할수있는 1 개또는 2개의치환기, 예를 들어, 알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로아릴기, 헤테로아릴알킬기, 사이클로헤테로알킬 기, 사이클로헤테로알킬알킬기, 사이클로알킬기, 사이클로알킬알킬기, 할로알킬기, 히드록시알킬기, 알콕시알킬 기, 티오알킬기, 카르보닐기, 또는카르복실기로임의로치환될수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0028] 본원명세서전체에서, " 알킬 " 또는 " 알킬기 " 는, 각각, 선형또는분지형의, 포화또는불포화의, 탄소수 1 내지 10 의알킬기, 예를들어탄소수 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 의알킬기일수있으며, 예를들어, - 8 -

9 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵실, 옥틸, 노닐, 데실, 또는이들의이성질체를포함하는것일수있 으나, 이에제한되는것은아니다. [0029] 본원명세서전체에서, " 실란 " 은화학식 Si n H 2n+2 로써표시될수있는수소화규소를의미하며, 상기화학식에포 함되는수소원자가탄화수소기등의치환기로치환된유기화합물도상기 " 실란 " 의정의에포함되는것일수있 으나, 이에제한되는것은아니다. [0030] [0031] 본원명세서전체에서, " 바니시 " 는광택이있는투명한피막을형성하는도료로서, 주성분으로천연수지나합성수지등의고분자성분및용매를포함하는물질을의미하며, 유성바니시, 스피릿바니시등이이에포함될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원명세서전체에서, " 복합표면기능화된무기나노필러 " 의용어는, 무기나노필러의표면에화학적으로결합된 2 종류이상의실란을포함함으로써표면이기능화된무기나노필러를의미하는것으로서, 상기실란에는방향족고리기를함유하는실란, 아민기를함유하는실란, 또는탄화수소기를함유하는실란이포함되는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 본원의제 1 측면에따른실란-함유무기나노필러는상기복합표면기능화된무기나노필러에해당하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니며, 상기복합표면기능화된무기나노필러는제 1 실란, 제 2 실란, 이외에도제 3 실란등추가적인실란을포함하도록표면이기능화된것일수있다. [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] 본원의제 1 측면은, 무기나노필러 (nanofiller); 상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된방향족고리기를함유하는제 1 실란 ; 및상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된아민기를함유하는제 2 실란을포함하는, 실란-함유무기나노필러를제공한다. 예를들어, 상기제 1 실란은방향족고리기를적어도하나함유하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 2 실란은아민기를적어도하나함유하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기실란-함유무기나노필러는상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된탄소수약 1 개내지약 3 개의탄화수소기를함유하는제 3 실란을추가포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 3 실란은탄소수약 1 개내지약 3 개의탄화수소기를적어도하나함유하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 3 실란은탄소수약 1 개, 약 2 개, 또는약 3 개의탄화수소기를적어도하나함유하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기무기나노필러는, 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 산화크롬, 산화아연, 산화철, 클레이, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기실리카는발연실리카일수있으며, 용융실리카, 침강실리카, 솔-젤법에의해제조된실리카, 또는콜로이달실리카일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기티타니아는발연티타니아일수있으며, 용융티타니아, 침강티타니아, 솔-젤법에의해제조된티타니아, 또는콜로이달티타니아일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기알루미나는발연알루미나일수있으며, 용융알루미나, 침강알루미나, 솔-젤법에의해제조된알루미나, 또는콜로이달알루미나일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기무기나노필러가실리카또는판상, 침상의실리케이트등 SiO 2 계열의무기나노필러인경우, 표면의하이드록실기로부터발생하는수소결합때문에상기무기나노필러들끼리강하게상호작용하는경향이있으며, 이로인해코팅제및페인트등의도료에첨가하여점도를증가시키는용도로서유용하게사용될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기 SiO 2 계열의무기나노필러를용액에분산시킨후도료에섞거나, 상기무기나노필러자체를도료에섞어점도를높이는데사용할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 상기 SiO 2 계열의무기나노필러는, 본원의복합표면기능화된무기나노필러를제조하기위해서도유용하게사용할수있으며, 이에제한되는것은아니다. [0038] 본원의일구현예에따르면, 상기제 1 실란은, 트리메톡시페닐실란 (trimethoxyphenylsilane), N-[3-( 트리메톡 시실릴 ) 프로필 ] 아닐린 (N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]aniline), N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ]-n'-(4- 비닐벤 - 9 -

10 질 ) 에틸렌디아민 (N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-n'-(4-vinylbenzyl)ethylenediamine), 알릴페닐디클로로실란 (allylphenyldichlorosilane), 아미노페닐트리메톡시실란 (aminophenyltrimethoxysilane), t-부틸페닐디클로로실란 (t-butylphenyldichlorosilane), p-(t-부틸 ) 페네틸트리클로로실란 (p-(tbutyl)phenethyltrichlorosilane), 3,5-디메톡시페닐트리에톡시실란 (3,5-dimethoxyphenyltriethoxysilane), 디페닐디에톡시실란 (diphenyldiethoxysilane), 디페닐디메톡시실란 (diphenyldimethoxysilane), 디페닐메틸에톡시실란 (diphenylmethylethoxysilane), 3-(p-메톡시페닐 ) 프로필트리클로로실란 (3-(pmethoxyphenyl)propyltrichlorosilane), p-메톡시페닐트리메톡시실란 (p-methoxyphenyltrimethoxysilane), 페네틸메틸디클로로실란 (phenethylmethyldichlorosilane), 페네틸트리메톡시실란 (phenethyltrimethoxysilane), 3-페녹시프로필디메틸클로로실란 (3-phenoxypropyldimethylchlorosilane), 3-페녹시프로필메틸디클로로실란 (3-phenoxypropylmethyldichlorosilane), 3-페녹시프로필트리클로로실란 (3-phenoxypropyltrichlorosilane), 페닐디메틸클로로실란 (phenyldimethylchlorosilane), 페닐디메틸에톡시실란 (phenyldimethylethoxysilane), 페닐에틸디클로로실란 (phenylethyldichlorosilane), 페닐메틸디클로로실란 (phenylmethyldichlorosilane), 1- 페닐-1-( 메틸디클로로실릴 ) 부탄 (1-phenyl-1-(methyldichlorosilyl)butane), 페닐메틸디메톡시실란 (phenylmethyldimethoxysilane), 페닐메틸디에톡시실란 (phenylmethyldiethoxysilane), (3-페닐프로필) 트리클로로실란 ((3-phenylpropyl)trichlorosilane), 페닐트리클로로실란 (phenyltrichlorosilane), 페닐트리에톡시실란 (phenyltriethoxysilane), 페닐트리메톡시실란 (phenyltrimethoxysilane), 트리페닐클로로실란 (triphenylchlorosilane), 트리페닐에톡시실란 (triphenylethoxysilane), ( 트리페닐메틸 ) 메틸디클로로실란 ((triphenylmethyl)methyldichlorosilane), 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 1 실란은방향족고리기를함유하는실란의군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0039] [0040] [0041] [0042] [0043] 본원의일구현예에따르면, 상기제 2 실란은, 3-[2-(2-아미노에틸아미노 ) 에틸아미노 ] 프로필트리메톡시실란 (3-[2-(2-aminoethylamino)ethylamino]propyltrimethoxysilane), N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ] 에틸렌디아민 (N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine), (3-아미노프로필) 트리메톡시실란 ((3- aminopropyl)trimethoxysilane), 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 2 실란은아민기를함유하는실란의군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기제 3 실란은, 에틸트리메톡시실란 (ethyltrimethoxysilane), 메톡시트리메틸실란 (methoxytrimethylsilane), 에톡시트리메틸실란 (ethoxytrimethylsilane), 트리에틸클로로실란 (triethylchlorosilane), 트리메틸클로로실란 (trimethylchlorosilane), 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 3 실란은탄소수약 1 개내지약 3 개의탄화수소기를함유하는실란의군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기실란-함유무기나노필러는나노입자형태를가질수있으나, 이에제한되는것은아니다. 또한, 예를들어, 상기무기나노필러는약 1 nm 내지약 100 nm, 약 1 nm 내지약 90 nm, 약 1 nm 내지약 80 nm, 약 1 nm 내지약 70 nm, 약 1 nm 내지약 60 nm, 약 1 nm 내지약 50 nm, 약 1 nm 내지약 40 nm, 약 1 nm 내지약 30 nm, 약 5 nm 내지약 100 nm, 약 5 nm 내지약 90 nm, 약 5 nm 내지 80 nm, 약 5 nm 내지약 70 nm, 약 5 nm 내지약 60 nm, 약 5 nm 내지약 50 nm, 약 5 nm 내지약 40 nm, 또는약 5 nm 내지약 30 nm일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기실란-함유무기나노필러는제 1 실란, 제 2 실란, 및제 3 실란이외의추가적인실란들이상기무기나노필러의표면에화학적으로결합된것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기실란-함유무기나노필러는분말상, 젤상, 또는액상일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0044] [0045] 본원의제 2 측면은, 상기본원의제 1 측면에따른실란-함유무기나노필러가분산된, 바니시를제공한다. 본원의제 2 측면의바니시에포함되는상기실란-함유무기나노필러는본원의제 1 측면에따른것이며, 이에따라본원의제 1 측면에서기재한본원의모든구현예들및예시들이본원의제 2 측면에도그대로적용되는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다

11 [0046] 본원의일구현예에따르면, 상기바니시는, 폴리에스테르바니시, 폴리에스테르이미드바니시, 폴리에스테르아미드바니시, 폴리에스테르아미드이미드바니시, ( 트리 (2-하이드록시에틸 ) 이소시아누에이트트리아크릴레이트 )-폴리에스테르이미드바니시, 폴리에테르이미드바니시, 폴리아미드바니시, 폴리아미드이미드바니시, 폴리이미드바니시, 폴리우레탄바니시, 폴리비닐포르말바니시, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] 본원의제 3 측면은, 전도성와이어 ; 및, 상기전도성와이어상에형성되며, 유기절연고분자매트릭스 (matrix) 및상기유기절연고분자매트릭스내에나노미터단위로분산되어있는상기본원의제 1 측면에따른실란-함유무기나노필러를함유하는피막을포함하는, 에나멜와이어를제공한다. 예를들어, 본원의제 3 측면의에나멜와이어는내부분방전성에나멜와이어일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의제 3 측면의에나멜와이어에포함되는상기실란-함유무기나노필러는본원의제 1 측면에따른것이며, 이에따라본원의제 1 측면에서기재한본원의모든구현예들및예시들이본원의제 3 측면에도그대로적용되는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기유기절연고분자매트릭스는, 폴리에스테르, 폴리에스테르이미드, 폴리에스테르아미드, 폴리에스테르아미드이미드, ( 트리 (2-하이드록시에틸 ) 이소시아누에이트트리아크릴레이트 )-폴리에스테르이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 폴리비닐포르말, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기피막에서상기실란-함유무기나노필러의함량이약 0.1 중량 % 내지약 30 중량 % 일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기피막에서상기무기나노필러의함량이약 0.1 중량 % 내지약 5 중량 %, 약 0.1 중량 % 내지약 10 중량 %, 약 0.1 중량 % 내지약 20 중량 %, 약 0.1 중량 % 내지약 30 중량 %, 약 5 중량 % 내지약 10 중량 %, 약 5 중량 % 내지약 20 중량 %, 약 5 중량 % 내지약 30 중량 %, 약 10 중량 % 내지약 20 중량 %, 약 10 중량 % 내지약 30 중량 %, 또는약 20 중량 % 내지약 30 중량 % 일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의제 3 측면과관련하여, 본원의도 1은본원의일구현예에따른내부분방전성에나멜와이어의단면도로서, 단일코팅타입 (Single-coated type) 의에나멜와이어의단면도이며, 상기내부분방전성에나멜와이어는전도성와이어 (110), 상기전도성와이어상에형성된복합표면기능화된무기나노필러, 및유기절연고분자를함유하는피막 (120) 을포함할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 본원의제 3 측면에따른내부분방전성에나멜와이어는상기도 1의단일코팅타입외에도, 이중코팅타입, 또는다중코팅타입일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 또한, 예를들어, 본원의제 3 측면에따른내부분방전성에나멜와이어는, 상기도 1의원형에나멜와이어외에도, 각형 (rectangular type), 및플랫형 (flat type) 의에나멜와이어일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 본원의제 3 측면에따른내부분방전성에나멜와이어에포함되는상기피막의두께는당업계에서통상적으로적용되는두께를모두적용할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 본원의제 3 측면에따른내부분방전성에나멜와이어에포함되는상기전도성와이어는, 예를들어, 구리, 알루미늄, 니켈, 금, 은, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0057] 본원의제 4 측면은, 제 1 용매에무기나노필러를첨가하고, 상기제 1 용매에방향족고리기를함유하는제 1 실란및아민기를함유하는제 2 실란을첨가하고초음파를조사함으로써실란-함유무기나노필러를수득하는것 ; 상기실란-함유무기나노필러를제 2 용매에분산하여콜로이드용액 (colloidal solution) 을수득하는것 ; 상기콜로이드용액을에나멜와이어용바니시에분산하여상기실란-함유무기나노필러를함유하는바니시를수득하는것 ; 및상기바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열경화함으로써상기실란-함유무기나노필러를함유하는피막을형성하여에나멜와이어를수득하는것을포함하는, 본원의제 3 측면에따른에나멜

12 와이어의제조방법을제공한다. [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] [0065] [0066] [0067] 본원의제 4 측면은본원의제 3 측면에따른에나멜와이어의제조방법에관한것으로서, 본원의제 4 측면에따른제조방법에포함되는상기실란-함유무기나노필러는본원의제 1 측면에따른것이며, 상기바니시는본원의제 2 측면에따른것이므로, 이에따라본원의제 1 측면내지제 3 측면각각에서기재한본원의모든구현예들및예시들이본원의제 4 측면에도그대로적용되는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 본원의제 4 측면에따른제조방법에포함되는상기실란-함유무기나노필러는, 본원의제 4 측면에따른내부분방전성에나멜와이어의제조방법의전체과정에걸쳐서높은분산성을가질수있도록특별히고안하여제조된것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 1 용매는, 톨루엔, 자일렌, 에탄올, 메탄올, 크레졸, 물, 아세톤, 사이클로헥산, 페놀, N- 메틸피롤리돈 (N-methylpyrolidone = NMP), 글리콜에테르, N,N-디메틸포름아마이드 (N,N-Dimethylformamide = DMF), 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 1 용매는상기에나멜와이어용바니시를희석하기위해사용되는희석제를추가포함할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 2 용매는, 톨루엔, 자일렌, 에탄올, 메탄올, 크레졸, 물, 아세톤, 사이클로헥산, 페놀, N- 메틸피롤리돈, 글리콜에테르, N,N-디메틸포름아마이드, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 2 용매는상기에나멜와이어용바니시를희석하기위해사용되는희석제를추가포함할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기실란-함유무기나노필러를수득하는것은, 탄소수약 1 개내지약 3 개의탄화수소기를함유하는제 3 실란을추가적으로첨가하고초음파를조사하는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기무기나노필러는, 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 이트리아, 산화크롬, 산화아연, 산화철, 클레이, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기제 1 실란은, 트리메톡시페닐실란, N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ] 아닐린, N- [3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ]-n'-(4-비닐벤질) 에틸렌디아민, 알릴페닐디클로로실란, 아미노페닐트리메톡시실란, t-부틸페닐디클로로실란, p-(t-부틸 ) 페네틸트리클로로실란, 3,5-디메톡시페닐트리에톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐메틸에톡시실란, 3-(p-메톡시페닐 ) 프로필트리클로로실란, p-메톡시페닐트리메톡시실란, 페네틸메틸디클로로실란, 페네틸트리메톡시실란, 3-페녹시프로필디메틸클로로실란, 3-페녹시프로필메틸디클로로실란, 3-페녹시프로필트리클로로실란, 페닐디메틸클로로실란, 페닐디메틸에톡시실란, 페닐에틸디클로로실란, 페닐메틸디클로로실란, 1-페닐-1-( 메틸디클로로실릴 ) 부탄, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐메틸디에톡시실란, (3-페닐프로필) 트리클로로실란, 페닐트리클로로실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 트리페닐클로로실란, 트리페닐에톡시실란, ( 트리페닐메틸 ) 메틸디클로로실란, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 1 실란은방향족고리기를함유하는실란의군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기제 2 실란은, 3-[2-(2-아미노에틸아미노 ) 에틸아미노 ] 프로필트리메톡시실란, N-[3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필 ] 에틸렌디아민, (3-아미노프로필) 트리메톡시실란, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 2 실란은아민기를함유하는실란의군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기제 3 실란은, 에틸트리메톡시실란, 메톡시트리메틸실란, 에톡시트리메틸실란, 트리에틸클로로실란, 트리메틸클로로실란, 및이들의조합들로이루어지는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기제 3 실란은탄소수약 1 개내지약 3 개의탄화수소기를함유하는실란의군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의일구현예에따르면, 상기에나멜와이어용바니시는, 폴리에스테르바니시, 폴리에스테르이미드바니시, 폴리에스테르아미드바니시, 폴리에스테르아미드이미드바니시, ( 트리 (2-하이드록시에틸 ) 이소시아누에이트트리아크릴레이트 )-폴리에스테르이미드바니시, 폴리에테르이미드바니시, 폴리아미드바니시, 폴리아미드이미드바니시, 폴리이미드바니시, 폴리우레탄바니시, 폴리비닐포르말바니시, 및이들의조합들로이루어지

13 는군으로부터선택되는것을포함하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. [0068] [0069] [0070] [0071] 예를들어, 본원의제 4 측면의내부분방전성에나멜와이어의제조방법에포함되는상기초음파를조사하는과정, 즉, 초음파처리는, 종래기술의열과용매만을사용하여수행되었던표면처리과정에비해소요시간단축의이점을보유하는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기에나멜와이어용바니시에대한만족할만한분산성을나타내는표면점유율 (surface coverage) 을확보하기위하여소요되는표면처리시간이상기초음파처리를통해단축될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기종래기술의열과용매만을사용하여수행되었던표면처리과정을이용할경우, 상기에나멜와이어용바니시에대한만족할만한분산성을나타내는표면점유율을확보하기위해표면처리에소요되는시간은약 9 일정도일수있는반면, 본원의제 4 측면에서와같이초음파처리를이용할경우, 배스 (bath) 초음파의경우상기표면처리에소요되는시간이약 3 일정도, 혼 (horn) 초음파의경우상기표면처리에소요되는시간이약 3.5 시간정도로획기적으로단축될수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의제 4 측면에따른내부분방전성에나멜와이어의제조방법은상기무기나노필러를적절한용매에분산시킴으로써콜로이드용액을수득하는것으로시작되는것일수있으며, 이는구체적으로, 제 1 용매에무기나노필러를첨가하고상기제 1 용매에제 1 실란과제 2 실란을첨가한후초음파를조사함으로써복합표면기능화된무기나노필러를수득하는것, 및상기복합표면기능화된무기나노필러를제 2 용매에분산하여콜로이드용액을수득하는것의순으로수행되는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 여기에서, 상기콜로이드용액은이후수행되는공정에서상기에나멜와이어용바니시와용이하게혼합될수있는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 또한, 상기콜로이드용액을수득하기위해사용되는상기제 1 용매및제 2 용매각각은상기무기나노필러를균일하게분산시키는것인동시에, 이후수행되는나노복합체바니시의열경화공정을해치지않는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의제 4 측면에따른내부분방전성에나멜와이어의제조방법은, 상기콜로이드용액을수득하는공정을수행한뒤, 이어상기콜로이드용액을에나멜와이어용바니시에분산하여상기무기나노필러를함유하는나노복합체바니시를수득하는공정을수행하는것을포함할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기에나멜와이어용바니시로서, 당업계에서활용성이높은폴리에스테르바니시, 또는폴리에스테르이미드바니시를이용할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 상기바니시는, 수내지수십개의단량체가결합된올리고머 (oligomer) 의일종인프레폴리머 (prepolymer) 등의고분자성분, 및크레졸이나자일렌등의용매가주성분이다. 일반적으로상기프레폴리머는방향족고리기를포함하는선형의화학구조를가지나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기폴리에스테르바니시에함유된에스테르프레폴리머는비극성에가깝지만하이드록실기를일부포함하고있어강한비극성을띄는것은아니다. 한편, 예를들어, 상기폴리에스테르이미드바니시에함유된에스테르이미드프레폴리머는아민기도함유하고있어보다강한극성을띈다. 또한, 상기바니시에포함되는용매로서사용될수있는크레졸은강한극성을띄는물질인반면, 자일렌은비극성을띄는물질이다. 이처럼극성과비극성을띄는다양한화학물질들을함유하는상기바니시내에서상기복합표면기능화된무기나노필러가높은분산성을가지도록하기위해서는, 상기다양한화학물질들에일대일로대응하여강한상호작용 (interaction) 을할수있어야한다. 따라서, 상기다양한화학물질중상기프레폴리머및상기자일렌과강한상호작용을할수있는방향족고리기를함유하는제 1 실란, 및상기크레졸과강한상호작용을할수있는아민기를함유하는제 2 실란을포함하는유기물질들이표면에화학적으로결합됨으로써복합표면기능화된본원의제 1 측면에따른무기나노필러를이용함으로써, 상기바니시내에서상기무기나노필러가높은분산성을가지도록할수있다. 즉, 본원의제 1 측면에따른무기나노필러는상기바니시내에서높은분산성을가지는것으로서, 이를본원의제 4 측면에따른제조방법중 " 상기콜로이드용액을에나멜와이어용바니시에분산하여상기무기나노필러를함유하는나노복합체바니시를수득하는공정 " 에서유용하게이용할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 본원의제 4 측면에따른내부분방전성에나멜와이어의제조방법은, 상기나노복합체바니시를수득하는공정을수행한뒤, 이어상기나노복합체바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열경화함으로써상기무기나노필러를함유하는피막을형성하는공정을수행하여최종적으로본원의제 3 측면에따른내부분방전성에나멜와이어를수득하는것을포함할수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기나노복합체바니시의건조및열경화는, 약 350 내지약 550 의강한열을가함으로써용매의급속한건조와상기나노복합체바니시의열경화가동시에수행되는것일수있으나, 이에제한되는것은아니다. 예를들어, 상기건조공정에서낮은기화점을가지는자일렌이먼저휘발됨으로써상기무기나노필러의주변환경이급속히극성화되는동시에, 열에의해발생한주변의급격한열운동에의해상기무기나노필러의분산성이저하될수있으나,

14 복합표면기능화된본원의제 1 측면에따른무기나노필러는그표면에화학적으로결합된극성아민기를보유하기때문에이와같은극심한주변환경의변화가가해지는경우에도높은분산성을유지할수있다. 상기자일렌이먼저휘발된뒤, 이어상기자일렌보다높은기화점을가지는크레졸이휘발되면서상기무기나노필러의주변환경이급속히비극성화될수있는데, 복합표면기능화된본원의제 1 측면에따른무기나노필러는그표면에화학적으로결합된방향족고리기를보유하며상기방향족고리기와프레폴리머의방향족고리기가 π-π상호작용에의해강하게상호작용할수있기때문에, 이경우에도높은분산성을유지할수있다. 이때, 상기바니시가폴리에스테르바니시이고, 복합표면기능화된본원의제 1 측면에따른무기나노필러의표면에제 3 실란이추가적으로결합되어있는경우, 상기제 3 실란의소수성의짧은탄화수소기가상기무기나노필러의표면에존재하는하이드록실기에의해발생하는상기무기나노필러간의인력을억제하는동시에, 소수성상호작용을한층더강화함으로써상기무기나노필러의분산성을더욱향상시킬수있으나, 이에제한되는것은아니다. 상기본원의제 4 측면에따른제조방법중열경화공정의진행시에는용매가거의휘발되어상기무기나노필러주변에는거의프레폴리머만남아있게되고, 온도가본격적으로상승하기시작하면서상기프레폴리머가크로스-링크되기시작하며, 상기프레폴리머와상기무기나노필러의상호작용이앞서수행되었던공정들에비해강하게작용하게된다. 또한, 이때에는상기무기나노필러의주변환경이이전공정들에비해소수성이되며, 점도가강해지고, 열에의한열운동이집중적으로상기무기나노필러에가해질수있다. 이와같은열경화공정이완료되면, 보다높은분자량의고분자형태로성장하는고분자사슬사이사이에표면에방향족고리기가화학적으로결합된상기무기나노필러가위치하게되며, 상기무기나노필러의방향족고리기는상기고분자사슬의방향족고리기와강하게상호작용하게됨으로써상기무기나노필러의위치가최종적으로고정된다. 이에따라, 상기무기나노필러는최종적으로형성되는매트릭스에서높은분산성을유지할수있게된다. [0072] 정리하면, 복합표면기능화된본원의제 1 측면에따른무기나노필러는, 본원의제 4 측면에따른내부분방전 성에나멜와이어의제조방법에포함되는모든공정에있어서높은분산성을유지할수있다. [0073] 이하에서는, 본원에대하여실시예및도면을이용하여보다더구체적으로설명하지만, 본원이이에제한되는 것은아니다. [0074] [0075] [0076] [0077] [0078] [0079] [ 실시예 ] < 실시예 1> 폴리에스테르이미드에나멜와이어의제조무기나노필러인시그마-알드리치사의평균크기약 11 nm의발연실리카약 12 g과, 용매인톨루엔약 600 ml 를약 1 리터용량의유리병에넣었다. 상기유리병을약 85 의물로채워진약 100 W 및약 40 khz 규격의배스 (bath) 초음파기내에위치시키고초음파를약 30 분동안가했다. 이어서, 제 1 실란으로서, (3-아닐로프로필 ) 트리메톡시실란약 8 ml를상기유리병에투입하고, 약 85 의열과초음파를약 10 분동안가했다. 이어서, 제 2 실란으로서, N-(2-아미노에틸 )-3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필아민약 2 ml를상기유리병에투입하고, 약 85 의열과초음파를약 3 일동안가하여복합표면기능화된무기나노필러를용액에포함된형태로서수득하였다. 상기복합표면기능화된무기나노필러는용액중에있으므로, 미반응된실란을제거하기위하여, 에탄올약 200 ml를상기유리병에넣고혼합한다음, 상기유리병의내용물을유리필터깔대기에붓고세척하였다. 이때, 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤등을상기내용물이걸러진상기필터상의고형물에분사하는것을 3회이상실시함으로써상기세척을수행하였다. 상기세척된고형물을열풍오븐에넣고약 110 에서약 12 시간동안건조하여상기복합표면기능화된무기나노필러의분말을수득하였다. 상기무기나노필러분말을약 20 중량 % 의농도가되도록폴리에스테르이미드바니시용희석제를넣고약 85 의열과초음파를약 8 시간동안가하여분산시킴으로써, 고농도의실리카콜로이드용액을수득하였다. 상기실리카콜로이드용액을코-멕사의 KEI KM 모델의고형분함량이약 39 중량 % 인폴리에스테르이미드바니시와혼합하여, 나노복합체바니시를수득하였다. 이때, 상기복합표면기능화된무기나노필러가상기나노복합체바니시의전체고형분대비각각약 1 중량 %, 약 3 중량 %, 약 5 중량 %, 약 10 중량 %, 약 15 중량 %, 및약 20 중량 % 가되도록조절하였으며, 여기에서상기나노복합체바니시의고형분함량은약 35 중량 % 였다. 이어서, 상기나노복합체바니시중약상기복합표면기능화된무기나노필러의함량이약 5 중량 % 인나노복

15 합체바니시및약 10 중량 % 인나노복합체바니시각각을이용하여에나멜와이어전용로에서약 mm 직경 의구리와이어상에 8 회코팅하고건조및열경화시켜피막을형성함으로써, 실시예 1 의폴리에스테르이미드 내부분방전성에나멜와이어를완성하였다. [0080] [0081] < 비교예 1> 폴리에스테르이미드에나멜와이어의제조코-멕사의 KEI KM 모델의고형분이약 39 중량 % 인폴리에스테르이미드바니시를준비하였으며, 폴리에스테르이미드바니시용희석제를상기바니시와혼합하여고형분함량이약 35 중량 % 가되도록약간희석하였다. 이어서, 상기희석된바니시를에나멜와이어전용로에서약 mm의구리에나멜와이어상에 8 회코팅하고건조및열경화시켜, 비교예 1의폴리에스테르이미드에나멜와이어를완성하였다. [0082] [0083] [0084] [0085] [0086] < 실시예 2> 폴리에스테르에나멜와이어의제조무기나노필러인시그마-알드리치사의평균크기약 11 nm의발연실리카약 12 g과, 용매인톨루엔약 600 ml 를약 1 리터용량의유리병에넣었다. 상기유리병을약 85 의물로채워진약 100 W 및약 40 khz 규격의배스초음파기내에위치시키고초음파를약 30 분동안가했다. 이어서, 제 1 실란으로서, (3-아닐로프로필) 트리메톡시실란약 8 ml를상기유리병에투입하고, 약 85 의열과초음파를약 10 분동안가했다. 이어서, 제 2 실란으로서, N-(2-아미노에틸 )-3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필아민약 2 ml를상기유리병에투입하고, 약 85 의열과초음파를약 3 시간동안가하였다. 이어서, 제 3 실란으로서, 메톡시트리메틸실란약 6 ml를상기유리병에추가로투입하고, 약 85 의열과초음파를약 3 일동안가하여복합표면기능화된무기나노필러를용액에포함된형태로서수득하였다. 상기복합표면기능화된무기나노필러는용액중에있으므로, 미반응된실란을제거하기위하여, 에탄올약 200 ml를상기유리병에넣고혼합한다음, 상기유리병의내용물을유리필터깔대기에붓고세척하였다. 이때, 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤등을상기내용물이걸러진상기필터상의고형물에분사하는것을 3회이상실시함으로써상기세척을수행하였다. 상기세척된고형물을열풍오븐에넣고약 110 에서약 12 시간동안건조하여상기복합표면기능화된무기나노필러의분말을수득하였다. 상기무기나노필러분말을약 20 중량 % 의농도가되도록폴리에스테르바니시용희석제에약 85 의열과초음파를약 8 시간동안가하여분산시킴으로써, 고농도의실리카콜로이드용액을수득하였다. 상기실리카콜로이드용액을신한케미칼시스템사의 HISTER HE320 모델의고형분함량이약 40 중량 % 인폴리에스테르바니시와혼합하여, 나노복합체바니시를수득하였다. 이때, 상기복합표면기능화된무기나노필러가상기나노복합체바니시의전체고형분대비약 1 중량 %, 3 중량 %, 약 5 중량 %, 약 10 중량 %, 약 15 중량 %, 및약 20 중량 % 가되도록조절하였다. 이어서, 상기나노복합체바니시중상기복합표면기능화된무기나노필러의함량이약 1 중량 % 의나노복합체바니시를이용하여에나멜와이어전용로에서약 1.00 mm 직경의구리와이어상에 9 회코팅하고건조및열경화시켜피막을형성함으로써, 실시예 2의폴리에스테르내부분방전성에나멜와이어를완성하였다. [0087] [0088] < 비교예 2> 폴리에스테르에나멜와이어의제조신한케미칼시스템사의 HISTER HE320 모델의고형분함량이약 40 중량 % 인폴리에스테르바니시를준비하였다. 이어서, 상기바니시를에나멜와이어전용로에서약 1.00 mm의구리에나멜와이어상에 9 회코팅하고건조및열경화시켜, 비교예 2의폴리에스테르에나멜와이어를제조하였다. [0089] [0090] [0091] < 실시예 3> 혼초음파기를사용한복합표면기능화된무기나노필러제조실시예 3의혼초음파기를사용한복합표면기능화된무기나노필러는상기실시예 1의복합표면기능화된무기나노필러와유사한것이나, 표면개질과정에서혼초음파기를사용하였다는점에차이가있다. 먼저, 무기나노필러인시그마-알드리치사의평균크기약 11 nm의발연실리카약 12 g과, 용매인톨루엔약 600 ml를약 1 리터용량의유리병에넣었다. 상기유리병을 85 의물로채워진배스내에위치시키고약

16 W 및약 20 khz 규격의자노소닉사의혼초음파기를사용하여최대출력의절반에해당하는초음파를약 30 분동안가했다. 상기온도와초음파조건은하기의반응동안계속유지되었다. 이어서, 제 1 실란으로서, (3- 아닐로프로필 ) 트리메톡시실란약 8 ml를상기유리병에투입하였다. 이어서, 약 10 분후에, 제 2 실란으로서, N-(2-아미노에틸 )-3-( 트리메톡시실릴 ) 프로필아민약 2 ml를상기유리병에투입하였고, 약 3.5 시간후에반응을종료하여, 복합표면기능화된무기나노필러를용액에포함된형태로서수득하였다. [0092] 상기복합표면기능화된무기나노필러는용액중에있으므로, 미반응된실란을제거하기위하여, 에탄올약 200 ml를상기유리병에넣고혼합한다음, 상기유리병의내용물을유리필터깔대기에붓고세척하였다. 이때, 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤등을상기내용물이걸러진상기필터상의고형물에분사하는것을 3회이상실시함으로써상기세척을수행하였다. 상기세척된고형물을열풍오븐에넣고약 110 에서약 12 시간동안건조하여상기복합표면기능화된무기나노필러의분말을수득하였다. [0093] [0094] [0095] [0096] < 비교예 3> 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러, 및이를포함하는바니시의제조무기나노필러인시그마-알드리치사의평균크기약 11 nm의발연실리카약 12 g과, 용매인톨루엔약 600 ml 를약 1 리터용량의유리병에넣었다. 상기유리병을 85 의물로채워진약 100 W 및약 40 khz 규격의배스초음파기내에위치시키고초음파를약 30 분동안가했다. 이어서, (3-아닐로프로필) 트리메톡시실란약 8 ml 를상기유리병에투입하고, 약 85 의열과초음파를약 3 일동안가하여 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러를용액에포함된형태로서수득하였다. 상기 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러는용액중에있으므로, 미반응된실란을제거하기위하여, 에탄올약 200 ml를상기유리병에넣고혼합한다음, 상기유리병의내용물을유리필터깔대기에붓고세척하였다. 이때, 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤등을상기내용물이걸러진상기필터상의고형물에분사하는것을 3회이상실시함으로써상기세척을수행하였다. 상기세척된고형물을열풍오븐에넣고약 110 에서약 12 시간동안건조하여상기 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러의분말을수득하였다. 상기분말을약 20 중량 % 의농도가되도록폴리에스테르바니시용희석제를넣고약 85 의열과초음파를약 8 시간동안가하여분산시킴으로써, 고농도의실리카콜로이드용액을수득하였다. 상기실리카콜로이드용액을신한케미칼시스템사의 HISTER HE320 모델의고형분함량이약 40 중량 % 인폴리에스테르바니시와혼합하고약 85 의열과초음파를약 24 시간동안추가로가하여, 나노복합체바니시를수득하였다. 이때, 상기 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러가상기나노복합체바니시의전체고형분대비약 1.0 중량 % 가되도록하였다. [0097] [0098] < 비교예 4> 무기나노필러를포함하는바니시의제조무기나노필러인시그마-알드리치사의평균크기약 11 nm의발연실리카를약 5 중량 % 의농도가되도록폴리에스테르바니시용희석제에약 85 의열과초음파를약 48 시간동안가하여분산시켜실리카콜로이드용액을수득하였다. 상기실리카콜로이드용액을신한케미칼시스템사의 HISTER HE320 모델의고형분함량이약 40 중량 % 인폴리에스테르바니시와혼합하고약 85 의열과초음파를약 24 시간동안추가로가하여나노복합체바니시를수득하였다. 이때, 상기무기나노필러가상기나노복합체바니시의전체고형분대비약 1.0 중량 % 가되도록조절하였다. [0099] [0100] [0101] < 분석 > 이하, 실시예 1 내지 3, 및비교예 1 내지 4에서제조한무기나노필러, 상기무기나노필러를포함하는나노복합체바니시, 및상기무기나노필러를포함하는에나멜와이어에대하여, 본원의도면을참조하여분석하였다. 먼저, 도 2a는발연실리카를주사전자현미경으로관찰한이미지이고, 도 2b는본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러를주사전자현미경으로관찰한이미지이다. 상기주사전자현미경으로서는히타치 (Hitachi) 사의 S-4700모델의 FE-SEM을사용하였다. 도 2a 및도 2b에서, 상기발연실리카는평균직경이약 11 nm였고, 상기복합표면기능화된무기나노필러는상기발연실리카에비해평균직경이약 2 nm 내지약

17 nm 정도커진것으로관찰되었다. [0102] [0103] [0104] [0105] 한편, 도 3은, 본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시, 및본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르이미드나노복합체바니시의사진이다. 도 3의사진을통하여, 상기복합표면기능화된무기나노필러가폴리에스테르이미드바니시에잘분산되어투명성이높음을확인할수있었다. 다만, 상기복합표면기능화된무기나노필러의양이증가할수록투명성이약간감소하였다. 한편, 도 4는, 본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시, 및본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르이미드나노복합체바니시의점도그래프이다. 상기점도의측정을위하여, 브룩필드사의 LV DV-E 모델의점도계를이용하였다. 도 4에나타낸바와같이, 상기복합표면기능화된무기나노필러의함량이 0 중량 % 인비교예 1, 및함량이각각 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인실시예 1 각각에서, 25 에서의점도는각각 213, 213, 218, 227, 233, 278, 및 344 cp(centipoise) 였고, 50 에서의점도는각각 15, 17, 21, 21, 30, 40, 및 47 cp였다. 이중 25 에서, 상기복합표면기능화된무기나노필러의함량이 10 중량 % 인경우까지는점도상승이미미하였으며, 함량이 15 중량 % 이상인경우부터다소점도가상승하였다. 도 4의결과로부터, 무기나노필러와무기나노필러사이의상호작용에비해무기나노필러와주변환경사이의상호작용이강하여, 무기나노필러의응집이효과적으로방해되었음을확인할수있었다. 다만, 상기무기나노필러의함량이높아지면서상기무기나노필러의수가증가됨에따라상기무기나노필러가전체부피에서차지하는비율또한높아졌고, 이에따라상기무기나노필러와무기나노필러사이의상호작용도상대적으로강해졌다. 결국, 상기복합표면기능화된무기나노필러는폴리에스테르이미드바니시내에서효과적으로분산되었다는것을도 4를통해확인할수있었다. 한편, 도 5는, 본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시, 및본원의실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르이미드나노복합체바니시를열경화한후, 시차주사열량계를사용하여수득한온도-열유속 (heat flow) 그래프이다. 이때, 상기시차주사열량계는메틀러-토레도사의 DSC1 모델을사용하였다. 한편, 도 6은, 상기본원의도 5의온도-열유속그래프를통해얻은상기복합표면기능화된무기나노필러의함량-유리전이온도그래프이다. 이와관련하여, 하기표 1은상기도 5 및도 6의그래프에서나타난유리전이시작점 (onset point), 유리전이종료점 (termination point), 및상기시작점과상기종료점의평균값인유리전이온도 (glass transition temperature, T g ) 를나타낸것이다 : 표 1 [0106] 유리전이시작점 ( ) 유리전이종료점 유리전이온도 ( ) ( ) 비교예 1 (0 중량 %) 실시예 1 (1 중량 %) 실시예 1 (3 중량 %) 실시예 1 (5 중량 %) 실시예 1 (10 중량 %) 실시예 1 (15 중량 %) 실시예 1 (20 중량 %) [0107] [0108] 상기도 5 및 6, 및상기표 1에서확인되는바와같이, 상기복합표면기능화된무기나노필러가많이첨가될수록상기폴리에스테르이미드나노복합체의유리전이온도가비례하여상승하였으며, 열유속그래프의기울기가변하기시작하는유리전이의시작점의온도또한점차상승하였다. 특히, 상기표 1의실시예 1(3 중량 %) 까지의유리전이온도의증가가급격하게나타났다. 즉, 상기나노복합체에열을가했을때, 상기복합표면기능화된무기나노필러의함량이높을수록고분자의움직임이제한되어유리전이온도가상승하는효과가나타났고, 그효과가상기무기나노필러의함량이 3 중량 % 인경우까지매우강하게부여되는것으로보여지며, 상기무기나노필러의함량이 5 중량 % 이상인경우에서도상기효과가선형적으로나타났다. 상기효과는, 상기폴리에스테르이미드절연고분자매트릭스내에서상기복합표면기능화된무기나노필러의분산성이매우우수함을나타내었다. 한편, 도 7a는본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이

18 고, 도 7b는본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이며, 도 7c는본원의실시예 1에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르이미드나노복합체바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이고, 도 7d는본원의실시예 1에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르이미드나노복합체바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이다. 상기도 7b 및도 7d에서의불산처리는, 바니시를약 47 내지 51 % 의불산용액에침지함으로써수행되었다. 상기바니시표면에대한불산처리에의해, 상기복합표면기능화된무기나노필러가상기나노복합체바니시의표면에서제거되면서그구멍이까맣게나타났다. 상기구멍의분포를통해, 상기복합표면기능화된무기나노필러가상기바니시의표면에서나노미터단위로개별적으로잘분산되어있음을확인할수있었다. 즉, 무기나노필러들의응집이적절한표면처리에의하여최소화되었음을확인하였다. [0109] 한편, 도 8은본원의실시예 1에따른내부분방전성에나멜와이어의제조과정중일부로서, 나노복합체바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열처리함에의하여피막을형성하여내부분방전성에나멜와이어를제조하는과정의사진이다. 상기도 8의사진과같이, 상기내부분방전성에나멜와이어의제조과정에는코팅, 열경화, 및와인딩 (winding) 공정이포함된다. 이때, 에나멜와이어를코팅하기전에미리열처리함으로써표면의기름을태우고유연하게하였다. 이이서, 바니시를와이어표면에묻히고, 상기와이어보다조금더넓은내경을가지는, 속이빈원통형의금속물체인바이스 (vice) 에통과시키어샹기와이어표면에도포된바니시양을일정하게한뒤고온에서열처리를하였다. 이와같이 8 회코팅한에나멜와이어는전용보빈 (bobbin) 에감았다. 하기표 2는상기비교예 1과실시예 1의에나멜와이어의외경및피복두께이다 : [0110] 에나멜와이어 비교예 1 실시예 1(5 중량 %) 실시예 1(10 중량 %) 외경 (mm) ( 최대 / 최소 ) 0.556/ / /0.562 피복두께 (μm) 표 2 [0111] [0112] [0113] [0114] 상기표 2에서확인되는바와같이, 상기실시예의내부분방전성에나멜와이어는상기비교예의에나멜와이어와비교할때외경및피복두께에서큰차이가없었다. 한편, 도 9a는본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드에나멜와이어의표면의주사전자현미경이미지이고, 도 9b는본원의실시예 1에따른폴리에스테르이미드내부분방전성에나멜와이어의표면의주사전자현미경이미지이다. 도 9a를통하여, 종래기술에따라제조된본원의비교예 1에따른폴리에스테르이미드에나멜와이어는열경화과정중표면에서마이크로미터크기의홀생성 (hole generation) 이일어났음을확인할수있었으며, 상기홀은노란색원으로써표시하였다. 반면, 도 9b를통하여, 상기본원의실시예 1에따른폴리에스테르이미드내부분방전성에나멜와이어의표면은상기홀생성이방지되어매끄러운상태인것을확인할수있었다. 부분방전중보이드방전은상기홀에서집중적으로발생하기때문에, 상기홀이없다는것은부분방전에의한열화에보다내성을가질수있음을시사하는것이다. 한편, 도 10은본원의실시예 1에따른폴리에스테르이미드내부분방전성에나멜와이어의표면에발생한부분방전사진이다. 상기사진은, KS C 3006 에나멜동선및에나멜알루미늄선시험방법에기재된두줄꼬임법을이용하여상기폴리에스테르이미드내부분방전성에나멜와어어를두줄로꼬고, KS C IEC 에기재된부분방전시험에따라약 4 kv 및약 10 khz의사인파 (sine wave) 교류전원을상기두줄로꼬인와이어에인가한뒤, 디지털카메라로촬영한것이었다. 상기도 10 및하기도 11에서사용된부분방전측정기기는성민기기의 SM-2HF10K 모델이었다. 한편, 도 11은본원의비교예 1에따른에나멜와이어, 및본원의실시예 1에따른내부분방전성에나멜와이어에부분방전을가했을때파괴되기까지걸리는시간-전압그래프이다. 상기도 11을통하여, 상기비교예 1에따른폴리에스테르이미드에나멜와이어는약 5kV 전압을인가하는즉시파괴되었으나, 상기실시예 1에따른복합표면기능화된무기나노필러를 5 중량 % 함유하는상기내부분방전성에나멜와이어는약 11초를견디었고, 상기무기나노필러를 10 중량 % 함유하는상기내부분방전성에나멜와이어는약 24 초를견디었음을확인할수있었다. 한편, 약 4.5 kv의전압을인가한경우에도파괴에견디는순서는위와같았으며, 상기파괴에까지걸리는시간은각각약 4 분, 약 8분, 및약 28분이었다. 또한, 약 4.0 kv의전압을인가한경우에도파괴에견디는순서는위와같았으며, 상기파괴에까지걸리는시간은각각약 7 분, 약 32 분, 약 54 분이었다. 또한, 약 3.5 kv의전압을인가한경우에는, 상기비교예 1에따른에나멜와이어가약 31 분을견

19 디었으며, 상기실시예 1 에따르며상기무기나노필러를 10 중량 % 함유하는상기내부분방전성에나멜와이어 는약 250 분이상견디었고, 실험의시간적제약으로측정을멈추었으나더견딜수있을것으로예측되어상 기도 11 에서화살표를이용하여나타냈다. [0115] [0116] [0117] [0118] [0119] [0120] [0121] 한편, 도 12는, 본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시, 및본원의실시예 2에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르나노복합체바니시의사진이다. 도 12를통해, 상기복합표면기능화된무기나노필러가폴리에스테르바니시에잘분산되어투명성이높음을확인할수있었다. 다만, 상기복합표면기능화된무기나노필러의양이증가할수록투명성이미미하게감소하였다. 한편, 도 13은, 본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시, 및본원의실시예 2에따른복합표면기능화된무기나노필러의함량이고형분대비 1, 3, 5, 10, 15, 및 20 중량 % 인폴리에스테르나노복합체바니시의점도그래프이다. 상기도 13에나타낸바와같이, 25 에서상기무기나노필러의함량이 0 중량 % 인상기비교예 2 에따른폴리에스테르바니시의점도는 178 cp였고, 상기무기나노필러의함량이 5 중량 % 인상기실시예 2에따른상기폴리에스테르나노복합체바니시의점도는 201 cp였으며, 상기무기나노필러의함량이 20 중량 % 인경우의점도는 303 cp였다. 한편, 50 는에나멜와이어를코팅하기전에바니시가데워지는온도와비슷한온도인데, 50 에서의점도는상기비교예 2에따른폴리에스테르바니시가 41 cp를, 상기무기나노필러의함량이 5 중량 % 인상기실시예 2에따른폴리에스테르나노복합체바니시가 48 cp를, 상기무기나노필러의함량이 20 중량 % 인상기실시예 2에따른폴리에스테르나노복합체바니시가 85 cp를나타내었다. 한편, 75 에서는 50 에비해낮은정도의점도를나타내었으며, 모든경우에서 9 cp 내지 25 cp의매우낮은점도를나타내었다. 상기복합표면기능화된무기나노필러의함량이 10 중량 % 이하인경우에는완만한점도변화만나타났으나, 그이상의함량에서는점도증가폭이상대적으로커진것으로나타냈다. 한편, 도 14a는본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이고, 도 14b는본원의비교예 2에따른폴리에스테르바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이며, 도 14c는본원의실시예 2에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르나노복합체바니시를열경화한경우의주사전자현미경이미지이고, 도 14d는본원의실시예 2에따른 5 중량 % 의상기복합표면기능화된무기나노필러를함유하는폴리에스테르나노복합체바니시를열경화하고불산으로표면처리한경우의주사전자현미경이미지이다. 상기도 14는앞서분석한도 7과같은경향을나타내었으며, 이로부터상기폴리에스테르매트릭스에서도상기복합표면기능화된무기나노필러의분산성이우수함을확인할수있었다. 한편, 도 15는본원의실시예 2에따른내부분방전성에나멜와이어의제조과정중일부로서, 나노복합체바니시를전도성와이어상에코팅하고건조및열처리함에의하여피막을형성하여내부분방전성에나멜와이어를제조하는과정의사진이다. 구체적으로, 상기도 15의좌측의사진은폴리에스테르나노복합체바니시를와이어상에 9 회코팅하는것을촬영한것이며, 상기도 15의우측의사진은제조된폴리에스테르내부분방전성에나멜와이어를전용보빈에감는것을촬영한것이다. 한편, 도 16은, 본원의비교예 2에따른에나멜와이어, 및본원의실시예 2에따른내부분방전성에나멜와이어에부분방전을가했을때파괴되기까지걸리는시간그래프이다. 상기도 16의실험조건및과정은상기도 11의실험조건및과정과대체적으로동일하게적용되었으나, 인가전압을약 4.5 kv로고정한점이상이하였다. 도 16을통하여, 상기비교예 2의에나멜와이어가파괴되기까지걸리는시간이약 7 초였던반면, 상기실시예 2의상기복합표면기능화된무기나노필러를약 1 중량 % 함유하는상기내부분방전성에나멜와이어는약 667 초로서, 부분방전에대한내성이약 95배향상된것을확인할수있었다. 한편, 도 17은본원의비교예 3에따른 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러를포함하는나노복합체바니시의사진이다. 구체적으로, 도 17은 1 종의실란만을사용하여표면개질된무기나노필러 1.0 중량 % 를포함하는폴리에스테르나노복합체바니시를촬영한것으로서, 필러응집체가유리용기내벽에달라붙은것을관찰할수있었다. 상기무기나노필러가일차적으로희석제에분산되어콜로이드용액을형성하더라도, 이를바니시에재분산시키면심하게재응집하며, 초음파를추가로가하여분산하더라도응집이풀리지않았다. 도 17에서와같이상기무기나노필러가바니시내에서응집하면, 상기바니시는에나멜와이어의피막을형성하는데사용할수없다. 한편, 도 18은본원의비교예 4에따른무기나노필러를포함하는나노복합체바니시의사진이다. 구체적으로, 도 18은표면개질되지않은무기나노필러 1.0 중량 % 를포함하는폴리에스테르나노복합체바니시를촬영한

20 것으로서, 비록하부의바니시는상당히투명하게보이지만, 상기필러응집체가유리용기내벽에심하게달라붙은것을관찰할수있었다. 상기하부의바니시가투명해보이는것은단지무기나노필러와바니시의굴절률차이가크지않기때문인것으로추정된다. 이때, 상기무기나노필러를희석제에넣고오랜시간동안초음파를가하는기계적분산을이용하여일차적으로분산시켜콜로이드용액을형성하더라도, 이를바니시에재분산하게되면심하게재응집하였다. 또한, 이후초음파를추가로가하여분산하더라도상기바니시에형성된무기나노필러의응집체는풀리지않았다. [0122] [0123] 요약하면, 상기본원의복합표면기능화된무기나노필러는상기바니시에높은분산성을보였다. 구체적으로, 상기본원의복합표면기능화된무기나노필러의함량이증가됨에따라점도의증가가완만해지는것, 나노복합체바니시의투명도가우수한것, 나노복합체바니시표면에불산처리를수행한후표면의미세구조를관찰하였을때상기복합표면기능화된무기나노필러의개별적분산이확인되는것, 및본원의실시예들에서나노복합체의유리전이온도가증가하는것을종합하여볼때, 상기본원의복합표면기능화된무기나노필러의분산성은매우우수하다는것을확인할수있다. 결과적으로, 상기본원의복합표면기능화된무기나노필러가분산된유기절연고분자매트릭스를포함하는피막을가지는에나멜와이어를수득할수있으며, 균일하게분산된상기복합표면기능화된무기나노필러에의해서에나멜와이어에가해지는부분방전에의한충격을방지할수있다. 따라서, 본원의내부분방전성에나멜와이어를부분방전발생의가능성이있는전기기기에사용할경우, 상기전기기기의수명연장을기대할수있다. [0124] [0125] 전술한본원의설명은예시를위한것이며, 본원이속하는기술분야의통상의지식을가진자는본원의기술적사상이나필수적인특징을변경하지않고서다른구체적인형태로쉽게변형이가능하다는것을이해할수있을것이다. 그러므로이상에서기술한실시예들은모든면에서예시적인것이며한정적이아닌것으로이해해야만한다. 예를들어, 단일형으로설명되어있는각구성요소는분산되어실시될수도있으며, 마찬가지로분산된것으로설명되어있는구성요소들도결합된형태로실시될수있다. 본원의범위는상기상세한설명보다는후술하는특허청구범위에의하여나타내어지며, 특허청구범위의의미및범위그리고그균등개념으로부터도출되는모든변경또는변형된형태가본원의범위에포함되는것으로해석되어야한다. [0126] 부호의설명 110: 전도성와이어 120: 피막

21 도면 도면 1 도면 2a

22 도면 2b 도면

23 도면 4 도면

24 도면 6 도면 7a

25 도면 7b 도면 7c

26 도면 7d 도면 8 도면 9a

27 도면 9b 도면

28 도면 11 도면

29 도면 13 도면 14a

30 도면 14b 도면 14c

31 도면 14d 도면 15 도면

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