KR100337520B1 - 무-할로겐수지혼합물,이러한수지혼합물이함유된자체소화성프리프레그및그용도 - Google Patents

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Abstract

할로겐이 없는 수지혼합물로서, (a) 20 내지 60중량%의 에폭시수지, (b) 20 내지 60중량% 의 페놀 노블라크경화제, (c) 5 내지 65중량%의 내화제로서의 붕산염아연 및 (d) 0 내지 30중량% 의 첨가물로 구성되어 있는 수지혼합물과 수지가 40 내지 200% 코팅 되어 있고, 전술한 수지혼합물을 평면기질에 도포하여 만들 수 있는 자체소화되는 프리프레그를 기술한 것이다. 이러한 자체소화되는 프리프레그는 특히 전기용 기기와 변압기 등의 절연물로서 사용하기에 적합하다.

Description

무-할로겐 수지혼합물, 이러한 수지혼합물이 함유된 자체소화성 프리프레그 및 그 용도{HALOGEN-FREE RESIN MIXTURE, A SELF-EXTINGUISHING PREPREG CONTAINING THIS MIXTURE AND THE USE OF SUCH A PREPREG}
본 발명은 에폭시수지, 경화제, 방염제 및 첨가제를 포함한 무-할로겐 수지 혼합물, 이러한 수지혼합물을 함유한 자체 소화성 프리프레그(prepreg) 및 프리프레그의 절연재료로서의 용도에 관한 것이다.
EP-A-365784 에 의하면, 방화성 반-완성품(프리프레그) 제조를 위해서 에폭시수지와 방염제로 구성된 레진 혼합물 제조방법이 발표된다. 방염제로서 무-할로겐 인화합물 및 질소화합물이 제안되었다. 그러나, 이와 같은 방염제는 화재시 분해되어 일산화질소 및 인산 유도체와 같은 부식성 독성 화합물을 방출하며, 기계부품을 부식 손상시키는 문제가 있다.
그외에도, 화재시 분해되어 부식성 생성물을 형성하지 않는 것으로 알려진 수산화마그네슘과 탄산염아연 등과 같은 방염제를 사용할 수 있다. 전술한 종류의 수지와 방염제로 구성된 반제품(프리프레그)은 방화성에 대한 고도의 요건을 충족시키지 못할뿐 아니라, 경화동안 영구 내열성을 갖는(열등급 F이상의) 적층물로 형성될 수 없다.
더구나, 전술한 종류의 프리프레그는 고도의 사용 요건을 충족시켜야 한다.사용의 주요기준은 접착성이다. 특히, 기계제작에 있어서 이와 같은 반제품(프리프레그)은 각 기계부재 사이뿐 아니라, 사용되는 재료 사이에서 중요한 연결요소로서 역할을 함으로써 각 기계부재 또는 재료 사이에 안정된 강성연결이 달성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 전술한 바와 같은 공지된 단점이 없고, 화재시 부식성 또는 유독성 화합물이 유리되지 아니하면서도, 고도의 방화성 및 내열성을 가지면서 접착성을 가지는 반제품(프리프레그)을 제공하는 무-할로겐 수지혼합물을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 이러한 과제를 해결하기 위하여 다음과 같은 성분으로 구성되는 무-할로겐 수지혼합물을 제안한다.
a) 20 내지 60중량%의 에폭시수지
b) 20 내지 60중량%의 페놀 노볼락(novolak) 경화제
c) 방염제로서 5-65중량%의 붕산아연
d) 0 내지 30중량%의 첨가제
이러한 수지혼합물은 에폭시수지로서 에폭시화된 페놀 노볼락 또는 크레졸 노볼락을 함유한다.
본 발명은 그외에도, 캐리어 재료 질량에 대해 40-200질량%의 비율로 평면 캐리어 재료에 적용되어 생산되며 다음 성분으로 구성되는 무할로겐 수지혼합물 함유 자체소화성 프리프레그에 관한 것이다.
a) 20 내지 60중량%의 에폭시수지
b) 20 내지 60중량%의 페놀 노볼락경화제
c) 방염제로서 5-65중량%의 붕산아연
d) 0 내지 30중량%의 첨가제
이러한 프리프레그에서 수지혼합물 질량은 특히 캐리어 재료 질량에 대해 40-140질량%이다.
캐리어 재료로서 유리섬유, 아라미드섬유 및 아크릴섬유가 사용된다. 이러한 섬유들은 섬유, 직물 또는 플리이스 등의 형태로 사용된다.
더구나, 캐리어 재료는 플라스틱 포일 형태로 사용될 수 있다.
프리프레그의 양호한 특성은 에폭시화된 페놀 노볼락 또는 크레졸 노볼락에 기초한 에폭시수지에 의해 달성된다.
본 발명에 의한 프리프레그는 전기기계 및 변압기내의 절연물로서 사용된다.
본 발명의 실시방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 합침용 수지혼합물은 다음과 같은 구성성분을 갖는다.
주성분 양
에폭시노볼락/고체수지함유량 75% 118g
페놀 노볼락경화제/고체수지함유량 65% 203g
붕산아연 100g
첨가제로서는 2g 정도의 비정질 이산화실리콘인 에어로실(aerosil)과 0.2g의 촉진제(예: 벤질디메틸아민)가 첨가된다.
전술한 성분들은 아세톤현탁액 형태로 유리 필라멘트사(200g/㎡) 상에 도입되고, 수직건조기내에서 170℃이하의 온도에서 건조시킨다(프리프레그 A의 제조).
전술한 붕산아연 대신에 동일한 양의 방염제, 즉 수산화 마그네슘(프리프레그 B), 탄산아연(프리프레그 C)이 사용된다.
아래의 표는 본 발명에 의한 프리프레그(A)와 종래의 기술에 의한 공지된 프리프레그(B) 및 (C)에 관한 비교연구의 결과를 나타낸 것이다.
방화성에 대하여 표에 제시된 값은 다음과 같은 방법으로 측정되었다.
측정방법(1)에서는 프리프레그(A 내지 C) 8층을 승온에서 압축시켜 제조된 적층물에 대하여 화재시험이 실시되었는데, 사용된 수지는 상당히 경화되었다.
측정방법(2)에서는 경화되지 아니한 프리프레그(A 내지 C)를 대상으로 NEMA LI 1-11.11에 의하여 시험을 실시하였다.
영구 내열성은 프리프레그 16층을 열압착하여 만든 3mm 두께의 적층물을 대상으로 IEC 243 에 이하여 시험하였다. 시험기준은 실온에서 DIN 7735에 의한 휨강도이었다.
인장-전단강도는 양면이 0.4mm 두께의 비처리 동판으로 압축된 프리프레그(A 내지 C)로 구성된 복합체를 대상으로 실온에서 측정하였다.
표에 제시된 값을 비교하여 보면, 본 발명에 의한 프리프레그(A)가 종래의 기술에 의한 공지된 프리프레그(B, C)에 비하여, 방화성에 관한 특성이 더 양호하고(A 등급), 영구 내열성도 더 양호하다(〉155℃)는 것을 알 수 있다. 종래의 기술에 의한 프리프레그(B)는 방염제로서 수산화마그네슘이 사용되고, 프리프레그(C)는 방연제로서 탄산아연이 사용된다. 인장전단강도에 관한 측정값은 본 발명에 의한 프리프레그(A)가 방염성이 없는 유사한 프리프레그와 거의 같은 접착력이 있고, 방염성이 있는 공지된 프리프레그(B, C)보다 더 양호한 접착력이 있음을 보여준다.
본 발명에 의한 프리프레그(A)는 자체적으로 소화(消火)되기 때문에, 전기용기기 및 변압기 등에 절연재료로서 사용하기에 적합하다. 이와 같은 용도를 위한 주요시험기준으로서 파열강도가 사용되었다. 이러한 파열강도는 통상적으로 경화된 프리프레그 단층에서 IEC 243 에 의하여 측정하였다. 파열강도는 3KV/mm이상이었다. 이와 같은 시험값은 전기용 기기와 변압기 등에 사용되는 절연재에 대한 요건에 일치한다.

Claims (11)

  1. 다음 성분으로 구성되는 무-할로겐 수지혼합물
    a) 20 내지 60중량%의 에폭시수지
    b) 20 내지 60중량%의 페놀 노볼락 경화제
    c) 방염제로서 5-65중량%의 붕산아연
    d) 첨가제로서 0 내지 30중량%의 비정질 이산화실리콘 및 벤질디메틸아민
  2. 제 1 항에 있어서, 에폭시수지가 에폭시화된 페놀노볼락에 기초한 것임을 특징으로 하는 수지혼합물.
  3. 제 1 항에 있어서, 에폭시수지가 에폭시화된 크레졸노볼락에 기초한 것임을 특징으로 하는 수지혼합물,
  4. 수지혼합물이 캐리어재료 질량의 40-140% 비율로 적용되며, 다음 성분으로 구성되는 무-할로겐 수지혼합물을 평면 캐리어 재료에 적용하여 제조할 수 있는 자체소화성 프리프레그
    3) 20 내지 60중량%의 에폭시수지
    b) 20 내지 60중량%의 페놀노볼락경화제
    c) 방염제로서 5-65중량%의 붕산아연
    d) 첨가제로서 0 내지 30중량%의 비정질 이산화실리콘 및 벤질디메틸아민
  5. 제 4 항에 있어서, 수지혼합물 함량이 40 내지 140%인 것을 특징으로 하는 프리프레그.
  6. 제 4 항에 있어서, 캐리어 재료가 유리섬유, 아라미드 또는 아크릴섬유로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
  7. 제 4 항에 있어서, 캐리어 재료가 섬유웹(web), 직물 또는 플리스의 형태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
  8. 제 4 항에 있어서, 캐리어 재료가 플라스틱 포일로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그.
  9. 제 4 항에 있어서, 에폭시수지가 에폭시화된 페놀노볼락에 기초한 것임을 특징으로 하는 프리프레그.
  10. 제 4 항에 있어서, 에폭시수지가 에폭시화된 크레졸노볼락에 기초한 것임을 특징으로 하는 프리프레그.
  11. 20-60중량%의 에폭시수지, 20-60중량% 페놀노볼락경화제, 방염제로서 5-65중량%의 붕산아연, 첨가제로서 0-30중량%의 비정질 이산화실리콘 및 벤질디메틸아민으로 구성되며 평면 캐리어 재료상에 40-200질량%의 수지혼합물 함량으로 수지혼합물이 적용된 전기기기 및 변압기의 절연재료용 자체 소화성 프리프레그.
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