KR102170787B1 - 중전기기용 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

중전기기용 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중전기기용 고내열 초고압 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 에폭시수지조성물, 에폭시경화제조성물, 알루미나 및 실리카를 포함하되, 상기 실리카의 함량에 따라서 경화속도가 조절되는 중전기용 고내열 초고압 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중전기기용 에폭시 성형 조성물은 (a) 에폭시 수지와, 에폭시 희석제와, 커플링제를 혼합한 에폭시수지조성물; (b) 경화제와 첨가제와 촉매를 혼합한 경화제조성물; (c) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 Al2O3인 알루미나; 및 (d) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 SiO2인 실리카;를 포함하되, 상기 알루미나와 상기 실리카의 총량의 합이 전체 에폭시 성형 조성물 100중량부에 대해 60 ~ 75중량부이며, 상기 실리카의 함량에 따라서 경화속도가 조절되며, 상기 실리카의 함량이 많을수록 경화속도가 빨라진다.

Description

중전기기용 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법{Exoxy resin composition for heavy electricals and its making method}
본 발명은 중전기기용 고내열 초고압 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 에폭시수지조성물, 에폭시경화제조성물, 알루미나 및 실리카를 포함하되, 상기 실리카의 함량에 따라서 경화속도가 조절되는 중전기용 고내열 초고압 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
급격한 기후 환경 변화로 인한 자연재해가 빈번히 발생함에 따라 공해물질을 친환경 소재부품으로 바꾸고자 초고압 전기 절연물로 사용되던 SF6를 대체하는 절연 에폭시 조성물에 대한 관심이 높아지고 있다. 전력 공급의 기본이 되는 수배전에서도 환경적인 영향으로 인하여 SF6 사용을 제한하고자 하는 노력과 연구가 세계적으로 진행 중이다.
대안 중 하나로 연구되어 온 에폭시 소재는 기계적, 물리적 특성(인장, 압축, 굴곡, 충격, 접착 강도 등)이 우수한 소재로서 최근에는 내열성과 내크랙성, 내압성까지 크게 향상되어 초고압 절연물로서 더욱 각광받고 있다.
중전기용 절연 부품용 에폭시 성형재는 특성상 내크랙성이 떨어져 대형 성형물을 만들 수 없어 고분자화 하거나 고무를 분산하여 내크랙성을 보완하는 방법으로 제조된다. 그런데 제조 공정을 미세하게 조정하기 위하여 에폭시, 경화제 또는 촉매를 조절하게 되면 에폭시/경화제 혼합 비율이 변화할 뿐만 아니라 에폭시/경화제 경화물의 유리전이온도, 인장강도, 절연강도 등이 변화되어 부품 성능이 저하될 가능성이 있다. 또한, 긴 경화반응 시간은 생산비용을 높이고 생산성을 떨어뜨리는 문제가 생길 수 있다.
유해가스로 알려진 SF6 가스 사용량을 획기적으로 줄이기 위해 적용되고 있는 에폭시 소재의 높은 기계적/열적/전기적 특성을 훼손시키지 않으면서도 생산성을 조절할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
한국등록특허 10-0923929호(2009.10.21 등록) 한국등록특허 10-1888885호(2018.08.09)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고내열 초고압에서 사용가능한 중전기기용 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 중전기기용 성형품 제조시에 에폭시수지조성물과 경화제조성물의 배압비율의 변화없이도 실리카의 함량만을 조절하여 에폭시 성형품의 경화속도를 조절할 수 있는, 중전기기용 에폭시 성형 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중전기기용 에폭시 성형 조성물은 (a) 에폭시 수지와, 에폭시 희석제와, 커플링제를 혼합한 에폭시수지조성물; (b) 경화제와 첨가제와 촉매를 혼합한 경화제조성물; (c) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 Al2O3인 알루미나; 및 (d) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 SiO2인 실리카;를 포함하되, 상기 알루미나와 상기 실리카의 총량인의 합인 무기충진제는 에폭시 성형 조성물 100중량부에 대해 60 ~ 75중량부이며, 상기 에폭시 성형 조성물에 대한 상기 무기충진제의 량을 동일하게 유지시킨 상태에서 상기 실리카의 함량을 조절하여 에폭시 성형조성물의 경화속도를 조절하며, 상기 실리카의 함량이 많을수록 경화속도가 빨라진다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 알루미나는 Al2O3이외의 불순물(Fe2O3, SiO2, Na2O 등)의 함량이 3중량% 미만이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 실리카는 SiO2 이외의 불순물의 함량이 1중량% 미만이며, 파우더 표면적이 3,500 ㎠/g 이상이면서 밀도가 2~3 kg/d㎥이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 에폭시수지조성물(a)는 비스페놀 A계 에폭시 5~20중량%, 비스페놀 F계 에폭시 70~80중량%, 희석제 5~10중량%, 커플링제 1~5중량%를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 경화제조성물(b)는 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 (methyl tetra hydro phthalic anhydride, MeTHPA) 70~85중량%, 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 변성품 10~25중량%, 아민계 또는 이미다졸계 촉매 1~5중량%를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 중전기기용 에폭시 성형 조성물의 제조방법은 i) 비스페놀 A계 에폭시 5~20중량%, 비스페놀 F계 에폭시 70~80중량%, 희석제 5~10중량%, 커플링제 1~5중량%를 혼합한 에폭시수지조성물 준비단계; ii) 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 (methyl tetra hydro phthalic anhydride, MeTHPA) 70~85중량%, 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 변성품 10~25중량%, 아민계 또는 이미다졸계 촉매 1~5중량%를 혼합한 경화제조성물 준비단계; iii) 상기 에폭시수지조성물에 알루미나와 실리카를 혼합하여 에폭시주제부를 제조하는 단계; iv) 상기 경화제조성물에 알루미나와 실리카를 혼합하여 경화제부를 제조하는 단계; 및 v) 상기 에폭시주제부와 상기 경화제부를 혼합교반하여 탈포한후, 사출금형기에서 경화하는 단계;를 포함하되, 상기 알루미나는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며 Al2O3 이외의 불순물(Fe2O3, SiO2, Na2O 등) 함량이 3중량% 미만이며, 상기 실리카는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며 SiO2 이외의 불순물의 함량이 1중량% 미만이며, 파우더 표면적이 3,500 ㎠/g 이상이면서 밀도가 2~3 kg/d㎥이며, 상기 알루미나와 상기 실리카의 총량의 합인 무기충진제는 에폭시 성형 조성물 100중량부에 대해 60 ~ 75중량부이며, 상기 에폭시 성형 조성물에 대한 상기 무기충진제의 량을 동일하게 유지시킨 상태에서 상기 실리카의 함량을 조절하여 에폭시 성형조성물의 경화속도를 조절하며, 상기 실리카의 함량이 많을수록 경화속도가 빨라진다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 경화하는 단계는 반응기에서 50~80℃에서 상기 에폭시주제부와 상기 경화제부를 교반혼합하고, 200mmHg이하의 압력에서 30분~4시간 탈포한 후, 사출금형기에서 70~90℃에서 16시간~20시간 동안 1차 경화하고, 130~150℃ 10~15시간동안 2차 경화하는 단계이다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 중전기기용 에폭시 성형 조성물은 에폭시 수지내 무기충진재로서 알루미나와 실리카를 혼합하여 사용하며, 실리카의 사용량에 따라서 경화 반응속도를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 비교적 낮은 점도에서도 사출금형 몰드에 주입한 후 필러간의 상호작용으로 열경화시 실리카 함량에 따라서 제조시간을 조절할 수 있는데, 실리카 함량이 많을 수록 제조시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 아울러, 에폭시 성형 조성물 제조시에 에폭시수지조성물과 경화제조성물의 배합 비율의 변화없이도 실리카 함량의 변화만으로 경화속도를 조절할 수 있으며, 이에 따라 중전기기 생산 시스템의 생산효율을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명의 중전기기용 에폭시 성형 조성물은 중전기기용으로 사용되기 위해서 고내열, 초고압 절연 특성을 지녀야 한다. 이러한 특성을 지니기 위한 본 발명의 중전기기용 에폭시 성형 조성물은 에폭시수지조성물, 경화제조성물, 및 무기충진제로서 알루미나와 실리카를 포함하되, 상기 알루미나와 상기 실리카의 총량의 합이 전체 에폭시 성형 조성물 100중량부에 대해 60 ~ 75중량부을 지닌다. 여기서, 무기충진제인 실리카의 함량에 따라서 경화속도를 조절할 수 있는데, 실리카의 함량이 높을수록 겔타임이 짧아져서(빨라져서), 경화속도를 높일 수 있다.
에폭시수지 조성물(a)은 에폭시수지와, 에폭시 희석제와 커플링제를 포함한다. 보다 바람직하게는 비스페놀 A계 에폭시 5~20중량%, 비스페놀 F계 에폭시 70~80중량%, 희석제 5~10중량%, 커플링제(coupling agent) 1~5중량%를 포함한다. 에폭시 당량은 180 내지 250인 것이 바람직하다. 이 경우 에폭시수지조성물의 함량은 전체 성형 조성물 100중량부에 대해서 10 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 에폭시수지조성물의 함량이 10중량부 미만인 경우에는 점도가 높아 성형이 불가능하고, 30중량부를 초과할 경우에는 선팽창계수가 너무 높아 치수안전성이 낮아지며, 중전기기용 소재로 사용이 불가능하다.
경화제조성물(b)는 산무수물계 경화제조성물로서, 경화제와 첨가제와 촉매를 포함한다. 보다 바람직하게는 경화제로서 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 (methyl tetra hydro phthalic anhydride, MeTHPA) 70~85중량%이 사용되며, 첨가제로서 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 변성품 10~25중량%이 사용되고, 촉매로서 아민계 또는 이미다졸계 촉매 1~5중량%가 사용된다. 이 경우 경화제조성물 함량은 전체 성형 조성물 100중량부에 대해서 10 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 에폭시수지조성물의 함량이 10중량부 미만인 경우에는 점도가 높아 성형이 불가능하고, 30중량부를 초과할 경우에는 선팽창계수가 너무 높아 치수안전성이 낮아지며, 중전기기용 소재로 사용이 불가능하다.
본 발명에 있어, 무기충진제는 알루미나와 실리카가 혼합되어 사용된다.
알루미나(c)는 산화알루미늄이라 불리기도 하며, 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, Fe2O3, SiO2, Na2O 등의 불순물을 포함되어 있으나, 주성분이 Al2O3인 고순도 알루미나가 사용된다. 보다 바람직하게는 Al2O3이외의 불순물(Fe2O3, SiO2, Na2O 등)의 함량이 3중량% 미만인 것이 사용된다.
실리카(d)는 산화규소라 불리기도 하며, Fe2O3, Al2O3, TiO2, K2O, CaO 등의 불순물을 포함되어 있으나, 주성분이 SiO2인 실리카를 포함한다. 보다 바람직하게는 SiO2 이외의 불순물(Fe2O3, Al2O3, TiO2, K2O, CaO 등)의 함량이 1중량% 미만의 고순도 실리카가 사용된다. 입자의 직경은 평균 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이다.
본 발명에 있어 실리카는 파우더 표면적과 밀도가 매우 중요한 요소이다. 실리카는 각형 실리카로서, 보다 바람직하게는 파우더 표면적이 3,500 ㎠/g 이상이면서 밀도가 2~3 kg/d㎥을 가지는 각형 실리카이다. 이러한 각형 실리카는 에폭시 수지 제조시에 마찰열이 높아 경화하고자 하는 활성에너지가 높다. 높은 활성에너지는 겔타임을 빠르게 진행하며, 성형품 제조시에 높은 경화속도를 지니게 한다. 이에 따라 본 발명에 있어, 실리카의 함량이 높을수록 높은 경화속도를 지닌다.
본 발명에 있어, 무기충진제로 사용되는 알루미나와 실리카의 총합 함량은 전체 에폭시 성형 조성물 100중량부에 대해 60 ~ 75중량부을 지닌다. 함량이 60중량부 미만인 경우에는 중전기기용으로 사용되기에는 선팽창계수가 너무 높고, 75중량부를 초과하는 경우에는 점도가 너무 높아 성형성이 매우 나쁘기 때문에 중전기기용 소재로서 부적합하다. 무기충진제중 실리카의 함량에 따라서 경화속도가 조절되는 데, 실리카의 함량이 많을수록 겔타임이 빨라지며, 경화 반응속도가 증대된다.
또한, 본 발명은 (a) 에폭시 수지와, 에폭시 희석제와, 커플링제를 혼합한 에폭시수지조성물, (b) 경화제와 첨가제와 촉매를 혼합한 경화제조성물, (c) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 Al2O3인 알루미나, 및 (d) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 SiO2인 실리카를 포함하여 중전기기용 에폭시 성형 조성물의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
1) 에폭시수지조성물 준비단계
주사슬이 비스페놀 A계 수지 및 비스페놀 F인 에폭시 수지와 커플링제(coupling agent) 및 다이올류 희석제를 반응조에 넣는다. 바람직하게는 비스페놀 A계 에폭시 5~20중량%, 비스페놀 F계 에폭시 70~80중량%, 희석제 5~10중량%, 커플링제(coupling agent) 1~5중량%을 반응조에 넣고 80℃ 이상으로 교반하면서 가열한 후 온도를 유지하면서 2시간 이상 상압 공기 분위기 하에서 에폭시수지조성물을 제조하여 준비한다.
2) 경화제조성물 준비단계
산무수물 경화제인 MeTHPA(methyl tetra hydro phthalic anhydride)와 첨가제로서 테트라하이드로프탈릭 언하이드라이드 변성품을 혼합하여, 상압 하에서 140~160℃의 온도로 3시간 이상 혼합하고, 온도를 100℃ 이하로 낮춘 뒤, 아민 또는 이미다졸계 촉매와 1시간 이상 혼합하여 경화제조성물을 제조하여 준비한다. 보다 바람직하게는 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드(MeTHPA) 70~85중량%, 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 변성품 10~25중량%, 촉매로서 아민계 또는 이미다졸계 촉매 1~5중량%를 포함한다.
3) 에폭시 주제부 제조단계
에폭시 소재 중 에폭시 주제부는 미리 준비된 에폭시수지조성물에 무기충진제(알루미나와 실리카)를 상온 상압 공기분위기 하에서 혼합하여 제조한다. 구체적으로는 반응조 내에 에폭시수지조성물을 정량 투입한 후 교반기로 교반하면서 정량의 무기충진제(알루미나와 실리카)를 넣고 1시간 이상 상온 상압 공기분위기 하에서 교반 혼합하여 에폭시 주제부를 제조한다. 무기충진제(알루미나와 실리카)는 60~75중량%가 사용된다. 여기서 사용되는 알루미나는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, Al2O3이외의 불순물(Fe2O3, SiO2, Na2O 등)의 함량이 3중량% 미만이다. 또한 여기서 사용되는 실리카는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며 SiO2 이외의 불순물(Fe2O3, Al2O3, TiO2, K2O, CaO 등)의 함량이 1중량% 미만이며, 파우더 표면적이 3,500 ㎠/g 이상이면서 밀도가 2~3 kg/d㎥이다.
4) 경화제부 제조단계
에폭시 소재 중 경화제부는 미리 준비한 경화제조성물에 무기충진제(알루미나와 실리카)를 감압 공기분위기 하에서 혼합하여 제조한다. 구체적으로는, 반응조 내에 경화제조성물을 정량 투입한 후 교반기로 교반하면서, 무기충진제인 알루미나와 실리카를 넣고 1시간 이상 감압 공기분위기 하에서 교반 혼합하여 제조한다. 무기충진제(알루미나와 실리카)는 60~75중량%가 사용된다. 여기서 사용되는 알루미나와 실리카는 에폭시 주제부의 제조시에 사용되는 알루미나와 실리카와 동일하다.
5) 중전기 성형품 제조단계
중전기기 성형품(중전기기용 부품) 제조시에는 에폭시 주제부와 경화제부를 정량(중량비 1:0.9~1.1)으로 혼합하고 사출성형하여 제조하게 된다. 구체적으로는 혼합기 내 주제부와 경화제부를 50℃ ~ 80℃의 온도 하에서 교반 혼합하고, 200mmHg이하의 압력에서 30분에서 4시간 정도까지 탈포하여 기포를 제거한 후 사출 금형에 주입하고 70~90℃에서 16시간~20시간 동안 1차 경화하고, 130~150℃에서 10시간~15시간 동안 2차 경화하여 중전기 성형품을 제조한다.
실시예
1) 에폭시수지조성물 준비
비스페놀 A계 에폭시 10kg, 비스페놀 F계 에폭시 75kg, 희석제 5kg, 커플링제 2kg을 반응조에 넣고 80℃ 이상으로 교반하면서 가열한 후 온도를 유지하면서 2시간 이상 상압 공기 분위기 하에서 에폭시수지조성물을 제조하였다.
2) 경화제조성물 준비
메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드(MeTHPA) 80kg, 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 변성품 20kg을 반응기에서 혼합하여, 상압 하에서 150℃의 온도로 3시간 이상 혼합하고, 온도를 100℃ 이하로 낮춘 뒤, 아민계 촉매 1kg, 이미다졸계 촉매 1kg을 넣고 1시간 이상 혼합하여 경화제조성물을 제조하였다.
3) 무기충진제 준비
무기충진제로서 알루미나와 실리카를 준비하였다. 알루미나는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, Al2O3이외의 불순물(Fe2O3, SiO2, Na2O 등)의 함량이 3중량% 미만이였다. 실리카는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며 SiO2 이외의 불순물(Fe2O3, Al2O3, TiO2, K2O, CaO 등)의 함량이 1중량% 미만이며, 파우더 표면적이 3,500 ㎠/g 이상이면서 밀도가 2~3 kg/d㎥이였다.
4) 에폭시주제부와 경화제부 제조
준비된 에폭시수지조성물에 알루미나와 실리카를 혼합하여 1시간 이상 상온 상압 공기분위기 하에서 교반 혼합하여 에폭시 주제부를 제조하였다. 그리고, 준비된 경화제조성물에 무기충진제인 알루미나와 실리카를 넣고 1시간 이상 감압 공기분위기 하에서 교반 혼합하여 경화제부를 제조하였다. 사용된 에폭시수지조성물, 알루미나, 실리카의 량은 표 1에 나타내었다.
겔타임 측정
제조한 에폭시주제부와 경화제부를 혼합한 후, 겔타임 측정기(Gel timer)에 넣고, 80℃, 120℃, 140℃에서의 겔타임을 측정하였다. 측정결과는 표 1에 나타내었다.
에폭시 주제부와 경화제부를 정량(중량비 1:0.9~1.1)으로 60℃의 온도 하에서 교반 혼합하고, 200mmHg이하의 압력에서 2시간동안 탈포하여 기포를 제거한 후 사출 금형에 주입하고 80℃에서 18시간 동안 1차 경화하고, 1400℃에서 12시간 동안 2차 경화하여 중전기 성형품을 제조하였다.
Tg값 측정
제조된 중전기 성형물의 샘플을 10mg 채취한 후, DSC에 넣고 Tg값을 측정하였다. 측정된 Tg값을 표 1에 나타내었다.
비교예
비교예로서, 무기충진제로 실리카만을 사용한 경우(비교예 1)와 알루미나만을 사용한 경우(비교예 2)에 위의 실시예와 동일한 방식으로 실험을 진행하였다. 또한, 80℃, 120℃, 140℃에서의 겔타임과 DSC에서의 Tg 값을 측정하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예 1 비교예 2
에폭시수지조성물(a) 18.6중량% 18.6중량% 18.6중량% 18.6중량% 18.6중량%
경화제조성물(b) 15.56중량% 15.56중량% 15.56중량% 15.56중량% 15.56중량%
알루미나(c) 16.46중량% 21.95중량% 32.92중량% - 65.84중량%
실리카(d) 49.38중량% 43.89중량% 32.92중량% 65.84중량% -
80℃ 겔타임 15hr 46min 17hr 33min 17hr 30min 13hr 53min 27hr 16min
120℃ 겔타임 2hr 42min 2hr 59min 3hr 25min 1hr 48min 4hr 27min
140℃ 겔타임 1hr 1hr 8min 1hr 25min 37min 1hr 52min
DSC Tg(℃) 89.41 84.60 81.43 89.60 76.06
표 1은 실시예 및 비교예에서의 각 성분 배합비 및 경화속도 측정값을 나타낸다.
표 1을 참조하면, 실시예 1~3 및 비교예 1,2 모두, 에폭시 성형 조성물(에폭시수지조성물, 경화제조성물, 알루미나, 실리카의 합)은 모두 100중량%로, 동일한 량의 동일한 에폭시 성형 조성물이였으며, 동일한 에폭시 성형 조성물에 대해 무기충진제(알루미나와 실리카의 합)의 량은 모두 65.84중량%로 동일하였다.
그러나, 에폭시 성형 조성물에 대한 무기충진제의 량을 동일하게 유지시킨 상태에서, 무기충진제 중 실리카의 함량이 높으면 겔타임이 모든 온도에서 가장 빠르며, 가장 높은 경화물의 Tg(℃)를 보였다. 이는 각형 실리카의 함량이 높아 배합시 마찰열이 높고 이에 따라 경화하고자 하는 활성화에너지가 높을 것으로 추론된다. 다시말해, 표 1을 통해, 에폭시 성형 조성물에 대한 무기충진제의 량을 동일하게 유지시킨 상태에서, 무기충진제 중 실라카의 함량이 높을 수록 경화속도가 빠름을 알수 있으며, 즉, 무기충진제 중 실리카 함량을 조절하여 에폭시 성형 조성물의 경화속도를 조절할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명에서는 에폭시수지조성물과 경화제조성물의 조성비율의 변화없이도, 실리카 함량을 변화시킴으로써 에폭시 성형 조성물의 경화속도의 변화를 조절할 수 있음을 알 수 있다. 특히, 본 발명을 통하여 중전기기용 에폭시 성형 조성물 제조시에 매우 긴 시간의 에폭시 경화시간을 에폭시 성형 조성물에 따라 무기충진제 중 실리카 배합비율을 변경하여 중전기기용 생산 시스템 개선에 매우 효과적일 것으로 기대된다.
본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
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Claims (8)

  1. (a) 에폭시 수지와, 에폭시 희석제와, 커플링제를 혼합한 에폭시수지조성물;
    (b) 경화제와 첨가제와 촉매를 혼합한 경화제조성물;
    (c) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 Al2O3인 알루미나; 및
    (d) 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며, 불순물을 포함하나 주성분이 SiO2인 실리카;를 포함하되,
    상기 알루미나와 상기 실리카의 총량의 합인 무기충진제는 에폭시 성형 조성물 100중량부에 대해 60 ~ 75중량부이며,
    상기 에폭시 성형 조성물에 대한 상기 무기충진제의 총량을 고정시키고, 상기 무기충진제 중 상기 실리카의 함량이 많을수록 에폭시 성형조성물의 경화속도가 빨라지는 것을 특징으로 하는 중전기기용 에폭시 성형 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 알루미나는 Al2O3 이외의 불순물 함량이 3중량% 미만인 것을 특징으로 하는 중전기기용 에폭시 성형 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 실리카는 SiO2 이외의 불순물의 함량이 1중량% 미만이며, 파우더 표면적이 3,500 ㎠/g 이상이면서 밀도가 2~3 kg/d㎥인 것을 특징으로 하는 중전기기용 에폭시 성형 조성물.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시수지조성물(a)는 비스페놀 A계 에폭시 5~20중량%, 비스페놀 F계 에폭시 70~80중량%, 희석제 5~10중량%, 커플링제 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중전기기용 에폭시 성형 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제조성물(b)는 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 (methyl tetra hydro phthalic anhydride, MeTHPA) 70~85중량%, 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 변성품 10~25중량%, 아민계 또는 이미다졸계 촉매 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중전기기용 에폭시 성형 조성물.
  7. 중전기기용 에폭시 성형 조성물의 제조방법에 있어서,
    i) 비스페놀 A계 에폭시 5~20중량%, 비스페놀 F계 에폭시 70~80중량%, 희석제 5~10중량%, 커플링제 1~5중량%를 혼합한 에폭시수지조성물 준비단계;
    ii) 메틸테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 (methyl tetra hydro phthalic anhydride, MeTHPA) 70~85중량%, 테트라하이드로프탈릭언하이드라이드 변성품 10~25중량%, 아민계 또는 이미다졸계 촉매 1~5중량%를 혼합한 경화제조성물 준비단계;
    iii) 상기 에폭시수지조성물에 알루미나와 실리카를 혼합하여 에폭시주제부를 제조하는 단계;
    iv) 상기 경화제조성물에 알루미나와 실리카를 혼합하여 경화제부를 제조하는 단계; 및
    v) 상기 에폭시주제부와 상기 경화제부를 혼합교반하여 탈포한후, 사출금형기에서 경화하는 단계;를 포함하되,
    상기 알루미나는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 50 ㎛이며, Al2O3 이외의 불순물 함량이 3중량% 미만이며,
    상기 실리카는 입자의 직경이 평균 2 ㎛ 내지 60 ㎛이며, SiO2 이외의 불순물의 함량이 1중량% 미만이며, 파우더 표면적이 3,500 ㎠/g 이상이면서 밀도가 2~3 kg/d㎥이며,
    상기 알루미나와 상기 실리카의 총량의 합인 무기충진제는 에폭시 성형 조성물 100중량부에 대해 60 ~ 75중량부이며,
    상기 에폭시 성형 조성물에 대한 상기 무기충진제의 총량을 고정시키고, 상기 무기충진제 중 상기 실리카의 함량이 많을수록 에폭시 성형조성물의 경화속도가 빨라지는 것을 특징으로 하는 중전기기용 에폭시 성형 조성물의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 경화하는 단계는 반응기에서 50~80℃에서 상기 에폭시주제부와 상기 경화제부를 교반혼합하고, 200mmHg이하의 압력에서 30분~4시간 탈포한 후, 사출금형기에서 70~90℃에서 16시간~20시간 동안 1차 경화하고, 130~150℃ 10~15시간동안 2차 경화하는 단계인 것을 특징으로 하는 중전기기용 에폭시 성형 조성물의 제조방법.

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