KR20020063683A - Resin composition for coil insulating - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a resin composition for fixing and insulating coils, which has a high insulating breakdown voltage, a high volume resistant rate, an excellent hardness, especially which is capable of heat-curing. CONSTITUTION: The resin composition for insulating coils comprises 100pts.wt. of a solid component comprising 60-80wt% of an unsaturated polyester resin and 20-40wt% of vinyl monomers and 0.8-1.2pts.wt. of peroxide as a curing agent, wherein the vinyl monomer is selected from the group consisting of ethylene, propylene, styrene, vinyl chloride, or a mixture thereof and the peroxide is benzoyl peroxide. After curing, the resin composition has a viscosity of 0.5-4 poise(25deg.C), a hardness of 48-69 barcol, an insulating breakdown voltage of 15kV/mm, and a volume resistant rate of 1014ohm.cm.

Description

코일 절연용 수지조성물 {Resin composition for coil insulating}Resin composition for coil insulation

본 발명은 변압기 등의 전장품에 사용되는 코일을 고정시키고, 절연시키는데 사용되는 코일 절연용 수지조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 코일을 고정시키고, 절연시킴에 있어 함침에 의하여 용이하게 그리고 경화 후 완전히 코일을 고정 및 절연시킬 수 있는 코일 절연용 수지조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a resin composition for coil insulation used to fix and insulate coils used in electrical appliances such as transformers. More specifically, the present invention relates to a resin composition for coil insulation, which can be easily fixed and insulated by the impregnation in fixing and insulating the coil and after curing completely.

코일은 통상 '바니쉬'라 불리우는 도료로 피복된 전선을 용도에 따라 적절히 반복 권회시켜서 이루어진다. 이때, 코일의 성능 및 내구성 등은 코일을 구성하는 전선들이 반복 권회되기 때문에 권회되어 인접하게 위치하는 전선 간의 절연이 매우 중요하며, 또한 일단 권회된 코일은 초기 권회된 형태대로 고정되어 있어야 한다. 더욱이, 코일을 구성하는 전선이 수분에 노출되지 않아야 하는 것도 성능 및 내구성 등을 결정하는 중요한 요인이 된다.The coil is usually made by repeatedly winding an electric wire coated with a paint called 'varnish' as appropriate. At this time, the performance and durability of the coil is very important because insulation between the wires wound and adjacently wound because the wires constituting the coil is repeatedly wound, and the coil once wound must be fixed in the initial wound form. Moreover, the fact that the wires constituting the coil should not be exposed to moisture is also an important factor in determining performance and durability.

현재 코일을 고정 및 절연시키는데 사용되는 코일 절연용 수지조성물은 불포화 폴리에스터를 메틸에틸케톤 과산화물(MEKPO ; Methylethylketone peroxide)과 같은 경화제와 함께 혼합하여 조성하고, 이를 고정 및 절연되어야 할 코일이 들어있는 몰드에 투입하여 자연경화시키도록 구성되어 있다. 그러나, 이러한 구성의종래의 코일 절연용 수지조성물은 경화에 시간이 많이 소요되어 코일 자체의 생산성이 저하되는 문제점이 있었다. 폴리에스터와 같은 수지에 있어서, 불포화도가 높을수록 흐름성이 높아지며, 포화도가 높을수록 흐름성이 낮아진다는 점을 고려하여, 흐름성을 좋게하기 위하여 불포화 폴리에스터의 불포화도를 높이는 경우, 코일이 들어있는 몰드에 부어넣을 때 코일을 구성하는 전선 중 코일 내부에 위치하는 전선에까지 고르게 수지조성물이 함침되지 않게 되는 문제점이 있었다. 코일을 구성하는 전선이 수지조성물에 고르게 함침되지 못하는 경우, 그 빈 공간에 잔류하는 공기 중의 수분 등에 의하여 코일의 사용 중에 가해지는 전력에 의하여 코일 자체의 성능 및 내구성이 저하되는 문제가 있게 된다.The resin composition for coil insulation currently used to fix and insulate coils is formed by mixing unsaturated polyesters with a curing agent such as Methylethylketone peroxide (MEKPO) and forming a mold containing the coils to be fixed and insulated. It is configured to harden by putting in. However, the conventional resin composition for coil insulation of such a configuration takes a long time to cure, there is a problem that the productivity of the coil itself is lowered. In resins such as polyesters, considering that the higher the degree of unsaturation, the higher the flowability, and the higher the degree of saturation, the lower the flowability. When poured into the mold, there was a problem that the resin composition was not evenly impregnated to the wires located inside the coils of the wires constituting the coil. When the wires constituting the coil are not evenly impregnated in the resin composition, there is a problem that the performance and durability of the coil itself are degraded by the power applied during the use of the coil by moisture in the air remaining in the empty space.

대한민국 공개특허공보 공개번호 특1999-38187호에는 권선용 전선을 피복하는 일종의 '바니쉬'수지의 제조방법에 대하여 기술하고 있으며, 이는 폴리에스터이미드계 수지를 제조하여 전선을 직접 피복하는 것을 내용으로 하고 있다. 이는 주쇄 내에 우레탄결합을 가지며, 내열성을 높일 수는 있으나, 몰드에 넣어 성형하는 성형용이 아니고, 오히려 올리고머를 소량의 유기용제에 용해시켜 전선의 표면을 직접 피복하기에 적절한 것임이 명백하게 나타나 있는 것이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-38187 describes a method for manufacturing a kind of varnish resin for coating a wire for winding, which is to manufacture a polyesterimide resin and directly coat the wire. . It has a urethane bond in the main chain and can increase the heat resistance, but it is clearly shown that it is not suitable for molding into a mold, but rather suitable for directly covering the surface of the electric wire by dissolving oligomer in a small amount of organic solvent.

본 발명의 목적은 코일을 고정 및 절연시키는데 사용하기에 적절한 코일 절연용 수지조성물을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a resin composition for coil insulation suitable for use in fixing and insulating coils.

본 발명의 다른 목적은 흐름성이 우수하고, 경화가 용이한 코일 절연용 수지조성물을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a resin composition for coil insulation that is excellent in flowability and easy to cure.

본 발명에 따른 코일 절연용 수지조성물은, 불포화 폴리에스터수지 60 내지 80중량%, 비닐단량체 20 내지 40중량%로 되는 고형성분 100중량부에 대하여 경화제로서 과산화물(peroxide) 0.8 내지 1.2중량부를 더 포함시켜 이루어지되, 경화 후 25℃에서의 점도 0.5 내지 4포아즈(poise), 48 내지 69바콜(barcol)의 경도, 15kV/mm 이상의 절연파괴전압 및 1014Ωcm 이상의 체적저항율을 갖는 것이다.The resin composition for coil insulation according to the present invention further comprises 0.8 to 1.2 parts by weight of a peroxide as a curing agent based on 100 parts by weight of a solid component comprising 60 to 80% by weight of unsaturated polyester resin and 20 to 40% by weight of vinyl monomer. After the curing, the viscosity at 25 ° C. is 0.5 to 4 poise, a hardness of 48 to 69 barcols, a dielectric breakdown voltage of 15 kV / mm or more and a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more.

상기 비닐단량체는 에틸렌, 프로필렌, 스티렌, 염화비닐 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다.The vinyl monomer may be selected from the group consisting of ethylene, propylene, styrene, vinyl chloride or a mixture of two or more thereof.

이하, 본 발명은 구체적인 실시예들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific embodiments.

본 발명에 따른 코일 절연용 수지조성물은, 불포화 폴리에스터수지 60 내지 80중량%, 비닐단량체 20 내지 40중량%로 되는 고형성분 100중량부에 대하여 경화제로서 과산화물(peroxide) 0.8 내지 1.2중량부를 더 포함시켜 이루어지되, 경화 후 25℃에서의 점도 0.5 내지 4포아즈(poise), 48 내지 69바콜(barcol)의 경도, 15kV/mm 이상의 절연파괴전압 및 1014Ωcm 이상의 체적저항율을 갖는 것임을 특징으로 한다.The resin composition for coil insulation according to the present invention further comprises 0.8 to 1.2 parts by weight of a peroxide as a curing agent based on 100 parts by weight of a solid component comprising 60 to 80% by weight of unsaturated polyester resin and 20 to 40% by weight of vinyl monomer. It is made, but it is characterized by having a viscosity of 0.5 to 4 poise (poise), a hardness of 48 to 69 barcols, a dielectric breakdown voltage of 15 kV / mm or more and a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more after curing at 25 ℃ .

상기에서 불포화 폴리에스터수지는 주쇄 중에 에스터결합을 포함하는 수지로서, 2가 이상의 관능기(functional group)를 갖는 유기산(organic acid)과 알코올(alcohol) 들의 반응에 의해서 생성되는 것으로서, 특히 유기산 중의 탄소결합에 이중결합을 포함하는 것으로서, 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이며, 또한 상용적으로 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것이다. 상기에서 유기산으로는 주로 카르복실산이 될 수 있다.In the above, the unsaturated polyester resin is a resin containing an ester bond in the main chain, and is produced by the reaction of an organic acid having a bivalent or higher functional group and an alcohol, in particular a carbon bond in the organic acid. To include a double bond, it can be easily understood by those skilled in the art, and also known enough to be commercially available. In the above, the organic acid may be mainly a carboxylic acid.

상기 비닐단량체는 에틸렌, 프로필렌, 스티렌, 염화비닐 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다.The vinyl monomer may be selected from the group consisting of ethylene, propylene, styrene, vinyl chloride or a mixture of two or more thereof.

상기 불포화 폴리에스터수지와 상기 비닐단량체는 불포화 폴리에스터수지 중의 유기산 유래의 탄소쇄 중에 포함된 이중결합과 비닐단량체의 비닐기의 중합에 의하여 가교 고분자(cross-linked polymer)를 형성한다. 상기 가교 고분자는 주쇄들 간을 서로 망상구조, 즉 그물구조로 서로 연결되어 물성, 특히 내열성 등과 같은 기계적 성질을 향상시킨다. 상기 가교 고분자의 가교화도는 불포화 폴리에스터수지의 불포화도와 비닐단량체의 사용량에 따라 임의로 조절할 수 있다. 불포화도가 높을수록 가교화도를 높일 수 있으며, 그에 따라 내열성 등의 물성을 조절할 수 있게 된다.The unsaturated polyester resin and the vinyl monomer form a cross-linked polymer by polymerization of a vinyl group of a double bond and a vinyl monomer contained in a carbon chain derived from an organic acid in an unsaturated polyester resin. The crosslinked polymer is connected to each other in a network structure, that is, a network structure between the main chains to improve mechanical properties such as physical properties, particularly heat resistance. The crosslinking degree of the crosslinked polymer may be arbitrarily adjusted according to the unsaturation of the unsaturated polyester resin and the amount of the vinyl monomer used. The higher the degree of unsaturation, the higher the degree of crosslinking, and accordingly, the physical properties such as heat resistance can be adjusted.

상기 불포화 폴리에스터수지 중의 유기산 유래의 탄소쇄 중에 포함된 이중결합과 비닐단량체의 비닐기의 중합은 통상의 과산화물 경화제에 의하여 달성될 수 있다. 이 과산화물 경화제로는 바람직하게는 과산화벤조일(BPO ; benzoyl peroxide)과 같은 상용화된 경화제가 사용될 수 있다. 이들 과산화물 경화제는 가열에 의하여 분해되어 라디칼(radical)을 형성하며, 이 라디칼이 상기 이중결합 및 비닐기의 탄소-탄소 이중결합 중의 하나의 결합을 오픈시켜 새로운 탄소-탄소 단일결합을 형성하는 과정을 연속하는 연쇄반응(chain reaction)을 일으켜 중합체를 형성토록 한다. 여기에서 상기한 이중결합은 이미 불포화 폴리에스터수지 중에 포함되어 있기 때문에 상기한 비닐단량체의 비닐기 간의 중합 및 상기 비닐단량체의 비닐기와 불포화 폴리에스터수지 중의 이중결합 간의 중합에 의하여 상기 불포화 폴리에스터수지의 주쇄들을 중심으로 하는 망상구조의 가교 고분자를 형성하게 된다. 가교 고분자의 형성을 위한 경화조건은 100℃ ±10℃의 온도범위에서 1 내지 2시간 동안 경화시키는 조건으로 달성될 수 있다. 또한, 경화제로서의 과산화물의 사용량 역시 경도 등의 물성을 조절하는 주요 인자의 하나로 고려될 수 있으며, 일정한 범위까지는 경화제의 사용량의 증가에 비례하여 경도가 증가한다는 것을 발견하였다. 또한, 경화조건을 80 내지 90℃의 온도범위에서 3 내지 4시간 경화시키는 것으로 물성을 더 향상시킬 수도 있다.Polymerization of the vinyl group of the double bond and the vinyl monomer contained in the carbon chain derived from the organic acid in the unsaturated polyester resin can be achieved by a conventional peroxide curing agent. As the peroxide curing agent, a commercially available curing agent such as benzoyl peroxide (BPO) may be preferably used. These peroxide curing agents are decomposed by heating to form radicals, and these radicals open a bond of one of the double bond and the carbon-carbon double bond of the vinyl group to form a new carbon-carbon single bond. It causes a continuous chain reaction to form a polymer. Here, since the double bond is already contained in the unsaturated polyester resin, polymerization of the vinyl monomer of the vinyl monomer and polymerization of the double bond in the vinyl group and the unsaturated polyester resin of the vinyl monomer may cause It forms a crosslinked polymer of a network structure around the main chains. Curing conditions for the formation of the crosslinked polymer may be achieved under conditions for curing for 1 to 2 hours in the temperature range of 100 ℃ ± 10 ℃. In addition, the amount of peroxide used as a curing agent may also be considered as one of the main factors for controlling physical properties such as hardness, and to a certain range, it has been found that the hardness increases in proportion to the increase in the amount of curing agent used. In addition, by curing the curing conditions in the temperature range of 80 to 90 ℃ 3 to 4 hours it is also possible to further improve the physical properties.

상기 과산화물 경화제에 의한 경화에 있어서는 디메틸 아닐린(Dimethyl aniline)과 같은 경화촉진제가 더 사용될 수 있다.In curing with the peroxide curing agent, a curing accelerator such as dimethyl aniline may be further used.

본 발명에서는 특히 불포화 폴리에스터수지 60 내지 80중량%, 비닐단량체 20 내지 40중량%로 되는 고형성분 100중량부에 대하여 경화제로서 과산화물(peroxide) 0.8 내지 1.2중량부를 더 포함하는 조성물을 경화시켜 가교 고분자를 형성토록 함으로써 경화 후 25℃에서의 점도 0.5 내지 4포아즈(poise), 48 내지 69바콜(barcol)의 경도, 15kV/mm 이상의 절연파괴전압 및 1014Ωcm 이상의 체적저항율을 갖도록 하여 코일 절연용으로 특히 적절하도록 한 점에 특징이 있다.In the present invention, a crosslinked polymer is prepared by further curing a composition further comprising 0.8 to 1.2 parts by weight of a peroxide as a curing agent, based on 100 parts by weight of a solid component comprising 60 to 80% by weight of an unsaturated polyester resin and 20 to 40% by weight of a vinyl monomer. After curing, it has a viscosity of 0.5 to 4 poise at 25 ° C, hardness of 48 to 69 barcol, insulation breakdown voltage of 15 kV / mm or more and volume resistivity of 10 14 Ωcm or more. In particular, there is a feature in that it is appropriate.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예들이 기술되어질 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.The following examples are intended to illustrate the invention and should not be understood as limiting the scope of the invention.

실시예 1 내지 3Examples 1 to 3

하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 불포화 폴리에스터수지, 비닐단량체 및 경화제를 혼합하여 수지조성물을 제조하고, 이 수지조성물을 100℃의 온도에서 1시간 동안 경화시켰으며, 경화 후,수축율, 경도, 절연파괴전압, 체적저항율 및 상온안정성에 대한 경시변화 등을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.As shown in Table 1, an unsaturated polyester resin, a vinyl monomer, and a curing agent were mixed to prepare a resin composition, and the resin composition was cured at a temperature of 100 ° C. for 1 hour, and after curing, shrinkage, hardness, and insulation. The breakdown voltage, volume resistivity, and changes over time for room temperature stability were measured, and the results are shown in Table 3 below.

점도는 경화전 액상의 점도로 측정하였다.The viscosity was measured by the viscosity of the liquid phase before curing.

여기에서, 경도는 ASTM D 2519에 따라 측정하였다. 상기 물성들의 측정방법은 KS규격 KSC-2312에 따라 측정하였다. 또한, 상온안정성은 경시변화를 육안으로 측정하였으며, 3개월 이상 변화가 없는 것을 기준으로 하였다.Here, the hardness was measured according to ASTM D 2519. The measurement method of the physical properties was measured according to KS standard KSC-2312. In addition, room temperature stability was measured visually over time, based on no change over 3 months.

구 분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 불포화폴리에스터 수지Unsaturated polyester resin 8080 7070 6060 비닐단량체(스티렌)Vinyl Monomer (Styrene) 2020 3030 4040 퍼옥사이드(과산화벤조일)Peroxide (Benzoyl Peroxide) 1One 1One 1One * 단위는 중량부* Unit is parts by weight

실시예 4 내지 6Examples 4-6

하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 불포화 폴리에스터수지, 비닐단량체 및 경화제를 혼합하여 수지조성물을 제조하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 수지조성물을 제조하였다.As shown in Table 2, the resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the resin composition was prepared by mixing an unsaturated polyester resin, a vinyl monomer, and a curing agent.

구 분division 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 불포화폴리에스터 수지Unsaturated polyester resin 7070 7070 7070 비닐단량체(스티렌)Vinyl Monomer (Styrene) 3030 3030 3030 퍼옥사이드(과산화벤조일)Peroxide (Benzoyl Peroxide) 0.80.8 1.01.0 1.21.2 * 단위는 중량부* Unit is parts by weight

구 분division 점도(Poise, 25℃)Viscosity (25 ℃) 수축율(%)Shrinkage (%) 경도(Barcol)Hardness (Barcol) 절연파괴전압(kV.mm)Breakdown voltage (kV.mm) 체적저항율(Ωcm)Volume resistivity (Ωcm) 안정성(상온)Stability (room temperature) 실시예 1Example 1 2 - 42-4 > 2> 2 7171 > 15> 15 > 1014 > 10 14 3개월 이상More than 3 months 실시예 2Example 2 1 - 31-3 > 2> 2 5555 > 15> 15 > 1014 > 10 14 3개월 이상More than 3 months 실시예 3Example 3 0.5 - 20.5-2 > 2> 2 5252 > 15> 15 > 1014 > 10 14 3개월 이상More than 3 months 실시예 4Example 4 1 - 31-3 1.41.4 4848 > 15> 15 > 1014 > 10 14 3개월 이상More than 3 months 실시예 5Example 5 1 - 31-3 1.81.8 5555 > 15> 15 > 1014 > 10 14 3개월 이상More than 3 months 실시예 6Example 6 1 - 31-3 2.22.2 6969 > 15> 15 > 1014 > 10 14 3개월 이상More than 3 months

상기한 실시예들에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 코일 절연용 수지조성물은 수지분 함량 및 경화조건, 경화제의 비율 등을 달리하면서 수축율 및 경도를 조절할 수 있으며, 특히 15kV.mm 이상의 높은 절연파괴전압을 유지할 수 있으면서 대략 50 또는 그 이상의 경도를 유지하고, 1014Ωcm 이상의 높은 체적저항율을 갖는 우수한 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다.As shown in the above embodiments, the resin composition for coil insulation according to the present invention can adjust the shrinkage and hardness while varying the resin content, curing conditions, the ratio of the curing agent, and the like, particularly high dielectric breakdown of 15 kV.mm or more. While maintaining the voltage, it was confirmed that the hardness was maintained at approximately 50 or more and exhibited excellent physical properties having a high volume resistivity of 10 14 Pa or more.

따라서, 본 발명에 따르면 높은 절연파괴전압, 높은 체적저항율 및 우수한 경도 등 우수한 물성을 가지면서 몰드에서 쉽게 코일을 고정, 절연시킬 수 있으며,특히 열경화가 가능하여 1 내지 2시간의 짧은 시간내에 충분한 경화가 가능하여 코일 자체의 생산성을 향상시킬 수 있는 코일 절연용 수지조성물을 제공하는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to easily fix and insulate the coil in the mold while having excellent physical properties such as high dielectric breakdown voltage, high volume resistivity and excellent hardness, and in particular, thermal curing is sufficient to be sufficient in a short time of 1 to 2 hours. There is an effect of providing a resin composition for coil insulation can be cured to improve the productivity of the coil itself.

Claims (3)

불포화 폴리에스터수지 60 내지 80중량%, 비닐단량체 20 내지 40중량%로 되는 고형성분 100중량부에 대하여 경화제로서 과산화물(peroxide) 0.8 내지 1.2중량부를 더 포함시켜 이루어지되, 경화 후 25℃에서의 점도 0.5 내지 4포아즈(poise), 48 내지 69바콜(barcol)의 경도, 15kV/mm 이상의 절연파괴전압 및 1014Ωcm 이상의 체적저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 코일 절연용 수지조성물.60 to 80% by weight of unsaturated polyester resin, and 20 to 40% by weight of vinyl monomer, which is further comprised of 0.8 to 1.2 parts by weight of peroxide as a curing agent, and a viscosity at 25 ° C. after curing. A resin composition for coil insulation having 0.5 to 4 poise, a hardness of 48 to 69 barcols, an insulation breakdown voltage of 15 kV / mm or more, and a volume resistivity of 10 14 Ωcm or more. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 비닐단량체가 에틸렌, 프로필렌, 스티렌, 염화비닐 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 것이 사용됨을 특징으로 하는 상기 코일 절연용 수지조성물.And the vinyl monomer is selected from the group consisting of ethylene, propylene, styrene, vinyl chloride or a mixture of two or more thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 경화제로서의 과산화물이 과산화벤조일 임을 특징으로 하는 상기 코일 절연용 수지조성물.The resin composition for coil insulation, wherein the peroxide as the curing agent is benzoyl peroxide.
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