KR840001365B1 - Corona-resistant resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 본 발명에 따라 제조된 수지조성물 및 통상적인 수지조성물의 코로나 저항성을 평가하는 바늘형 코로나 시험 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a needle corona test apparatus for evaluating corona resistance of a resin composition prepared according to the present invention and a conventional resin composition.
본 발명은 코로나-저항수지(corona-resistant resin) 및 필름을 사용하여 전기 절연시스템(electrical insulation system)을 제공하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of providing an electrical insulation system using corona-resistant resins and films.
수지 조성물들은 일반적으로 가열하거나 경화제를 첨가하여 줌으로써 유용한 특성을 갖는 고분자량 고체로 전환되는 비교적 저분자량인 물질로 알려져 있다. 이러한 물질들은 열경화성 물질로 알려져 있으며, 이밖에 일반적인 중합성(즉, 가소성) 물질도 열가소성이 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 열가소성 물질들은 일반적으로 고분자량 상태로 취급된다. 열가소성 물질은 용매에 대해 높은 용해도를 나타내는데 반하여, 경화된 열경화성 수지는 불용성이다. 대부분의 열가소성 물질은 가열하면 연화되어 유동성을 갖는데 반하여, 열경화성 수지는 가열하면 연화될 수 있지만 유동성은 없다. 경화된 열경화성 수지와 열가소성 필름은 둘다 유전체(誘電體)로 사용된다. 따라서 본 명세서 및 특허청구의 범위에서 사용된 중합성물질이라는 용어는 열경화성 수지 및 열가소성 필름 둘다를 의미한다.Resin compositions are generally known to be relatively low molecular weight materials which are converted to high molecular weight solids with useful properties by heating or by addition of a curing agent. Such materials are known as thermosetting materials, and other polymerizable (ie, plastic) materials are also known to be thermoplastic. Such thermoplastics are generally treated in high molecular weight states. Thermoplastics exhibit high solubility in solvents, while cured thermosetting resins are insoluble. Most thermoplastics are softened by heating and have fluidity, while thermosetting resins may be softened by heating but have no fluidity. The cured thermosetting resin and the thermoplastic film are both used as dielectrics. Thus, the term polymerizable material used in the specification and claims means both thermosetting resins and thermoplastic films.
그러나 전기전도체의 절연체로 사용된 유전체는 전도체와 유전체에 코로나 개시 전압보다 높은 전압을 걸어줄 때 발생되는 코로나 방전으로 인한 문제점이 있을 수 있다. 이러한 형태의 문제점은 예를 들어 전동기 가동시에 발생할 수 있다.However, the dielectric used as the insulator of the electric conductor may have a problem due to the corona discharge generated when the voltage higher than the corona starting voltage is applied to the conductor and the dielectric. This type of problem may arise, for example, when the motor is running.
코로나 방전에 의한 문제점은 특히 절연체가 고체 유기 중합체인 경우에 일어나기 쉽다. 따라서 코로나 방전-유도성 열화에 저항성을 갖는 개선된 유전체의 필요성이 매우 증대되었다. 실제로 몇몇 경우에 상기와 같은 문제점에 대한 해결책으로 운모를 기본으로 하는 절연시스템이 사용되었으며, 운모에 의해 코로나 방전에 대한 저항성이 제공된다. 그러나 운모 고유의 물리적 특성의 결함으로 인하여 이 해결책은 이론적인 것에 불과하였다.Problems with corona discharge are likely to occur, particularly when the insulator is a solid organic polymer. Thus, the need for improved dielectrics resistant to corona discharge-induced degradation has greatly increased. In fact, in some cases mica-based insulation systems have been used as a solution to this problem, and mica provides resistance to corona discharge. However, due to a defect in mica's inherent physical properties, this solution was only theoretical.
고체, 코로나-저항 유전체 물질은 특히, 코로나 방전이 일어날 수 있는 개방된 공간을 갖고 있는 고압장치에서 필요하며, 공간의 두께가 약 1밀(mil) 이상이고, 전도체와 유전체 사이에 위치해 있거나, 또는 유전체 자체내에 공극이 있는 경우에 특히 필요하다. 유전체내에 이러한 간격이나 공간이 존재하는 경우, 유전체의 사용수명은 매우 단축된다.Solid, corona-resistive dielectric materials are particularly needed in high voltage devices with open spaces where corona discharges can occur, the space being at least about 1 mil thick, located between the conductor and the dielectric, or This is especially necessary if there are voids in the dielectric itself. If such gaps or spaces exist in the dielectric, the service life of the dielectric is very short.
멕쿤(Mckeown)은 실리콘, 게르마늄, 주석, 납, 인, 비소, 안티몬, 비스머스, 철, 루테늄 또는 니켈의 유기 금속 화합물을 소량 함유하는 수지가 개선된 코로나 저항을 갖는 것으로 기술하였다(미합중국 특허 제3,577,346호).Mckeown described resins containing small amounts of organometallic compounds such as silicon, germanium, tin, lead, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, iron, ruthenium or nickel as having improved corona resistance (US Patent No. 3,577,346).
여기에서는 코로나 수명이 유기금속 첨가제를 사용하지 않은 중합체의 400배가 된다고 기술되어 있다.It is stated here that the corona lifetime is 400 times that of the polymer without the use of organometallic additives.
그러나 오가노실리게이트나 오가노알루미네이트의 사용에 대해서는 언급되어 있지 않다.However, no mention is made of the use of organosilicates or organoaluminates.
또한 미합중국 특허 제3,228,883호에서 디기울리오(Digiulio)등은 에틸렌 알파-울레핀 공중합체, 에틸렌 알파-올레핀 공중합체와 함께 공경화될 수 있는 단일 또는 공중합체 및 아연, 철, 알루미늄 또는 실리콘옥사이드 등의 비흡수성 무기충진제의 혼합물로 구성되는 항-코로나 특성을 갖는 조성물로 기술하였다. 그러나 상기 특허에서도 코로나 저항을 현저히 개선시키기 위해 극미립자 크기의 알루미나 또는 실리카 입자의 사용이 필요하다고 기술하고 있지는 않다.In addition, in U.S. Patent No. 3,228,883, Digiulio et al. Are single or copolymers which can be co-cured with ethylene alpha-urepin copolymers, ethylene alpha-olefin copolymers, and zinc, iron, aluminum or silicon oxides. It is described as a composition having anti-corona properties consisting of a mixture of non-absorbing inorganic fillers. The patent does not, however, state that the use of ultrafine particle size alumina or silica particles is necessary to significantly improve corona resistance.
미합중국 특허 제3,645,899호에 린슨(Limson)은 좋은 내측 및 내식성을 갖는, 알루미나와 실리카를 함유하는 성형된 에폭시 수지조성물을 기술하였으나, 이 수지조성물은 코로나 파괴에 대한 특이 저항성을 갖지 않는다.In US Pat. No. 3,645,899, Linson described a molded epoxy resin composition containing alumina and silica with good inner and corrosion resistance, but this resin composition has no specific resistance to corona destruction.
상당량의 반응성 오가노실록산 유도체를 함유하는 에폭시수지가 마르코비쯔(Markovitz)에 의해 미합중국 특허 제3,469,139호와 제3,519,670호에 기술되었다. 그러나 이러한 물질들은 높은 반응성으로 인하여 상당히 중요한 특성의 하나인 저장-기간을 감소시키기 때문에 이론적인 것에 불과하다. 특히 제3,469,139호에서의 아민 실리콘은 실리콘 원자가 2개의 Si-O 결합과 2개의 Si-C 결합 또는 2개의 Si-C 결합과 1개의 Si-O 결합을 갖는 2작용성 및 3작용성 실리콘으로 부터 제조되는 폴리실옥산이다. 이는 후술하는 바와 같이 산소원자와 4작용성 결합을 나타내는 실리게이트 및 알루미네이트를 사용하는 본 발명과 명백히 구별되는 다른 점이다.Epoxy resins containing significant amounts of reactive organosiloxane derivatives have been described by Markovitz in US Pat. Nos. 3,469,139 and 3,519,670. However, these materials are only theoretical because of their high reactivity, which reduces the storage-period, which is one of the most important properties. In particular, amine silicones in US Pat. No. 3,469,139 are derived from bifunctional and trifunctional silicon having silicon atoms having two Si—O bonds and two Si—C bonds or two Si—C bonds and one Si—O bond. Polysiloxane produced. This is another distinction from the present invention using silicate and aluminate exhibiting tetrafunctional bonds with oxygen atoms as described below.
5중량% 이하의 금속 아세틸 아세토네이트를 함유하는 에폭시 수지가 미합중국 특허 제3,812,214호에 기술되어 있으나, 이러한 수지는 코로나 저항성을 갖지 않는다.Epoxy resins containing up to 5% by weight of metal acetyl acetonate are described in US Pat. No. 3,812,214, but such resins do not have corona resistance.
충진제로서 실리카 및 탈크를 함유하는 중합성 수지가 올리판트(Olyphamt) 등의 미합중국 특허 제3,742,084호(특허일 : 1973년 6월 26일)에 기술되어 있다. 그러나 실리카를 사용하는 경우, 개선된 코로나 저항을 얻는데 극미립자 크기의 실리카를 사용하는 것이 중요하다는 것은 기술하지 않았다.Polymerizable resins containing silica and talc as fillers are described in U.S. Patent No. 3,742,084 to Olyphamt et al. (Patent date: June 26, 1973). However, when silica is used, it is not stated that it is important to use microparticle sized silica to obtain improved corona resistance.
또한 럭크(Luck) 등의 미합중국 특허 제4,102,851호(특허일 : 1978년 7월 25일)에는 극미립자 실리콘함유 수지가 기술되어 있다. 그러나 실리카는 다만 요변성제(thixotropic agent)로서 가한 것이고, 코로나 저항성에 대해서는 언급되지 않았다.In addition, US Pat. No. 4,102,851 (Luck, July 25, 1978) to Luck et al. Describes ultrafine silicon-containing resins. However, silica was added only as a thixotropic agent and no mention of corona resistance was made.
알루미나 및 실리카를 포함한 여러 충진제를 함유하는 폴리에틸렌 수지는 프레코피오(Precopio) 등의 미합중국 특허 제2,888,424호(특허일 : 1959년 5월 26일)에 기술되어 있다. 그러나 여기에서도 역시 코로나 저항성에 대한 언급이 없으며, 다만 카본블랙과 같은 코로나 방전용 액생성물과 같은 충진제를 가하여 기계적인 성질만을 개선시킨 것이다.Polyethylene resins containing various fillers, including alumina and silica, are described in US Pat. No. 2,888,424 to Precopio et al. (Patent Date: May 26, 1959). However, here too, there is no mention of corona resistance, but only mechanical properties have been improved by adding fillers such as corona discharge liquid products such as carbon black.
허니(Haughney)의 미합중국 특허 제3,697,467호(특허일 : 1972년 10월 10일)에는 또한 극미립자 실리콘 함유 고무가 기술되어 있다. 그러나 럭크등의 특허에서와 마찬가지로 상기 특허에도 코로나 저항성에 관하여는 전혀 언급되지 않았다.U.S. Patent No. 3,697,467 to Haughney (patent date: October 10, 1972) also discloses ultrafine silicon-containing rubber. However, as in the patent of Luck et al., The patent mentioned nothing about corona resistance.
따라서 전기 절연체로서 사용하기 위해 쉽게 조립될 수 있는 코로나 저항성 물질의 필요성이 계속 대두되었으며, 또한 코로나 방전에 의해 손상되기 쉬운 유전체를 코로나-저항성 물질로 전환시킬 수 있는 첨가제의 필요성도 대두되었다.Accordingly, the need for corona-resistant materials that can be easily assembled for use as electrical insulators continues to emerge, and there is also a need for additives that can convert dielectrics susceptible to damage by corona discharge into corona-resistant materials.
그러므로 본 발명의 주목적은 장기간 동안의 절실한 요구를 만족시킬 수 있는, 여러가지 전기 절연형태로 유용한 코로나 저항 수지를 제공하는 것이다.It is therefore a primary object of the present invention to provide corona resistance resins that are useful in a variety of electrical insulation forms that can meet the urgent needs for long periods of time.
본 발명은 중합성 물질 및 첨가제로 오가노실리케이트 또는 오가노알루미네이트 화합물 또는 극미립자 크기의 입자인 알루미나 또는 실리카 약 5 내지 40중량%를 함유하는 코로나-저항 수지조성물을 제공한다. 첨가제는 알루미늄 또는 실리콘을 통상적으로 함유하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 알루미늄 및 실리콘이 단지 산소원자와 결합한 것이다. 통상적인 수지 또는 에폭시수지를 본 발명에서 사용할 수 있는데 에폭시수지의 경우에는 반응성 경화제로 작용하는 유기 화합물과 함께 사용할 수 있다. 또한 중합성 물질은 열가소성 필름을 포함한다. 오가노알루미네이트 또는 오가노실리케이트 화합물을 함유하는 조성물은 균일한 액상 조성물인데 반해, 실리카 또는 알루미나 입자함유 조성물은 수지 전체에 거의 균일하게 분포된 입자로 형성된다. 실리카 및 알루미나 입자의 크기는 약 0.1마이크론 미만인 것이 바람직하다.The present invention provides a corona-resistant resin composition containing from about 5 to 40% by weight of an organosilicate or organoaluminate compound or particles of alumina or silica as polymerizable materials and additives. The additives are characterized in that they typically contain aluminum or silicon, preferably aluminum and silicon combined only with oxygen atoms. Conventional resins or epoxy resins can be used in the present invention, in the case of epoxy resins can be used together with organic compounds that act as reactive curing agents. The polymerizable material also includes a thermoplastic film. The composition containing the organoaluminate or organosilicate compound is a uniform liquid composition, whereas the silica or alumina particle-containing composition is formed of particles that are almost uniformly distributed throughout the resin. The size of the silica and alumina particles is preferably less than about 0.1 micron.
유사하게, 전기 전도체용 코로나 저항성 절연체를 얻는 방법에서도 상술한 조성물을 사용한다.Similarly, the method described above is used in a method of obtaining a corona resistive insulator for an electrical conductor.
본 발명에 따라 코로나-저항성 수지를 사용하여 전도체 또는 전선을 피복하거나 적층된 전기 절연체를 함침시킬 수 있으며, 따라서 우수한 전기절연 시스템을 얻을 수 있다.According to the present invention, corona-resistant resins can be used to coat conductors or wires or to impregnate laminated electrical insulators, thereby obtaining excellent electrical insulation systems.
본 발명을 수행함에 있어 유용한 수지에는 예를 들어 에폭시수지, 폴리에스테르수지 및 에스테르-이미드수지가 포함된다. 본 발명에 따라 형성된 에폭시수지는, 이러한 수지의 통상적인 경우와 마찬가지로 경화제를 필요로 한다. 본 발명에 유용한 열가소성 필름에는 캡톤(kapton)과 같은 폴리아미드 필름 및 폴리이미드 필름이 포함된다. 이러한 필름은 고분자량 상태로 사용되며 경화제가 필요없다.Resins useful in the practice of the present invention include, for example, epoxy resins, polyester resins and ester-imide resins. The epoxy resin formed according to the present invention requires a curing agent as in the usual case of such a resin. Thermoplastic films useful in the present invention include Kapton polyamide films and polyimide films such as kapton. These films are used in high molecular weight states and do not require a curing agent.
사용될 수 있는 대표적인 에폭시수지는 비스페놀-A 디글리시딜 에테르를 기본으로 하는 수지, 에폭시 노브락수지, 지환족 에폭시수지, 디글리시딜 에스테르수지, 폴리페놀의 글리시딜 에테르 등이다. 이러한 수지는 130 내지 1500의 에폭시 당량을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 수지는 본 분야에서 잘 알려져 있으며 제2,324,483호, 제2,444,333호, 제2,494,295호, 제2,500,600호 및 제2,511,913호를 포함한 여러 특허에 기술되어 있다.Representative epoxy resins that can be used are resins based on bisphenol-A diglycidyl ether, epoxy knoblac resins, cycloaliphatic epoxy resins, diglycidyl ester resins, glycidyl ethers of polyphenols, and the like. Such resins preferably have an epoxy equivalent of 130 to 1500. Such resins are well known in the art and described in various patents, including 2,324,483, 2,444,333, 2,494,295, 2,500,600 and 2,511,913.
에폭시형 수지의 촉매적 경화제 또는 경화제에는 테졸시놀, 카테콜 또는 하이드로퀴논을 포함한 페놀성 촉진제 및 상응하는 디하이드록시 나프탈렌화합물과 혼합된 알루미늄 아세틸 아세토네이트, 알루미늄 디-2급-부톡사이드 아세토아세트산 에스테르 킬레이트 또는 테트라 옥틸렌글리콜 티타네이트가 포함된다. 이러한 형태의 조성물은 제3,776,978호 및 제3,812,214호에 기술되어 있다. 본 발명에서는 유기 알루미네이트 촉매가 또한 반응성 유기알루미늄 화합물로서 제공될 수 있으나, 코로나-저항성 생성물을 생성시키기 위해서는 이전에 사용되었던 것보다 훨씬 다량으로 사용한다.Catalytic curing agents or curing agents for epoxy type resins include aluminum acetyl acetonates, aluminum di-butoxide acetoacetic acid mixed with phenolic accelerators and corresponding dihydroxy naphthalene compounds, including tesolcinol, catechol or hydroquinone. Ester chelates or tetra octylene glycol titanate. Compositions of this type are described in US Pat. Nos. 3,776,978 and 3,812,214. Organic aluminate catalysts may also be provided as reactive organoaluminum compounds in the present invention, but are used in much larger amounts than previously used to produce corona-resistant products.
또한 본 발명을 수행함에 있어 에폭시수지에 대한 경화제로서 유용한 것은 폴리에스테르-다가산 수지, 특히 산가 200 내지 500인 수지이다. 이들중 바람직한 것은 산가 300 내지 400인 것이다.Also useful in the practice of the present invention as a curing agent for epoxy resins are polyester-polyacid resins, particularly those having acid values of 200 to 500. Preferred of these are those having an acid value of 300 to 400.
본 발명을 수행함에 이어 유용한 에스테르-이미드 수지에는 자기선을 피복시키는데 사용하는 수지가 포함된다. 사용될 수 있는 조성물의 예는 미합중국 특허 제3,426,098호 및 제3,697,471호에 기술되어 있다.Useful ester-imide resins, which are useful in carrying out the present invention, include resins used to coat magnetic radiation. Examples of compositions that can be used are described in US Pat. Nos. 3,426,098 and 3,697,471.
본 발명의 목적에 따라 사용될 수 있는 오가노실리케이트 및 오가노알루미네이트 화합물에는 에폭시 수지의 에폭시 그룹에 대하여 반응성이 있는 화합물이 포함된다. 이러한 실리케이트와 알루미네이트 화합물은 또한 실리콘-산소 또는 알루미늄-산소의 1가 결합만을 함유한 것을 특징으로 한다. 이 화합물들을 반응시켜 수지체(Body of resin) 전반에 걸쳐 다음 구조식에 따르는 Si-O 또는 Al-O 결합을 함유하는 투명한 경수지를 제조한다.Organosilicates and organoaluminate compounds that can be used in accordance with the purpose of the present invention include compounds that are reactive with epoxy groups of the epoxy resin. These silicates and aluminate compounds are also characterized by containing only monovalent bonds of silicon-oxygen or aluminum-oxygen. These compounds are reacted to produce a transparent hard resin containing Si-O or Al-O bonds according to the following structural formula throughout the body of resin.
이러한 목적을 위해 유용한 대표적인 화합물들은 에틸 실리케이트(또는 모든 알킬실리케이트)와 에탄올 아민 또는 기타 알칸올 아민과의 반응 생성물이며, 여기에서 아미노 작용성 유기 실리케이트 화합물이 생성된다. 사용될 수 있는 유기 알루미네이트 화합물로는 알루미늄 아세틸아세토네이트, 알루미늄 디-2급-부톡사이드 아세토아세트산 에스테르 킬레이트, 알루미늄 디-이소-프로폭사이드 아세토아세트산 에스테르 킬레이트, 알루미늄 이소-프로폭사이드스테아레이트 아세토아세트산 에스테르 킬레이트, 알루미늄 트리-이소-프로폭사이드 또는 알루미늄 트리(2급-부톡사이드) 등이 있다.Representative compounds useful for this purpose are the reaction products of ethyl silicates (or all alkylsilicates) with ethanol amines or other alkanol amines, whereby amino functional organic silicate compounds are produced. Organic aluminate compounds that may be used include aluminum acetylacetonate, aluminum di-butoxide acetoacetic acid ester chelate, aluminum di-iso-propoxide acetoacetic acid ester chelate, aluminum iso-propoxide stearate acetoacetic acid Ester chelates, aluminum tri-iso-propoxide or aluminum tri (secondary-butoxide) and the like.
상기 언급된 본 발명자의 특허 제3,496,139호에서는 에폭시수지를 위한 경화제의 제조에 폴리실옥산을 사용하였다. 그러나 본 발명에서는 오가노실리케이트가 사용된다. 폴리실옥산은 실리콘 원자가 Si-O 결합만을 나타내는 오가노실리케이트가 아니다. 즉 본 발명의 오가노실리케이트는 4-작용성 실리콘으로 부터 제조된다. 오가노실리케이트에 의해 경화된 에폭시수지는 폴리실옥산에 의해 경화된 에폭시 수지보다 더 강력하게 교차 결합되어 있기 때문에 코로나-저항성 조성물로서 보다 더 적합하다.In the above-mentioned inventors' patent No. 3,496,139, polysiloxane was used in the preparation of a curing agent for epoxy resins. In the present invention, however, organosilicates are used. Polysiloxanes are not organosilicates in which the silicon atoms exhibit only Si—O bonds. In other words, the organosilicate of the present invention is prepared from 4-functional silicone. Epoxy resins cured with organosilicates are more suitable as corona-resistant compositions because they are more strongly crosslinked than epoxy resins cured with polysiloxanes.
오가노실리케이트 또는 오가노알루미네이트는 에폭시수지의 경화제로서 단독으로 사용할 수도 있으며 또는 다른 공지된 전형적인 경화제와 함께 사용할 수도 있다. 예를 들어 알루미늄 아세틸 아세토네이트가 첨가제/경화제로서 사용될 경우 에폭시수지를 적절히 경화시키기 위해서는 카테콜과 같은 페놀성 촉진제가 필요하다.Organosilicates or organoaluminates may be used alone or in combination with other known typical curing agents as the curing agent for epoxy resins. For example, when aluminum acetyl acetonate is used as an additive / curing agent, a phenolic accelerator such as catechol is required to properly cure the epoxy resin.
본 발명에 바람직한 에폭시수지에는, 에틸 실리케이트와 에탄올 아민의 반응 생성물인 오가노실리케이트에 의해 경화된 수지 및 알루미늄 아세틸아세토네이트 또는 알루미늄 디-2급-부톡사이드 아세토아세트산 에스테르 킬레이트인 오가노알루미네이트에 의해 경화되고 카테콜 같은 페놀성 화합물에 의해 촉진된 수지가 포함된다. 바람직한 폴리에스테르-이미드수지에는 알루미늄 아세틸아세토네이트에 의해 변형된 수지가 포함된다.Preferred epoxy resins for the present invention include resins cured by organosilicate, which is a reaction product of ethyl silicate and ethanol amine, and organoaluminates, which are aluminum acetylacetonate or aluminum di-butoxide acetoacetic acid ester chelate. Included resins are cured and promoted by phenolic compounds such as catechol. Preferred polyester-imide resins include resins modified with aluminum acetylacetonate.
본 발명의 한가지 태양에 따르면 코로나-저항성 조성물은 입자크기 약 0.1마이크론 미만의 알루미나 또는 실리카입자에 분산된 통상적인 에폭시수지 또는 에스테르 이미드수지 또는 기타 수지로 이루어진다.According to one aspect of the invention the corona-resistant composition consists of conventional epoxy or ester imide resins or other resins dispersed in alumina or silica particles having a particle size of less than about 0.1 micron.
여기서 에폭시 조성물은 특히 수지를 고정시키기 위해 경화제를 필요로 한다. 경화시스템으로는 통상의 폴리아민, 다가산, 산무수물 또는 에폭시수지를 경화시키는데 통상적으로 사용되는 촉매적 경화제중 어느 것이나를 사용할 수 있으며, 또는 레졸시놀 또는 카테콜과 같은 페놀성 화합물을 반응성 유기 알루미늄, 오가노티타늄, 또는 오가노지르코늄 화합물등의 촉매적 경화제(이중 테트라옥틸렌글리콜 티타네이트가 대표적인 것으로서 제3,776,978호 및 제3,812,214호에 기술되어 있다)와 함께 촉진제로 사용할 수 있다.The epoxy composition here requires in particular a curing agent to fix the resin. The curing system may be any of the catalytic curing agents conventionally used to cure conventional polyamines, polyacids, acid anhydrides or epoxy resins, or phenolic compounds such as resorcinol or catechol can be used as reactive organic aluminum. And catalytic curing agents such as organotitanium, or organozirconium compounds (double tetraoctyleneglycol titanate is representative of which are described in US Pat. Nos. 3,776,978 and 3,812,214).
알루미나 또는 실리카는 입자크기가 약 0.005 내지 약 0.05마이크론인 것이 바람직하며, 이들은 상응하는 클로라이드나 기타 할라이드를 기체상 가수분해하거나 침전시킴으로써 수득할 수 있다. 이러한 옥사이드는 중합체 물질내에 분포시키면 체인-형의 입자망을 형성한다. 본 발명에 유용하며 기체상에서 형성된 옥사이드 입자는 또한 발연성 옥사이드로서 알려져 있다. 시판되고 있는 발연성 옥사이드의 대표적인 예로는 캐보트 코포레이션(Cabot Corporation)에 의해 제조·시판되고 있는 상품명 카보실(Cabosil:실리카) 또는 알론(Alon:알루미나)과 데구사(Degussa)에 의해 제조·시판되고 있는 상품명 에어로실(Aerosil:실리카) 또는 알루미늄 옥사이드 C(Aluminum Oxide C)가 있다. 사용될 수 있는 대표적인 침강 실리카에는 필라델피아 쿼르쯔 컴패니(Philadelphia Quartz Co.)에서 제조·시판하고 있는 상품명 큐소(Quso) 또는 피피지 인더스트리(PPG Industries)에 의해 판매되고 있는 상품명 로-벨(Lo-Vel)이 있다.Alumina or silica preferably has a particle size of about 0.005 to about 0.05 microns, which can be obtained by gas phase hydrolysis or precipitation of the corresponding chloride or other halide. Such oxides, when distributed in the polymeric material, form chain-like particle networks. Oxide particles useful in the present invention and formed in the gas phase are also known as fuming oxides. Representative examples of commercially available fuming oxides include the trade name Cabosil manufactured and marketed by Cabot Corporation. Silica or Alon : Alumina and trade name Aerosil manufactured and marketed by Degussa : Silica) or Aluminum Oxide C There is). Representative precipitated silicas that may be used include the trade name Quso, manufactured and marketed by Philadelphia Quartz Co. ) Or trade name Lo-Vel sold by PPG Industries There is).
본 발명의 수지조성물에는 약 5중량% 내지 약 40중량%의 오가노실리케이트, 오가노알루미네이트, 극미립자 실리카 또는 극미립자 알루미나가 사용되며, 5중량% 내지 약 30중량%가 바람직하다.In the resin composition of the present invention, about 5% by weight to about 40% by weight of organosilicate, organoaluminate, microparticulate silica, or microparticulate alumina is used, and preferably 5% by weight to about 30% by weight.
바람직한 오가노알루미네이트 및 오가노실리케이트 화합물로는 수용성이며 전술한 바와 같이 실리콘 또는 알루미늄에 대해 Si-O 또는 Al-O 일가 결합만을 함유하는 화합물들이 있다. 이런 화합물들을 사용함으로써 오가노알루미네이트 또는 오가노실리케이트 화합물들이 용해되어 수지와 균질화되어 있는 투명한 수지를 생성시킬 수 있다.Preferred organoaluminate and organosilicate compounds are those that are water soluble and contain only Si—O or Al—O monovalent bonds to silicon or aluminum, as described above. By using these compounds, organoaluminate or organosilicate compounds can be dissolved to produce a transparent resin that is homogenized with the resin.
다음 표에서 볼 수 있는 바와 같이, 알루미나 및 실리카 첨가제를 사용함에 있어서 극미립자를 사용하는 것이 매우 중요하다. 표 1에서는 본 명세서에 기술한 실험조건과 표에 기재된 전압 스트레스 상태하에서 단지 평균 9시간후에 폴리이미드필름이 파괴되는 것을 나타낸다. 명백히 구별되는 것으로 약 0.020마이크론의 평균입자 크기를 갖는 알루미나를 20% 분산시켜 사용하면 샘플의 평균 수명은 2776시간 이상으로 된다. 1마이크론 이상의 입자 크기를 갖는 미분쇄된 알루미나 40%를 사용하면 첨가제를 사용하지 않은 경우보다는 더 우수한 결과를 나타내지만 극미립자 알루미나를 사용했을 때 보다는 훨씬 더 나쁜 결과를 나타낸다.As can be seen from the following table, it is very important to use the ultrafine particles in the use of alumina and silica additives. Table 1 shows that the polyimide film breaks only after an average of 9 hours under the experimental conditions described herein and the voltage stress state described in the table. Obviously, using 20% dispersion of alumina with an average particle size of about 0.020 microns results in an average lifetime of 2776 hours or more. The use of 40% pulverized alumina with a particle size of 1 micron or more gives better results than without the use of additives, but much worse than with the use of ultrafine alumina.
[표 I]TABLE I
표에서 “+”표시는 실험 결과를 측정시 샘플이 아직 파괴되지 않은 상태를 의미한다."+" In the table means that the sample has not yet been destroyed when measuring the experimental results.
극미립자 알루미나로 이루어진 폴리아미드필름을 사용하여 유사한 결과를 얻는다.Similar results are obtained using polyamide films composed of microparticle alumina.
이들은 다음 표 II에 요약하여 기재하였다.These are summarized in Table II below.
[표 II]TABLE II
입자들은 고분자량 상태로 전환시키기 전에 통상적인 제조방법에 따라 필름 물질내에 분포시킨다.The particles are distributed in the film material according to conventional manufacturing methods prior to conversion to the high molecular weight state.
전술한 필름이 아닌 수지를 사용함으로써 유사한 결과를 얻는다. 이 결과들은 다음 표 IV-A와 표 III-B에 요약하여 기재하였다. 표에 첫번째 기재된 첨가제를 가하지 않은 에폭시수지 “A”를 제외하고는 표 III-A는 극미립자 알루미나를 사용하여 얻은 코로나 시험결과를 나타낸다. 이와는 명백히 다르게 첨가제가 1마이크론 이상의 크기를 갖는 입자로 이루어졌을 때 얻어지는 결과가 표 III-B에 기재되어 있다.Similar results are obtained by using resins other than the films described above. These results are summarized in the following Tables IV-A and III-B. Except for the epoxy resin “A” without the addition of the additives listed in the table, Table III-A shows the corona test results obtained using the ultrafine alumina. Clearly, the results obtained when the additive consists of particles having a size of at least 1 micron are shown in Table III-B.
[표 III-A]Table III-A
[표 III-B]Table III-B
* 이 표에서의 모든 첨가제는 1마이크론보다 큰 입자크기를 갖는다.All additives in this table have a particle size greater than 1 micron.
상기표들로부터, 수지에도 마찬가지로 극미립자 알루미나 및 실리카를 사용함으로서 예기치 못한 코로나-저항 특성의 증가를 얻을 수 있음을 알 수 있다.From the above tables, it can be seen that unexpected increase in corona-resistance properties can be obtained by using microparticles of alumina and silica in the resin as well.
또 다른 관점에서 본 발명 결합제 조성물로써 오가노실리케이트나 오가노알루미네이트를 함유하는 적층된 전기적 성분에 관한 것이다. 편리하게, 오가노실리케이트 또는 오가노알루미네이트를 함유하는 조성물은 메틸렌 클로라이드, 벤젠 또는 메틸 에틸 케톤과 같은 용매중에 용해될 수 있으며 폴리에스테르 매트, 세라빅지, 운모지, 유리 웨브등의 적층 물질의 함침제로써 사용된다.In another aspect, the present invention relates to a laminated electrical component containing organosilicate or organoaluminate as the binder composition. Conveniently, compositions containing organosilicates or organoaluminates can be dissolved in a solvent such as methylene chloride, benzene or methyl ethyl ketone and are impregnating agents of laminated materials such as polyester mats, ceravig, mica, glass webs, and the like. Used as
본 발명의 또 다른 관점에서, 수지중에 분산된 극미립자 실리카 또는 극미립자 알루미나 입자는 적층물질 처리에 이용되며 이때 수지는 결합제로써 작용한다. 라리네이트는 라미네이트 적층시 층사이에 수지나 용매중의 극미립자 실리카 또는 극미립자 알루미나 분산액을 피복시킴으로써 제조할 수 있다. 라미네이트는 통상의 조건하에서 가열 및 가압하여 경화시킨 후에, 코로나-유도성 열화에 대해 매우 증가된 저항성 및 개선된 절연성을 갖는다.In another aspect of the present invention, the ultrafine silica or ultrafine alumina particles dispersed in the resin are used for the treatment of the laminate material wherein the resin acts as a binder. Laminate may be prepared by coating the ultrafine silica or the ultrafine alumina dispersion in a resin or a solvent between layers during lamination. Laminates have very increased resistance to corona-induced degradation and improved insulation after curing under heating and pressing under normal conditions.
또 다른 관점에서 본 발명은 상술한 바와 같이 수지, 즉 오가노알루미네이트, 오가노실리케이트, 극미립자 실리카 또는 극미립자 알루미나를 함유하는 에폭시수지, 에스테르-이미드수지 또는 기타 다른 수지로 피복된 전도체 또는 전선에 관한 것이다. 통상적인 방법에 의해 피복시킴으로써 코로나-유도성 열화에 대해 매우 증가된 저항성을 나타내는 생성물이 제공된다.In another aspect, the invention provides a conductor coated with an epoxy resin, an ester-imide resin or other resin containing a resin, i.e. organoaluminate, organosilicate, microparticulate silica or microparticulate alumina, as described above, or It's about wires. Coating by conventional methods provides a product that exhibits very increased resistance to corona-induced degradation.
본 발명의 수지조성물을 사용하여 코로나-유도성 열화에 대해 저항성을 갖는 절연된 전도체를 제공함에 있어, 전도체는 본 발명의 수지조성물로 함침된 운모지 테이프와 같은 절연지로 씌울 수 있다.In providing an insulated conductor that is resistant to corona-induced degradation using the resin composition of the present invention, the conductor may be covered with an insulating paper such as mica tape impregnated with the resin composition of the present invention.
다음 실시예는 본 발명에 따르는 대표적 조성물의 제조방법 및 그 사용에 대해 더욱 상세히 기술하고 있다. 다음에 기술되는 표준 시험조건 및 장치는 후술하는 모든 실시예에서 사용된다.The following examples describe in more detail the preparation of the representative compositions according to the invention and their use. The standard test conditions and apparatus described below are used in all examples described below.
제1도에서의 코로나 시험 장치는 바늘형 전극, 평면 전극 및 그 사이에 위치한 유전체 샘플로 구성된다. 이 시험에서는 주파수 3000헤르쯔에서 바늘형 전극과 평면 전극 사이에 2500볼트 A.C전압이 적용된다.The corona test device in FIG. 1 consists of a needle electrode, a planar electrode, and a dielectric sample positioned therebetween. In this test, a 2500 volt A.C voltage is applied between the needle electrode and the planar electrode at a frequency of 3000 Hz.
코로나 수명 측정에 사용되는 샘플의 크기는 30밀(7.6×10-2cm)의 두께로 표준화시킨다. 바늘 전극의 끝과 유전체 표면 사이의 거리는 15밀(3.8×10-2cm)이다. 코로나 수명은 공기 및/또는 수소 대기중에서 측정한다. 데이타의 평균 및 범위가 밝혀진 시험 결과는 4 내지 6개의 조성물 샘플을 기준으로 한다.Sample sizes used for corona life measurements are standardized to a thickness of 30 mils (7.6 × 10 −2 cm). The distance between the tip of the needle electrode and the dielectric surface is 15 mils (3.8 × 10 −2 cm). Corona life is measured in air and / or hydrogen atmospheres. Test results for which the mean and range of data are found are based on 4 to 6 composition samples.
[실시예 1]Example 1
(a) 통상의 열가소성 수지조성물에 대한 시험-폴리에틸렌 테레프탈레이트:(a) Test-Polyethylene Terephthalate on Conventional Thermoplastic Compositions:
폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름을 30밀 두께로 쌓아 제1도에 도시되고 상술된 바늘형 전극 코로나 시험 장치에서 시험한다. 샘플은 17 내지 26시간 내에 파괴되며 평균 파괴시간은 21시간이다.Polyethylene terephthalate resin films were stacked 30 mil thick and tested in the needle electrode corona test apparatus shown and described in FIG. Samples break within 17 to 26 hours with an average break time of 21 hours.
(b) 통상의 수지조성물에 대한 시험-방향족 폴리이미드(b) Test-Aromatic Polyimide for Conventional Resin Compositions
상술한 조건하에서 방향족 폴리이미드 필름(Kapton)은 평균 41시간후에 파괴된다.Aromatic polyimide film (Kapton under the above-mentioned conditions) ) Is destroyed after an average of 41 hours.
(c) 통상의 수지조성물에 대한 시험-교차 결합된 에폭시수지(c) Test-crosslinked epoxy resins for conventional resin compositions
875 내지 1025 에폭사이드 당량을 가지는 비스페놀 A-디글리시딜 에테르에폭시 수지를 산가 340 내지 360의 폴리에스테르-다가산 수지에 의해 교차 결합시킨다. 상기 방법에 따라 시험하면 30밀 필름은 22시간 후에 파괴된다.Bisphenol A-diglycidyl ether epoxy resins having 875 to 1025 epoxide equivalents are crosslinked with a polyester-polyacid resin of acid values 340 to 360. When tested according to the method, the 30 mil film breaks after 22 hours.
[실시예 2]Example 2
(a) 에폭시-반응성 오가노실리케이트의 제조(a) Preparation of Epoxy-Reactive Organosilicates
에탄올아민(732g)을 에틸 실리케이트 40(분자당 평균 5개의 실리콘 원자를 갖는 폴리실리케이트)624mg에 가한다. 원래 불혼화성인 혼합물을 가열하면 투명하고 균질한 용액으로 된다. 65 내지 185℃로 4시간 가열한 후에, 대부분 에탄올인 액체 471.2g을 반응혼합물로부터 증류시킨다. 혼합물을 2 내지 3mmHg압력하, 99 내지 143℃에서 65분간 가열시켜서 미반응 에탄올아민을 제거한다(151g이 모아진다). 잔유물인 액체 아미노-작용성 실리케이트는 에폭시수지 조성물용 경화제로 사용된다.Ethanolamine (732 g) is added to 624 mg of ethyl silicate 40 (polysilicate having an average of 5 silicon atoms per molecule). Heating the originally immiscible mixture results in a clear and homogeneous solution. After 4 hours of heating to 65 to 185 ° C., 471.2 g of liquid, mostly ethanol, are distilled from the reaction mixture. The mixture is heated at 99 to 143 ° C. for 65 minutes under 2 to 3 mm Hg pressure to remove unreacted ethanolamine (151 g is collected). Residue liquid amino-functional silicates are used as curing agents for epoxy resin compositions.
(b) 에폭시-반응성 실리케이트에 의해 경화된 에폭시수지의 제조 및 시험(b) Preparation and Testing of Epoxy Resin Cured by Epoxy-Reactive Silicate
80중량부의 에폭시 수지 CY 183,147 내지 161의 에폭사이드 당량을 갖는 지환족 에폭시수지 및 상기 (a)에서 제조된 아미노-작용성 실리케이트 20중량부로부터 혼합물을 제조한다. 혼합물을 경화시켜 투명한 황색 고체를 얻는다. 두께 30밀의 고체 필름을 실시예 1(a)의 바늘형 전극 시험 장치에서 시험한다. 샘플은 437 내지 770시간 후 파괴되었으며 평균 파괴시간은 611시간이었다.A mixture is prepared from an alicyclic epoxy resin having an epoxide equivalent of 80 parts by weight of epoxy resin CY 183,147 to 161 and 20 parts by weight of the amino-functional silicate prepared in (a) above. The mixture is cured to yield a clear yellow solid. A 30 mil thick solid film is tested in the needle-shaped electrode test apparatus of Example 1 (a). Samples were destroyed after 437 to 770 hours with an average break time of 611 hours.
(c) N-아미노에틸 피페라진으로 경화된 통상의 에폭시-수지에 대한 시험(c) Test on conventional epoxy-resin cured with N-aminoethyl piperazine
N-아미노에틸 피페라진으로 경화된 에폭시수지의 평균 파괴시간은 17시간이며, 3내지 23시간의 범위를 가진다.The average breakdown time of the epoxy resin cured with N-aminoethyl piperazine ranges from 17 hours to 3 to 23 hours.
[실시예 3]Example 3
(a) 통상의 에폭사이드수지에 대한 시험(a) Test on ordinary epoxide resin
수지는 미합중국 특허 제3,776,978호(본 명세서에 참고로 인용하였다)에 기술되어 있는 바와 같이 비스페놀-A 에폭시수지, 레졸시놀 및 테트라옥틸렌 글리콜 티타네이트의 혼합물로부터 수득한다. 제조된 두께 30밀의 수지는 바늘형 전극시험에서 평균 25시간후에 파괴되며, 파괴 시간의 범위는 18 내지 32시간이다.The resin is obtained from a mixture of bisphenol-A epoxy resins, resorcinol and tetraoctylene glycol titanate as described in US Pat. No. 3,776,978, which is incorporated herein by reference. The 30-mil-thick resin produced was broken after an average of 25 hours in the needle electrode test, and the breaking time ranges from 18 to 32 hours.
(b) 에폭사이드수지 및 극미립자 실리카 충진제의 제조 및 시험(b) Preparation and Testing of Epoxide Resin and Ultrafine Silica Fillers
조성물은 상기(a)에서 제조된 수지 90중량부 및 약 0.013마이크론의 입자 크기를 갖는 발연성 실리카(CabosilM-5, Cabot Corporation) 10.0중량부로부터 제조된다. 실리카를 침적시키지 않고 경화시킨 수지, 즉 경화된 수지는 전체에 균질하게 분산된 극미립자 실리카를 함유한다. 샘플을 바늘형 전극 장치에서 시험하면 3,900시간 이상이 지난후에도 파괴되지 않는다.The composition comprises fumed silica (Cabosil) having a particle size of about 90 parts by weight of the resin prepared in (a) M-5, Cabot Corporation) 10.0 parts by weight. The resin cured without depositing the silica, i.e. the cured resin, contains microparticulate silica homogeneously dispersed throughout. When the sample is tested in the needle electrode device, it is not destroyed after more than 3900 hours.
(c) 에폭사이드수지 및 극미립자 실리카 충진제의 제조 및 시험:(c) Preparation and Testing of Epoxide Resin and Microparticulate Silica Fillers:
상기(a)에서 수득된 수지 90.0중량부 및 입자크기가 0.014마이크론인 미세 침강 실리카(QusoG 32, Philadelphia Quartz Co.) 10.0중량부 로부터 수득된 조성물을 경화시켜 수지체를 통해 미세하게 분산된 실리카를 함유하는 생성물을 수득한다. 이 생성물은 바늘형 코로나 시험 장치에서 3,900시간 이후에도 파괴되지 않는다.90.0 parts by weight of the resin obtained in (a) and fine precipitated silica having a particle size of 0.014 microns (Quso G 32, Philadelphia Quartz Co.) 10.0 parts by weight of the composition obtained by curing to obtain a product containing finely dispersed silica through the resin body. This product is not destroyed after 3900 hours in the needle corona test apparatus.
[실시예 4]Example 4
(a) 오가노알루미네이트로 경화시킨 통상의 수지에 대한 시험:(a) Tests on conventional resins cured with organoaluminates:
페놀성 촉진제와 함께 에폭시수지 촉매적 경화제로써 금속 아세틸 아세토네이트를 함유하는 에폭시 수지는 미합중국 특허 제3,812,214호에 기술되어 있다. 금속 아세틸 아세토네이트는 에폭시 수지의 최대 5.0중량 %로 제한된다. 그러나 상기 특허에는 코로나 저항성에 대해서는 언급되어 있지 않다. 이 물질 샘플은 금속 아세틸아세토네이트 함량이 낮기 때문에 바늘형 시험에서 40시간 이내에 파괴된다.Epoxy resins containing metal acetyl acetonate as an epoxy resin catalytic curing agent with phenolic accelerators are described in US Pat. No. 3,812,214. Metal acetyl acetonate is limited to up to 5.0% by weight of the epoxy resin. However, the patent does not mention corona resistance. This material sample is destroyed within 40 hours in the needle test because of its low metal acetylacetonate content.
(b) 오가노알루미네이트를 함유하는 에폭사이드수지의 제조 및 시험:(b) Preparation and Testing of Epoxide Resin Containing Organoaluminates:
180 내지 188의 에폭시 당량을 함유하는 액체 비스페놀-A 에폭시수지 100중량부에 알루미늄 아세틸아세토네이트(25.0중량부) 및 카테콜(5.0 중량부)을 용해시켜 투명한 균일 용액을 제조한다. 혼하물을 경화시켜, 용해된 Al-O화합물이 균일하게 분산된 투명한 고체를 생성시킨다. 여기에서 Al함량은 1.60중량%이다. 공기중에서 샘플을 바늘형 코로나시험에 의해 시험하면 평균 930시간, 542 내지 1360시간 사이에 샘플이 파괴된다. 수소 대기중에서 시험하면 평균 수명은 2457시간으로 상승된다.Aluminum acetylacetonate (25.0 parts by weight) and catechol (5.0 parts by weight) were dissolved in 100 parts by weight of a liquid bisphenol-A epoxy resin containing an epoxy equivalent of 180 to 188 to prepare a transparent homogeneous solution. The admixture is cured to produce a transparent solid in which the dissolved Al-O compound is uniformly dispersed. Here, Al content is 1.60 weight%. Testing of samples in the air by a needle corona test destroys the samples between an average of 930 hours and between 542 and 1360 hours. When tested in hydrogen atmospheres, the average lifetime is increased to 2457 hours.
(c) 오가노알루미네이트를 함유하는 에폭시수지의 제조 및 시험:(c) Preparation and Testing of Epoxy Resin Containing Organoaluminates:
액체 비스페놀-A 에폭시수지 100.0중량부, 알루미늄 아세틸아세토네이트 29.0중량부 및 카테콜 5.0중량부의 혼합물을 경화시켜 투명한 수지를 제조한다. Al-O 화합물 형태로 수지에 요해된 알루미늄 1.80%가 경화수지중에 함유된다. 바늘형 전극 코로나 시험에서 평균 파괴시간은 2072시간이고, 파괴시간의 범위는 1500 내지 3015시간이다.100.0 parts by weight of the liquid bisphenol-A epoxy resin, 29.0 parts by weight of aluminum acetylacetonate and 5.0 parts by weight of catechol are cured to prepare a transparent resin. 1.80% of aluminum required in the resin in the form of Al-O compound is contained in the cured resin. In the needle electrode corona test, the average break time is 2072 hours, and the break time ranges from 1500 to 3015 hours.
(d) 오가노알루미네이트를 함유하는 에폭시수지의 제조 및 시험:(d) Preparation and Testing of Epoxy Resin Containing Organoaluminates:
에폭사이드 당량 180 내지 188인 액체비스페놀-A 디글리시딜 에테르수지 75.0g에 알루미늄 아세틸아세토네이트 25.0g과 카테콜 5.0g을 용해시켜 투명한 수지용액을 수득한다. 용액을 경화시켜 용해된 Al-O화합물 형태로 Al 1.98%를 함유하는 투명한 수지를 얻는다. 샘플중 어느 것도 바늘형 코로나 시험에서 1850시간 이후에 파괴되지 않았다.25.0 g of aluminum acetylacetonate and 5.0 g of catechol are dissolved in 75.0 g of a liquid bisphenol-A diglycidyl ether resin having an epoxide equivalent of 180 to 188 to obtain a transparent resin solution. The solution is cured to obtain a transparent resin containing 1.98% Al in the form of a dissolved Al-O compound. None of the samples failed after 1850 hours in the needle corona test.
(e) 오가노알루미네이트를 함유하는 에폭시수지의 제조 및 시험:(e) Preparation and Testing of Epoxy Resin Containing Organoaluminates:
카테콜(0.5중량부)과 알루미늄 디-2급-부톡사이드 아세토아세트산 에스테르 킬레이트 40.0중량부를 에폭사이드 당량 131 내지 143의 3,4-에폭시-사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로 헥산카복실레이트 에폭시 수지인 에폭시수지 4221 99.5중량부에 용해시킨다. 수지를 경화시켜 용해된 Al-O화합물 형태의 Al 2.55를 함유하는 투명한 고체를 얻는다. 바늘형 전극 코로나 시험에서 파괴시간은 평균 1600시간이며, 파괴시간의 범위는 1152 내지 2045시간이다.Catechol (0.5 parts by weight) and 40.0 parts by weight of aluminum di-butoxide acetoacetic acid ester chelate 3,4-epoxy-cyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclo hexanecarboxylate epoxy having an epoxide equivalent of 131 to 143 It is dissolved in 99.5 parts by weight of epoxy resin 4221 resin. The resin is cured to yield a clear solid containing Al 2.55 in the form of a dissolved Al—O compound. In the needle electrode corona test, the breakdown time averaged 1600 hours and the breakdown time ranged from 1152 to 2045 hours.
[실시예 5]Example 5
(a) 통상적인 에폭시수지에 대한 시험(a) Test on conventional epoxy resins
샘플은 실시예 3(a)의 방법에 따라 제조한다. 파괴시간은 18 내지 32시간이며, 평균 파괴시간은 25시간이다.Samples are prepared according to the method of Example 3 (a). The breaking time is 18 to 32 hours, and the average breaking time is 25 hours.
(b) 극미립자 알루미나를 함유하는 에폭시수지의 제조 및 시험(b) Preparation and Testing of Epoxy Resin Containing Ultrafine Alumina
실시예 3(a)의 방법에 따라 수득한 에폭시수지(94.0g)를 발연성 알루미나(Alon, Cabot Corporation 불꽃 반응에서 염화 알루미늄을 가수분해시켜 수득하며 입자 크기는 0.03마이크론이다) 6.0g과 혼합하고 혼합물을 알루미나 입자를 침강시키지 않은채 경화시킨다. 바늘형 전극 코로나 시험에서 파괴시간은 169 내지 423시간이며, 평균 275시간이다.Epoxy resin (94.0 g) obtained according to the method of Example 3 (a) was fumed alumina (Alon Obtained by hydrolysis of aluminum chloride in a Cabot Corporation flame reaction, with a particle size of 0.03 microns) and 6.0 g and the mixture is cured without sedimenting the alumina particles. Break time in the needle electrode corona test is 169 to 423 hours, with an average of 275 hours.
(c) 발연성 알루미나를 함유하는 에폭시수지의 제조 및 시험(c) Preparation and Testing of Epoxy Resin Containing Fuming Alumina
실시예 3(a)의 수지 90.0중량부와 발연성 알루미나 10.0중량부로 부터 샘플을 제조한다. 알루미나 입자는 경화시키는 동안 침강시키지 않는다. 샘플은 바늘형 코로나 시험장치에서 5000시간 이상이 경과한 후에도 파괴되지 않는 채로 회수된다.A sample is prepared from 90.0 parts by weight of the resin of Example 3 (a) and 10.0 parts by weight of fumed alumina. The alumina particles do not settle during curing. Samples are recovered unbroken after more than 5000 hours in the needle corona tester.
[실시예 6]Example 6
(a) 라미네이트의 제조 및 시험-에폭시-함침된 폴리에스테르(a) Preparation and Testing of Laminates-Epoxy-Immersed Polyester
19층의 폴리에스테르 매트와 실시예 1(c)에 기술된 에폭시 폴리에스테르 다가산 수지로부터 제조된 30밀 두께의 라미네이트를 바늘형 전극 코로나 시험에 사용한다. 파괴시간은 11 내지 16시간이며, 평균 14시간이다.A 30 mil thick laminate made from 19 layers of polyester mat and the epoxy polyester polyacid resin described in Example 1 (c) is used for the needle electrode corona test. The breakdown time is 11 to 16 hours, with an average of 14 hours.
(b) 라미네이트의 제조 및 시험-오가노알루미네이트를 함유하는 에폭시수지(b) Preparation and Testing of Laminates- Epoxy Resin Containing Organoaluminates
벤젠중의 알루미늄 아세틸아세토네이트 20% 용액으로 1차 처리하고, 건조시킨 후 (a)에서와 같이 에폭시-폴리에스테르 다가산 수지로 처리한 폴리에스테르 매트를 사용하여 실시예 6(a)의 실험을 반복 수행한다. 샘플의 파괴시간은 154 내지 458시간이며, 평균 278시간이다.The experiment of Example 6 (a) was carried out using a polyester mat treated first with a 20% solution of aluminum acetylacetonate in benzene, dried and treated with an epoxy-polyester polyacid resin as in (a). Repeat it. The break time of the sample is 154 to 458 hours, with an average of 278 hours.
(c) 라미네이트의 제조 및 시험-에폭시-함침된 세라믹지(c) Preparation and Testing of Laminates-Epoxy-impregnated Ceramic Paper
미합중국 특허 제3,812,214호에 기술된 에폭시수지로 함침된 3층의 세라믹지(공칭두께 15밀)를 압축경화시켜 제조된 라미네이트는 코로나 시험장치에서 평균 파괴시간이 168시간이다. 이는 종이가 주로 알루미나 섬유로 이루어졌음에도 일어난다.Laminates produced by compression-curing three layers of ceramic paper (nominal thickness 15 mils) impregnated with epoxy resins described in US Pat. No. 3,812,214 have an average breakdown time of 168 hours in a corona test apparatus. This happens even though the paper consists mainly of alumina fibers.
(d) 라미네이트의 제조 및 시험-에폭시-오가노알루미네이트 변형수지로 함침된 세라믹지(d) Preparation and Testing of Laminates-Ceramic Paper Impregnated with Epoxy-Organoaluminate Modified Resin
실시예 4(d)의 에폭시-알루미늄 아세틸아세토네이트 수지로 함침된 3층의 세라믹지로부터 30밀 두께의 라미네이트를 제조한다. 경화된 샘플중 어느 것도 1700시간후 파괴되지 않는다.A 30 mil thick laminate was prepared from three layers of ceramic paper impregnated with the epoxy-aluminum acetylacetonate resin of Example 4 (d). None of the cured samples failed after 1700 hours.
(e) 라미네이트의 제조 및 시험-에폭시-발연성 알루미나 조성물로 함침된 세라믹지(e) Preparation and Testing of Laminates-Ceramic Paper Impregnated with Epoxy-Combustible Alumina Compositions
실시예 3(a)에 따르는 에폭시-레졸시놀-테트라옥틸렌글리콜 티타네이트 90.0중량부 및 발연서 알루미나 10.0중량부의 혼합물로 함침된 세라믹지의 라미네이트는 바늘형 전극 코로나 시험에서 3800시간 이상이 경과한 후에도 파괴되지 않는다.Laminates of ceramic paper impregnated with a mixture of 90.0 parts by weight of epoxy-resorcinol-tetraoctylene glycol titanate and 10.0 parts by weight of fumed alumina according to Example 3 (a) were subjected to at least 3800 hours in the needle electrode corona test. It is not destroyed afterwards.
[실시예 7]Example 7
(a) 통상적인 에나멜선의 제조 및 시험(a) Preparation and Testing of Conventional Enameled Wire
미합중국 특허 제3,426,098호 및 제3,697,471호에 기술된 것과 같은 에스테르-이미드 에나멜을 금속판상에 7밀 두께로 주조한다. 바늘과 에나멜 표면 사이의 간격이 15밀이 되도록 바늘형 전극을 샘플상에 놓는다. 샘플을 2400볼트, 3000Hz 및 105℃에서 치러한다. 평균 13시간 후에 파괴된다.Ester-imide enamels, such as those described in US Pat. Nos. 3,426,098 and 3,697,471, are cast on a metal plate to 7 mils thick. The needle-shaped electrode is placed on the sample so that the spacing between the needle and the enamel surface is 15 mils. Samples are taken at 2400 volts, 3000 Hz and 105 ° C. Destroy after 13 hours on average.
(b) 오가노알루미네이트-변형된 에나멜의 제조 및 시험(b) Preparation and Testing of Organoaluminate-Modified Enamels
금속판상에 7밀 두께로 피복된 에나멜 고체상에 알루미늄 아세틸아세토네이트를 20%(무수고체 기준으로 Al 1.66%) 용해시켜 변형된 에스테르-이미드 에나멜은 상기(a)와 같은 조건하에서 평균 118시간 후에 파괴된다.The ester-imide enamel modified by dissolving 20% of aluminum acetylacetonate (1.66% Al on anhydrous basis) on an enamel solid coated on a metal plate with a thickness of 7 mils was averaged after 118 hours under the same conditions as in (a) above. Destroyed.
(c) 극미립자 실리카-변형된 에나멜선의 제조 및 시험(c) Preparation and Testing of Ultrafine Silica-Modified Enamelled Wire
극미립자 실리카로 변형시킨 에스테르-이미드수지는 상기(a)에서와 같이 코로나 저항에 있어서 동등하거나 더 큰 개선을 나타낸다. 극미립자 알루미나를 수지에 가하는 경우에도 같은 결과를 얻는다.The ester-imide resin modified with microparticulate silica shows an equivalent or greater improvement in corona resistance as in (a) above. The same result is obtained when ultra-fine alumina is added to the resin.
[실시예 8]Example 8
(a) 통상적인 수지로 씌운 전도체의 제조 및 시험(a) Preparation and testing of conductors covered with conventional resin
전도체를, 다량의 수지가 함유된 운모지 테이프(실시예 3(a)의 수지)로 전도체의 주위를 총 13층으로 씌워 절연시킨다. 절연은 190볼트/밀로 1870시간 시험한 후에 파괴되었다.The conductor is insulated by covering a total of 13 layers around the conductor with a mica tape (resin of Example 3 (a)) containing a large amount of resin. Insulation broke after 1870 hours of testing at 190 volts / mill.
(b) 층사이를 발연성 알루미나로 씌운 전도체의 제조 및 시험(b) Preparation and testing of conductors covered with fumed alumina between layers
메틸렌 클로라이드 중의 발연성 알루미나 5.0중량%의 분산액을 테이프의 층 사이에 발라주는 것을 제외하고는 상기(a)와 동일하게 씌운 전도체를 190 내지 200볼트/밀의 스트레스 하에서 시험한다.Conductors covered in the same manner as in (a) above were tested under a stress of 190 to 200 volts / mill, except that 5.0% by weight of a fuming alumina dispersion in methylene chloride was applied between the layers of tape.
시험 5064시간 후에 샘플중 어느 것도 파괴되지 않았다.None of the samples failed after 5064 hours of testing.
(c) 층 사이를 미세 실리카로 씌운 전도체의 제조 및 시험(c) Preparation and Testing of Conductors Covered with Layers of Fine Silica
메틸렌 클로라이드 중의 미세 침강 실리카 5.0중량%의 분산액을 테이프 층 사이에 발라주는 것을 제외하고는 상기(a)와 동일하게 씌운 전도체를 190 내지 191볼트/밀에서 바늘형 코로나 장치를 사용하여 시험한다. 시험 5064시간 후에 샘플중 어느 것도 파괴되지 않았다.Conductors covered in the same manner as in (a) above were tested using a needle corona device at 190 to 191 volts / mill, except that 5.0% by weight dispersion of fine precipitated silica in methylene chloride was applied between the tape layers. None of the samples failed after 5064 hours of testing.
상술한 바와 같은 실시예 및 시험 결과로써, 본 발명에 의해 제공되는 개선점 및 장점은 명백한 것이다.As a result of the examples and test as described above, the improvements and advantages provided by the present invention are apparent.
본 발명에 따르면, 신규하며 개선된 코로나-저항성 절연체는 오가노알루미네이트 또는 오가노실리케이트 화합물 약 5% 내지 약 40%를 함유하도록 제조하거나, 극미립자인 알루미나 또는 실리카 약 5% 내지 약 40%를 함유하여 거의 균질한 수지상 분산액의 형성되도록 제조한 통상적인 수지조성물 또는 에폭시형 수지조성물로 이루어진 물질이다.According to the present invention, new and improved corona-resistant insulators are prepared to contain from about 5% to about 40% of organoaluminate or organosilicate compounds, or from about 5% to about 40% of ultrafine alumina or silica. It is a substance composed of a conventional resin composition or an epoxy resin composition prepared to form an almost homogeneous dendritic dispersion.
본 발명을 그의 바람직한 태양에 따라 명세서에 상세히 기술하였지만, 여러가지 변형 및 변화가 본 전문가에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 의의 및 범주를 벗어나지 않는 모든 변형 및 변화도 본 발명에 포함된다.Although the invention has been described in detail herein in accordance with its preferred embodiments, various modifications and changes can be made by the expert. Accordingly, all modifications and changes are intended to be included herein without departing from the spirit and scope of the invention.
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