KR890000040B1

KR890000040B1 - 유동성 폴리에스테르 절연조성물

Info

Publication number: KR890000040B1
Application number: KR1019810004226A
Authority: KR
Inventors: 리챠드 사싸노 다니엘
Original assignee: 웨스팅하우스 일렉트릭 코오포레이숀; 더블류.에이.코우트스
Priority date: 1980-11-06
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1989-03-06
Also published as: KR830007742A; JPS5880313A; AU557052B2; AU7664581A; US4391947A; IN154902B; BE891025A; JPS6033142B2; CA1159593A

Abstract

내용 없음.

Description

유동성 폴리에스테르 절연조성물

본 발명은 유동성 폴리에스테르 조성물에 관한 것이다. 에틸화 멜라민 포름알데히드 빛 지방족 아민과 더불어, 방향족 및 지방족 디카르복실산, 지환족 2가 알콜 및 트리스(2 하이드록시알킬) 이소시아누레이트를 사용하는 수성 폴리에스테르절연 피복 조성물이 미합중국 특허 제4,130,520호에 발표되어 있다. 이를 수성질연 조성물은 유기용매를 기제로 한 폴리에스테르를 사용할때 수반될 수、있는 화재 및 보건상의 문제점들을 해결하고 있는 반면에, 각종 전기기구내에서 사용되는 절연용 침지 및 진공합침수지로서 사용하기 위해서는 완전히 용매가 제거된, 절연용의 얇은 필름을 피복시키는 조성물이 요구된다. 또한, 상기 미합중국 특허 제4,130,520호에 따른 조성물의 가장 커다란 단점은 지나치게 높은 점도, 즉 25℃에서 4,000-20,000cps의 점도를 가지므로 운모 또는 유리섬유 절연 테이프의 다층을 가쳐 함침시키기가 어렵다는 것이다.

미합중국 특허 제3,533,999흐는 목재, 세라믹 밋 고무대신에 전기적 및 열적특성이 우수한 무용매 폴리에스테르 주조 조성물을 전기용도로 사용할 것을 가르치고 있다. 이들 조성물은 에틸렌 또는 프로필렌 글리콜과 네오펜틸글리콜의 혼합물에 첨가된 불포화디카르복실산 및 말레인산 무수물, 및 유일한 억제제로서의 하이드로퀴논올 함유하며, 이들은 모두 스티렌 또는 비닐 톨루엔으로 희석 가능하다.

상기 미합중국 특허 제3,533,999호의 조성물의 결점은 약 45% 이하의 불포화 지방족 디카르복실산, 즉 말레인산 무수물을 함유하는 점에 기인하여 수지의 저장 안정성이 짧다는 것이다. 미합중국 특허 제3,875,0945호는 우수한 전기적 및 가수분해특성올 갓는 UV경화성, 왁스함유, 무용매폴리에스테르 피복 조성물에 관하여 기술하고 있으여, 그에 따르면 아들 조성물은 에틸렌 또는 프로필렌글리콜과 네오펜틸글리콜의 혼합물 및 더불어 유일한 억제제로서 푸마르산, 퀴논 또는 카테콜을 함유하여, 이들은 모두 스티렌 또는 비닐 톨루엔으로 희석 가능하다.

상기 미합중국 특허 제3,875,094호의 조성물은 파라핀 왁스를 함유하는 점에 기인하여 전체저인 전기적 특성들이 저하될 우려가 있으며, 상기 조성물이 기본적으로 감광제 및 경화용 UV 조사 설비를 필요로하므로 많은 비용이 소모된다. 또한 대다수의 경우에 있어서 상술한 경화공정을 이용하여 두꺼운 피복층 또는 심부의 함침총을 경화시키는 것이 어려운 것으로 나타나고 있으며, 아울러 상기 조성물은 점도 3,000cps 이하, 즉 바람직하지 못한 특성들을 유발시킬 수 있는, 광범위한 점도를 갖는다.

상술한 계들은 절연공업상의 각종 문제점들을 해결하긴 하였으나, 전기기구용 랜덤 와운드(randomwound)코일의 침지 또는 전기기구용 폼 와운드(form wound) 코일의 진공 함침용으로서 특수한 폴리에스테르계가 여전히 요구되고 있다. 침지니스는 침지조내에서 500-4,000갈론의 양으로 사용되므로 오랜 저장 안정성을 가질 것을 필수 요건으로 한다. 이와같은 특수한 니스는, 또한 낮은 점도, 짧은 겔화시간, 우수한내습성, 높은 연화점, 고온에서의 낮은 출력계수를 가져야하며, 단일 침지후 우수한 두께를 제공하여야 한다.

본 발명에 따른 유동성 폴리에스테르 절연 조성물은 최소한 1종의 불포화 다가산 및 이들의 상응하는 무수물 ; 다가알콜 ; 공중합 불포화 비닐 단량체 ; 및 200-300ppm의 히드로퀴논과 60-120ppm의 모노 t-부틸히드로퀴논의 활성), 이중 억제제의 혼합물로 이루어진 유동성 폴리에스데르 절연 조성물을 포함하고, 아울러 유효량의 상기 억제 조성물에 대한 가용화제를 함유하며, 이매 상기 억제제는 폴리에스테르의 겔화를 억제하는데 유효하다.

바람직하기로는, 상기 조성물은 이소프탈산, 테트라하이드로프탈산, 또는 이들의 혼합물과 같은 불포화 시클릭 디카르복실산 15 내지 40몰% ; 말레인산과 같은 불포화 지방족 디카르복실산 5 내지 20몰% ; 지방족 2가 알콜, 바람직하기로는 네오펜틸글리콜과 같은 다가알콜 35 내지 60몰% ; 공중합 불포화 비닐 단량체 25내지 35몰% ; 및 200 내지 300ppm 하이드로퀴논과 60 내지 120ppm 모노 t-부틸 하이드로퀴논으로 조합된 활성, 이중 억제제 및 아울러 유효량의 상기 억제제용 가용화제를 함유한다. 결합강도를 증가시키기 위해서 폴리에스테르 100중량부당 멜라민 화합물 0 내지 10중량부를 가할 수도 있다. 코발트 나프테네이트와 같은 유리라디칼 억제촉매의 유효소량, 뿐만 아니라 자외선 경화 감응제의 유효 소량을 청가할 수도 있다. 왁스, 지방족 디카르복실산, 또는 지환족 2가 알콜은 사용하지 않는다.

이들 피복 조성물은 전기 기구상에 거대 조 침지법 또눅 진공가압에 의해 도포될 수 있다. 열 또는, 자의선 강웅제를 사용하는 경우에 있어서는, 자의선 광원을 어용하여 경화시킨다. 이들 수지는 최소한 1겸의 운모 또는 유리섬유를 우수하게 투과하여 절연 테이프를 수득할 수 있도록 낮거나 내지는 중간정도의 정도:즉 25t에서 500-1,750cps의 점도를 갓도륵 제조된다. 이들은 단량체에 대한 폴리에스테르 항량이 높으며,촉매작용이 오래 지속필 뿐만 아니라 상온에서는 촉매 작용이 발휘되지 않는 안정셩을 가지며, 연화점이 높고, 베이킨 공청동안 배류를 최소화시키도록 곌화시간이 짧으머, 밋 절연성, 내화학성 밋 내습성이 우수하다. 이들은 고온에서 우수한 기켸적 강도를 가지며, 또한 구리 또는 알루미늡 와이어 또는 흐일과 같은 전·기천도체상에 단일 피복된 후에 우수한 필를을 형성함으로써 F-H 계열의 열주기를 나타낸다. ·

상기 피복조성물은 이론걱으로는 전부가 반응하머, 환경보호협회가 요구하는 모든 대기오염 억제 조건들과 부합된다는 측면에서 용매를 기제로 하는 니스에 비해 보다 이점을 갖는다. 이들은 또한 단일침지에 의해 보다 높은 두께로 중착시키고, 베이킨 공청동안 수성 수지를 용해시키는데 사용되는 유기용매 또는 부식성 아민 및 물을 제거하지 않는다.

바람직한 본 발명방법에 있어서는, 불포화시콜릭 디카르복실산 2.0 내지 4.0을을 지방족 2가 알콜, 바람직하기로는 네오펜틸글리콜과 같은 다가알콜 5. 내지 6롤 및 트리스(2 하이드륵시알킬) 이소시아누례이트(이매, 알킬은 탄소수 2 내지 6이다) 0 내지 2을에 200-2501C온도의 척망한 반응용기낵에서 산가가 20에 도달월애까지 첨가한다. 이어서, 온도를 145 내지) 155t로 낮추고, 를모와지방죡 디카르복실산 0.5 내지 2몰을카한 후, 산가가 25이하로 도달필매까지 온도를 다시 200 내지 2101C로 상숭시킨다. 이어서 온도를 140 내지 150t로 낮추고, 공중합 뷸포와 비녈 단량새 3.5 내지 4.5을, 유효솽의 유러라디칼 개시촉nㅐ,200 내지300ppm의 하이두로퀴논 억제제 및 60 내지 120ppm의 모노 t-하이드로퀴논으로 조합원 활성, 이중 억제게유효량 및 트리에틸포스페이트, 트리페닐그 ◇베이므 몽ㅘ 같은 상기 억제제용 가용화제 1,500-3,000ppm상기 조성울의 점도는 25t에서 500 내지 1750cpso1다. 또한 임의로, 촉라처랗<「-시엑 자씌선 감엉셩 광개시제 2 내지 6pph를 청가할 수도 있다

유용한 불포화 시콜릭 디카르복실산은 15 내지 40몰96 범위내로 가하게 되며, 그의 예로서는 이소프탈 빙향즉 디카르복실산' 텟트라하이드로므탈산 밋 엔도 메틸렌 테트라하이드로프탈산, 이들의 무수물 및 혼합물을 들 수 있다. 이소츠탈 방향족 카르복실산과 데트라히드로프탈방향족 카르복실산을 룰 다 사용하는 겻이바랍직하다. 프탈 및 이소프탈산은 고온에서 경화조성룰의 기켸적 캉도를 저하시키는 경향이 있으므로 사용이 제의된다.

다가알를, 통상적으로 지방즉 2가 알콜은 35 내지 60몰96 범위내로 첨가되며/ 네오펜틸 글리클이 바람직학다·에틸렌 글리큘, 므로필렌 글리쿨,1,3-프로판디을, 글리 세린 등은 조성뭍의 열적 안징성을 저하시키는 경향이 있다. 그러나, 상술한 범위내의 이들 화합룰은 본 발명에 있어서 유용하며, 고도의 열척 안정성이 요구되지는 않는다.

켸오펜틸 글리쿨은 유효한 극소량의 룰, 즉 네오펜틸·글리쿨 1g망 0.05 내지 0.15g의 룰에 용해되어 혼합온도를 저하시키는 덕1 이용된다. 따라서 본 명세서내에서 사용하는 용어 "네오펜틸글리쿨·은 상술한 바와같이 극소량의 룰이 항유퇸 겻을 의미한다·임의로, 트리스(2하이드록시알킬) 이소시아ㅟㅞ이트(상기 알킬은 탄소수 2-6이다), 특히 트리스(2하이드록시 에틸) 이소시아누례이트를 사용하여 에스데르화 반응중에교차 결합을 용이하게 할 수드 있다.

5 내지 20몰96 범위내로 첨가되는 불포화 지방촉 디카르복실산으로서는 말레인산 및 푸마르산, 이들의 무수룰 및 혼합뭍이 유옹하다. 상기 물질을 20몰96 이상으로 사용함으로써 고도로 교차결합원, 저창안청성이강화된 폴리에스데르가 수득된다.

본 발명에 있어서는 비닐 롤루옌이 유용하며, 공중합 불모화 비닐 단량체가 보다 바람직하다. 또한 디시콜로펜다디엔 아크릴 례61트도 유용하다. 스티렌과 같은 다른 만량체는 일반척으로 연화점이 낮으며 조셩물의 중기압을 상승시킨다. 단량체의 몰% 범위는 25 내지 35몰%이다. 본 발명에 마룐 조셩물 내에서 상기범위브다 많거나 적으면 필를형성 밋/또는 항침면에서 룰량하게 원다.25몰96 이하는 성뷴의 반웅셩을 저하시키고,35몰96 이상일 경우에는 필름 수축을 유발하는 경향이 있다.

단지 200 내지 300ppm의 하이드로쿼논 및 모노 t-부딜하이드로퀴논 60 내지 l20ppm으로 조합원 활성,이중 억제제를 사용하는 것이 중요하다. 상기 억제제는 상술한 범위내의 양으로서 본 발밍에 마른 침지조성물의 오랜 촉매처리 저창수명을 제공하는데 자어서 필수척이머, 반면에 경확시키는 동안 배류를 최소화시킬수.있도록 신속솬 젤화시간을 유지시킨다.

상기 억제제는 경화온도에서 조성뭍의 신슥한 곌와를 촉진시킨다는 측면에서·활성·을 갗는다. 하이드로퀴논, 모노 t-부털 하이드로쿼논 및 과라볜조퀴논 각각, 및 파라 벤조쿼논과 하이드로쿼논의 조합을 또는t-부틸 카데콜과 하이드로퀴논의 조합뭍은 상술한 특정한 기능면에서 유효하지 않다. ·

본 발명에 따른 억제제 조합뭍은 다가알를과 뷸포화 다가산으로부터 힌상원 다량의 를포화 폽리에스테르수지의 곌와를 방지하기 위한 독특한 시스퉤.이다. 상기 다가산은 시클릭 폽리카르북실산, 또는 맡레인산과같은 지방즉 폽리카르복실산, 또는 이를이 혼합를 밋 ㅘ옹하는 무수뭍이다. 억제제와 항께 상기 억제제를 다른 성분내에 용해시킬 수 있는 유효량의 가용와제가 필요학다. 유용한 가용와제로서는 망해 분야에 주지되어 있는 바와같이 트리에텬 인산염, 트리페닐 인산염, 디옥틸므탈례이트 등을 들 수 있다.

헥사에톡시에틸멜라인과 같은 멜라민 화합울을 폴리에스테르 100중량부망 0 내지 10중량부, 바랍직하기로 는5내지8중량부의。、ㅑ으로뉠온밋경화후의고온에서의결합강도를향상시키기위한목적으로쳔가할수거하는 기능을 수행한마. 망해분야에 주지되어 있는 유용한 임의의 자의선 감웅성 광개시제로서는 유효량의벤조페논:디에톡시-아세트페논, 벤조인메틸에테르:벤조인에틸에테르:벤조인 이소프로필 에테르;벤조인이소부틸 에데르;디에톡시-크산타논:콜로로티오-크산타논;아조-비스이소부티로니트릴:N-메틸 디에탄을아민-벤조페논, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 이하에는 실시예들을 기술하여 본 발명을 브다 상세히 설명하고자 한다.

[실시예 1]

이하에 나타내는 바와같은 성분들을 혼합하여 유동성, 저점도 폴리에스테르 침지 및 함침 절연 조성물을 제조하였다.

성분 1, 1', 2 및 3을 용기에 넣고 산기가 20에 도달될까지 200 내지 205℃에서 반응시킨다. 혼합물의 온도를 150℃로 낮추고 성분 4를 가한다. 혼합물의 온도를 산가가 24로 떨어질때까지 다시 200 내지 210℃로 올린다. 이어서 온드를 145℃로 낮추고, 성분 5, 6, 7 및 최종적으로 8을 가한다. 혼합물을 25℃로 냉각시키고, 상기 폴리에스테르 혼합물 100중량부에 디쿠밀 퍼옥사이드 1중량부를 가함으로써 다음과 같은 특성들을 갖는 무용매 폴리에스테르 절연 조성물이 수득되었다.

폴리에스테르 고형부 68%

점도(25℃) 1,030cps

비중(25℃) 1,075

연화점 60℃

촉매처리된 저장수명 61년 이상

상기 조성물을 1/4인치의 나선형 상부코일을 증착시킨 알루미늄 호일 시료 접시에 붓고, 구리선상에 침지 피복한다. 모든 경우에 있어서 시료들은 신속하게 겔화되고, 이어서 150℃에서 4시간 동안 경화시켰다. 결과로서 다음과 같은 특성들이 측정되었다.

출력계수(25℃) 4.6%

출력계수(l55℃) 5.5%

유전강도 1900

절연저항(500r) 10⁶Meg

와이어상에 침지된 필름두께 1.75mils

와이어와의 결합강도(25℃) 25파운드/1.75mil 두께

와이어와의 결합강도(100℃) 3파운드/1.75mil 두께

상기 조성물을 또한 폴리아미드-이이드 절연 구러와이어 상에 침지 과다 피복한다. 폴리에스테르 과다괴복총의 열적등급은 F계열인 것으로 측정되었다.

상술한 바로부터 알 수 있는 바와같이 본 발명의 폴리에스테르는 탁월한 물리적 및 전기적 성질, 우수한 저장수명, 양호한 단일피복두께, 높은 연화점 및 낮은 점도를 갖는다.

상기 조성물은 뒤면에 헝겊을 댄 운모 테이프 및 유리섬유 톄이프의 단일 또는 복수층을 용이하게 침투하여 수지함침된 전기 와인딩 절연 테이프를 수득할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 랜덤 와운드 모터 발전기 고정자 철심용 절연 침지조성물 및 폼 와운드 모터 및 발전기의 고정자 철심용 진공 함침 조성물로서 사용하기에 만족스러운 것으로 나타났다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 방법을 이용하고, 동일한 성분들을 동량 사용하며, 150℃에서 4시간 동안 경화시키되 폴리에스테르 혼합물 100중량부에 대하여 디쿠밀퍼옥사이드 1중량부, 헥사메톡시에틸멜라민 약 8중량부를 25℃에서 가하여 유동성, 저점도 폴리에스테르 침지 및 함침 절연 조성물을 제조하였다. 결과로서, 결합강도가 이하에 나타내는 바와같이 개선된 점을 제외하고는 동일한 특성들을 갖는 무용애 폴리에스테르 철연조성물이 수득되었다 :

와이어와의 결합강도(25℃) 56.8파운드/1.75mi1두께

와이어와의 결합강도(100℃) 11.5파운드/1.75mil두께

상술한 바로부터 알 수 있는 바와같이, 멜라민의 유효량 첨가는 실온 결합강도 100% 및 고온결합강도 200%를 증가시킨다. 실시예 1과 마찬가지로, 상기 조성물은 전기전도체 및 전기코일용으로서 우수한 침지 및 함침 절연 폴리에스테르이다.

[실시예 3]

실시예 1에서와 동일한 성분들을 동량 사용하고, 동일한 방법을 이용하되, 폴리에스테르 혼합물 100중량 부당 벤조인 에테르광개시제 4중량부를 첨가하여 유동성, 저점도 폴리에스테르 침지 및 함침 절연 조성물을 제조하였다. 결과로서, 중압 수은 자외선 램프로 약 10-15초 조사한 후, 택(tack)이 없는 1.5mil두께의 필름으로 경화된 것을 제외하고, 실시예 1의 조성물과 동일한 특성들을 갖는 무용매 폴리에스테르 절연조성물이 수득되었다.

상기 제제는 수지 침지후에 코일 배류를 감소시키는 표피를 힝성하는 기능을 가지며, 수지를 완전히 경화시키기 위해 보다 더 가열할 수도 있다. 상기 제제는 또한 각종 전도 기질상에 피복수지의 심부를 경화시키기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 아울러, 램프 조사기간을 조절하여 각종 용도로서 유용한 택성(tacky)부착 테이프재료를 수득할 수도 있다.

Claims

불포화 시클릭 디카르복실산 및 그의 상응하는 무수물 15-40몰% ; 불포화 지방족 디카르복실산 및 그의 상응하는 무수물 5-20몰% ; 다가알콜 35-60몰% ; 공중합불포화 비닐 단량체 25-35몰%-및 200-300ppm.의 하이드로퀴논과 60-120ppm.의 모노 t-부틸 하이드로퀴논으로 조합된 활성, 이중 억제제 및 유효량의 상기 억제 조성물에 대한 가용화제를 함유하는 혼합물로서, 상기 이중 억제제가 폴리에스테르의겔화를 억제하는데 유효하고 및 조성물이 25℃에서 500 내지 1,750cps.의 점도를 가짐을 특징으로 하는 유동성 폴리에스테르 절연 조성물.
제1항에 있어서, 불포화 시클릭 디카르복실산이 이소프탈산, 테트라하이드로프탈산, 엔도 에틸렌 테트라하이드로프탈산, 이들의 무수물 및 이들의 혼합물로부터 선택되고 : 및 다가알콜이 네오펜틸 글리콜임을 특징으로 하는 절연 조성물.
제2항에 있어서, 상기 조성물이 20몰% 이하의 트리스(2 하이드록시알킬) 이소시아누레이트(알킬은 탄소수 2 내지 6이다), 및 폴리에스테르 100중량부당 교차 결합제로서의 멜라민 10중량부 이하를 함유하는 것을 특징으로 하는 절연 조성물.
제3항에 있어서, 시콜릭 디카르복실산이 이소프탈산과 테트라하이드로프탈산 또는 이들의 무수물의 혼합물이고, 지방족 디카르복실산이 말레인산, 푸마르산 및 이들의 무수물 중 최소한 1종이며, 및 공중합단량체가 오직 비닐 톨루엔인 것을 특징으로 하는 절연 조성물.
제3항에 있어서, 상기 조성물이 유효량의 유리라디칼 개시제 촉매를 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 절연 조성물.
제3항에 있어서, 상기 조성물이 유효량의 자외선 경화 감응제를 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 절연 조성물.
제3항에 있어서, 상기 조성물이 폴리에스테르 100중량부당 멜라민 8중량부를 함유하는 것을 특징으로 하는 절연 조성물.