KR960015972B1 - 에폭시 수지 분말 피복 조성물 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

[발명의 명칭]

에폭시 수지 분말 피복 조성물

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 모터 로터(motor rotor)등의 슬롯의 절연용으로 적합한 에폭시 수지 분말 조성물에 관한 것이다.

에폭시 수지 분말 피복 조성물은 전기 및 전자 장비 및 부품용으로 광범위하게 사용된다. 일본국 특허원(OPI) 제161 423/85호(본 명세서에서 사용된 "OPI"란 용어는 공개되고 비심사된 일본국 특허원을 의미한다)에는 에폭시 수지, 노볼락형 페놀 수지, 부티랄 수지 및 무기 충진제의 배합물을 기술하였다. 다른 예로는 에폭시 수지, 산 무수물 염기 경화제, 트리페닐포스핀 및 무기 충전제의 배합물을 기술한 일본국 특허원(OPl) 제 89 271/86호이다. 이러한 피복 조성물은 편평한 표면상에 절연 피복을 형성하는데는 효과적이지만, 모터 로터와 같이 모서리를 갖는 슬롯 및 전기 및 전자 장비 및 부품의 고정자용 절연 분말 피복 조성물로는 아직 만족할만하지 않다. 즉, 180℃ 또는 그 이상의 온도를 에폭시 수지를 급속하게 경화시키는데 적용시켜 모서리를 갖는 슬롯 상에 절연 필름을 형성하나, 상기의 통상적인 에폭시 수지는 이러한 온도 조건하에서 모서리 부품상에 충분한 두께의 필름을 형성하기 어렵고 또한 이러한 물리적 특성(예 : 열 저항성, 접착성, 및 충격 강도)하에는 충분치 않다. 또한 표면 평활성은 수득되지 않는다.

본 발명은 통상의 에폭시 수지가 갖는 상기의 문제점이 극복된 에폭시 수지 분말 피복 조성물을 제공하기 위함이다. 즉 본 발명은 필수 성분으로서 평균 분자량이 2500 내지 8000인 비스페놀 A형 에폭시수지(A) 및 평균 분자량이 300 내지 1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지(B)로 이루어진 평균 분자량이 1700 내지 4500인 비스페놀 A형 혼합 에폭시 수지 100중량부, 폴리비닐부티랄 수지 또는 폴리비닐 포르말 수지 5 내지 20중량부, 경화제 및 충진제를 함유함을 특징으로 하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용된 에폭시 수지는 필수 성분으로서 비스페놀 A형 에폭시 수지를 기초로 한다. 평균 분자량이 2500 내지 8000인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 평균 분자량이 300 내지 1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지와 혼합하여 평균 분자량이 1700 내지 4500, 바람직하게는 2200 내지 4000, 더욱 바람직하게는 2300내지 3000인 혼합물을 수득한다. 평균 분자량이 1700 미만인 경우, 모서리 피복도는 감소하고, 평균 분자량이 4500을 초과하는 경우, 접착성 또는 평활성이 손상되고 기공을 형성하므로 적합하지 않다.

본 발명에서 사용된 평균 분자량이 2500 내지 8000인 비스페놀 A형 에폭시 수지(A)의 융점은 120 내지 160℃, 바람직하게는 130 내지 150℃이고, 평균 분자량은 바람직하게는 2700 내지 6500이다. 평균 분자량이 300 내지 1000인 다른 비스페놀 A형 에폭시 수지(B)의 융점은 75 내지 또는 그 이하이고, 바람직하게는 실온에서 액상을 나타내며, 평균 분자량은 바람직하게는 300 내지 500이다.

(A)와 (B)의 혼합물은 본 발명용으로 사용되고, 평균 분자량이 1000을 초과하고 2500 미만인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 평균 분자량이 l000 내지 4500범위인 생성된 혼합물에 소량으로 가한다. 또한 다른 형의 에폭시 수지 소량을 가할 수 있다. 비스페놀 A형과 다른 에폭시 수지의 예로서, 바람직한 것은 분자중에 에폭시 수지 그룹을 3개 또는 그 이상 갖는 다가 에폭시 수지이다. 이러한 에폭시 수지는, 예를 들면, 노볼락형 에폭시 수지(예 : o-크레졸 노볼락형, 페놀 노볼락형 등), 트리글리시딜 에테르형 수지(예 : 시아누르산 또는 트리페닐프로판의 에폭시 화합물등), 테트라글리시딜에테르형 수지(예 : 비스레졸시놀 F 또는 테트라옥시 테트라페닐에탄의 에폭시 화합물 등)을 포함한다. 사용될 수 있는 다가 에폭시 수지의 양은 혼합된 에폭시 수지 총량의 5 내지 40중량%, 바람직하게는 5 내지 35중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 30중량%이다.

비스페놀 A형과 다른 에폭시 수지가 혼합된 에폭시 수지 총량의 40중량% 이상으로 혼입되지 않는한 에폭시 수지의 다른 형은 본 발명에 사용될 수 있다.

폴리비닐 부티랄 수지 및/또는 폴리비닐 포르말 수지를 분말 피복 조성물에 가한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 폴리비닐부티랄 수지의 부티랄화도(아세틸 그룹, 하이드록시 그룹 및 부티랄 그룹의 총 몰수를 100으로 하는 경우, 이에 대한 부티랄 그룹의 몰수)는 바람직하게는 70 또는 그 이상이고, 점도(20℃에서 수지10%를 함유하는 에탄올과 톨루엔 1 : 1 혼합물의 점도)는 50 내지 200cps이다. 폴리비닐 포르말 수지의 포름알화도(아세틸 그룹, 하이드록시 그룹 및 포르말 그룹의 총 몰수를 100으로 하는 경우, 이에 대한 포르말그룹의 몰수)는 68이상이고, 점도(30℃에서 수지를 10%를 함유하는 푸르푸랄 용매의 점도)는 50 내지 500cps이다. 혼합된 에폭시 수지 100중량부에 대해, 함량은 5 내지 20부, 바람직하게는 6 내지 15중량부이다. 함량이 5중량부 미만인 경우, 모서리 피복도 및 접착성은 감소되지만, 열 저항성은 함량이 20중량부를 초과하는 경우 감소된다. 이러한 범위의 함량 배합물은, 고온에서 피복되는 경우, 모서리 피복도가 특히 개선된 피복 특성을 갖는 분말 피복 조성물을 제공한다.

본 발명의 분말 피복 조성물과 배합될 수 있는 경화제는, 예를 들어, 통상적으로 사용되는 방향족 아민, 산 무수물, 구아니딘(예 : 디시안디아미드 등) 및 이미다졸을 포함한다. 본 발명의 효과를 더욱 우수하게 수행하기 위하여, 상이한 경화 속도를 갖는 2개 또는 그 이상의 경화제 혼합물을 수득한다. 경화 속도가 너무빠른 경화제는 접착성이 불량한 피복을 형성하고, 너무 느린 경화 속도는 모서리 피복도를 저하시킨다. 경화제의 부가는 형에 따라 상이하다. 예를 들어, 이미다졸 염기 경화제는 혼합 에폭시 수지 100중량부당 0.1 내지 5중량부, 바람직하게는 0.2 내지 4중량부로 가한다.

상이한 경화 속도를 갖는 2개 또는 그 이상의 경화제 혼합물을 사용하는 경우, 하기로부터 선택된 이미다졸 염기 고속 경화제와 이미다졸 염기 저속 경화제의 조합이 바람직하다.

[고속 경화제]

이미다졸 화합물은 일반식(I)로 표시된다.

상기식에서 R¹은 수소 원자이거나, 아릴 그룹으로 치환된 알킬그룹(예 :

)이고, R²는 치환되거나 비치환된 알킬 그룹[예 : CH₃, C₂H₅, CH(CH₃)₂, C₁₁H₂₃, C₁₇H₃₅)이거나 아릴 그룹(예 : 페닐, 톨릴, 크실릴)이다.

바람직하게는, 알킬 그룹은 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖고 아릴 그룹은 6 내지 20개의 탄소원자를 갖는다.

[저속 경화제]

이미다졸 화합물은 R¹이 시아노 그룹으로 치환된 알킬(예 : CH₂CH₂CN,

)이고, R²가 치환되거나 비환된 알킬 그룹[예 : CH₃, C₂H₅, CH(CH₃)₂, C₁₁H₂₃, C₁₇H₃₅]이거나 아릴 그룹(예 : 페닐, 톨릴, 크실릴)인 상기 기술된 일반식(I)의 화합물로 표시된다. 바람직하게는, 알킬 그룹은 l 내지 20개 탄소 원자를 갖고 아릴 그룹은 6 내지 20개 탄소 원자를 갖는다.

이미다졸 염기 경화제의 조합물을 사용하는 경우, 혼합 에폭시 수지 100중량부당 고속 경화제는 0.05 내지 0.7중량부, 저속 경화제는 0.5 내지 3중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 조성물과 적합하게 배합될 무기 충진제는 실리카, 탄산칼슘, 알루미나, 점토, 운모, 활석 및 분말 유리 섬유로 포함된다. 배합될 양은 분말 피복 조성물의 총량의 10 내지 80중량%, 바람직하게는 20 내지 50중량%이다.

통상적으로 사용되는 보조제 성분(예 : 균염제로서 아크릴산에스테르 올리고머 안료 및 여러가지 경화 촉진제)은 본 발명의 분말 피복 조성물에 적합하게 배합될 수 있다.

일반적으로 사용되는 방법은 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 함유하는 성분을 배합하는데 작용된다.

예를 들어 성분을 혼합기 또는 그와 유사한 것을 사용하여 건조-혼합시키고, 교반기 또는 그와 유사한 것을 사용하여 용융 혼합시키며 용융 혼합된 후에 냉각시켜 압출기 또는 그와 유사한 것을 사용하여 고형화한 다음 미세한 입자로 분쇄한다

본 발명은 이후의 실시예에서 더욱 상세히 기술하지만, 본 발명의 범주를 제한하고자 함은 아니다. 다른 지시가 없는 한, 모든 부, % 및 비는 중량 기준이다.

[실시예 1]

Epikote 1007(분자량이 2900인 Yuka shell Epoxy사의 비스페놀 A형 에폭시 수지) 70부, Epikotexy-310(분자량이 380이고 Epikote 828dmf 95% 함유하는 Yuka Shell Epoxy사의 비스페놀 A형 에폭시 수지)15부 및 EocN 104(연화점이 95℃인 Nippon Kayaku사의 D-크레졸 노볼락형 에폭시 수지) 20부로 이루어진 에폭시 수지(평균 분자량이 2400인 비스페놀 A형 에폭시 수지) 105부를 탄산칼륨 60부, 아크릴산 에스테르 올리고머 0.5부, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸-아미다졸릴(1)]에틸-S-트리아진 1.5부, 2-메틸-이미다졸 0.2부 및 산화 크로뮴 2.0부와 혼합시킨다. 에폭시 수지 분말 피복 조성물은 상기 혼합물 및 폴리비닐 부티랄 수지(이후에는 PVB로 단축하여 사용한다 : S-Lec BMS, Sekisui Chemicals사 제품)또는 폴리포르말 수지(이후에는 PVF로 단축하여 사용한다 : Derka #20, Denki Kagaku사 제품)로부터 표 1에 기재된 혼합비로 통상적인 방법으로 수득된다. 모터 로터의 슬롯은 180℃ 내지 260℃의 온도 범위에서 유동 침지시켜 상기 수지로 피복하고, 하기와 같이 특성을 측정하여 표 1에 기재된 결과를 수득한다.

[(1) 모서리 피복도]

0.5inch의 각 철봉을 분말 피복 조성물로 두께가 약 0.3mm가 되게 피복시켜 ASTM D296F 표준화 계기에 적용시킨다.

[(2) 열 저항성]

0.5inch의 각 철봉을 분말 피복 조성물로 피복시켜 약 0.3mm의 두께를 갖는 필름을 수득한다. 벗긴 구리전선을 봉에 걸고, 이에 500g 하중을 적용한다.

샘플과 벗긴 구리선 사이에 100v 전압을 걸어 버저 또는 램프 작동 회로를 제작한다. 샘플을 노(furrace)에서 3℃/min으로 가열하고 온도는 램프 또는 버저가 작동하는 점에서 측정한다.

[(3) 접착성]

2개의 축소된 시험 조각(20mm×20mm×3mm의 연철판)을 약 200℃까지 가열하고, 분말 피복 조성물을 접착시키고, 어떠한 시험 물질을 팁의 상부층(20mm폭 및 약 15mm 길이) 상에 용해시키며, 다른 시험 조각을 1kg의 하중하에 200℃에서 10분 동안 가열하여 경화시킨다. 그후 시험 조각을 실온에서 방치하고, 접합이 절단된 부위에서 장력 강도를 측정한다. 장력 강도가 큰 것은 피복 접착성이 탁월한 것으로 평가된다.

[(4) 충격 강도]

[피복된 시험 조각의 제조 :]

60×60mm×3.2mm(두께)의 연철 조각을 분말 피복 조성물로 피복시키고 열 경화로 두께가 약 0.3mm인 필름을 수득한다.

[측정 :]

Du Pont형 충격 강도기를 사용한다. 곡률지름이 0.25inch인 두부(head)를 갖는 무게 1kg의 반구형 스트라이커를 곡률 지름이 약 0.25인치인 반구형의 구멍을 갖는 테이블 상에 놓인 상기 피복된 샘플상에 떨어뜨려 판을 요면으로 변형시키고, 코팅물을 절단시키고 벗기는데 필요한 낙하 거리를 측정한다. 30cm 이상의 길이를 갖는 샘플은 우수한 충격 강도를 갖는 것으로 평가된다.

[(5) 경 광택]

표준화된 방법 JISZ-8741에 따라 60-도에서 경광택을 측정한다. 충격 강도를 측정하는데 사용된 동일한 시험 조각을 사용한다.

[표 1]

* 비교예

[실시예 2]

Epikote 1007이 표 2에서 기재된 바와 같이 상이한 분자량이 비스페놀 A형 에폭시 수지와 동량으로 치환된 것을 제외하고는 실시예 1의 3번과 동일한 조성물을 갖는 분말 피복 조성물을 제조하고 특성 측정에 적용시킨다. 결과는 표 2에 기재되었고, 이는 비스페놀 A형 에폭시 수지의 평균 분자량에 관한 것이다.

A 내지 E로 표시된 에폭시 수지는 하기와 같다.

A : Epikote 1001(평균 분자량 900)과 Epikote 1007(평균 분자량 2900)이 40 : 30의 중량비로 혼합된 혼합물.

B : Epikote 1004(평균 분자량 1600)과 Epikote 1007(평균 분자량 2900)이 45 : 25의 중량비로 혼합된 혼합물.

C : Epikote 1007(평균 분자량 2900)과 Epikote 1009(평균 분자량 3800)이 20 : 50의 중량비로 혼합된 혼합물.

D : Epikote 1009(평균 분자량 3800)과 Epikote 1010(평균 분자량 5400)이 5 : 65의 중량비로 혼합된 혼합물.

E : 통상의 방법으로 합성된 비스페놀 A형 에폭시 수지(평균 분자량 6000)

표 2에 기재된 평균 분자량은 코팅 조성물 중에 함유된 비스페놀 A형 혼합 에폭시 수지의 평균 분자량이다.

[표 2]

* 비교예

[비교실시예]

Epikote l007을 EOON(연화점이 95℃인 Nippom Kayaku사의 o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지)동량으로 치환시키는 것을 제외하고는 실시예 1의 3번과 동일한 조성물을 갖는 분말 피복 조성물을 제조하고 모서리 피복도 및 다른 특성을 피복 조성물로 피복된 샘플에 대해 측정한다. 결과는 표 3에 기재한다.

[표 3]

표 3에 기재된 바와 같이, 노볼락형 수지를 기초로 하는 코팅 조성물은 충격 강도 및 접착성에서 본 발명의 코팅 조성물에 비해 열등하다.

본 발명은 이의 특정한 양태에 대해 상세히 기술하였으나, 본 분야의 숙련가에게는 이의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 여러가지 변화 및 변형이 가능하다.

Claims (14)

1. 평균 분자량이 2500 내지 8000인 비스페놀 A형 에폭시 수지(A) 및 평균 분자량이 300 내지 1000인 비스페놀 A형 에폭시 수지(B)로 이루어진 평균 분자량이 1700 내지 4500인 비스페놀 A형 혼합 에폭시 수지 100중량부; 폴리비닐부티랄 수지 또는 폴리비닐 포르말 수지 5 내지 20중량부; 경화제 및 충진제를 함유함을 특징으로 하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
2. 제1항에 있어서, 비스페놀 A형 혼합 에폭시 수지의 평균 분자량이 2200 내지 4000인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
3. 제1항에 있어서, 비스페놀 A형 혼합 에폭시 수지의 평균 분자량이 2300 내지 3000인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
4. 제1항에 있어서, 비스페놀 A형 에폭시 수지(A)의 융점이 120 내지 160℃인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
5. 제1항에 있어서, 비스페놀 A형 에폭시 수지(B)의 융점이 75℃ 또는 그 이하인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
6. 제1항에 있어서, 폴리비닐 부티랄 수지의 부티랄 화도가 70 또는 그 이상인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
7. 제1항에 있어서, 폴리비닐 부티랄 수지의 점도가 20℃에서 50 내지 200cps인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
8. 제1항에 있어서, 폴리비닐 포르말 수지의 포르말 화도가 68 또는 그 이상인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
9. 제1항에 있어서, 폴리비닐 부티랄 수지 또는 폴리비닐 포르말 수지의 함량이 혼합 에폭시 수지 100중량부에 대해 5 내지 20중량부인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
10. 제1항에 있어서, 경화제가 방향족 아민, 산무수물, 구아니딘 및 이미다졸로 구성된 그룹으로부터 선택되는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
11. 제l항에 있어서, 경화제가 이미다졸 염기 고속 경화제와 이미다졸 염기 저속 경화제의 혼합물인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
12. 제11항에 있어서, 이미다졸 염기 고속 경화제가 일반식(I)로 표시되는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.

    

    상기식에서 R¹은 수소 원자이거나, 아릴 그룹으로 치환된 알킬 그룹이고, R²는 알킬 그룹 또는 아릴 그룹이다.
13. 제1항에 있어서, 이미다졸 염기 저속 경화제가 일반식(I)로 표시되는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.

    

    상기식에서 R¹은 시아노 그룹으로 치환된 알킬 그룹이고 R²는 알킬 그룹 또는 아릴 그룹이다.
14. 제1항에 있어서, 충진제가 실리카, 탄산칼슘, 알루미나, 점토, 운모, 활석 및 분말 유리 섬유로 구성된 그룹으로부터 선택되는 에폭시수지 분말 조성물.