KR970009395B1 - 에폭시 수지 분말 피복 조성물 - Google Patents

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내용 없음.

Description

에폭시 수지 분말 피복 조성물

본 발명은 전동기 회전자(motor rotor)의 슬로트 절연용으로 사용하기에 적합한 에폭시 수지 분말 피복조성물에 관한 것이다.

에폭시 수지 분말 피복 조성물은 전기 및 전자 장치와 부품의 절연용으로 광범위하게 사용된다. 일례로 고무 개질된 에폭시 수지, 경화제 및 충전제를 포함하는 분말 피복 조성물이 기술되어 있는 JP-A 제55-84371호 및 제57-42760호(본윈에서 사용된 용어JP-A는 미심사 공개된 일본국 특허원을 의미한다)를 들 수 있다. 이러한 분말 피복 조성물은 매끄러운 표면 위에 절연막을 형성하는데는 효과적이지만, 전기 및전자 장치와 부품의 전동기 회전자 및 고정자에서와 같은 모서리를 갖는 슬로트용의 절연 분말 피복 조성물로서는 만족스럽지 않다.

에폭시 수지를 빠르게 경화시켜 모서리를 갖는 슬롯트 위에 절연막을 형성시키기 위해서는 180℃ 이상의 온도가 필요하다 그러나, 상기에서 언급한 통상적인 에폭시 수지는 이러한 온도 조건하에서 가열할 경우, 모서리 부분에 충분한 두께로 막을 형성하지 못할 뿐만 아니라 내열성, 부착성 및 내충격성 등의 필수적인 물리적 특성이 불충분해진다. 또한, 표면 평활성을 수득할 수 없다.

본 발명의 목적은 상기에서 언급한 통상적인 에폭시 수지 분말 피복 조성물의 단점을 극복한 에폭시 수지 분말 피복 조성물을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 분자량이 2,500 내지 8,000인 비스페놀 A형 에폭시 수지(a)와 분자량이 300 내지 1,700인 비스페놀 A형 에폭시 수지(b)를 포함하여 평균 분자량이 1,700 내지 4,500인 비스페놀 A형 에폭시 수지 혼합물을 주로 포함하는 에폭시 수지(A) ; 상기한 에폭시 수지(A) 100중량부당 고무 분말(B) 2 내지 30중량부 : 하나 이상의 경화제(C) : 및 충전제(D)를 포함하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물을 제공한다.

본 발명에서 사용하는 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지를 기본으로 한다. 비스페놀 A형 에폭시 수지는 분자량이 2,500 내지 8,000인 비스페놀 A형 에폭시 수지와 분자량이 300 내지 1,700인 비스페놀A형 에폭시 수지를 혼합하여 제조한다.

혼합물의 평균 분자량은 1,700 내지 4,500, 바람직하게는 1,800 내지 4,000, 보다 바람직하게는 2,000 내지 3,000이다. 평균 분자량이 1,700 미만인 경우, 모서리의 피복도가 감소되고, 4,500을 초과할 경우에는 막의 부착성 또는 표면 평활성이 손상되며, 핀홀을 형성하기 쉬우므로 적합하지 않다.

비스페놀 A형 에폭시 수지는 비스페놀 A와 에피클로로하이드린을 축합중합시켜 수득한 합성 수지이며,다음 일반식(I)로 나타낸다 :

상기식에서, n은 중합도이다.

본 발명에서 적합하게 사용하는 분자량이 2,500 내지 8,000인 비스페놀 A형 에폭시 수지(A)의 융점은 120 내지 160℃, 바람직하게는 130 내지 150℃이다. 성분(a)의 분자량은 바람직하게는 2,700 내지 6,500이다.

분자량이 300 내지 1,700인 기타 비스페놀 A형 에폭시 수지(b)의 융점은 100℃ 또는 그 이하이고, 바람직하게는 통상적인 온도에서 액상이다. 성분(b)의 분자량은 바람직하게는 300 내지 500이다.

성분(a)와 성분(b)의 혼합물을 본 발명에서 사용한다.

또한, 분자량이 1,700 내지 2,500인 또 다른 비스페놀 A형 에폭시 수지를 소량(일반적으로, 에폭시 수지의 총량에 대해 5 내지 40중량%, 바람직하게는 5 내지 35중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 30중량%) 가하여 생성된 혼합물의 평균 분자량이 1,700 내지 4,500의 범위가 되도록 할 수 있다. 추가로, 다른 형태의 에폭시 수지를 에폭시 수지의 총량에 대해 일반적으로 5 내지 40중량%, 바람직하게는 5 내지 35중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 30중량%의 양으로 가할 수 있다.

비스페놀 A형 이외의 에폭시 수지의 예로는 분자내에 3개 이상의 에폭시 그룹을 갖는 다작용성 에폭시 수지가 있다. 이러한 에폭시 수지에는 노볼락형(o-크레졸 노볼락형, 페놀 노볼락형 등) 에폭시 수지, 트리글리시딜 에테르형 수지(시아누르산 또는 트리페닐프로판의 에폭시 화합물) 및 테트라글리시딜 에테르형 에폭시 수지(비스테조르시놀 F 또는 테트라옥시 테트라페닐에탄 등의 에폭시 화합물 등)가 포함된다.

본 발명의 피복 조성물에 다작용성 에폭시 수지를 사용하는 경우, 다작용성 에폭시 수지의 양은 일반적으로 에폭시 수지 총량에 대해 5 내지 40중량%, 바람직하게는 5 내지 35중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 30중량%이다.

기타 다른 유형의 에폭시 수지를 본 발명에서 사용할 수 있으되, 단 비스페놀 A형 이외의 에폭시 수지가 총 에폭시 수지에 대해 40중량% 이상의 양으로 혼입되어서는 안된다.

본 발명의 분말 피복 조성물에는 고무 분말이 혼합된다. 피복 조성물중의 고무 분말의 함량은 에폭시 수지의 총량 100중량부당 2 내지 30중량부, 바람직하게는 5 내지 15중량부이다. 이러한 상대적 함량은 모서리 피복도와 내열성면에서 특히 개선된 피복 특성을 갖는 분말 피복 조성물을 위해 제공된다.

본 발명에서 사용되는 고무 분말은 필수적으로 에폭시 수지에 대해 화학적으로 불활성이다. 또한, 용융된 에폭시 수지와 혼합할 경우, 고무 분말은 사실상 고체 상태로 분산된다.

고무 분말의 예로는 니트릴/부타디엔계 고무(NBR), 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무 등이 있다. 고무의 입자 크기는 약 100 내지 500㎛, 바람직하게는 130 내지 250㎛의 범위 이내여야 한다.

고무 분말을 용융된 에폭시 수지와 혼합할 경우, 당해 고무 분말을 충전제, 특히 탄산칼슘과의 혼합물형태로 사용하는 것이 바람직하다. 혼합물로서 사용할 경우, 고무 분말은 용융된 에폭시 수지 속에 더 잘 분산된다. 또한, 고무 분말이 보다 용이하게 미세 분말로 분쇄되고, 혼합물 속에 혼입된 충전제는 미세하게 분쇄된 고무 분말의 블로킹(blocking)을 방지한다.

충전제의 첨가량은 고무 분말 100중량부당 바람직하게는 5 내지 25중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 20중량부이다.

본 발명의 분말 피복 조성물과 함계 혼합되는 경화제에는 방향족 아민, 산무수물, 구아니딘(디시안디아미드 등) 및 이미다졸과 같은 통상적으로 사용되는 경화제가 포함된다. 최적의 광택도, 부착성 및 모서리 피복도를 얻기 위해, 경화 속도가 서로 상이한 두개 이상의 경화제를 적당히 혼합하여 경화속도를 조절한 경화제 혼합물을 제공할 수 있다. 경화제의 경화속도가 너무 높은 경우에도 부착성이 나쁜 불량한 피복물이 수득되고, 속도가 너무 낮은 경우에는 모서리의 피복도가 나쁘다. 경화제의 첨가량은 이의 유형에 따라 다르다. 예를 들어, 이미다졸형 경화제의 경우, 첨가량은 에폭시 수지의 총량 100중량부당 0.1 내지 5중량부, 바람직하게는 0.2 내지 4중량부이다.

경화속도가 상이한 경화제의 혼합물을 사용할 경우, 고속 경화제는 저속 경화제에 대해 경화 촉진제로서작용할 수 있다.

저속 경화제의 특정한 예로는 2-메틸 이미다졸, 디아미노디페닐설폰, 디아미노디페닐에테르 등이 있다.

고속 경화제의 특정한 예로는 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸(1)]에틸-s-트리아진, 2-페닐 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸 등이 있다.

경화속도가 상이한 두개 이상의 경화제의 혼합물을 사용할 경우, 후술하는 것으로부터 선택한 이미다졸형의 고속 경화제와 저속 경화제의 혼합물이 바람직하다.

경화속도가 빠른 경화제인 이미다졸 화합물의 예는 다음 일반식(Ⅱ)로 나태낼 수 있다.

상기식에서, R¹은 아릴 그룹에 의해 치환된 알킬 그룹(예 :

)또는 수소원자이고 ; R²는 치환되거나 비치환된 알킬 그룹[예 : CH₃, C₂H₅, CH(CH₃)₂, C₁₁H₂₃, C₁₇H₃₅] 또는 아릴 그룹(예 : 페닐, 톨릴, 크실릴)이다.

바람직하게는, 알킬 그룹은 1 내지 20개의 탄소원자를 함유하고 아릴 그룹은 6 내지 20개의 탄소 원자를함유한다.

경화속도가 느린 경화제인 이미다졸 화합물의 예는 다음 일반식(Ⅲ)으로 나태낼 수 있다.

상기식에서, R³은 시아노 그룹에 의해 치환된 알킬 그룹(예 : CH₂CH₂CN ) 또는 화학식

의 그룹이고,

R⁴는 치환되거나 비치환된 알킬 그룹[예 : CH₃, C₂H₅, CH(CH₃)₂, C₁₁H₂₃, C₁₇H₃₅] 또는 아릴 그룹(예 : 페닐, 톨릴, 크실릴)이다. 바람직하게는 알킬 그룹은 1 내지 20개의 탄소원자를 함유하고 아릴 그룹은 6 내지 20개의 탄소원자를 함유한다.

이미다졸형 경화제의 혼합물을 사용하는 경우, 에폭시 수지의 총량 100중량부당 고속 경화제 0.05 내지0.7중량부와 저속 경화제 0.5 내지 3중량부를 함께 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 조성물과 함께 혼합하기에 적합한 무기 충전제에는 실리카, 탄산칼슘, 알루미나, 점토, 운모, 활석, 및 분말 유리 섬유가 포함된다. 혼합하는 양은 일반적으로 분말 피복 조성물의 총량에 대해 10 내지 80중량%, 바람직하게는 20 내지 50중량%이다.

균염제(예 : 아크릴산 에스테르 올리고머), 안료(예 : Cr₂O₃, Fe₂O₃), 내충격성 증진제(예 : 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체, 부티랄 수지) 및 경화 촉진제(예 : 2-페닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸)와 같은 통상적인 첨가제를 본 발명의 분말 피복 조성물과 적당히 혼합할 수 있다.

통상적인 방법을 이용하여 본 발명의 에폭시 수지 분말 피복 조성물의 성분들을 혼합할 수 있다. 예를 들면, 성분들을 혼합기 등으로 건조-혼합하거나, 혼련기 등을 이용하여 용융-혼합하거나, 또는 압출기 등을 이용하여 용융-혼합한 후 냉각시켜 고형화시킨 다음, 미립자로 분쇄한다.

본 발명을 하기에서 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명하였지만, 이의 범위를 한정하려는 것은 아니다. 특별한 언급이 없으면, 모든 부, % 및 비율은 중량을 기준으로 한다.

[실시예 1]

표 1에 기재한 바와 같은 에폭시 수지 분말 피복 조성물을 제조한다. 다음은 표 1의 성분들에 대한 설명이다.

에피코트(Epikote) 1007 : 분자량이 약 2,900이고 융점이 128℃ 인 비스페놀 A형 에폭시 수지(제조원 : Yuka Shell Epoxy Co., Ltd)

EOCB 104 : 연화점이 95℃인 o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지(제조원 : Nippon Kayaku Co., Ltd)

에피코트 1004 : 분자량이 약 1,600이고 융점이 98℃인 비스페놀 A형 에폭시 수지(제조원 : Yuka Shell Epoxy Co., Ltd)

고무 개질된 에폭시 수지 : 말단에 -COOH 그룹을 갖는 액체 니트릴 고무로 개질시킨, 융점이 100℃인 에폭시 수지[상표명 : 에포믹(Epomic) SR-35K, 제조원 : Mitsui Petrochemicals Industries, Ltd]

고무 분말 : 무늬(Mooney) 점도가 75 내지 85인 고무 87중량%와 탄산칼슘 13중량%를 함유하는 혼합물 : 탄산칼슘 분말은 고무 입자 표면 위에 거의 부착된다.

입자 분포도는 다음과 같다 : 35㎛메쉬 이상 0.5%, 42㎛ 메쉬 이상 2.5%, 60㎛ 메쉬 이상 22%, 80㎛ 메쉬 이상 43%, 125㎛ 메쉬 이상 18.5% 및 125㎛ 메쉬 이하 13.5%, [상표명 : 하이-블로우(HI-BLOW) HF-21, 제조원 : Nippon Zeon Co., Ltd]

하이카(Hycar)- CTBN : 27 에서 점도가 1,200 포이즈이고, 양쪽 말단에 카복실 그룹을 갖는 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체(제조원 : The B. F. Goodrich Chemical Corp.)

균염제 : 아크릴성 에스테르 올리고머

경화제 A : 2-메틸이미다졸

경화제 B : 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴(1)]에틸-s-트리아진

DAM : 4,4'-디아미노디페닐메탄

ADH : 아디프산 이하이드라지드

상기에서 언급한 각각의 샘플을 180 내지 260 에서 유동-액침방법을 이용하여 전동기 회전자의 슬로트 상에 피복하고, 수득한 각각의 막의 특성을 다음과 같은 방법을 이용하여 조사한다. 결과는 표 2에 기재한다.

(1) 모서리 피복도

1/2in²막대를 분말 피복 조성물을 사용하여 약 0.3mm의 두께로 피복한 다음, ASTM D-2967 표준 방법으로 측정한다. 비율(%)이 높은 것을 모서리 피복도가 우수한 것으로 평가한다.

(2) 내열성

폭이 12.7mm이고 길이가 170mm이며 깊이가 12.7mm인 요면을 갖는 금속 금형을 먼저 160 내지 170℃로 가열한 다음, 분말 피복 조성물을 가열된 금속 금형에 10 내지 15분 동안 넣고, 성형시킨 다음, 170℃에서 20분간 열경화시킨다. 경화제의 열변형온도(HDT)는 ASTM D-648 표준에 따라 측정한다. HDT가 높을수록 내열성이 높다.

(3) 부착성

탈지된 두개의 시험 조각(100mm × 20mm × 3mm의 연강판)을 약 200℃로 가열한다. 분말 피복 조성물을 용융 상태에서 한개의 시험 조각 끝의 상부 표면(폭 20mm 및 길이 약 15mm) 위에 부착시키고, 다른 한 개의 시험 조각의 끝(폭 20mm 및 길이 10mm)에는 조성물을 200℃에서 1kg의 하중하에 10분 동안 적용시켜 열경화시킨다. 이어서, 시험 조각을 실온에서 방치하고, 접합 파단부에서의 인장강도를 측정한다. 강도가 클수록 부착성이 우수한 것으로 평가한다.

(4)내충격성

피복된 시험 조각의 제조 :

60× 60mm 및 3.2mm 두께의 연강판을 분말 피복 조성물로 피복하고, 열경화시켜 약 0.3mm 두께의 막을 수득한다.

측정 :

듀퐁(Dupont)형 충격 시험기를 사용한다. 곡률 반경이 1/4in인 헤드를 갖는 1kg 중량의 반구형 충격기(striker)를 곡률 반경이 약 1/4in인 반구형 구멍이 있는 테이블 위에 놓여진 상기 피복 샘플에 낙하시켜 판을 오목하게 변형시키고 피복물을 깨뜨리고 박리시키는데 요구되는 낙하 거리를 측정한다. 낙하 거리가 30cm 이상인 샘플은 내충격성이 양호한 것으로 평가한다.

(5) 경면 광택도(specular gloss)

막 두께가 0.2mm라는 점을 제외하고는, 동일한 시험 조각을 사용하여 충격강도를 측정한다. JIS Z-8741 표준 방법에 따라 60도 경면 광택도를 측정한다. 경면 광택도가 클수록, 표면 평활성이 우수한 것으로 평가한다. 수치를 JIS Z-8741에서 100으로 정의한 참조 평면의 수치와 비교하여 나타낸다.

* 비교샘플

* 비교샘플

표 2에 기재한 결과로부터, 본 발명에 따르는 피복 조성물 샘플이 균형이 잘 잡힌 결과를 나탸낸다는 사실을 명확히 알 수 있다.

[실시예 2]

실시예 1의 샘플번호 3과 조성이 동일한 분말 피복 조성물을 제조하되, 단 분자량이 다양한 비스페놀 A형 에폭시 수지를 에피코트 1004로 대체한다. 샘플의 모서리 피복도를 측정하고, 그 결과를 분자량과 관련지어 표 3에 기재한다. 사용되는 에폭시 수지는 다음과 같다.

(a) 에피코트 828(분자량 약 380)과 에피코트 1007(분자량 약 2,900)의 중량비 50 : 10의 혼합물.

(b) 에피코트 828(분자량 약 380)과 에피코트 1007(분자량 약 2,900)의 중량비 43 : 17의 혼합물.

(c) 에피코트 828(분자량 약 380)과 에피코트 1009(분자량 약 3,800)의 중량비 13 : 47의 혼합물.

(d) 에피코트 1001(분자량 약 900)과 통상적인 방법으로 합성된 비스페놀 A형 에폭시 수지(분자량 약 6,000)의 중량비 8 : 52의 혼합물.

(e)통상적인 방법으로 합성된 비스페놀 A형 에폭시 수지(분자량 약 6,000).

표 3의 평균 분자량은 비스페놀 A형 에폭시 수지의 혼합물에 대한 것이다.

표3의 결과로부터, 본 발명에 따르는 피복 조성물 샘플이 균형이 잘 잡힌 결과를 나타낸다는 것을 확실히 알 수 있다.

본 발명을 이의 특정한 실시양태와 관련하여 상세히 기술하였지만, 당해 분야의 숙련자들은 본 발명의 목적 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변화와 변형을 가할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (14)

1. 분자량이 2,500 내지 8,000인 비스페놀 A형 에폭시 수지(a)와 분자량이 300 내지 1,700인 비스페놀 A형 에폭시 수지(b)를 포함하여 평균 분자량이 1,700 내지 4,500인 비스페놀 A형 에폭시 수지 혼합물을 주로 포함하는 에폭시 수지(A) : 에폭시 수지(A) 100중량부당 2 내지 30중량부의, 니트릴/부타디엔계 고무(NBR), 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무 및 이소프렌 고무로 이루어진 그룹 중에서 선택된 고무 분말(B), 하나 이상의 경화제(C) ; 및 충전제(D)를 포함하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
2. 제1항에 있어서, 비스페놀 A형 에폭시 수지 혼합물의 평균 분자량이 1,800 내지 4,000인 에폭시 수지분말 피복 조성물.
3. 제2항에 있어서, 비스페놀 A형 에폭시 수지 혼합물의 평균 분자량이 2,000 내지 3,000인 에폭시 수지분말 피복 조성물.
4. 제1항에 있어서, 성분(b)의 분자량이 300 내지 500인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
5. 제1항에 있어서, 분자량이 1,700 내지 2,500인 비스페놀 A형 에폭시 수지를 추가로 포함하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
6. 제1항에 있어서, 분자 내에 3개 이상의 에폭시 그룹을 갖는 다작용성 에폭시 수지를 에폭시 수지외 총량에 대해 5 내지 40중량%의 양으로 추가로 포함하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
7. 제6항에 있어서, 다작용성 에폭시 수지가 노볼락형 에폭시 수지, 트리글리시딜 에테르형 에폭시 수지 및 테트라글리시딜 에테르형 에폭시 수지로 이루어진 그룹중에서 선택되는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
8. 제1항에 있어서, 고무 분말의 입자 크기가 약 100 내지 500㎛인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
9. 제1항에 있어서, 충전제가 탄산칼슘인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
10. 제1항에 있어서, 충전제가 고무 분말 100중량부당 5 내지 25중량부의 양으로 존재하는 에폭시 수지분말 피복 조성물.
11. 제1항에 있어서, 경화제가 에폭시 수지의 총량 100중량부당 0.1 내지 5중량부의 양으로 조성물중에 함유된 이미다졸 화합물을 포함하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.
12. 제11항에 있어서, 이미다졸 화합물이 다음 일반식의 고속 경화제인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.

    

    상기식에서, R¹은 아릴 그룹에 의해 치환된 알킬 그룹 또는 수소원자이고, R²는 치환되거나 비치환된 알킬그룹 또는 아릴 그룹이다.
13. 제12항에 있어서, 경화제가 다음 일반식의 저속 경화제를 추가로 포함하는 에폭시 수지 분말 피복 조성물.

    

    상기식에에서, R³은 시아노 그룹에 의해 치환된 알킬 그룹이고; R⁴는 치환되거나 비치환된 알킬 그룹 또는 아릴 그룹이다.
14. 제13항에 있어서, 고속 경화제의 양이 에폭시 수지의 총량 100중량부당 0.05 내지 0.7중량부이고, 저속 경화제의 양이 에폭시 수지의 총량 100중량부당 0.5 내지 3중량부인 에폭시 수지 분말 피복 조성물.