WO2025239558A1 - 모터용 몰딩재 - Google Patents

모터용 몰딩재

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WO2025239558A1
WO2025239558A1 PCT/KR2025/005028 KR2025005028W WO2025239558A1 WO 2025239558 A1 WO2025239558 A1 WO 2025239558A1 KR 2025005028 W KR2025005028 W KR 2025005028W WO 2025239558 A1 WO2025239558 A1 WO 2025239558A1
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WO
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molding material
epoxy resin
motor
morpholine
type epoxy
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PCT/KR2025/005028
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English (en)
French (fr)
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임해준
전병진
전기영
서지혜
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KCC Corp
Original Assignee
KCC Corp
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
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    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • the present invention relates to a molding material for a motor and a vehicle part molded using the same.
  • epoxy resin compositions have been widely used as molding materials for automotive components. For example, they can be used to secure permanent magnets to the rotor core of electric vehicle (EV) motors. These epoxy resin compositions regulate the spacing between magnets within the rotor so that they are evenly spaced and secure the magnets so that they do not fall out.
  • Various studies are being conducted to improve the properties of such epoxy resin compositions for motors.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-53792 discloses an epoxy composition for securing magnets.
  • EV drive motors operate by converting electrical energy into kinetic energy.
  • losses occur during this energy conversion process, manifesting as heat within the coils, stator, rotor, and magnets.
  • This heat when operated in environments above the optimal temperature for electric motor components, can result in core loss, mechanical loss, and copper loss within the motor.
  • prolonged operation at high temperatures can affect the characteristics of the permanent magnets and windings within the motor, resulting in reduced motor performance. Therefore, the development of molding materials with superior heat resistance is essential.
  • the present invention provides a molding material for a motor having excellent heat resistance characteristics.
  • the present invention also provides a vehicle component molded using the molding material.
  • the present invention provides a molding material for a motor, which is manufactured by curing a molding material composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a filler, and a morpholine-based compound containing sulfur in the molecule, and which has a reduction rate of flexural strength at high temperature (295°C, 24 hrs, 5 cycles) of less than 50% compared to the flexural strength at room temperature (25°C).
  • the present invention provides a motor molding material with excellent heat resistance.
  • the motor molding material of the present invention can be applied as a molding material for vehicle components, and for example, can be used to secure a permanent magnet to the rotor of a vehicle motor.
  • the motor molding material of the present invention has excellent heat resistance, thereby minimizing heat-related motor loss. Therefore, even when applied to EV drive motors requiring high rotational speeds and applied currents, it can achieve stable motor performance and increase motor efficiency.
  • viscosity is measured by a conventional method known in the art, and can be measured, for example, using a Brookfield viscometer.
  • Softening point is measured by a conventional method known in the art, and can be measured, for example, using a dropping point system calorimetry DP70 from Mettler Toledo.
  • Particle size (D 50 )” is measured by a conventional method known in the art, and can be measured, for example, using laser light scattering (LLS).
  • the molding material for a motor of the present invention is manufactured by curing a molding material composition including an epoxy resin, a curing agent, a filler, and a morpholine compound containing intramolecular sulfur, and the molding material for a motor has a decrease in flexural strength at high temperature (295°C, 24 hrs, 5 cycles) of less than 50% compared to the flexural strength at room temperature (25°C).
  • the present invention controls the decrease in flexural strength of the molding material at high temperatures to less than 50%, thereby maintaining high strength and fixing force even when exposed to a high temperature and high-speed rotation environment.
  • the molding material for a motor of the present invention when used for the purpose of fixing a permanent magnet to a rotor of a vehicle motor, the permanent magnet can be stably fixed within the rotor slot, thereby realizing stable motor performance, thereby improving the driving efficiency of the motor.
  • epoxy resin is used as a main resin, and by reacting with a curing agent and curing, it forms a three-dimensional network structure, thereby imparting strong and solid adhesion properties and heat resistance to an adherend, particularly a metal material such as a permanent magnet, which is a magnetic material.
  • an epoxy resin commonly used in the relevant technical field can be used, and for example, one containing two or more epoxy groups in its molecular structure can be used.
  • usable epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, anthracene type epoxy resin, tetramethyl biphenyl type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, bisphenol A novolac type epoxy resin, bisphenol S novolac type epoxy resin, biphenyl novolac type epoxy resin, naphthol novolac type epoxy resin, naphthol phenol cocondensed novolac type epoxy resin, naphthol cresol cocondensed novolac type epoxy resin, aromatic hydrocarbon formaldehyde resin modified phenol resin type epoxy resin, triphenyl methane type epoxy resin, tetraphenyl e
  • the epoxy resin may be a mixture of two types of epoxy resins, and may include a dicyclopentadiene (DCPD) type epoxy resin having a benzene structure in the molecule, such as a phenol polymer with 3a,4,7,7a-tetrahydro-4,7-methano-1H-indene, glycidyl ether or a mixture thereof to impart heat resistance; and a phenol aralkyl type epoxy resin, such as a polymer with 1,1'-biphenyl and phenol, glycidyl ether or a mixture thereof.
  • DCPD dicyclopentadiene
  • the epoxy resin may be one having an epoxy equivalent weight (EEW) of 100 to 400 g/eq, for example, 200 to 300 g/eq, a viscosity (150°C) of 0.01 to 5 Pa ⁇ s, for example, 0.05 to 3 Pa ⁇ s, and a softening point of 40 to 85°C, for example, 50 to 75°C. If the epoxy equivalent of the epoxy resin is less than the above-mentioned range, the curing density may increase, resulting in poor moisture resistance reliability, and if it exceeds the above-mentioned range, the curing property may be poor.
  • EW epoxy equivalent weight
  • the viscosity is below the aforementioned range, excessive leakage of the epoxy molding material may occur during molding, and if it exceeds the aforementioned range, flowability may be reduced, which may result in a non-filling phenomenon during molding. If the softening point is below the aforementioned range, excessive leakage of the epoxy molding material may occur during molding, and if it exceeds the aforementioned range, flowability may be reduced, which may result in a non-filling phenomenon during molding.
  • the content of the epoxy resin may be 0.5 to 20 wt%, for example, 1 to 15 wt%. If the content of the epoxy resin is less than the above-mentioned range, adhesion, flowability, and moldability may be reduced, and if it exceeds the above-mentioned range, the reliability of the molding material may be deteriorated due to increased moisture absorption, and the strength may be reduced due to a relative decrease in the filler content.
  • the molding material composition according to the present invention includes a curing agent.
  • the curing agent reacts with the epoxy resin to promote curing of the composition, thereby improving adhesion.
  • the curing agent may be any curing agent known in the art that undergoes a curing reaction with an epoxy resin.
  • the curing agent may be a phenol-based compound having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule.
  • the curing agent may include at least one selected from the group consisting of a phenol novolac resin, a cresol novolac resin, a phenol aralkyl resin, and a polyfunctional phenol compound.
  • the curing agent may include a phenol polymer with 1,4-bis(methoxymethyl)benzene.
  • the above curing agent may be one having a hydroxyl equivalent of 100 to 250 g/eq, for example, 160 to 180 g/eq, a viscosity (25°C) of 0.1 to 2.5 poise, for example, 1 to 1.5 poise, and a softening point of 40 to 90°C, for example, 55 to 75°C. If the hydroxyl equivalent of the curing agent is less than the above-mentioned range, moisture resistance reliability may be poor, and if it exceeds the above-mentioned range, curability may be poor.
  • the viscosity is less than the above-mentioned range, curability and formability may be deteriorated, and if it exceeds the above-mentioned range, reliability may be poor and the hardness of the cured product may be deteriorated. If the softening point is less than the above-mentioned range, the strength of the cured product may be deteriorated, and if it exceeds the above-mentioned range, the formability may be deteriorated.
  • the content of the curing agent may be 1 to 20 wt%, for example, 1 to 10 wt%. If the content of the curing agent is less than the above-mentioned range, curability and moldability may be reduced, and if it exceeds the above-mentioned range, the reliability of the molding material may be deteriorated and the strength may be reduced due to increased moisture absorption.
  • the molding material composition according to the present invention includes a filler.
  • the filler serves to improve the strength and flowability of the molding material composition.
  • any filler commonly used in the relevant technical field can be used without limitation.
  • inorganic fillers such as silica, silica nitride, alumina, aluminum nitride, and boron nitride can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.
  • the shape of the filler is not particularly limited, and both angular and spherical shapes can be used.
  • the sieve residue (75 ⁇ m cut) of the above filler may be 0.2% or less, for example, 0.01 to 0.1%, and the particle size (D 50 ) may be 1 to 40 ⁇ m, for example, 10 to 30 ⁇ m.
  • the content of the filler may be 60 to 93 wt%, for example, 70 to 90 wt%. If the content of the filler is less than the aforementioned range, the moisture absorption in the cured product of the molding material composition may increase, which may lower the reliability of the molding material. If the content of the filler exceeds the aforementioned range, the fluidity may decrease, resulting in poor moldability.
  • the molding material composition according to the present invention comprises a morpholine compound.
  • the morpholine compound possesses a ring structure, facilitating bonding with other molecules and providing stability in chemical reactions. Therefore, the morpholine compound can provide excellent adhesion-enhancing effects.
  • the molding material composition of the present invention can further enhance the adhesive strength of the molding material composition by using a morpholine-based compound. Therefore, when the molding material composition according to the present invention is used as a molding material for automotive parts, for example, for fixing a permanent magnet to a motor rotor, the permanent magnet can be stably fixed even when exposed to high temperature and high-speed rotation environments, thereby realizing stable motor performance.
  • the above morpholine compound includes a morpholine compound containing sulfur in the molecule.
  • sulfur When sulfur is included, a stronger bond can be formed with other atoms, and thus, when a morpholine compound containing sulfur is used, a more excellent adhesion promoting effect can be provided.
  • the above morpholine compound containing sulfur may include 4,4'-dithiobismorpholine, morpholine, 4-(methylsulfonyl)-, 4-morpholinesulfonamide, and the like.
  • the above-mentioned compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the morpholine-based compound may be 0.005 to 1 wt%, for example, 0.01 to 0.5 wt%. If the content of the morpholine-based compound is less than the above-mentioned range, the adhesive strength may not be sufficiently improved, and if it exceeds the above-mentioned range, reliability may be reduced or the curing reaction may be affected, resulting in reduced fluidity.
  • the molding material composition according to the present invention may further include an adhesion promoter.
  • the above adhesion promoter may include a triazine-based compound, an imidazole-based compound, or a mixture thereof.
  • a triazine-based compound or the imidazole-based compound is included, excellent adhesion and oil resistance properties can be provided to the molding material composition. Therefore, when the molding material composition according to the present invention is used as a molding material for a vehicle component, for example, for fixing a permanent magnet to a motor rotor, the permanent magnet can be prevented from detaching in an oily environment, thereby realizing stable motor performance.
  • the above triazine compound may include at least one selected from the group consisting of 1,3,5-triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione, 2,4-diamino-6(2'-methylimidazolyl-(1'))-ethyl-s-triazine, and 2,4-diamino-6(2'-undecylimidazolyl-(1'))-ethyl-s-triazine.
  • the above imidazole compound may include at least one selected from the group consisting of 6-[2-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)ethyl]-1,3,5-triazine-2,4-diamine, 2-methylimidazole, and 2-undecylimidazole.
  • the adhesion promoter may further include an adhesion promoter commonly used in the relevant technical field in addition to the above-mentioned compound.
  • the adhesion promoter may include epoxy silane, amino silane, mercapto silane, acrylic silane, vinyl silane, etc., and for example, N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]benzenamine, (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane, etc. may be used.
  • the content of the adhesion promoter may be 0.01 to 5 wt%, for example, 0.01 to 1 wt%. If the content of the adhesion promoter is less than the above-mentioned range, the adhesion and oil resistance properties may not be sufficiently improved, and if it exceeds the above-mentioned range, the filling properties may be reduced.
  • the molding material composition according to the present invention may further include additives commonly used in the relevant technical field, such as a release agent, a colorant, a catalyst, and a flame retardant, as needed.
  • additives commonly used in the relevant technical field such as a release agent, a colorant, a catalyst, and a flame retardant, as needed.
  • the release agent is intended to improve the release property between the epoxy molding material and the external mold, and may include long-chain fatty acids, metal salts of long-chain fatty acids, paraffin wax, carnauba wax, polyethylene wax, silicone oil (e.g., modified epoxy type silicone oil, both-terminal amine-modified silicone oil, etc.).
  • the colorant is intended to provide color to the molding material composition, and may include carbon black, Bengala, etc.
  • composition may further include additives such as catalysts (e.g., triphenylphosphine, 5-methyl-2-phenylimidazole-4-methanol, etc.) for improving the curing speed, workability, glass transition temperature, etc., and flame retardants (e.g., hexaphenoxycyclotriphosphazene, metal hydroxide, etc.) for providing flame retardancy.
  • catalysts e.g., triphenylphosphine, 5-methyl-2-phenylimidazole-4-methanol, etc.
  • flame retardants e.g., hexaphenoxycyclotriphosphazene, metal hydroxide, etc.
  • the above additives may be added within a content range known in the relevant technical field, and for example, may be included in an amount of 0.01 to 10 wt%, respectively, based on the total weight of the molding material composition, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a molded vehicle part using the aforementioned molding material.
  • the molding material can be used to secure and seal components within a vehicle part requiring superior vibration resistance, heat resistance, dimensional stability, and deformation resistance.
  • a permanent magnet can be inserted into a hollow space formed within a motor rotor, and the molding material composition of the present invention can be filled between the hollow space and the permanent magnet to secure the permanent magnet within the rotor.
  • the molding material according to the present invention has excellent heat resistance, so that even when the motor is exposed to high temperature and high-speed rotation environments, the permanent magnet can be stably secured, thereby achieving stable motor performance.
  • the molding material compositions for each experimental example were prepared by mixing each component according to Tables 1 and 2 below. Using the molding material compositions for each experimental example, the high-temperature strength of the molding material was measured using the following method, and the results are shown in Tables 1 and 2 below.
  • Molding material specimens (length 128 mm * thickness 6.0 mm * width 12.8 mm) for evaluating flexural strength were manufactured using the molding material composition of each experimental example.
  • Epoxy resin 1 Dicyclopentadiene (DCPD) type epoxy resin (Phenol polymer with 3a,4,7,7a-tetrahydro-4,7-methano-1H-indene, glycidyl ether, Cas No. 119345-05-0, EEW 259 g/eq, viscosity (150 °C) 0.05 Pa ⁇ s)
  • DCPD Dicyclopentadiene
  • Epoxy resin 2 Phenol aralkyl type epoxy resin (Formaldehyde, polymer with 1,1'-biphenyl and phenol, glycidyl ether, EEW 274 g/eq, viscosity (150 °C) 0.01 Pa ⁇ s)
  • Epoxy resin 3 Ortho-cresol novolac type epoxy resin (EEW 208 g/eq, viscosity (150 °C) 0.28 Pa ⁇ s)
  • Epoxy resin 4 Bisphenol A type epoxy resin (EEW 191 g/eq, viscosity (150 °C) 0.002 Pa ⁇ s)
  • Morpholine compound 4,4'-dithiobismorpholine
  • Silane 1 N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]benzenamine
  • Silane 2 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane
  • Wax Fatty acids, montan-wax, ethylene esters
  • the molding material composition manufactured according to each experimental example was molded using a spiral flow mold in a heat transfer molding machine (pressure 70 kg/cm2, temperature 175 °C, curing time 120 seconds), and then the flowability of the product was measured.
  • a small amount of the molding material composition manufactured according to each experimental example was spread widely and evenly on a gel timer, and the gelation time of the manufactured product was measured (temperature 175 °C).
  • a dielectric strength test was performed on the molding material specimens that had measured values up to 5 cycles.
  • the dielectric strength tester 8526, TSURUGA ELECTRIC
  • the dielectric strength tester 8526, TSURUGA ELECTRIC
  • electrodes were connected front and back based on the thickness of each specimen, and an AC voltage of 5 kV was applied for 30 sec. If the leakage current occurring during the application of the AC voltage of 5 kV was less than 0.3 mA, it was evaluated as pass, and if a short-circuit occurred when the leakage current exceeded 0.3 mA, it was evaluated as fail.
  • the molding material compositions of Experimental Examples 1-4 according to the present invention exhibited excellent physical properties across all measured items.
  • the molding material compositions of Experimental Examples 5-11 in which the rate of decrease in flexural strength at high temperature (295°C, 24 hrs, 5 cycles) compared to the flexural strength at room temperature (25°C) of the molding material was outside the range of the present invention, exhibited generally inferior physical properties compared to the molding material compositions of Experimental Examples 1-4.
  • the present invention provides a molding material for a motor having excellent heat resistance characteristics and a vehicle part molded using the molding material.

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Abstract

본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 필러 및 분자 내 황을 포함하는 모르폴린계 화합물을 포함하는 몰딩재 조성물을 경화시켜 제조된 모터용 몰딩재로, 상온(25 ℃)에서의 굴곡 강도 대비 고온(295 ℃, 24 hrs, 5 cycles)에서의 굴곡 강도의 감소율이 50 % 미만인 모터용 몰딩재에 관한 것이다.

Description

모터용 몰딩재
본 발명은 모터용 몰딩재 및 이를 이용하여 몰딩된 차량용 부품에 관한 것이다.
최근, 에폭시 수지 조성물은 차량용 부품의 몰딩재로서 많이 사용되고 있고, 일례로, 전기 자동차(EV)용 모터에서 회전자(rotor core)에 영구 자석(permanent magnet)을 고정시키는 용도로 사용될 수 있다. 이러한 에폭시 수지 조성물은 회전자 내에 자석이 균일한 간격으로 위치하도록 간격을 조절하고, 자석이 이탈하지 않도록 고정시켜 주는 역할을 한다. 이러한 모터용 에폭시 수지 조성물의 물성을 개량하기 위한 연구가 다양하게 진행되고 있고, 일례로, 일본 공개특허공보 평7-53792호는 마그넷 고정용 에폭시 조성물을 개시하고 있다.
EV 구동 모터는 전기 에너지를 운동 에너지로 전환하여 작동되는데, 코일, 고정자, 회전자 및 자석으로부터 에너지 변환 과정에서 손실이 발생하고, 그 손실은 열로 나타나게 된다. 이렇게 발생된 열로 인하여 전기 모터 부품의 최적 온도보다 높은 온도의 환경 하에서 전기 모터가 구동될 경우, 전기 모터 내 코어 손실, 기계적 손실, 구리 손실 등이 발생될 수 있다. 또한, 고온에서 장시간 동작 시, 전기 모터 내 영구 자석 및 권선의 특성에 영향이 있을 수 있고, 그 결과 전기 모터의 성능이 저하될 수 있다. 이에, 내열 특성이 우수한 몰딩재에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 내열 특성이 우수한 모터용 몰딩재를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 몰딩재를 이용하여 몰딩된 차량용 부품을 제공한다.
본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 필러 및 분자 내 황을 포함하는 모르폴린계 화합물을 포함하는 몰딩재 조성물을 경화시켜 제조된 모터용 몰딩재로, 상온(25 ℃)에서의 굴곡 강도 대비 고온(295 ℃, 24 hrs, 5 cycles)에서의 굴곡 강도의 감소율이 50 % 미만인 모터용 몰딩재를 제공한다.
본 발명은 내열 특성이 우수한 모터용 몰딩재를 제공한다. 본 발명의 모터용 몰딩재는 차량용 부품의 몰딩재로 적용 가능하고, 일례로 차량용 모터의 회전자에 영구 자석을 고정시키는 용도로 사용될 수 있다. 본 발명의 모터용 몰딩재는 내열성이 우수하여 열에 의한 모터의 손실을 최소화할 수 있어, 높은 회전 속도와 인가 전류가 요구되는 EV 구동 모터 등에 적용 시에도 안정적인 모터 성능을 구현할 수 있으며, 모터 효율을 증대시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 기술된 내용에 의해서만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성 요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 "점도"는 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 브룩필드 점도계(brookfield viscometer)를 사용하여 측정할 수 있다. “연화점”은 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 메틀러 토레도(Mettler Toledo)社의 적점 측정기(Dropping Point system calorimetry DP70)로 측정할 수 있다. “입자 크기(D50)”는 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 레이저 광 산란법(laser light scattering, LLS)으로 측정할 수 있다.
<모터용 몰딩재>
본 발명의 모터용 몰딩재는 에폭시 수지, 경화제, 필러 및 분자 내 황을 포함하는 모르폴린계 화합물을 포함하는 몰딩재 조성물을 경화시켜 제조되고, 상기 모터용 몰딩재는 상온(25 ℃)에서의 굴곡 강도 대비 고온(295 ℃, 24 hrs, 5 cycles)에서의 굴곡 강도의 감소율이 50 % 미만이다. 본 발명은 몰딩재의 고온에서의 굴곡 강도 감소율을 50 % 미만으로 제어함으로써, 고온 및 고속 회전 환경에 노출될 경우에도, 높은 강도 및 고정력을 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 모터용 몰딩재를 차량용 모터의 회전자에 영구 자석을 고정시키는 용도로 사용할 경우, 회전자 슬롯 내 영구 자석을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 이로 인해 안정적인 모터 성능을 구현할 수 있어, 모터의 구동 효율을 높일 수 있다.
에폭시 수지
본 발명에서 에폭시 수지는 주 수지로서 사용되고, 경화제와 반응하여 경화된 후 삼차원 망상 구조를 형성함으로써, 피착체, 특히 자성을 띄는 물질인 영구 자석 등의 금속재에 강하고 견고하게 접착하는 성질과 내열성을 부여할 수 있다.
상기 에폭시 수지로는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 에폭시 수지를 사용할 수 있고, 일례로 분자 구조 내에 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 사용 가능한 에폭시 수지의 비제한적인 예로는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로 펜타디엔형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센형 에폭시 수지, 테트라메틸 비페닐형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 S 노볼락형 에폭시 수지, 비페닐 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 페놀 공축 노볼락형 에폭시 수지, 나프톨 크레졸 공축 노볼락형 에폭시 수지, 방향족 탄화수소 포름알데히드 수지 변형 페놀 수지형 에폭시 수지, 트리페닐 메탄형 에폭시 수지, 테트라페닐 에탄형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔 페놀부가반응형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 나프톨 아랄킬형 에폭시 수지, 비축합고리형 다환 구조 에폭시 수지, 비스페놀 플루오렌 변성 에폭시 등이 있고, 이들 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 에폭시 수지는 2종의 에폭시 수지를 혼합하여 포함될 수 있으며, 내열성을 부여하기 위해 3a,4,7,7a-테트라하이드로-4,7-메타노-1H-인덴, 글리시딜 에테르와의 페놀 중합체(Phenol polymer with 3a,4,7,7a-tetrahydro-4,7-methano-1H-indene, glycidyl ether) 또는 이들의 혼합물과 같은 분자 내 벤젠 구조가 포함된 디시클로펜타디엔(DCPD)형 에폭시 수지; 및 포름알데히드, 1,1'-비페닐 및 페놀의 중합체, 글리시딜 에테르(Formaldehyde, polymer with 1,1'-biphenyl and phenol, glycidyl ether) 또는 이들의 혼합물과 같은 페놀 아랄킬형 에폭시 수지를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지로는 에폭시 당량(EEW)이 100 내지 400 g/eq, 예를 들어 200 내지 300 g/eq이고, 점도(150 ℃)가 0.01 내지 5 Pa·s, 예를 들어 0.05 내지 3 Pa·s이고, 연화점이 40 내지 85 ℃, 예를 들어 50 내지 75 ℃인 것을 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량이 전술한 범위 미만인 경우 경화 밀도가 높아져 내습신뢰성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 경화성이 열세해질 수 있다. 점도가 전술한 범위 미만인 경우 몰딩 시 에폭시 몰딩재의 누출(Leakage)이 과도하게 발생할 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 흐름성이 저하되어 몰딩 시 미충진 현상이 발생할 수 있고, 연화점이 전술한 범위 미만인 경우 몰딩 시 에폭시 몰딩재의 누출(Leakage)이 과도하게 발생할 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 흐름성이 저하되어 몰딩 시 미충진 현상이 발생할 수 있다.
몰딩재 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 에폭시 수지의 함량은 0.5 내지 20 중량%, 예를 들어 1 내지 15 중량%일 수 있다. 에폭시 수지의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 접착성, 흐름성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 전술한 범위 초과인 경우 흡습량 증가로 몰딩재의 신뢰성이 불량해지고, 필러 함량의 상대적 감소로 인해 강도가 저하될 수 있다.
경화제
본 발명에 따른 몰딩재 조성물은 경화제를 포함한다. 경화제는 상기 에폭시 수지와 반응하여 조성물의 경화를 진행시켜 부착력을 향상시키는 역할을 한다.
상기 경화제로는 에폭시 수지와 경화 반응을 하는 것으로 해당 기술 분야에 공지된 경화제를 사용할 수 있으며, 일례로 상기 경화제는 한 분자 내에 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖는 페놀계 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 페놀 아랄킬 수지 및 다관능 페놀 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 경화제는 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠과의 페놀 중합체(Phenol polymer with 1,4-bis(methoxymethyl)benzene)를 포함할 수 있다.
상기 경화제로는 수산기 당량이 100 내지 250 g/eq, 예를 들어 160 내지 180 g/eq이고, 점도(25 ℃)가 0.1 내지 2.5 poise, 예를 들어 1 내지 1.5 poise이고, 연화점이 40 내지 90 ℃, 예를 들어 55 내지 75 ℃인 것을 사용할 수 있다. 상기 경화제의 수산기 당량이 전술한 범위 미만인 경우 내습신뢰성이 열세해질 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 경화성이 열세해질 수 있다. 점도가 전술한 범위 미만인 경우 경화성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 전술한 범위 초과인 경우 신뢰성이 불량해지고 경화물의 경도가 저하될 수 있다. 연화점이 전술한 범위 미만인 경우 경화물의 강도가 저하될 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 성형성이 저하될 수 있다.
몰딩재 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 경화제의 함량은 1 내지 20 중량%, 예를 들어 1 내지 10 중량%일 수 있다. 경화제의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 경화성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 전술한 범위 초과인 경우 흡습량 증가로 몰딩재의 신뢰성이 불량해지고 강도가 저하될 수 있다.
필러
본 발명에 따른 몰딩재 조성물은 필러를 포함한다. 상기 필러는 몰딩재 조성물의 강도 및 흐름성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 필러로는 통상적으로 해당 기술 분야에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들어 실리카, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 등의 무기 필러를 사용할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 필러의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 각상 및 구상 형태를 모두 사용할 수 있다.
상기 필러의 체잔분(75 ㎛ cut)은 0.2 % 이하, 예를 들어 0.01 내지 0.1 %이고, 입자 크기(D50)는 1 내지 40 ㎛, 예를 들어 10 내지 30 ㎛일 수 있다.
몰딩재 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 필러의 함량은 60 내지 93 중량%, 예를 들어 70 내지 90 중량%일 수 있다. 필러의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 몰딩재 조성물의 경화물 중 흡습량이 증가되어 몰딩재의 신뢰성을 저하시킬 수 있으며, 전술한 범위 초과인 경우 유동성이 저하되어 성형성이 불량해질 수 있다.
모르폴린계 화합물
본 발명에 따른 몰딩재 조성물은 모르폴린계 화합물을 포함한다. 상기 모르폴린계 화합물은 고리 구조를 가지고 있어 다른 분자와의 결합을 용이하게 하고, 화학 반응에서 안정성을 제공할 수 있다. 따라서, 모르폴린계 화합물은 우수한 부착 증진 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 몰딩재 조성물은 모르폴린계 화합물을 사용함으로써, 몰딩재 조성물의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 몰딩재 조성물을 차량용 부품의 몰딩재 용도, 일례로, 모터의 회전자에 영구 자석을 고정시키는 용도로 적용 시, 고온 및 고속 회전 환경에 노출되더라도 영구 자석을 안정적으로 고정시켜 안정적인 모터 성능을 구현할 수 있다.
상기 모르폴린계 화합물은 분자 내 황을 포함하는 모르폴린계 화합물을 포함한다. 황을 포함하는 경우 다른 원자들과 더욱 강한 결합을 형성할 수 있어, 황을 포함하는 모르폴린계 화합물을 사용하는 경우, 더욱 우수한 부착 증진 효과를 제공할 수 있다. 상기 황을 포함하는 모르폴린계 화합물은 4,4'-디티오비스모르폴린(4,4'-Dithiobismorpholine), 모르폴린, 4-(메틸설포닐)-(Morpholine, 4-(methylsulfonyl)-), 4-모르폴린설폰아마이드(4-Morpholinesulfonamide) 등을 포함할 수 있다. 전술한 화합물은 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
몰딩재 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 모르폴린계 화합물의 함량은 0.005 내지 1 중량%, 예를 들어 0.01 내지 0.5 중량%일 수 있다. 모르폴린계 화합물의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 접착력을 충분히 향상시키지 못할 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 신뢰성이 저하되거나 경화 반응에 영향을 미쳐 유동성이 감소될 수 있다.
부착 증진제
본 발명에 따른 몰딩재 조성물은 부착 증진제를 더 포함할 수 있다.
상기 부착 증진제는 트리아진계 화합물, 이미다졸계 화합물, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 트리아진계 화합물 또는 상기 이미다졸계 화합물을 포함하는 경우, 몰딩재 조성물에 우수한 부착성 및 내오일특성을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 몰딩재 조성물을 차량용 부품의 몰딩재 용도, 일례로, 모터의 회전자에 영구 자석을 고정시키는 용도로 적용 시, 오일 환경에서 영구 자석의 이탈을 방지하여 안정적인 모터 성능을 구현할 수 있다.
상기 트리아진계 화합물은 1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온(1,3,5-Triazine-2,4,6(1H,3H,5H)-trione), 2,4-디아미노-6(2'-메틸이미다졸일-(1'))-에틸-s-트리아진(2,4-diamino-6(2'-methylimidazolyl-(1'))-ethyl-s-triazine) 및 2,4-디아미노-6(2'-운데실이미다졸일-(1'))-에틸-s-트리아진(2,4-diamino-6(2'-undecylimidazolyl-(1'))-ethyl-s-triazine)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 이미다졸계 화합물은 6-[2-(2-메틸-1H-이미다졸-1-일)에틸]-1,3,5-트리아진-2,4-디아민(6-[2-(2-methyl-1H-imidazol-1-yl)ethyl]-1,3,5-triazine-2,4-diamine), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole) 및 2-운데실이미다졸(2-undecylimidazole)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 부착 증진제는 전술한 화합물 이외에, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 부착 증진제를 더 포함할 수 있다. 상기 부착 증진제로는 에폭시 실란, 아미노 실란, 메르캅토 실란, 아크릴 실란, 비닐 실란 등을 사용할 수 있고, 예를 들어, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]벤젠아민(N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]benzenamine), (3-메르캅토프로필)트리메톡시실란((3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane) 등을 사용할 수 있다.
모터용 몰딩재 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 부착 증진제의 함량은 0.01 내지 5 중량%, 예를 들어 0.01 내지 1 중량%일 수 있다. 부착 증진제의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 부착력 및 내오일특성을 충분히 향상시키지 못할 수 있고, 전술한 범위 초과인 경우 충진성이 저하될 수 있다.
첨가제
본 발명에 따른 몰딩재 조성물은 필요에 따라 이형제, 착색제, 촉매, 난연제 등, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이형제는 에폭시 몰딩재와 외부 금형과의 이형성을 향상시키기 위한 것으로, 장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 실리콘 오일(예, 변성 에폭시 타입 실리콘 오일, 양말단 아민 변성 실리콘 오일 등) 등을 사용할 수 있다. 착색제는 몰딩재 조성물에 색상을 부여하기 위한 것으로, 카본블랙, 벵갈라 등을 사용할 수 있다. 또한, 경화 속도, 작업성, 유리전이온도 등을 향상시키기 위한 촉매(예, 트리페닐포스핀, 5-메틸-2-페닐이미다졸-4-메탄올 등), 난연성을 부여하기 위한 난연제(예, 헥사페녹시사이클로트리포스파젠, 금속 수산화물 등) 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 해당 기술 분야에 공지된 함량 범위 내에서 첨가될 수 있으며, 일례로 몰딩재 조성물의 전체 중량에 대하여, 각각 0.01 내지 10 중량% 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<차량용 부품>
본 발명은 전술한 몰딩재를 이용하여 몰딩된 차량용 부품을 제공한다. 일례로, 전술한 몰딩재를 이용하여 우수한 내진동성, 내열성, 치수안정성 및 내변형성이 요구되는 차량용 부품 내 구성 요소를 고정, 밀봉할 수 있다.
일례로, 모터의 회전자 내 형성된 빈 공간에 영구 자석을 삽입하고, 상기 빈 공간과 영구 자석 사이에 본 발명의 몰딩재 조성물을 충진하여 회전자 내 영구 자석을 고정할 수 있다. 본 발명에 따른 몰딩재는 내열성이 우수하여, 모터가 고온 및 고속 회전 환경에 노출되더라도 영구 자석을 안정적으로 고정시킬 수 있고, 안정적인 모터 성능을 구현할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실험예 1-11]
하기 표 1, 2에 따라 각 성분을 배합하여 각 실험예의 몰딩재 조성물을 제조하였다. 각 실험예의 몰딩재 조성물을 사용하여, 하기 방법으로 몰딩재의 고온 강도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1, 2에 기재하였다.
몰딩재 시편 제조
각 실험예의 몰딩재 조성물을 사용하여 굴곡 강도 평가용 몰딩재 시편(길이 128 mm * 두께 6.0 mm * 너비 12.8 mm)을 제작하였다.
굴곡 강도
각 실험예의 몰딩재 시편을 챔버(295 ℃)에 24 시간 방치하는 것을 1 cycle로 하여, 만능시험기를 사용하여 cycle별 굴곡 강도를 측정하였다. 굴곡 강도가 1.5 kgf/㎟ 이하가 되거나 시판이 절단될 때까지 cycle을 반복하며 굴곡 강도를 측정하였다. ref.는 고온의 챔버에 방치하기 전의 굴곡 강도이다.
에폭시 수지 1: 디시클로펜타디엔(DCPD)형 에폭시 수지(Phenol polymer with 3a,4,7,7a-tetrahydro-4,7-methano-1H-indene, glycidyl ether, Cas No. 119345-05-0, EEW 259 g/eq, 점도(150 ℃) 0.05 Pa·s)
에폭시 수지 2: 페놀 아랄킬형 에폭시 수지(Formaldehyde, polymer with 1,1'-biphenyl and phenol, glycidyl ether, EEW 274 g/eq, 점도(150 ℃) 0.01 Pa·s)
에폭시 수지 3: 오쏘-크레졸 노볼락형 에폭시 수지(EEW 208 g/eq, 점도(150 ℃) 0.28 Pa·s)
에폭시 수지 4: 비스페놀 A형 에폭시 수지(EEW 191 g/eq, 점도(150 ℃) 0.002 Pa·s)
경화제: Phenol polymer with 1,4-bis(methoxymethyl)benzene(Cas No. 26834-02-6)
필러: 실리카(D50 22 ㎛)
모르폴린계 화합물: 4,4'-디티오비스모르폴린
실란 1: N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]benzenamine
실란 2: 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane
왁스: Fatty acids, montan-wax, ethylene esters
촉매: Triphenylphosphine, 5-Methyl-2-phenylimidazole-4-methanol
난연제: Hexaphenoxycyclotriphosphazene
착색제: Carbon black
[물성 평가]
각 실험예에서 제조된 몰딩재 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 이의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
흐름성(spiral flow)
각 실험예에 따라 제조된 몰딩재 조성물을 스파이럴 플로우 몰드를 이용하여 가열이송성형기(압력 70 kg/㎠, 온도 175 ℃, 경화 시간 120 초)에서 몰딩한 후, 제조물의 흐름성을 측정하였다.
겔타임(Gel time)
각 실험예에 따라 제조된 몰딩재 조성물 소량을 겔 타이머에 넓고 고르게 편 후, 제조물의 겔화 소요시간을 측정하였다(온도 175 ℃).
부착력
구리(Cu) 시편에 지름 5.5 mm 원기둥 형태로 각 실험예의 몰딩재 조성물을 몰딩(흐름성 측정 조건과 동일 조건)한 후, Die shear tester를 이용하여 부착력을 측정하였다.
내전압
전술한 굴곡 강도 테스트 후, 5 cycles까지 측정값이 나온 몰딩재 시편에 대하여 내전압 테스트를 실시하였다. 내전압 테스터 장치(8526, TSURUGA ELECTRIC사)를 누설 전류가 0.3 mA 이상이 될 경우 전기 쇼트되도록 세팅한 후, 각 시편의 두께 면을 기준으로 앞뒤로 전극을 연결하고, 5 kV의 AC 전압을 30 sec 동안 인가하였다. 5 kV의 AC 전압이 인가되는 동안 발생하는 누설 전류가 0.3 mA 미만인 경우 pass, 누설 전류가 0.3 mA 이상으로 쇼트가 발생될 경우 fail로 평가하였다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실험예 1-4의 몰딩재 조성물은 측정 항목 전반적으로 우수한 물성을 나타내었다. 반면, 몰딩재의 상온(25 ℃)에서의 굴곡 강도 대비 고온(295 ℃, 24 hrs, 5 cycles)에서의 굴곡 강도의 감소율이 본 발명의 범위를 벗어나는 실험예 5-11의 몰딩재 조성물은 실험예 1-4의 몰딩재 조성물에 비해 전반적으로 열세한 물성을 나타내었다.
본 발명은 내열 특성이 우수한 모터용 몰딩재 및 상기 몰딩재를 이용하여 몰딩된 차량용 부품을 제공한다.

Claims (5)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 필러 및 분자 내 황을 포함하는 모르폴린계 화합물을 포함하는 몰딩재 조성물을 경화시켜 제조된 모터용 몰딩재로,
    상온(25 ℃)에서의 굴곡 강도 대비 고온(295 ℃, 24 hrs, 5 cycles)에서의 굴곡 강도의 감소율이 50 % 미만인 모터용 몰딩재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지가 디시클로펜타디엔(DCPD)형 에폭시 수지, 페놀 아랄킬형 에폭시 수지, 또는 이들의 혼합물을 포함하고,
    상기 에폭시 수지의 에폭시 당량(EEW)이 100 내지 400 g/eq이고, 점도(150 ℃)가 0.01 내지 5 Pa·s이고, 연화점이 40 내지 85 ℃이고,
    상기 경화제의 수산기 당량이 100 내지 250 g/eq이고, 점도(25 ℃)가 0.5 내지 2.5 poise이고, 연화점이 40 내지 90 ℃인 모터용 몰딩재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모르폴린계 화합물이 4,4'-디티오비스모르폴린(4,4'-Dithiobismorpholine), 모르폴린, 4-(메틸설포닐)-(Morpholine, 4-(methylsulfonyl)-) 및 4-모르폴린설폰아마이드(4-Morpholinesulfonamide)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 모터용 몰딩재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 몰딩재 조성물 총 중량에 대하여, 상기 에폭시 수지 0.5 내지 20 중량%, 상기 경화제 1 내지 20 중량%, 상기 필러 60 내지 93 중량% 및 상기 모르폴린계 화합물 0.005 내지 1 중량%를 포함하는 모터용 몰딩재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 몰딩재를 이용하여 몰딩된 차량용 부품.
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