KR102008964B1 - Hybrid resin composition for mold transformer and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 몰드 변압기의 폐기(소각), 화재 발생 및 제조 단계에서의 유해물질 배출 저감 및 화재 안전성을 확보할 수 있도록 한 것이다.Embodiment of the present invention relates to an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer and a method of manufacturing the same, and more particularly to the disposal (incineration) of the mold transformer, the generation of fire and to reduce the emission of harmful substances at the manufacturing stage and to ensure fire safety. I would have to.
주지하다시피 몰드 변압기는 절연유(기름) 대신 고분자 화합물인 에폭시 합성 수지로 절연을 하는 구조로서 유입 변압기의 절연유에 함유되어 있는 PCBs(폴리염소화비페닐)의 환경 문제가 대두된 1997년 이후로 우리나라에 본격 설치 되었다.As is well known, mold transformers are insulated with epoxy synthetic resin instead of insulating oil (oil). Since 1997, the environmental problems of PCBs (polychlorinated biphenyls) contained in the insulating oil of inlet transformers have emerged. It was set up in earnest.
설치 후 20년이 지난 시점에서 몰드 변압기 사용 년수(15년)가 초과되어 폐기되는 변압기 수량이 급격히 늘어 나고 있다.Twenty years after installation, the number of years of mold transformer use (15 years) has been exceeded, and the number of discarded transformers is rapidly increasing.
몰드 변압기의 폐기는 폐기물 관리법 시행 규칙에 따라 폐기물로 분류되어 도체 부분은 해체, 분리, 파쇄 등을 통해 재활용 하고 에폭시 합성 수지 부분은 소각 처리되고 있으며 이러한 에폭시 합성 수지를 소각할 때 아래 표1과 같이 많은 유해물질 및 매연이 발생되어 환경 오염을 유발하고 있다.The disposal of the mold transformer is classified as waste according to the Waste Management Act Enforcement Rules, and the conductor parts are recycled through dismantling, separation, and shredding, and the epoxy resin parts are incinerated. Many harmful substances and soot are generated, causing environmental pollution.
또한 몰드 변압기 절연사고로 인한 화재 발생시에도 동일한 유해물질 및 매연이 발생되어 환경오염 및 유독가스에 의한 인명사고 위험도 높다.In addition, even when a fire occurs due to an insulation accident of a mold transformer, the same harmful substances and soot are generated, thereby increasing the risk of human life due to environmental pollution and toxic gases.
따라서 몰드 변압기 자체의 유해 물질 배출량을 저감하는 기술이 절실하다.Therefore, the technology to reduce the emissions of harmful substances in the mold transformer itself is urgently needed.
(HCl)Hydrogen chloride
(HCl)
(HCN)Hydrogen cyanide
(HCN)
(HBr)Hydrogenated hydrogen
(HBr)
(HF)Hydrogen fluoride
(HF)
(SO2)Sulfur dioxide
(SO2)
알데히드
(HCHO)Form
Aldehyde
(HCHO)
한편, 고분자 화합물은 지정 폐기물로 지정되어 있었으나 환경부가 일반 폐기물로 폐기물 관리법을 완화하였으며 이로 인한 폐기(소각)시 유해 가스에 의한 환경오염 문제가 지속적으로 대두되고 있어 몰드 변압기에 사용되는 고분자 화합물의 투입량을 저감하면 환경 오염을 줄일 수 있다.On the other hand, the polymer compound was designated as a designated waste, but the Ministry of Environment relaxed the waste management law as a general waste, and the environmental pollution problem caused by harmful gases is continuously emerging when disposing (incineration) due to this. Reduction can reduce environmental pollution.
또 한편, 기존 몰드 변압기용 에폭시 합성 수지를 제조하는 과정에서 아래 표2와 같은 독성 유해 물질을 사용하기 때문에 몰드 변압기에서 에폭시 합성 수지의 사용량을 줄이는 기술은 제품 완성품 뿐만 아니라 제조단계에서의 유해 물질 배출량을 저감하는 효과도 있으나 종래 기술은 그렇지 못한 문제점이 발생 되었다.On the other hand, in the process of manufacturing the epoxy resin for the existing mold transformer toxic harmful substances as shown in Table 2 below, the technology to reduce the use of epoxy resin in the mold transformer is not only a finished product, but also the emission of harmful substances at the manufacturing stage There is also an effect to reduce, but the prior art did not have a problem.
또한 몰드 변압기의 경우 도 1 과 같이 온도 변화에 따른 에폭시 합성 수지부 크랙에 대한 기계적 강도를 유지하기 위해 절연성능에서 필요로 하는 두께 이외에 추가로 에폭시 합성수지의 두께를 증가시키는 설계를 하였다. 이로 인해 에폭시 합성 수지의 투입량이 증가함에 따라 유해물질 사용 및 배출량도 같이 증대 되었다.In addition, in the case of a mold transformer, in order to maintain the mechanical strength of the epoxy synthetic resin cracks according to the temperature change as shown in FIG. As a result, as the amount of epoxy synthetic resin increased, the use and emission of harmful substances also increased.
또한 종래 몰드 변압기용 에폭시 합성 수지의 주요 구성 요소는 아래 표3과 같다.In addition, the main components of the epoxy synthetic resin for conventional mold transformers are shown in Table 3 below.
상기한 구성요소의 유해성은 표4, 표5, 표6, 표7, 8에 도시된 바와 같다.The hazards of the above components are as shown in Tables 4, 5, 6, 7, and 8.
NFPA 지수: 미국화재예방협회에서 발표한 물질별 건강, 화재 위험, 반응성에 대한 규격NFPA Index: Material, Health, Fire Hazard and Reactivity Standards published by the American Fire Prevention Association
에피클로로히드린은 자체로도 유해성이 높고 반응성이 매우 강한 염소계 물질로서 염소(Cl)는 몰드 변압기의 도체로 사용되는 알루미늄과 반응시 수소(H)를 발생시키고 발생된 수소와 염소(Cl)간 재결합시 염화수소(HCL)로 변환되어 강한 독성을 가진다. 또한 이때 발생된 인화점이 낮은 수소(H)로 인해 폭발 위험도 높아진다. 따라서 인체나 환경, 화재적인 측면에서 큰 위험이 발생될 수 있는 물질이다.Epichlorohydrin is a highly hazardous and highly reactive chlorine-based substance. Chlorine (Cl) generates hydrogen (H) when reacted with aluminum, which is used as a conductor of a mold transformer, and generates hydrogen and chlorine (Cl). Upon recombination, it is converted to hydrogen chloride (HCL) and has a strong toxicity. In addition, the risk of explosion is increased due to the hydrogen (H) flash point generated at this time. Therefore, it is a substance that can cause a great danger in terms of human body, environment, and fire.
포름알데히드는 자극성 냄새를 갖는 가연성 무색 기체로 인화점이 낮아 폭발 위험성이 매우 커서 상당히 위험한 물질이며 흡입에 의해 독성이 가장 크게 나타남으로 가스의 형태로 배출시 인체에 치명적이다.Formaldehyde is a flammable colorless gas with an irritating odor and has a low flash point, so it is very dangerous because it has a high risk of explosion and is most toxic by inhalation.
상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 특허문헌1이 개발되었으나, 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 페놀 노블락형, 크레졸 노블락형, 나프탈렌형, 환식 및 할로겐화 에폭지 수지는 2개 이상 혼합시 필히 중합 반응을 거쳐야 혼합이 되기 때문에 필히 반응제의 첨가가 필요하다. Conventionally, Patent Document 1 was developed to solve the above problems, but bisphenol A type, bisphenol F type, phenol noblock type, cresol noblock type, naphthalene type, cyclic and halogenated epoxy resins are necessarily polymerized when two or more are mixed. It is necessary to add the reactant because it must be mixed.
또한 나프탈렌, 환식 및 할로겐 수지는 점도가 높아 몰드 변압기에 사용시 권선내 수지의 침투가 원활하지 않고 경화 시간이 급격히 짧아 반응기내 잔류하고 있는 기포가 외부로 완전하게 빠져 나오기 못하기 때문에 절연 성능 저하가 발생 되므로 단독으로 몰드 변압기에 사용하기에도 부적합하다. In addition, naphthalene, cyclic, and halogen resins have high viscosity, so when used in mold transformers, the penetration of resin in the winding is not smooth and the curing time is so short that bubbles remaining in the reactor are not completely escaped to the outside. Therefore, it is not suitable for use alone in a mold transformer.
다만, 비스페놀 A는 촉매제로서의 성질도 가지고 있어 반응제 없이도 다른 수지와 혼합은 가능하나 비스페놀 A를 혼합시 비스페놀 A의 높은 점도로 인해 전체 점도는 높아져서 경화시간 증대가 필요하나 비스페놀 A의 촉매제로서의 성질 때문에 속경화가 진행되어 에폭시 수지의 기포, 수축 현상 등이 발생하므로 비스페놀 A의 촉매제로서의 성질을 중간 반응제의 성질로 변경후 혼합이 필요하다는 문제점이 발생 되었다.However, bisphenol A has a property as a catalyst, so it is possible to mix with other resins without a reactant, but when mixing bisphenol A, the overall viscosity is increased due to the high viscosity of bisphenol A, but the curing time needs to be increased. Since the fastening proceeds, bubbles, shrinkage, etc. of the epoxy resin occur, so that the mixing of bisphenol A as a catalyst of the intermediate reactant is necessary.
또한 상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 선행기술문헌들이 개발되었으나, 여전히 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결하지 못하는 커다란 문제점이 발생 되었다.In addition, in order to solve the above problems, the following prior art documents have been developed, but still a large problem has not been solved at a time.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 비스페놀F로 구성되는 주제부와 에프클로로 히드린과 비스페놀A 그리고 수산화나트륨으로 구성되는 반응제 그리고 가소제로 구성되는 첨가제가 포함된 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물이 구비됨을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 몰드 변압기의 폐기(소각), 화재 발생 및 제조 단계에서의 유해물질 배출 저감 및 화재 안전성을 확보할 수 있도록 한 것이며, 제3목적은 몰드 변압기에 사용되는 유해 물질 사용량 저감 및 유해성이 높은 물질을 유해성이 낮은 물질로 대체하여 환경오염을 줄일 수 있도록 한 것이고, 제4목적은 몰드 변압기에 사용되는 에폭시 합성 수지의 강도는 기존품 대비 증가 시키고 절연 성능은 기존과 동등 수준으로 유지하는 제품을 개발하여 제품에 투입되는 투입량 저감을 통한 제조 단계 및 완성 제품의 유해물질 배출량 저감을 실현할 수 있도록 한 것이며, 제5목적은 비스페놀 A의 타 수지와의 합성 가능한 특성과 주제의 종류를 기존 노볼락보다 점도가 낮은 비스페놀 F로 변경하여 혼합된 수지의 전체적인 점도는 기존 노볼락 수준을 유지시켜 기포의 발생을 억제 시킴에 따른 절연 성능은 유지시키고 기계적 강도는 증가 시킬 수 있도록 한 것이고, 제6목적은 비스페놀 F와 비스페놀 A의 비율을 선정하여 인장강도를 높일 수 있도록 한 것이며, 제7목적은 이로 인해 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and includes a main part composed of bisphenol F, a reactive agent composed of echloro chloride and bisphenol A and sodium hydroxide, and an additive composed of a plasticizer. The first object is to provide an environment-friendly hybrid resin composition for the molded transformer, the second object of the present invention by the above technical configuration is to reduce the discharge (incineration) of the mold transformer, the generation of fire and the emission of harmful substances at the manufacturing stage And the purpose of securing fire safety, and the third purpose is to reduce the amount of harmful substances used in the mold transformer and to replace environmentally hazardous substances with substances of low hazard, and to reduce environmental pollution. The strength of epoxy resin used in mold transformer is increased compared to existing products and insulation performance The purpose of this study was to develop products that are maintained at the same level as the zones and to reduce the amount of hazardous substances emitted in the manufacturing stage and finished products by reducing the input amount to the products.The fifth objective is to be able to synthesize bisphenol A with other resins. By changing the type of resin and bisphenol F, which has lower viscosity than the existing novolac, the overall viscosity of the mixed resin maintains the existing novolak level, thereby maintaining the insulation performance and increasing the mechanical strength by suppressing the generation of bubbles. The sixth purpose is to select a ratio of bisphenol F and bisphenol A to increase the tensile strength, and the seventh purpose is to significantly improve the quality and reliability of the eco-friendly hybrid resin composition for mold transformers. It is.
이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 주제부와 반응제 및 첨가제가 혼합되어 이루어지는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물에 관한 것으로, 비스페놀F로 구성되는 주제부 50~60중량%; 에프클로로 히드린과 비스페놀A 그리고 수산화나트륨으로 구성되는 반응제 25~30중량%; 및 가소제로 구성되는 첨가제 10~22중량%:가 포함됨을 특징으로 하는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention relates to an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer, in which a main part, a reactant, and an additive are mixed, comprising 50 to 60% by weight of a main part composed of bisphenol F; 25-30% by weight of a reactive agent consisting of echlorohydrin, bisphenol A and sodium hydroxide; And it provides an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer, characterized in that it comprises an additive: 10 to 22% by weight: consisting of a plasticizer.
또한 본 발명은 주제부와 반응제 및 첨가제가 혼합되어 이루어지는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 비스페놀A의 촉매제로서의 성질을 중간 반응제로서의 성질로 바꾸기 위해, (a) 1차적으로 비스페놀A와 에피클로로히드린을 수산화나트륨과 반응시켜 중간 반응제의 성격을 가진 반응제(비스페놀옥시레인 또는 비스옥시레인)를 제조하는 중합체로 변성하는 단계; 이때 본 발명은 상기 비스페놀A와 에피클로로히드린을 60~120℃에서 수산화나트륨과 반응시킴을 특징으로 한다. (b) 2차적으로 상기 (a)단계에 비스페놀F와 반응제(비스페놀옥시레인 또는 비스옥시레인) 그리고 가소제를 첨가 혼합하여 하이브리드수지를 제조하는 단계; 이때 본 발명은 상기 비스페놀F와 반응제(비스페놀옥시레인 또는 비스옥시레인) 그리고 가소제를 60~100℃에서 혼합 후 주형함을 특징으로 한다. (c) 상기 (b)단계 이후 하이브리드수지를 혼합 후 주형하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer, in which a main part, a reactant, and an additive are mixed, in order to change the property of bisphenol A into a catalyst as an intermediate reactant, (a) primary Reacting bisphenol A with epichlorohydrin with sodium hydroxide to modify a polymer to produce a reactive agent (bisphenoloxylane or bisoxylane) having the characteristics of an intermediate reactant; At this time, the present invention is characterized by reacting the bisphenol A and epichlorohydrin with sodium hydroxide at 60 ~ 120 ℃. (b) preparing a hybrid resin by adding and mixing bisphenol F, a reactant (bisphenoloxylane or bisoxylane) and a plasticizer in step (a); At this time, the present invention is characterized in that the molding after mixing the bisphenol F and the reactive agent (bisphenol oxylane or bisoxylane) and the plasticizer at 60 ~ 100 ℃. (c) after the step (b) mixing the hybrid resin and then molding; provides a method for producing an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer comprising a.
상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 비스페놀F로 구성되는 주제부와 에프클로로 히드린과 비스페놀A 그리고 수산화나트륨으로 구성되는 반응제 그리고 가소제로 구성되는 첨가제가 포함된 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물이 구비되도록 한 것이다.As described in detail above, the present invention includes an eco-friendly hybrid resin composition for a mold transformer including a main part consisting of bisphenol F, an additive consisting of echloro chloride, bisphenol A, and sodium hydroxide, and an additive consisting of a plasticizer. It was made possible.
상기한 기술적 구성에 의한 본 발명은 몰드 변압기의 폐기(소각), 화재 발생 및 제조 단계에서의 유해물질 배출 저감 및 화재 안전성을 확보할 수 있도록 한 것이다.The present invention by the above-described technical configuration is to ensure the disposal (incineration) of the mold transformer, the generation of fire and the emission of harmful substances at the manufacturing stage and the fire safety.
또한 본 발명은 몰드 변압기에 사용되는 유해 물질 사용량 저감 및 유해성이 높은 물질을 유해성이 낮은 물질로 대체하여 환경오염을 줄일 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention is to reduce the environmental pollution by reducing the amount of harmful substances used in the mold transformer and replace the high-hazardous substances with low-hazardous substances.
그리고 본 발명은 몰드 변압기에 사용되는 에폭시 합성 수지의 강도는 기존품 대비 증가 시키고 절연 성능은 기존과 동등 수준으로 유지하는 제품을 개발하여 제품에 투입되는 투입량 저감을 통한 제조 단계 및 완성 제품의 유해물질 배출량 저감을 실현할 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention develops a product that increases the strength of the epoxy synthetic resin used in the mold transformer compared to the existing product and maintains the insulation performance at the same level as that of the existing product through the reduction of the input amount into the product and the hazardous substances of the finished product This is to realize emission reduction.
아울러 본 발명은 비스페놀 A의 타 수지와의 합성 가능한 특성과 주제의 종류를 기존 노볼락보다 점도가 낮은 비스페놀 F로 변경하여 혼합된 수지의 전체적인 점도는 기존 노볼락 수준을 유지시켜 기포의 발생을 억제 시킴에 따른 절연 성능은 유지시키고 기계적 강도는 증가 시킬 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention by changing the properties of the bisphenol A with other resins and the type of the subject to bisphenol F having a lower viscosity than the conventional novolak, the overall viscosity of the mixed resin to maintain the existing novolak level to suppress the generation of bubbles In order to maintain the insulation performance and increase the mechanical strength.
더하여 본 발명은 비스페놀 F와 비스페놀 A의 비율을 선정하여 인장강도를 높일 수 있도록 한 것이다.In addition, the present invention is to increase the tensile strength by selecting the ratio of bisphenol F and bisphenol A.
본 발명은 상기한 효과로 인해 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.The present invention is a very useful invention that can significantly improve the quality and reliability of the environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer due to the above-described effect.
이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention for achieving this effect are as follows.
도 1 은 종래 몰드 변압기의 에폭시 합성수지부 크랙 발생 사진.
도 2 는 본 발명에 적용된 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조공정
구성도.
도 3 은 종래 기술과 본 발명의 인장강도 비교 시험 결과표.
도 4 는 본 발명 비스페놀A 첨가 비율에 따른 인장강도 변화 그래프.
도 5 는 종래 기술과 본 발명의 절연 성능을 비교한 비교표.Figure 1 is a photograph of the epoxy resin crack generation of the conventional mold transformer.
2 is a manufacturing process of the environment-friendly hybrid resin composition for a mold transformer applied to the present invention
Diagram.
Figure 3 is a tensile strength comparison test results table of the prior art and the present invention.
4 is a graph showing changes in tensile strength according to the present invention bisphenol A addition ratio.
5 is a comparison table comparing the insulation performance of the prior art and the present invention.
본 발명에 적용된 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물 및 그 제조방법은 도 2 내지 도 5 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.Eco-friendly hybrid resin composition and a manufacturing method for a mold transformer applied to the present invention is configured as shown in Figs.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The following terms are terms set in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the producer, and their definitions should be made based on the contents throughout the specification.
또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
먼저, 본 발명은 비스페놀F수지에 비스페놀A수지를 첨가한 하이브리드 수지로 기계적 강도를 증대시키는 것이다.First, the present invention is to increase the mechanical strength with a hybrid resin in which bisphenol A resin is added to bisphenol F resin.
이를 위해 본 발명은 주제부와 반응제 및 첨가제가 혼합되어 이루어지는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물에 관한 것으로,To this end, the present invention relates to an eco-friendly hybrid resin composition for a mold transformer, in which a main part, a reactant, and an additive are mixed.
본 발명은 비스페놀F로 구성되는 주제부 50~60중량%가 구비된다.The present invention is provided with 50 to 60% by weight of the main part consisting of bisphenol F.
또한 본 발명은 에프클로로 히드린과 비스페놀A 그리고 수산화나트륨으로 구성되는 반응제 25~30중량%가 구비된다.In addition, the present invention is equipped with a 25 to 30% by weight of a reactive agent consisting of echlorohydrin, bisphenol A and sodium hydroxide.
그리고 본 발명은 가소제로 구성되는 첨가제 10~22중량%:가 포함된 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물을 제공한다.And the present invention provides an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer containing an additive 10 ~ 22% by weight: consisting of a plasticizer.
이때 본 발명에 적용된 상기 가소제는 DOP(다이옥틸프탈레이트)·DOA(다이옥틸아디페이트)·TCP(트라이크레실포스테이트) 중에서 선택된 어느 하나가 사용됨을 특징으로 한다.At this time, the plasticizer applied to the present invention is characterized in that any one selected from DOP (dioctylphthalate), DOA (dioctyl adipate), and TCP (tricresylpostate) is used.
특히 본 발명에 적용된 상기 에프클로로 히드린은 4~8중량%가 바람직하고, 상기 비스페놀A는 15~20중량%가 바람직하고, 상기 수산화나트륨은 1~2중량%가 포함됨이 바람직하다.In particular, the 4% to 8% by weight of the echlorochlorohydrin applied to the present invention is preferable, 15 to 20% by weight of the bisphenol A is preferable, the sodium hydroxide is preferably contained 1 to 2% by weight.
상기 본 발명의 합성비율을 선정 근거는 다음과 같다.The basis for selecting the synthesis ratio of the present invention is as follows.
본 발명에 적용된 상기 비스페놀 F가 50중량% 미만이면 절연 성능이 저하되고, 60중량%를 초과하면 비스페놀 A 첨가 비율 축소에 의한 기계적 강도 저하가 발생되기 때문에 50~60중량%가 좋고, 여기서 상기 비스페놀 F는 55중량%가 포함됨이 최적으로 바람직하다.When the bisphenol F applied to the present invention is less than 50% by weight, the insulation performance is lowered. If the bisphenol F is more than 60% by weight, the mechanical strength decreases due to the reduction of the bisphenol A addition ratio. F is most preferably contained 55% by weight.
또한 본 발명에 적용된 상기 비스페놀 A가 15중량% 미만이거나 20중량% 초과시에는 인장강도가 급격히 저하되기 때문에 비스페놀 A는 15~20중량%가 좋고, 여기서 상기 비스페놀 A는 18중량%가 포함됨이 최적으로 바람직하다.In addition, when the bisphenol A applied in the present invention is less than 15% by weight or more than 20% by weight, bisphenol A is preferably 15 to 20% by weight because the tensile strength is sharply reduced, where the bisphenol A is optimally contained 18% by weight. desirable.
그리고 본 발명에 적용된 상기 에피클로로 히드린이 4중량% 미만이면 비스페놀 A와 미반응기 증가로 부반응 발생하고, 8중량% 이상이면 중합체중 에피클로로히드린 비율 증가에 따른 비스페놀 A 비율 감소로 인한 기계적 강도 저하로 인해 상기 에프클로로 히드린은 4~8중량%가 좋고, 여기서 상기 에프클로로 히드린은 7중량%가 포함됨이 최적으로 바람직하다.And if the epichlorohydrin applied to the present invention is less than 4% by weight bisphenol A and side reactions due to the increase in unreacted groups, if more than 8% by weight of mechanical strength due to the decrease in the bisphenol A ratio with increasing epichlorohydrin ratio in the polymer Due to the deterioration of the 4% by weight to 8% by weight of the echlorohydrin is preferably, it is optimal that 7% by weight of the echlorohydrin is included.
또한 본 발명에 적용된 상기 수산화 나트륨이 1중량% 미만이면 비스페놀 A의 미반응기 증가로 부반응이 발생하고, 2중량% 이상이면 과반응으로 증기 과다 발생에 따른 수지 내부 기포가 증대되기 때문에 상기 수산화나트륨은 1~2중량%가 좋고, 여기서 상기 수산화나트륨은 1.5중량%가 포함됨이 최적으로 바람직하다.In addition, when the sodium hydroxide applied in the present invention is less than 1% by weight, a side reaction occurs due to an increase in the unreacted group of bisphenol A, and when it is 2% by weight or more, the internal bubbles of the resin due to the excessive steam generation are increased, so the sodium hydroxide is 1 to 2% by weight is good, where the sodium hydroxide is most preferably contained 1.5% by weight.
그리고 본 발명에 적용된 상기 가소제가 10중량% 미만이면 고온에서 성형성 감소로 수축 현상이 발생하고, 22중량% 이상이면 유연성 증대에 따른 경화 시간 증대 및 제품 강도 저하를 초래하기 때문에 상기 가소제는 10~22중량%가 좋고, 여기서 상기 가소제는 16중량%가 포함됨이 최적으로 바람직하다.And when the plasticizer applied to the present invention is less than 10% by weight, shrinkage occurs due to a decrease in moldability at high temperatures, and when the plasticizer is 22% by weight or more, the curing time increases and product strength decreases due to the increase in flexibility. 22% by weight is preferred, where the plasticizer is most preferably comprised of 16% by weight.
상기한 본 발명의 조성비를 도표로 정리하면 다음 표9와 과 같다.The composition ratio of the present invention described above is summarized in Table 9 as follows.
27%
(25~30%)
27%
(25-30%)
(유해성 저감)Scaling and Substitution
(Hazardous reduction)
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.On the other hand, the present invention may be variously modified and may take various forms in applying the above configuration.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.And it is to be understood that the invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood that.
상기와 같이 구성된 본 발명 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물 및 그 제조방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the effect of the environment-friendly hybrid resin composition and a manufacturing method for a mold transformer of the present invention configured as described above are as follows.
우선, 본 발명은 몰드 변압기의 폐기(소각), 화재 발생 및 제조 단계에서의 유해물질 배출 저감 및 화재 안전성을 확보할 수 있도록 한 것이다.First, the present invention is to ensure the disposal (incineration) of the mold transformer, the generation of fire and the emission of harmful substances at the manufacturing stage and the fire safety.
이를 위해 본 발명에 적용된 도 2 는 본 발명에 적용된 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조공정 구성도이다.Figure 2 applied to the present invention for this purpose is a block diagram of the manufacturing process of the environment-friendly hybrid resin composition for a mold transformer applied to the present invention.
도 3 은 종래 기술과 본 발명의 인장강도 비교 시험 결과표이다.Figure 3 is a tensile strength comparison test results table of the prior art and the present invention.
도 4 는 본 발명 비스페놀A 첨가 비율에 따른 인장강도 변화 그래프이다.4 is a graph showing tensile strength change according to the present invention bisphenol A addition ratio.
도 5 는 종래 기술과 본 발명의 절연 성능을 비교한 비교표이다.5 is a comparison table comparing the insulation performance of the prior art and the present invention.
상기한 본 발명의 주제부와 반응제 및 첨가제가 혼합되어 이루어지는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법은 다음과 같다.Method for producing an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer is made of a mixture of the above-described main portion of the present invention, a reactant and an additive is as follows.
우선, 본 발명은 비스페놀A의 촉매제로서의 성질을 중간 반응제로서의 성질로 바꾸기 위해,First, in order to change the property of bisphenol A into a catalyst as an intermediate reactant,
(a) 1차적으로 비스페놀A와 에피클로로히드린을 수산화나트륨과 반응시켜 중간 반응제의 성격을 가진 반응제(비스페놀옥시레인 또는 비스옥시레인)를 제조하는 중합체로 변성하는 단계를 거친다.(a) Firstly, bisphenol A and epichlorohydrin are reacted with sodium hydroxide to denature the polymer to produce a reactive agent (bisphenoloxylane or bisoxylane) having the characteristics of an intermediate reactant.
이때 본 발명은 상기 비스페놀A와 에피클로로히드린을 60~120℃에서 수산화나트륨과 반응시킴을 특징으로 한다.At this time, the present invention is characterized by reacting the bisphenol A and epichlorohydrin with sodium hydroxide at 60 ~ 120 ℃.
즉, 상기 온도가 60℃ 이하일 경우에는 온도가 낮아 반응성이 저하되고, 상기 온도가 120℃ 이상일 경우에는 비스페놀 A의 경화가 진행되어 액상에서 고상으로 변화되므로 수지 역할이 상실되므로 상기 온도는 60~120℃가 바람직하다.That is, when the temperature is 60 ℃ or less, the temperature is low, the reactivity is lowered, when the temperature is more than 120 ℃ hardening of the bisphenol A proceeds to change from the liquid phase to a solid phase, so the role of the resin is lost, the temperature is 60 ~ 120 ℃ is preferred.
(b) 2차적으로 상기 (a)단계에 비스페놀F와 반응제(비스페놀옥시레인 또는 비스옥시레인) 그리고 가소제를 첨가 혼합하여 하이브리드수지를 제조하는 단계를 거친다.(b) Secondly, in step (a), bisphenol F, a reactant (bisphenoloxylane or bisoxylane) and a plasticizer are added and mixed to prepare a hybrid resin.
이때 본 발명은 상기 비스페놀F와 반응제(비스페놀옥시레인 또는 비스옥시레인) 그리고 가소제를 60~100℃에서 혼합 후 주형함을 특징으로 한다.At this time, the present invention is characterized in that the molding after mixing the bisphenol F and the reactive agent (bisphenol oxylane or bisoxylane) and the plasticizer at 60 ~ 100 ℃.
즉, 상기 온도가 60℃ 이하일 경우에는 온도가 낮아 반응성이 저하되고, 상기 온도가 100℃ 이상일 경우에는 혼합단계에서 경화가 진행되어 제품에 주형 불가능하기 때문에 상기 온도는 60~100℃가 바람직하다.That is, when the temperature is 60 ° C or less, the temperature is low and the reactivity is lowered. When the temperature is 100 ° C or more, since the curing proceeds in the mixing step and cannot be cast on the product, the temperature is preferably 60 to 100 ° C.
(c) 상기 (b)단계 이후 하이브리드수지를 혼합 후 주형하는 단계를 거쳐 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물을 제조하게 된다.(c) After the step (b), the hybrid resin is mixed and then molded to prepare an eco-friendly hybrid resin composition for a mold transformer.
특히 본 발명은 상기 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법에서 발생되는 증기 및 에어 제거를 위해 진공을 상향 조정하게 된다.In particular, the present invention is to adjust the vacuum up to remove the steam and air generated in the manufacturing method of the environment-friendly hybrid resin composition for the mold transformer.
이때 상기 진공은 6mbar 이하가 되도록 함이 바람직하다.At this time, the vacuum is preferably to be 6mbar or less.
즉, 본 발명은 에피클로로히드린과 몰드 변압기 도체인 알루미늄과 반응시 수소 가스 및 다량의 증기 및 AIR가 발생하는데 이를 제거하지 않으면 권선 내부에 기공으로 인한 절연 성능이 저하된다. 그래서 종래 기술 대비 진공도를 높여 발생되는 가스등을 제거하여 절연 성능을 향상 시키기 위해 상기 진공은 6mbar 이하가 되도록 한다.That is, the present invention generates hydrogen gas, a large amount of steam and AIR when reacting with epichlorohydrin and aluminum, which is a mold transformer conductor, and if not removed, insulation performance due to pores in the winding is reduced. Therefore, to remove the gas generated by increasing the degree of vacuum compared to the prior art, the vacuum is to be 6mbar or less to improve the insulation performance.
이때 상기 진공이 6mbar 이상이 되면 기포 및 공기가 완전 제거되지 않아 제품내 기포가 존재하기 때문에 상기 진공은 6mbar 이하가 되도록 함이 바람직하다.In this case, when the vacuum is 6 mbar or more, since the bubbles and air are not completely removed and bubbles exist in the product, the vacuum is preferably 6 mbar or less.
상기한 결과 본 발명은 다음 표10과 같은 효과를 얻게 되었다.As a result, the present invention has the following effects as shown in Table 10.
종래 기존품 대비 유해성 저감 물질로 변경Changed to hazardous materials compared to conventional products
1) 유해성 높은 에피클로로 히드린 사용량 저감 (25~30% → 4~8%)1) Reduction of the use of highly harmful epichlorohydrin (25 ~ 30% → 4 ~ 8%)
2) 포름알데히드 사용 배제2) elimination of formaldehyde
3) 주제 및 촉매제를 유해성이 낮은 비스페놀 F와 비스페놀 A로 적용3) Applying the main agent and catalyst as bisphenol F and bisphenol A with low harmfulness
한편, 본 발명은 에폭시 수지의 배합 재료 변경에 따른 기계적 강도를 증대시키는 것으로, 본 발명은 기계적 강도를 증대시키는 최적의 배합 재료를 선정한 것이다.On the other hand, the present invention is to increase the mechanical strength according to the change of the compounding material of the epoxy resin, the present invention is to select the optimum compounding material to increase the mechanical strength.
즉, 몰드 주형용으로 사용하는 에폭시 수지의 종류는 표11과 같이 비스페놀 A와 비스페놀 F, 노볼락이 있으며 표11의 특성과 같이 비스페놀 A가 가장 기계적 강도가 높음에도 몰드 변압기용으로는 비스페놀 F와 노볼락만 사용되어져 왔으며 이들 중에서도 점도가 상대적으로 높아 경화 시간이 짧음에 따른 공정시간 단축이 가능한 노볼락이 가장 많이 사용되어져 왔다.(몰드 변압기용 에폭시 수지의 권장 점성 : 1500~3500mPas @ 25°C 이하)That is, the types of epoxy resins used for mold casting are bisphenol A, bisphenol F and novolac as shown in Table 11, and bisphenol F and bisphenol F are used for mold transformers even though bisphenol A has the highest mechanical strength as shown in Table 11. Only novolacs have been used, and among them, novolacs have been used the most because they have a relatively high viscosity and can shorten the process time due to short curing time. (Recommend viscosity of epoxy resin for mold transformer: 1500 ~ 3500mPas @ 25 ° C Below)
상기 비스페놀 A가 사용되지 못한 이유는 점도가 타 수지 대비 월등히 높아 권선내 침투가 원활하지 않고 경화 시간이 급격히 짧아 반응기내 잔류하고 있는 기포가 외부로 완전하게 빠져 나오기 못하기 때문에 절연 성능 저하가 발생 되기 때문이다. The reason why the bisphenol A was not used is that the viscosity is much higher than that of other resins, so that the penetration in the winding is not smooth and the curing time is so short that bubbles remaining in the reactor do not completely escape to the outside, resulting in poor insulation performance. Because.
그래서 장기간 높은 절연 성능을 유지해야 하는 몰드 변압기에 적용하기에 부적합하였다.This makes them unsuitable for applications with mold transformers that must maintain high insulation performance over long periods of time.
하지만 본 발명은 비스페놀 A의 타 수지와의 합성 가능한 특성과 주제의 종류를 기존 노볼락보다 점도가 낮은 비스페놀 F로 변경하여 혼합된 수지의 전체적인 점도는 기존 노볼락 수준을 유지시켜 기포의 발생을 억제 시킴에 따른 절연 성능은 유지 시키고 기계적 강도는 증가 시켰다.(표11 및 도 3 참조)However, according to the present invention, bisphenol A is synthesized with other resins and the type of the subject is changed to bisphenol F having a lower viscosity than that of the conventional novolac, and thus the overall viscosity of the mixed resin is maintained at the existing novolak level to suppress bubbles. Insulation performance was maintained and mechanical strength was increased (see Table 11 and Figure 3).
(mPas, 25°C)Viscosity_Viscosity
(mPas, 25 ° C)
간접법 : 기본 에폭시 수지 + 비스페놀 A 중합
(비스페놀 A가 촉매제로 작용하여
다른 에폭시 수지와 합성 가능)Direct method: bisphenol A + epichlorohydrin (catalyst)
Indirect Method: Basic Epoxy Resin + Bisphenol A Polymerization
(Bisphenol A acts as a catalyst
Can be synthesized with other epoxy resins)
N/㎟100-110
N / mm2
N/㎟70-80
N / mm2
(종래기술)Novolac
(Prior Art)
기타 반응제Direct method: novolac + epichlorohydrin (catalyst) +
Other reactants
N/㎟71.3
N / mm2
비스페놀 F
+
비스페놀 AThe present invention
Bisphenol F
+
Bisphenol A
또 한편, 본 발명 비스페놀 F와 비스페놀 A의 비율 선정 이유는 다음과 같다.In addition, the reason for ratio selection of bisphenol F and bisphenol A of this invention is as follows.
즉, 비스페놀 F에 비스페놀 A 첨가 비율을 변경하여 시험 결과 비스페놀 A의 함량이 증가하면 인장강도는 증가하는 경향을 띄었다. 하지만 비스페놀 A의 함량이 20중량%를 초과하는 시점부터는 인장강도는 급격히 감소하는 경향을 나타내었다.(도4)In other words, when the bisphenol A addition ratio was changed to bisphenol F and the bisphenol A content increased, the tensile strength tended to increase. However, from the time when the content of bisphenol A exceeds 20% by weight, the tensile strength tended to decrease rapidly (Fig. 4).
이는 비스페놀 A가 비스페놀 F 수지 대비 월등히 높은 점도를 가지는데 따른 문제점으로 비스페놀 A의 함량이 20중량%이하일 경우는 몰드 변압기의 높은 경화로 온도로 인해 변압기 주형에 적합한 점도가 유지 되는 반면 20중량%를 초과 할 경우 정해진 경화 시간내에 경화 온도를 높게 유지하여도 수지 전체의 점도를 낮추는 데는 한계가 있어 반응기 내 잔류하고 있는 기포로 인해 에폭시 수지의 인장 응력이 증가하여 특성이 저하된 것으로 분석 되었다.This is a problem because bisphenol A has a much higher viscosity than bisphenol F resin. If the content of bisphenol A is less than 20% by weight, the viscosity of the mold transformer is maintained due to high curing of the mold transformer, while the viscosity is suitable for the transformer mold. When exceeded, even if the curing temperature is maintained within a predetermined curing time, there is a limit to lowering the viscosity of the entire resin. As a result, bubbles remaining in the reactor increase the tensile stress of the epoxy resin, thereby deteriorating the characteristics.
이때 경화시간을 증가시키면 비스페놀 A의 비율을 더 증가 시킬 수는 있으나 이는 공정시간 증대에 따른 제품 가격 상승이 발생함으로 제품 가격 경쟁력의 하락으로 이어질 수 있어 바람직하지 않다.In this case, increasing the curing time may increase the ratio of bisphenol A, but this is not preferable because it can lead to a decrease in product price competitiveness due to an increase in product price due to increased process time.
또 한편, 본 발명 에폭시 합성 수지 반응 과정에서 발생되는 증기 및 AIR 제거를 위한 진공도 상향 조정은 다음과 같다.On the other hand, the vacuum degree upward adjustment for removing steam and AIR generated during the epoxy synthetic resin reaction process of the present invention is as follows.
즉, 본 발명은 에피클로로히드린과 몰드 변압기 도체인 알루미늄과 반응시 수소 가스 및 다량의 증기, AIR가 발생하는데 이를 제거하지 않으면 권선 내부에 기공으로 인한 절연 성능이 저하된다. 그래서 타사 대비 진공도를 높여 발생되는 가스등을 제거 하여 아래 표12와 같이 절연 성능을 향상 시켰다. That is, the present invention generates hydrogen gas, a large amount of steam, and AIR when reacting with epichlorohydrin and aluminum which is a mold transformer conductor. If this is not removed, insulation performance due to pores in the winding is reduced. Therefore, by removing the gas generated by increasing the vacuum degree compared to other companies, the insulation performance is improved as shown in Table 12 below.
(기존 대비 10%이상 고진공 실시)6 mbar or less
(More than 10% higher vacuum)
상기한 본 발명은 진공이 6mbar 이상이 되면 기포 및 공기가 완전 제거되지 않아 제품내 기포가 존재하기 때문에 상기 진공은 6mbar 이하가 되도록 함이 바람직하다.In the present invention described above, when the vacuum is 6 mbar or more, bubbles and air are not completely removed, and thus the vacuum is preferably 6 mbar or less because there are bubbles in the product.
본 발명 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물 및 그 제조방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.The technical idea of the eco-friendly hybrid resin composition for a mold transformer of the present invention and a method of manufacturing the same are actually capable of repeating the same result, and in particular, by implementing the present invention, it is possible to promote technology development and contribute to industrial development, which is worth protecting. There is enough.
Claims (5)
비스페놀F로 구성되는 주제부 50~60중량%;
에프클로로 히드린과 비스페놀A 그리고 수산화나트륨으로 구성되는 반응제 25~30중량%; 및
가소제로 구성되는 첨가제 10~22중량%:가 포함됨을 특징으로 하는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물.
The present invention relates to an environment-friendly hybrid resin composition for a mold transformer, in which a main part, a reactant, and an additive are mixed.
50 to 60% by weight of a major portion consisting of bisphenol F;
25-30% by weight of a reactive agent consisting of echlorohydrin, bisphenol A and sodium hydroxide; And
10 ~ 22% by weight of an additive consisting of a plasticizer: Eco-friendly hybrid resin composition for a mold transformer, characterized in that it contains.
상기 에프클로로 히드린은 4~8중량%;
상기 비스페놀A는 15~20중량%; 및
상기 수산화나트륨은 1~2중량%가 포함됨을 특징으로 하는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물.
The method according to claim 1,
Ephchlorohydrin is 4 to 8% by weight;
The bisphenol A is 15 to 20% by weight; And
The sodium hydroxide is an eco-friendly hybrid resin composition for a mold transformer, characterized in that containing 1 to 2% by weight.
비스페놀A의 촉매제로서의 성질을 중간 반응제로서의 성질로 바꾸기 위해,
(a) 1차적으로 비스페놀A와 에피클로로히드린을 수산화나트륨과 반응시켜 중간 반응제의 성격을 가진 반응제를 제조하는 중합체로 변성하는 단계;
(b) 2차적으로 상기 (a)단계에 비스페놀F와 반응제 그리고 가소제를 첨가 혼합하여 하이브리드수지를 제조하는 단계;
(c) 상기 (b)단계 이후 하이브리드수지를 혼합 후 주형하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법.
The present invention relates to a method for manufacturing an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer, in which a main part, a reactant, and an additive are mixed.
In order to change the property of bisphenol A into a catalyst as an intermediate reactant,
(a) firstly reacting bisphenol A and epichlorohydrin with sodium hydroxide to modify the polymer to produce a reactant having the character of an intermediate reactant;
(b) preparing a hybrid resin by adding and mixing bisphenol F, a reactant and a plasticizer in step (a);
(c) mixing the hybrid resin after the step (b) and molding the mixture; a method of manufacturing an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer, comprising: a.
상기 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법에서 발생되는 증기 및 에어 제거를 위해 진공을 상향 조정함을 특징으로 하는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법.
The method according to claim 3,
The method of manufacturing an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer, characterized in that to adjust the vacuum upward to remove the steam and air generated in the manufacturing method of the environmentally friendly hybrid resin composition for the mold transformer.
상기 진공은 6mbar 이하가 되도록 함을 특징으로 하는 몰드 변압기용 친환경 하이브리드수지 조성물의 제조방법.The method according to claim 4,
The vacuum is a method of producing an environmentally friendly hybrid resin composition for a mold transformer, characterized in that less than 6mbar.
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