JP2001002740A - 電気絶縁用樹脂組成物及び電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱温度及び熱伝導率が高く、耐クラック性
及び空乾性が良好であり、更に電気絶縁処理した電気機
器から発生する臭気を低減させた電気絶縁用樹脂組成物
並びに耐熱性、熱放散性及び耐クラック性が良好であ
り、発生する臭気を低減させた電気機器を提供する。 【解決手段】 （Ａ）不飽和二塩基酸、飽和酸及びエー
テル結合を有するアルコールを含む混合物を用いて脱水
縮合反応を開始し、更に脱水縮合反応させて得られる不
飽和ポリエステル、（Ｂ）２−ヒドロキシエチルメタク
リレートを含む架橋性モノマー及び（Ｃ）硬化剤を含有
してなる電気絶縁用樹脂組成物並びにこの電気絶縁用樹
脂組成物を用いて電気絶縁処理されてなる電気機器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気絶縁用樹脂組
成物及び電気機器に関し、さらに詳しくは不飽和ポリエ
ステル樹脂を主成分とする電気絶縁用樹脂組成物及びこ
の電気絶縁用樹脂組成物を用いて電気絶縁処理されてな
る電気機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータ、トランス等の電気機器
は、鉄コアの固着又は防錆、コイルの絶縁又は固着等を
目的として、電気絶縁用樹脂組成物（以下、コイル含浸
用樹脂組成物ともいう）で処理されている。電気絶縁用
樹脂組成物には、ベース樹脂を芳香族系や脂肪族系の非
反応性希釈剤に溶解した溶剤形と、ベース樹脂を反応性
希釈剤に溶解した無溶剤形がある。無溶剤形の反応性希
釈剤には、これまでスチレンモノマー又はビニルトルエ
ン等のスチレン誘導体が用いられてきたが、特有の強い
臭いや、皮膚に炎症を起こす場合があり、適切な取扱い
が必要となる。

【０００３】このため、安全性向上、環境改善にも役立
つ非スチレン系又はスチレン低減のコイル含浸用樹脂組
成物が求められるようになってきている。また、近年の
電気機器は、小型、軽量化、高出力化が進んだため、蓄
熱温度がより高くなり、これに使用される変圧器や回転
機のコイルには、より高い耐熱性が求められている。特
に、電子レンジ、インバータエアコンなどの電気機器に
用いられる変圧器やリアクトルコイルは、運転時に過大
な負荷により発生した熱が放散されずに蓄熱され電気機
器の温度が上昇することがあるので、電気絶縁用樹脂組
成物にもより高い耐熱性が求められる。

【０００４】このことから、不飽和ポリエステルとし
て、ジシクロペンタジエニルモノマレートを用いた不飽
和ポリエステルを使用し、これに架橋性モノマー及び硬
化剤として有機過酸化物、さらに必要に応じて硬化促進
剤を配合した電気絶縁用樹脂組成物が用いられていた。
なお、架橋性モノマーとしては、スチレン、ビニルトル
エン、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類
などが挙げられる。また、電気機器の運転時に生ずる発
熱による温度上昇を小さくするため、熱伝導率を高め大
気雰囲気中への熱放散性を向上させるために、無機充填
剤を配合しているが、電気機器が室外で使用される場
合、苛酷な熱衝撃を伴うため、ヒートサイクル性が良好
な樹脂組成物が要求される。しかし、無機充填剤の配合
量が２０％以上となると、急激な温度変化により、耐ク
ラック性が低下するという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電気絶縁用樹脂組成物
において近年の要求性能を満足すべく、より耐熱温度及
び熱伝導率が高く、耐クラック性が良好であり、更に作
業性の観点からゲル化時間及び空乾性が良好であり、か
つ安全性向上、環境改善の観点から電気絶縁処理した電
気機器から発生する臭気を低減することができる電気絶
縁用樹脂組成物が要求されるようになった。

【０００６】本発明は、耐熱温度及び熱伝導率が高く、
耐クラック性及び空乾性が良好であり、更に電気絶縁処
理した電気機器から発生する臭気を低減させた電気絶縁
用樹脂組成物を提供するとともに、耐熱性、熱放散性及
び耐クラック性が良好であり、発生する臭気を低減させ
た電気機器を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）不飽和
二塩基酸、飽和酸及びエーテル結合を有するアルコール
を含む混合物を用いて脱水縮合反応を開始し、その反応
の途中で、反応液にジシクロペンタジエンを添加して、
更に脱水縮合反応させて得られる不飽和ポリエステル、
（Ｂ）２−ヒドロキシエチルメタクリレートを含む架橋
性モノマー及び（Ｃ）硬化剤を含有してなる電気絶縁用
樹脂組成物に関する。

【０００８】また本発明は、ジシクロペンタジエンを添
加する時期が、反応液の酸価が３０〜１２０のときであ
り、ジシクロペンタジエンを添加する際の反応液の温度
が４０〜２２０℃である前記電気絶縁用樹脂組成物に関
する。また本発明は、前記（Ｂ）成分が、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート１０〜１００重量％とスチレン
又はスチレン誘導体０〜９０重量％を配合してなる架橋
性モノマーである電気絶縁用樹脂組成物に関する。また
本発明は、さらに（Ｄ）無機充填剤を含む前記の電気絶
縁用樹脂組成物に関する。

【０００９】また本発明は、（Ａ）成分の量が、（Ａ）
成分と（Ｂ）成分の総量１００重量部に対して２０〜８
０重量部であり、（Ｂ）成分の量が、（Ａ）成分と
（Ｂ）成分の総量１００重量部に対して２０〜８０重量
部であり、（Ｃ）成分の量が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分
の総量１００重量部に対して０〜６０重量部であり、
（Ｄ）成分の量が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の総量１０
０重量部に対して０．５〜５重量部である前記電気絶縁
用樹脂組成物に関する。さらに本発明は、前記各電気絶
縁用樹脂組成物を用いて電気絶縁処理されてなる電気機
器に関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で用いられる不飽和ポリエ
ステル（Ａ）は、酸成分として、不飽和二塩基酸及び飽
和酸を必須成分とし、アルコール成分としてエーテル結
合を有するアルコールを必須成分とする材料の混合物を
用いて脱水縮合反応を開始し、その途中で、反応液にジ
シクロペンタジエンを添加して、更に脱水縮合反応させ
て得られる。

【００１１】添加する時期は、反応液の酸価が３０〜１
２０となったときが好ましく、添加する際の反応液の温
度は４０〜２２０℃であることが好ましい。添加された
ジシクロペンタジエンは、反応系でシクロペンタジエン
へ２量化し、これが、反応系に存在する不飽和基とDiel
s-Alder反応により反応するものと考えられる。

【００１２】不飽和二塩基酸としては、無水マレイン
酸、マレイン酸、フマル酸などが用いられ、これらは単
独で用いても併用してもよい。また、本発明において、
酸成分として飽和酸を、含まれる不飽和基の量を調節し
て可撓性、耐熱性、耐薬品性などの性質を付与するため
に併用する。飽和酸としては、無水フタル酸、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フ
タル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタ
ル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロフタル
酸、アジピン酸、セバチン酸などの飽和二塩基酸などが
挙げられる。これらは単独で用いても併用してもよい。
不飽和二塩基酸の量は、全酸成分に対して５０〜９５当
量％の範囲で選択されることが好ましい。

【００１３】また、ジシクロペンタジエンの添加量とし
ては、全酸成分の量を１００モル％とて、１０〜６０モ
ル％の範囲で使用することが好ましい。ジシクロペンタ
ジエンの使用量が少なすぎると、空乾性は低下しやす
く、多すぎるとワニス処理後の実機外観にシワが発生す
る傾向がある。

【００１４】エーテル結合を有するアルコール成分とし
ては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコー
ルなどが用いられる。これらは単独で用いても併用して
もよい。

【００１５】アルコール成分としては、エーテル結合を
有するアルコール成分のほかにエーテル結合を持たない
アルコール成分を併用することができる。このようなア
ルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、１，３−ブタンジオール、ネオペンチル
グリコール、グリセリン、１，６−ヘキサンジオールな
どが用いられる。これらは、単独で用いても併用しても
よい。

【００１６】エーテル結合を有するアルコールを使用す
ることにより、可撓性を改善することができる。そのた
めに、エーテル結合を有するアルコール成分の量は、全
アルコール成分中３０〜１００当量％の範囲で使用する
ことが好ましく、７０〜９０当量％の範囲で使用するこ
とがより好ましい。

【００１７】本発明で使用される不飽和ポリエステル
は、不飽和二塩基酸、飽和酸及びエーテル結合を有する
アルコールを必須成分とする材料混合物を脱水縮合反応
させ、好ましくは、酸価が３０〜１２０となったとき、
４０〜２２０℃でジシクロペンタジエンを添加して、更
に脱水縮合反応させて得ることができる。全酸成分１当
量に対して全アルコール成分は１〜１．３当量の範囲で
使用することが好ましい。

【００１８】本発明で使用される架橋性モノマー（Ｂ）
としては、２−ヒドロキシエチルメタクリレートをスチ
レン系不飽和ポリエステルの低臭気化の点から必須成分
とするが、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１０〜
１００重量％とスチレン又はスチレン誘導体９０〜０重
量％を配合したものが好ましい。特に、２−ヒドロキシ
エチルメタクリレート２０〜４０重量％とスチレン又は
スチレン誘導体８０〜６０重量％の混合物とすることが
好ましい。２−ヒドロキシエチルメタクリレートが１０
重量％未満となると、電気絶縁処理した電気機器から発
生する臭気が増加する傾向がある。

【００１９】不飽和ポリエステルと架橋性モノマーとの
配合比は、不飽和ポリエステルと架橋性モノマー合計を
１００重量部として、不飽和ポリエステル２０〜８０重
量部、架橋性モノマー８０〜２０重量部とすることが好
ましく、特に、不飽和ポリエステル３０〜６０重量部、
架橋性モノマー７０〜４０重量部とすることが好まし
い。不飽和ポリエステルの割合が少なすぎると、本発明
における電気絶縁用樹脂組成物に被絶縁物を浸漬し、引
き上げたときの樹脂付着量が少なくなり、コイルの固着
力、熱放散性が低下しやすくなり、逆に多すぎると粘度
が高くなるため、電気絶縁用樹脂組成物の被絶縁物への
含浸性が低下する傾向がある。

【００２０】硬化剤（Ｃ）としては、例えば、ベンゾイ
ルパーオキサイド、ターシャリブチルパーオキサイド、
メチルエチルケトンパーオキサイドなど一般に用いられ
ている有機過酸化物が用いられる。硬化剤は、少ないと
硬化に長時間を要し、多いと硬化が速すぎて作業性が悪
くなるので（タンクライフが短くなるので）、不飽和ポ
リエステル（Ａ）と架橋性モノマー（Ｂ）の総量１００
重量部に対して、０．５〜５．０重量部の範囲で適宜選
定されることが好ましい。

【００２１】無機充填剤（Ｄ）は、電気機器を運転する
ときの放熱性を向上させることを主な目的として必要に
応じて配合される。放熱性の観点からは配合量が多い程
よいが、この配合量が多くなると電気絶縁用樹脂組成物
の粘度が高くなり、含浸性が低下する。このことから、
不飽和ポリエステル（Ａ）及び架橋性モノマー（Ｂ）の
総量を１００重量部とするとき、無機充填剤は６０重量
部を超えない範囲であるのが好ましく、４０重量部を超
えない範囲であるのがより好ましい。一方、放熱性を向
上させるためには、無機充填剤を３０重量部以上配合す
ることが好ましい。無機充填剤の配合量が３０重量部未
満であると熱伝導性が低くなり放熱性が低下する傾向が
ある。無機充填剤としては、炭酸カルシウム、水酸化ア
ルミニウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などが挙
げられる。

【００２２】また電気絶縁用樹脂組成物には、必要に応
じてナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト、ナフテ
ン酸マンガン、ナフテン酸鉛などの硬化促進剤を含有さ
せることができる。硬化促進剤を使用するときは、不飽
和ポリエステル（Ａ）と架橋性モノマー（Ｂ）の総量１
００重量部に対して０．１〜３重量部の範囲で適宜選定
されることが好ましい。

【００２３】本発明になる電気絶縁用樹脂組成物は、電
気絶縁処理のため、電子レンジ、テレビ、ステレオ、ラ
ジカセ、ＣＤ、ＶＴＲ、アダプター等の家電民生用機
器、パソコン、ワープロ、複写機等のＯＡ関連機器など
の電気機器に用いられる各種のトランスの鉄コア及びエ
ナメル銅線の固着、防錆又は運転時のトランスの放熱性
を向上させることなどを目的として、これらに含浸し硬
化させて使用される。

【００２４】

【実施例】次に、本発明を実施例によって説明する。ま
た、実施例及び比較例において、「部」は特に断らない
限り「重量部」を意味する。

【００２５】実施例１〜４ 〔不飽和ポリエステル（Ａ−１）の合成〕無水マレイン
酸２４０部、テレフタル酸１７０部、ジエチレングリコ
ール３３０部及びエチレングリコール５０部を反応釜に
仕込み、窒素ガス気流中で常法に従い脱水縮合反応さ
せ、酸価が８０となったとき、１６０℃でジシクロペン
タジエンを添加して、更に脱水縮合反応させ、酸価が２
０となったところで冷却して不飽和ポリエステル（Ａ−
１）を得た。

【００２６】上記で得たＡ−１成分を、Ｂ−１成分であ
る２−ヒドロキシエチルメタクリレート及びＢ−２成分
であるスチレン、Ｄ成分である平均粒径２０μの二酸化
ケイ素、Ｃ成分である過酸化ベンゾイルを、表１に示す
配合比で攪拌混合して樹脂組成物を得た。

【００２７】比較例１〜６ 〔不飽和ポリエステル（Ａ−２）の合成〕ジシクロペン
タジエン３３０部、無水マレイン酸２３０部及び水４２
部を反応釜に仕込み、窒素ガス気流下に１４０℃で２時
間反応させて、ジシクロペンタジエニルモノマレートを
合成した。次いで、エチレングリコール１７０部、ジエ
チレングリコール１１００部、無水マレイン酸７５０部
及びテレフタル酸２９０部を反応釜に仕込み、窒素ガス
気流中で２００〜２２０℃に昇温し、この範囲に温度を
維持して脱水縮合反応を行わせ、酸価が２０となったと
ころで冷却して不飽和ポリエステル（Ａ−２）を得た。
上記で得たＡ−２成分、上記実施例で得たＡ−１成分、
Ｂ−１成分、Ｂ−２成分、Ｃ成分及びＤ成分を表２に示
す配合比で攪拌混合して樹脂組成物を得た。

【００２８】上記実施例及び比較例で得られた電気絶縁
用樹脂組成物について、ゲル化時間、空乾性、耐熱温
度、剪断接着力、熱伝導率及びこの電気絶縁用樹脂組成
物を用いて電気絶縁処理したトランスの運転時温度上
昇、更に臭気について調べた。その結果を表１に示す。

【００２９】なお、これら特性の試験方法は、以下の通
りである。 ゲル化時間：ＪＩＳ Ｃ−２１０５に準じて測定し
た。 空乾性 鉄ブロック（６３mm×６０mm×２３mm、７６０ｇ）にブ
リキ板を張り合わせ、ブリキ板上に電気絶縁用樹脂組成
物を塗布し、１００℃の乾燥機で加熱し、ブリキ板表面
の組成物のベトツキが感じられなくなるまでの時間を測
定した。

【００３０】耐熱温度 ツイストペア法での寿命評価による耐熱温度。直径１．
０mmの１種ＡＩ−ＥＩＷ（上地がポリアミドイミド、下
地がポリエステルイミドのエナメル銅線）を用い、ＵＬ
−１４４６に準じて耐熱温度を求めた。 剪断接着力 図１〜図３を参照して説明する。図１はストラッカー試
験片の断面図であり、図２はその正面図、図３は側面図
である。２本の直径２．０mm、長さ８０mmのポリエステ
ルエナメル銅線１を直列に配列し、その接合部３を中心
にその周囲を６本の直径２．０mm、長さ４０mmのポリエ
ステルエナメル銅線２で囲み、直径０．４mmのポリエス
テルエナメル銅線４で束ねてＪＩＳ Ｃ−２１０５に準
じてストラッカー試験片を作製し、これに電気絶縁用樹
脂組成物を含浸させ、硬化させたものを用いて、２３℃
での剪断接着力を測定した。

【００３１】熱伝導率 直径５０mm、厚さ１０mmの円盤状の金型内に電気絶縁用
樹脂組成物を注型し、温度１５０℃で３時間硬化させて
試験片を作製し、熱伝導率測定装置（ダイナテック株式
会社製、シーマテック（商品名））を用いて測定した。 運転時温度上昇 コア寸法が８３mm×８０mm×５０mmのトランスのコア内
部に温度センサーを付け、電気絶縁用樹脂組成物を室温
１３３hPaの減圧下に注入し、温度１６０℃で３時間硬
化させた。冷却後、トランスの温度を測定し、１００Ｖ
の電圧を２時間印加した後の温度を再び測定し、電圧印
加前後の温度差から温度上昇を求めた。

【００３２】スチレンガス濃度 電気絶縁用樹脂組成物１０ｇを直径６０mmの金属シャー
レに入れて硬化させたものを試験片とする。４リットル
の丸型缶をフタを空けた状態で１５０℃で２時間熱処理
し、常温まで冷却した後、試験片を入れてフタを閉め、
１２０℃で２時間熱処理した直後にスチレンガス濃度計
（新コスモス電機(株)製、ＸＰ−３１６Ａ型）を用いて
スチレンガス濃度を測定した。

【００３３】耐クラック性 図４ａに示すようにφ１．０mm １種ＡＩ−ＥＩＷを２
本パラに用いてターン間隔１２０mmとして５回ターン
し、これを３回ひねり、図４ｂに示すようなモデルコイ
ル５を作製する。次にこれを、電気絶縁用樹脂組成物へ
５分間含浸し、１０分余滴後、１５０℃で３時間硬化さ
せる。これを試験片として、＋２００℃、１時間〜−３
０℃、１時間のヒートサイクルを５回行い、５本の試験
片のクラック発生の有無を目視で確認した後、電気絶縁
性として、線間の絶縁破壊電圧（B.D.V.）を測定した。
クラックの発生箇所を示す模式図を図５に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】表１及び表２から、本発明の実施例になる
電気絶縁用樹脂組成物は、無機充填剤を混合することに
よって、熱伝導率が上昇し、電気機器の温度上昇を抑制
することができ、ジシクロペンタジエンモノマレートを
用いた不飽和ポリエステルを使用した比較例になる電気
絶縁用樹脂組成物と比較して、無機充填剤を混合した場
合においても耐クラック性の低下が認められず、耐熱
性、空乾性、剪断接着力、熱伝導性が優れていることが
わかる。さらに架橋性モノマーとして、スチレンの他に
２−ヒドロキシエチルメタクリレートを併用することに
よって、電気絶縁処理した電気機器から発生する臭気を
低減することができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明になる電気絶縁用樹脂組成物は、
耐クラック性、耐熱性、剪断接着力が優れ、熱伝導性が
良好であり、かつ電気絶縁処理した電気機器から発生す
る臭気を低減することができる。さらに、本発明の電気
絶縁用樹脂組成物を用いることにより、電気機器の小
型、軽量化が可能となるとともに、電気機器の信頼性向
上、安全性向上及び環境改善に寄与でき、耐クラック
性、耐熱性及び熱放散性が良好で、臭気発生が少なく、
信頼性の高い電気機器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】剪断接着力試験用のストラッカー試験片の断面
図である。

【図２】図１に示したストラッカー試験片の正面図であ
る。

【図３】図１に示したストラッカー試験片の側面図であ
る。

【図４】耐クラック性を評価するためのモデルコイルの
作成方法を示す模式図である。

【図５】耐クラック性を評価するためのモデルコイルに
おいて、クラックの発生箇所を示す模式図である。

【符号の説明】

１ ポリエステルエナメル銅線 ２ ポリエステルエナメル銅線 ３ 接合部 ４ ポリエステルエナメル銅線 ５ モデルコイル ６ クラックの発生箇所

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J027 AB06 AB07 AB13 AB15 AB16 AB17 AB18 AB19 AB23 AB24 AB25 BA02 BA05 BA08 CA14 CA18 CA36 CB03 CB08 CD08 4J029 AA03 AA07 AB07 AC02 AE01 AE18 BA02 BA03 BA04 BA05 BF08 BF09 BF10 CA02 CA06 CB04A CB05A CB06A CD03 GA11 GA13 GA14 GA23 HA01 HB06 JB032 KB04 KB12 KB17 KB23 KD02 KE03 4J032 CA38 CB05 CB07 CE05 CF03 CG07 5G305 AA11 AA13 AB16 AB23 AB24 AB35 AB36 BA09 CA12 CA54 CB04 CB08 CD01 CD08 DA16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）不飽和二塩基酸、飽和酸及びエー
   テル結合を有するアルコールを含む混合物を用いて脱水
   縮合反応を開始し、更に脱水縮合反応させて得られる不
   飽和ポリエステル、（Ｂ）２−ヒドロキシエチルメタク
   リレートを含む架橋性モノマー及び（Ｃ）硬化剤を含有
   してなる電気絶縁用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 ジシクロペンタジエンを添加する時期
   が、反応液の酸価が３０〜１２０のときであり、ジシク
   ロペンタジエンを添加する際の反応液の温度が４０〜２
   ２０℃である請求項１記載の電気絶縁用樹脂組成物。
3. 【請求項３】 （Ｂ）成分が、２−ヒドロキシエチルメ
   タクリレート１０〜１００重量％とスチレン又はスチレ
   ン誘導体０〜９０重量％を配合してなる架橋性モノマー
   である請求項１又は２記載の電気絶縁用樹脂組成物。
4. 【請求項４】 さらに（Ｄ）無機充填剤を含む請求項
   １、２又は３記載の電気絶縁用樹脂組成物。
5. 【請求項５】 （Ａ）成分の量が、（Ａ）成分と（Ｂ）
   成分の総量１００重量部に対して２０〜８０重量部であ
   り、（Ｂ）成分の量が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の総量
   １００重量部に対して２０〜８０重量部であり、（Ｃ）
   成分の量が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の総量１００重量
   部に対して０．５〜５重量部であり、（Ｄ）成分の量
   が、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の総量１００重量部に対し
   て０〜６０重量部である請求項４記載の電気絶縁用樹脂
   組成物。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の電気絶
   縁用樹脂組成物を用いて電気絶縁処理されてなる電気機
   器。