JP2002367432A - 電気絶縁用樹脂組成物及び電気機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低粘度且つ低揺変度で、熱伝導率が高く、更
に長期保管後の沈降した二酸化ケイ素がハードケーキに
ならず、再分散が可能となる樹脂組成物及びこの樹脂組
成物を用いて電気絶縁処理されてなる電気機器を提供す
る。 【解決手段】 不飽和ポリエステル樹脂に、平均粒径２
０μｍ以下の二酸化ケイ素、一次粒子の平均粒径が５０
０ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素及びチタネート系カッ
プリング剤を混合することによって、二酸化ケイ素の沈
降速度を遅くできるため、長期保管後の沈降した二酸化
ケイ素がハードケーキにならず、再分散が可能となる樹
脂組成物。更に、電気機器への含浸性が良好のため、運
転時の電気機器の熱放散性が良好であり、電気機器の温
度上昇を低減できる。

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
ステル樹脂と無機充填剤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。本発明は電気機器絶
縁処理用樹脂組成物に関し、更に詳しくは、モートル、
トランスなどの電気機器用コイルの熱放射性を向上させ
る電気機器絶縁処理用樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータ、トランス等の電気機器は、鉄コ
アの固着または防錆、コイルの絶縁または固着等を目的
として、電気絶縁用樹脂組成物で処理されている。電気
絶縁用樹脂組成物としては、硬化性、空乾性、固着性、
電気絶縁性、経済性などのバランスに優れた不飽和ポリ
エステル樹脂の組成物が広く用いられている。

【０００３】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、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
が上昇する傾向があるため、使用される各材料は、より
耐熱性及び熱放散性が高いものが求められるようになっ
てきた。更に、小型化の要求に伴い、コイルの占積率が
一段と上がった為、含浸性が優れたものが求められるよ
うになってきた。特に、電気絶縁処理により、占積率が
高いコイルを有する電気機器の熱放散性を向上させよう
とする場合、クラックが発生すると、熱伝導率が低い空
気層が出来、コイルの外気への熱放散が著しく低下して
しまい、稼動する電気機器の温度上昇を、期待通りに低
減する事が出来ない。そこで、樹脂組成物の熱伝導率を
上げると共に、コイルへの樹脂組成物の含浸性を向上さ
せ、更に、耐クラック性が優れた樹脂組成物が求められ
る。その結果、稼動する事によって発生した電気機器の
熱が、大気雰囲気中へ放散し易くなり、電気機器の温度
上昇を低減する事が出来る為、電気機器の小型・軽量
化、高出力化が可能となる。また、電気機器の構成部材
が同じ場合、電気機器の信頼性向上に寄与できる。

【０００４】以上より、不飽和ポリエステル樹脂に無機
充填剤を添加させて熱伝導率を高めると共に、電気機器
への含浸性が良好な無機充填剤混合不飽和ポリエステル
樹脂が用いられてきたが、不飽和ポリエステル樹脂に無
機充填剤を混合すると、経日放置により、混合していた
無機充填剤が沈降してハードケーキとなり、再分散が困
難となり、電気絶縁組成物中に占める無機充填剤の含有
量が変化し、熱伝導率が変わってしまい、期待した電気
機器の熱放散性が得られない場合があった。電気絶縁用
樹脂組成物中の無機充填剤の量が多くなると、粘度及び
揺変度が高くなり電気機器への含浸性が低下し熱放散性
が低下すると共に、硬化物皮膜が厚くなり、クラックが
発生し易くなる傾向がある。また、電気絶縁用樹脂組成
物中の無機充填剤の量が少なくなると、含浸性は向上す
るが、樹脂の熱伝導率が低下するため、電気機器の放熱
性が低下する傾向がある。

【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、低粘度、且
つ、低揺変度で、熱伝導率が高く、更に無機充填剤の沈
降速度をかなり遅くさせ、且つ、経日放置によって沈降
した無機充填剤の再分散性が容易な電気絶縁用樹脂組成
物が要求されるようになった。本発明は、低粘度且つ低
揺変度で電気機器への含浸性が良好で、熱伝導率が高
く、電気機器の運転時に発生する熱を放散し易くする事
ができ、更に経日放置による無機充填剤の沈降速度をか
なり遅くさせ、且つ、経日放置によって沈降した無機充
填剤の再分散性が容易な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
電気機器を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、不飽和ポリエステル樹脂に平均粒径２０μｍ以下
の二酸化ケイ素、一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下
の疎水性二酸化ケイ素及びチタネート系カップリング剤
を混合することによって、従来の不飽和ポリエステル樹
脂に平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素及びチタネー
ト系カップリング剤を混合した場合または不飽和ポリエ
ステル樹脂に平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素、一
次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の親水性二酸化ケイ
素及びチタネート系カップリング剤を混合した場合より
も、粘度を低く、且つ、揺変度を低くする事が出来ると
共に、二酸化ケイ素の沈降速度を遅くする事ができ、且
つ、長期保管後に沈降した二酸化ケイ素がハードケーキ
とはならずに再分散が容易に可能であり、電気機器への
含浸性が良好のため、運転時の電気機器の熱放散性が良
好であり、電気機器の温度上昇を低減できることを見出
した。本発明は、次のものに関する。 （１） （Ａ）不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、
（Ｂ）平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素１０〜１０
０重量部、（Ｃ）一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下
の疎水性二酸化ケイ素０．００１〜１０重量部、（Ｄ）
チタネート系カップリング剤０．０１〜１重量部を含有
してなる電気機器絶縁処理用樹脂組成物。 （２） （１）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。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる（Ａ）成分は
不飽和ポリエステルおよび架橋性単量体を含有する。不
飽和ポリエステルは、下記の酸成分及びアルコール成
分、さらに必要に応じて変性成分を反応させて得られ
る。酸成分としては、例えばマレイン酸、無水マレイン
酸、フマル酸等の不飽和酸、フタル酸、無水フタル酸、
イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、
テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘ
キサヒドロ無水フタル酸、アジピン酸、セバチン酸等の
飽和酸、大豆油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、トール油脂肪
酸等の植物油脂肪酸などが用いられる。アルコール成分
としては、例えばプロピレングリコール、エチレングリ
コール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコー
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、トリメチロールプロパン、ペンタエリ
スリトール等が用いられる。変性成分としては、例えば
アマニ油、大豆油、トール油、脱水ヒマシ油、ヤシ油、
ジシクロペンタジエン、シクロペンタジエン等が用いら
れる。架橋性単量体としては、例えばスチレン、ビニル
トルエン、α−メチルスチレン、ターシャリーブチルス
チレン、ジビニルベンゼン、各種アクリル酸エステルお
よび／またはメタクリル酸エステル、各種アリルエステ
ル、各種アリルエーテル等が挙げられる。架橋性単量体
の使用量は、不飽和ポリエステル樹脂２５〜６０重量部
に対して７５〜４０重量部の範囲とされ、これらの総量
は、１００重量部とされる。

【０００８】本発明に用いられる（Ｂ）成分の平均粒径
２０μｍ以下の二酸化ケイ素は、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及び揺変
度が高くなり、含浸性が低下する。このことから、不飽
和ポリエステル樹脂、架橋性モノマー及び平均粒径２０
μｍ以下の二酸化ケイ素の総量を１００重量部とすると
き、平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素は６０重量部
を超えない範囲であるのが好ましく、４５重量部を超え
ない範囲であるのがより好ましい。また、放熱性を向上
させるためには、平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素
を１０重量部以上配合するのが好ましい。平均粒径２０
μｍ以下の二酸化ケイ素の配合量が１０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。
本発明に用いられる（Ｃ）成分の一次粒子の平均粒径が
５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素は、（Ｂ）成分の
平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度を遅く
する事ができ、且つ、長期保管後に沈降した二酸化ケイ
素がハードケーキとはならずに再分散が容易に出来る事
を主な目的として配合される。（Ｂ）成分の平均粒径２
０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度の遅延化及び長期
保管後に沈降した二酸化ケイ素の再分散性の容易化の観
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及び揺変度が高くなり、
含浸性が低下する。このことから、不飽和ポリエステル
樹脂、架橋性モノマー及び平均粒径２０μｍ以下の二酸
化ケイ素及び一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎
水性二酸化ケイ素の総量を１００重量部とするとき、一
次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ
素は１０重量部を超えない範囲であるのが好ましく、５
重量部を超えない範囲であるのがより好ましい。また、
（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈
降速度の遅延化及び長期保管後に沈降した二酸化ケイ素
の再分散性の容易化の観点からは、一次粒子の平均粒径
が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素は０．００１重
量部以上配合するのが好ましい。一次粒子の平均粒径が
５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素の配合量が０．０
０１重量部未満であると、（Ｂ）成分の平均粒径２０μ
ｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度が速くなり、長期保管
後に沈降した二酸化ケイ素がハードケーキとなり、再分
散が困難となる傾向がある。一次粒子の平均粒径が５０
０ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素としては、表面をオク
チルシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルシリコ
ーンオイルまたはヘキサメチルジシラザン等を用いて化
学処理を行い、表面を疎水性にしたものを用いる事が出
来る。

【０００９】本発明に用いられる（Ｄ）成分のチタン系
カップリング剤は、二酸化ケイ素の添加により高くなっ
た粘度及び揺変度の低下を目的に配合される。粘度及び
揺変度の低下の観点からは配合量が多いほど粘度及び揺
変度は低下するが、この配合量が多くなると粘度が低く
なりすぎて、（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸
化ケイ素の沈降速度が速くなり、長期保管後に沈降した
二酸化ケイ素がハードケーキとなり、再分散が困難とな
る傾向がある。また、配合量が少なすぎると粘度及び揺
変度の低下に効果がなく、コイルへの含浸性が低下する
傾向がある。このことから、チタン系カップリング剤の
配合量としては、０．０１〜１重量部の範囲で、特に、
０．０５〜０．５重量部の範囲が好ましい。チタン系カ
ップリング剤としては、チタニウムステアレート、ジ−
ｉ−プロキシチタン ジイソステアレート、（２―ｎ−
ブトキシカルボニルベンゾイルオキシ）トリブトキシチ
タン、２−エチルヘキサノイルオキシトリ（２−プロポ
キシ）チタン（いずれも日本曹達株式会社製）等を用い
ることができる。

【００１０】本発明になる電気機器絶縁処理用樹脂組成
物には、硬化剤として、例えばベンゾインパーオキサイ
ド、アセチルパーオキサイド等のアシルパーオキサイ
ド、ターシャリブチルパーオキサイド、キュメンヒドロ
パーオキサイド等のヒドロパーオキサイド、メチルエチ
ルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサ
イド等のケトンパーオキサイド、ジターシャリブチルパ
ーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のジアルキル
パーオキサイド、ターシャリブチルパーオキシアセテー
ト等のオキシパーオキサイドなどを用いる。硬化剤の添
加量としては、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及
び（Ｄ）成分の総量１００重量部に対して０．１〜５重
量部が好ましい。

【００１１】また、必要に応じて促進剤及び重合禁止剤
を添加することもできる。促進剤としては、例えばナフ
テン酸マンガン、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、
オクテン酸コバルト等が用いられる。重合禁止剤として
は、例えばハイドロキノン、ターシャリブチルカテコー
ル、Ｐ−ベンゾキノン等のキノン類が用いられる。

【００１２】本発明の樹脂組成物はエアコン用ファン、
扇風機、洗たく機等のコンデンサーモートル、テレビ、
ステレオ、コンパクトディスクプレーヤー等の電源トラ
ンス等の電気機器の絶縁処理に適用される。

【００１３】

【実施例】以下実施例により本発明を説明する。下記例
中の部は、重量部を意味する。 製造例１ 不飽和ポリエステル樹脂（Ａ−１）の合成無水マレイン
酸７８４部、テレフタル酸１６６部、イソフタル酸１６
６部、ジエチレングリコール８４７部、エチレングリコ
ール１８６部を反応釜に仕込み、窒素ガス気流中で２０
０〜２２０℃に昇温させ、次に、ジシクロペンタジエン
５２８部を添加し、以下、常法により脱水縮合反応さ
せ、酸価が２０となったところで冷却した。

【００１４】実施例１ 不飽和ポリエステル樹脂（Ａ−１）４５部、スチレン３
５部、平均粒径２μｍの二酸化ケイ素３９部、オクチル
シランで表面処理を行った一次粒子の平均粒径が２０ｎ
ｍの二酸化ケイ素１部、チタニウムステアレート０．１
０部、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混
合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。

【００１５】実施例２ 不飽和ポリエステル樹脂（Ａ−１）４５部、スチレン３
５部、平均粒径１０μｍの二酸化ケイ素３９部、オクチ
ルシランで表面処理を行った一次粒子の平均粒径が２０
ｎｍの二酸化ケイ素１部、チタニウムステアレート０．
１０部、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌
混合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。

【００１６】比較例１ 不飽和ポリエステル樹脂（Ａ−１）４５部、スチレン３
５部、平均粒径２μｍの二酸化ケイ素４０部、チタニウ
ムステアレート０．１０部、及びベンゾイルパーオキサ
イド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を調
製した。

【００１７】比較例２ 不飽和ポリエステル樹脂（Ａ−１）４５部、スチレン３
５部、平均粒径１０μｍの二酸化ケイ素４０部、チタニ
ウムステアレート０．１０部、及びベンゾイルパーオキ
サイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を
調製した。

【００１８】比較例３ 不飽和ポリエステル樹脂（Ａ−１）４５部、スチレン３
５部、平均粒径２μｍの二酸化ケイ素３９部、表面処理
を行わない一次粒子の平均粒径が２０ｎｍの二酸化ケイ
素１部、チタニウムステアレート０．１０部、及びベン
ゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁
用樹脂組成物を調製した。

【００１９】比較例４ 不飽和ポリエステル樹脂（Ａ−１）４５部、スチレン３
５部、平均粒径１０μｍの二酸化ケイ素３９部、表面処
理を行わない一次粒子の平均粒径が２０ｎｍの二酸化ケ
イ素１部、チタニウムステアレート０．１０部、及びベ
ンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶
縁用樹脂組成物を調製した。

【００２０】得られた電気絶縁用樹脂組成物について、
電気絶縁用樹脂組成物の粘度、揺変度、二酸化ケイ素の
沈降性、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の温度上昇と含浸
性を調べた。その結果を表１に示す。

【００２１】なお、これら特性の試験方法は、以下の通
りである。 ワニス粘度、揺変度：ＪＩＳ Ｃ ２１０５に準じて測
定した。 二酸化ケイ素の沈降性：直径１８ｍｍの試験管中にワニ
スを１００ｍｍの高さに入れ、常温で所定期間保管後、
ワニス全体の高さに対する二酸化ケイ素の高さを測定し
た。 沈降した二酸化ケイ素の常態：直径６０ｍｍのマヨネー
ズ瓶にワニスを１００ｍｍの高さに入れ、常温で所定期
間保管後、直径３ｍｍ、高さ２００ｍｍのガラス棒を落
下させ、ガラス棒がマヨネーズ瓶の底まで到達するか否
かを試験した。ガラス棒がマヨネーズ瓶の底まで到達し
た場合をハードケーキ無し、ガラス棒がマヨネーズ瓶の
底まで到達しなかった場合をハードケーキ有りと判断し
た。 沈降した二酸化ケイ素の再分散性：直径３００ｍｍのぺ
−ル缶にワニスを２００ｍｍの高さに入れ、常温で所定
期間保管後、直径２０ｍｍの十字型４枚羽根をぺ−ル缶
の中心に、高さは底から１００ｍｍにセットし、回転数
１０００回転／分の速度で１時間攪拌させ、目視によ
り、沈降した二酸化ケイ素が分散出来た場合を再分散可
能、沈降した二酸化ケイ素が分散出来ない場合を再分散
不可能と判断した。

【００２２】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×５０
ｍｍ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。また、含浸性については、二次側コイ
ルを切断し、コイル断面のエナメル線間を実体顕微鏡で
観察し、樹脂組成物の含浸状態を評価した。

【００２３】粘度、揺変度、二酸化ケイ素の沈降性、沈
降した二酸化ケイ素の常態、沈降した二酸化ケイ素の再
分散性、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の温度上昇と含浸
性を調べた。その結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から本発明の実施例になる電気絶縁用
樹脂組成物は、不飽和ポリエステル樹脂に、平均粒径２
０μｍ以下の二酸化ケイ素、一次粒子の平均粒径が５０
０ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素及びチタネート系カッ
プリング剤を混合することによって、二酸化ケイ素の沈
降速度を遅くできるため、長期保管後の沈降した二酸化
ケイ素がハードケーキにならず、再分散が可能となる樹
脂組成物を見出した。更に、電気機器への含浸性が良好
のため、運転時の電気機器の熱放散性が良好であり、電
気機器の温度上昇を低減できることを見出した。

【００２６】

【発明の効果】本発明になる電気機器絶縁用樹脂組成物
は、電気機器に含浸させて絶縁処理することによって、
熱放散性に優れた電気機器の製造が可能となると共に、
長期保管後に樹脂組成物中の二酸化ケイ素が沈降しても
ハードケーキにならず、再分散が可能であり、生産性を
損なうことなく、電気絶縁処理ができる。更に、電気機
器への含浸性が良好のため、運転時の電気機器の熱放散
性が良好であり、電気機器の温度上昇を低減できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）不飽和ポリエステル樹脂１００重
   量部、（Ｂ）平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素１０
   〜１００重量部、（Ｃ）一次粒子の平均粒径が５００ｎ
   ｍ以下の疎水性二酸化ケイ素０．００１〜１０重量部、
   （Ｄ）チタネート系カップリング剤０．０１〜１重量部
   を含有してなる電気機器絶縁処理用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 請求項１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。