JP2004346114A

JP2004346114A - コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いたコイル

Info

Publication number: JP2004346114A
Application number: JP2003141934A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Takeuchi; 彰久竹内
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】高圧コイル等の巻線への含浸性に優れ、かつ硬化後の耐熱衝撃性にも優れたコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物の提供。
【解決手段】（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）液状酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）湿式分級法により得られた、平均粒径５〜２０μｍかつ累積粒度分布における粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下であるシリカ粉末から主としてなることを特徴とするコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いたコイルに係り、特に電子機器に用いられる高圧コイル等の絶縁処理に好適な含浸性に優れ、硬化後の耐熱衝撃性に優れたコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いたコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エポキシ樹脂組成物は自動車に内蔵される点火コイルや、テレビジョン受像機、コンピュータのディスプレイ装置に内蔵されるフライバックトランス等の絶縁処理に広く用いられている。
【０００３】
このような用途に用いられるエポキシ樹脂組成物には、優れた耐熱衝撃性が要求される。このためエポキシ樹脂組成物には水酸化アルミニウムやシリカ等の充填材を添加して、耐熱衝撃性を向上させるのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような充填材の中でも、線膨張係数の低減、機械強度の向上等の点からシリカ粉末が好適に用いられている。一般に充填材の含有量を多くするとそれに応じて耐熱衝撃性も向上するため、できる限り充填材を多く含有させることが好ましい。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１６１１９５号公報
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
上述したようにエポキシ樹脂組成物の耐熱衝撃性を向上させるためには充填材を多量に含有させることが好ましい。しかしながら、充填材としてのシリカ粉末は一般に乾式分級法で分級することにより製造されており、多くの微粉が含まれている。このためエポキシ樹脂組成物に多量のシリカ粉末を含有させると、必然的に微粉の含有量も多くなってしまう。
【０００７】
一般に、点火コイルやフライバックトランス等における二次巻線は直径３０〜６０μｍ程度の銅線を多数巻回して構成しており、このような銅線間のわずかな間隙にエポキシ樹脂組成物中の樹脂成分を含浸させることにより絶縁処理を行っている。
【０００８】
このため、上述したようにエポキシ樹脂組成物にシリカ粉末を多量に含有させるとそれに含まれる微粉の含有量も多くなるため、それらが樹脂成分の含浸に必要な銅線間のわずかな間隙を塞ぎ易くなり、結果として銅線間への樹脂成分の含浸が不十分となり絶縁不良に至ることがある。
【０００９】
このため、従来はエポキシ樹脂組成物の含浸性を確保するためにシリカ粉末の含有量を制限しており、十分な耐熱衝撃性を得ることが困難であった。
【００１０】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであって、含浸性に優れると共に、その硬化物が耐熱衝撃性に優れたコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いたコイルを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記目的を達成しようと鋭意研究を進めた結果、後述のエポキシ樹脂組成物によって上記目的を達成できることを見いだし、本発明を完成したものである。
【００１２】
すなわち、本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）液状酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）平均粒径５〜２０μｍかつ累積粒度分布における粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下であるシリカ粉末から主としてなることを特徴とする。
【００１３】
前記（Ｄ）シリカ粉末は湿式分級法により得られたものであることが好ましく、前記コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物における含有量が６０重量％以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明のコイルは上述したようなコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物で含浸注形したことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物について説明する。
【００１６】
本発明に用いられる（Ａ）液状エポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物であればよく、分子構造、分子量等は特に制限されることなく一般に使用されているものを広く用いることができる。
【００１７】
具体的には、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸のグリシジルエーテル、シクロヘキサン誘導体のエポキシ化により得られるエポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して用いることができる。これらの他に必要に応じて液状のモノエポキシ樹脂を用いることができる。
【００１８】
本発明に用いられる（Ｂ）液状酸無水物としては、分子中に酸無水物基を有するものであれば特に限定されるものではなく、通常エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる酸無水物であれば広く用いることができる。
【００１９】
具体的には、例えばメチルヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、無水フタル酸タイプの誘導体、無水メチルナジック酸無水物等が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して用いることができる。このような（Ｂ）液状酸無水物は、（Ａ）のエポキシ樹脂１当量に対して０．８〜１当量の範囲で配合することが好ましい。
【００２０】
本発明に用いられる（Ｃ）硬化促進剤としては、エポキシ樹脂同士、またはエポキシ樹脂と硬化剤である酸無水物との反応を促進する作用を有するものであればよく、通常エポキシ樹脂の硬化促進剤として用いられるものであれば広く用いることができる。
【００２１】
具体的には、イミダゾール類、アミン類、ホスフィン類等が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して用いることができる。このような硬化促進剤の含有量は、コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物全体の０．１〜０．５重量％とすることが好ましい。含有量が０．１重量％未満では硬化を促進させる効果が低く、逆に０．５重量％を超えるとゲル化が速く進みすぎ、注型性や含浸性が不良となるおそれがある。
【００２２】
本発明に用いられる（Ｄ）シリカ粉末は、平均粒径が５〜２０μｍであって、累積粒度分布における粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下のものである。
【００２３】
本発明では（Ｄ）シリカ粉末として、平均粒径５〜２０μｍ、累積粒度分布で粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下のものを用いることによって、自動車に内蔵される点火コイルやテレビジョン受像機に内蔵されるフライバックトランス等の二次巻線への樹脂成分の含浸を有効に行うことが可能となる。
【００２４】
また、本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物では（Ｄ）シリカ粉末の含有量を多くしても二次巻線への樹脂成分の含浸性を確保することができるため、コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物にシリカ粉末を多量に含有させることが可能であり、結果として硬化物の耐熱衝撃性も十分に確保することができる。
【００２５】
本発明における（Ｄ）シリカ粉末としては、平均粒径が５〜１０μｍ、累積粒度分布で粒径１μｍ以下の粒子の割合が３％以下であればより好ましい。このようなものを用いることにより、さらに含浸性および耐熱衝撃性に優れたコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物とすることができる。
【００２６】
このような（Ｄ）シリカ粉末は、湿式分級法により得られたものであることが好ましい。湿式分級法により得られるシリカ粉末の説明に先立ち、まず乾式分級法により得られるシリカ粉末について説明する。
【００２７】
乾式分級法ではまず原石を乾式ミルで粉砕し、これをふるいで分級し所定の粒径としている。しかしながら、このような方法では１μｍ以下の微粒子が静電気で大粒径の粒子に付着したまま取れない現象が生じる。また、１μｍ以下の微粒子をふるいで分級するのは技術的にも困難である。このため、乾式分級法により得られるシリカ粉末には１μｍ以下の微粒子が多量に含まれてしまう。
【００２８】
これに対して、湿式分級法では、例えば原石を湿式ミルで粉砕し、これを水等の溶媒が入った沈殿タンクに入れて沈殿させ、沈殿タンクの底部に沈殿したシリカ粉末を回収し、乾燥して所定の粒径のシリカ粉末を得ている。このような湿式分級法ではシリカ粉末が溶媒中にあるため、前述した乾式分級法におけるような微粒子が大粒径の粒子に付着したまま取れなくなるという現象を抑制することができる。また、このような方法によれば、沈殿の時間、溶媒の温度管理等により、微粒子を溶媒に浮遊させて分離することも可能であるため、１μｍ以下の微粒子を精度良く除去することができる。
【００２９】
このようなことから、本発明においては（Ｄ）平均粒径５〜２０μｍかつ累積粒度分布における粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下のシリカ粉末として、湿式分級法により得られたものを用いることが好ましい。
【００３０】
湿式分級法により得られ、平均粒径５〜２０μｍかつ累積粒度分布における粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下のシリカ粉末としては、例えばクリスタライトＡ−１、ヒューズレックスＥ−１（いずれも（株）龍森製、商品名）を用いることができる。
【００３１】
本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物における（Ｄ）シリカ粉末の含有量は６０重量％以上とすることが好ましい。このような含有量とすることにより、その硬化物の耐熱衝撃性を向上させることができる。本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物では、上述したように（Ｄ）シリカ粉末の平均粒径および１μｍ以下の微粒子の量を適切に制御しているため含浸性に優れており、（Ｄ）シリカ粉末を上述したように多量に添加した場合であっても十分な含浸性を確保することができる。
【００３２】
また、コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物における（Ｄ）シリカ粉末の含有量は８０重量％以下とすることが好ましい。（Ｄ）シリカ粉末を８０重量％を超えて添加しても、コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物の硬化物の耐熱衝撃性はあまり向上せず、かえってコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物の粘度が上昇する等、作業性が低下するためである。
【００３３】
本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物は、上述した（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）液状酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）平均粒径５〜２０μｍかつ累積粒度分布における粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下であるシリカ粉末を必須成分とし、これらを十分に混合することにより得られる。本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物では、上述したものの他に本発明の目的に反しない範囲においてカップリング剤、消泡剤、顔料、その他の成分を添加してもよい。
【００３４】
本発明のコイルは、上述したようなコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を常法によりコイルに含浸、注形することにより製造されるものである。
【００３５】
コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を用いて製造されるコイルは特に限定されるものではないが、特に巻線の直径が細く、巻線の巻数が多いコイルの製造に用いると有効である。
【００３６】
このようなものとしては、例えば自動車に内蔵される点火コイル、テレビジョン受像機やコンピュータのディスプレイ装置に内蔵されるフライバックトランス等が挙げられる。
【００３７】
これら点火コイルやフライバックトランス等では、特に高圧コイルとなる二次巻線が直径３０〜６０μｍ程度の銅線を多数巻回して構成されており、このようなものへの絶縁処理には含浸性に優れたコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物が求められる。本発明のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物は含浸性に優れるため、このような二次巻線内にも十分に樹脂成分を含浸させることができ、かつ硬化後の耐熱衝撃性も十分に確保することが可能である。
【００３８】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１００重量部、メチルテトラヒドロ無水フタル酸３５重量部、硬化促進剤としてのベンジルジメチルアミン０．５重量部、湿式分級法により得られた平均粒径が１１μｍ、かつ累積粒度分布で粒径１μｍ以下の微粒子が３．０％であるシリカ粉末クリスタライトＡ−１（（株）龍森製、商品名）３００重量部を混合しコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００４０】
（実施例２）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１００重量部、メチルテトラヒドロ無水フタル酸８５重量部、硬化促進剤としてのベンジルジメチルアミン０．５重量部、湿式分級法により得られた平均粒径が５μｍ、かつ累積粒度分布で粒径１μｍ以下の微粒子が３．８％であるシリカ粉末クリスタライトＶＸ−Ｓ２（（株）龍森製、商品名）３００重量部を混合しコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００４１】
（比較例１）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１００重量部、メチルテトラヒドロ無水フタル酸８５重量部、硬化促進剤としてのベンジルジメチルアミン０．５重量部、乾式分級法により得られた平均粒径１０μｍ、かつ累積粒度分布で粒径１μｍ以下の微粒子が７．７％であるシリカ粉末ＨＡＮ−ＳＩＬグレードＣ−４０（ＫＯＳＥＭ社製、商品名）３００重量部を混合しコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００４２】
（比較例２）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル１００重量部、メチルテトラヒドロ無水フタル酸８５重量部、硬化促進剤としてベンジルジメチルアミン０．５重量部、乾式分級法により製造された平均粒径１０μｍ、かつ累積粒度分布で粒径１μｍ以下の微粒子が７．７％であるシリカ粉末ＨＡＮ−ＳＩＬグレードＣ−４０（ＫＯＳＥＭ社製、商品名）１５０重量部を混合しコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を得た。
【００４３】
実施例１、２および比較例１、２のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物の製造に用いたシリカ粉末の平均粒径、累積粒度分布での１μｍ以下の微粒子の含有率を表１にまとめて示す。
【００４４】
次に、実施例１、２および比較例１、２のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物について、濾紙法により含浸性を評価すると共に、その硬化物の線膨張係数の測定およびワッシャー法による耐熱衝撃性の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４５】
なお、濾紙法による含浸性の評価は、濾紙５Ｃ（東洋濾紙社製、商品名）を８分割に折り、その中にそれぞれのコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を入れ、この状態で台座に設置しオーブン中で１００℃、３時間の熱処理を行い、その間に濾紙から滴下した樹脂成分の量を測定した。耐熱衝撃性の評価は、ＪＩＳＣ２１０５（１９９９年版）中の付属書２、項目３に記載された「耐クラック性」に基づいて行った。
【００４６】
また、テレビジョン受像機に用いられるフライバックトランスの二次巻線に実施例１、２および比較例１、２のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を含浸、硬化させて、二次巻線への含浸性を評価した。なお、二次巻線の直径は４０μｍ、巻数は１０００ターン／セクションであり、それらにコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物を含浸、硬化させた後、その切断面を顕微鏡で観察して含浸性（％）を評価した。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【表２】

【００４９】
表１、表２から明らかなように、実施例１、２のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物は比較例１、２のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物に比べて含浸性に優れており、また耐熱衝撃性についても比較例のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物と同様あるいはそれ以上の耐熱衝撃性を有することが認められた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明では、コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物に含有されるシリカ粉末の平均粒径および微粒子の含有量を適切に制御することで、その含浸性を向上させたうえで、硬化物の耐熱衝撃性も維持することが可能となり、信頼性に優れたコイルの製造が可能となる。

Claims

（Ａ）液状エポキシ樹脂、（Ｂ）液状酸無水物、（Ｃ）硬化促進剤および（Ｄ）平均粒径５〜２０μｍかつ累積粒度分布における粒径１μｍ以下の粒子の割合が４％以下であるシリカ粉末から主としてなることを特徴とするコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物。
前記（Ｄ）シリカ粉末は湿式分級法により得られたものであることを特徴とする請求項１記載のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物。
前記コイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物における（Ｄ）シリカ粉末の含有量が６０重量％以上であることを特徴とする請求項１または２記載のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物。
請求項１乃至３のいずれか１項記載のコイル含浸注形用エポキシ樹脂組成物で含浸注形したことを特徴とするコイル。