JP2005298765A - アクリル系封止材および封止物 - Google Patents
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Abstract
【課題】 硬化性に優れ、耐熱性、耐久性、熱伝導性、難燃性、絶縁性、および機械的特性といった実用上の要求特性を満たす、産業機器、車両機器などの分野で使用される電気部品に供されるモーターコイルの封止に好適なアクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物を提供すること。
【解決手段】 メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）、難燃剤（ｃ）、および、第三級アミン（ｄ）を含有してなる組成物（Ａ）；並びに、単量体（ａ）、無機充填材（ｂ）、ベンゾイルパーオキサイド（ｅ）、および１０時間半減期温度が９０〜１１０℃である有機過酸化物（ｆ）を含有してなる組成物（Ｂ）からなり；組成物（Ａ）／組成物（Ｂ）の質量比が１０／９０〜９０／１０であるアクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物。
【選択図】なし
【解決手段】 メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）、難燃剤（ｃ）、および、第三級アミン（ｄ）を含有してなる組成物（Ａ）；並びに、単量体（ａ）、無機充填材（ｂ）、ベンゾイルパーオキサイド（ｅ）、および１０時間半減期温度が９０〜１１０℃である有機過酸化物（ｆ）を含有してなる組成物（Ｂ）からなり；組成物（Ａ）／組成物（Ｂ）の質量比が１０／９０〜９０／１０であるアクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物。
【選択図】なし
Description
本発明は、アクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物に関するものであり、詳しくは、硬化性に優れ、耐熱性、耐久性、熱伝導性、難燃性、絶縁性、および機械的特性といった実用上の要求特性を満たす、産業機器、車両機器、および電気部品のいずれかのモーターコイルの封止に好適なアクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物に関する。
近年、自動車や家庭用機器などに使用される電子機器の分野を中心に機器の高密度化、コンパクト化が進み、それに伴いモーター、半導体、コイルなどの内臓部品から発散される熱の放散が大きな課題となっている。そのため、高い熱伝導性と高い電気絶縁性を有する封止材が要求されるようになってきた。これらの性能を向上させるために、アルミナ、シリカをはじめとするセラミックスを高充填した熱伝導性封止材が実用化されている。
この封止材用の樹脂組成物については、エポキシ系樹脂が汎用されている一方、エポキシ基を有するアクリル系樹脂や、エポキシ系樹脂とアクリル系樹脂とを併用した組成物（例えば、特許文献１〜３参照。）のように、アクリル系樹脂が用いられている。
しかしながら、エポキシ系樹脂の場合は、その硬化が逐次の縮合反応であり、硬化後にさらに５〜１０時間のアフターキュアを施す必要があるため硬化時間の短縮に本質的に適合しないといった問題や、エポキシ結合の開環反応に伴って生成する水酸基に由来して吸湿し、封止物にクラックを発生させる要因となるといった問題があった。一方、アクリル系樹脂の場合は、硬化時間の短縮は可能であるが、耐熱性、耐久性、熱伝導性、難燃性、絶縁性、および機械的特性といった実用上の要求特性を十分には満たしていないという問題を残していた。
特開２０００−１５９８６０号公報（特許請求の範囲）
特開平５−２５３６６号公報（特許請求の範囲）
特開２００１−２２６５６２号公報（特許請求の範囲）
本発明の目的は、硬化性に優れ、耐熱性、耐久性、熱伝導性、難燃性、絶縁性、および機械的特性といった実用上の要求特性を満たす、モーターコイルの封止に好適なアクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物を提供することにある。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の２種の組成物からなるアクリル系封止材を使用することによって上記の問題点が解決されることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、
（１）組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）からなるアクリル系封止材であって；
組成物（Ａ）が、メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）１００質量部に対し、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）１００〜４００質量部、難燃剤（ｃ）１〜２０質量部、および第三級アミン（ｄ）０．０５〜５質量部を含有してなり；
組成物（Ｂ）が、メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）１００質量部に対し、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）１００〜４００質量部、ベンゾイルパーオキサイド（ｅ）１〜５質量部、および１０時間半減期温度が９０〜１１０℃である有機過酸化物（ｆ）０．０５〜５質量部を含有してなり；
組成物（Ａ）／組成物（Ｂ）の質量比が１０／９０〜９０／１０であるアクリル系封止材、
（２）有機過酸化物（ｆ）が、パーオキシエステル系又はパーオキシケタール系である前記（１）に記載のアクリル系封止材、
（３）組成物（Ｂ）が、さらに、難燃剤（ｃ）１０質量部以下を含有する前記（１）又は（２）に記載のアクリル系封止材、
（４）組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）の６０℃における粘度が、双方とも１０〜１００Ｐａ・sである前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のアクリル系封止材、
（５）モーターコイルに使用される前記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のアクリル系封止材、並びに
（６）前記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のアクリル系封止材を重合硬化させてなるアクリル系封止物、
に関する。
（１）組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）からなるアクリル系封止材であって；
組成物（Ａ）が、メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）１００質量部に対し、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）１００〜４００質量部、難燃剤（ｃ）１〜２０質量部、および第三級アミン（ｄ）０．０５〜５質量部を含有してなり；
組成物（Ｂ）が、メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）１００質量部に対し、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）１００〜４００質量部、ベンゾイルパーオキサイド（ｅ）１〜５質量部、および１０時間半減期温度が９０〜１１０℃である有機過酸化物（ｆ）０．０５〜５質量部を含有してなり；
組成物（Ａ）／組成物（Ｂ）の質量比が１０／９０〜９０／１０であるアクリル系封止材、
（２）有機過酸化物（ｆ）が、パーオキシエステル系又はパーオキシケタール系である前記（１）に記載のアクリル系封止材、
（３）組成物（Ｂ）が、さらに、難燃剤（ｃ）１０質量部以下を含有する前記（１）又は（２）に記載のアクリル系封止材、
（４）組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）の６０℃における粘度が、双方とも１０〜１００Ｐａ・sである前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のアクリル系封止材、
（５）モーターコイルに使用される前記（１）〜（４）のいずれか１つに記載のアクリル系封止材、並びに
（６）前記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のアクリル系封止材を重合硬化させてなるアクリル系封止物、
に関する。
本発明により、硬化性に優れ、耐熱性、耐久性、熱伝導性、難燃性、絶縁性、および機械的特性といった実用上の要求特性を満たす、モーターコイルの封止に好適なアクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物が提供される。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
本発明のアクリル系封止材は、上記した組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）からなり、これらを適当な条件下で混合および／又は混練することで一次硬化を行い、さらにいわゆるアフターキュアと呼ばれる二次硬化を行うことによってアクリル系封止物を得ることができる。
本発明で用いる組成物（Ａ）を構成する単量体（ａ）は、メタクリル酸メチルを５０質量％以上含むことが必要であり、５５質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましい。単量体（ａ）中のメタクリル酸メチルの含量が５０質量％未満であると、組成物（Ａ）の粘度が上昇し、細部充填性が低下するので好ましくない。また、単量体（ａ）には、封止物の要求物性等を向上させる目的でメタクリル酸メチルと共重合可能な他の単官能性不飽和単量体や多官能性単量体を５０質量％以下の割合で含有させることができる。
上記で、メタクリル酸メチルと共重合可能な他の単官能性不飽和単量体の例としては、１分子中の炭素原子数が２〜１８の一価アルコール又は一価フェノールとアクリル酸又は（メタ）アクリル酸とのエステル、一分子中の炭素原子数が２〜４のアルコールとアクリル酸又は（メタ）アクリル酸とのモノエステル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、スチレン、α―メチルスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、弗化ビニリデン、エチレン、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、ブタジエン、グリシジルメタクリレートなどを挙げることができ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができ、目的や用途に応じて適宜選択することができる。
上記で、メタクリル酸メチルと共重合可能な他の多官能性単量体の例としては、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジビニルベンゼン、ジアリールフタレート、ジアリールマレート、ジビニルアジペート、アリールアクリレート、アリールメタクリレート、トリアリールシアヌレート、トリアリールイソシアヌレートのように、アクリル酸および／又はメタクリル酸とエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリ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、１，６−ヘキサンジオール、テトラメチロールメタン、ジメチロールエタン、トリメチロールエタン、ジメチロールプロパン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの多官能不飽和単量体との多価エステル、ジビニルベンゼン、トリアリルイソシアヌレートなどの多官能性不飽和単量体などを挙げることができ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができ、目的や用途に応じて適宜選択することができる。
なお、本発明で用いる単量体（ａ）には、粘度等の調節のため、メタクリル酸メチルを主体とする単量体から形成される重合体を混合してもよい。従って、単量体（ａ）には、その一部を重合体として溶解含有するシラップも包含される。混合させる重合体は、必ずしも１種類の重合体である必要はなく、得られるアクリル系封止物の要求特性を損なわない範囲内において、組成あるいは分子量分布を異にする複数の種類の重合体のブレンド物であってもよい。また、該重合体を含有させる方法としては、例えば、ビーズ状、ペレット状などの重合体を単量体に直接溶解させる方法、単量体を低い重合率まで重合させておく方法等を挙げることができる。
組成物（Ａ）を構成する無機充填材（ｂ）は、酸化アルミニウムを５０質量％以上含むことが必要であり、６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。無機充填材（ｂ）中の酸化アルミニウムの含量が５０質量％未満であると、熱伝導性が低下するので好ましくない。また、無機充填材（ｂ）には、封止物の要求物性等を向上させる目的で酸化アルミニウム以外の無機充填材を５０質量％以下の割合で含有させることができる。
上記で、酸化アルミニウム以外の無機充填材の例としては、シリカ、アタパルジャイト、カオリンクレー、火山灰、カーボンブラック、グラファイト、微粉珪酸、珪酸カルシウム、珪藻土、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、水酸化マグネシウム、スレート粉、セリサイト、炭酸カルシウム、タルク、長石粉、バライト、蛭石、ホワイティング、マイカ、ロウ石クレー、石膏、各種水硬性セメント類などを挙げることができ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができ、目的や用途に応じて適宜選択することができる。
無機充填材（ｂ）の含有量は、前記単量体（ａ）１００質量部に対して１００〜４００質量部であることが必要であり、１５０〜３５０質量部であることが好ましく、２００〜３００質量部であることがより好ましい。組成物（Ａ）中の無機充填材（ｂ）の含有量が１００質量部未満であると、熱伝導性が低下するので好ましくない。また、組成物（Ａ）中の無機充填材（ｂ）の含有量が４００質量部を超えると、組成物（Ａ）の粘度が上昇し、細部充填性が低下するので好ましくない。
組成物（Ａ）に含有させる難燃剤（ｃ）は、得られるアクリル系封止物の難燃性評価において、米国ＵＬ−９４規格でＶ−０となるものであれば特に制限されないが、近年環境問題に対する関心の高まりから、赤リン系、有機リン酸系、および窒素含有リン酸系の難燃剤等、ハロゲンを含有しない難燃剤であることが好ましく、耐湿性、耐熱性の点から赤リン系が特に好ましい。
難燃剤（ｃ）の含有量は、前記単量体（ａ）１００質量部に対して１〜２０質量部であることが必要であり、２〜１８質量部であることが好ましく、３〜１５質量部であることがより好ましい。組成物（Ａ）中の難燃剤（ｃ）の含有量が１質量部未満であると、得られるアクリル系封止物の難燃性評価が不十分となるので好ましくない。また、組成物（Ａ）中の難燃剤（ｃ）の含有量が２０質量部を超えると、組成物（Ａ）の粘度が上昇し、細部充填性が低下するので好ましくない。
組成物（Ａ）に含有させる第三級アミン（ｄ）は、本発明の効果等を損なうものでなければ特に制限されず、例えば、窒素原子に、少なくとも１個の芳香族酸基が直接結合していたものとして、Ｎ,Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ,Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、Ｎ,Ｎ−ジヒドロキシエチル−ｐ−トルイジン、Ｎ,Ｎ−ジ（２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−トルイジン等があげることができ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができ、目的や用途に応じて適宜選択することができる。
第三級アミン（ｄ）の含有量は、前記単量体（ａ）１００質量部に対して０．０５〜５質量部であることが必要であり、０．１〜４質量部であることが好ましく、０．５〜３質量部であることがより好ましい。組成物（Ａ）中の第三級アミン（ｄ）の含有量が０．０５質量部未満であると、アクリル系封止材の硬化性が低下するので好ましくない。また、５質量部を超えると、組成物（Ｂ）中の有機過酸化物から発生する重合性ラジカルの捕捉効果が高まり、結果としてアクリル系封止材の硬化性が低下するので好ましくない。
本発明で用いる組成物（Ｂ）を構成する単量体（ａ）の構成および含有量については、それぞれ前記した組成物（Ａ）における単量体（ａ）の構成および含有量で規定されたのと同様のものが使用できる。
組成物（Ｂ）を構成する無機充填材（ｂ）の構成および含有量については、それぞれ前記した組成物（Ａ）の無機充填材（ｂ）の構成および含有量で規定された同様のものが使用できる。
組成物（Ｂ）には、ベンゾイルパーオキサイド（ｅ）（以下、ＢＰＯと略記することがある）を含有することが必要であり、該ＢＰＯは、有機過酸化物取扱いの際の危険を回避するために、フタル酸ジアルキルエステル等の可塑剤との混合物の形態としたものであってもよい。
組成物（Ｂ）に用いるＢＰＯ（ｅ）の含有量は、前記単量体（ａ）１００質量部に対して１〜５質量部であることが必要であり、１〜４質量部であることが好ましく、１〜３質量部であることがより好ましい。組成物（Ｂ）中のＢＰＯ（ｅ）の含有量が１質量部未満であると、アクリル系封止材の硬化性が低下するので好ましくない。また、組成物（Ｂ）に用いるＢＰＯ（ｅ）の含有量が５質量部を超えると、得られるアクリル系封止物にクラックを発生させる場合があるので好ましくない。
組成物（Ｂ）に含有させる有機過酸化物（ｆ）は、その１０時間半減期温度が９０〜１１０℃であることが必要であり、中でも本発明のアクリル系封止材の硬化性を向上させる点から、有機過酸化物（ｆ）がパーオキシエステル系および／又はパーオキシケタール系の有機過酸化物であることが好ましい。また、有機過酸化物（ｆ）の１０時間半減期温度が９０℃未満であると得られるアクリル系封止物にクラックを発生させる場合があるので好ましくなく、１１０℃を超えると熱分解速度が緩慢となり硬化性が低下するため好ましくない。なお、本発明でいう「１０時間半減期温度」とは、重合開始剤分子が熱分解して１０時間後に当初の半分の数に減ずる温度を指す。つまり、同じ重合温度においては、１０時間半減期温度の高い重合開始剤ほどその分解速度が遅く、重合開始反応の速度も遅いことを意味する。
前記で、パーオキシエステル系の有機過酸化物の例としては、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシマレイックアシッド、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｍ−トルオイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−トルオイルベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）イソフタレートなどを挙げることができ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができ、目的や用途に応じて適宜選択することができる。
前記で、パーオキシケタール系の有機過酸化物の例としては、１，１−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパンなどを挙げることができ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて用いることができ、目的や用途に応じて適宜選択することができる。
有機過酸化物（ｆ）の含有量は、前記単量体（ａ）１００質量部に対して０．０５〜５質量部であることが必要であり、０．１〜４質量部であることが好ましく、０．５〜３質量部であることがより好ましい。組成物（Ｂ）中の有機過酸化物（ｆ）の含有量が０．０５質量部未満であると、アクリル系封止材の硬化性が低下するので好ましくない。また、組成物（Ｂ）中の有機過酸化物（ｆ）の含有量が５質量部を超えると効果が一定となり、かえってコストアップになるので好ましくない。
また、組成物（Ｂ）には、得られるアクリル系封止物に難燃性を付与する目的で、組成物（Ａ）の難燃剤（ｃ）で規定したのと同様の難燃剤（ｃ）を、前記単量体（ａ）１００質量部に対して１０質量部以下の割合で含有させることができ、９質量部以下が好ましく、８質量部以下がより好ましい。難燃剤（ｃ）の含有量が１０質量部以下であると、流動性が保持されて細部充填性が向上する。
本発明で用いる組成物（Ａ）および（Ｂ）の６０℃における粘度は、双方とも１０〜１００Ｐａ・ｓであることが好ましく、２０〜８０Ｐａ・ｓであることがより好ましい。粘度が１０Ｐａ・ｓ以上であると硬化の際の発熱による突沸や体積収縮によるクラックの発生が抑えられ、１００Ｐａ・ｓ以下であると流動性が保持されて細部充填性が向上する。
本発明のアクリル系封止材は、組成物（Ａ）／組成物（Ｂ）の質量比が１０／９０〜９０／１０であることが必要であり、２０／８０〜８０／２０であることが好ましく、３０／７０〜７０／３０であることがより好ましい。組成物（Ａ）と組成物（Ｂ）との総質量における組成物（Ａ）の割合が１０質量％未満であるか、もしくは９０質量％を超えると、両組成物の混合性が低下する場合があるので好ましくない。
本発明で用いる組成物（Ａ）および（Ｂ）には、本発明の効果を損なわない範囲内で必要に応じて、カーボンブラック等の顔料、染料、ガラス繊維、セラミック繊維、カーボンファイバー、アルミナ繊維、ポリアミド繊維等の補強剤、増粘剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、消泡剤、低収縮化剤、離型剤、滑剤、レベリング剤、分散剤、カップリング剤、イオン捕捉剤、機能性重合体粒子等の各種添加剤を含有させることも可能である。
本発明のアクリル系封止材からアクリル系封止物を得るには、アクリル系封止材を封止に供する直前に、上記した組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）を、又はこれらに所望に応じて他の添加剤等を、まず適当な条件下で添加、混合、および／又は混練する。この際、操作の手順としては混合してから混練することが好ましく、操作時間としては１秒〜５分程度が好ましい。また、混合機としては万能攪拌機等の液体系ミキサー、ゲートミキサー、バタフライミキサー、ブレンダー等を用いることができ、混練機としてはロール、ニーダー、ブラベンダー、スクリュー押出機等を用いることができ、これらの装置は、連続式又はバッチ式のいずれであってもよい。
アクリル系封止物を得るには、上記した組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）を混合および／又は混練したものを、注型又は加圧ゲル成形法等の従来公知の方法で必要箇所に封止し、加熱温度５０〜８０℃、加熱時間１秒〜５分間で一次硬化し、モーターコイル等の封止対象物が動かなくなるまで固定する。ついでいわゆるアフターキュアと呼ばれる加熱操作による二次硬化を行うことによって封止することができる。
二次硬化における加熱温度や加熱時間は本発明の効果を損なうものでなければ特に制限されないが、本発明のアクリル系封止材の硬化性を効率的に向上させる点からそれぞれ９０〜１５０℃、１０〜６０分の範囲であることが好ましい。
本発明のアクリル系封止材は、硬化性に優れ、耐熱性、耐久性、熱伝導性、難燃性、絶縁性、および機械的特性といった実用上の要求特性を満たしているため、産業機器、車両機器などの分野で使用される電気部品に供されるモーターコイルの封止に好ましく利用することができる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。
また、以下の実施例および比較例における各種測定は、以下の方法により行った。
また、以下の実施例および比較例における各種測定は、以下の方法により行った。
（１）組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）の６０℃粘度
ブルックフィールド型回転粘度計（トキメック社製、型式：ＤＶ−ＩＩ）を使用し、ＪＩＳ Ｋ７１１７に準じ、６０℃、回転数５０ｒｐｍの条件下における粘度を測定した。
ブルックフィールド型回転粘度計（トキメック社製、型式：ＤＶ−ＩＩ）を使用し、ＪＩＳ Ｋ７１１７に準じ、６０℃、回転数５０ｒｐｍの条件下における粘度を測定した。
（２）封止材の一次硬化後の反応率
混合および／または混練した封止材を、示差走査熱量計（ブルカ・エイエックスエス社製、型式：３１００）を用い、１０℃／分で昇温した時のＤＳＣ曲線より反応熱Ｘ，Ｙをそれぞれ求め、下式より封止材の一次硬化後の反応率〔反応率１（％）〕を算出した。
反応率１（％）＝〔（Ｘ−Ｙ）／Ｘ〕×１００
Ｘ：封止材中の全ての単量体が反応した時の反応熱
Ｙ：６０℃、３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理した時の反応熱
混合および／または混練した封止材を、示差走査熱量計（ブルカ・エイエックスエス社製、型式：３１００）を用い、１０℃／分で昇温した時のＤＳＣ曲線より反応熱Ｘ，Ｙをそれぞれ求め、下式より封止材の一次硬化後の反応率〔反応率１（％）〕を算出した。
反応率１（％）＝〔（Ｘ−Ｙ）／Ｘ〕×１００
Ｘ：封止材中の全ての単量体が反応した時の反応熱
Ｙ：６０℃、３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理した時の反応熱
（３）封止材の二次硬化後の反応率
アクリル系封止材の場合は、組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）を混合および／または混練して、６０℃、３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理して一次硬化させ、次いでこれを１２０℃の熱風循環式恒温槽で２０分又は６０分処理して二次硬化したものについて、一次硬化後の場合と同様の方法で反応熱Ｚ（１２０℃×２０分），Ｚ（１２０℃×６０分）をそれぞれ求め、下式より封止材の二次硬化後の反応率〔反応率２（１２０℃×２０分）（％）、反応率２（１２０℃×６０分）（％）〕をそれぞれ算出した。
反応率２（１２０℃×２０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×２０分））／Ｘ〕×１００
反応率２（１２０℃×６０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×６０分））／Ｘ〕×１００
また、エポキシ系封止材の場合は、主剤および硬化剤を混合および／または混練して、１２０℃の熱風循環式恒温槽で２０分処理して硬化したもの、１２０℃の熱風循環式恒温槽で６０分処理して硬化したもの、および１２０℃の熱風循環式恒温槽で６０分処理してからさらに１４０℃の熱風循環式恒温槽で６０分処理して硬化したものについて、アクリル系封止材の一次硬化後の場合と同様の方法で反応熱Ｚ２（１２０℃×２０分）、Ｚ２（１２０℃×６０分），Ｚ２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分）をそれぞれ求め、下式より封止材の二次硬化後の反応率〔反応率２（１２０℃×２０分）、反応率２（１２０℃×６０分）（％）、反応率２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分）（％）〕をそれぞれ算出した。
反応率２（１２０℃×２０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×２０分））／Ｘ〕×１００
反応率２（１２０℃×６０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×６０分））／Ｘ〕×１００
反応率２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分））／Ｘ〕×１００
アクリル系封止材の場合は、組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）を混合および／または混練して、６０℃、３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理して一次硬化させ、次いでこれを１２０℃の熱風循環式恒温槽で２０分又は６０分処理して二次硬化したものについて、一次硬化後の場合と同様の方法で反応熱Ｚ（１２０℃×２０分），Ｚ（１２０℃×６０分）をそれぞれ求め、下式より封止材の二次硬化後の反応率〔反応率２（１２０℃×２０分）（％）、反応率２（１２０℃×６０分）（％）〕をそれぞれ算出した。
反応率２（１２０℃×２０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×２０分））／Ｘ〕×１００
反応率２（１２０℃×６０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×６０分））／Ｘ〕×１００
また、エポキシ系封止材の場合は、主剤および硬化剤を混合および／または混練して、１２０℃の熱風循環式恒温槽で２０分処理して硬化したもの、１２０℃の熱風循環式恒温槽で６０分処理して硬化したもの、および１２０℃の熱風循環式恒温槽で６０分処理してからさらに１４０℃の熱風循環式恒温槽で６０分処理して硬化したものについて、アクリル系封止材の一次硬化後の場合と同様の方法で反応熱Ｚ２（１２０℃×２０分）、Ｚ２（１２０℃×６０分），Ｚ２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分）をそれぞれ求め、下式より封止材の二次硬化後の反応率〔反応率２（１２０℃×２０分）、反応率２（１２０℃×６０分）（％）、反応率２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分）（％）〕をそれぞれ算出した。
反応率２（１２０℃×２０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×２０分））／Ｘ〕×１００
反応率２（１２０℃×６０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×６０分））／Ｘ〕×１００
反応率２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分）（％）＝〔（Ｘ−Ｚ２（１２０℃×６０分＋１４０℃×６０分））／Ｘ〕×１００
（４）封止材の発熱ピーク到達時間
温度記録計に接続した熱電対を金型中央に配し、金型に組成物（Ａ）と組成物（Ｂ）とを混合および／または混練したものを充填し、封止材の硬化に伴う温度変化を記録した。充填開始から最高温度に到達するまでの時間を発熱ピーク時間とした。
温度記録計に接続した熱電対を金型中央に配し、金型に組成物（Ａ）と組成物（Ｂ）とを混合および／または混練したものを充填し、封止材の硬化に伴う温度変化を記録した。充填開始から最高温度に到達するまでの時間を発熱ピーク時間とした。
（５）封止物のガラス転移温度
動的粘弾性測定装置（ポリマーラボラトリーズ社製、型式：ＭｋＩＩ）を使用して測定し、貯蔵弾性率の低温側のベースラインを高温側に延長した直線と階段状変化部分の接線との交点の温度をガラス転移温度（以下、Ｔｇと略記する場合がある）とした。
動的粘弾性測定装置（ポリマーラボラトリーズ社製、型式：ＭｋＩＩ）を使用して測定し、貯蔵弾性率の低温側のベースラインを高温側に延長した直線と階段状変化部分の接線との交点の温度をガラス転移温度（以下、Ｔｇと略記する場合がある）とした。
（６）封止物の線膨張係数
熱機械分析装置（ＴＭＡ）（ブルカ・エイエックスエス社製、型式：４０００）を使用し、ＪＩＳ Ｋ７９１７に準拠して測定した。
熱機械分析装置（ＴＭＡ）（ブルカ・エイエックスエス社製、型式：４０００）を使用し、ＪＩＳ Ｋ７９１７に準拠して測定した。
（７）封止物の熱伝導率
熱伝導率測定装置（ＤＹＮＡＴＥＣＨ社製、型式Ｃ−ＭＡＴＩＣ）を使用し、ＡＳＴＭ Ｄ１５３０の保護熱流計法に準拠し、板厚３ｍｍ、直径５０ｍｍの円板を用いて測定した。
熱伝導率測定装置（ＤＹＮＡＴＥＣＨ社製、型式Ｃ−ＭＡＴＩＣ）を使用し、ＡＳＴＭ Ｄ１５３０の保護熱流計法に準拠し、板厚３ｍｍ、直径５０ｍｍの円板を用いて測定した。
（８）封止物の難燃性
ＵＬ−９４に準拠した燃焼性試験箱（日化テクノサービス社製、型式ＨＡＴ−１８０Ｂ）を使用し、ＵＬ−９４に準拠した方法で評価した。
ＵＬ−９４に準拠した燃焼性試験箱（日化テクノサービス社製、型式ＨＡＴ−１８０Ｂ）を使用し、ＵＬ−９４に準拠した方法で評価した。
（９）封止物の曲げ強さ
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠し、実施例および比較例で得られた平板から切り出した試験片を用いて測定した。
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠し、実施例および比較例で得られた平板から切り出した試験片を用いて測定した。
（１０）封止物の体積固有抵抗率
超高抵抗／微小電流計（アドバンテスト社製、型式Ｒ８３４０）を使用し、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠し、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍの平板にて測定した。
超高抵抗／微小電流計（アドバンテスト社製、型式Ｒ８３４０）を使用し、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠し、１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍの平板にて測定した。
また、参考例、実施例及び比較例中に用いた化合物名及びその略称〔（ ）内〕を下記に示す。
メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、ネオペンチルグリコールジメタクリレート（ＮＰＧ）、メチルメタクリレート重合体〔（株）クラレ製、商品名：パラペットＨＲ−Ｌ、以下ＰＭＭＡ〕、酸化アルミニウム〔昭和電工（株）製、商品名：ＡＬ−４３ＫＴ、以下ＡＬ−４３ＫＴ〕、シリカ〔（株）龍森製、商品名：クリスタライトＡＡ、以下ＡＡ〕、微粉末シリカ〔日本アエロジル（株）製、商品名：ＲＸ２００、以下ＲＸ２００〕、赤リン系難燃剤〔燐化学工業（株）製、商品名：ノーバレッド１２０、以下ＮＲ１２０〕、カーボンブラック〔東京新日本化成（株）製、商品名：ＭＫブラックＣ−Ｋ、以下ＭＫ−Ｂ〕、シランカップリング剤〔信越化学（株）製、商品名：ＫＢＭ５０３、以下ＳＣ〕、ベンゾイルパーオキサイド〔日本油脂（株）製、商品名：ナイパーＦＦ、以下ＢＰＯ〕、Ｎ−ジメチル−ｐ−パラトルイジン〔和光純薬工業（株）製、以下ＤＭＰＴ〕、ラウロイルパーオキサイド〔日本油脂（株）製、パーロイルＬ〕、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン〔日本油脂（株）製、商品名：パーヘキサＨＣ、以下パーヘキサＨＣ〕、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン〔日本油脂（株）製、商品名：パーヘキサＣ、以下パーヘキサＣ〕、ｔ−ブチルパーオキシアセテート〔日本油脂（株）製、商品名：パーブチルＡ、以下パーブチルＡ〕、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート〔日本油脂（株）製、商品名：パーヘキサＶ、以下パーヘキサＶ〕、ジクミルパーオキサイド〔日本油脂（株）製、商品名：パークミルＤ、以下パークミルＤ〕、主剤および硬化剤からなる二液型エポキシ樹脂系封止材〔東都化成（株）製、テピコンＥＣ−１０１０〕。
メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、ネオペンチルグリコールジメタクリレート（ＮＰＧ）、メチルメタクリレート重合体〔（株）クラレ製、商品名：パラペットＨＲ−Ｌ、以下ＰＭＭＡ〕、酸化アルミニウム〔昭和電工（株）製、商品名：ＡＬ−４３ＫＴ、以下ＡＬ−４３ＫＴ〕、シリカ〔（株）龍森製、商品名：クリスタライトＡＡ、以下ＡＡ〕、微粉末シリカ〔日本アエロジル（株）製、商品名：ＲＸ２００、以下ＲＸ２００〕、赤リン系難燃剤〔燐化学工業（株）製、商品名：ノーバレッド１２０、以下ＮＲ１２０〕、カーボンブラック〔東京新日本化成（株）製、商品名：ＭＫブラックＣ−Ｋ、以下ＭＫ−Ｂ〕、シランカップリング剤〔信越化学（株）製、商品名：ＫＢＭ５０３、以下ＳＣ〕、ベンゾイルパーオキサイド〔日本油脂（株）製、商品名：ナイパーＦＦ、以下ＢＰＯ〕、Ｎ−ジメチル−ｐ−パラトルイジン〔和光純薬工業（株）製、以下ＤＭＰＴ〕、ラウロイルパーオキサイド〔日本油脂（株）製、パーロイルＬ〕、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン〔日本油脂（株）製、商品名：パーヘキサＨＣ、以下パーヘキサＨＣ〕、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン〔日本油脂（株）製、商品名：パーヘキサＣ、以下パーヘキサＣ〕、ｔ−ブチルパーオキシアセテート〔日本油脂（株）製、商品名：パーブチルＡ、以下パーブチルＡ〕、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート〔日本油脂（株）製、商品名：パーヘキサＶ、以下パーヘキサＶ〕、ジクミルパーオキサイド〔日本油脂（株）製、商品名：パークミルＤ、以下パークミルＤ〕、主剤および硬化剤からなる二液型エポキシ樹脂系封止材〔東都化成（株）製、テピコンＥＣ−１０１０〕。
＜参考例１＞
単量体混合物（ａ）の製造
攪拌機、温度計、窒素ガス導入部、及び還流冷却器を備えたセパラブルフラスコに、ＭＭＡ６５質量部、ＮＰＧ５質量部、ＰＭＭＡ３０質量部をそれぞれ投入し、６０℃にて攪拌し単量体混合物（ａ）を得た。
単量体混合物（ａ）の製造
攪拌機、温度計、窒素ガス導入部、及び還流冷却器を備えたセパラブルフラスコに、ＭＭＡ６５質量部、ＮＰＧ５質量部、ＰＭＭＡ３０質量部をそれぞれ投入し、６０℃にて攪拌し単量体混合物（ａ）を得た。
＜参考例２＞
無機充填材（ｂ）の製造
万能ミキサーのステンレス製ボール内にＡＬ−４３ＫＴが６２質量部、ＡＡが３５質量部、ＲＸ２００が３質量部となるようにそれぞれ投入して混合し、無機充填材（ｂ）を得た。
無機充填材（ｂ）の製造
万能ミキサーのステンレス製ボール内にＡＬ−４３ＫＴが６２質量部、ＡＡが３５質量部、ＲＸ２００が３質量部となるようにそれぞれ投入して混合し、無機充填材（ｂ）を得た。
＜実施例１〜３および比較例１〜５＞
万能ミキサーのステンレス製ボール内に、前記単量体（ａ）を１００質量部とし、前記無機充填材（ｂ）２００質量部、ＮＲ１２０〔難燃剤（ｃ）〕１０質量部を投入して６０分混合した後、ＤＭＰＴ〔第三級アミン（ｄ）〕１．１質量部、ＳＣ〔シランカップリング剤〕０．３質量部、ＭＫ−Ｂ〔カーボンブラック〕１．３質量部を添加し、１０分攪拌することで組成物（Ａ）を製造した。
また別に、同様な方法にて前記単量体（ａ）１００質量部に対し、前記無機充填材（ｂ）２１５質量部を投入して６０分混合した後、ＳＣ〔シランカップリング剤〕０．３質量部、並びにＢＰＯ（ｅ）、ＬＰＯおよび有機過酸化物を表１記載の通りに添加し１０分攪拌することで組成物（Ｂ）を製造した。
これらの組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）から構成されるアクリル系封止材を６０℃に加温後、表１記載の質量比でスタティックミキサーを用いて混合した後、平型金型に充填し金型温度６０℃、圧力３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理し、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの平板を得た（一次硬化）。次いでこの平板を１２０℃の熱風循環式恒温槽で２０分又は６０分の加熱処理（二次硬化）をすることによってアクリル系封止物を得た。このうち、２０分の加熱処理を行った封止材またはそれを硬化して得られる封止物について、６０℃粘度、一次硬化後の反応率、二次硬化後の反応率、発熱ピーク到達時間、ガラス転移温度、線膨張係数、熱伝導率、難燃性、曲げ強さ、体積固有抵抗率の評価を実施した。結果を表１に示す。
万能ミキサーのステンレス製ボール内に、前記単量体（ａ）を１００質量部とし、前記無機充填材（ｂ）２００質量部、ＮＲ１２０〔難燃剤（ｃ）〕１０質量部を投入して６０分混合した後、ＤＭＰＴ〔第三級アミン（ｄ）〕１．１質量部、ＳＣ〔シランカップリング剤〕０．３質量部、ＭＫ−Ｂ〔カーボンブラック〕１．３質量部を添加し、１０分攪拌することで組成物（Ａ）を製造した。
また別に、同様な方法にて前記単量体（ａ）１００質量部に対し、前記無機充填材（ｂ）２１５質量部を投入して６０分混合した後、ＳＣ〔シランカップリング剤〕０．３質量部、並びにＢＰＯ（ｅ）、ＬＰＯおよび有機過酸化物を表１記載の通りに添加し１０分攪拌することで組成物（Ｂ）を製造した。
これらの組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）から構成されるアクリル系封止材を６０℃に加温後、表１記載の質量比でスタティックミキサーを用いて混合した後、平型金型に充填し金型温度６０℃、圧力３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理し、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの平板を得た（一次硬化）。次いでこの平板を１２０℃の熱風循環式恒温槽で２０分又は６０分の加熱処理（二次硬化）をすることによってアクリル系封止物を得た。このうち、２０分の加熱処理を行った封止材またはそれを硬化して得られる封止物について、６０℃粘度、一次硬化後の反応率、二次硬化後の反応率、発熱ピーク到達時間、ガラス転移温度、線膨張係数、熱伝導率、難燃性、曲げ強さ、体積固有抵抗率の評価を実施した。結果を表１に示す。
さらに、自動車用の電動モーターのモーターコイルを用い、電動モーターの固定子のうち巻線コイル部を保持する溝に、実施例１〜３のアクリル系封止材を充填し、上記した温度および時間にて一次硬化および二次硬化を行ってモーターコイルの封止物とした。
比較例６
エポキシ樹脂系封止材テピコンＥＣ−１０１０〔東都化成（株）製〕の主剤および硬化剤を６０℃に加温し、表１記載の質量比でスタティックミキサーを用いて混合した後、平型金型に充填して金型温度１２０℃、圧力３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理し、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの平板を得た。次いでこの平板を１４０℃の熱風循環式恒温槽で６０分の加熱処理をすることによってエポキシ樹脂系封止物を得た。得られた封止物について前記評価項目の評価を実施した。結果を表１に示す。
エポキシ樹脂系封止材テピコンＥＣ−１０１０〔東都化成（株）製〕の主剤および硬化剤を６０℃に加温し、表１記載の質量比でスタティックミキサーを用いて混合した後、平型金型に充填して金型温度１２０℃、圧力３ｋｇ／ｃｍ２で５分間処理し、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの平板を得た。次いでこの平板を１４０℃の熱風循環式恒温槽で６０分の加熱処理をすることによってエポキシ樹脂系封止物を得た。得られた封止物について前記評価項目の評価を実施した。結果を表１に示す。
表１より、構成要件の全てが本発明で規定した範囲内にある実施例１〜３のアクリル系封止材は、比較例６のエポキシ樹脂系封止材よりも硬化性に優れ、得られた封止物の耐熱性（Ｔｇ）、耐久性（線膨張係数）、熱伝導性（熱伝導率）、難燃性、絶縁性（体積固有抵抗率）および機械的特性（曲げ強さ）といった実用上の要求特性についても、比較例６のエポキシ樹脂系封止材と何ら遜色ないことがわかる。
また、実施例１の有機過酸化物（ｆ）を組成物（Ｂ）に含有させない以外は実施例１と同様にして製造した比較例１のアクリル系封止材は、実施例１のアクリル系封止材に比べて硬化性に劣り、得られた封止物のガラス転移温度や曲げ強さの値が低く、耐熱性や機械的特性に劣っていることがわかる。
また、実施例１〜３の有機過酸化物（ｆ）の代りに、本発明の規定範囲外の１０時間半減期温度を有する有機過酸化物を組成物（Ｂ）に含有させた以外は実施例１〜３と同様にして製造した比較例２および３のアクリル系封止材は、実施例１〜３のアクリル系封止材に比べて特に二次硬化性が劣っており、得られた封止物のガラス転移温度や曲げ強さの値が低く、耐熱性や機械的特性に劣っていることがわかる。
また、実施例２のＢＰＯ（ｅ）の代りに、ＢＰＯと同じジアシルパーオキサイド系の有機過酸化物であるラウロイルパーオキサイドを組成物（Ｂ）に含有させた以外は実施例２と同様にして製造した比較例４のアクリル系封止材は、実施例２のアクリル系封止材に比べて特に一次硬化性が劣っており、得られた封止物のガラス転移温度や曲げ強さの値が低く、耐熱性や機械的特性に劣っていることがわかる。
また、実施例２のＢＰＯ（ｅ）を組成物（Ｂ）に含有させずに製造した以外は実施例２と同様にして製造した比較例５のアクリル系封止材は、硬化性がほとんどなく、封止材として利用できるものではないことがわかる。
本発明により、硬化性に優れ、耐熱性、耐久性、熱伝導性、難燃性、絶縁性、および機械的特性といった実用上の要求特性を満たし、産業機器、車両機器などの分野で使用される電気部品に供されるモーターコイルの封止に利用することができるアクリル系封止材およびそれを硬化させてなる封止物が得られる。
Claims (6)
- 組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）からなるアクリル系封止材であって；
組成物（Ａ）が、メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）１００質量部に対し、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）１００〜４００質量部、難燃剤（ｃ）１〜２０質量部、および第三級アミン（ｄ）０．０５〜５質量部を含有してなり；
組成物（Ｂ）が、メタクリル酸メチルを５０質量％以上含む単量体（ａ）１００質量部に対し、酸化アルミニウムを５０質量％以上含む無機充填材（ｂ）１００〜４００質量部、ベンゾイルパーオキサイド（ｅ）１〜５質量部、および１０時間半減期温度が９０〜１１０℃である有機過酸化物（ｆ）０．０５〜５質量部を含有してなり；
組成物（Ａ）／組成物（Ｂ）の質量比が１０／９０〜９０／１０であるアクリル系封止材。 - 有機過酸化物（ｆ）が、パーオキシエステル系又はパーオキシケタール系である請求項１に記載のアクリル系封止材。
- 組成物（Ｂ）が、さらに、難燃剤（ｃ）１０質量部以下を含有する請求項１又は２に記載のアクリル系封止材。
- 組成物（Ａ）および組成物（Ｂ）の６０℃における粘度が、双方とも１０〜１００Ｐａ・sである請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクリル系封止材。
- モーターコイルに使用される請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクリル系封止材。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のアクリル系封止材を重合硬化させてなるアクリル系封止物。
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