JP2006111721A

JP2006111721A - 含浸用エポキシ樹脂組成物及び電気・電子部品装置

Info

Publication number: JP2006111721A
Application number: JP2004300458A
Authority: JP
Inventors: Takanari Kayamori; 隆成萱森; Hiroshi Fujiura; 浩藤浦
Original assignee: Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】コイルに厚塗りが可能でかつ熱放散性に優れた含浸用エポキシ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂及び（Ｂ）炭酸カルシウムを含有する主剤成分と、（Ｃ）酸無水物硬化剤、（Ｄ）硬化促進剤及び（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤を含有する硬化剤成分との混合物からなる厚塗りが可能な含浸用エポキシ樹脂組成物及びこれにより硬化した熱放散性に優れる電気・電子部品装置。
【選択図】なし

Description

本発明は、エポキシ樹脂を主成分とするコイルの含浸に適した樹脂であって、コア表面やマグネットワイヤー上への厚塗り性及び熱放散性に優れた含浸用エポキシ樹脂組成物及びそれを用いた電気・電子部品装置に関する。

従来、電気・電子機器に組み込まれるコイル等は、それを外部雰囲気や機械的衝撃から保護するため、エポキシ樹脂組成物により注形含浸されている。この注形用エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂をベースとし、これに硬化剤や硬化促進剤、さらにはシリカ粉末等のような無機充填剤や顔料が配合されている。

無機充填剤を充填したエポキシ樹脂硬化剤成分は、無機充填剤が沈降しやすくその保存安定性が若干低下するものであったため、無機充填剤を含有する場合でも、コイルの含浸性が良好で、かつ硬化剤成分の保存安定性に優れたエポキシ樹脂組成物を得るためにポリエーテル・エステル型界面活性剤を硬化剤成分に含有する注形用エポキシ樹脂組成物が知られていた（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１５５３９４号公報

しかし、近年、ローター、ステーターなどに使用される絶縁樹脂を、コイルのコア表面やマグネットワイヤー上に厚く塗布したいという要求が強く、上記のような従来のエポキシ樹脂組成物により、厚塗りをするにはコイル処理回数を増やすしかないという欠点があった。そこで、コスト削減が叫ばれる中、１回のコイル処理で厚塗りができることが望まれている。

また、コイルは通電時に発熱し、この熱の処理が問題となる場合がある。この熱を放置しておくと、絶縁材料、マグネットワイヤー、その他の構成材料の劣化を促進し、レアショートなどを引き起こす場合がある。従来のエポキシ樹脂では、コイルの発熱を抑えるために機械的に風を当てて熱を逃がすといった手法を取る場合があるが、この手法では、部品の数が増加して、構造が複雑になると共にコストが上がるという欠点があった。さらに、このような手法では近年のコイル小型化及び小型化に伴う発熱量の増大に十分対応できなくなる場合があった。

そこで、本発明は、このような従来の技術的課題を解決するためになされたものであって、コイルに厚塗りが可能でかつ熱放散性に優れた含浸用エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とするものである。

本発明者は、鋭意研究を進めた結果、後述の含浸用エポキシ樹脂組成物を用いることにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明の含浸用エポキシ樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂及び（Ｂ）炭酸カルシウムを含有する主剤成分と、（Ｃ）酸無水物硬化剤、（Ｄ）硬化促進剤及び（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤を含有する硬化剤成分との混合物からなることを特徴とするものである。

本発明の含浸用エポキシ樹脂組成物によれば、コイルに厚塗りが可能でかつ熱放散性に優れた硬化物を得ることができる。また、この含浸用エポキシ樹脂組成物を用いたコイルは熱放散性に優れるため、動作の安定した電気・電子部品装置を得ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に用いる（Ａ）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ものである限り、分子構造、分子量など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。具体的にはビスフェノール型、ノボラック型、ビフェニル型の芳香族基を有するエポキシ樹脂、ポリカルボン酸がグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体にエポキシ基が縮合した脂環式の基を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は単独又は２種以上混合して使用することができる。なお必要に応じて液状のモノエポキシ樹脂を併用成分として使用することができる。

本発明に用いる（Ｂ）炭酸カルシウムとしては一般に充填剤として使用されているものであれば特に制限されることなく用いることができる。中でも厚塗り性及び熱放散性を良好にするためには、その形状が球状、紡錐形、破砕状であることが好ましく、また、粒径が１〜３０μｍであることが好ましい。

この炭酸カルシウムの具体例として市販品を例示すると、軽微性炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウムＥＣ、ＫＦＷ−２００（以上、神島化学工業株式会社製、商品名）、ソフトン２２００（備北粉化工業株式会社製、商品名）等が挙げられる。これらは単独又は２種以上混合して使用できる。

本発明に用いる（Ｃ）酸無水物硬化剤は、分子中に酸無水物基を有するものであれば特に制限されるものではなく、硬化剤として通常用いられているものを挙げることができ、具体的には、例えば、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。

本発明に用いる（Ｄ）硬化促進剤としては、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進する作用を有するものであればいかなるものであってもよい。具体的には、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６−トリジメチルアミノメチルフェノール（ＴＡＰ）等の３級アミン類が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。

本発明に用いる（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤は、脂肪酸や多価アルコール脂肪酸エステルに酸化エチレンを付加したタイプの界面活性剤で、分子中にエステル結合とエーテル結合の両方を有しており、酸化エチレンを付加したタイプであるため「ポリエチレングリコール型」と呼ばれることもある。

この（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤としては、一般にこの種の材料に使用されているものであれば特に制限されることなく使用することができ、市販品を例示すると、ディスパロン３６００Ｎ、ディスパロン３３００（以上、楠本化成株式会社製、商品名）等が挙げられる。

本発明に用いるエポキシ樹脂硬化剤組成物には以上の各成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲でシリカ粉末、水酸化アルミニウム、アルミナ、タルク等の無機充填剤、カップリング剤、レベリング・消泡剤、顔料等の成分を添加配合することができる。これらは単独又は２種以上混合して使用できる。

本発明に用いる（Ｆ）シリカ粉末は、結晶シリカや溶融シリカ等の通常、含浸用エポキシ樹脂組成物の充填剤として用いられるものであれば特に限定されずに使用することができ、市販品を例示すると、クリスタライトＡＡ、クリスタライトＡ−１、ヒューズレックスＥ−２（以上、株式会社龍森製、商品名）、ＦＢ４８、ＦＢ７４（以上、電気化学工業株式会社製、商品名）等が挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して使用することができる。

本発明に用いる（Ｆ）シリカ粉末として、厚塗り性及び熱放散性を良好にするためには、その形状が球状、破砕状であることが好ましく、また、粒径が１〜３０μｍであることが好ましい。

なお、これらの成分の配合割合について、コイルへの厚塗り性及び熱放散性を良好にするためには、（Ａ）エポキシ樹脂１００質量部、（Ｂ）炭酸カルシウム１０〜１００質量部、（Ｃ）酸無水物硬化剤８０〜９５質量部、（Ｄ）硬化促進剤０．１〜３質量部、（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤０．１〜３質量部であることが好ましく、無機充填剤として（Ｆ）シリカ粉末を用いる場合には、（Ｂ）炭酸カルシウムと（Ｆ）シリカ粉末との合計が８０〜３００質量部であることが好ましい。

本発明のエポキシ樹脂組成物を調整するにあたっては、まず、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）炭酸カルシウム、その他の添加剤を必要に応じて配合し、予め十分脱泡混合して主剤成分とする。次に、（Ｃ）酸無水物硬化剤、（Ｄ）硬化促進剤、（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤、その他の添加剤を必要に応じて配合し、予め十分脱泡混合して硬化剤成分とする。このように得られた主剤成分及び硬化剤成分は、含浸に際して両者を混合して含浸用樹脂組成物とする。

次に、本発明を実施例を参照しながら説明する。

（実施例１）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８２８）１００質量部、シリカ（株式会社龍森製、商品名：クリスタライトＡＡ）５０質量部、炭酸カルシウム（神島化学工業株式会社製、商品名：ＥＳ）５０質量部、消泡剤（東芝シリコーン株式会社製、商品名：ＴＳＡ７２０）０．１質量部及びシランカップリング剤（日本ユニカー株式会社製、商品名：Ａ−１８７）０．５質量部を１００℃で１時間真空混練し、主剤成分とした。

また、メチルテトラヒドロ無水フタル酸８５質量部、硬化促進剤として２，４，６−トリジメチルアミノメチルフエノール（ＴＡＰ）１．７質量部、ポリエーテル・エステル型界面活性剤としてディスパロン３６００Ｎ（楠本化成株式会社製、商品名）１．７質量部、を６０℃で混合して硬化剤成分を得た。

これらの主剤成分及び硬化剤成分を均一に混合して含浸用エポキシ樹脂組成物を製造した。

（実施例２）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８２８）１００質量部、シリカ（株式会社龍森製、商品名：クリスタライトＣ）６５質量部、炭酸カルシウム（備北粉化工業株式会社製、商品名：ソフトン２２００）３５質量部、消泡剤（東芝シリコーン株式会社製、商品名：ＴＳＡ７２０）０．１質量部及びシランカップリング剤（日本ユニカー株式会社製、商品名：Ａ−１８７）０．５質量部を１００℃で１時間真空混練し、主剤成分とした。

また、メチルテトラヒドロ無水フタル酸８５質量部、硬化促進剤として２，４，６−トリジメチルアミノメチルフェノール（ＴＡＰ）０．８５質量部、ポリエーテル・エステル型界面活性剤としてディスパロン３３００（楠本化成株式会社製、商品名）０．２６質量部、を６０℃で混合して硬化剤成分を得た。

（実施例３）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８２８）１００質量部、シリカ（株式会社龍森製、商品名：クリスタライトＡＡ）５０質量部、炭酸カルシウム（神島化学工業株式会社製、商品名：ＥＳ）５０質量部、消泡剤（東芝シリコーン株式会社製、商品名：ＴＳＡ７２０）０．１質量部及びシランカップリング剤（日本ユニカー株式会社製、商品名：Ａ−１８７）０．５質量部を１００℃で１時間真空混練し、主剤成分とした。

また、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸８６質量部、硬化促進剤として２．４，６−トリジメチルアミノメチルフェノール（ＴＡＰ）１．７質量部、２−エチル−４−メチルイミダゾール０．８６質量部、ポリエーテル・エステル型界面活性剤としてディスパロン３６００Ｎ（楠本化成株式会社製、商品名）１．７質量部、を６０℃で混合して硬化剤成分を得た。

（比較例１）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８２８）１００質量部、シリカ（株式会社龍森製、商品名：クリスタライトＡＡ）５０質量部、炭酸カルシウム（神島化学工業株式会社製、商品名：ＥＳ）５０質量部、消泡剤（東芝シリコーン株式会社製、商品名：ＴＳＡ７２０）０．１質量部及びシランカップリング剤（日本ユニカー社製、商品名：Ａ−１８７）０．５質量部を１００℃で１時間真空混練し、主剤成分とした。

また、メチルテトラヒドロ無水フタル酸８５質量部、硬化促進剤として２，４，６−トリジメチルアミノメチルフェノール（ＴＡＰ）１．７質量部、を６０℃で混合して硬化剤成分を得た。

（比較例２）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８２８）１００質量部、シリカ（株式会社龍森製、商品名：クリスタライトＡＡ）１００質量部、消泡剤（東芝シリコーン株式会社製、商品名：ＴＳＡ７２０）０．１質量部及びシランカップリング剤（日本ユニカー社製、商品名：Ａ−１８７）０．５質量部を１００℃で１時間真空混練し、主剤成分とした。

（比較例３）
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート８２８）１００質量部、シリカ（株式会社龍森製、商品名：クリスタライトＡＡ）１００質量部、消泡剤（東芝シリコーン株式会社製、商品名：ＴＳＡ７２０）０．１質量部及びシランカップリング剤（日本ユニカー株式会社製、商品名：Ａ−１８７）０．５質量部を１００℃で１時間真空混練し、主剤成分とした。

（試験例）
実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた樹脂組成物を加熱硬化させ、一般特性及び熱伝導率を測定した。

＊１：Ｂ型回転粘度計を用いて、回転数１２ｒｐｍで試験した。
＊２：ＪＩＳＣ２１０５に規定される試験管法に準じ、１２０℃で測定を行った。
＊３：ＪＩＳＣ２１０５のストラッカー接着力試験に準じて試験を行った。線材には、直径１．３ｍｍ、長さ５０ｍｍのポリエステル線を使用した。ワニス処理もＪＩＳＣ２１０５に規定された処理法で行い、硬化温度及び時間は１２０℃、６０分とした。試験は１５０℃でそれぞれ５個行い、その平均値をとった。
＊４：ブリキ板（縦１８ｃｍ×横５ｃｍ）に樹脂を塗布した後、ブリキ板を垂直に立て１２０℃で硬化させた。硬化後、ブリキ板に付着している樹脂塗膜厚さを測定した。
＊５：縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ１ｃｍの硬化物を作製し、熱伝導率測定機（プローブ法）で測定した。

表１から明らかなように、本発明の含浸用エポキシ樹脂組成物はコイルに厚塗りが可能でかつ熱放散性に優れた含浸用エポキシ樹脂組成物であることが確認できた。

Claims

（Ａ）エポキシ樹脂及び（Ｂ）炭酸カルシウムを含有する主剤成分と、
（Ｃ）酸無水物硬化剤、（Ｄ）硬化促進剤及び（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤を含有する硬化剤成分との混合物からなることを特徴とする含浸用エポキシ樹脂組成物。
前記（Ａ）エポキシ樹脂１００質量部、前記（Ｂ）炭酸カルシウム１０〜１００質量部、前記（Ｃ）酸無水物硬化剤８０〜９５質量部、前記（Ｄ）硬化促進剤０．１〜３質量部、前記（Ｅ）ポリエーテル・エステル型界面活性剤０．１〜３質量部からなることを特徴とする請求項１記載の含浸用エポキシ樹脂組成物。
さらに、主剤成分に（Ｆ）シリカ粉末を無機充填剤として含有し、前記（Ｂ）炭酸カルシウムと前記（Ｆ）シリカ粉末との配合量の合計が、前記（Ａ）エポキシ樹脂１００質量部に対して、８０〜３００質量部であることを特徴とする請求項１又は２記載の含浸用エポキシ樹脂組成物。
請求項１乃至３のいずれか１項記載の含浸用エポキシ樹脂組成物によって含浸して得られることを特徴とする電気・電子部品装置。