JP2018110192A - コイル含浸用エポキシ樹脂組成物、コイル製品の製造方法、及びイグニッションコイル - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、そのような方法でも、耐クラック性、熱伝導性、コイルへの含浸性の向上、および高温度下の硬化物の電気的特性の低下を防止することはできない。これらの諸問題を解決すべく、高性能コイルに対応した含浸注形用エポキシ樹脂組成物のための新規なフィラーが検討されてきた。一般に、結晶シリカは熱伝導率の向上に有効なフィラーであるが、その反面、結晶シリカが添加された場合でも、熱膨張率の値を小さくできず、しかもコイル含浸性が悪くなってしまう。また、溶融シリカはその添加量を増やすと熱膨張係数を小さくすることはできるが、熱伝導率を大きくすることが難しい。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
[1](A)結晶性エポキシ樹脂、(B)酸無水物、(C)硬化促進剤、(D)球状クリストバライトを含むコイル含浸用エポキシ樹脂組成物。
[2]前記(A)成分が、ビフェニル型エポキシ樹脂である上記[1]に記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物。
[3]前記(D)成分の数平均粒径が1〜30μmであり、前記(D)成分の配合量が、前記(A)成分100質量部に対して500〜1800質量部である上記[1]又は[2]に記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物。
[4]上記[1]〜[3]のいずれかに記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物をコイルに注入し含浸させ、該樹脂組成物を加熱硬化させるコイル製品の製造方法。
[5]上記[1]〜[3]のいずれかに記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物の硬化物で絶縁されてなるイグニッションコイル。
<コイル含浸用エポキシ樹脂組成物>
まず、本発明のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいう)について述べる。
〔(A)結晶性エポキシ樹脂〕
本発明で用いる(A)成分の結晶性エポキシ樹脂は、フェニル、ビフェニル、ビフェノール、ナフタレン等の平面構造を有する分子を主鎖に有し、比較的低分子量であるために、結晶性を示すものである。結晶性エポキシ樹脂は、結晶性が高いため常温では固体であるが、一旦溶融すると極めて低粘度の液体になる特性を有している。
また、(A)成分の結晶性エポキシ樹脂の他に、必要に応じて作業性改良の為、液状のエポキシ樹脂等を併用成分として使用することができる。
なお、(A)成分以外のエポキシ樹脂を併用する場合、その合計量が上記範囲内となることが好ましい。
本発明で用いる(B)成分の酸無水物としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる分子中に酸無水物基を有するものであれば特に制限なく用いることができ、例えば、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(ME−HHPA)、メチルテトラヒドロ無水フタル酸(ME−THPA)、テトラヒドロ無水フタル酸(THPA)等の脂環式酸無水物、無水フタル酸等の芳香族酸無水物、脂肪族二塩基酸無水物(PAPA)等の脂肪族酸無水物等が挙げられる。中でも、脂環式酸無水物を好ましく用いることができる。
本発明で用いる(C)成分の硬化促進剤は、(A)成分の結晶性エポキシ樹脂同士、又は(A)成分の結晶性エポキシ樹脂と(B)成分の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特に制限されるものではなく、硬化促進剤として一般に用いられているものを用いることができる。例えば、ベンジルジメチルアミン〔例えば、カオーライザーNo.20(花王(株)製、商品名)〕、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2−エチル−4−メチルイミダゾール(2E4MZ)、4級アンモニム塩〔例えば、M2−100(日本油脂(株)製、商品名)〕等が挙げられる。中でも、硬化性の観点からベンジルジメチルアミン又は4級アンモニム塩を使用することが好ましい。
これらは単独又は2種類以上を混合して使用することができる。
本発明で用いる(D)成分の球状クリストバライトは、エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱伝導率を高める効果を有する。(D)成分の球状クリストバライトは、球状溶融シリカをクリストバライト化することで得ることができる。例えば、球状溶融シリカを1200〜1600℃の高温で5〜24時間加熱し、結晶を確実に成長させた後、20〜50時間かけてゆっくりと室温まで冷却することでクリストバライト化させることができる。
なお、数平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布計にて求めることができる。
また、含浸性を損なわない範囲において、破砕のクリストバライトや溶融シリカ、結晶シリカなどのフィラーも併用成分として使用することができる。これらは単独又は2種以上混合して使用することができる。
エポキシシランカップリング剤の具体例としては、例えば、γ−グリシドキシプロピルメチルトリエトキシシラン((株)NUC製、商品名:A−1871)、γ−グリシドキシプロピルメチルトリメトキシシラン((株)NUC製、商品名:A−187)、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン((株)NUC製、商品名:A−186)等が挙げられ、これらは単独でも2種類以上を併用してもよい。
また、予め表面処理を施した球状クリストバライトを用いてもよい。
こうして得られたコイル含浸用エポキシ樹脂組成物は、自動車用点火コイルに含浸用として使用することができる。
本発明のコイル製品の製造方法は、上述したコイル含浸用エポキシ樹脂組成物をコイルに注入し含浸させ、該樹脂組成物を加熱硬化させることを特徴とする。該樹脂組成物を加熱硬化させる条件は特に限定されないが、例えば、加熱温度を好ましくは100〜300℃、より好ましくは100〜200℃で、加熱時間を好ましくは0.5〜8時間、より好ましくは1〜5時間とすることができる。
本発明のイグニッションコイルは、上述したコイル含浸用エポキシ樹脂組成物の硬化物で絶縁されてなるものである。このようなイグニッションコイルとしては、直径2.0cm以下のプラスチックケース中に配置された、直径50μm以下の被覆銅線を鉄心に巻いたコイルをコイル含浸用エポキシ樹脂組成物によって含浸、硬化させてなるペンタイプのイグニッションコイル、及び約4.0cm角のプラスチックケース中に配置された、直径30μm以下の被覆銅線を鉄心に巻いたコイルをコイル含浸用エポキシ樹脂組成物によって含浸、硬化させてなる矩形タイプのイグニッションコイルが挙げられる。このイグニッションコイルにおける樹脂組成物の樹脂占有体積割合は30%以下であることが好ましい。
なお、上記コイル製品は、コイル等の電気・電子部品に対し、例えば、該コイル含浸用エポキシ樹脂組成物を2液性のエポキシ樹脂における常法に従い注形し、硬化させることにより製造することもできる。
次に、表1の硬化剤の欄に記載の種類及び配合量の各成分を60℃に加熱した万能混合機に投入し、1時間、真空下で混合することにより硬化剤を調製した。
上記主剤100質量部に対して、上記硬化剤22質量部を、万能混合機を用いて混合してコイル含浸用エポキシ樹脂組成物を調製した。
<エポキシ樹脂>
〔(A)成分〕
・YX4000:結晶性エポキシ樹脂、三菱化学(株)製、商品名
・HP−4032D:結晶性エポキシ樹脂、DIC(株)製、商品名
〔(A)成分以外のエポキシ樹脂〕
・エポミック(登録商標)R140P:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三井化学(株)製、商品名
・セロキサイド2021P:脂環式エポキシ樹脂、(株)ダイセル製、商品名
<フィラー>
〔(D)成分〕
・C40−C1:球状クリストバライト、(株)アドマテックス製、商品名、数平均粒径30μm
・TS15−103−20:球状クリストバライト、新日鉄住金マテリアルズ(株)製、商品名、数平均粒径10μm
〔(D)成分以外のフィラー〕
・CR−30:破砕クリストバライト、瀬戸窯業原料(株)製、商品名、平均粒径30μm
・FB−20D:溶融球状シリカ、デンカ(株)製、商品名、平均粒径23μm
<その他の成分>
・TSA720:消泡剤、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製、商品名
・A−187:エポキシシランカップリング剤、(株)NUC製、商品名
・ECB602:着色剤、アデカ工業(株)製、製品名
・BYK410:チクソ性付与剤、ビックケミー・ジャパン(株)製、製品名
<酸無水物(液状酸無水物)>
〔(B)成分〕
・WW:メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ポリント製、商品名
<硬化促進剤>
〔(C)成分〕
・カオーライザーNo.20:ベンジルジメチルアミン(BDMA)、花王(株)製、商品名
<フィラー>
〔(D)成分〕
・C40−C1:球状クリストバライト、(株)アドマテックス製、商品名、数平均粒径30μm
〔(D)成分以外のフィラー〕
・CR−30:破砕クリストバライト、瀬戸窯業原料(株)製、商品名、平均粒径30μm
・FB−20D:溶融球状シリカ、デンカ(株)製、商品名、平均粒径23μm
<その他の成分>
・TSA720:消泡剤、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株)製、商品名
(1)コイル含浸性
テストコイル(巻き線径40μm、巻き数22000)にコイル含浸用エポキシ樹脂組成物を真空注入し、100℃で3時間、その後150℃で3時間、加熱硬化させた。この加熱硬化処理後のテストコイルを切断し、含浸状態を観察し、テストコイルへの該樹脂組成物の含浸率を下記の式より算出した。なお、含浸率80%以上を合格とした。
含浸率(%)=[(含浸部位面積)/(全巻き線面積)]×100
コイル含浸用エポキシ樹脂組成物の粘度を、JIS Z 8803(2011)に準拠し、B型粘度計を用いて、110℃、回転速度30rpmの条件で測定した。
コイル含浸用エポキシ樹脂組成物を100℃で3時間、その後150℃で3時間、加熱硬化させて、サンプル片(縦150mm、横100mm、高さ15mm)を作製し、京都電子工業(株)製の熱伝導計を用いて、該サンプル片の熱伝導率をJIS R 2616(2001)に準拠し、温度25℃において測定した。なお、1.5W/m・K以上を合格とした。
コイル含浸用エポキシ樹脂組成物を100℃で3時間、その後150℃で3時間、加熱硬化させて、サンプル片(縦100mm、横100mm、高さ1mm)を作製し、東京精電(株)製の絶縁破壊試験機を用いて、該サンプル片の絶縁破壊電圧をJIS C 2105(2006)に準拠し、温度25℃において測定した。なお、30kV/mm以上を合格とした。
Claims (5)
- (A)結晶性エポキシ樹脂、(B)酸無水物、(C)硬化促進剤、(D)球状クリストバライトを含むコイル含浸用エポキシ樹脂組成物。
- 前記(A)成分が、ビフェニル型エポキシ樹脂である請求項1に記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物。
- 前記(D)成分の数平均粒径が1〜30μmであり、前記(D)成分の配合量が、前記(A)成分100質量部に対して500〜1800質量部である請求項1又は2に記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物をコイルに注入し含浸させ、該樹脂組成物を加熱硬化させるコイル製品の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のコイル含浸用エポキシ樹脂組成物の硬化物で絶縁されてなるイグニッションコイル。
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