JP4576732B2 - 一液型エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性に優れた一液型エポキシ樹脂組成物に関するものである。本発明の組成物は、積層された鋼板を用いた回転電機子の封止を目的とした被覆材として特に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、積層された鋼板を用いた回転電機子を被覆する材料としては、エポキシ樹脂組成物がよく使用されてきた。この中でも一液型エポキシ樹脂組成物については、組成物の保存安定性をよくするために、硬化剤としてアジピン酸ジヒドラジッド等のヒドラジッド化合物やジシアンジアミド、また、硬化促進剤として第３級アミン、イミダゾール系化合物、有機金属塩など、いずれも固形のものが用いられていた。
【０００３】
しかし、これらの硬化剤、硬化促進剤は固形であることから、硬化時に加熱によりエポキシ樹脂に溶解してから反応が始まるため、積層された鋼板の間隙に未硬化の液状エポキシ樹脂のみが先に流れ込んでしまい、これが回転電機子の内部に残り、経時変化によって積層鋼板内部の回転子の軸に到達し、固結してモーターが作動しなくなるという問題があった。このような背景から、硬化剤として液状の酸無水物系化合物を使用し組成物を均一にすることで、硬化性に優れ、作業性がよく、積層鋼板内部に浸透しても回転子の軸に到達する前に硬化する性質をもつ一液型エポキシ樹脂組成物を得る検討がなされたが、夏期のような高温条件下においては、酸無水物の吸湿による組成物の増粘などが発生して短期間で使用できなくなる欠点があった。このため、硬化性とともに保存安定性に優れる一液型エポキシ樹脂組成物が望まれていた。
【０００４】
エポキシ樹脂組成物に保存安定性を付与するためには、コロイダルシリカ系のアエロジール（日本アエロジール社製）、含水ケイ酸化合物系のカープレックス（塩野義製薬製）、さらに、それらを有機シリコーン化合物等で表面処理を実施したＲ−９７２（日本アエロジール社製）、ＣＳ−８１０（塩野義製薬製）等の二酸化珪素化合物、あるいは有機化合物で表面処理したベントナイト化合物などのチキソ付与剤を配合する方法が知られている。しかし、これらの無機系チキソ付与剤を配合しても効果として必ずしも充分でないだけでなく、組成物中に多量に配合する必要があるため、組成物の粘度上昇により作業性が悪化するという問題点があった。また、有機系チキソ付与剤として、脂肪酸アミド化合物を配合する方法も一般的に用いられているが、保存安定性の面で必ずしも十分に満足できる結果が得られていなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、絶縁性に優れた一液型エポキシ樹脂組成物に関して上記のような欠点を改良するものであり、硬化性に優れ作業性がよく、保存安定性に優れた一液型エポキシ樹脂組成物を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１） 積層鋼鈑を用いた回転電機子を被覆する被覆材用エポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂、▲２▼硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテート、▲３▼有機系チキソ付与剤として脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレン、を必須成分として含有することを特徴とする一液型エポキシ樹脂組成物、
（２） ▲１▼エポキシ樹脂１００重量部に対して、▲２▼硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸６０〜８５重量部とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテート１〜２０重量部とを含有することを特徴とする第（１）項記載の一液型エポキシ樹脂組成物、
（３） ▲１▼エポキシ樹脂１００重量部に対して、▲３▼有機系チキソ付与剤として脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとの１：１〜１：３の混合物を０．１５〜３重量部を含有することを特徴とする第（１）項または第（２）項記載の一液型エポキシ樹脂組成物、
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のエポキシ樹脂組成物において用いられる▲１▼エポキシ樹脂としては特に限定しないが、ビスフェノールタイプエポキシ樹脂（Ａ型、Ｆ型、ＡＤ型）、脂環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのほか、カテコール、レゾルシノール、またはグリセリンやポリエチレングリコール等の多価アルコール類とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエーテルも使用できる。また、Ｐ−ヒドロキシ安息香酸、β−ヒドロキシナフトエ酸のようなヒドロキシカルボン酸類とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテルエステル、あるいはフタル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸類とエピクロルヒドリンを反応させて得られるポリグリシジルエステル、さらにはエポキシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾールノボラック樹脂等も使用することができ、これらを単独あるいは混合して使用する。樹脂の形態は液体でも固体でもよいが、通常硬化剤と混合した場合に液状となるものが使用される。但し、単価のアルコール系の飽和脂肪族あるいは不飽和脂肪族エポキシ樹脂など、潜在性硬化剤を溶解させる傾向が強いものは保存安定性が良くなく、好ましくない。製造時の作業性や硬化後の特性、原材料コスト等を考慮すると、これらの中でも、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が特に好ましい。
【０００８】
本発明においては、▲２▼硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテートとを併用することを特徴とする。
【０００９】
メチルテトラヒドロ無水フタール酸の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、６０〜８５重量部が好ましい。６０重量部より少ないと保存安定性が低下する傾向があり、８５重量部を超えると硬化特性が低下気味となり、回転電機子内部の軸に組成物の漏れを起こすことがある。樹脂組成物の保存安定性や使用時の作業性などを考慮すると、より好ましくは７０〜８０重量部である。
【００１０】
グリセロールトリスアンヒドロトリメリテートの配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、１〜２０重量部が好ましい。１重量部より少ないと速硬化性が十分でなく、回転電機子内部の軸に組成物の漏れを起こすことがあり、２０重量部を超えると保存安定性が低下する傾向がある。樹脂組成物の保存安定性や使用時の作業性などを考慮すると、より好ましくは５〜１０重量部である。
【００１１】
以上のような配合量で、メチルテトラヒドロ無水フタル酸とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテートとを併用してエポキシ樹脂組成物に配合することにより、組成物の硬化時の粘度上昇が早くなり、回転電機子内部への浸透を防止すると考えられる。さらには、硬化時間が短くなり内部に浸透する前に硬化する効果も併せ持つと考えられ、組成物の硬化性及びこれに伴う作業性が向上する。
【００１２】
本発明においては、組成物に保存安定性を付与するために、▲３▼有機系チキソ付与剤を配合する。有機系チキソ付与剤としては、組成物の耐熱性に影響を与えることなく、チキソ性の経時劣化を小さく抑えられることから、脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとを併用する。脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンの割合は、保存安定性の点から、１：１〜１：３が好ましい。この範囲外では保存安定性が低下するようになる。本発明では、脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとの１：２の混合物が特に好ましく用いられる。かかる混合物としては、「楠本化成株式会社製ディスパロンＮＳ−３０」がある。本剤は、脂肪酸アミド化合物５％、酸化ポリエチレン１０％、キシレン８５％からなるものである。
【００１３】
前記の有機系チキソ付与剤の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対し、脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとの混合物として０．１５〜３重量部であることが好ましい。０．１５重量部より少ないとチキソ性付与効果が小さく、作業時に組成物の垂れ落ちを起こすことがあり、３重量部を超えると硬化物の耐熱性が低下することがある。樹脂組成物の保存安定性や使用時の作業性などを考慮すると、より好ましくは０．７５〜２．２５重量部である。
【００１４】
本発明において、有機系チキソ付与剤として脂肪酸アミドと酸化ポリエチレンとを併用することにより組成物の保存安定性が良くなる理由は、以下のように考えられる。すなわち、脂肪酸アミド化合物は安定したチキソ性の付与効果を有するものの、エポキシ樹脂の反応を促進するカルボキシル基を化合物中に有するため、組成物の保存安定性を低下させることがある。ここに酸化ポリエチレンを配合することにより、カルボキシル基を酸化ポリエチレンで抑制する効果が発現する。従って、組成物の保存安定性を向上させるためには、脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとを併用することが有効であると考えられる。
【００１５】
本発明において用いられる硬化促進剤は、潜在性硬化剤として市販されているアダクト系化合物が使用できる。例えば、味の素ファインテクノ（株）製アミキュアＰＮ−２３、同ＭＹ−２４や富士化成工業社製フジキュアＦＸ−１０００などが挙げられる。また、一般的なイミダゾール化合物や、特開平１−７０５２３号公報に開示されている一液性エポキシ樹脂用マスターバッチ型硬化剤、特開平６−７３１５６号公報に開示されている潜在性硬化剤を用いてもよい。
【００１６】
本発明の一液型エポキシ樹脂組成物が回転電機子の絶縁材として用いられる場合、組成物の耐熱性の向上、熱膨張率の低減等のために、必要に応じて炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、シリカ、クレー、タルク、アルミナ、ガラス粉末等の無機充填剤を配合する。上記目的のために好ましい無機充填剤としては、分離沈降現象が少なく、安価であることから炭酸カルシウム、タルクが挙げられる。
【００１７】
これらの無機充填剤の粒度は、組成物中での分離沈降が少なく、また、組成物の粘度上昇を小さく抑えられることから、平均粒径が１〜２０μｍであることが好ましい。平均粒径が１μｍ未満では、粒子径が小さいため粘度上昇やチキソ性が現れ、取扱い上好ましくない場合がある。平均粒径が２０μｍを越えると作業時に分離沈降を生じることがある。
【００１８】
なお、本発明の液状エポキシ樹脂組成物には、本発明の目的に反しない範囲において、必要に応じて、染料、変性剤、着色防止剤、老化防止剤、離型剤、消泡剤、その他のチキソ付与剤、反応性ないしは非反応性の希釈剤等の添加剤を配合することができる。
【００１９】
本発明の一液型エポキシ樹脂組成物の製造方法は、通常のエポキシ樹脂組成物の製造方法と同様な一般的な撹拌混合設備と加工条件が適用される。使用される設備としては、ミキシングロール、ディゾルバ、プラネタリミキサ、ニーダ、押し出し機等である。加工条件としては、エポキシ樹脂等を溶解および／または低粘度化し、撹拌混合効率を向上させるために加熱してもよい。また、摩擦発熱、反応発熱等を除去する必要がある場合は冷却する。撹拌混合の時間は必要により定めればよく、特に制約されることはない。
【００２０】
【実施例】
以下実施例と比較例により本発明を説明する。
表１に示す配合量（単位はすべて重量％）により、原材料をプラネタリミキサを用いて常温で均一分散されるまで十分に撹拌混合を行い、エポキシ樹脂組成物を得た。この組成物について、以下の項目について評価を行った。結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】

（表１の注）
１）エポキシ樹脂Ａ：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（エポキシ当量 １７０）
２）エポキシ樹脂Ｂ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量 １９０）
３）酸無水物Ａ：メチルヘキサヒドロ無水フタール酸
（商品名）日立化成製 ＨＮ−５５００
４）酸無水物Ｂ：メチルテトラヒドロ無水フタール酸
（商品名）日立化成製 ＨＮ−２２００
５）酸無水物Ｃ：グリセロールトリスアンヒドロトリメリテート
６）アミン系化合物：脂肪族ポリアミンのエポキシ樹脂アダクト硬化剤
（商品名）味の素ファインテクノ製アミキュアＭＹ−２４
７）顔料：フタロシアニン系化合物
（商品名）大日精化工業株式会社製ＥＴ４Ｂ４０３ＢＬＵＥ
８）有機系チキソ付与剤Ａ：脂肪酸アミド化合物
（商品名）楠本化成製ディスパロン６９００−２０Ｘ
９）有機系チキソ付与剤Ｂ：脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンの混合物
（商品名）楠本化成製ディスパロンＮＳ−３０
（配合量は、脂肪酸ポリアミド化合物と酸化ポリエチレンの混合物としての量を示す。）
１０）消泡剤：シリコン系化合物
（商品名）信越化学工業製 ＫＳ−６０３
【００２２】
【表２】

【００２３】
各項目の測定方法を以下に記載する。
１．粘度（２５℃）：ＥＨ型粘度計（東機産業製）による。ロータの型式は３度コーンを用いた。
２．ゲルタイム：１５０℃熱板を用いて測定した。
３．流れ距離：スライドガラスに樹脂組成物を０．１ｇ滴下して、１分以内にこのスライドガラスを傾斜角度４５度に保持して、１００℃に設定された硬化炉に３０分放置し、スライドガラス上の硬化物の流れ方向の寸法を測定した。
４．保存安定性：樹脂組成物の製造直後の粘度（Ｖ０ ）を測定し、一方、容量２００ｇの容器内に充填密封した樹脂組成物を３０℃の雰囲気で保存し、粘度（Ｖ１４）を測定した。これらの粘度の比率（Ｖ１４／Ｖ０：粘度変化率 ）が２．０を超えたときの保存日数を保存安定性とした。この日数が長い程作業性が良好であることを示し、３日以上であることが好ましい。
５．軸漏れ：５０ｍｍφの鋼鈑（厚み約１ｍｍ）を、３０枚積層して中央に５ｍｍφの軸を通し、側面に組成物を塗布する。これを常温で２４時間放置して、１５０℃の硬化炉で１時間加熱処理した。硬化後、積層鋼鈑の下部や軸からの樹脂の浸み出しの有無を確認した。（〇：浸み出し なし、 ×：浸み出し あり）
６．分離未硬化物：５０ｍｍφの鋼鈑（厚み約１ｍｍ）を、３０枚積層して中央に５ｍｍφの軸を通し、側面に組成物を塗布する。これを常温で２４時間放置して、１５０℃の硬化炉で１時間加熱処理した。硬化後、積層鋼鈑を剥がして、積層部分に粘稠な未硬化樹脂が存在するか否かを確認した。（〇：なし、 △：若干存在するが、積層部分内で止まっている、 ×：解体した内部すべて及び積層鋼鈑の中央に挿入した軸部分にも存在する）
【００２４】
実施例１，２は、エポキシ樹脂組成物に硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテート、有機系チキソ付与剤として、脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとの混合物を使用しており、その配合割合も前記請求項に記載した範囲内であるので、軸漏れや分離未硬化物のない良好な硬化性とともに、保存安定性にも優れたものとなった。一方、比較例１では有機系チキソ付与剤として脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとの混合物を、比較例２では硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸を、また、比較例３，４ではともに両方をそれぞれ使用しなかったため、いずれも保存安定性に劣る結果となった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、積層鋼鈑を用いた回転電機子の被覆材において、硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテートとを含有し、有機系チキソ付与剤として脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとを含有することを特徴とする一液型エポキシ樹脂組成物である。本発明の組成物は保存安定性に優れるとともに、積層された鋼板を用いた回転電機子を絶縁被覆するために使用した場合、被覆後の積層鋼板の間隙に分離未硬化物が存在せず、回転軸の固結が発生しない良好な硬化性を有する。

Claims (3)

1. 積層鋼鈑を用いた回転電機子を被覆する被覆材用エポキシ樹脂組成物において、▲１▼エポキシ樹脂、▲２▼硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテート、及び▲３▼有機系チキソ付与剤として脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレン、を必須成分として含有することを特徴とする一液型エポキシ樹脂組成物。
2. ▲１▼エポキシ樹脂１００重量部に対して、▲２▼硬化剤としてメチルテトラヒドロ無水フタール酸６０〜８５重量部とグリセロールトリスアンヒドロトリメリテート１〜２０重量部とを含有することを特徴とする請求項１記載の一液型エポキシ樹脂組成物。
3. ▲１▼エポキシ樹脂１００重量部に対して、▲３▼有機系チキソ付与剤として、脂肪酸アミド化合物と酸化ポリエチレンとの割合が１：１〜１：３の混合物０．１５〜３重量部を含有することを特徴とする請求項１または２記載の一液型エポキシ樹脂組成物。