JP5359934B2

JP5359934B2 - リアクトル

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Publication number: JP5359934B2
Application number: JP2010045462A
Authority: JP
Inventors: 浩之奥平; 和生加藤; 昭夫杉浦; 孝司青木; 直樹平澤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: JP2011181747A

Description

本発明は、硬化性樹脂組成物を用いて作製されたリアクトルに関する。

ハイブリッド車に搭載される電装部品の一つであるリアクトルには、鉄粉分散型エポキシ注型材が用いられている。エポキシ樹脂は長期信頼性の高い樹脂であるが、リアクトルは所定の磁気特性を出すために鉄粉などの磁性粉末を80質量％以上配合する必要があり、磁性粉末を多量に配合するために注型材の硬化物がもろくなるという問題があった。

これに対し、鉄粉分散型エポキシ注型材ではないが、骨格がポリエーテル系、或いは末端カルボキシル基含有アクリロニトリル・ブタジエン（CTBN）変性の柔軟性エポキシ樹脂、硬化剤、更にはCTBNそのものの併用により、エポキシ樹脂組成物を柔軟化する技術が知られている（例えば特許文献１：特開平5-5085号公報、特許文献２：特開平8-81538号公報）。これらは架橋密度を低下させる、或いは硬化時のミクロ相分離構造形成（海島構造）により、靭性を付与しようとする技術である。しかし、分子量が大きい為、樹脂分が高粘度化し、注型作業性が低下する、或いは硬化条件により相分離構造が変化し安定した物性が得られない等の欠点があった。

一方、エポキシ樹脂などのマトリックス樹脂に樹脂フィラーを添加することによる強靭化法も知られており、例えばシリコーン、NBR等の樹脂パウダが知られている。安定したフィラー形状を保つ為、硬化条件による相分離構造に差は無いが、周辺樹脂との相溶性が低い為硬化前に分離してしまう欠点がある（特許文献３：特開平8-59789号公報など）。

これに対し、マトリックスとしてのエポキシ樹脂などに、柔軟性樹脂をコア、アクリル等の樹脂をシェルとするコアシェル構造の樹脂パウダを添加することも知られている。これはシェルを形成する樹脂が、その周囲のマトリックス樹脂と良好な相溶性を示すことから、系内に長期間安定して存在するという特徴がある（特許文献４：特開平5-65391号公報など）。しかし、高Tgのマトリックス樹脂（エポキシ樹脂に代表される）との相溶性が高いとマトリックス樹脂のTgを低下させるという欠点を有する。

特開平5-5085号公報特開平8-81538号公報特開平8-59789号公報特開平5-65391号公報

本発明者は、特許文献４のエポキシ樹脂系樹脂接着性組成物を、自動車用リアクトルのコアに用いるべく、磁性粉末を多量に配合する磁性粉末分散型エポキシ注型材として使用したところ、柔軟性を付与すると耐熱性が不足することが判明した。

そこで、本発明は、高温でも安定した粒子形で、系内に長期間安定して存在できるコアシェル型のパウダ、特に磁性粉末という特殊な金属粉の多量配合系で安定した強靭化をもたらす樹脂パウダを、磁性粉末を多量に配合する鉄粉分散型エポキシ注型材に使用することで、柔軟性と耐熱性の両方に優れたリアクトルを提供することを目的とする。

特許文献４では、自動車用途のように、磁性粉末分散型エポキシ注型材に磁性粉末を多量に配合し、樹脂含有量が少なく、しかも高温で使用される場合に、柔軟性と耐熱性が両立しなかった。そこで、本発明者は、この問題を解決するために、エポキシ樹脂、硬化剤、多量の磁性粉末、コアシェル型樹脂パウダを含む硬化性樹脂組成物を用いたリアクトルにおいて、コアシェル型樹脂パウダのシェルとして架橋したアクリル系樹脂を用いることを特徴とするリアクトルを提供するものである。

本発明によれば、エポキシ樹脂、硬化剤、鉄粉、コアシェル型樹脂パウダを含む硬化性樹脂組成物を用いて作製されたリアクトルであって、鉄粉が組成物全体の80質量％〜92質量％の量で含まれ、コアシェル型樹脂パウダがエポキシ樹脂に対し3〜30質量部の量で含まれ、コアシェル型樹脂パウダのシェルが架橋したアクリル系樹脂であることを特徴とするリアクトルが提供され、ハイブリッド自動車の電装部品としてのリアクトルに好適である。

図１は、本発明の実施例のリアクトルの例を示す。

図１にリアクトルの１例を示す。リアクトル１は、らせん状に形成された導体線２からなるコイル、この導体線２の表面に必要に応じて形成された絶縁膜３と、このらせん状の導体線１からなるコイル２の内側及び外周に充填されたコア４と、コイル２及びコア４を収容するケース５からなる。

本発明によれば、リアクトルの特にコアに、エポキシ樹脂、硬化剤、磁性粉末、コアシェル型樹脂パウダを含み、コアシェル型樹脂パウダのシェルが架橋したアクリル系樹脂である硬化性樹脂組成物を用いる。

用いるエポキシ樹脂は、注型材、FRP用マトリックス、あるいは汎用接着剤として使用される公知のエポキシ樹脂のいずれでもよい。例えばビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂、レゾルシン、水素化ビスフェノールＡなどのグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルなどのグリジルエーテル型のエポキシ樹脂、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸などのグリシジルエステル型のエポキシ樹脂、さらにはグリシジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシド型エポキシ樹脂、ヒダントイン系エポキシ樹脂、ダイマー酸系エポキシ樹脂、エポキシ変性ＮＢＲなどが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明におけるエポキシ樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物において、磁性粉末、コアシェル型樹脂パウダなどを添加した残りであり、特に限定されない。エポキシ樹脂以外の樹脂を副次的に添加してもよい。

用いる硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる公知の硬化剤でよい。エポキシ樹脂と反応して三次元橋かけ構造を形成する化合物である。ポリアミンタイプ、酸無水物タイプ、ポリフェノールタイプ、ポリメルカプタンタイプ、イソシアネートタイプなどの室温、或いは加熱硬化性の重付加型硬化剤の他、紫外線、或いは熱活性型の重合開始剤などがある。

硬化剤の添加量は、エポキシ樹脂のエポキシ基のモル数に対して、硬化剤骨格の反応性官能基のモル数が0.2〜1.5倍、好ましくは0.3〜1.3倍、更に好ましくは0.4〜1.1倍量となる量が一般的である。

用いる磁性粉末としては、鉄粉、フェライト粉末、珪素合金粉末などを挙げることができる。本発明において、磁性粉末の配合量は、硬化性樹脂組成物１００質量％に対して、８０〜９２質量％である。本発明は８０質量％以上の多量の磁性粉末を配合する場合に、耐熱性と柔軟性の両方に優れる効果が顕著である。特にハイブリッド車に搭載される電装部品の一つであるリアクトルに磁性粉末分散型エポキシ注型材として用いて、所定の磁気特性を出すために、鉄粉などの磁性粉末を８０質量％以上配合することが有利である。このように多量の磁性粉末を含有し、コアシェル型樹脂を必要な量だけ添加しても、本発明のリアクトルのコアに用いる硬化性樹脂組成物は、必要な柔軟性と、高温安定性、また磁性粉末との適合性に優れることができる。磁性粉末の配合量が多すぎると、硬化性樹脂組成物がコアシェル型樹脂パウダを添加してももろくなるおそれがある。

用いるコアシェル型樹脂パウダは、柔軟性樹脂をコアとし、シェルが架橋したアクリル系樹脂からなる。柔軟性樹脂としては、エラストマー、ゴム状ポリマーであればよく、共役ジエン系モノマーの重合体、（メタ）アクリレート系モノマーの重合体、ポリシロキサンゴムなどを用いることができる。本発明のコアシェル型樹脂パウダでは、シェルは架橋したアクリル系樹脂である。ここでアクリル系樹脂は、メタアクリル系樹脂を含む広い意味で用いている。この架橋されたアクリル系樹脂は、アクリル系モノマーに架橋性官能基を導入することによって形成することができる。すなわち、アクリル系モノマーを３官能以上、好ましくは４官能性にすることによって製造可能である。本発明のコアシェル型樹脂パウダでは、アクリル系モノマーを架橋させることによって、樹脂組成物の可塑化を防止し、所望の高温安定性実現するものである。また、この架橋したアクリル系樹脂は、鉄粉などの磁性粉末とのなじみがよく、磁性粉末が多量に存在しても系内に安定して存在することができることが確認された。

本発明の架橋されたアクリル系樹脂を形成するために用いるアクリル系モノマーとしては、公知の各種（メタ）アクリル系モノマー、たとえば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、アクリル酸オクチル等のアルキレンアクリレートの他、エポキシ化アクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリエーテル骨格のジアクリレートなどを用いることができる。

また、架橋性アクリル系モノマーとしては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ポリエーテルトリアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、トリメチロールプロパンアクリレート、トリメチロールプロパンメタアクリレートなどを用いることができる。本発明においては、架橋されたアクリル系樹脂を形成するために用いる架橋性のモノマーは、３官能性であればよいが、４官能性以上であることができる。

４官能以上の架橋性アクリルモノマーとしては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等が挙げられる。

架橋されたアクリル系樹脂を形成するために、アクリル系モノマーあるいはアクリル系樹脂に対して架橋剤を添加してもよい。

また、ゴムなどの柔軟性樹脂をコアとし、架橋されたアクリル系樹脂をシェルとする樹脂パウダは市販されている。たとえば、三菱レイヨン製RB2707、2737等が挙げられる。したがって、これらを用いてもよい。

コアシェル型樹脂パウダの添加量は、樹脂組成物１００質量部に基づいて３〜６０質量部％である。添加量が３質量部より少ないと樹脂組成物の柔軟性が十分でない。添加量が６０質量部より多いと、マトリックス樹脂の粘度が上がり作業性が低下する他、Ｔｇが不所望に低下する。好ましくは５〜４０質量部である。

硬化性樹脂組成物は、その他、充填材、顔料、難燃剤、酸化防止剤などの各種の添加剤を含むことができる。

特に、リアクトルを作製する場合、充填材として、たとえば、アルミナを好ましく添加することができる。アルミナは熱伝導率が高く放熱性が高いので好ましい。

硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、磁性粉末、コアシェル型樹脂パウダ、アルミナ等の放熱性フィラーを主な材料として混合して製造することができる。混合方法は特に限定されない。

エポキシ系樹脂をコアに用いたリアクトルの構造及び製造方法は公知であり（たとえば、特開２００８−１４７３４５号公報）、本発明はそのリアクトルのコアに、本発明の硬化性樹脂組成物を用いることができる。

本発明のリアクトルの製造に用いる硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂系で接着性及び耐熱性に優れ、しかも柔軟性樹脂をコアとし、シェルが実質的に完全に架橋したアクリル系樹脂からなるコアシェル型樹脂パウダを用いたことで、鉄粉などの磁性粉末を多量に配合しても、柔軟性及び熱安定性に優れるので、とくに１５０℃程度の耐熱性の他、-40℃〜150℃間の冷熱サイクル性が要求される自動車用のリアクトルのコアに好適に用いられるものである。

図１を参照すると、リアクトル１の製造は、製作したコイル２をケース５内にコア４を用いて埋設することで製造することができる。

エポキシ樹脂組成物の注型方法、硬化方法は公知である。

以下の実施例及び比較例においては、下記の成分を用いた。

・エポキシ樹脂：ＤＥＲ３３１Ｊ（ダウケミカル社）
・硬化剤Ａ：アミキュアＡＨ１６２（旭化成ケミカル社）
・コアシェル型樹脂パウダＡ：架橋アクリルシェル型アクリルゴム（三菱レイヨン社；シェルは完全架橋物）
・コアシェル型樹脂パウダゴムＢ：架橋アクリルシェル型アクリルゴム（三菱レイヨン社；シェルは完全架橋物）
・コアシェル型樹脂パウダＣ：アクリルシェル型アクリルゴム（ロームアンドハース社；シェルは非架橋物）
・アルミナ：球状アルミナ（平均３μｍ）（電気化学工業社）
・鉄粉：平均５０μｍ球状鉄粉（大同特殊鋼社）
これらの成分を表１に記載した割合で混合し、130℃２時間＋170℃２時間で硬化させて、３点曲げ用、及び粘弾性測定用試験体を作製した。

この試験体について、JIS K7171に記載されている３点曲げ試験方法に従い、曲げ伸びを測定した。

また、粘弾性測定におけるtanδピークトップをガラス転移温度Ｔｇとした。

結果を表１に併せて示す。実施例の試験体が柔軟性及び耐熱性ともに優れることが示されている。一方、架橋されていない比較例の試験体では、コアシェル型樹脂パウダゴムを添加しないと柔軟性が不足し（比較例１）、コアシェル型樹脂パウダゴムを添加すると柔軟性は付与されるが、自動車用途で求められる１５０℃での耐熱性には欠けている。

本発明の硬化性樹脂組成物を用いてリアクトルを製造した。

１リアクトル
２導体線
３絶縁膜
４コア
５ケース

Claims

エポキシ樹脂、硬化剤、鉄粉、コアシェル型樹脂パウダを含む硬化性樹脂組成物を用いて作製されたリアクトルであって、鉄粉が組成物全体の80質量％〜92質量％の量で含まれ、コアシェル型樹脂パウダがエポキシ樹脂に対し5〜20質量部の量で含まれ、コアシェル型樹脂パウダのコアが柔軟性樹脂であり、シェルが架橋したアクリル系樹脂であることを特徴とするリアクトル。