JP7316480B1 - 車載用トランス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ポリアリーレンスルフィド樹脂は、耐熱性、機械的物性、耐化学薬品性、寸法安定性、難燃性に優れていることから、電気・電子機器部品材料、自動車部品材料、化学機器部品材料等に広く使用されている。しかしながら、ポリアリーレンスルフィド樹脂は、ポリアミド樹脂等の他のエンジニアリングプラスチックに比べ、耐トラッキング性が大きく劣るという欠点を有している。
ポリアリーレンスルフィド樹脂の耐トラッキング性を高める技術として、ポリアリーレンスルフィド樹脂に水酸化マグネシウムを添加する技術がある(例えば、特許文献1)。
[1]少なくとも一つの樹脂成形体を含む車載用トランスであり、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含み、
前記樹脂成形体中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%である、車載用トランス。
[2]前記水酸化マグネシウムが、表面処理剤による表面処理がなされていない、[1]に記載の車載用トランス。
[3]前記水酸化マグネシウムの平均粒子径が1.0μm以下である、[1]又は[2]に記載の車載用トランス。
[4]前記樹脂成形体が、無機充填剤(但し、水酸化マグネシウムを除く)をさらに含む、[1]から[3]のいずれかに記載の車載用トランス。
[5]前記樹脂成形体中の無機充填剤の含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して10~200質量部である、[4]に記載の車載用トランス。
[6]前記樹脂成形体が、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上をさらに含む、[1]から[5]のいずれかに記載の車載用トランス。
[7]前記樹脂成形体中の、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上の総含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して9~150質量部である、[6]に記載の車載用トランス。
[8]前記オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上が、いずれも反応性官能基を有さない、[6]又は[7]に記載の車載用トランス。
[9]前記オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、及びスチレン系共重合体からなる群から選択される1以上が、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)及び/又はエチレンオクテン共重合体を含む、[8]に記載の車載用トランス。
[10]車載用トランスが、2つのコイル及び磁性コアを有し、
少なくとも一つの樹脂成形体が、2つのコイル及び/又は磁性コアの少なくとも一部の表面を覆うように形成されている、[1]から[9]のいずれかに記載の車載用トランス。
[11]樹脂成形体を得る工程を有し、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含む樹脂組成物を用いて得られ、
前記樹脂組成物中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%である、車載トランスの製造方法。
[12]前記水酸化マグネシウムが、表面処理剤による表面処理がなされていない、[11]に記載の製造方法。
本実施形態に係る車載用トランスは、少なくとも一つの樹脂成形体を含む。
(樹脂成形体)
樹脂成形体は、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含み、樹脂成形体中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%である。このように酸化マグネシウムの含有量とポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率との両方を調整した樹脂成形体を用いることで、耐トラッキング性に優れる車載用トランスを実現できる。
ポリアリーレンスルフィド樹脂は、以下の一般式(I)で示される繰り返し単位を有する樹脂である。
-(Ar-S)- ・・・(I)
(但し、Arは、アリーレン基を示す。)
体積分率は、各原料の比重から計算により求めることができる。すなわち、各原料について質量(g)を比重(g/cm3)で除した値(体積(cm3))を算出し、その総計に対するポリアリーレンスルフィド樹脂の体積の割合をポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率とする。
一実施形態において、樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率は、25.5~41.5%とすることができる。
一実施形態において、樹脂組成物中のポリアリーレンスルフィド樹脂の含有量は、10~50質量%とすることができ、15~50質量%とすることができ、15~45質量%とすることもできるが、これに限定されない。
水酸化マグネシウムとしては、化学式Mg(OH)2で示される無機物を80質量%以上含む純度の高い水酸化マグネシウムが好ましい。耐トラッキング性をより高める観点から、好ましくは、Mg(OH)2で示される無機物を80質量%以上含み、かつCaO含量が5質量%以下、塩素含量が1質量%以下の水酸化マグネシウムであり、より好ましくは、Mg(OH)2を95質量%以上含み、かつCaO含量が1質量%以下、塩素含量が0.5質量%以下の水酸化マグネシウムであり、さらに好ましくは、Mg(OH)2を98質量%以上含み、かつCaO含量が0.1質量%以下、塩素含量が0.1質量%以下の高純度水酸化マグネシウムである。
一実施形態において、水酸化マグネシウムのレーザー回折散乱法で測定された平均粒子径は、0.5~1.2μmとすることができる。一実施形態において、水酸化マグネシウムのレーザー回折散乱法で測定された平均粒子径は、0.5~0.7μmとすることができる。
表面処理剤としては、シラン系カップリング剤、リン酸エステル類等が挙げられる。シラン系カップリング剤としては、例えば、ビニルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン等のビニルシラン化合物、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシシラン等のエポキシシラン化合物、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン化合物、γ-メタクリロキシプロピルメチルメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のアクリルシラン化合物等が挙げられる。リン酸エステルとしては、炭素原子数10~30のアルキル基又はアルカンジイル基を有するリン酸エステル(リン酸モノエステル、リン酸ジエステル及びリン酸トリエステル)等が挙げられる。リン酸エステルとしては、以下の式:
(式中、Rは炭素数10~30のアルキル基又はアルカンジイル基を示し、Mは周期表第1A族原子又はH4 +を示し、nは1又は2を示す)
で示されるものが挙げられる。
一実施形態において、樹脂成形体は、シラン系カップリング剤及びリン酸エステルの反応残基を含まないことが好ましい。
本実施形態に係る車載用トランスは、必要に応じて、水酸化マグネシウム以外の1以上の無機充填剤(以下、単に「無機充填剤」ともいう)を含有することができる。水酸化マグネシウム以外の無機充填剤を含有することにより、機械的強度、耐高低温衝撃性、耐熱性等をより向上させることができる。
繊維状無機充填剤としては、ガラス繊維、シリカ繊維、シリカ-アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリ繊維、ウォラストナイト等が挙げられる。繊維状無機充填剤の平均繊維径は、耐トラッキング性及び機械物性をより高める観点から、好ましくは9μm以上17μm以下であり、より好ましくは9μm以上15μm以下である。繊維状無機充填剤の平均繊維長は、特に限定されないが、成形体の機械的物性、成形加工性等を考慮し、初期形状における平均繊維長(カット長)が0.01~3mmであることが好ましく、0.05~3mmであることがより好ましく、0.1~3mmであることが更に好ましく、0.5~3mmであることが特に好ましい。繊維状無機充填剤は、樹脂組成物の比重を軽くする等の目的で、中空の繊維を使用することも可能である。
なお、「平均繊維径」は、走査型電子顕微鏡及び画像処理ソフトを用いて50本の繊維片の断面における最長の直線距離を測定し、その算術平均値とする。「平均繊維長」は、走査型電子顕微鏡及び画像処理ソフトを用いて、50本の繊維片の長さを測定し、その算術平均値とする。
板状無機充填剤の平均粒子径(体積基準累積50%径D50)は、初期形状(溶融混練前の形状)において、10μm以上1000μm以下であることが好ましく、30μm以上800μm以下であることがより好ましい。平均粒子径(体積基準累積50%径D50)は、レーザー回折散乱法で測定することができる。
無機充填剤は、上記した各種無機充填剤から選ばれる1以上を含むことができる。
本実施形態に係る車載用トランスは、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上の(共)重合体(以下、単に「(共)重合体」ともいう。)をさらに含むことが好ましい。
中でも、オレフィン系共重合体としては、炭素原子数2~5の直鎖状α-オレフィンと炭素原子数6~10の直鎖状α-オレフィンとの共重合体を含むことが好ましく、エチレンと炭素原子数6~10の直鎖状α-オレフィンとの共重合体を含むことがより好ましく、エチレンと1-オクテンとの共重合体を含むことがさらに好ましい。一実施形態において、オレフィン系共重合体は、エチレン5~95質量%とα-オレフィン5~95質量%からなる共重合体であってもよい。
中でも、スチレン系重合体としては、ポリスチレンを含むことが好ましく、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)を含むことがより好ましい。
別の実施形態において、樹脂成形体を構成する樹脂組成物の流動性をより高める観点から、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上が、いずれも反応性官能基を有さないことが好ましい。
本実施形態に係る車載用トランスは、必要に応じて、一般に熱可塑性樹脂に添加される公知の物質、例えば、難燃剤、染料や顔料等の着色剤、酸化防止剤や紫外線吸収剤等の安定剤、潤滑剤、離型剤、結晶化促進剤、結晶核剤等を含有していてもよい。
樹脂成形体を構成するための樹脂組成物は、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含み、
水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
ポリアリーレンスルフィド樹脂の含有量が、樹脂成形体における体積分率が15~50%となる量である。
樹脂組成物は、無機充填剤(但し、水酸化マグネシウムを除く)をさらに含むことができる。樹脂組成物は、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上をさらに含むことができる。各成分の詳細については上記のとおりであるからここでは記載を省略する。
樹脂成形体は、上記により調整された成形用ペレットを、射出成形、押出成形、真空成形、圧縮成形等、一般に公知の熱可塑性樹脂の成形法を用いて成形することで製造することができる。車載用トランスの製造が容易となる観点から、最も好ましいのはインサート成形による射出成形である。
車載用トランスは、2つのコイル(一次コイル及び二次コイル)及び磁性コアを有し、少なくとも一つの樹脂成形体が、2つのコイル及び/又は磁性コアの少なくとも一部の表面を覆うように形成されていることが好ましい。少なくとも一つの樹脂成形体は、2つのコイルの絶縁被膜として形成されていてもよく、2つのコイル及び/又は磁性コアの外装材として形成されていてもよい。
車載用トランスの形状及び寸法は、求められる性能に応じて適宜選択することができる。
車載トランスの製造方法は、限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば、樹脂組成物を、コイル及び/又は磁性コアが配置された所定の金型中に射出成形することで製造することができる。
本実施形態に係る車載トランスの製造方法は、樹脂成形体を得る工程を有し、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含む樹脂組成物を用いて得られ、
前記樹脂組成物中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%である。
一実施形態において、水酸化マグネシウムが、表面処理剤による表面処理がなされていないことが好ましい。樹脂成形体及び樹脂組成物についての詳細は、上記のとおりであるからここでは記載を省略する。
一実施形態において、車載トランスの製造方法は、2つのコイル及び磁性コアを準備する工程を有することが好ましい。
実施例及び比較例で用いた材料は、以下のとおりである。
ポリアリーレンスルフィド樹脂(PPS樹脂):株式会社クレハ製、フォートロン(登録商標)KPS、溶融粘度20Pa・s(せん断速度1200sec-1、310℃)
水酸化マグネシウム-1:神島化学工業株式会社製、平均粒子径(D50)1.1μm、表面処理あり(ビニルシラン処理0.3%)
水酸化マグネシウム-2:神島化学工業株式会社製、平均粒子径(D50)0.6μm、表面処理あり(ビニルシラン0.3%)
水酸化マグネシウム-3:神島化学工業株式会社製、平均粒子径(D50)1.1μm、表面処理なし
水酸化マグネシウム-4:神島化学工業株式会社製、平均粒子径(D50)0.6μm、表面処理なし
シンジオタクチックポリスチレン(SPS):出光興産株式会社製、130ZC
ガラス繊維:日本電気硝子株式会社製、ECS03T-747、平均繊維径13μm、平均繊維長3mm
上記材料を用いて、表1に示す組成及び含有割合でドライブレンドした。これをシリンダー温度320℃の二軸押出機に投入して溶融混練することで、樹脂組成物ペレットを得た。
得られた樹脂ペレットを用いて、射出成形により、シリンダー温度320℃、金型温度150℃で、15mm×15mm×厚さ3mmの平板試験片を作製した。
各成分の比重として以下の値を使い、試験片中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率を算出した。結果を表1に示した。
<比重>
PPS樹脂:1.35
水酸化マグネシウム:2.36
SPS:1.05
ガラス繊維:2.55
上記平板試験片及び白金電極を用いて、IEC-60112:2003第4版に準拠して、0.1質量%塩化アンモニウム水溶液を滴下しながら電圧を加え、試験片にトラッキングが生じる印加電圧(V:ボルト)を測定した。なお、測定には、日立化成工業株式会社製耐トラッキング性試験機「HAT-500-3」を用いた。結果を表1に示した。CTIが400V以上の場合に、耐トラッキング性に優れている。
実施例1と実施例3との比較、及び実施例4と実施例2との比較が示すように、表面処理されていない水酸化マグネシウムを用いることで耐トラッキング性をより高めることができる。また、実施例1,3に示すように、平均粒子径がより小さい水酸化マグネシウムを用いることで耐トラッキング性をより高めることができる。
実施例5~8に示すように、水酸化マグネシウムに加えてさらに所定の(共)重合体を含むことで、耐トラッキング性をより高めることができる。
実施例8に示すように、表面処理されておらずかつ平均粒子径が小さい水酸化マグネシウムを用いることで、(共)重合体の含有量を少なくしても600V以上の比較トラッキング指数を実現することができる。
これに対して、比較例1,2に示すように、水酸化マグネシウムの含有量がPPS樹脂100質量部に対して100質量部未満であると耐トラッキング性に劣る結果となる。
比較例3に示すように、水酸化マグネシウムの含有量がPPS樹脂100質量部に対して100質量部以上である場合でも、PPS樹脂の体積分率が50%超であると耐トラッキング性を高める効果が十分ではない。
比較例4,5に示すように、所定の(共)重合体を含む場合であっても、水酸化マグネシウムの含有量がPPS樹脂100質量部に対して100質量部未満であると耐トラッキング性に劣る結果となる。
Claims (14)
- 少なくとも一つの樹脂成形体を含む車載用トランスであり、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含み、
前記樹脂成形体中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%であり、
前記樹脂成形体が、スチレン系重合体及びスチレン系共重合体からなる群から選択される1以上をさらに含む、車載用トランス。 - 少なくとも一つの樹脂成形体を含む車載用トランスであり、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含み、
前記樹脂成形体中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%であり、
水酸化マグネシウムが、表面処理剤による表面処理がなされておらず、
前記樹脂成形体が、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上をさらに含み、
前記樹脂成形体中の、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上の総含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して9~150質量部である、車載用トランス。 - 少なくとも一つの樹脂成形体を含む車載用トランスであり、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含み、
前記樹脂成形体中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%であり、
前記水酸化マグネシウムが、表面処理剤による表面処理がなされておらず、かつ平均粒子径が0.8μm以下である、車載用トランス。 - 前記水酸化マグネシウムが、表面処理剤による表面処理がなされていない、請求項1に記載の車載用トランス。
- 前記水酸化マグネシウムの平均粒子径が1.0μm以下である、請求項1、2又は4に記載の車載用トランス。
- 前記樹脂成形体が、無機充填剤(但し、水酸化マグネシウムを除く)をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の車載用トランス。
- 前記樹脂成形体中の無機充填剤の含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して10~200質量部である、請求項6に記載の車載用トランス。
- 前記樹脂成形体が、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上をさらに含む、請求項3に記載の車載用トランス。
- 前記樹脂成形体中の、オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上の総含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して9~150質量部である、請求項8に記載の車載用トランス。
- 前記オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、スチレン系共重合体、及びフッ素系樹脂からなる群から選択される1以上が、いずれも反応性官能基を有さない、請求項2、8又は9に記載の車載用トランス。
- 前記オレフィン系重合体、オレフィン系共重合体、スチレン系重合体、及びスチレン系共重合体からなる群から選択される1以上が、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)及び/又はエチレンオクテン共重合体を含む、請求項2、8、又は9に記載の車載用トランス。
- 車載用トランスが、2つのコイル及び磁性コアを有し、
少なくとも一つの樹脂成形体が、2つのコイル及び/又は磁性コアの少なくとも一部の表面を覆うように形成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の車載用トランス。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の車載トランスの製造方法であり、
樹脂成形体を得る工程を有し、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含む樹脂組成物を用いて得られ、
前記樹脂組成物中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%である、車載トランスの製造方法。 - 請求項1に記載の車載トランスの製造方法であり、
樹脂成形体を得る工程を有し、
前記樹脂成形体が、ポリアリーレンスルフィド樹脂及び水酸化マグネシウムを含む樹脂組成物を用いて得られ、
前記樹脂組成物中の水酸化マグネシウムの含有量が、ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して100~430質量部であり、
前記樹脂成形体中のポリアリーレンスルフィド樹脂の体積分率が15~50%であり、
前記水酸化マグネシウムが、表面処理剤による表面処理がなされていない、車載トランスの製造方法。
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