JPH02100205A - 電気導体用含浸絶縁外装を製造するための絶縁テープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基材とまた相互に戟は場合によっては最外部
の被覆と、含浸樹脂の硬化反応を励起する促進剤を含む
接着材により接着されている、可撓性の基材に塗布され
た平坦な絶縁強度の高い無機材料、例えばマイカ薄片又
は微細マイカ層からなり、また前記接着材と促進剤との
混合物が含浸樹脂の硬化温度で自己硬化性の系を形成す
る、電気導体用の、特に電気機械の巻導体又はコイル用
の熱硬化性反応樹脂混合物の形の含浸樹脂で含浸された
絶縁外装を製造するための絶縁テープに関する。

例えばドイツ連邦共和国特許第１８０１０５３号、同第
２１４２５７１号及び同第３００３４７７号明細書から
エポキシ樹脂と酸無水物硬化剤との混合物で含浸するこ
とが公知の絶縁テープは、絶縁外装への良好な含浸を保
証する含浸温度でも実際にその粘性を変化させない不活
性含浸樹脂を使用し得ることから、含浸処理を経済的に
実施することができる。しかし含浸樹脂として使用され
た反応性樹脂混合物は絶縁外装中に掻く僅かに導入され
るにすぎないことから、その残分は新たな含浸処理で再
び使用することが必要である。この絶縁テープは含浸樹
脂の硬化反応を励起する促進剤を含み、これにより絶縁
外装に導入された含浸樹脂成分は経済的に許容できる時
間内で硬化される。

絶縁テープを含浸処理前に長期間貯蔵可能とするためド
イツ連邦共和国特許第１８０１０５３号明細書による絶
縁テープでは、接着材と促進剤との混合物は室温で実際
にこの混合物が硬化しないようなものを選択する。更に
接着材と促進剤との混合物は、室温を著しく上回る含浸
樹脂硬化温度で初めて自己硬化する自己硬化性の系を生
じる。これにより絶縁強度の高い無機材料の大表面層間
に導入された、完全には絶縁樹脂を吸収されなかった接
着材が絶縁過程で硬化せずに残留することは阻止される
。

ドイツ連邦共和国特許第２１４２５７１号明細書に記載
されている絶縁テープでは接着材として脂環式エポキシ
樹脂が使用され、この場合エポキシ基は環位の二重結合
で酸素を外位添加することにより生じ、またこれは一般
に公知のようにアミン硬化剤又は促進剤に対しては反応
しないか又は著しく遅れて反応するにすぎない、しかし
エポキシ／酸無水物含浸樹脂を添加した場合、これらの
促進剤はその完全な触媒活性を展開する。すなわちグリ
シジルエーテル、グリシジルエステル又はＮ−グリシジ
ル−エポキシ樹脂はこれらの異なる反応性を示さない、
しかし脂環式エポキシ樹脂は製造が極めて困難であり、
また適当な樹脂は、最近の研究によれば生理学的に問題
があるという欠点を有する。

これに対してはドイツ連邦共和国特許第３００３４７７
号明細書に記載されている絶縁テープでは、接着材とし
て使用されるグリシジルエーテル樹脂に促進剤として第
４オニウム塩を添加することによって対処する。この公
知技術によって構成された絶縁テープは室温で３か月収
上貯蔵することができるが、オニウム塩の吸湿性に起因
するテープの水分吸収により、このテープの使用可能性
は制限される可能性がある。

前記のドイツ連邦共和国特許第１８０１０５３号明細書
から公知のマイカテープ、すなわち絶縁テープは、ラジ
カル重合可能の二重結合を少なくとも１個含む酸性成分
とエポキシ化合物とからなる重合可能のアダクトを接着
材として有する。添加に際して生じる水酸基を介して接
着材はエポキシ樹脂をベースとする熱硬化性含浸樹脂系
に固定することができる。接着材に適当な有機過酸化物
を添加することによって重合可能の二重結合がラジカル
に重合され、これによりテープ接着材の自己硬化が達成
される。含浸樹脂用の促進剤としてこのテープ接着材は
特に不飽和の重合可能な酸化合物の亜鉛塩を含む。

しかし上記公知の接着樹脂の場合、純粋な硬化接着樹脂
並びに熱硬化性含浸樹脂とマイカテープ接着材とからな
る硬化時に生じる成形物質の熱−機械的特性は共に今日
の要求をなお完全には満足し得ない、ドイツ連邦共和国
特許第１８０１０５３号明細書に記載されているような
純粋な接着樹脂からなる代表的な成形物質は約９５℃の
マルテンス温度ををし、適当なエポキシ／酸無水物−含
浸樹脂混合物とテープ接着材とからなる成形物質のこの
価は極く僅かに高められている。従ってこの公知の接着
樹脂並びにこれから製造されたマイカテープは８種絶縁
の絶縁外装を製造するのに適しているにすぎない。

回転機の場合全面絶縁の剛度はコイル端の全剛度に関与
し、従ワて例えば切換過程での又は短絡時におけるコイ
ル端の変形を決定する。この変形が僅かであればある程
、すなわち絶縁外装が剛性であればあるほど、この範囲
で亀裂発生による損傷危険性は小さくなる。

現在では例えば熱的に１５５℃まで（Ｆ種絶縁）負荷さ
れる高圧モータが開発されている。しかしこのモータに
はマルテンス温度が１００℃以下の反応樹脂成形物質は
適していない、それというのも補強のために高価な負荷
的措置が必要であるからである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、エポキシ不含のテープ接着材すなわち
接着材を有する先に記載した形式の絶縁テープを製造す
ることであり、この場合該絶縁テープは熱硬化性エポキ
シ含浸樹脂によって改良された熱−機械的特性、特に高
い剛性を存する絶縁外装を形成することができるもので
なければならない。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は本発明によれば、接着材と促進剤との混合物
がエポキシ樹脂／（メタ）アクリル酸アダクト、ビスマ
レインイミド樹脂、及び第２アミンと多官能性（メタ）
アクリル酸エステルとのアダクトからなる混合物であり
、これが場合によっては有機過酸化物を含むことによっ
て解決される。

接着材と促進剤との混合物中に含まれるエポキシ樹脂／
（メタ）アクリル酸アダクトは（遊離）エポキシ基を有
さない、従ってこのアダクトはラジカルに硬化するエポ
キシ不含の混合物である。

重合はラジカルに進行することから、この混合物すなわ
ち接着樹脂は、これに含まれるアミン成分すなわち第２
アミンと多官能性（メタ）アクリル酸エステルとからな
るアダクトに対して不活性である。従ってアミン成分は
接着樹脂の貯蔵安定性にはほとんど影響を及ぼさない。

エポキシ樹脂／（メタ）アクリル酸アダクトはエポキシ
樹脂とアクリル又はメタクリル酸との反応生成物であり
、この場合エポキシ樹脂は有利にはノボラック−エポキ
シ樹脂である８反応は、有利には第３アミンである触媒
の存在下で７０℃の温度で実施する。この反応及びその
際得られた生成物の特性は例えば米国特許第３１７９６
２３号明細書に記載されている０本発明の対象では、エ
ポキシ官能性がもはや検出できなくなった際に初めて反
応を終了させることが重要である。

更に接着材と促進剤との混合物はビスマレインイミド樹
脂を含む、このビスマレインイミド樹脂は有利にはイミ
ド窒素原子間に１個の芳香族基を有する。この種の化合
物は芳香族ジアミンを無水マレイン酸と反応させること
によって製造される。

この場合ビスマレインイミド樹脂は有利には一般に市販
されているＮ、Ｎ’−（メチレンジ−ｐ−フェニレン）
−ビスマレインイミドである。

接着材と促進剤との混合物中に含まれる第２アミンと多
官能性（メタ）アクリル酸エステルとからなるアダクト
のアミン成分は、含浸樹脂の硬化時に促進剤として作用
する。この種のアダクトは公知方法によって製造するこ
とができ、この場合（メタ）アクリル酸エステルの（メ
タ）アクリレート官能基の１個又は数個が第２アミンと
反応する。このアダクトは更に遊離の（メタ）アクリレ
ート官能基を有することが有利である。それというのも
この種の促進剤は含浸樹脂の硬化時に生じる成形物質に
組込まれるからである。これに対してすべての（メタ）
アクリレート官能基が第２アミンと反応した場合には、
組込み不能の促進剤が得られる。

第２アミンと多官能性（メタ）アクリル酸エステル上か
らなるアダクト、すなわち促進剤を製造する場合には、
第２アミンとしてエポキシ含浸樹脂系の硬化に適したす
べてのアミンを使用することができる。これは例えばＮ
Ｈ−官能性イミダゾール例えば２−フェニルイミダゾー
ル、ピロリジン、ピペリジン、Ｎ−アルキルピペラジン
及びモルホリン並びにＮ−メチルオクチルアミン、メチ
ルベンジルアミン、Ｎ・メチルアニリン及びジフェニル
アミンである。この場合有利にはＮＨ−官能性イミゾー
ル、Ｎ−アルキルピペラジン及ヒモルホリンが使用され
る。

アダクトの製造に際して有利にはトリメチロールプロパ
ントリ（メタ）アクリレートを多官能性（メタ）アクリ
ル酸エステルとして使用する。この場合第２アミン及び
トリメチルロールプロパントリ（メタ）アクリレートは
α１：１〜３：１の割合で使用するが、そのモル比は約
１＝１〜２：１であるのが有利である。

接着材と促進剤との混合物は有利には有機過酸化物を含
む、この場合過酸化物含有量は一般に、接着材と促進剤
との混合物の重量に対してその都度０．１〜６重量％、
有利には０．５〜３重量％である。有機過酸化物を添加
することによって、接着材系を自己硬化性に調整するこ
とができる。含浸及びゲル化工程後、含浸樹脂に組込ま
れなかった接着樹脂成分は、適当な分解特性を有する過
酸化物を使用した場合、絶縁外装例えば巻線絶縁の後硬
化時にラジカルに硬化することができる。この手段によ
り絶縁内に熱可塑性の範囲が残存するのは阻止される０
例えばビス（第３−ブチルペルオキシイソプロピル）−
ペンゾールに対しては含浸温度≦７０℃及び後硬化温度
最大１６０℃が適当である。しかし重合は熱エネルギー
を供給することによってのみ、すなわち過酸化物を使用
することなく、開始させることもできる。

接着材と促進剤との混合物中のエポキシ樹脂／（メタ）
アクリル酸アダクトの量は３０〜７０％、有利には４０
〜６０％であることが好ましい、ビスマレインイミドｍ
脂の量は有利には５〜３０％、好ましくは１０〜２０％
である。この混合物中の第２アミンと多官能性（メタ）
アクリル酸エステルとからなるアダクトの量は有利には
５〜５０％、好ましくは２０〜４０％である。この場合
個々の成分の合計量はそれぞれ１００％になる。

テープ接着材に最高の作用を与えまた含浸過程で含浸樹
脂とテープ接着材とを最良に混合するための前提は、接
着材系が最良の粘度を有することである。従うて接着材
−促進剤−混合物に反応性希釈剤を加えることが好まし
い、この場合反応性希釈剤としてはポリアクリレート、
特にトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート
が有利に使用される０反応性希釈剤の量は一般に、接着
材と促進剤との混合物に対して５〜２５％である。

絶縁テープを製造する場合、接着材の量は多すぎてはな
らない、これにより含浸に際して含浸樹脂は絶縁テープ
中に存在する空隙中に良好に入り込むことができる。従
って接着剤の重量は絶縁テープの全重量に対して３〜２
０％である。接着材の量が上記のような場合、促進剤の
量は絶縁テープの全重量に対して０．１５〜８％である
ことが有利である。この場合促進剤の量は、無機材料例
えばマイカがどのような量で（絶縁テープの）１＆材上
に存在しまた絶縁テープ中の接着材の量がどの程度であ
るかによって影響される。基材としては、すなわち無機
材料用支持体としては更にガラス布、アラミド紙（アラ
ミドとは芳香族ジアミンと了り−レンジカルボン酸とか
らなる芳香族ポリアミドである）、ポリイミド箔又はポ
リエステルフリースが使用される。

電気導体、例えば電気機械の巻溝体用の絶縁外装を製造
するため、室温で６か月収上貯蔵することのできる本発
明による絶縁テープを巻導体に巻き上げる０次いで乾燥
した巻体（７０℃／真空）を含浸樹脂で含浸させる。そ
の際含浸はいわゆるＶＰＩ法、すなわち真空加圧含浸法
により行うのが有利である。含浸樹脂としては多官能性
芳香族エポキシ化合物をベースとするエポキシ樹脂混合
物を、酸無水物と一緒にか又は多官能性芳香族イソシア
ネートと一緒に使用することができる。この場合混合成
分としては脂肪族又は脂環式グリシジルエーテル及びグ
リシジルエステル並びに不飽和ポリマー及びモノマーを
使用することもできる。

本発明による接着材と促進剤との混合物を使用すること
によって、絶縁外装の硬化に際して、すなわち含浸樹脂
の硬化に際してすべての箇所が確実に硬化される。

〔発明の効果〕

本発明による絶縁テープから製造された絶縁外装は顕著
な熱−機械特性を有する。これらの特性は主として含浸
樹脂を硬化するために使用する。

接着樹脂に含まれるアミン成分及びビスマレインイミド
樹脂並びに、硬化時に接着樹脂と含浸樹脂とを化学的に
結合させる、接着樹脂中に存在するＯＨ−官能基によっ
て生じる。更に本発明による接着樹脂は毒物学的観点で
無害の成分から構成されているという利点を有する。

〔実施例〕

次に本発明を実施例に基づき更に詳述する。

■−工 組込み可能の促進剤の製造 含浸樹脂内に組込み可能の促進剤を製造するため第２ア
ミンをトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭ
ＰＴＡ）と反応させる。このため０．２％ヒＦｏ−１−
ノンで安定化されたＴＭＰＴＡＩ予め配置し、５０〜９
０℃の温度でその都度アミンを、この反応温度が加熱す
ることなく維持されるようにして加える。軽い発熱反応
がおさまった後更に６０℃で２４時間撹拌する。使用し
た第２アミン、アミン対ＴＭＰＴＡのモル比及び反応生
成物の粘度を第１表にまとめて示す。

モルホリン（Ｍ） ピペリジン（Ｐ） ０．９ 一ル（２−Ｍｌ） ■−」− 接着材と促進剤との混合物の製造及び検査エポキシノボ
ラックと（メタ）アクリル酸とのアダクト及びビスマレ
インイミド樹脂Ｎ、Ｎ’（メチレンジーＰ−フェニレン
）−ビスマレインイミドから、重量部（ＭＴ）４　：　
１の割合までで、安定で均一な混合物を製造することが
できる。この混合物を、接着材と促進剤との混合物を製
造するためのベースとして使用した。

最高の反応性（ゲル化時間）及び粘度を得るため、接着
樹脂を製造するに当たってエポキシ／ノボラック／メタ
クリル酸アダクト（樹脂■）及びＮ、Ｎ”−（メチレン
ジ−ｐ−フェニレン）−ビスマレインイミド（樹脂■）
の４；１混合物に種々異なる量のＴＭＰＴＡ及びＴＭＰ
ＴＡ／１−　ＥＰ又はＴＭＰＴＡ／２−　Ｐ　１を加え
た。この場合エポキシノボラック／メタクリル酸アダク
トを予め配置し、０．５％ヒドロキノンを加え、撹拌下
に８０〜９０℃の温度に加熱した。この温度でビスマレ
インイミド樹脂を１時間以内に数回に分けて加え、バッ
チごとに全体で４〜６時間撹拌した。

引続きＴＭＰＴＡ又はＴＭＰＴＡ／アミンアダクトを配
置し、更に２〜３時間、すべての成分が均一に混合され
るまで撹拌した。

エポキシ／酸無水物をベースとする含浸樹脂中のこうし
て製造した接着樹脂、すなわち接着材と促進剤との混合
物の組成、この混合物の粘度及びその反応性、すなわち
ゲル化時間を第２表にまとめて示す。

エポキシ／イソシアネート含浸樹脂（ＥＰ／ＩＣ樹脂）
中の接着樹脂のゲル化時間を適当な方法で第３表に示す
。

接着樹脂 里−」Ｌ−森 接着樹脂組成（ＭＴ） 隘 ＴＭＰＴＡ／１−ＵＰ　ＴＭＰＴＡ／２−ＰＩ　ＴＭＰ
ＴＡ樹脂！ 横腹■ 接着樹脂　粘度（−Ｐａ−ｓ）　　含浸樹脂１）中のゲ
ル化時間１）（分）阻　　　（７０℃）　　７０℃　９
０℃　１１０″ＣＩ３０℃■−主一皇 接着樹脂　接着樹脂組成（ＭＴ） ＮＩＬ　　　　　　丁肝丁Ａ／１−ＥＰ　　　　ＴＭＰ
ＴＡ　　　　樹脂Ｉ樹脂■ 接着樹脂 含浸樹脂コ）中のゲル化時間１）（分）Ｎａ　　　　　
　　　２０℃　　　３０℃　　　５０℃Ｉ＞　コフラー
加熱台 富）　含浸樹脂組成：ビスフェノールＡ−ジグリシジル
エーテル／メチルへキサヒドロフタル酸無水物 割合：含浸樹脂対接着樹脂−１００２２０（ＭＴ） １　含浸樹脂組成：ビスフェノールＡ−ジグリシジルエ
ーテル／ジフェニルメタンジイソシアネ−）　（ＥＰ：
　ＩＣ−１：４） 割合：含浸樹脂対接着樹脂−１００３２（ＭＴ）■−工 含浸樹脂及び接着樹脂からの成形物質の製造及び検査 成形物質特性への接着樹脂組成の影響力を検査するため
、標準棒導体を接着樹脂及び酸無水物硬化可能のエポキ
シ樹脂（ＢＰ／ＳＡ）又はインシアネート硬化可能のエ
ポキシ樹脂（ＢＰ／ＩＣ）から製造した。このため予め
混合したＥＰ／ＳＡ含浸樹脂含浸樹脂１壱０ ３−ブチルペルオキシイソプロピル）−ペンゾール０．
４ＭＴ（接着樹脂に対して２％）を加えた。

引続き５０℃で撹拌下に接着樹脂２０ＭＴを加えた０次
いで加熱混合物を真空乾燥棚中で約５０ｍバールで予め
脱ガス化し、８０℃で１６時間予めコンディジ町ニング
処理した標準枠金型に注いだ。

注入した槓準棒金型を真空乾燥棚中で再び短時間脱ガス
化し、引続き硬化した。

ＢＰ／ＩＣ含浸樹脂を使用した場合には予め混合した樹
脂１００ＭＴを５０℃で真空中で脱ガス化した．室温に
冷却した後樹脂に撹拌下にビス（第３−ブチルペルオキ
シイソプロピル）−ペンゾール０．４ＭＴ及び接着樹脂
２ＭＴを加え、次いで樹脂混合物を適当な方法で予めコ
ンディシッニング処理した標準棒金型に注ぎ、相応して
硬化した。

第４表から含浸樹脂の組成、及びダインスタット試料で
確認された成形物質の硬化条件並びにマルテンス温度を
読み取ることができる。

里−土−１ 含浸樹脂　　マルテンス温度（”Ｃ） ＥＰ／ＳＡ’）　　　　１２４ ＥＰ／ＳＡ’＋　　　　１２０ ＢＰ／ＳＡ’１　　　１１９ ＥＰ／Ｉ　Ｃ”）　　　　１７２ １）　含浸樹脂組成：ビスフェノールＡ−ジグリシジル
エーテル／メチルへキサヒドロフタル酸無水物 硬化条件：８０℃で２時間、１３０℃で１６時間、１６
０℃で１６時間。

翼）　含浸樹脂組成：ビスフェノールＡ−ジグリシジル
エーテル／ジフェニルメタンジイソシアネートＣＥＰ：
　ＩＣ−１：　１） 硬化条件：２０℃で４時間、 間、２００　”Ｃで１６時間。

■−土 絶縁テープの貯蔵 本発明による絶縁テープの貯蔵可能性又は貯蔵安定性を
検査するため、接着樹脂石１を使用して製造した、ガラ
ス絹糸／マイカをベースとする絶縁テープを種々の条件
下に貯蔵し、次いで溶解した量をアセトンで抽出するこ
とにより測定した。

抽出結果を第５表にまとめる。

見−１−１ 溶解量（％） １４０℃で８時 貯蔵時間 室温で７か月 ５°Ｃで７か月 室温で１２か月 一１８℃で１２か月

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　基材とまた相互に或は場合によっては最外部の被
   覆と、含浸樹脂の硬化反応を励起する促進剤を含む接着
   剤により接着されている、可撓性の基材に塗布された平
   坦な絶縁強度の高い、無機材料からなりまた前記接着材
   と促進剤との混合物が含浸樹脂の硬化温度で自己硬化性
   の系を形成する、電気導体用の熱硬化性反応樹脂混合物
   の形の含浸樹脂で含浸された絶縁外装を製造するための
   絶縁テープにおいて、接着材と促進剤との混合物がエポ
   キシ樹脂／（メタ）アクリル酸アダクト、ビスマレイン
   イミド樹脂、及び第２アミンと多官能性（メタ）アクリ
   ル酸エステルとのアダクトからなる混合物であり、これ
   が場合によっては有機過酸化物を含むことを特徴とする
   電気導体用含浸絶縁外装を製造するための絶縁テープ。 ２）　エポキシ樹脂がノボラック−エポキシ樹脂である
   ことを特徴とする請求項１記載の絶縁テープ。 ３）　ビスマレインイミド樹脂がイミド−窒素原子間に
   芳香族基を有し、有利にはＮ，Ｎ′−（メチレンジ−ｐ
   −フェニレン）−ビスマレインイミドであることを特徴
   とする請求項１又は２記載の絶縁テープ。 ４）　第２アミンと多官能性（メタ）アクリル酸エステ
   ルとのアダクトが遊離の（メタ）アクリレート官能基を
   有することを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載
   の絶縁テープ。 ５）　第２アミンがＮＨ−官能性イミダゾール、Ｎ−ア
   ルキルピペラジン又はモルホリンであることを特徴とす
   る請求項１ないし４の１つに記載の絶縁テープ。 ６）　多官能性（メタ）アクリル酸エステルがトリメチ
   ロールプロパントリ（メタ）アクリレートであることを
   特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の絶縁テープ
   。 ７）　接着材と促進剤との混合物中のエポキシ樹脂／（
   メタ）アクリル酸アダクトの量が３０〜７０％であり、
   ビスマレインイミド樹脂の量が５〜３０％であり、また
   第２アミンと多官能性（メタ）アクリル酸エステルとの
   アダクトの量が５〜５０％であることを特徴とする請求
   項１ないし６の１つに記載の絶縁テープ。 ８）　有機過酸化物がビス（第３−ブチルペルオキシイ
   ソプロピル）−ペンゾールであることを特徴とする請求
   項１ないし７の１つに記載の絶縁テープ。 ９）　接着材と促進剤との混合物の過酸化物含有量が０
   ．１〜６％であることを特徴とする請求項１ないし８の
   １つに記載の絶縁テープ。 １０）　混合物に反応性希釈剤（有利にはトリメチロー
   ル−プロパントリ（メタ）アクリレート）を加えること
   を特徴とする請求項１ないし９の１つに記載の絶縁テー
   プ。