JPH0734034A - 電気絶縁皮膜材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐擦傷性、耐熱性に優れた電気絶縁皮膜材を
提供する。 【構成】 アルコキシシランの加水分解物とこの加水分
解物の有する２以上のヒドロキシ基と反応しうる２以上
の官能基を有するシランカップラー、アルキルアルコキ
シシリコーン類又はアクリル樹脂とを含む液状配合物を
基材に塗布し、ついで乾燥して得られる電気絶縁皮膜
材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気絶縁皮膜材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気絶縁皮膜材はアクリル樹脂、シリコ
ーン・ワニスを基材にコーティング後、乾燥、硬化して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらアクリル
樹脂系電気絶縁皮膜は柔らかく、取り扱い時に傷発生に
よる電気絶縁皮膜の破壊、また高温使用時に耐熱性がな
く電気絶縁皮膜が消失するとの問題点がある。そこで本
発明者は耐擦傷性、耐熱性に優れた電気絶縁皮膜を得る
べく種々検討を行い、本発明に到達した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、アルコキシシランの加水分解物にこの加水分解物の
有する２以上のヒドロキシル基と反応しうる官能基を有
するシランカップラー、アルキルアルコキシシリコーン
類又はアクリル樹脂とを含む液状配合物を基材に塗布
し、ついで乾燥して得られる電気絶縁皮膜材にある。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。まず本発
明におけるアルコキシシランの加水分解物としては、通
常、テトラメトキシラン、テトラエトキシラン、テトラ
ポリシロキサンシランなどのテトラアルキシシランの部
分加水分解物が用いられる。加水分解反応自体は、公知
の方法によることが出来、たとえば上記テトラアルコキ
シンランに所定量の水を加えて酸触媒の存在下に、副生
するアルコールを留去しながら通常、室温−１００℃で
反応させる。この反応によりアルコキシシランは加水分
解し、更に縮合反応によりヒドロキシル基を２以上有す
る液状のシリケートオリゴマー（通常平均重合度２−８
程度、好ましくは３−６）が加水分解物として得られ
る。

【０００６】加水分解の程度は使用する水の量により適
宜調節することが出来るが、本発明においては通常４０
−９０％程度、好ましくは６０−８０％程度から選ばれ
る。得られる加水分解物には通常２〜１０重量％のモノ
マーが含まれているが、モノマー量が１重量％以下、好
ましくは０．３重量％以下となるまでフラッシュ蒸留、
真空蒸留等の方法によりモノマーを除去すれば、得られ
る皮膜用組成物は貯蔵安定性に極めて優れたものとなる
他、安全衛生上も好ましい。

【０００７】本発明においては、この加水分解物に、こ
の加水分解物の有する上記ヒドロキシル基と反応しうる
官能基２以上を有するシランカップラー、アルキルアル
コキシシリコーン類又はアクリル樹脂を配合し液状配合
物を得る。この官能基としては、たとえば、カルボキシ
ル基、ヒドロキシル基、アミノ基、アルコキシ基等を２
以上有するものが挙げられる。

【０００８】すなわち、シランカップラー（一般にはＲ
ＳｉＸ₀ ：Ｘは加水分解性基、Ｒは官能基）としては、
より具体的には、たとえば

【０００９】

【化１】 等のメチルアクリレート系、

【００１０】

【化２】

【００１１】等のエポキシ系、

【００１２】

【化３】Ｈ₂ ＮＣ₃ Ｈ₆ Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₃ 、Ｈ₂ Ｎ
Ｃ₂ Ｈ₄ ＮＨＣ₃ Ｈ₆ Ｓｉ（ＯＣＨ₃ ）₃ 、Ｈ₂ ＮＣＯ
ＮＨＣ₃ Ｈ₆ Ｓｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₃ 、等のアミノ系、

【００１３】

【化４】ＣＨ₂ ＝ＣＨＳｉ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₃ 、ＣＨ₂ ＝
ＣＨＳｉ（ＯＣＨ₃ ）₃ 、ＣＨ₂ ＝ＣＨＳｉ（ＯＣ₂ Ｈ
₄ ＯＣＨ₃ ）₃ 、等のビニル系、等が挙げられる。ま
た、アルキルアルコキシシリコーン類としては

【００１４】

【化５】(CH₃O)₃Si −｛OSi(CH₃)₂ ｝_n −｛OSi(OC
H₃)₂｝_m −OCH₃ ｎ，ｍ＝１〜１０ 等が挙げられる。さらに、アクリル樹脂としては、たと
えば次のようなものが挙げられる。 （ａ）ＶＰ

【００１５】

【化６】

【００１６】（ｂ）ＶＰ−γＭＴＳ；上記ＶＰ構造にγ
−ＭＴＳ（γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン）を付加したもの

【００１７】

【化７】

【００１８】上記のシランカップラー等は、目的に応じ
て２種以上を併用することもできる。上記加水分解物と
シランカップラー、アルキルアルコキシシリコーン類は
アクリル樹脂の配合、反応は、通常次のように行なわれ
る。

【００１９】配合、反応に際しては、通常、有機溶剤が
使用されるが、この有機溶剤は加水分解物とシランカッ
プラー等双方に相溶性を持つものが好適であり、例えば
アルコール類、あるいはグリコール誘導体、炭化水素
類、エステル類、ケトン類、エーテル類を１種、または
２種以上混合して使用できる。

【００２０】アルコール類としては具体的にはメタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノ
ール、イソブタノール、オクタノール等が挙げられ、グ
リコール誘導体としてはエチレングリコール、エチレン
グリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモ
ノエチルエーテル、エチレングリコールモノｎ−プロピ
ルエーテル、エチレングリコールモノｎ−ブチルエーテ
ル等が挙げられる。このうちエタノール、メタノールを
使用すると特に耐擦傷性に優れた高硬度の塗膜を得るこ
とができる。

【００２１】炭化水素類としてはベンゼン、ケロシン、
トルエン、キシレン等が使用でき、エステル類として、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチ
ル、アセト酢酸エチル等が使用できる。アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルア
セトン等のケトン類、エチルエーテル、ブチルエーテ
ル、２メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジオキサ
ン、フラン、テトラヒドロフラン等のエーテル類が使用
できる。

【００２２】有機溶剤の使用量としては、有機化合物に
対して重量で１〜１０倍程度が操作性の点で好ましい。
反応に際しては、通常触媒が用いられ、例えば、塩酸、
酢酸、硝酸、ギ酸、硫酸、リン酸などの無機酸、パラト
ルエンスルホン酸、安息香酸、フタル酸などの有機酸、
ジブチルスズジラウリレート、ジブチルスズジオクチエ
ート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物、
水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ触媒が
有効であるが、特に無機酸、有機スズ化合物および有機
酸が有効である。

【００２３】加水分解物の配合量は、シランカップラー
等１００重量部に対して好ましくは５０〜３００重量
部、より好ましくは１００〜２５０重量部である。５０
重量部未満では曲げ剛性が低下するので好ましくなく、
３００重量部を超えると基板との密着性が低下するので
好ましくない。上記加水分解物、シランカップラー等、
（触媒）及び溶剤を含む組成物は、室温で粘度１０，０
００ｃｐｓ以下の液状配成物である。

【００２４】本発明においては、この液状配合物（すな
わち塗膜用組成物）から、脱水縮合反応により塗膜が形
成される。反応温度は、通常−２０〜３００℃程度、好
ましくは２０〜１５０℃程度から選択される。この塗膜
の形成は、たとえば以下のように行なわれる。

【００２５】すなわち、この液状配合物を無機基材、金
属基材又は樹脂基材表面にコーティングする。無機基材
としては熱伝導性に優れた酸化アルミニウム、窒化アル
ミニウム等、金属基材としては熱伝導性に優れたアルミ
ニウム、銅及びこれらの合金、また透磁率の高い軟鋼、
ケイ素鋼等、樹脂はエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂等が
利用される。

【００２６】コーティングに際しては通常の霧化、ロー
ルコーター、カーテンフローコーター、含浸等一般の方
法で行われる。コーティング後、ついで乾燥、硬化され
る。膜厚は、目的により異なるが、通常１０〜１００μ
ｍ程度である。乾燥は室温で可能であるが、通常−２０
〜３００℃、効率の点から好ましくは〜２００℃まで加
熱して行われる。

【００２７】乾燥炉は強制送風が開放型等を使用するこ
とが出来る。乾燥により有機溶剤が揮発し、加水分解物
とシランカップラー等との脱水縮合反応が完結し、水も
揮発する。以上のように電気絶縁皮膜材は耐熱性、耐擦
傷性が良好である。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により更に本発明を詳細に説明
する。なお部および％は断りない限り重量部および重量
％を示す。 実施例１ 攪拌機と還流用コンデンサー及び温度計を付けた５００
ｍｌの３つ口丸底フラスコに、テトラメトキシシラン２
３４ｇｒとメタノール７４ｇｒを加えて混合した後、
０．０５％塩酸２２．２ｇｒを加え、内温度６５℃、２
時間加水分解反応を行った。

【００２９】次いでコンデンサーを抽出管に取り換え、
内温度が１５０℃になるまで昇温し、メタノールで抽出
させ更に１５０℃、３時間加熱し縮合を行った。このよ
うにして加水分解物を得た。重合度は３〜６でヒドロキ
シル基１０以上であった。一方、ヒドロキシ基含有アク
リル樹脂５０Ｇｒと前述のアルコキシシラン加水分解物
１００ｇｒを溶剤イソプロピレン１５０Ｇｒで相溶させ
た。

【００３０】この液状配合物３００Ｇｒに触媒マレイン
酸２ｃｃ添加した。この液状配合物にグラス・ファイバ
ー積層板を５分含浸し、引き上げ後１００℃、１時間乾
燥した。２Ｈの鉛筆で電気絶縁皮膜をこすっても基材と
の剥離、傷発生もなく２００℃加熱しても加熱前と全く
同様の特性が得られた。

【００３１】実施例２ 実施例１で得られたアルコキシシランの加水分解物５０
Ｇｒ、モノメチルトリメトキシシラン１００Ｇｒを溶剤
エタノール１００Ｇｒに添加し相溶させた液を得た。

【００３２】この液状配合物２５ｇｒに触媒として１０
％マレイン酸を添加した。軟鋼基材を液状配合物に５分
含浸し、引き上げ速度１００ｍｍ／分で引き上げ、つい
で１００℃、１時間乾燥した。７Ｈの鉛筆で電気絶縁皮
膜をこすっても基材との剥離、傷発生もなく、更に３０
０℃加熱でも加熱前と全く同様の特性が得られた。

【００３３】実施例３ エポキシ系シランカップラー

【００３４】

【化８】

【００３５】７００ｇｒを溶剤メタノール９００Ｇｒに
添加し、次いで０．１Ｎ塩酸３２ｃｃ添加した。室温で
１時間攪拌した。その後７０℃、２時間還流した。この
有機物１５０Ｇｒに実施例１で得られたアルコキシシラ
ン加水分解物５２０ｇｒを混合した。

【００３６】この液３００Ｇｒに塩酸２ｃｃ添加した。
この液を酸化アルミニウム基材上に５０μｍアプリケー
ターで造膜した。ついで１２０℃、１時間乾燥した。３
Ｈの鉛筆で電気絶縁皮膜をこすっても基材との剥離、傷
発生もなく、さらに２５０℃加熱でも加熱前と全く同様
の特性が得られた。

【００３７】［実施例４］実施例１で得られたアルコキ
シシラン加水分解物のモノマー含有量は５％であった。
引き続き１００〜１５０℃に加熱したジャケットにテト
ラメトキシシラン・オリゴマーで煮沸させて、気化した
モノマーを不活性ガスと共に系外に排出する。こうして
得られたテトラメトキシシラン・オリゴマー中のモノマ
ー量は０．２％であった。その後、実施例１と全く同様
に相溶させた液を得た。この液は６ケ月経ても増粘が見
られず貯蔵安定性に優れている。なお、実施例１で得ら
れた液状反応性配合液は２週間後には粘度が２倍になっ
た。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば耐擦傷性、耐熱性にすぐ
れた電気絶縁皮膜を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 由紀夫 北九州市八幡西区黒崎城石１番１号 三菱 化成株式会社黒崎工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルコキシシランの加水分解物とこの加
   水分解物の有する２以上のヒドロキシ基と反応しうる２
   以上の官能基を有するシランカップラー、アルキルアル
   コキシシリコーン類又はアクリル樹脂とを含む液状配合
   物を基材に塗布し、ついで乾燥して得られる電気絶縁皮
   膜材。
2. 【請求項２】 加水分解物中のモノマー量が１重量％以
   下であることを特徴とする請求項１記載の電気絶縁皮膜
   材。