JPH083337A - プリプレグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】２００℃以上の高温で連続使用できる電気絶縁
線輪用プリプレグを提供する。 【構成】絶縁シートと絶縁性補強材とをｐ−（２，３−
エポキシプロポキシ）フェニル基を３個以上含む多官能
エポキシ樹脂１００〜５０重量部と５０重量部以下の２
官能エポキシ樹脂及びフェノール樹脂硬化剤を含む組成
物で接着したプリプレグ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はｐ−（２，３−エポキシ
プロポキシ）フェニル基を３個以上含む多官能エポキシ
樹脂を用いた絶縁層を有するプリプレグに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、絶縁処理技術の進歩は著しく、な
かでも無溶剤型熱硬化性樹脂組成物の含浸方式は、
（１）電気的信頼性が高く、（２）熱放散性が良好であ
り、（３）耐湿性が優れている、等の観点から車両用直
流電動機、一般産業用直流電動機などの過酷な条件下で
使用する高電圧回転機製造分野で急速に発展してきた。
最近、回転電機などの電気機器の大容量化，小型軽量化
が進むに従い、Ｈ種（１８０℃）以上で連続運転できる
ような絶縁システムの開発が強く望まれている。このよ
うな回転機コイル含浸用無溶剤型熱硬化性樹脂組成物に
必要な条件は、（１）コイル含浸が容易にできるように
低粘度である（含浸時、１０ポアズ以下）、（２）加熱
硬化過程でボイド（空隙）が生じないように揮発分を発
生しない、（３）電気，機械的特性が良好である、
（４）絶縁基材との相性が良好である。（５）高耐熱性
であり、即ち短期及び長期熱劣化特性が１８０℃以上を
示すものである、ことである。

【０００３】一般に樹脂の低粘度化と高耐熱性化との間
には分子構造的に相反する傾向があり、樹脂の分子設計
が困難である。回転電機コイル含浸用無溶剤型熱硬化性
樹脂組成物としては、通常、特公昭60−5210号公報等に
記載されているような汎用２官能エポキシ樹脂と酸無水
物からなるエポキシ樹脂組成物が挙げられる。しかし、
該エポキシ樹脂組成物を含浸，加熱硬化した回転機コイ
ルは、Ｆ種(１５５℃)以上で長時間使用すると機械的，
電気絶縁性が低下し始めるため、Ｈ種以上で用いること
ができない。一般に無溶剤型熱硬化性樹脂組成物の耐熱
性を上げる方法としては、マレイミドなどのように分子
構造中にヘテロ環を導入する方法が主流となっている。
しかし、ヘテロ環を分子構造中に導入すると、粘度が高
くなり、低粘度化と高耐熱性を同時に満足するものが無
い。そこで、マレイミドをエポキシ樹脂と組合わること
により、低粘度化を図ろうとする検討がなされている
が、耐熱性が低下したり、貯蔵中に沈殿が生じたり、刺
激臭がするという問題が有った。

【０００４】最近、特公昭57−13571号公報，特公昭57
−14763号，特開昭61−252224号公報，特公昭62−1648
号公報，特公昭62−44767 号公報，特開昭64−4615号公
報，特開平1−4615 号公報等に記載されている酸無水物
硬化型の三官能以上の多官能エポキシ樹脂組成物は比較
的低コスト、硬化前低粘度でかつ硬化後耐熱性が優れて
いることから注目されている。特開昭59−12061 号公報
には、４官能エポキシ樹脂を用いたプリプレグ型マイカ
シートが開示されている。このマイカシートは通常、導
体に巻回され、そのまま硬化して絶縁層を形成するため
に使用される。

【０００５】車両用直流電動機，一般産業用直流電動機
などの過酷な条件下で使用する高電圧回転機の高電圧コ
イルには、マイカが不可欠である。しかし、マイカ単独
では強度が無く、導体に巻回すことができない。そこ
で、マイカとガラスクロスやカプトン等のフイルム補強
材とをバインダで接着裏打ちする必要がある。従来、そ
のようなバインダとして汎用２官能エポキシ樹脂，フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹
脂が用いられていた。しかし、前記樹脂をバインダとす
る絶縁基材を導体に巻回した後、熱硬化性樹脂組成物、
特に前記の多官能エポキシ樹脂組成物を含浸，加熱硬化
して得られる電気絶縁線輪は、絶縁層に剥離が生じて、
熱伝導率が低下し、電気絶縁線輪の温度が急上昇し、絶
縁破壊を起こすという問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記状況を鑑
みなされたものであり、その目的は２００℃以上の高温
で連続使用できる電気絶縁線輪用プリプレグを提供する
ことにある。

【０００７】絶縁層の剥離の原因を種々検討した結果、
絶縁基材のバインダとして汎用２官能エポキシ樹脂ある
いはフェノールノボラック型エポキシ樹脂を使用した場
合、バインダの耐熱性が不足し、熱硬化性樹脂組成物、
特に多官能エポキシ樹脂組成物を含浸，加熱硬化する
際、絶縁層が劣化し、接着性が低下すると共にガスが発
生することに起因することが分かった。また、シリコー
ン樹脂をバインダとする絶縁基材を用いた場合、絶縁層
の強度が不足すると共に低分子シリコーンガスが発生す
ることが分かった。

【０００８】本発明の目的は、熱硬化性樹脂組成物、特
に多官能エポキシ樹脂組成物を含浸，加熱硬化する際絶
縁層に剥離が生ぜず、しかも２００℃以上の高温で連続
使用できる電気絶縁線輪用プリプレグを提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、絶縁シ
ートと絶縁性補強材とをｐ−（２，３−エポキシプロポ
キシ）フェニル基を３個以上含む多官能エポキシ樹脂１
００〜５０重量部と５０重量部以下の２官能エポキシ樹
脂及びフェノール樹脂硬化剤を含む組成物で接着したプ
リプレグによって達成される。

【００１０】本発明において、バインダ樹脂の前記多官
能エポキシ樹脂１００〜５０重量部に対し２官能エポキ
シ樹脂を５０重量部以下の範囲で使用する。前者は単独
で用いることができる。また、前者を８０〜５５重量部
とし、後者を２０〜４５重量部の混合系で用いることに
より、得られる絶縁層の耐熱性と強靱性が優れている。

【００１１】一方、含浸樹脂は前記多官能エポキシ樹脂
５０重量部以下と２官能エポキシ樹脂１００〜５０重量
部の範囲で使用する。２官能エポキシ樹脂単独でも用い
られるが、特に前者を２０〜４５重量部とし、後者を８
０〜５５重量部の混合系で用いると、ワニスが低粘度で
含浸作業が容易で、しかも硬化物の耐熱性，電気的特
性，機械的特性が優れている。

【００１２】

【作用】ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル
基を３個以上含む多官能エポキシ樹脂をバインダとする
プリプレグを導体に巻回した後、熱硬化性樹脂組成物、
特に多官能エポキシ樹脂組成物または熱硬化性ポリイミ
ド樹脂あるいはそれらの混合物を含浸，加熱硬化する
と、バインダの劣化，接着性の低下を生じない為に、絶
縁層に剥離が生ぜず、しかも得られた高電圧電気絶縁線
輪は、２００℃以上の高温で連続使用できる。

【００１３】更に、含浸用熱硬化性樹脂組成物として多
官能エポキシ樹脂組成物を用いると、得られた絶縁層
は、ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル基を
３個以上含む多官能エポキシ樹脂バインダと前記多官能
エポキシ樹脂組成物が一体となり、前記多官能エポキシ
樹脂組成物単独硬化物より、多官能エポキシ樹脂成分が
多いため耐熱性が向上する。

【００１４】本発明に用いられる絶縁基材としてマイカ
シート，ポリイミドシート、などがある。マイカとして
は、例えば、未焼性軟質マイカ，焼性軟質マイカ，未焼
性硬質マイカ，焼性硬質マイカ，合成マイカ，アラミッ
ド混抄マイカ等がある。

【００１５】本発明に用いられる絶縁性補強材として
は、前記絶縁基材を補強できるものであれば特に制限は
無い。そのような具体的な例としては、例えば、ガラス
繊維，アラミッド，アラミッド混抄紙，ポリアミドイミ
ド，ポリエステル，ポリイミドエーテル，ポリエーテル
エーテルケトン，ポリエーテルスルフォン，ポリフエニ
レンスルフイド，ポリパラバン酸あるいは、ポリイミド
フイルム等がある。このうち、ガラス繊維，ポリイミド
フイルムが耐熱性の観点から好ましい。

【００１６】前記絶縁基材と補強材とをｐ−（２，３−
エポキシプロポキシ）フェニル基を３個以上含む多官能
エポキシ樹脂バインダまたは該多官能エポキシ樹脂と２
官能エポキシ樹脂との混合物あるいは更に硬化剤を含む
組成物で接着したプリプレグは、シート状でもテープ状
でも任意の形状で使用できるが、特に断らなければ、本
発明ではこれらを総称してプリプレグと呼ぶ。

【００１７】本発明においてｐ−（２，３−エポキシプ
ロポキシ）フェニル基を３個以上含む多官能エポキシ樹
脂とは、ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル
基を３個以上含む化合物であれば、特に制限は無い。そ
のような化合物としては例えばビスフェノールＡのノボ
ラック型エポキシ樹脂，ビスフェノールＦのノボラック
型エポキシ樹脂，ビスフェノールＡＤのノボラック型エ
ポキシ樹脂、一般式

【００１８】

【化１】

【００１９】（式中、Ｒはアルキレン基又はアラルキレ
ン基である）で表わされる多官能エポキシ樹脂、例えば

【００２０】

【化２】

【００２１】１，１，３−トリス［ｐ−（２，３−エポ
キシプロポキシ）フェニル］ブタン、

【００２２】

【化３】

【００２３】１，１，２，２−テトラキス［ｐ−（２，
３−エポキシプロポキシ）フェニル］エタン、

【００２４】

【化４】

【００２５】トリス［ｐ−（２，３−エポキシプロポキ
シ）フェニル］メタン、

【００２６】

【化５】

【００２７】１，１，３，３−テトラキス［ｐ−（２，
３−エポキシプロポキシ）フェニル］プロパン、

【００２８】

【化６】

【００２９】１，１，３−トリス［ｐ−（２，３−エポ
キシプロポキシ）フェニル］プロパン、

【００３０】

【化７】

【００３１】あるいは

【００３２】

【化８】

【００３３】あるいは

【００３４】

【化９】

【００３５】等の３官能以上の多官能エポキシ樹脂が用
いられている。このうち、耐熱性の観点から、トリス
［ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル］メタ
ン、１，１，３−トリス［ｐ−（２，３−エポキシプロ
ポキシ）フェニル］ブタンが有用である。

【００３６】又、本発明のバインダのｐ−（２，３−エ
ポキシプロポキシ）フェニル基を３個以上含む多官能エ
ポキシ樹脂に絶縁基材に可撓性などの作業性を付与する
目的で必要に応じて汎用の２官能性エポキシ樹脂を添加
することができる。

【００３７】そのような２官能エポキシ樹脂としてビス
フェノールＡのジグリシジルエーテル，ビスフェノール
Ｆのジグリシジルエーテル，ビスフェノールＡＤのジグ
リシジルエーテル，水添化ビスフェノールＡにジグリシ
ジルエーテル、２，２−（４−ヒドロキシフェニル）ノ
ナデカンのジグリシジルエーテル、４，４′−ビス
（２，３−エポキシプロピル）ジフェニルエーテル、
３，４−エポキシクロヘキシルメチル−（３，４−エポ
キシ）シクロヘキサンカルボキシレート、４−（１，２
−エポキシプロピル）−１，２−エポキシシクロヘキサ
ン、２−（３，４−エポキシ）シクロヘキシル−５，５
−スピロ（３，４−エポキシ）−シクロヘキサン−ｍ−
ジオキサン、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキ
シルメチル−４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサン
カルボキシレート等があり、２官能性エポキシ樹脂であ
れば特に制限が無い。このうち、耐熱性の観点からビス
フェノールＡのジグリシジルエーテル，ビスフェノール
Ｆのジグリシジルエーテル，ビスフェノールＡＤのジグ
リシジルエーテルが有用である。

【００３８】前記多官能エポキシ樹脂と２官能エポキシ
樹脂の配合割合は、特に制限は無いが、多官能エポキシ
樹脂１００重量部に対し２官能性エポキシ樹脂を０〜５
０重量部以下配合することができる。好ましくは２０〜
４５重量部配合すれば、耐熱性を損なわずに柔軟性のあ
るプリプレグを得ることができる。多官能エポキシ樹脂
が多くなると、絶縁基材が固くなる傾向に有り、逆に２
官能性エポキシ樹脂が多くなると耐熱性が低下する傾向
にある。尚、絶縁基材が固い場合は溶剤で絶縁基材を軟
化してから使用しても良い。

【００３９】絶縁基材のバインダに熱硬化性樹脂組成物
の耐熱性を向上させる目的で硬化剤，硬化触媒，硬化助
触媒を添加しても良い。

【００４０】そのような硬化剤としては通常の多官能エ
ポキシ樹脂の硬化剤であれば特に制限は無い。シエルフ
ライフを考えると、硬化剤としてはフェノール樹脂が好
ましい。フェノール樹脂としてはフェノール性水酸基を
二個以上有していれば特に制限は無い。

【００４１】そのようなフェノール樹脂としては、例え
ば、フェノールノボラック，クレゾールノボラック，キ
シレゾールノボラック，ビスフェノールＡのノボラッ
ク，ビスフェノールＦのノボラック，ビスフェノールＡ
Ｄのノボラック，ポリ−ｐ−ビニルフェノール，レゾー
ル型フェノール等が有り、単独若しくはその混合物が挙
げられる。

【００４２】また、硬化触媒，硬化助触媒は、多官能エ
ポキシ樹脂と硬化剤との反応を加速させる働きが有れ
ば、特に制限は無い。

【００４３】そのような化合物としては、例えば、トリ
メチルアミン，トリエチルアミン，テトラメチルブタン
ジアミン，トルエチルレンジアミン等の３級アミン類，
ジメチルアミノエタノール，ジメチルアミノペンタノー
ル，トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、Ｎ−
メチルモルフォリン等のアミン類、又、セチルトリメチ
ルアンモニウムブロマイド，セチルトリメチルアンモニ
ウムクロライド，セチルトリメチルアンモニウムアイオ
ダイド，ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド，
ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド，ドデシル
トリメチルアンモニウムアイオダイド，ベンジルジメチ
ルテトラデシルアンモニウムクロライド，ベンジルジメ
チルテトラデシルアンモニウムブロマイド，アリルドデ
シルトリメチルアンモニウムブロマイド，ベンジルジメ
チルステアリルアンモニウムブロマイド，ステアリルト
リメチルアンモニウムクロライド，ベンジルジメチルテ
トラデシルアンモニウムアセチレート等の第４級アンモ
ニウム塩、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダ
ゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシ
ルイミダゾール、２−メチル−４−エチルイミダゾー
ル、１−ブチルイミダゾール、１−プロピル−２−メチ
ルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾー
ル、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１
−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノ
エチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−アジン−２
−メチルイミダゾール、１−アジン−２−ウンデシルイ
ミダゾール等のイミダゾール類，アミンとオクタン酸亜
鉛やコバルト等との金属塩、１，８−ジアザ−ビシクロ
（５，４，０）−ウンデセン−７、Ｎ−メチル−ピペラ
ジン，テトラメチルブチルアニジン，トリエチルアンモ
ニウムテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチ
ルテトラフェニルボレート、１，８−ジアザ−ビシクロ
（５，４，０）−ウンデセン−７−テトラフェニルボレ
ート等のアミンテトラフェニルボレート，トリフェニル
ホスフイン，トリフェニルホスホニウムテトラフェニル
ボレート，アルミニウムトリアルキルアセトアセテー
ト，アルミニウムトリスアセチルアセトアセテート，ア
ルミニウムアルコラート，アルミニウムアシレート，ソ
ジウムアルコラートなどが挙げられる。このような硬化
触媒は、バインダに対して、通常０.０１ 〜５重量％添
加するのが一般的である。

【００４４】絶縁基材のバインダ含量は特に制限は無い
が乾燥後の絶縁材料即ちプリプレグの全体重量基準で３
〜４０重量％、特に５〜３０重量％が好ましい。バイン
ダ含量が多くなると熱硬化性樹脂組成物の含浸量が少な
くなり、耐熱性が低下する傾向にある。又、バインダ含
量が少ないと、接着性が低下し、絶縁基材が剥がれ、導
体に巻回しづらくなる傾向にある。

【００４５】本発明における熱硬化性樹脂組成物は、前
記２官能エポキシ樹脂１００〜５０重量部と前記３官能
以上のエポキシ樹脂５０重量部を含有し充分に低粘度で
あり、作業性良くコイル含浸が可能で、かつ硬化後Ｈ種
以上の耐熱性を示す。この場合、多官能エポキシ樹脂と
２官能エポキシ樹脂の配合割合は、特に制限は無いが、
２官能エポキシ樹脂１００重量部に対して多官能性エポ
キシ樹脂を５０重量部以下、特に４５〜２０重量部配合
することが好ましい。多官能エポキシ樹脂が多くなる
と、硬化前粘度が高くなると共に硬化後固く脆くなる傾
向に有り、逆に２官能性エポキシ樹脂が多くなると粘度
が低下するが、耐熱性が低下する傾向にある。

【００４６】又、（ａ）ビス（４−ヒドロキシフェニ
ル）メタン，（ｂ）ビス（４−ヒドロキシフェニル）エ
タン，（ｃ）ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパ
ン，(ｄ)トリス（４−ヒドロキシフェニル）アルカン，
（ｅ）テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）アルカン
の少なくとも二種類以上の多価フェノールの混合物とエ
ピクロルヒドリンとを反応させて得られる多官能エポキ
シ樹脂も硬化前低粘度で作業性が良好で、しかも硬化後
高耐熱性を有することから有用である。尚、トリス（４
−ヒドロキシフェニル）アルカンとしては、トリス（４
−ヒドロキシフェニル）メタン，トリス（４−ヒドロキ
シフェニル）エタン，トリス（４−ヒドロキシフェニ
ル）プロパン，トリス（４−ヒドロキシフェニル）ブタ
ン，トリス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサン，トリ
ス（４−ヒドロキシフェニル）ヘプタン，トリス（４−
ヒドロキシフェニル）オクタン，トリス（４−ヒドロキ
シフェニル）ノナン等がある。また、トリス（４−ヒド
ロキシジメチルフェニル）メタンなどのトリス（４−ヒ
ドロキシフェニル）アルカン誘導体を用いても良い。

【００４７】テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）ア
ルカンとしては、テトラキス（４−ヒドロキシフェニ
ル）メタン，テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エ
タン，テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）プロパ
ン，テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン，テ
トラキス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサン，テトラ
キス（４−ヒドロキシフェニル）ヘプタン，テトラキス
(４−ヒドロキシフェニル)オンタン，テトラキス（４−
ヒドロキシフェニル）ノナン等がある。また、テトラキ
ス（４−ヒドロキシジメチルフェニル）メタンなどのテ
トラキス（４−ヒドロキシフェニル）アルカン誘導体を
用いても良い。

【００４８】本発明の２種類以上の多価フェノールは、
耐熱性の観点から、少なくともトリス（４−ヒドロキシ
フェニル）アルカン又はテトラキス（４−ヒドロキシフ
ェニル）アルカンを含むことが望ましい。

【００４９】本発明に用いられる酸無水物とは、一般的
な酸無水物で有れば特に制限は無い。そのような化合物
としては、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸，ヘキサヒ
ドロ無水フタル酸，メチルテトラヒドロ無水フタル酸，
テトラヒドロ無水フタル酸，ナジック酸無水物，メチル
ナジック酸無水物，ドデシル無水コハク酸，無水コハク
酸，オクタデシル無水コハク酸，無水マイイン酸，ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸無水物などが有り、単独若
しくはその混合物が挙げられる。このうち、耐熱性の観
点からナジック酸無水物，メチルナジック酸無水物を含
有することが好ましい。

【００５０】本発明の含浸用熱硬化性樹脂組成物として
酸無水物硬化エポキシ樹脂組成物を用いる場合、多官能
エポキシ樹脂組成物バインダが硬化剤を含有しない時、
得られた絶縁層はｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）
フェニル基成分が多くなり、酸無水物とエポキシ基の当
量比がずれて耐熱性が低下するため、酸無水物を熱硬化
性樹脂組成物である酸無水物硬化エポキシ樹脂組成物に
多量に添加して最終的に絶縁層中の酸無水物とエポキシ
基の当量比を０.９から１.１程度になるように調節しな
ければならない。即ち、熱硬化性樹脂組成物に低粘度の
酸無水物を多量に添加できるため、熱硬化性樹脂組成物
自体が低粘度になり作業性が良好になる、あるいは高粘
度のｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル基成
分を熱硬化性樹脂組成物に多量に添加できるため、耐熱
性が向上する利点がある。又、多官能エポキシ樹脂組成
物バインダが硬化剤を含有しているとき、得られた絶縁
層はｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル基成
分が多くなるため、熱硬化性樹脂組成物硬化物より耐熱
性が向上する利点がある。

【００５１】本発明の含浸用熱硬化性樹脂組成物を硬化
させるとき、必要に応じて、硬化触媒を熱硬化性樹脂組
成物あるいは絶縁基材に添加しても良い。硬化触媒は、
多官能エポキシ樹脂と硬化剤との反応を加速させる働き
が有れば、特に制限は無い。そのような化合物として
は、例えば、トリメチルアミン，トリエチルアミン，テ
トラメチルブタンジアミン，トリエチレンジアミン等の
３級アミン類，ジメチルアミノエタノール，ジメチルア
ミノペンタノール，トリス（ジメチルアミノメチル）フ
ェノール、Ｎ−メチルモルフオリン等のアミン等、又、
セチルトリメチルアンモニウムブロマイド，セチルトル
メチルアンモニウムクロライド，セチルトリメチルアン
モニウムアイオダイド，ドデシルトリメチルアンモニウ
ムブロマイド，ドデシルトルメチルアンモニウムクロラ
イド，ドデシルトリメチルアンモニウムアイオダイド，
ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムクロライ
ド，ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムブロマ
イド，アリルドデシルトリメチルアンモニウムブロマイ
ド，ベンジルジメチルステアリルアンモニウムブロマイ
ド，ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド，ベ
ンジルジメチルテトラデシルアンモニウムアセチレート
等の第４級アンモニウム塩、２−メチルイミダゾール、
２−エチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾー
ル、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−メチル−４−
エチルイミダゾール、１−ブチルイミダゾール、１−プ
ロピル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−
メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フエニル
イミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾ
ール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾー
ル、１−アジン−２−メチルイミダゾール、１−アジン
−２−ウンデシル等のイミダゾール類，アミンとオクタ
ン酸亜鉛やコバルト等との金属塩、１−８−ジアザ−ビ
シクロ（５，４，４）−ウンデセン−７，Ｎ−メチル−
ピペラジン，テトラメチルブチルグアニジン，トリエチ
ルアンモニウムテトラフエニルボレート、２−エチル−
４−メチルテトラフェニルボレート、１，８−ジアザ−
ビシクロ（５，４，０）−ウンデセン−７−テトラフェ
ニルボレート等のアミンテトラフェニルボレート，トリ
フェニルホスフイン，トリフェニルホスホニウムテトラ
フェニルボレート，アルミニウムトリアルキルアセトア
セテート，アルミニウムトリスアセチルアセトアセテー
ト，アルミニウムアルコラート，アルミニウムアシレー
ト，ソジウムアルコラートなどが挙げられる。

【００５２】このような硬化触媒は、熱硬化性樹脂組成
物に対して、通常０.０１ 〜５重量％添加するのが一般
的である。尚、前記硬化触媒は、熱硬化性樹脂組成物に
添加して使用しても良いし、含浸に先立ち予め絶縁基材
に添加しておいても良い。

【００５３】その他、必要に応じて希釈剤としてシクロ
ヘキセンビニルモノオキシド，オクチレンオキシド，ブ
チルグリシジルエーテル，スチレンオキシド，フェニル
グリシジルエーテル，グリシジルメタクリレート，アリ
ルグリシジルエーテル等のモノエポキシ樹脂等を添加し
ても良い。しかし、一般に希釈剤は粘度を下げる効果は
あるものの、耐熱性も低下するので、少量に抑えるべき
である。

【００５４】また、充填剤としては、シリカ粉，石英ガ
ラス粉，アルミナ粉等の外、水和アルミナ，水和マグネ
シウム，炭酸カルシウム，ケイ酸ジルコニウム，ケイ酸
カルシウム，タルク，クレー，マイカ，ガラス繊維粉等
を添加することもできる。

【００５５】本発明のプリプレグは、各種回転電機の絶
縁線輪の製造に適用できる。例えば直流機，誘導電動
機，交流発電機，同期電動機などがあり、それらのステ
ータコイル，アーマチユアコイル，界磁コイルなどの製
造に適用できる。

【００５６】通常回転電機を製造している工場において
は、いくつかの耐熱グレードの回転機を製造している。
例えば最も耐熱グレードの高いＣ種にあっては定格で２
００℃以上の運転温度で運転されるものであり、次いで
Ｈ種は１８０℃以上、Ｆ種は１５０℃以上となってい
る。

【００５７】通常、絶縁線輪のバインダならびに絶縁基
材の耐熱グレード及び含浸樹脂の耐熱グレードを考慮し
て、それぞれ最適の組合せを選択していた。従ってワニ
スも複数種用意することが必要であったため、ワニスタ
ンクも複数用意し、しかもそれぞれワニスの特性に応じ
て管理する必要があった。

【００５８】本発明のプリプレグによれば、絶縁層に含
浸すべきワニスの耐熱性がＣ種の特性を持つものであれ
ば、バインダ及び絶縁基材の特性及びバインダの硬化条
件を選定することにより、所望の耐熱グレードの絶縁線
輪を得ることができる。従ってワニスを単一のものとす
ることができ、ワニス管理の単純化，コスト低減に貢献
することができる。

【００５９】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。

【００６０】なお、例中で用いたエポキシ樹脂，硬化
剤，硬化触媒の略号は下記のとおりである。

【００６１】(1）ＹＬ−９３１（油化シエルエポキシ社
製，商品名）：１，２，２−テトラキス［ｐ−（２，３
−エポキシプロポキシ）フェニル］エタン。エポキシ当
量１９２ (2）ＹＬ−９３２（油化シエルエポキシ社製，商品
名）：１，１，３−トリス［ｐ−（２，３−エポキシプ
ロポキシ）フェニル］メタン。エポキシ当量161 (3）ＹＬ−９３３（油化シエルエポキシ社製，商品
名）：１，１，３−トリス［ｐ−（２，３−エポキシプ
ロポキシ）フェニル］ブタン。エポキシ当量196 (4）ＤＥＲ−７３４２（ダウケミカル社製，商品名）：
トリス［ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニ
ル］メタン。エポキシ当量１６２ (5）157S65（油化シエルエポキシ社製，商品名）：ビス
フェノールＡのノボラック型エポキシ。エポキシ当量１
９８ (6）ＤＥＲ−３３２（ダウケミカル社製，商品名）：ビ
スフェノールＡのジグリシジルエーテル。エポキシ当量
１７５ (7）ＣＥＬ−２０２１（ダイセル社製，商品名）：３，
４−エポキシシクロヘキシルメチル−（３，４−エポキ
シ）シクロヘキサンカルボキシレート。エポキシ当量１
３８ (8）Ｅ−８０７（油化シエルエポキシ社製，商品名）：
ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル。エポキシ当
量１７０ (9）ＭＨＡＣ−Ｐ（日立化成製，商品名）：メチルナジ
ック酸無水物。酸無水物当量１７８ (10)ＨＮ−５５００（日立化成製，商品名）：メチルヘ
キサヒドロ無水フタル酸。酸無水物当量１６８ (11)ＨＮ−２２００（日立化成製，商品名）：メチルテ
トラヒドロ無水フタル酸。酸無水物当量１６６ (12)ＢＴＰＰ−Ｋ（北興化学製，商品名）：トリフェニ
ルブチルホスフインテトラフェニルボレート (13)ＰＸ−４８Ｔ（日本化学工業製，商品名）

【００６２】

【化１０】

【００６３】(14)２Ｅ４ＭＺ（四国化成製，商品名）：
２−エチル−４−メチルイミダゾール (15)２Ｅ４ＭＺ−Ｋ（北興化学製，商品名）：２−エチ
ル−４−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート (16)ＴＰＰ（北興化学製，商品名）：トリフェニルホス
フイン (17)ＴＰＰ−Ｋ（北興化学製，商品名）：トリフェニル
ホスフインテトラフエニルボレート (18)ＩＯＺ（日立化成製，商品名）：２−エチル−４−
メチルイミダゾールとオクタン酸亜鉛との塩 (19)Ｃ１１Ｚ−ＡＺＩＮＥ（四国化成製，商品名）：１
−アジン−２−ウンデシルイミダゾール (20)ＴＥＡ−Ｋ（北興化学製，商品名）：トリエチルア
ミンテトラフェニルボレート (21)２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ（四国化成製，商品名）：１−シ
アノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール (22)ＰＮ−フェノールノボラック。水酸基当量８５ (23)ＰＳＦ（郡栄化学製，商品名）：フェノールノボラ
ック。水酸基当量１０６ (24)レジンＭ（丸善石油製，商品名）：ポリｐ−ビニル
フェノール。水酸基当量１２０ (25)VH4150（大日本インキ製，商品名）：ビスフェノー
ルＡのノボラック。水酸基当量１１８ (26)ＣＮ（三菱油化製）：クレゾールノボラック。水酸
基当量１２０ (27)ＲＮ（日立化成製）：レゾール型フェノール。水酸
基当量１０７ (28)ＢＭＩ：４，４′−ジフェニルメチンビスマレイミ
ド (29)ＤＡＰＰＩ（三井東圧社製，商品名）：２，２−ビ
ス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロ
パン (30)ＤＡＢＦ（大阪曹達社製）：ジアリルビスフェノー
ルＦ (31)ＴＡＩＣ（日本化成社製）：トリアリルイソシアヌ
レート 実施例１ (1）絶縁基材の作製 ｐ−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル基を３個
以上含む多官能エポキシ樹脂としてＹＬ−９３３を用
い、全体として不揮発分５０％になるようにメチルエチ
ルケトンで濃度調節してバインダ溶液を用意した。次
に、上記バインダ溶液を用い、未焼成軟質集成マイカシ
ートとガラスクロスとを貼りあわせ、かつ溶剤揮散を行
った。得られたガラス裏打ちマイカテープ（絶縁基材）
中のバインダ含有が不揮発分で、５，２０及び３０重量
％（絶縁基材全重量を基準とする）の３種を作製した。
この絶縁基材を切断して、幅２５mmのテープを得た。

【００６４】(2）熱硬化性樹脂組成物の作製 温度計，撹拌器，滴下ロート及び反応水回収装置を付け
た反応器に、トリス（４−ヒドロキシフェニル）メタ
ン；１０５ｇ、ビス(４−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン；１０５ｇとエピクロルヒドリン；９２５ｇを仕込
み、加熱撹拌しながら８ｗｔ％水酸化ナトリウム水溶
液；１７５ｇを２時間かけて滴下した。反応中、水とエ
ピクロルヒドリンとが反応物から蒸留され、エピクロル
ヒドリンだけを反応器に戻すようにし、反応混合物中の
水の濃度を５ｗｔ％以下にするようにした。

【００６５】水酸化ナトリウム水溶液滴下終了後、更に
１５分間加熱を続けて水を完全に除去してから、未反応
エピクロルヒドリンを留去した。粗生成物から食塩の分
離を容易にするために、トルエン；約５５ｇを加えて粗
生成物を溶解し、濾過して食塩を除いた。その後、１７
０℃，２mmＨｇで加熱・減圧してトルエンを完全に留去
してそれぞれ淡黄色のエポキシ当量１７１のエポキシ樹
脂を得た。

【００６６】前記エポキシ樹脂；１００.０重量部、酸
無水物硬化剤ＭＨＡＣ−Ｐ；104.1重量部及び硬化触媒
２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ；１.０２１ 重量部を配合して、熱硬
化性樹脂組成物を得た。

【００６７】(3）電気絶縁線輪の作製 前記(1）の絶縁基材の導体上に巻回後、前記(2）の熱硬
化性樹脂組成物を真空加圧含浸し、１００℃／１０時間
＋１５０℃／３時間＋２３０℃／１０時間加熱して、硬
化した。このようにして得た電気絶縁線輪の絶縁層に
は、剥離が認められなかった。次に、耐水，耐熱性試験
を下記の方法で行った。測定に供した電気絶縁線輪の１
部を切断した斜視図を図１に示す。導体１上に絶縁層２
が巻装された熱硬化性樹脂組成物が含浸硬化されて一体
化されている。

【００６８】(a）耐熱性試験 ２７０℃で２４時間、次いで４０℃で２４時間、ＲＨ９
５％の条件における加熱及び吸湿試験を１サイクルとし
て１０サイクルまで行い、各サイクル毎にtanδ 及び絶
縁抵抗を測定し、表１に示した。

【００６９】(b）短時間耐熱性試験 前記電気絶縁線輪から絶縁層のみを切りだし、５０mm×
５０mmの試験片を用いて、２７０℃／１０日間熱劣化後
の重量変化率を測定し、表１に示した。

【００７０】(c）耐水性試験 前記電気絶縁線輪の絶縁層のテープ巻回方向にそって、
絶縁層のみ幅１０mm，長さ６０mmの試験片を切りだし、
支点間距離４０mmで２点支持、中央部荷重による曲げ強
度を２５℃で測定した。同様に、前記試験片を４０℃の
水中に２４時間浸漬した後の曲げ強度を測定した。

【００７１】実施例２〜６ 未焼性軟質集成マイカの代わりに焼性軟質集成マイカ芳
香族ポリアミドフイブリッド入集成マイカ，焼性硬質集
成マイカ，未焼性硬質集成マイカ、又は未焼性合成マイ
カを用いた以外、実施例１と全く同様にして、絶縁基材
及び電気絶縁線輪を作製し、耐熱性試験，短時間耐熱性
試験及び耐水性試験を行った。

【００７２】実施例７〜２５ バインダとしてｐ−(２，３−エポキシプロポキシ)フェ
ニル基を３個以上含む多官能エポキシ樹脂としてＹＬ−
９３３の代わりにＴＬ−９３２，ＹＬ−９３１，ＤＥＲ
−７３４２，157S65，実施例１で得られたトリス（４−
ヒドロキシフェニル）メタン及びビス（４−ヒドロキシ
フェニル）プロパンとエピクロルヒドリンとの反応性生
成物であるエポキシ樹脂、ＹＬ−９３３とＤＥＲ−３３
２との混合物（重量比で５，２，１，０.７，０.５の５
種類）、２Ｅ４ＭＺ−Ｋを重量で５，２，１，０.５，
０.１，０.０１％ 添加したＹＬ−９３３，ＴＰＰ−Ｋ
を重量で０.１％添加したＹＬ−９３３，ＩＯＺを重量
で０.１％添加したＹＬ−933，ＰＸ−４８Ｔを重量で
０.１％ 添加したＹＬ−９３３、及びＣ１１Ｚ−AZINE
を重量で０.１％ 添加したＹＬ−９３３を用いた以外、
実施例１と全く同様にして、絶縁基材及び電気絶縁線輪
を作製し、耐熱性試験，短時間耐熱性試験及び耐水性試
験を行った。

【００７３】実施例２６〜３０ 補強材としてガラスクロスの代わりにポリイミドフイル
ム，ポリイミドエーテルフイルム，ポリエーテルケトン
フイルム，ポリパラバンサンフイルム，アラミツド混抄
紙を用いた以外、実施例１と全く同様にして、絶縁基材
及び電気絶縁線輪を作製し、耐熱性試験，短時間耐熱性
試験及び耐水性試験を行った。

【００７４】比較例１〜５ バインダとしてＹＬ−９３３の代わりにＤＥＲ−３３
２，Ｅ−８０７，ＤＥＮ−４３８，ＣＥＬ−２０２１又
はシリコーン樹脂を用いた以外、実施例１と全く同様に
して、絶縁基材及び電気絶縁線輪を作製し、耐熱性試
験，短時間耐熱性試験及び耐水性試験を行った。

【００７５】実施例３１〜４９ 熱硬化性樹脂組成物として表７〜表１０記載の熱硬化性
樹脂組成物を用いた以外、実施例１と全く同様にして、
絶縁基材及び電気絶縁線輪を作製し、耐熱性試験，短時
間耐熱性試験及び耐水性試験を行った。

【００７６】実施例５０ バインダ中にＣ１１Ｚ−ＡＺＩＮＥを重量で５％添加
し、熱硬化性樹脂組成物の硬化触媒を抜いた以外、実施
例１と同様にして、絶縁基材及び電気絶縁線輪を作製
し、耐熱性試験，短時間耐熱性試験及び耐水性試験を行
った。

【００７７】実施例５１ 絶縁基材をＣ１１Ｚ−ＡＺＩＮＥメタノール溶液にデイ
ツプした後、風乾し、Ｃ１１Ｚ−ＡＺＩＮＥを重量で１
％担持し、熱硬化性樹脂組成物の硬化触媒を抜いた以
外、全く実施例１と同様にして、絶縁基材及び電気絶縁
線輪を作製し、耐熱性試験，短時間耐熱性試験及び耐水
性試験を行った。

【００７８】実施例５２〜６０ バインダに硬化剤として表１１〜表１２記載のフェノー
ル樹脂，硬化触媒を添加した以外、実施例１と全く同様
にして、絶縁基材及び電気絶縁線輪を作製し、耐熱性試
験，短時間耐熱性試験及び耐水性試験を行った。

【００７９】実施例６１〜６３ バインダに硬化剤として表１３記載のフェノール樹脂，
硬化触媒を添加した以外、実施例１と全く同様にして、
絶縁基材及び電気絶縁線を作製し、耐熱性試験，短時間
耐熱性試験及び耐水性試験を行った。

【００８０】比較例６〜７ バインダとしてＹＬ−９３３の代わりにＤＥＮ−４３８
を用いた以外、実施例６１，６３と全く同様にして、絶
縁基材及び電気絶縁線輪を作製し、耐熱性試験，短時間
耐熱性試験及び耐水性試験を行った。

【００８１】以上述べた実施例及び比較例の実験条件及
び実験結果を表１ないし表１４に示した。

【００８２】実施例６４ バインダの硬化条件を代えて、同一のワニスでＦ種，Ｈ
種，Ｃ種の絶縁線輪を製作した。

【００８３】実施例１で得られた電気絶縁線輪の誘電正
接tanδ の温度特性を、温度（℃，横軸）とtanδ
（％，縦軸）との関係のグラフとして図２に示す。図２
において、Ａは絶縁の初期の特性曲線、Ｂは上記実施例
１の２５０℃で１０００時間加熱後の特性曲線である。

【００８４】又、図３に本発明の電気絶縁線輪の耐熱寿
命を、温度（℃，横軸）と耐熱寿命（ｈ，縦軸）との関
係をグラフとして示す。

【００８５】図３に示すように、米国規格ＩＥＥＥ．Ｎ
o.２７５に準拠したモータレット試験による耐熱寿命に
おいても、高耐熱性を示し、２００℃以上でも使用可能
であることが分かった。

【００８６】実施例６５〜６８ バインダ及び硬化条件を表１５記載の様に代えた以外、
同一の含浸ワニスで実施例５２と全く同様にして電気絶
縁線輪を製作した。

【００８７】得られた電気絶縁線輪の米国規格ＩＥＥ
Ｅ．Ｎo.２７５に準拠したモータレット試験による耐熱
寿命の温度依存性を図４に示す。図４において、Ａは実
施例６５、Ｂは実施例６６、Ｃは実施例６７、Ｄは実施
例６８の試験結果である。

【００８８】図４からＦ種以上のバインダ，絶縁基材及
び硬化条件を選定することにより同一の含浸ワニスを用
いてＦ種，Ｈ種，Ｃ種の耐熱グレードの電気絶縁線輪を
製作できることが分かる。即ち、同一の含浸ワニスを用
いても耐熱グレードが低いものは、安価なバインダ，絶
縁基材を選定し、経済的な硬化条件を採用し、逆に、耐
熱グレードが高いものは、高価なバインダ，絶縁基材を
選定し、より高温長時間を要する硬化条件を採用すれば
良い。

【００８９】同一の含浸ワニスを用いて耐熱グレードが
異なる電気絶縁線輪を製作できる為、耐熱グレードに応
じて多数の含浸ワニスを保管する必要がなく、生産工場
における含浸ワニス管理が著しく簡略化することがで
き、又生産コストを大幅に削減することができる。

【００９０】実施例６９〜７３ マイカを除き、補強材としての表１６記載のシートを用
いた以外、全く表６の実施例２６と同様にして、絶縁基
材及び電機絶縁線輪を作製し、耐熱性試験，短時間耐熱
性試験及び耐水性試験を行い、その結果を表１６に示し
た。絶縁基材として本願の樹脂組成物をバインダとした
ポリイミドシート，ポリバラバン酸シート，ポリアラミ
ッドシートも優れている。

【００９１】実施例７４〜７８ 表１７記載のバインダ及び硬化触媒を用いた以外、全く
実施例１の（１）絶縁基材の作製と同様にしてガラス裏
打ちマイカプリプレグテープ（絶縁基材）を得た。得ら
れたガラス裏打ちマイカプリプレグテープ（絶縁基材）
中のバインダ含有量が不揮発分で、４２重量％（絶縁基
材全重量を基準とする）であった。この絶縁基材を切断
して、幅２５mmのテープを得た。この絶縁基材を導体上
に巻回して１００℃／１０時間＋１５０℃／３時間＋２
３０℃／１０時間加圧加熱して、硬化した。このように
して得た電気絶縁線輪の絶縁層には、剥離は認められな
かった。次に、耐熱性試験，短時間耐熱性試験及び耐水
性試験を行い、その結果を表１７に示した。表１７から
本願のプリプレグテープは電気絶縁線輪の絶縁に優れて
いることが分かる。

【００９２】

【表１】

【００９３】

【表２】

【００９４】

【表３】

【００９５】

【表４】

【００９６】

【表５】

【００９７】

【表６】

【００９８】

【表７】

【００９９】

【表８】

【０１００】

【表９】

【０１０１】

【表１０】

【０１０２】

【表１１】

【０１０３】

【表１２】

【０１０４】

【表１３】

【０１０５】

【表１４】

【０１０６】

【表１５】

【０１０７】

【表１６】

【０１０８】

【表１７】

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプリプレ
グは、従来の汎用２官能エポキシ樹脂あるいはフェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂をバインダとするプリプレ
グと異なり、電気絶縁線輪の絶縁層に剥離を生ぜず、２
００℃以上の高温で連続使用可能である。

【０１１０】本発明の新しい知見により、種々の耐熱グ
レードの絶縁線輪を生産する工場にあって、ワニスを実
質的に単一のものとすることにより、ワニスの維持管理
を大幅に簡単化し、ひいては生産コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気絶縁線輪の１部を切断した斜視図。

【図２】本発明の絶縁線輪のtanδ 温度特性を示すグラ
フ。

【図３】本発明の絶縁線輪の耐熱寿命特性を示すグラ
フ。

【図４】本発明の絶縁線輪の耐熱寿命の温度依存性を示
すグラフ。

【符号の説明】

１…導体、２…絶縁基材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 17/60 Ｂ 0550−5Ｇ Ｈ０１Ｆ 27/32 Ｚ Ｈ０２Ｋ 3/30 (72)発明者 金城 徳幸 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 狩野 育志 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 丸山 正一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁シートと絶縁性補強材とをｐ−（２，
   ３−エポキシプロポキシ）フェニル基を３個以上含む多
   官能エポキシ樹脂１００〜５０重量部と５０重量部以下
   の２官能エポキシ樹脂を含む組成物で接着したことを特
   徴とするプリプレグ。
2. 【請求項２】絶縁シートと絶縁性補強材とをｐ−（２，
   ３−エポキシプロポキシ）フェニル基を３個以上含む多
   官能エポキシ樹脂１００〜５０重量部と５０重量部以下
   の２官能エポキシ樹脂，フェノール樹脂硬化剤及び硬化
   触媒を含む組成物で接着したことを特徴とする請求項１
   記載のプリプレグ。