JPH1158444A - 金属インサート成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁性に優れ、且つインサート物とポリマー
との間の密着性が良好で耐久性に優れたインサート成形
体を効率的に製造する方法を提供すること。 【解決手段】 インサート物１２がポリマー中に内蔵さ
れたインサート成形体６ａ，６ｂを製造する方法におい
て、インサート物１２を金型内に配置する工程と、金型
内に、アミノ基および／またはビニル基含有シラン系カ
ップリング剤で表面処理したシリカと、ノルボルネン系
モノマーとを含む反応原液を注入し、金型内で反応射出
成形を行い、ポリマー１０を成形する工程とを有する。
インサート物１２は、ハロゲン化ポリオレフィンでポリ
マー処理されることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属インサート成
形体の製造方法に係り、さらに詳しくは、絶縁性に優
れ、且つインサート物とポリマーとの間の密着性が良好
で耐久性に優れた金属インサート成形体を効率的に製造
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁力による荷上げ装置、送電設備や変
電設備、電磁誘導コイルなどにおいて、導体を内部に一
体成形したポリマー製の成形体が広く利用されている。

【発明が解決しようとする課題】このような成形体に用
いるポリマーとしては、大型成型に向いていることから
エポキシ樹脂が主として用いられてきた。しかしエポキ
シ樹脂は、成形サイクルタイムが長く、製造に約１日程
度必要としていた。また、このようなポリマーとして
は、高度な絶縁特性と耐熱性とが必要とされ、従来のエ
ポキシ樹脂よりも高い絶縁破壊電圧特性と耐熱特性とを
持つものが求められている。また、金属インサート成形
体は、屋外に配置されることもあることから、耐候性お
よび耐衝撃特性に優れたポリマーによりコイルが被覆さ
れていることが要求される。

【０００３】一方、たとえば特公平７−５７８１０号公
報などに示すように、成形が容易で、耐熱性および機械
的強度に優れた耐久性のあるノルボルネン系モノマーの
開環重合体から成るポリマーが開発され、種々の用途に
使用することが提案されている。

【０００４】そこで、モールド変圧器の金属インサート
成形体に用いられるポリマーとして、このノルボルネン
系モノマーの開環重合体から成るポリマーを用いること
が検討されている。ところが、何らの工夫を行うことな
く、金属インサート成形体に用いるポリマーとして、ノ
ルボルネン系モノマーの開環重合体から成るポリマーを
用いた場合には、インサート物とポリマーとの間に空隙
が生じ、絶縁性や耐久性を低下させたりするおそれがあ
ることが判明した。

【０００５】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、絶縁性に優れ、金属インサート物とポリマーとの間
の密着性が良好で耐久性に優れた金属インサート成形体
を効率的に製造する方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等の実験によれ
ば、ノルボルネン系モノマーにシリカを配合すると、絶
縁性、成形収縮耐久性が改良されること、しかしシリカ
を単純に含有させた場合には、反応射出成形において重
合阻害物が生じ、良好な重合が得られないおそれがある
こと、重合阻害が、シリカをアミノ基および／またはビ
ニル基含有シラン系カップリング剤で表面処理して用い
ることにより改良されることを見いだした。本発明はこ
れらの知見に基くものである。

【０００７】上記目的を達成するために、本発明の第１
の観点に係る金属インサート成形体の製造方法は、金属
製のインサート物がポリマー中に内蔵された金属インサ
ート成形体を製造する方法において、インサート物を金
型内に配置する工程と、前記金型内に、アミノ基および
／またはビニル基含有シラン系カップリング剤で表面処
理したシリカと、ノルボルネン系モノマーとを含む反応
原液を注入し、金型内で反応射出成形を行い、ポリマー
を成形する工程とを有する。

【０００８】前記カップリング剤で表面処理したシリカ
は、反応原液と共に、金型のキャビティ内に注入するこ
となく、反応原液の注入前に、予め金型内に配置しても
良い。

【０００９】前記アミノ基含有シラン系カップリング剤
がエチレン性二重結合を有するものであることが好まし
い。

【００１０】本発明の第２の観点に係る金属インサート
成形体の製造方法は、金属製のインサート物がポリマー
中に内蔵された金属インサート成形体を製造する方法に
おいて、インサート物の表面をポリマー処理した後、当
該インサート物を金型内に配置する工程と、前記金型内
に、ノルボルネン系モノマーを含む反応原液を注入し、
金型内で反応射出成形を行い、ポリマーを成形する工程
とを有する。

【００１１】前記ポリマー処理で用いるポリマーが、ハ
ロゲン化ポリオレフィンであることが好ましい。

【００１２】アミノ基および／またはビニル基含有シラ
ン系カップリング剤で表面処理したシリカ 本発明で用いることができるシリカとしては、二酸化珪
素を含むものであれば特に限定されないが、予め金型内
にシリカを充填しておく場合には、シリカの平均粒径
は、通常０．３〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜３ｍｍで
ある。粒径が０．３ｍｍよりも小さいと、モノマーが金
型内に注入される際に、金型内でシリカが移動してしま
い、均一な成形体にならない傾向にあり好ましくなく、
５ｍｍよりも大きいと、物性低下が著しいことから好ま
しくない。

【００１３】また、シリカを反応原液と共に金型内に注
入する場合には、シリカの平均粒径は、通常１〜５０μ
ｍ、好ましくは１〜３０μｍの粒径のシリカ粒を用いる
ことが好ましい。粒径が小さすぎると、反応原液の粘性
が増大する傾向にあり好ましくなく、粒径が大きすぎる
と、反応原液中で沈降し易くなることから好ましくな
い。

【００１４】シリカの配合量はモノマー１００重量部に
対して通常２０〜２００重量部、好ましくは３０〜１５
０重量部である。この範囲にあるときに、絶縁性と耐久
性が高度にバランスして好適である。

【００１５】シリカ粒中の二酸化珪素の純度は、特に限
定されないが、９５％以上であることが好ましい。二酸
化珪素の純度が保持されることを条件に、シリカ粒中に
は、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ などの不純物が
含まれていても良い。

【００１６】本発明の第１の観点では、このシリカ粒
を、アミノ基および／またはビニル基含有シラン系カッ
プリング剤で表面処理する。

【００１７】アミノ基含有シラン系カップリング剤とし
ては、たとえば、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノ
エチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ
−γ−（Ｎ−ビニルベンジルアミノプロピル）−γ−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニ
ルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエ
チル）−γ−アミノプロピルトリ（メトキシエトキシ）
シラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）
−δ−アミノブチルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ
−プロペニルアミノエチル）−γ−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、γ−β−ベンジルアミノエチル−γ−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エトキ
シシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−
β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−
γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−
（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキ
シシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、これらの塩酸塩、硝酸塩、酢酸塩、プロピ
オン酸塩などのごとき塩などが挙げられる。その中で
も、特にＮ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）
−γ−アミノプロピルトリメトキシシランやその塩によ
って代表されるエチレン性二重結合を分子内に有するも
のが好ましい。

【００１８】本発明の第１の観点において、ビニル基含
有シラン系カップリング剤としては、特に限定されない
が、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロルシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシ
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トリエトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、
γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプ
ロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリス（βメト
キシエトキシ）シランなどが例示され、特に、安全性お
よび物性面から、ビニルトリエトキシシランが好まし
い。

【００１９】本発明の第１観点において、上記のシラン
系カップリング剤は、シリカに対し、０．０１〜３重量
％、好ましくは０，０５〜１重量％の割合で付着させて
使用することが好ましい。この付着量があまり少ない
と、カップリング剤による表面処理効果が少なく、逆に
多すぎても経済的ではなく、また物性の向上が期待でき
ない。

【００２０】シラン系カップリング剤をシリカに付着さ
せる方法は、常法に従えばよく、例えば、カップリング
剤を水または水と親水性溶剤との混合溶液に溶解ないし
分散させ、その溶液中にシリカを浸漬するか、あるいは
シリカ製造時に前記溶液を塗布すればよい。この溶液の
濃度を調節することにより、シリカに付着するカップリ
ング剤の付着量を調節することができる。なお、シリカ
に付着したカップリング材の乾燥は、シリカをバケット
などの容器に薄く広げて、１２０°Ｃ〜１５０°Ｃ程度
の温度で１昼夜程度乾燥することにより行う。

【００２１】インサート物表面のポリマー処理 本発明の第２の観点において、インサート物表面をポリ
マー処理するためのポリマーとしては、インサート物表
面への接着性、溶剤への溶解性および絶縁性を有するも
のであれば特に限定されないが、たとえばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、
エチレン−ブテン−１共重合体、ポリブテン−１、ポリ
ペンテン−１、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリスチ
レンなどのオレフィン系ポリマー；エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体な
どのオレフィン系モノマーを主成分とするエステル系モ
ノマーとの共重合体；スチレンと無水マレイン酸の共重
合体；ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
メタクリル酸ヘキシルなどのエステル系ポリマー；これ
らのポリマーの塩素化物、臭素化物などのハロゲン化
物；およびこれらの混合物などを例示することができ
る。

【００２２】また、スチレン（Ｓ）に代表されるビニル
芳香族化合物と、イソプレン（Ｉ）、ブタジエン（Ｂ）
などの共役ジエンから構成される各種ブロック共重合
体、具体的には、Ｓ−Ｉ型、Ｓ−Ｂ型、Ｓ−Ｉ−Ｓ型、
Ｓ−Ｂ−Ｓ型、Ｓ−Ｉ−Ｓ−Ｉ−Ｓ型などのブロック共
重合体；これらの水素化物；エチレン−プロピレンゴム
（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合
体（ＥＰＤＭ）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ス
チレン−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ブチ
ルゴムなどの未加硫ゴム；これらの混合物などのエラス
トマーなどが例示される。これらエラストマーは、上記
オレフィン系ポリマーなどと任意の割合で混合して用い
ることもできる。

【００２３】これらのポリマーの中でも、本発明では、
塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、臭素化ポ
リエチレン、臭素化ポリプロピレンなどのハロゲン化ポ
リオレフィンが好ましい。インサート物との接着性、溶
剤への溶解性、絶縁性などに優れているからである。ま
た、ハロゲン化ポリオレフィンは、ノルボルネン系モノ
マーの反応射出成形体との接着性も良好であり、界面か
らの水の侵入に対しても強く、得られる成形体の性能に
おいて優れているからである。

【００２４】インサート物をポリマーで被覆処理するに
は、ポリマーを必要に応じて改質剤と共に、溶剤または
分散剤（以下、両者を「溶剤」という）に溶解または分
散させ、これを部材の表面にスプレーや刷毛などにより
塗布するか、あるいはインサート物をポリマー溶液に浸
漬した後、溶剤を除去することにより行う。別法として
は、ポリマーの粉体をインサート物表面に吹き付け、熱
により熔融付着させる方法、例えば、ホットアプリケー
ターによる溶着や粉体塗装などがある。

【００２５】溶剤としては、水；メタノール、イソプロ
ピルアルコールなどのアルコール類；酢酸エチルなどの
エステル類；メチルエチルケトンやシクロヘキサノンの
ケトン類；ベンゼン、トルエン、ヘキサン、エチリデン
ノルボルネン、ジシクロペロタジエンの如き炭化水素化
合物などを挙げることができる。

【００２６】インサート物とポリマーとは、通常、被覆
処理を行った場合に、両者の接着性があるものを組み合
わせて使用するが、インサート物とポリマーとが接着し
にくい場合には、あらかじめインサート物表面に、エポ
キシ系、ウレタン系、ポリエステル系、フェノール系、
メラミン系またはポリアミド系などの接着剤で表面層を
形成した後、前記ポリマーで被覆処理を行ってもよい。

【００２７】インサート物表面へのポリマー被膜の厚み
は、任意の厚みを選ぶことができるが、一般的に、５〜
５００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍ、特に好まし
くは２０〜１００μｍである。

【００２８】金属インサート成形体 本発明において、金属インサート成形体は、好ましくは
モールド変圧器に用いられるものであるが、ポリマー中
にインサート物が埋め込まれる構造であれば、モールド
変圧器以外に使用されても良い。たとえばモータに用い
られるコイル成形体などにも、本発明に係る金属インサ
ート成形体を適用することができる。

【００２９】金属インサート成形体中のインサート物
は、線状のものでもシート状のものでも良い。インサー
ト物を構成する材料は、導電性のものであれば特に限定
されないが、銅やアルミニウムなどが好ましく用いられ
る。金属インサート成形体のインサート物が埋め込まれ
るポリマーは、後述するノルボルネン系モノマーの反応
射出成形体により構成される。

【００３０】反応射出成形（ＲＩＭ） （モノマー）本発明に係る反応射出成形において使用す
るモノマーは、ノルボルネン環を有するものであればい
ずれでも良いが、耐熱性に優れた金属インサート成形体
が得られることから、三環体以上の多環ノルボルネン系
モノマーおよびそれらの混合物を用いることが好まし
い。

【００３１】ノルボルネン系モノマーの具体例として
は、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の二環体；ジシ
クロペンタジエン（シクロペンタジエン二量体）、ジヒ
ドロジシクロペンタジエン等の三環体；テトラシクロド
デセン等の四環体；シクロペンタジエン三量体等の五環
体；シクロペンタジエン四量体等の七環体；これらのメ
チル、エチル、プロピル、ブチルなどのアルキル、ビニ
ル等のアルケニル、エチリデン等のアルキリデン、フェ
ニル、トリル、ナフチル等のアリール等の置換体；更に
これらのエステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン
原子などの極性基を有する置換体などが例示される。こ
れらのモノマーは、１種以上を組み合わせて用いても良
い。入手が容易であり、反応性に優れ、得られる樹脂成
形体の耐熱性に優れる点から、三環体、四環体、あるい
は五環体のモノマーおよびこれらを主成分とする混合物
が好ましい。

【００３２】また、生成する開環重合体は熱硬化型とす
ることが好ましく、そのためには、上記ノルボルネン系
モノマーの中でも、シクロペンタジエン二量体、シクロ
ペンタジエン三量体、シクロペンタジエン四量体等の反
応性の二重結合を二個以上有する架橋性モノマーを少な
くとも含むものが用いられる。全ノルボルネン系モノマ
ー中の架橋性モノマーの割合は、通常、３０重量％以
上、好ましくは５０重量％以上、特に好ましくは７０重
量％以上である。耐熱性の観点からは、シクロペンタジ
エン三量体を５〜２０重量％程度含むものも好ましい。
このような範囲でシクロペンタジエン三量体を含ませる
ことで、アイゾット衝撃値を向上させることができる。

【００３３】なお、本発明の目的を損なわない範囲で、
ノルボルネン系モノマーと開環共重合し得るシクロブテ
ン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、シクロオク
テン、シクロドデセン等の単環シクロオレフィン、ある
いはα−オレフィン、環状ジエン（シクロヘキサジエ
ン）等を、コモノマーとして用いても良い。

【００３４】（メタセシス触媒）本発明においてノルボ
ルネン系モノマーを重合するのに好適に用いられる触媒
は、メタセシス触媒である。メタセシス触媒は、ＲＩＭ
法でノルボルネン系モノマーを開環重合できるものであ
れば特に限定されず、公知のもので良い。例えば、タン
グステンまたはモリブデンなどのハロゲン化物、オキシ
ハロゲン化物、酸化物、アンモニウム塩、ヘテロポリ酸
（Ｐ⁵⁺、Ａｓ⁵⁺、Ｓｉ⁴⁺、Ｇｅ⁴⁺、Ｃｅ⁴⁺、Ｔｈ⁴⁺、Ｍ
ｎ⁴⁺、Ｎｉ⁴⁺、Ｔｅ⁶⁺、Ｉ⁷⁺、Ｃｏ³⁺、Ａｌ³⁺、Ｃ
ｒ³⁺、Ｃｕ²⁺などのヘテロ原子とタングステンまたはモ
リブデンとの化合物）などが使用される。本発明では、
好ましくは、トリドデシルアンモニウムモリブデート、
トリ（トリデシル）アンモニウムモリブデート等の有機
モリブデン酸、アンモニウム酸等のモリブデン酸有機ア
ンモニウム塩等が用いられる。

【００３５】メタセシス触媒の使用量は、反応液全体で
使用するモノマー１モルに対し、通常、０．０１ミリモ
ル以上、好ましくは０．１ミリモル以上、５０ミリモル
以下、好ましくは２０ミリモル以下である。メタセシス
触媒の使用量が少なすぎると重合活性が低すぎて反応に
時間がかかるため生産効率が悪く、使用量が多すぎると
反応が激しすぎるため型内に十分に充填される前に硬化
したり、触媒が析出し易くなり均質に保存することが困
難になる。メタセシス触媒は、通常、モノマーに溶解し
て用いるが、ＲＩＭ法による成形体の性質を本質的に損
なわれない範囲であれば、少量の溶剤に懸濁させ溶解さ
せた上で、モノマーと混合することにより、析出しにく
くしたり、溶解性を高めて用いても良い。

【００３６】（活性剤および活性調節剤）本発明におい
ては、メタセシス共触媒とも言われる活性剤をメタセシ
ス触媒と共に用いてＲＩＭ成形を行う。活性剤はＲＩＭ
法でノルボルネン系モノマーを開環重合できるメタセシ
ス触媒を活性化できるものであれば特に限定されず、公
知のもので良い。例えば、特開昭５８−１２７７２８号
公報、特開平４−２２６１２４号公報、特開昭５８−１
２９０１３号公報および特開平６−１４５２４７号公報
に示すように、アルキルアルミニウム、アルキルアルミ
ニウムハライド、アルコキシアルキルアルミニウムハラ
イド、アリールアルキルアルミニウムハライドなどの有
機アルミニウム化合物、有機スズ化合物などが挙げられ
る。これらの活性剤は、それぞれ単独でまたは二種以上
を組み合わせて用いられる。

【００３７】活性剤の使用量は、特に限定されないが、
通常、反応液全体で使用するメタセシス触媒１モルに対
して、０．１モル以上、好ましくは１モル以上、かつ１
００モル以下、好ましくは１０モル以下である。活性剤
を用いないか、または活性剤の使用量が少なすぎると、
重合活性が低すぎて反応に時間がかかるため生産効率が
悪くなる。また逆に、使用量が多すぎると、反応が激し
すぎるため型内に十分に充填される前に硬化することが
ある。活性剤は、モノマーに溶解して用いるが、ＲＩＭ
法による成形体の性質を本質的に損なわない範囲であれ
ば、少量の溶剤に懸濁させた上で、モノマーと混合する
ことにより、析出しにくくしたり、溶解性を高めて用い
ても良い。

【００３８】本発明においては、一般に、上記活性剤に
活性調節剤を併用する。活性調節剤を併用することによ
って、反応速度や、反応液の混合から反応開始までの時
間、反応活性などを変化させることができる。

【００３９】活性調節剤としては、メタセシス触媒を還
元する作用を持つ化合物などが用いられ、活性調節剤と
しては、アルコール類、ハロアルコール類、エステル
類、エーテル類、ニトリル類などが例示される。この中
で、たとえばアルコール類の具体例としては、ｎ−プロ
パノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−ブ
タノール、イソブチルアルコール、イソプロプルアルコ
ール、ｔ−ブチルアルコールなどが挙げられ、ハロアル
コール類の具体例としては、１，３−ジクロロ−２−プ
ロパノール、２−クロロエタノール、１−クロロブタノ
ールなどが挙げられる。

【００４０】活性調整剤の添加量は、用いる化合物によ
って変わり、一様ではない。

【００４１】（その他の任意成分）所望により、酸化防
止剤、充填剤、顔料、着色剤、発泡剤、摺動付与剤、難
燃化剤、可燃剤、エラストマー、ジシクロペンタジエン
系熱重合樹脂およびその水添物など種々の添加剤を反応
原液に配合することができ、それにより得られるＲＩＭ
製品の特性を改質することができる。

【００４２】酸化防止剤としては、フェノール系、リン
系、アミン系など各種のプラスチック・ゴム用酸化防止
剤がある。充填剤にはミルドガラス、タルク、炭酸カル
シウム、水酸化アルミニウム、雲母、チタン酸カリウ
ム、硫酸カルシウムなどの無機質充填剤があるが、本発
明の第２の観点では、充填剤として、前述したシリカを
反応原液中に配合する。

【００４３】特に機械的強度の高い成形体を得る目的
で、補強材を金型内に予め充填しておき、次いで重合反
応液を金型内に注入し、硬化させることもできる。補強
材の充填量は、特に制限はないが、通常、成形体重量の
１０重量％以上、好ましくは２０〜６０重量％である。
充填量が少なければ、機械的強度の向上の度合が小さ
い。充填量が多すぎると、均一に充填せずにむらができ
たり、充填阻害が生じる傾向にある。

【００４４】補強材としては、例えば、ガラス繊維、ア
ラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリプロピ
レン繊維、木綿、アクリル繊維、ボロン繊維、シリコン
カーバイド繊維、アルミナ繊維などを挙げることができ
る。これらの補強材は、長繊維状またはチョップドスト
ランド状のものをマット化したもの、布状に織ったも
の、チョップ形状のままのものなど、種々の形状で使用
することができる。これらの補強材は、前述したシリカ
と同様に、その表面をシランカップリング材等のカップ
リング剤で処理したものが、樹脂との密着性を向上させ
る上で好ましい。

【００４５】また、反応原液の粘度調節の目的で、反応
原液にエラストマーを配合しても良い。エラストマーの
添加量は、反応原液の３０°Ｃにおける粘度が５ｃｐｓ
以上、好ましくは５０ｃｐｓ以上、かつ１０００ｃｐｓ
以下、好ましくは５００ｃｐｓ以下となるように適宜選
択される。

【００４６】エラストマーとしては、天然ゴム、ポリブ
タジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重
合体（ＳＢＲ）、スチレン−ブタジエン−スチレンブロ
ック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチ
レンブロック共重合体（ＳＩＳ）、エチレン−プロピレ
ン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビ
ニル共重合体（ＥＶＡ）およびこれらの水素化物などが
ある。

【００４７】これらの添加剤は、予め反応原液のいずれ
か一方、または双方に混合しておくか、あるいは金型の
キャビティに予め入れておけば良い。

【００４８】（反応原液）本実施形態で用いられる反応
原液としては、ノルボルネン系モノマー、メタセシス触
媒、活性剤、活性調節剤および任意成分を、２液以上に
分けて調整したものが用いられる。これらの反応原液
は、１液のみでは塊状重合しないが、全ての液を混合す
ると各成分が所定の割合となり、ノルボルネン系モノマ
ーが塊状重合する。

【００４９】たとえば、ノルボルネン系モノマー、メタ
セシス触媒、および任意成分（シリカを含む）からなる
液と、ノルボルネン系モノマー、活性剤、活性調節剤お
よび任意成分（シリカを含む）からなる液は、それぞれ
そのままでは重合しない。２液に含まれる各成分の総量
が本実施形態における各成分の使用量であれば、この２
液はそれぞれ本実施形態で用いられる反応原液であり、
両者を混合すると反応して塊状重合する。

【００５０】作業性の良いように、通常２液の反応原液
を用いて塊状重合させているが、３液以上の反応原液を
用いても良い。反応原液の混合後に、ノルボルネン系モ
ノマー中にその他の成分が十分に拡散できるように、通
常、どの反応原液にもノルボルネン系モノマーが含有さ
れており、その他の成分は、ノルボルネン系モノマー中
に溶解、または分散していることが好ましいが、ノルボ
ルネン系モノマーが含有されていない反応原液があって
も良い。また、ノルボルネン系モノマー、メタセシス触
媒、活性剤の三者を一つの反応原液に含有させると塊状
重合が開始するので、通常、メタセシス触媒と活性剤を
一つの反応原液に含有させることはない。

【００５１】なお、反応原液はメタセシス触媒等の失活
を防ぐためなどの理由で、通常、窒素ガス等の不活性ガ
ス雰囲気下で行われることが好ましい。

【００５２】（塊状重合）本発明においては、金型内の
所定の位置に、たとえば支持体などを用いてインサート
物を配し、型内面とインサート物との間の空間に、上記
のように２液以上の反応原液を混合した反応液を射出す
る。

【００５３】本実施形態において、反応原液を混合する
方法としては、ミキシング・ヘッドで瞬間的に混合させ
る方法が一般的である。この場合、攪拌原液を収めた容
器は別々の流れの供給源となる。ミキシング・ヘッドと
しては、衝突混合装置、ダイナミックミキサーやスタテ
ィックミキサーなどの低圧注入機などが使用できる。成
形体のべたつきを抑制するなどの目的で、室温における
ポットライフが数分以下の混合液となる反応原液の組み
合わせを用いる場合は、反応原液の混合から型内への充
填終了までの時間が長いと充填終了前に塊状重合が終了
し、所定の形状の成形体が得られないことがあるため衝
突混合装置を用いることが好ましい。それに対し、室温
におけるポットライフが数分以上に及ぶ混合液となる反
応原液の組み合わせを用いる場合は、反応液の混合後、
予備加熱した型内へ数回に亘って射出、あるいは注入し
てもよく、また、連続的に注入しても良いので、装置を
軽装化することができ、低圧で操作可能であり、大型や
肉厚の成形体が製造できる。更にガラス繊維などの充填
材の充填量が多い場合などは注入スピードを遅くするこ
とにより型内に均一に反応液を充填させることが可能と
なる低圧注入機を用いることが望ましい。

【００５４】なお、上記のＲＩＭ工程は、触媒の失活な
どの問題を避けるために、型内をＮ₂ などの不活性ガス
をパージするなどしてイナート雰囲気にしても良い。ま
た、フィラー、繊維補強材などを充填する場合は、吸着
水を含んでいる場合は予め乾燥するなどして吸着水を除
去しても良い。

【００５５】反応射出成形に際し、金型の温度は、好ま
しくは、１０〜１５０℃、より好ましくは、３０〜１２
０℃、さらに好ましくは、５０〜１００℃である。金型
の型締め圧力は通常０〜１００Ｋｇ／ｃｍ² の範囲であ
る。重合時間は、適宜選択すれば良いが、通常、反応液
の注入終了後、３０秒〜２０分である。

【００５６】反応射出成形に用いる金型は、特に限定さ
れず、必ずしも剛性の高い高価な金属製金型を用いる必
要はなく、樹脂製金型、または単なる型枠であっても良
い。反応射出成形は、低粘度の反応液を用い、比較的低
温低圧で成形できるためである。

【００５７】

【作用】本発明の第１の観点に係る金属インサート成形
体の製造方法では、ノルボルネン系モノマーの開環重合
体で構成されるポリマー中に含まれるシリカを、反応成
形前に予めアミノ基および／またはビニル基含有シラン
系カップリング剤で表面処理する。表面処理しないシリ
カを用いた場合には、反応射出成形前にシリカ表面に重
合阻害物が生じ、重合活性が徐々に低下すると共に、重
合障害を引き起こし、実用に耐えないポリマーしか得る
ことができなかった。本発明の第１の観点では、カップ
リング剤で表面処理したシリカを用いているため、重合
阻害性が無くなり、しかもシリカを含有しているので絶
縁性に優れ、しかも耐久性があり、成形収縮が小さい優
れた金属インサート成形体を得ることができる。

【００５８】本発明の第２の観点に係る金属インサート
成形体の製造方法では、金属製のインサート物の表面を
ポリマー処理した後、当該インサート物を金型内に配置
するため、インサート物と反応射出成形体から成るポリ
マーとの密着性が良好となり、金属インサート成形体中
に隙間や割れが発生することが無くなり、金属インサー
ト成形体の耐久性が向上する。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示す実施
形態に基づき説明する。

【００６０】図１は本発明の一実施形態に係るモールド
変圧器の要部断面図である。

【００６１】図１に示すモールド変圧器２は、たとえば
受電設備における電圧変換器として用いられ、鉄心４の
周囲に、外側に配置されるリング状の高圧用コイル成形
体６ａと、同じくリング状で内側に配置される低圧用コ
イル成形体６ｂとを有する。これらコイル成形体６ａ，
６ｂは、鉄心４の回りに略同心状に配置され、これらの
間には、冷却風が流通するための隙間が形成されるよう
に、絶縁性保持体８で保持される。鉄心４を構成する材
質は、特に限定されないが、電流損失を小さくするため
に、透磁率および電気抵抗が高く、ヒステリシス係数が
小さい磁性材料であることが好ましい。

【００６２】本実施形態では、モールド変圧器２のコイ
ル成形体６ａ，６ｂが、本発明の第１の観点に係る方法
および第２の観点に係る方法を組み合わせた方法により
製造され、ポリマー１０中にコイル１２（金属製のイン
サート物）が内蔵してある。

【００６３】すなわち、本実施形態では、コイル成形体
６ａ，６ｂは、コイル１２の表面をポリマー処理した
後、当該コイル１２を金型内に配置する工程と、前記金
型内に、アミノ基および／またはビニル基含有シラン系
カップリング剤で表面処理したシリカと、ノルボルネン
系モノマーとを含む反応原液を注入し、金型内で反応射
出成形を行い、ポリマーを成形する工程とにより製造さ
れる。

【００６４】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。

【００６５】たとえば前記カップリング剤で表面処理し
たシリカは、反応原液と共に金型のキャビティ内に注入
することなく、反応原液の注入前に、予め金型内に配置
しても良い。また、本発明に係るコイル成形体としての
金属インサート成形体は、モールド変圧器以外にも、絶
縁性と耐久性が要求される用途に用いることができる。

【００６６】

【実施例】以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づ
き説明するが、本発明は、これら実施例に限定されな
い。なお、以下の実施例および比較例において、特に明
示しない限り、部または％は、重量基準である。

【００６７】実施例１ 金属製のインサート物であるコイルとしては、厚み１．
５ｍｍ、幅２０ｍｍの銅製板材を、内径が２４ｍｍ、外
径が３９ｍｍ、層間間隔が１５ｍｍとなるように、１０
回、渦巻き状巻回したシート状コイルを用いた。このシ
ート状コイルを、塩素化ポリプロピレンの１０％トルエ
ン溶液中に浸し、その後乾燥させることにより、コイル
表面に厚み２０μｍのポリマー処理膜を形成した。塩素
化ポリプロピレンとしては、中国塗料（株）社製の製品
番号サーモタックＥ３００を用いた。

【００６８】このポリマー処理皮膜が形成されたコイル
を、内径１３０．５ｍｍ、外径１４６．５ｍｍ、厚み８
ｍｍのリング状のキャビティを持つ切削アルミニウム製
金型の内部に、支持体を用いて、コイルとキャビティ内
面との距離が約７ｍｍに維持されるように配置し、反応
射出成形を行った。

【００６９】支持体としては、直径１５ｍｍおよび高さ
７ｍｍの円筒形をしたポリエチレン製のものを用い、両
面粘着テープ（ボンドテープ ＢＴ−１２、住友スリー
エム社製）を用いて支持体を所定間隔でキャビティ内面
に貼り付けることにより、コイルとキャビティ内面との
距離を所定間隔に保持した。

【００７０】反応射出成形に際しては、ジシクロペンタ
ジエン（ＤＣＰ）９０％とトリシクロペンタジエン１０
％とから成るノルボルネン系モノマーと、モノマーに対
し３重量部のビニルノルボルネンとを２つのタンクに入
れ、一方にはモノマーに対しジエチルアルミニウムクロ
リド（ＤＥＡＣ）を４０モル濃度、１，３−ジクロロ−
２−プロパノール（ｄｃＰｒＯＨ）４８モル濃度に成る
ように添加した（Ａ液）。他方には、モノマーに対し、
トリ（ドデシル）アンモニウムモリブデートを１０ミリ
モル濃度となるように添加した（Ｂ液）。これらＡ液お
よびＢ液は、それぞれのタンクに貯留した。

【００７１】金型の内部に装着された温調配管に温水を
流すことで、金型の温度を５０°Ｃに設定し、金型のキ
ャビティ内に、同容量のＡ液とＢ液とを混合して注入
し、約５分程度経過した後、金型内からコイルとポリマ
ーとが一体化された反応射出成形体（モールド変圧器用
コイル成形体）を取り出し、１５分程度冷却した。成形
サイクルタイムは、約３０分程度であり、従来のエポキ
シ樹脂によるポリマー被覆のコイル成形体の成形タイム
に比較して、大幅な成形サイクルタイムの短縮を図るこ
とができた。

【００７２】得られたコイル成形体を切断して、断面、
特にコイルとポリマーとの界面を観察したが、隙間や割
れなどが観察されなかった。

【００７３】実施例２ 金属製のインサート物であるコイルとしては、実施例１
と同じものを用い、実施例１と同様にして、反応射出成
形を行った。ただし、実施例１と異なり、反応原液中
に、シラン系カップリング剤で表面処理したシリカ（龍
森製、ＣＭＣ−１）を含有させた。本実施例で用いられ
たシリカは、平均粒径が９．７μｍであり、反応原液中
に入れる前に、日本ユニカー社製の製品番号Ａ−１７２
のビニルトリエトキシシランから成るカップリング剤を
用いて表面処理した。表面処理は、カップリング剤を水
と親水性溶剤との混合溶液に溶解させ、その溶液中にシ
リカを浸漬することにより行った。カップリング剤の付
着量は、シリカに対して、１．０％であった。

【００７４】反応射出成形に際しては、ジシクロペンタ
ジエン（ＤＣＰ）９０％とトリシクロペンタジエン１０
％とから成るノルボルネン系モノマーと、モノマー１０
０重量部に対し３重量部のビニルノルボルネンおよび１
００重量部の前記の表面処理済みシリカとを２つのタン
クに入れ、一方にはモノマーに対しジエチルアルミニウ
ムクロリド（ＤＥＡＣ）を４０モル濃度、１，３−ジク
ロロ−２−プロパノール（ｄｃＰｒＯＨ）４８モル濃度
に成るように添加した（Ａ液）。他方には、モノマーに
対し、トリ（ドデシル）アンモニウムモリブデートを１
０ミリモル濃度となるように添加した（Ｂ液）。これら
Ａ液およびＢ液は、それぞれのタンクに貯留した。

【００７５】上記以外は、実施例１と同様にして、反応
射出成形を行った。得られたコイル成形体中のポリマー
の絶縁破壊電圧を、ＡＳＴＭ−Ｄ１４９法により測定し
たところ、２１±１ｋＶ／ｍｍであった。

【００７６】実施例３ シリカとしては、平均粒径１，０００μｍのシリカ（龍
森製、ＲＳシリカ）５０重量部を用い、実施例２と同様
なシリカの表面処理を行い、この処理済みのシリカを予
め金型のキャビティ内に配置した以外は、実施例２と同
様にして、反応射出成形を行い、コイル成形体を得た。

【００７７】得られたコイル成形体中のポリマーの絶縁
破壊電圧を、実施例２と同様にして測定したところ、２
０±１ｋＶ／ｍｍであった。

【００７８】比較例１ コイルにポリマー処理皮膜を形成しない以外は、前記実
施例１と同様にして、コイル成形体を製造した。

【００７９】得られたコイル成形体を切断して、断面を
観察したところ、特にコイルとポリマーとの界面に、隙
間が観察された。

【００８０】比較例２ シリカの表面処理を行わなかった以外は、前記実施例２
と同様にして、コイル成形体を製造した。

【００８１】反応射出成形において、反応原液中にシリ
カを入れて、約４時間後に、反応射出成形を行ったとこ
ろ、重合障害が生じ、良好なコイル成形体が得られなか
った。

【００８２】また、得られたコイル成形体中のポリマー
の絶縁破壊電圧を、実施例２と同様にして測定したとこ
ろ、４±２ｋＶ／ｍｍであった。

【００８３】比較例３ コイルにポリマー処理皮膜を形成することなく、しかも
反応射出成形を行うことなく、コイルを内蔵するポリマ
ーとして、エポキシ樹脂を用いた以外は、実施例１と同
様にして、コイル成形体を製造した。成形サイクルタイ
ムが約１日であった。

【００８４】また、エポキシ樹脂から成るポリマーの絶
縁破壊電圧を、実施例２と同様にして測定したところ、
１８±２ｋＶ／ｍｍであった。

【００８５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の第１
の観点によれば、ノルボルネン系モノマーの開環重合体
で構成されるポリマー中に含まれるシリカを、反応成形
前に予めアミノ基および／またはビニル基含有シラン系
カップリング剤で表面処理するので、重合阻害性が無く
なり、しかもシリカを含有しているので絶縁性に優れた
金属インサート成形体を得ることができる。

【００８６】本発明の第２の観点によれば、金属製のイ
ンサート物の表面をポリマー処理した後、当該金属製の
インサート物を金型内に配置するため、金属製のインサ
ート物と反応射出成形体から成るポリマーとの密着性が
良好となり、金属インサート成形体中に隙間や割れが発
生することが無くなり、金属インサート成形体の耐久性
が向上する。したがって、電磁石、交流変圧器などの送
電変電設備、電磁誘導コイルなどの金属インサート成形
体として好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態に係る金属インサー
ト成形体の使用状態を示す要部断面図である。

【符号の説明】

２… モールド変圧器 ４… 鉄心 ６ａ，６ｂ… コイル成形体（金属インサート成形体） １０… ポリマー １２… コイル（インサート物）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製のインサート物がポリマー中に内
   蔵された金属インサート成形体を製造する方法におい
   て、 インサート物を金型内に配置する工程と、 前記金型内に、アミノ基および／またはビニル基含有シ
   ラン系カップリング剤で表面処理したシリカと、ノルボ
   ルネン系モノマーとを含む反応原液を注入し、金型内で
   反応射出成形を行い、ポリマーを成形する工程とを有す
   る金属インサート成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 金属製のインサート物がポリマー中に内
   蔵された金属インサート成形体を製造する方法におい
   て、 インサート物を金型内に配置する工程と、 前記金型内に、アミノ基および／またはビニル基含有シ
   ラン系カップリング剤で表面処理したシリカを配置する
   工程と、 ノルボルネン系モノマーを含む反応原液を注入し、金型
   内で反応射出成形を行い、ポリマーを成形する工程とを
   有する金属インサート成形体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記アミノ基含有シラン系カップリング
   剤がエチレン性二重結合を有するものである請求項１ま
   たは２に記載の金属インサート成形体の製造方法。
4. 【請求項４】 金属製のインサート物がポリマー中に内
   蔵された金属インサート成形体を製造する方法におい
   て、 インサート物の表面をポリマー処理した後、当該インサ
   ート物を金型内に配置する工程と、 前記金型内に、ノルボルネン系モノマーを含む反応原液
   を注入し、金型内で反応射出成形を行い、ポリマーを成
   形する工程とを有する請求項１〜３のいずれかに記載の
   金属インサート成形体の製造方法。
5. 【請求項５】 前記ポリマー処理で用いるポリマーが、
   ハロゲン化ポリオレフィンである請求項４に記載の金属
   インサート成形体の製造方法。