JPS6136330B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規なプリプレグ絶縁体の製造方法に
関する。さらに詳しくは、貯蔵安定性にすぐれ、
貯蔵寿命が長く、電気機器用コイルなどの絶縁に
際し、半硬化状態で可撓性があり、かつ加熱加圧
時に自己融着性を有し、しかも耐熱性、とくに高
温域における電気的特性および機械的特性にすぐ
れた絶縁層を与えうるプリプレグ絶縁体の製造方
法に関する。 半硬化状のプリプレグ絶縁シートまたはプリプ
レグ絶縁テープなどのプリプレグ絶縁体を用いて
電気導体を絶縁する方法は、刷け塗りや含浸処理
などの操作を必要としないので、コスト面および
製造時間などの点からきわめて有効な方法であ
る。これらのプリプレグ絶縁体の製造には、プリ
プレグ樹脂として硬化物の諸特性にすぐれたエポ
キシ樹脂、シリコーン樹脂などが用いられてい
る。しかして前記エポキシ樹脂の硬化物は高温で
の機械的特性にすぐれてはいるが、耐熱的にはせ
いぜいＦ種程度であり、またシリコーン樹脂の硬
化物は耐熱性にはすぐれているが、高温での機械
的特性に劣るという欠点がある。 本発明者らは叙上の欠点を排除し、貯蔵安定性
にすぐれ、室温で長期間にわたつて半硬化状態を
維持し、かつ電気機器用コイルなどの絶縁におけ
る加熱加圧時に自己融着性を有し、しかも耐熱
性、耐コロナ性、とくに高温域における電気的特
性および機械的特性にすぐれた絶縁層を与えうる
プリプレグ絶縁体を提供するべく鋭意研究を重ね
た結果、本発明を完成するにいたつた。 すなわち本発明は無機質繊維状基材、ポリアミ
ド紙およびポリイミドフイルムの単独またはこれ
らを裏打材にして集成マイカ紙と組み合せたもの
を基材とし、該基材にエポキシ樹脂、ビスマレイ
ミド―トリアジン変性樹脂および金属カルボニル
化合物を配合してなるプリプレグ樹脂の溶液を塗
布または含浸せしめ、ついで加熱乾燥して半硬化
状にせしめることを特徴とするプリプレグ絶縁体
の製造方法に関するものであつて、絶縁コイルの
製造に際し、前記特定の基材からなりかつ特定の
プリプレグ樹脂を半硬化状にせしめてなるプリプ
レグ絶縁体を用いることにより、従来のプリプレ
グ絶縁体におけるごとく貯蔵寿命が短かく、室温
で長期間にわたつて半硬化状態が維持されえず、
しかも樹脂硬化物が耐熱性に劣り、とくに高温域
における電気的特性や機械的特性に劣るなどとい
つた叙上の欠点が排除され、プリプレグ絶縁体の
貯蔵安定性がよく、長期間にわたつて半硬化状態
が維持され、かつ加熱加圧時に自己融着性を有し
絶縁層が強固に接着され、しかも耐熱性、耐水
性、耐コロナ性、とくに高温域における電気的特
性および機械的特性にすぐれた絶縁層を与えうる
というきわめて顕著な効果が奏される。 本発明の方法に用いる基材としては、えられる
プリプレグ絶縁体の機械的強度が大きく、プリプ
レグ樹脂とのなじみがよく、さらに硬化後の熱的
性質、電気的特性および機械的特性にすぐれたも
のがあげられ、それらの代表的なものを例示すれ
ば、たとえばガラスクロス、アスベストクロス、
カーボン繊維などの無機質繊維状基材、イソフタ
ル酸―ジアミノジフエニルメタン共重合体などか
らなる芳香族系ポリアミド紙、ピロメリツト酸無
水物―芳香族系ジアミン共重合体などからなるポ
リイミドフイルムなど、またはそれらの基材を裏
打材にして集成マイカ紙と組み合せたものなどで
ある。 本発明の方法に用いるプリプレグ樹脂としては
主としてエポキシ樹脂、とくにエポキシ当量100
〜2000程度を有するエポキシ樹脂、、数平均分子
量500〜3000程度を有するビスマレイミド―トリ
アジン変性樹脂（以下、BT樹脂という。ビスマ
レイミド成分としてジフエニルメタンを骨格にも
つビスマレイミドとトリアジン成分としてビフエ
ノールＡを骨格にもつトリアジン樹脂からなる変
性樹脂）およびオキサゾリン環生成触媒として金
属カルボニル化合物を配合してなる樹脂があげら
れる。前記エポキシ樹脂としては、たとえばビス
フエノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラツク型エポ
キシ樹脂、シクロ型エポキシ樹脂などの通常市販
されているエポキシ樹脂が用いられるが、とくに
好ましいものを例示すれば、たとえばエポン
828、エポン834、エポン1001、エポン1004（いず
れもシエル化学社製のビスフエノールＡ型エポキ
シ樹脂、商品名）、DEN438（ダウケミカル社製
のノボラツク型エポキシ樹脂）、ECN1273（チバ
ガイギー社製のノボラツク型エポキシ樹脂）、ア
ラルダイトCY175、アラルダイトLT580（いずれ
もチバガイギー社製のシクロ型エポキシ樹脂）な
どのエポキシ当量100〜2000程度を有するエポキ
シ樹脂があげられ、それらの１種または２種以上
が用いられる。前記BT樹脂としては数平均分子
量500〜3000程のものが好適に用いられ、たとえ
ばBT2100、BT2400、BT2600、BT2800〔いずれ
も三菱瓦期化学(株)製のBT樹脂、商品名〕などが
例示される。またオキサゾリン環生成触媒である
金属カルボニル化合物としては、たとえばアセチ
ルアセトナートのAl、Ba、Cd、Co、Cu、Cr、
Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Zn塩などの２価または
３価の金属カルボニル化合物が好適なものとして
あげられる。 前記エポキシ樹脂とBT樹脂との配合割合とし
ては、とくに制限することなくえられるプリプレ
グ絶縁体の用途目的に応じて適宜決定されるが、
通常BT樹脂100部（重量部、以下同様）に対しエ
ポキシ樹脂60〜900部が採用される。またはオキ
サゾリン環生成触媒として用いる金属カルボニル
化合物の配合割合としては、エポキシ樹脂とBT
樹脂との混合物100部に対し0.01〜5.0部が採用さ
れ、それによりえられるプリプレグ絶縁体は貯蔵
安定性がよく、長期間にわたつて半硬化状態が維
持され、かつ加熱加圧時に自己融着性を有し絶縁
層が強固に接着され、しかも高温域での電気的特
性および機械的特性にすぐれた絶縁層がえられ
る。金属カルボニル化合物の配合割合が前記範囲
をはずれるときはえられるプリプレグ絶縁体の機
械的強度が低下し、しかも長期間の貯蔵安定性に
劣り、好ましくない。 本発明の方法に用いるプリプレグ樹脂の溶液を
調製するに用いる有機溶剤としては、エポキシ樹
脂およびBT樹脂を溶解するものであり、かつ加
熱乾燥時にプリプレグ樹脂が半硬化状態（すなわ
ちＢステージ状態）になるまでに揮発するものが
好ましく、それらの代表的なものを例示すれば、
たとえばアセトン、メチルエチルケトン、エチル
アルコール、ジオキサン、トルエン、キシレンな
どがあげられる。 しかして前記エポキシ樹脂、BT樹脂および金
属カルボニル化合物を配合してなるプリプレグ樹
脂は、前記有機溶剤またはそれらの混合溶剤に溶
解され、プリプレグ樹脂の有機溶剤溶液として前
記基材に通常の方法により塗布または含浸され
る。プリプレグ樹脂の基材への塗布量（または含
浸量）（プリプレグ樹脂分、以下同様）としては
基材100部に対し25〜150部が採用され、それによ
りえられるプリプレグ絶縁体はコイルなどの導体
上に巻回するのに充分な軟らかさをもち、かつ硬
化絶縁層は電気的特性および機械的特性にすぐれ
たものとなる。プリプレグ樹脂の塗布量が基材
100部に対し150部より多いときはえられるプリプ
レグ絶縁体を用いて絶縁コイルを製作するばあい
に加熱加圧時に基材中に含浸されているプリプレ
グ樹脂の流出が多く、したがつて絶縁層の接着性
に劣り、また25部より少ないときはプリプレグ絶
縁体としての機械的強度に劣り、コイルなどへの
テーピング時にプリプレグ絶縁体に亀裂が生じ、
いずれも好ましくない。 しかして本発明の方法においては、前記プリプ
レグ樹脂の溶液が塗布または含浸された基材を加
熱乾燥して前記プリプレグ樹脂を半硬化状態（す
なわちＢステージ状態）に硬化せしめるのである
が、前記加熱乾燥条件としては加熱温度100〜150
℃、乾燥時間５〜20分間が採用され、それにより
貯蔵安定性がよくしかも機械的強度にすぐれたプ
リプレグ絶縁体がえられる。加熱温度および乾燥
時間がそれぞれ150℃より高くかつ20分間より長
いときはコイルなどへのテーピング時に充分な軟
らかさを有するプリプレグ絶縁体がえられず、ま
た100℃より低くかつ５分間より短いときはえら
れるプリプレグ絶縁体がコイルなどへのテーピン
グ時にベタツクものとなり、いずれも好ましくな
い。 本発明の方法によりえられるプリプレグ絶縁体
は、機械的強度が良好でコイルなどに巻回しても
亀裂やシワを生じず、また150〜250℃で容易に硬
化し、しかもえられる絶縁層は230℃という高温
下においても長期間にわたりすぐれた耐熱性を有
するものであり、高温域における電気的特性およ
び機械的特性にすぐれたものである。 つぎに実施例および比較例をあげて本発明のプ
リプレグ絶縁体の製造方法およびプリプレグ絶縁
体を用いてえられる絶縁コイルの特性を説明す
る。 実施例 １〜５ 第１表に示すごとく、エポキシ樹脂としてエポ
ン834（前出、エポキシ当量：230〜240）、
DEN438（前出、エポキシ当量：176〜181）およ
びECN1273（前出、エポキシ当量：225）を用
い、BT樹脂としてBT2100（前出、数平均分子
量：1750〜2250）を用い、かつ金属カルボニル化
合物（オキサゾリン環生成触媒）としてMn
（）アセチルアセトナートおよびCr（）アセ
チルアセトナートを用いて、所定の組成割合に配
合し、アセトン、エチルアルコールおよびトルエ
ンの混合溶剤に溶解してプリプレグ樹脂の溶液
（以下、ワニスという）をそれぞれ調製した。

【表】 ついでこの調製されたワニスをガラス布〔(株)有
沢製作所製、商品名EPC―130、厚さ：0.13mm、
巾：1000mm〕（基材）に基材１m²あたりプリプレ
グ樹脂150ｇの割合に塗布したのち110℃×10分間
加熱乾燥してプリプレグ絶縁体をそれぞれ製造し
た。 えられたプリプレグ絶縁体の20℃、50％RHに
おける貯蔵安定性および170℃におけるゲル化時
間をそれぞれ測定した。それらの測定結果を第３
表に示す。貯蔵安定性はプリプレグ絶縁体を20
℃、50％RHの恒温恒湿槽中に放置し、このプリ
プレグ絶縁体がコイル導体などに巻回するに充分
な軟らかさを維持するか否かを観察した結果であ
り、またゲル化時間はあらかじめ170℃に予熱し
た熱板上にプリプレグ絶縁体をおき、プリプレグ
樹脂が流動を停止するまでの時間である。 プリプレグ絶縁体を200mm×200mmの大きさに切
り、20枚重ね合せて温度190℃、加圧圧力10Kg／
cm²、加圧時間30分間加熱プレスして厚さ約３mmを
有する積層板をそれぞれえ、それらの積層板（10
mm×100mm）の曲げ強度をそれぞれ測定した。そ
れらの測定結果を第３表に示す。積層板の曲げ強
度はJISK6911にしたがつて、温度20℃および180
℃において万能圧縮引張試験機〔新興通信工業(株)
製、TOM―5000型）を用いて測定した。 ついでえられたプリプレグ絶縁体を巾450mmに
それぞれ切り出し、このプリプレグ絶縁体を２mm
×５mm×500mmのホルマール平角銅線10本を１束
としたコイル導体上にラツパー巻き（スシ巻き）
に４回巻回したのち、温度190℃、加圧圧力10
Kg／cm²、30分間プレス重合して絶縁層の厚さ0.6
mmを有する絶縁コイルを製造し、この絶縁コイル
の電気的特性〔誘電正接（tanδ）温度特性、、絶
縁破壊電圧〕を測定した。その測定結果を第３表
に示す。なお誘電正接温度特性は、えられた絶縁
コイル（初期）を温度20℃、105℃、155℃、180
℃および200℃において測定電圧0.5kvで高電圧シ
エーリングブリツジ法にて測定〔(株)横河電機製作
所製のシエーリングブリツジを使用〕した。絶縁
破壊電圧は、えられた絶縁コイル（初期）および
該絶縁コイルを230℃×20日間熱劣化処理した絶
縁コイル（劣化後）を測定温度25℃において
1kV／secの一定昇圧速度で油中で測定〔愛国電
機(株)製の耐電圧試験装置を使用〕した。 実施例 ６ 集成マイカシート〔(株)岡部マイカ工業所製、商
品名DR―２、厚さ：0.10mm、巾：1000mm〕に裏
打材としてガラス布〔(株)有沢製作所製、商品名
EPC―025、厚さ：0.025mm〕を焼成法により組み
合せた基材に、実施例４で調製したワニスを基材
１m²あたり170ｇの割合で塗布したのち、100℃×
５分間ついで110℃×８分間加熱乾燥してプリプ
レグ絶縁体を製造した。 えられたプリブレグ絶縁体の貯蔵安定性および
ゲル化時間、およびえられたプリプレグ絶縁体を
実施例１〜５と同様にしてえた積層板の曲げ強度
を実施例１〜５と同様にしてそれぞれ測定した。
それらの測定結果を第３表に示す。 ついでえられたプリプレグ絶縁体（巾：450
mm）を用いたほかは実施例１〜５と同様にして絶
縁層の厚さ0.6mmを有する絶縁コイルを製造し、
かつえられた絶縁コイルの電気的特性を測定し
た。その結果を第３表に示す。 比較例 １ 第２表に示す成分および配合組成からなるエポ
キシ樹脂組成物を実施例１〜５で用いたと同じガ
ラス布に該基材１m²あたり150ｇの割合に塗布し
たのち、100℃×10分間加熱乾燥してプリプレグ
絶縁体を製造した。

【表】 えられたプリプレグ絶縁体の貯蔵安定性および
ゲル化時間、およびえられたプリプレグ絶縁体を
実施例１〜５と同様にしてえた積層板の曲げ強度
を実施例１〜５と同様にしてそれぞれ測定した、
それらの測定結果を第３表に示す。 ついでえられたプリプレグ絶縁体（巾：450
mm）を用いたほかは実施例１〜５と同様にして絶
縁層の厚さ0.6mmを有する絶縁コイルを製造し、
かつえられた絶縁コイルの電気的特性を測定し
た。その測定結果を第３表に示す。

【表】 実施例 ７〜11 第４表に示すごとく、実施例１〜５で調製した
ワニスをガラステープ〔(株)有沢製作所製、商品名
EPC―050、厚さ：0.05mm、巾：25mm〕に基材１
m²あたり50ｇの割合に塗布したのち、150℃×５
分間加熱乾燥してプリプレグ絶縁体をそれぞれ製
造した。 ついでえられたプリプレグ絶縁体を２mm×５mm
×500mmのホルマール平角銅線10本を１束とした
コイル導体上に半重ね巻きに６回巻回したのち、
170℃×４時間ついで200℃×12時間加熱処理して
絶縁層の厚さ0.7mmを有する絶縁コイルをそれぞ
れ製造した。えられた絶縁コイルの電気的特性を
実施例１〜５と同様にしてそれぞれ測定した（こ
のばあいは180℃における誘電正接温度特性の測
定は省略した）。それらの測定結果を第４表に示
す。

【表】 第３〜４表から、本発明の方法によりえられた
プリプレグ絶縁体にあつては、比較例でえられた
プリプレグ絶縁体に比べて、貯蔵安定性にすぐれ
かつ貯蔵寿命が長く、しかも耐熱性、とくに高温
域における電気的特性および機械的特性にすぐれ
た絶縁コイルがえられることが明らかである。ま
た本発明の方法によりえられるプリプレグ絶縁体
にあつては、コイルなどの導体上に巻回したのち
加熱プレスまたは加熱処理を施すのみで、すぐれ
た諸特性を有する絶縁コイルがえられ、工業上き
わめて有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機質繊維状基材、ポリアミド紙およびポリ
   イミドフイルムの単独またはこれらを裏打材にし
   て集成マイカ紙と組み合せたものを基材とし、該
   基材にエポキシ樹脂、ビスマレイミド―トリアジ
   ン変性樹脂および金属カルボニル化合物を配合し
   てなるプリプレグ樹脂の溶液を塗布または含浸せ
   しめ、ついで加熱乾燥して半硬化状にせしめるこ
   とを特徴とするプリプレグ絶縁体の製造方法。 ２ エポキシ樹脂がエポキシ当量100〜2000程度
   を有するものであり、ビスマレイミド―トリアジ
   ン変性樹脂が数平均分子量500〜3000程度を有す
   るものであり、また金属カルボニル化合物が金属
   アセチルアセトナートである特許請求の範囲第１
   項記載の製造方法。 ３ 100〜150℃で乾燥を行なう特許請求の範囲第
   １項記載の製造方法。