(57)【要約】【課題】高熱伝導率及び高耐熱性を有し、シート外観の良好なプリプレグテープの製造方法を提供する。【解決手段】無機鱗片状粒子を水に混合し濾過乾燥することで無機鱗片状粒子ペーパーを得る第１の工程と、熱硬化性樹脂及び硬化促進剤と、無機充填材と、有機溶剤量１質量％〜４質量％あるいは有機溶剤と反応希釈剤の混合液１質量％〜２０質量％とを含む無機充填材入り樹脂を得る第２の工程と、前記第１の工程で得られた無機鱗片状粒子ペーパーと裏打ち材を前記第２の工程で得られた無機充填材入り樹脂を介して貼り合せる第３の工程と、を有するプリプレグテープの製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機鱗片状粒子を水に混合し濾過乾燥することで無機鱗片状粒子ペーパーを得る第１の工程と、熱硬化性樹脂及び硬化促進剤と、無機充填材と、有機溶剤１質量％〜４質量％あるいは有機溶剤と反応希釈剤の混合液１質量％〜２０質量％とを含む無機充填材入り樹脂を得る第２の工程と、前記第１の工程で得られた無機鱗片状粒子ペーパーと裏打ち材を前記第２の工程で得られた無機充填材入り樹脂を介して貼り合せる第３の工程と、を有するプリプレグテープの製造方法。
【請求項２】
前記無機鱗片状粒子としてマイカを含み、前記マイカをＪＩＳ標準篩を用いて篩い分けした時の粒子径が２．８ｍｍ以上のマイカ片が５０質量％以上である請求項１に記載のプリプレグテープの製造方法。
【請求項３】
前記無機充填材として平均粒子径が１μｍ以上４０μｍ以下である窒化ホウ素を５質量％〜２４質量％含む請求項１又は請求項２に記載のプリプレグテープの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリプレグテープの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電機子巻線の周囲を絶縁層で覆い、水素ガス又は空気を通して冷却する間接冷却方式の発電機において、絶縁層の厚み方向に対する高熱伝導化が望まれている。
【０００３】
電機子巻線の絶縁層には、樹脂と裏打ち材とマイカからなるプリプレグテープがよく使用される。前記プリプレグテープの高熱伝導化には、多くの場合、テープ中に樹脂及びマイカよりも熱伝導率の高い無機充填粒子を加える方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、無機充填粒子として熱伝導率の高い窒化ホウ素を加えたプリプレグテープが提案されており、０．４０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が得られるとされる。
【０００５】
特許文献２には、マイカ中に熱伝導率の高いアルミナを加えたプリプレグテープの製造方法が提案されており、０．３２〜０．３６Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率が得られるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１１６０４７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９９５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無機充填材を添加していない従来品のプリプレグテープの熱伝導率は０．３０Ｗ／ｍ・Ｋ程度であることが知られている。
実用性の観点から、従来品に比較して２倍以上の熱伝導率が得られることが好ましいが、従来品の２倍以上の熱伝導率を得るためには、窒化ホウ素の含有量をマイカを除く全固形分に対して２５体積％〜３５体積％とすることが好ましい。
樹脂に２５体積％〜３５体積％の窒化ホウ素を加え、ロールコーターで塗工可能な無機充填材入り樹脂とするためには、有機溶剤を５質量％以上、４０質量％以下加える必要がある。
【０００８】
有機溶剤としてメチルエチルケトンを５質量％以上、４０質量％以下加えたプリプレグテープを１１０℃で１０分、さらに１７０℃で６０分硬化させた際の動的粘弾性試験から得られたガラス転移温度は１４０℃〜１６０℃である。無機充填材を添加していない従来品のプリプレグテープを同様に硬化させ動的粘弾性試験から得たガラス転移温度は１８０℃であり、耐熱性の観点から、上記有機溶剤量を加えることは好ましくない。
【０００９】
さらに、有機溶剤としてメチルエチルケトンを５質量％以上、４０質量％以下加えた無機充填材入り樹脂を塗工したプリプレグテープは、樹脂が塗工されている部分と塗工されていない部分が縦筋状に現れ、外観が悪く、絶縁耐電圧が低下することがある。
【００１０】
本発明は、高熱伝導率及び高耐熱性を有し、シート外観の良好なプリプレグテープの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
【００１２】
＜１＞  無機鱗片状粒子を水に混合し濾過乾燥することで無機鱗片状粒子ペーパーを得る第１の工程と、熱硬化性樹脂及び硬化促進剤と、無機充填材と、有機溶剤１質量％〜４質量％あるいは有機溶剤と反応希釈剤の混合液１質量％〜２０質量％とを含む無機充填材入り樹脂を得る第２の工程と、前記第１の工程で得られた無機鱗片状粒子ペーパーと裏打ち材を前記第２の工程で得られた無機充填材入り樹脂を介して貼り合せる第３の工程と、からなるプリプレグテープの製造方法。
【００１３】
＜２＞  前記無機鱗片状粒子としてマイカを含み、前記マイカをＪＩＳ標準篩を用いて篩い分けした時の粒子径が２．８ｍｍ以上のマイカ片が５０質量％以上である＜１＞に記載のプリプレグテープの製造方法。
【００１４】
＜３＞  前記無機充填材として平均粒子径が１μｍ以上４０μｍ以下である窒化ホウ素を５質量％〜２４質量％含む＜１＞又は＜２＞に記載のプリプレグテープの製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高熱伝導率及び高耐熱性を有し、シート外観の良好なプリプレグテープの製造方法を提供することができる
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１、２、比較例２のプリプレグテープの断面を示す概略図である。
【図２】比較例１のプリプレグテープの断面を示す概略図である。
【図３】プリプレグテープの製造方法についてのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明のプリプレグテープの製造方法により製造されたプリプレグテープ部材の断面図を示している。このプリプレグテープ部材は、無機鱗片状粒子４を含む層と、裏打ち材２と無機充填材入り樹脂を含む層からなる。前記無機充填材入り樹脂は、無機充填材１、熱硬化性樹脂３、硬化促進剤、及び有機溶剤１質量％〜４質量％あるいは有機溶剤と反応希釈剤の混合液１質量％〜２０質量％を含む。
【００１８】
ここで、無機鱗片状粒子としては、マイカであり、ＪＩＳ標準篩を用いて篩い分けした時の粒子径が２．８ｍｍ以上のマイカ片が５０質量％以上であることが好ましい。
【００１９】
裏打ち材としては、例えば、高分子材料で構成される繊維を全部又は一部用いて得られるクロスを用いてもよい。クロスを構成する高分子材料としてはアラミド、ポリイミド、ポリエステル等が挙げられる。高分子材料を繊維の一部として用いる場合には、クロスの縦糸、あるいは横糸又はその両方として用いてもよい。ガラス繊維で構成されるガラスクロスと高分子フィルムを併用してもよい。
【００２０】
無機充填材としては、窒化ホウ素を用いることができ、六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）、立方晶窒化ホウ素（ｃ−ＢＮ）、ウルツ鉱型窒化ホウ素等が挙げられる。これらの中でも、特に六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）が好ましい。窒化ホウ素は、鱗片状の一次粒子であってもよく、一次粒子が凝集されて形成される二次粒子であってもよい。
【００２１】
窒化ホウ素の平均粒径は、１μｍ〜４０μｍのものが好ましく、５μｍ〜２０μｍのものがより好ましく、５μｍ〜１０μｍのものがさらに好ましい。
窒化ホウ素の平均粒径は１μｍ以上であると、熱伝導率及び絶縁耐電圧が向上する傾向がある。窒化ホウ素の平均粒径が４０μｍ以下であると、粒子の形状による熱伝導率の異方性が大きくなりすぎることを抑制することができる。
【００２２】
前記窒化ホウ素は１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上併用してもよい。
【００２３】
熱硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のうち少なくとも１つを含むものを用いることができる。
【００２４】
硬化促進剤としては、例えば、２−メチルイミダゾール、２−メチル−４−エチルイミダゾール等のイミダゾール触媒、トリメチルアミン等の第３級アミン化合物、三フッ化ホウ素モノエチルアミン等のルイス酸類のうち少なくとも１つを含むものを用いることができる。
【００２５】
無機充填材入り樹脂に用いる有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、エタノール、アセトン、シクロヘキサンノン等のうち少なくとも１つを含むものを用いることができる。
【００２６】
反応希釈剤としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂のうち少なくとも１つを含むものを用いることができる。
【００２７】
＜実施例１＞
（１）無機鱗片状粒子ペーパーの作製
マイカ（粒径２．８ｍｍ以上であるマイカ片の含有率が６３質量％）を水中に分散し、抄紙機にて濾過した後、風乾させ無機鱗片状粒子ペーパーを得た。
【００２８】
（２）窒化ホウ素含有樹脂の作製
熱硬化性樹脂（ダウ・ケミカル日本株式会社、商品名「Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３８」（「Ｄ．Ｅ．Ｎ．」は、登録商標。））６５．４質量％と、硬化促進剤として三フッ化ホウ素モノエチルアミン（和光純薬工業株式会社製）２．０質量％と、有機溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）（和光純薬工業株式会社製）２．６質量％とを混合した。その後、窒化ホウ素３０．０質量％を加え、さらに混合し窒化ホウ素含有樹脂を得た。
なお、窒化ホウ素含有樹脂のマイカを除いた全固形分体積中の窒化ホウ素含有率は、２０体積％であった。
【００２９】
（３）プリプレグテープの作製
得られた無機充填材入り樹脂をロールコーターでガラスクロス（日東紡績株式会社製、商品名：ＷＥＡ０３Ｇ１０３）へ塗布し、前記無機鱗片状粒子ペーパーと貼り合せた。乾燥後、幅３０ｍｍに切断しプリプレグテープを得た。
【００３０】
（４）プリプレグテープの外観
上記で得たプリプレグテープは長手方向に対して樹脂が塗工されている部分と塗工されていない部分が縦筋状に現れる外観不良がなく、また、幅方向に対する塗りムラや掠れがなく外観良好であった。
【００３１】
（５）プリプレグテープの硬化物作製
上記で得たプリプレグテープを圧力１０ＭＰａ、１１０℃で１０分加熱成形した。その後、圧力１０ＭＰａ、１７０℃で６０分加熱成形し、プリプレグテープの硬化物を得た。
【００３２】
（６）評価
上記で得たプリプレグテープ硬化物について以下の評価を行った。
【００３３】
（熱伝導率）
プリプレグテープ硬化物について、抵抗装置（ヤマヨ試験器有限会社製、商品名：ＹＳＴ−９０１Ｓ）を用いて、プリプレグテープ硬化物の熱抵抗値を測定した。得られた熱抵抗値を逆算することで熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）を算出した。プリプレグテープ硬化物の熱伝導率は０．５８Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００３４】
（ガラス転移温度）
プリプレグテープ硬化物について、動的粘弾性装置（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ社製、商品名：Ｓｏｌｉｄ Ａｎａｌｙｚｅｒ ＲＳＡＩＩ）を用いて、プリプレグテープ硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ値）を測定した。測定は、引っ張りモードにて、昇温速度２℃／ｍｉｎ、スパン間距離２０ｍｍで行った。
上記方法で測定したプリプレグテープ硬化物のＴｇ値は１８８℃であった。
上記評価結果を表１に示す。
【００３５】
＜実施例２＞
（１）無機鱗片状粒子ペーパーの作製
無機鱗片状粒子ペーパーは実施例１と同様に作製した。
【００３６】
（２）窒化ホウ素含有樹脂の作製
熱硬化性樹脂（ダウ・ケミカル日本株式会社製、商品名「Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３８」）４２．３質量％と、硬化促進剤として三フッ化ホウ素モノエチルアミン（和光純薬工業株式会社製）１．８質量％と、有機溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）（和光純薬工業株式会社製）１．８質量％と、反応希釈剤としてエポキシ樹脂（ダウ・ケミカル日本株式会社製、商品名「Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３１」）１８．１質量％を混合した。その後、窒化ホウ素３６．０質量％を加え、さらに混合し窒化ホウ素含有樹脂を得た。
なお、窒化ホウ素含有樹脂のマイカを除いた全固形分体積中の窒化ホウ素含有率は、２４体積％であった。
【００３７】
（３）プリプレグテープの作製
得られた無機充填材入り樹脂をロールコーターでガラスクロス（日東紡績株式会社製、商品名：ＷＥＡ０３Ｇ１０３）へ塗布し、前記無機鱗片状粒子ペーパーと貼り合せた。乾燥後、幅３０ｍｍに切断しプリプレグテープを得た。
【００３８】
（４）プリプレグテープの外観
上記で得たプリプレグテープは長手方向に対して樹脂が塗工されている部分と塗工されていない部分が縦筋状に現れる外観不良がなく、また、幅方向に対する塗りムラや掠れがなく外観良好であった。
【００３９】
（５）プリプレグテープの硬化物作製
上記で得たプリプレグテープを圧力１０ＭＰａ、１１０℃で１０分加熱成形した。その後、圧力１０ＭＰａ、１７０℃で６０分加熱成形し、プリプレグテープの硬化物を得た。
【００４０】
得られたプリプレグテープ硬化物について、実施例１と同様にして評価した。前記プリプレグテープ硬化物のＴｇ値は１８０℃であった。
また、前記プリプレグテープ硬化物の熱伝導率は０．６２Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記評価結果を表１に示す。
【００４１】
＜比較例１＞
（１）無機鱗片状粒子ペーパーの作製
無機鱗片状粒子ペーパーは実施例１と同様に作製した。
【００４２】
（２）無機充填材未含有樹脂の作製
熱硬化性樹脂（ダウ・ケミカル日本株式会社製、商品名「Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３８」）９４．４質量％と、硬化促進剤として三フッ化ホウ素モノエチルアミン（和光純薬工業株式会社製）２．８質量％と、有機溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）（和光純薬工業株式会社製）２．８質量％とを混合し、無機充填材未含有樹脂を得た。
【００４３】
（３）プリプレグテープの作製
得られた無機充填材未含有樹脂をロールコーターでガラスクロス（日東紡績株式会社製、商品名：ＷＥＡ０３Ｇ１０３）へ塗布し、前記無機鱗片状粒子ペーパーと貼り合せた。乾燥後、幅３０ｍｍに切断しプリプレグテープを得た。
【００４４】
（４）プリプレグテープの外観
上記で得たプリプレグテープは長手方向に対して樹脂が塗工されている部分と塗工されていない部分が縦筋状に現れる外観不良がなく、また、幅方向に対する塗りムラや掠れがなく外観良好であった。
【００４５】
（５）プリプレグテープ硬化物の作製
上記で得たプリプレグテープを圧力１０ＭＰａ、１１０℃で１０分加熱成形した。その後、圧力１０ＭＰａ、１７０℃で６０分加熱成形し、プリプレグテープの硬化物を得た。
【００４６】
得られたプリプレグテープ硬化物について、実施例１と同様にして評価した。前記プリプレグテープ硬化物のＴｇ値は１８８℃であった。
また、前記プリプレグテープ硬化物の熱伝導率は０．３０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記評価結果を表１に示す。
【００４７】
＜比較例２＞
（１）無機鱗片状粒子ペーパーの作製
無機鱗片状粒子ペーパーは実施例１と同様に作製した。
【００４８】
（２）窒化ホウ素含有樹脂の作製
熱硬化性樹脂（ダウ・ケミカル日本株式会社製、商品名「Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３８」）３３．１質量％と、硬化促進剤として三フッ化ホウ素モノエチルアミン（和光純薬工業株式会社製）１．０質量％と、有機溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）（和光純薬工業株式会社製）３１．９質量％とを混合した。その後、窒化ホウ素３４．０質量％を加え、さらに混合し窒化ホウ素含有樹脂を得た。
なお、窒化ホウ素含有樹脂のマイカを除いた全固形分体積中の窒化ホウ素含有率は、３５体積％であった。
【００４９】
（３）プリプレグテープの作製
得られた窒化ホウ素含有樹脂をロールコーターでガラスクロス（日東紡績株式会社製、商品名：ＷＥＡ０３Ｇ１０３）へ塗布し、前記無機鱗片状粒子ペーパーと貼り合せた。乾燥後、幅３０ｍｍに切断しプリプレグテープを得た。
【００５０】
（４）プリプレグテープの外観
上記で得たプリプレグテープは長手方向に対して樹脂が塗工されている部分と塗工されていない部分が縦筋状に現れ外観不良であった。
【００５１】
（５）プリプレグテープ硬化物の作製
上記で得たプリプレグテープを圧力１０ＭＰａ、１１０℃で１０分加熱成形した。その後、圧力１０ＭＰａ、１７０℃で６０分加熱成形し、プリプレグテープの硬化物を得た。
【００５２】
得られたプリプレグテープ硬化物について、実施例１と同様にして評価した。
前記プリプレグテープ硬化物のＴｇ値は１４５℃であった。
また、前記プリプレグテープ硬化物の熱伝導率は０．６４Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記評価結果を表１に示す。
【００５３】
＜比較例３＞
（１）無機鱗片状粒子ペーパーの作製
無機鱗片状粒子ペーパーは実施例１と同様に作製した。
【００５４】
（２）窒化ホウ素含有樹脂の作製
熱硬化性樹脂（ダウ・ケミカル日本株式会社製、商品名「Ｄ．Ｅ．Ｎ．４３８」）５８．４質量％と、硬化促進剤として三フッ化ホウ素モノエチルアミン（和光純薬工業株式会社製）１．８質量％と、有機溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）（和光純薬工業株式会社製）５．０質量％とを混合した。その後、窒化ホウ素３４．８質量部を加え、さらに混合し窒化ホウ素含有樹脂を得た。
なお、窒化ホウ素含有樹脂のマイカを除いた全固形分体積中の窒化ホウ素含有率は、２４体積％であった。
【００５５】
（３）プリプレグテープの作製
得られた窒化ホウ素含有樹脂をロールコーターでガラスクロス（日東紡績株式会社製、商品名：ＷＥＡ０３Ｇ１０３）へ塗布し、前記無機鱗片状粒子ペーパーと貼り合せた。乾燥後、幅３０ｍｍに切断しプリプレグテープを得た。
【００５６】
（４）プリプレグテープの外観
上記で得たプリプレグテープは長手方向に対して樹脂が塗工されている部分と塗工されていない部分が縦筋状に現れる外観不良はなく、また、幅方向に対する塗りムラや掠れがなく外観良好であった。
【００５７】
（５）プリプレグテープ硬化物の作製
上記で得たプリプレグテープを圧力１０ＭＰａ、１１０℃で１０分加熱成形した。その後、圧力１０ＭＰａ、１７０℃で６０分加熱成形し、プリプレグテープの硬化物を得た。
【００５８】
得られたプリプレグテープ硬化物について、実施例１と同様にして評価した。
前記プリプレグテープ硬化物のＴｇ値は１５５℃であった。
また、前記プリプレグテープ硬化物の熱伝導率は０．６１Ｗ／ｍ・Ｋであった。
上記評価結果を表１に示す。
【００５９】
図１に実施例１、２及び比較例２、３のプリプレグテープを表す断面の概略図を示す。図２に比較例１のプリプレグテープを表す断面の概略図を示す。図３に実施例のプリプレグテープの製造方法についてのフローチャートを示す。
図１、２において、符号１は窒化ホウ素粒子、符号２は裏打ち材を、符号３は熱硬化性樹脂を、符号４はマイカを、各々表す。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
表１より、本発明によれば、有機溶剤量を減らしたプリプレグテープは高い熱伝導率を有しつつ、１８０℃以上の高い耐熱性を有する外観良好なプリプレグテープを得ることができることが明らかである。
また、有機溶剤量を減らし、反応希釈剤を加えることで窒化ホウ素の充填量を増やすことが可能で、０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有しつつ、１８０℃以上の高い耐熱性を有する外観良好なプリプレグテープを得ることができることが明らかである。
【００６２】
１  無機充填材（窒化ホウ素粒子）
２  裏打ち材
３  熱硬化性樹脂
４  無機鱗片状粒子（マイカ）
【図１】
2015199885.tif 000004
【図２】
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【図３】
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