(57)【要約】【課題】  真空中での水分子の放出が小さく薄肉状のコイル成形体およびこれを用いた真空用リニアモータを得る。【解決手段】  本発明のコイル成形体はコイル２を薄肉状のモールド樹脂により一体成形したもので、モールド樹脂１はナノカーボンを０．１質量％以上、１０質量％以下含有する疎水性の熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、またはそれらの混合物が良く、ナノカーボンとしては、フラーレン、カーボンナノチューブまたは、それらの混合物にすると良い。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを薄肉状のモールド樹脂により一体成形したコイル成形体において、
前記モールド樹脂はナノカーボンを０．１質量％以上、１０質量％以下含有する疎水性の熱可塑性樹脂であることを特徴とするコイル成形体。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、またはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項１記載のコイル成形体。
【請求項３】
前記ナノカーボンは、フラーレン、カーボンナノチューブ、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１記載のコイル成形体。
【請求項４】
請求項１から３記載のコイル成形体を用いて構成したことを特徴とする真空用リニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空下で用いられるモータ等のコイル成形体とこれを用いた真空用リニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空機器に用いられるコイルのモールド樹脂は、注形作業性の良いエポキシ樹脂組成物が用いられている。このエポキシ樹脂組成物は、吸水率が大きい縮合型硬化剤、例えばアミン系硬化剤や酸無水物硬化剤で硬化させたエポキシ樹脂組成物（例えば特許文献１参照）および触媒にて硬化させ吸水率が小さく、真空中での水分子のガス放出速度が抑制されるものがある（例えば、特許文献２参照）。
このように、従来の真空用エポキシ樹脂組成物では、真空中でのガス放出速度を抑制するために、水分子のガス放出速度が小さくなる化学構造を持つエポキシ樹脂を用いて硬化させていた。
【特許文献１】特開２００２−２１２２６６号公報（第２〜３頁）
【特許文献２】特開２００２−３１７０３１号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来のコイルをモールドする樹脂として用いていたエポキシ樹脂は、モールドが容易でコイルなどの内包ワークを変形させない長所が有るが、吸水率が大きいために、真空下での水分子のガス放出速度が極めて大きかった。例えば、一般的に用いられるアミン硬化剤や酸無水物硬化剤などの縮合型硬化剤にて硬化させた場合は吸水率が大きく、ＡＳＴＭ  Ｄ５７０に規定された室温２４時間吸水率は０．５〜１質量％であった。また、吸水率が小さい触媒硬化型でも、吸水率は０．２〜０．５質量％と大きかった。さらに、エポキシ樹脂は弾性率が高いため、リニアモータでは硬化収縮による反りが発生していた。
吸水率の問題を解決する方法として、吸水率が０．１質量％以下と極めて小さいポリプロピレンなどポリオレフィン型の熱可塑性樹脂が挙げられる。しかし、射出成形にてモールドする場合、リニアモータなどの長い形状の場合や、モールド厚さが薄い薄肉状のコイルの場合などでは、射出成形圧力が高くなり内包ワークを変形させていた。射出圧力を低下させるため、モールド樹脂を厚肉化させた場合、リニアモータではモールド樹脂の収縮によって、反りが発生していた。また、射出成形温度を高めて低粘度化させ、成形圧力を低下させると、成形機内にて熱可塑性樹脂のコンパウンドが熱劣化していた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、真空中での水分子の放出が小さいモールド樹脂にて、薄肉状にモールドされたコイル成形体およびこれを用いた真空用リニアモータ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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたものである。
請求項１に記載の発明は、コイルを薄肉状のモールド樹脂により一体成形したコイル成形体において、前記モールド樹脂はナノカーボンを０．１質量％以上、１０質量％以下含有する疎水性の熱可塑性樹脂とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記熱可塑性樹脂をポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、塩化ビニル、またはこれらの混合物とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記ナノカーボンをフラーレン、カーボンナノチューブまたは、これらの混合物とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３記載のコイル成形体を用いて真空用リニアモータを構成したものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、ナノカーボンを疎水性の熱可塑性樹脂に添加することにより、高温での樹脂の熱分解開始時に発生するラジカルを補足することで熱分解温度を高めることができ、熱分解温度が高くなると射出成形温度を高めることが可能となり、低粘度化させることができる。したがって、樹脂の流動性を高めることができ、低い成形圧力で射出成形することができ、かつ真空下での水分ガス放出速度がきわめて小さい真空用モータを得ることができる。
請求項２、３に記載の発明によると、モールド樹脂からの真空下での水分ガス放出速度を抑制することができる。
請求項３に記載の発明によると、射出成形温度を高めることで、流動性が高まるため成形圧力を低下させることができ、薄肉状にモールドされたコイルを得ることができる。
請求項４に記載の発明によると、真空下での水分ガス放出が小さい真空用リニアモータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について説明する。
【実施例１】
【０００７】
本発明の実施例を図１および図２に示す。図１はリニアモータ固定子の正面図、図２は側断面図である。図において、１は薄肉状のモールド樹脂、２はコイル、３はフレーム、４は芯金、５はコイルボビンである。
このリニアモータ固定子は、フレーム３の内側に、芯金４を有するコイルボビン５にコイル２が巻回され、モールド樹脂１により一体成形されたものである。
モールド樹脂１は、熱可塑性のポリオレフィンであるポリプロピレンにナノカーボンを添加したつぎものを用いた。
（イ）バレル型カーボンナノチューブを１０質量％配合したポリプロピレン。ＡＳＴＭ吸水率０．０２％。
（ロ）Ｃ６０およびＣ７０からなるミックスフラーレンを１質量％配合したポリプロピレン。ＡＳＴＭ吸水率０．０２％。
なお、比較のためにつぎのポリプロピレンだけの樹脂および従来のエポキシ樹脂も加えた。
（ハ）無充填のポリプロピレン。ＡＳＴＭ吸水率０．０２％。
（ニ）縮合型硬化剤配合エポキシ樹脂
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とジアミノジフェニルメタン系硬化剤とシリカの混合物。配合比（質量比）＝１００／３０／２００。ＡＳＴＭ吸水率０．８％
（ホ）触媒配合エポキシ樹脂
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と２エチル４メチルイミダゾールとシリカの混合物。配合比（質量比）＝１００／３／２００。ＡＳＴＭ吸水率０．３％
【０００８】
本実施例のリニアモータの固定子は、上述のモールド樹脂を反りが発生しない程度に薄肉化したモールド厚さとなるように射出成形によりモールドした。比較例の固定子は、真空注形にてモールドした。射出速度は実施例、比較例とも同じであるが、成形温度は実施例１、２の方を比較例１よりも３０℃高くした。
【０００９】
モールドした固定子の評価は、内包コイルの変形、固定子の反り、ガス放出速度について行った。内包コイルの変形については、モールドコイル切断面の目視観察にて、反りについては外観観察にて行った。ガス放出速度の評価は、２５℃、６０％ＲＨの調湿空気中で２４時間の加湿した後に、室温にて１０時間真空排気したときのガス放出速度と残留ガススペクトルを測定した。
つぎに、評価結果を表１に示す。表中の評価結果のマークは、×印は１×１０-４Pa m/sを超える場合、○印は１×１０-４Pa m/s以下の場合を表す。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
表１から分かるとおり、ポリプロピレン系コンパウンドにて成形した実施例１，２と比較例１では、ナノカーボンを含まない比較例１は内包コイルの変形が発生したのに対し、実施例１，２は変形が見られず良好なモールドコイルが得られた。また、エポキシ樹脂組成物にて注形した比較例２，３は真空下でのガス放出速度が大きかったが、実施例１，２はガス放出速度が小さかった。
以上の結果より、従来の熱可塑性樹脂で成形したモータに対し、本実施例のナノカーボン分散熱可塑性樹脂組成物の成形性は良好であり、本発明の有効性が確認された。また、従来のエポキシ樹脂組成物に対し、本実施例のナノカーボン分散熱可塑性樹脂組成物のガス放出速度は小さく、本発明の有効性が確認された。ちなみに、残留ガススペクトルの測定結果より、いずれの試料も室温での放出ガスの主成分は水であり、全ガス放出速度は水の放出速度にほぼ依存していた。
このように、ナノカーボンは樹脂組成物に添加された場合、高温での樹脂の熱分解開始時に発生するラジカルを補足することで熱分解温度を高めることができる。本発明ではナノカーボンの添加量を０．１〜１０質量％に限定したが、０．１質量％未満では熱分解温度を高める効果が小さく、１０質量％を超える量では絶縁抵抗低下や流動性の低下などの問題が発生するので好ましくない。熱分解温度が高くなると射出成形温度を高めることが可能となり、低粘度化させることで薄肉のモールドでも成形圧力を低下させることができる。また、ナノカーボンは親水性が弱いため、樹脂組成物に添加しても水分の吸収を高めることは無い。さらに波及効果として、ナノカーボンによってモータの難燃性を高めることができ、また、ナノカーボンは廃棄時の環境負荷が小さいため、モールドの環境負荷を低減することができる。
【００１２】
なお、本実施例では最も性能の向上が著しくなる薄肉形の固定子を有するリニアモータについて述べたが、これに限らず剛性の小さいコイルであれば何でも良い。また、ナノカーボンについては、本実施例に用いた材質以外でも、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ２４０、Ｃ５４０、Ｃ７２０、Ｃ９６０等のフラーレン、またはカーボンナノチューブまたは、それらの混合物など何でも良い。また、ポリオレフィン樹脂については、本実施例に用いた材質以外でも、ポリエチレン、ポリスチレン、可塑剤等を含まない塩化ビニル、またそれらの混合物など何でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
ナノカーボンを添加したポリオレフィンにてモールドすることにより、真空中でのガス放出速度が小さく、難燃性に優れ、廃棄時の環境負荷が小さい真空用モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示すリニアモータ固定子の正面図
【図２】図１の側断面図
【符号の説明】
【００１５】
１  モールド樹脂
２  コイル
３  フレーム
４  芯金
５  コイルボビン
【図１】
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【図２】
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