(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、（Ｂ）平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素１０〜１００重量部及び（Ｃ）チタネート系カップリング剤０．０１〜１．０重量部を含有してなるコイル含浸用電気絶縁用樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の電気絶縁用樹脂組成物を用いて電気絶縁処理されてなる電気機器用コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気絶縁用樹脂組成物及び電気機器に関し、さらに詳しくは不飽和ポリエステル樹脂と無機充填剤の混合物を主成分とする、モータ、トランスなどの電気機器用コイルの熱放射性を向上させる電気絶縁用樹脂組成物及びこの電気絶縁用樹脂組成物を用いて電気絶縁処理されてなる電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ、トランス等の電気機器は、鉄コアの固着又は防錆、コイルの絶縁又は固着等を目的として、電気絶縁用樹脂組成物で処理されている。電気絶縁用樹脂組成物としては、硬化性、空乾性、固着性、電気絶縁性、経済性などのバランスに優れた不飽和ポリエステル樹脂の組成物が広く用いられている。
【０００３】
近年の電気機器は、小型・軽量化、高出力化が進んだため、蓄熱温度がより高くなっている。特に、電子レンジ、インバータエアコンなどの電気機器に用いられる変圧器やリアクトルコイルは、運転時に過大な負荷により発生した熱が放散されずに蓄熱され、電気機器の温度が上昇する傾向があるため、使用される各材料は、より耐熱性が高いものが求められるようになってきた。そこで、樹脂組成物の熱伝導率を上げると共に、コイルへの樹脂組成物の含浸性を向上させ、電気機器の熱放散性を向上させるために、大気雰囲気中への熱放散性を向上させた樹脂組成物が求められる。また、電気機器の構成部材が同じ場合、そのような樹脂組成物を用いることにより、電気機器の信頼性向上に寄与できる。
【０００４】
以上より、熱伝導率を高めると共に、電気機器への含浸性を良好にするために、不飽和ポリエステル樹脂に無機充填剤を添加させて得られる無機充填剤混合不飽和ポリエステル樹脂が用いられてきた。しかし、不飽和ポリエステル樹脂に無機充填剤を混合すると、経日放置により、混合していた無機充填剤が沈降し、不飽和ポリエステル樹脂と無機充填剤が分離してしまう。更に、不飽和ポリエステル樹脂と無機充填剤の混合比のバラツキによって、電気機器の放熱性、耐クラック性が問題となる場合があった。
【０００５】
電気絶縁用樹脂組成物中の無機充填剤の量が多くなると、粘度及び揺変度が高くなり電気機器への含浸性が低下し熱放散性が低下すると共に、硬化物皮膜が厚くなり、クラックが発生し易くなる問題があり、また、電気絶縁用樹脂組成物中の無機充填剤の量が少なくなると、含浸性は良好であるが、樹脂の熱伝導率が低下するため、電気機器の放熱性が低下する問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電気絶縁用樹脂組成物において、近年の要求性能を満足すべく、低粘度且つ低揺変度で、熱伝導率が高く、更に経日放置による無機充填剤の沈降速度をかなり遅くさせた電気絶縁用樹脂組成物が要求されるようになった。
【０００７】
本発明は、低粘度且つ低揺変度で電気機器への含浸性が良好で、熱伝導率が高く、電気機器の運転時に発生する熱を放散し易くすることができ、更に経日放置による無機充填剤の沈降速度をかなり遅くさせた電気絶縁用樹脂組成物及びこの電気絶縁用樹脂組成物を用いて電気絶縁処理されてなる電気機器を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討の結果、不飽和ポリエステル樹脂に平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素及びチタネート系カップリング剤を混合させることによって、従来の不飽和ポリエステル樹脂に平均粒径５μｍを超える二酸化ケイ素及びチタネート系カップリング剤を混合させた場合よりも、二酸化ケイ素の沈降速度を遅くできるため、樹脂組成物の経日放置後も、電気機器への含浸性が良好のため、運転時の電気機器の熱放散性が良好となり、電気機器の温度上昇を低減できることを見出した。
【０００９】
本発明は、（Ａ）不飽和ポリエステル樹脂、（Ｂ）平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素及び（Ｃ）チタネート系カップリング剤を含有してなる電気絶縁用樹脂組成物に関する。
【００１０】
また本発明は、前記電気絶縁処理用樹脂組成物を用いて絶縁処理されてなる電気機器に関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる（Ａ）成分である不飽和ポリエステル樹脂としては、通常、不飽和ポリエステル及び架橋性単量体を含有するものが好適に用いられる。  不飽和ポリエステルとしては、通常、不飽和多塩基酸及び飽和多塩基酸からなる多塩基酸成分と多価アルコール成分とを脱水縮合反応させ、さらに必要に応じて変性成分を反応させて得られるものが用いられる。変性成分の反応は、多塩基酸成分と多価アルコール成分との脱水縮合反応と同時に行ってもよいし、多塩基酸成分又は多価アルコール成分の一部と変性成分とを反応させた後、反応生成物を加えて残りの多塩基酸成分及び多価アルコール成分の脱水縮合反応を行ってもよい。
【００１２】
不飽和多塩基酸としては、例えばマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等の不飽和二塩基酸及びこれらの無水物等の反応性誘導体などが挙げられ、これらの内１種若しくは２種以上を使用することができる。飽和多塩基酸としては、例えば、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、アジピン酸、セバチン酸等の芳香族カルボン酸、飽和酸、これらの無水物等の反応性誘導体、大豆油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、トール油脂肪酸等の植物油脂肪酸などが挙げられ、これらの内１種若しくは２種以上を使用することができる。
【００１３】
不飽和多塩基酸の使用量は、多塩基酸成分の総モル数に対して３０〜８０モル％とすることが好ましく、５０〜７０モル％とすることがより好ましい。不飽和多塩基酸の量が３０モル％未満であると、硬化性が低下する傾向があり、８０モル％を超えると、安定性が悪くなる傾向がある。
【００１４】
多価アルコール成分としては、例えばプロピレングリコール、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエチレングリコール、１，３−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等の二価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の三価以上の多価アルコールなどが挙げられ、これらの内１種若しくは２種以上を使用することができる。
【００１５】
多価アルコール成分の使用量は、多塩基酸成分１当量あたり、１．００〜１．３０当量とすることが好ましく、１．０５〜１．１５当量とすることがより好ましい。多価アルコール成分の使用量が多塩基酸成分１当量あたり１．００当量未満及び１．３０当量を超えると、不飽和ポリエステルが高分子量とならず、十分な強度の樹脂組成物を得られなくなる傾向がある。
【００１６】
変性成分としては、例えばアマニ油、大豆油、トール油、脱水ヒマシ油、ヤシ油、ジシクロペンタジエン、シクロペンタジエン等を挙げることができ、これらの内１種若しくは２種以上を使用することができる。
【００１７】
不飽和ポリエステルとしては、数平均分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて換算した値）が  １００〜１００，０００であるものを用いることが好ましく、１，０００〜５０，０００であるものを用いることがより好ましい。また、酸価が１０〜２５であることが好ましい。
【００１８】
架橋性単量体としては、例えばスチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ターシャリーブチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、２−ヒドロキシエチルメタクリレート等の各種アクリル酸エステル及び／又はメタクリル酸エステル、ジアリルフタレート等の各種アリルエステル、各種アリルエーテルなどが挙げられる。これらの架橋性単量体は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
架橋性単量体の使用量は、不飽和ポリエステル２５〜６０重量部に対して、好ましくは７５〜４０重量部、より好ましくは不飽和ポリエステル３５〜５０重量部に対して６５〜５０重量部の範囲とされる。ただし、不飽和ポリエステルと架橋性単量体との総量は、１００重量部とされる。
【００２０】
本発明に用いられる（Ｂ）成分である二酸化ケイ素の平均粒径は０．５〜５μｍであり、好ましくは１〜４μｍ、より好ましくは２〜３μｍである。二酸化ケイ素の平均粒径が５μｍを超えると、経日放置とともに、二酸化ケイ素が沈降し易くなり、トランス運転時の温度上昇が大きくなり、０．５μｍ未満であると、揺変度が高くなり、コイルへの含浸性が低下してしまう。なお、平均粒径は、粒度分布測定装置（（株）島津製作所製）を用いて測定することができる。
【００２１】
平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素（Ｂ）は、電気機器を運転するときの放熱性を向上させることを主な目的として配合される。放熱性の観点からは、配合量が多い程よいが、この配合量が多くなると電気絶縁用樹脂組成物の粘度及び揺変度が高くなり、含浸性が低下する傾向がある。このことから、不飽和ポリエステル樹脂（Ａ）１００重量部に対して、平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素（Ｂ）の量は、通常１０〜１００重量部とし、好ましくは２５〜８２重量部、より好ましくは４３〜６６重量部とする。平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素（Ｂ）の配合量が１０重量部未満であると熱伝導性が低くなり放熱性が低下する傾向がある。
【００２２】
本発明に用いられる（Ｃ）成分のチタネート系カップリング剤は、平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素（Ｂ）の添加により高くなる樹脂組成物の粘度及び揺変度の低下を目的に配合される。粘度及び揺変度の低下の観点からは、チタネート系カップリング剤（Ｃ）の配合量が多いほど樹脂組成物の粘度及び揺変度は低下するが、この配合量が多くなると粘度が低くなりすぎて、二酸化ケイ素の沈降が速くなり、二酸化ケイ素が分離する傾向がある。また、配合量が少なすぎると粘度及び揺変度の低下に効果がない。
【００２３】
このことから、チタネート系カップリング剤（Ｃ）の配合量としては、不飽和ポリエステル樹脂（Ａ）１００重量部に対して、０．０１〜１．０重量部の範囲が好ましく、特に０．０２〜０．２重量部の範囲がより好ましい。
【００２４】
チタネート系カップリング剤としては、チタニウムステアレート、ジ−ｉ−プロキシチタンジイソステアレート、（２−ｎ−ブトキシカルボニルベンゾイルオキシ）トリブトキシチタン、２−エチルヘキサノイルオキシトリ（２−プロポキシ）チタン（いずれも日本曹達株式会社製）等が挙げられ、１種又は２種以上を用いることができる。
【００２５】
本発明になる電気絶縁用樹脂組成物には、さらに、必要に応じ、不飽和ポリエステル樹脂の硬化剤を配合することができる。硬化剤としては、不飽和ポリエステル樹脂の硬化剤として通常用いられるものであれば特に制限なく使用することができ、例えばベンゾイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド、ターシャリブチルパーオキサイド、キュメンヒドロパーオキサイド等のヒドロパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド、ジターシャリブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド、ターシャリブチルパーオキシアセテート等のオキシパーオキサイドなどを用いることができる。硬化剤の添加量としては、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の総量１００重量部に対して０．３〜５重量部が好ましく、０．５〜１重量部がより好ましい。
【００２６】
また、必要に応じて促進剤及び重合禁止剤を添加することもできる。促進剤、重合禁止剤としても、不飽和ポリエステル樹脂の硬化に通常用いられるものであれば特に制限なく使用することができる。例えば、促進剤としては、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト等を用いることができる。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ターシャリブチルカテコール、ｐ−ベンゾキノン等のキノン類を用いることができる。
【００２７】
本発明の樹脂組成物はエアコン用ファン、扇風機、洗たく機等のコンデンサーモータ、テレビ、ステレオ、コンパクトディスクプレーヤー等の電源トランス等の電気機器の絶縁処理に適用される。
【００２８】
【実施例】
以下実施例により本発明を説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。なお、下記例中の部は、重量部を意味する。
【００２９】
製造例１  不飽和ポリエステル（ａ−１）の合成
無水マレイン酸７８４部、テレフタル酸１６６部、イソフタル酸１６６部、ジエチレングリコール８４７部、エチレングリコール１８６部を反応釜に仕込み、窒素ガス気流中で２００〜２２０℃に昇温させ、次に、ジシクロペンタジエン５２８部を添加し、以下、常法により脱水縮合反応させ、酸価が２０となったところで冷却した。得られた不飽和ポリエステルの数平均分子量は３５，０００であった。
【００３０】
実施例１
不飽和ポリエステル（ａ−１）４５部、スチレン３５部、平均粒径２μｍの二酸化ケイ素４０部、チタニウムステアレート０．１０部及び硬化剤として不飽和ポリエステルとスチレンの総量に対して１．０重量％のベンゾイルパーオキサイドを撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物のワニスを調製した。
【００３１】
実施例２
不飽和ポリエステル（ａ−１）４５部、スチレン３５部、平均粒径４μｍの二酸化ケイ素４０部、チタニウムステアレート０．１０部及び硬化剤として不飽和ポリエステルとスチレンの総量に対して１．０重量％のベンゾイルパーオキサイドを撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物のワニスを調製した。
【００３２】
比較例１
不飽和ポリエステル（ａ−１）４５部、スチレン３５部、平均粒径８μｍの二酸化ケイ素４０部、チタニウムステアレート０．１０部及び硬化剤として不飽和ポリエステルとスチレンの総量に対して１．０重量％のベンゾイルパーオキサイドを撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物のワニスを調製した。
【００３３】
比較例２
不飽和ポリエステル（ａ−１）４５部、スチレン３５部、平均粒径１０μｍの二酸化ケイ素４０部、チタニウムステアレート０．１０部及び硬化剤として不飽和ポリエステルとスチレンの総量に対して１．０重量％のベンゾイルパーオキサイドを撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物のワニスを調製した。
【００３４】
得られた電気絶縁用樹脂組成物のワニスについて、電気絶縁用樹脂組成物のワニスを調製直後を初期とし、初期と４０℃１０日放置後について、ワニス粘度、揺変度、二酸化ケイ素の沈降性、熱伝導率及びこの電気絶縁用樹脂組成物のワニスを用いて電気絶縁処理したトランスの運転時の温度上昇と含浸性を調べた。その結果を表１に示す。
【００３５】
なお、これら特性の試験方法は、以下の通りである。
ワニス粘度、揺変度：ＪＩＳ  Ｃ  ２１０５に準じて測定した。
二酸化ケイ素の沈降性：直径１８ｍｍの試験管中にワニスを１００ｍｍの高さまで入れ、２３℃で２０日間放置し、上部に発生するクリアー層部分の高さを測定した。
熱伝導率：直径５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円盤状の金型内に電気絶縁用樹脂組成物のワニスを注型し、温度１５０℃で３時間硬化させて試験片を作製し、熱伝導率測定装置（ダイナテック株式会社製、シーマテック（商品名））を用いて測定した。
運転時温度上昇：コア寸法が８３ｍｍ×８０ｍｍ×５０ｍｍのトランスのコア内部に温度センサーを付け、電気絶縁用樹脂組成物のワニスを、室温、１３３ｈＰａの減圧下に注入し、温度１６０℃で３時間硬化させた。冷却後、トランスの温度を測定し、１００Ｖの電圧を２時間印加した後の温度を再び測定し、電圧印加前後の温度差から、温度上昇を求めた。また、含浸性については、二次側コイルを切断し、コイル断面のエナメル線間を実体顕微鏡で観察し、樹脂組成物の含浸状態を評価した。
【００３６】
【表１】
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表１からわかるように、本発明の実施例の電気絶縁用樹脂組成物のワニスは、不飽和ポリエステル樹脂に平均粒径０．５〜５μｍの二酸化ケイ素及びチタネート系カップリング剤を混合することによって、二酸化ケイ素の沈降速度を遅くできるため、ワニスの経日放置後も、電気機器への含浸性が良好である。従って運転時の電気機器の熱放散性が良好であり、電気機器の温度上昇を低減できる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明になる電気絶縁用樹脂組成物は、電気機器に含浸させて絶縁処理することによって、熱放散性に優れた電気機器の製造が可能となると共に、樹脂組成物の経日放置後も、電気機器への含浸性が良好のため、運転時の電気機器の熱放散性が良好であり、電気機器の温度上昇を低減できる。