(57)【要約】殊に電気的な構成部材の絶縁のために適当であり、エポキシ樹脂成分（Ａ）、シリコーン含有成分（Ｂ）、充填剤（Ｃ）および熱的開始剤（Ｄ）を含有し、化学反応により硬化する樹脂をベースとする注型材料が記載されており、この場合、充填剤（Ｃ）の選択により該注型材料の熱伝導率は本質的に調節可能である。注型材料は２．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応により硬化する樹脂をベースとする注型材料において、該注型材料がエポキシ樹脂成分（Ａ）、シリコーン含有成分（Ｂ）、充填剤（Ｃ）および開始剤（Ｄ）を含有し、この場合、この充填剤（Ｃ）により該注型材料の熱伝導率が本質的に調節可能となり、その際、該注型材料が２Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有していることを特徴とする注型材料。
【請求項２】
充填剤が２種以上の種々の材料成分の混合物を含有している、請求項１記載の注型材料。
【請求項３】
材料成分が炭化ケイ素である、請求項１から３までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項４】
炭化ケイ素が１０〜６００μｍの粒径分布ｄ５０を有している、請求項３記載の注型材料。
【請求項４】
材料成分として典型元素酸化物が配合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項５】
典型元素酸化物が０．１〜１００μｍの粒径分布ｄ５０を有する酸化アルミニウムである、請求項４記載の注型材料。
【請求項６】
第１の材料成分として第１の粒径分布の酸化アルミニウムが、および第２の材料成分として第２の粒径分布の酸化アルミニウムが配合されている、請求項４または５記載の注型材料。
【請求項７】
充填剤（Ｃ）が注型材料中に６０〜９５質量％含有されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項８】
エポキシ樹脂成分（Ａ）がジエポキシドまたはトリエポキシドをベースとするエポキシ樹脂である、請求項１から７までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項９】
エポキシ樹脂成分（Ａ）が脂環式ジエポキシドをベースとするエポキシ樹脂である、請求項８記載の注型材料。
【請求項１０】
シリコーン含有成分（Ｂ）が、ジエポキシドをベースとするエポキシ樹脂中のシリコーンエラストマー粒子の分散液である、請求項１から９までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項１１】
シリコーンエラストマー粒子が１０ｎｍ〜１００μｍの粒径を有する、請求項１０記載の注型材料。
【請求項１２】
開始剤（Ｄ）がカチオン性架橋剤を含む、請求項１から１１までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項１３】
カチオン性架橋剤がホウ素−ヨードニウム化合物および／またはキノリニウム化合物である、請求項１２記載の注型材料。
【請求項１４】
注型材料が１成分系として加工可能である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項１５】
熱エネルギーを電気部品から放出するための、請求項１から１４までのいずれか１項記載の注型材料の使用。
【請求項１６】
発電機のコイル、殊に自動車の電灯用発電機での、請求項１から１４までのいずれか１項記載の注型材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１記載の注型材料およびその使用に関する。
【０００２】
化学反応により硬化する樹脂をベースとする注型材料は、工業的な部品および構成部材を製造する際に非常に重要である。この場合、このような注型材料はとりわけ電気部品または電子部品の絶縁を目的として使用される。この種の部品はこの部品が運転される際に発熱するのであれば、十分な熱の放出が配慮されねばならない。熱は直接部品の条導体中に生じ、従ってその絶縁または機械的な固定のためには、熱的な高負荷が可能であり、かつ高い熱伝導率を有する注型材料の使用が望ましい。
【０００３】
ＤＥ４１３８４１１Ｃ２から、とりわけ水冷式の発電機のコイルのための機械的な固定および熱の放出のために利用される、硬化性注型材料は公知である。しかしながら、上記明細書に記載されている注型材料は２成分系として構成されており、０．８〜１．８Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。
【０００４】
２成分系の場合、１成分は、反応樹脂、充填剤等を含有する別の成分と混合され、かつ即座に加工される硬化剤である。これは欠点を有するものであり、それというのも、注型材料の供給は加工工程にまとめられねばならず、かつ例えば３〜１２ヶ月に亘って使用可能な状態で室温で貯蔵することは不可能であるからである。もう１つの欠点は、大工業的な消費下においてのみ保証可能である、硬化する成分を取扱う際の作業安全性にあり、それというのも、硬化剤として、しばしば健康に害を及ぼすかまたは刺激性である化合物、例えば無水カルボン酸またはアミンが使用されるからである。この理由から、既に前混合された状態でより長時間に亘り貯蔵され得る、いわゆる１成分系としての注型材料の開発が望ましい。
【０００５】
本発明は、１成分系として貯蔵安定性を有し、かつ直接加工可能であり、加工の間に良好な流動性を示し、かつ硬化された状態で高い熱的な負荷可能性および熱伝導率を有する注型材料を提供するという課題に基づく。
【０００６】
発明の開示
本発明によれば、本発明の基礎をなす課題は、充填剤の選択により条件的に２．０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有し、１成分系として加工可能である注型材料を提供することにより解決される。この注型材料は、加工の間の低い粘性および良好な毛管作用が顕著であり、かつ硬化された状態で高い熱伝導率を示すため、この注型材料は、電気部品または電子部品の運転の際に熱を放出するのに適当である。さらに、注型材料は硬化された状態で耐亀裂性を有し、かつ熱的な高負荷が可能である。
【０００７】
従属請求項に列挙された方法を用いて、本発明による注型材料の他の有利な実施態様が可能である。
【０００８】
このように、注型材料は短い硬化時間および有利な反応プロフィールを有しており、従って加工のために良好である。これは、カチオン性架橋剤および共触媒を含む適当な開始剤を選択することにより生じるものである。
【０００９】
殊に有利な実施態様において、注型材料は、９５質量％までの充填剤割合を有し、この場合この充填剤は、定義された粒径分布を有する材料成分の混合物を含有する。これにより、加工の際に注型材料の粘性が不所望に増大することなく、注型材料の殊に高い熱伝導率が保証される。
【００１０】
実施例
本発明による注型材料は、４種の基本成分、即ちエポキシ樹脂成分Ａ、シリコーン含有成分Ｂ、充填剤Ｃおよび開始剤Ｄを含有する。さらに、通常、タイプに応じた注型材料において使用される他の成分、例えば消泡剤、沈降阻害剤および接着剤が配合されており、この場合この使用は当業者に公知である。
【００１１】
一般に、成分の分離を防止するために、注型材料は加工の前かまたは加工の間に安定な系を形成しなければならないことが顧慮されている。従って、充填剤粒子はエポキシ樹脂成分を含有する安定な分散液を形成すべきであり、一方でエポキシ樹脂成分は安定なエマルジョンを相互に形成すべきである。この安定性は、加工の間にも注型材料の硬化の際にも保証されていなければならない。
【００１２】
エポキシ樹脂成分Ａとして、原則的に、少なくとも２種のエポキシ官能基を有する化合物の多数のモノマーまたはオリゴマーは、単独か、またはエポキシ官能基を有するかもしくは有さない別の化合物との混合物で使用されてよい。しかしながら、ジエポキシド、トリエポキシドまたはテトラエポキシドの使用は殊に有利であり、その際、以下に列挙された市販の化合物を例として挙げる：
【００１３】
【化１】
2004514042.tif 000002
【００１４】
エポキシ樹脂成分Ａは、１種以上の（Ｉ）〜（ＶＩ）の化合物、および他の成分を含んでよい。環エポキシ化された（ｒｉｎｇｅｐｏｘｉｄｉｅｒｔ）脂環式ジエポキシド、例えば（Ｉ）および（ＶＩ）は殊に適当であることが判明した。エポキシ樹脂成分Ａは注型材料中で４〜２５質量％、好ましくは１５〜２０質量％含有されている。
【００１５】
注型材料中にさらに含有されているシリコーン含有成分Ｂは、エポキシ樹脂中の１種以上のシリコーンの分散液またはエマルジョンである。シリコーンとして、シリコーン油、シリコーンブロックコポリマーまたはシリコーン粒子が該当する。好ましくは、１０ｎｍ〜１００μｍの粒径を有するシリコーン樹脂粒子またはシリコーンエラストマー粒子の形のシリコーン粒子が使用される。シリコーン粒子は、原則的に、例えばＰＭＭＡからのポリマー層の形の化学変性された表面を有してよいが（いわゆるコアシェル粒子）；しかしながら、未処理または表面官能化されたシリコーン粒子が、本発明の基礎をなす課題のためにより好適であることが判明した。エポキシ樹脂として、原則的に少なくとも２種のエポキシ官能基を有する全ての化合物は、単独か、またはエポキシ官能基を有するかもしくは有さない別の化合物との混合物で使用されてよい。しかしながら、上記のジエポキシド（Ｉ）〜（ＶＩ）の１種以上の使用は殊に有利である。シリコーン含有成分Ｂは、シリコーン１０〜８０質量％を含有し、この場合４０質量％の割合が好ましい。注型材料は０．５〜２５質量％のシリコーン含有成分Ｂを含有する。
【００１６】
注型材料はさらに１種以上の充填剤Ｃを含有し、この場合、この充填剤の適当な選択、注型材料中でのこの充填剤の粒径分布および百分率での割合により、硬化された状態での注型材料の熱伝導率は調節可能であり、かつ加工の間の注型材料の収縮を防止できる。従って、とりわけ炭化ケイ素および典型元素酸化物、例えば酸化アルミニウムまたは石英粉末は、個々で、または混合物で充填剤Ｃとして適当である。炭化ケイ素および酸化アルミニウムの混合物の使用は殊に適当であることが判明し、その際、使用された充填剤粒子の粒径は本質的なものである。この場合、１０〜６００μｍの粒径分布ｄ５０を有する炭化ケイ素、および０．１〜５０μｍないし０．１〜１０μｍの粒径分布ｄ５０を有する酸化アルミニウムを含有する注型材料は、望ましい熱伝導率および亀裂安定性が顕著であることが判明した。２種以上の種々の粒径分布を有する酸化アルミニウムの使用も好ましい。酸化アルミニウム自体の熱伝導率は２８Ｗ／ｍＫであり、炭化ケイ素の熱伝導率は１１０〜１２６Ｗ／ｍＫであり、かつ石英粉末の熱伝導率は約３．５Ｗ／ｍＫである。充填剤Ｃは注型材料中で６０〜９５質量％含有されており、８０〜９０質量％の含量が好ましい。
【００１７】
第４の成分Ｄとして、注型材料は、より高温での十分に迅速な反応を可能にする開始剤を含有する。開始剤として、熱的開始剤も光開始剤も該当する。注型材料が１成分系として加工可能であることを保証するために、開始剤としてカチオン性架橋剤が選択された。このカチオン性架橋剤は、例えばキノリニウム化合物、スルホニウム化合物、ヨードニウム化合物またはホウ素−ヨードニウム化合物であってよい。これらの架橋剤により、エポキシ樹脂のカチオン重合が生じる。さらに、開始剤は、とりわけ反応の開始温度の低下に利用される共触媒を含有してもよい。この共触媒は、ラジカル形成剤、例えばベンゾピナコールであってよい。開始剤の選択は、本質的に硬化の反応進行を決定する。カチオン性架橋剤と共触媒との組合せにより適当な反応速度プロフィールが生じ、この場合、この反応速度プロフィールは狭く限定すべき最適な反応温度により特徴付けられており、この場合反応は迅速に進行し、既により低温、例えば室温で、遅い反応が開始することはない。さらに、これは室温での１成分系の貯蔵可能性のための条件の１つである。
【００１８】
成形体への注型材料の加工はより高温で行われる。注型材料は相応する加熱の際に、低い粘性および高い毛管作用を有するため、注入の際に、望ましくない幾何学体、例えば２００μｍ未満の直径を有する注入の間隙も注入され得る。従って、注型材料の粘性は、５０℃で、未硬化の状態で約５００００〜１６００００ｍＰａｓである。注型材料のゲル化を達成する目的で、注入された注型材料を１２５〜１６０℃の温度にさらす。その後、成形体を硬化させるため、温度は１６０〜２４０℃に高められる。ゲル化時間および硬化時間は、選択された温度に応じて５分〜６時間である。この場合、結果として生じる注型材料は、硬化後に以下の一般的な特性プロフィールを有する：
−線収縮：　　　　　０．５％
−ガラス転移温度：　１６０〜１９０℃
−熱膨張係数：　　　１５〜２０＊１０−６　１／℃
−熱伝導率：　　　　３〜３．５Ｗ／ｍ＊Ｋ
−絶縁抵抗：　　　　＞１＊１０１２　Ω
以下の実施例に、硬化された状態での、注型材料またはこの注型材料の組成および結果として生じる特性を例として記載する。
【００１９】
【表１】
2004514042.tif 000003
【００２０】
組成は質量部で記載されており、開始剤はそれぞれ０．１〜５質量％の極めて低い濃度で添加される。上記組成により、以下の特性プロフィールがもたらされる。
【００２１】
【表２】
2004514042.tif 000004
【００２２】
その高い熱伝導率に基づき、注型材料は、とりわけ電気部品または電子部品が運転の間に発熱し、冷却されねばならない場合に適用されるのに適当である。これは、とりわけ発電機中のコイル、例えば電灯用発電機のために適当である。
【国際公開パンフレット】
2004514042.tif 000005
2004514042.tif 000006
2004514042.tif 000007
2004514042.tif 000008
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2004514042.tif 000010
2004514042.tif 000011
2004514042.tif 000012
2004514042.tif 000013
2004514042.tif 000014
2004514042.tif 000015
2004514042.tif 000016
2004514042.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成14年6月29日(2002.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂成分（Ａ）、シリコーン含有成分（Ｂ）、注型材料の熱伝導率を本質的に調節可能にする充填剤（Ｃ）および開始剤（Ｄ）を含有し、化学反応により硬化された樹脂をベースとする注型材料において、充填剤が２種以上の種々の材料成分の混合物を含有し、材料成分が炭化ケイ素であることを特徴とする注型材料。
【請求項２】
炭化ケイ素が１０〜６００μｍの粒径分布ｄ５０を有している、請求項１記載の注型材料。
【請求項３】
材料成分として典型元素酸化物が配合されている、請求項１または２記載の注型材料。
【請求項４】
典型元素酸化物が０．１〜１００μｍの粒径分布ｄ５０を有する酸化アルミニウムである、請求項３記載の注型材料。
【請求項５】
第１の材料成分として第１の粒径分布の酸化アルミニウムが、および第２の材料成分として第２の粒径分布の酸化アルミニウムが配合されている、請求項３または４記載の注型材料。
【請求項６】
充填剤（Ｃ）が注型材料中に６０〜９５質量％含有されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項７】
エポキシ樹脂成分（Ａ）がジエポキシドまたはトリエポキシドをベースとするエポキシ樹脂である、請求項１から６までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項８】
エポキシ樹脂成分（Ａ）が脂環式ジエポキシドをベースとするエポキシ樹脂である、請求項７記載の注型材料。
【請求項９】
シリコーン含有成分（Ｂ）が、ジエポキシドをベースとするエポキシ樹脂中のシリコーンエラストマー粒子の分散液である、請求項１から８までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項１０】
シリコーンエラストマー粒子が１０ｎｍ〜１００μｍの粒径を有する、請求項９記載の注型材料。
【請求項１１】
開始剤（Ｄ）がカチオン性架橋剤を含む、請求項１から１０までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項１２】
カチオン性架橋剤がホウ素−ヨードニウム化合物および／またはキノリニウム化合物である、請求項１１記載の注型材料。
【請求項１３】
注型材料が１成分系として加工可能である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の注型材料。
【請求項１４】
熱エネルギーを電気部品から放出するための、請求項１から１３までのいずれか１項記載の注型材料の使用。
【請求項１５】
発電機のコイル、殊に自動車の電灯用発電機での、請求項１から１３までのいずれか１項記載の注型材料の使用。
【国際調査報告】
2004514042.tif 000018
2004514042.tif 000019
2004514042.tif 000020
2004514042.tif 000021