(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）不飽和ポリエステル２５〜６０重量部及び架橋性単量体７５〜４０重量部をこれらの総量が１００重量部になるように含む不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、（Ｂ）平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素１０〜１００重量部、（Ｃ）一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素０．００１〜１０重量部、（Ｄ）チタネート系カップリング剤０．０１〜１重量部を含有してなる電気機器絶縁処理用樹脂組成物。
【請求項２】
請求項１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。
【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（不飽和ポリエステル及び架橋性単量体を含むものをいう。以下同様。）及び無機充填剤を主成分とす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。本発明は電気機器絶縁処理用樹脂組成物に関し、更に詳しくは、モートル、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機器絶縁処理用樹脂組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ、トランス等の電気機器は、鉄コアの固着または防錆、コイルの絶縁また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り、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、より耐熱性及び熱放散性が高いものが求められるようになってきた。更に、小型化の要求に伴い、コイルの占積率が一段と上がった為、含浸性が優れたものが求められるようになってきた。特に、電気絶縁処理により、占積率が高いコイルを有する電気機器の熱放散性を向上させようとする場合、クラックが発生すると、熱伝導率が低い空気層が出来、コイルの外気への熱放散が著しく低下してしまい、稼動する電気機器の温度上昇を、期待通りに低減する事が出来ない。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、更に、耐クラック性が優れた樹脂組成物が求められる。
その結果、稼動する事によって発生した電気機器の熱が、大気雰囲気中へ放散し易くなり、電気機器の温度上昇を低減する事が出来る為、電気機器の小型・軽量化、高出力化が可能となる。また、電気機器の構成部材が同じ場合、電気機器の信頼性向上に寄与できる。
【０００４】
以上より、不飽和ポリエステル樹脂に無機充填剤を添加させて熱伝導率を高めると共に、電気機器への含浸性が良好な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が、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てハードケーキとなり、再分散が困難となり、電気絶縁組成物中に占める無機充填剤の含有量が変化し、熱伝導率が変わってしまい、期待した電気機器の熱放散性が得られない場合があった。
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傾向がある。
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、含浸性は向上するが、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傾向がある。
【０００５】
【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、更に無機充填剤の沈降速度をかなり遅くさせ、且つ、経日放置によって沈降した無機充填剤の再分散性が容易な電気絶縁用樹脂組成物が要求されるようになった。
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事ができ、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、且つ、経日放置によって沈降した無機充填剤の再分散性が容易な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。
【０００６】
【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２０μｍ以下の二酸化ケイ素、一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性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、従来の不飽和ポリエステル樹脂に平均粒径２０μｍ以下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した場合または不飽和ポリエステル樹脂に平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素、一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の親水性二酸化ケイ素及びチタネート系カップリング剤を混合した場合よりも、粘度を低く、且つ、揺変度を低くする事が出来ると共に、二酸化ケイ素の沈降速度を遅くする事ができ、且つ、長期保管後に沈降した二酸化ケイ素がハードケーキとはならずに再分散が容易に可能であり、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ことを見出した。本発明は、次のものに関する。
（１）  （Ａ）不飽和ポリエステル２５〜６０重量部及び架橋性単量体７５〜４０重量部をこれらの総量が１００重量部になるように含む不飽和ポリエステル樹脂１００重量部、（Ｂ）平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素１０〜１００重量部、（Ｃ）一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素０．００１〜１０重量部、（Ｄ）チタネート系カップリング剤０．０１〜１重量部を含有してなる電気機器絶縁処理用樹脂組成物。
（２）  （１）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。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる（Ａ）成分の不飽和ポリエステル樹脂は、不飽和ポリエステルおよび架橋性単量体を含有する。不飽和ポリエステルは、下記の酸成分及びアルコール成分、さらに必要に応じて変性成分を反応させて得られる。酸成分としては、例えばマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等の不飽和酸、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、セバチン酸等の飽和酸、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用いられる。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、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が用いられる。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が用いられる。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、各種アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル、各種アリルエステル、各種アリルエーテル等が挙げられる。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７５〜４０重量部の範囲とされ、これらの総量は、１００重量部とされる。
【０００８】
本発明に用いられる（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素は、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。このことから、不飽和ポリエステル、架橋性モノマー及び平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の総量を１００重量部とするとき、平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素は６０重量部を超えない範囲であるのが好ましく、４５重量部を超えない範囲であるのがより好ましい。また、放熱性を向上させるためには、平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素を１０重量部以上配合するのが好ましい。平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の配合量が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。本発明に用いられる（Ｃ）成分の一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素は、（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度を遅くする事ができ、且つ、長期保管後に沈降した二酸化ケイ素がハードケーキとはならずに再分散が容易に出来る事を主な目的として配合される。（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度の遅延化及び長期保管後に沈降した二酸化ケイ素の再分散性の容易化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。このことから、不飽和ポリエステル、架橋性モノマー及び平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素及び一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素の総量を１００重量部とするとき、一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素は１０重量部を超えない範囲であるのが好ましく、５重量部を超えない範囲であるのがより好ましい。また、（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度の遅延化及び長期保管後に沈降した二酸化ケイ素の再分散性の容易化の観点からは、一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素は０．００１重量部以上配合するのが好ましい。一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素の配合量が０．００１重量部未満であると、（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度が速くなり、長期保管後に沈降した二酸化ケイ素がハードケーキとなり、再分散が困難となる傾向がある。一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性二酸化ケイ素としては、表面をオクチルシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルシリコーンオイルまたはヘキサメチルジシラザン等を用いて化学処理を行い、表面を疎水性にしたものを用いる事が出来る。
【０００９】
本発明に用いられる（Ｄ）成分のチタン系カップリング剤は、二酸化ケイ素の添加により高くなった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配合量が多いほど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、（Ｂ）成分の平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素の沈降速度が速くなり、長期保管後に沈降した二酸化ケイ素がハードケーキとなり、再分散が困難となる傾向がある。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く、コイルへの含浸性が低下する傾向がある。
このことから、チタン系カップリング剤の配合量としては、０．０１〜１重量部の範囲で、特に、０．０５〜０．５重量部の範囲が好ましい。
チタン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）等を用いることができる。
【００１０】
本発明になる電気機器絶縁処理用樹脂組成物には、硬化剤として、例えばベンゾインパーオキサイド、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。硬化剤の添加量としては、（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及び（Ｄ）成分の総量１００重量部に対して０．１〜５重量部が好ましい。
【００１１】
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。促進剤としては、例えば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が用いられる。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が用いられる。
【００１２】
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トル、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。
【００１３】
【実施例】
以下実施例により本発明を説明する。下記例中の部は、重量部を意味する。
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。
【００１４】
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３９部、オクチルシランで表面処理を行った一次粒子の平均粒径が２０ｎｍの二酸化ケイ素１部、チタニウムステアレート０．１０部、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。
【００１５】
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１０μｍの二酸化ケイ素３９部、オクチルシランで表面処理を行った一次粒子の平均粒径が２０ｎｍの二酸化ケイ素１部、チタニウムステアレート０．１０部、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。
【００１６】
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、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。
【００１７】
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、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。
【００１８】
比較例３
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３９部、表面処理を行わない一次粒子の平均粒径が２０ｎｍの二酸化ケイ素１部、チタニウムステアレート０．１０部、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。
【００１９】
比較例４
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３９部、表面処理を行わない一次粒子の平均粒径が２０ｎｍの二酸化ケイ素１部、チタニウムステアレート０．１０部、及びベンゾイルパーオキサイド０．８部を撹拌混合して電気絶縁用樹脂組成物を調製した。
【００２０】
得られた電気絶縁用樹脂組成物について、電気絶縁用樹脂組成物の粘度、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。
【００２１】
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の高さに入れ、常温で所定期間保管後、ワニス全体の高さに対する二酸化ケイ素の高さを測定した。
沈降した二酸化ケイ素の常態：直径６０ｍｍのマヨネーズ瓶にワニスを１００ｍｍの高さに入れ、常温で所定期間保管後、直径３ｍｍ、高さ２００ｍｍのガラス棒を落下させ、ガラス棒がマヨネーズ瓶の底まで到達するか否かを試験した。ガラス棒がマヨネーズ瓶の底まで到達した場合をハードケーキ無し、ガラス棒がマヨネーズ瓶の底まで到達しなかった場合をハードケーキ有りと判断した。
沈降した二酸化ケイ素の再分散性：直径３００ｍｍのぺ−ル缶にワニスを２００ｍｍの高さに入れ、常温で所定期間保管後、直径２０ｍｍの十字型４枚羽根をぺ−ル缶の中心に、高さは底から１００ｍｍにセットし、回転数１０００回転／分の速度で１時間攪拌させ、目視により、沈降した二酸化ケイ素が分散出来た場合を再分散可能、沈降した二酸化ケイ素が分散出来ない場合を再分散不可能と判断した。
【００２２】
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。
【００２３】
粘度、揺変度、二酸化ケイ素の沈降性、沈降した二酸化ケイ素の常態、沈降した二酸化ケイ素の再分散性、熱伝導率及びこの電気絶縁用樹脂組成物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。
【００２４】
【表１】
0004947329.tif 000002
【００２５】
表１から本発明の実施例になる電気絶縁用樹脂組成物は、不飽和ポリエステル樹脂に、平均粒径２０μｍ以下の二酸化ケイ素、一次粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下の疎水性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、長期保管後の沈降した二酸化ケイ素がハードケーキにならず、再分散が可能となる樹脂組成物を見出した。更に、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ことを見出した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明になる電気機器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、長期保管後に樹脂組成物中の二酸化ケイ素が沈降してもハードケーキにならず、再分散が可能であり、生産性を損なうことなく、電気絶縁処理ができる。更に、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。