JP2001279060A - 樹脂組成物及びそれを用いたモールド機器及びモールド機器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モールド絶縁機器の総合的な環境配慮を目的
とした発明で、特にモールド樹脂組成に関する発明と機
器の構造に関する発明に関するものである。モールド樹
脂の基本性能を維持しつつ、環境に優しい難燃化の方法
や硬化過程でのゲル化時間の短縮化を如何に行うかが課
題。 【解決手段】 モールド樹脂に高濃度に充填材を混入し
且つその一部に水酸化マグネシウムを混入する樹脂組成
とし、電気素子としては内周部及び外周部を電気素子の
端部より広幅にし、その材料と電気素子端面部で構成さ
れる凹部に樹脂モールドした樹脂モールド電気機器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気機器用モールド
樹脂組成物及びモールド機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のモールドコイルを鉄芯に
組み込んで構成した変圧器の一部切欠概略図である。こ
こで３２は低圧コイル（Ｓコイル）の素コイルで、３３
はモールド樹脂である。樹脂としてはエポキシ樹脂、ポ
リエステル樹脂、エレタン樹脂等の樹脂組成としては３
４は高圧コイル（Ｐコイル）の素コイル、３５はモール
ド樹脂である。この樹脂としてはエポキシ樹脂やポリエ
ステル樹脂、エレタン樹脂などが用いられる。充填材と
しても５０〜６０ｗｔ％程度で主にシリカ粉末が用いら
れている。

【０００３】又低圧コイルについては前記の低圧コイル
のように端部モールド絶縁方式も採用されている。然
し、高圧コイルについては全体を前記高圧コイルのよう
にコイルの全体を覆った構造が主流である。樹脂として
も前述のような組成が主流を占めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような電磁機器の
モールドコイル及びそのモールド樹脂組成において材料
単体及び製品さらには製品の製造過程をも含めた総合的
な環境対策が要求されているが従来の樹脂組成は難燃性
が不充分でそのためにハロゲン系の難燃剤を添加するな
どの方策が講じられていたために環境面での課題が有
り、又コイル構造に関しては、前述のように強固な樹脂
で全体を覆う構造であったためにモールド樹脂と導体そ
の他の材料を分別するための分解性が悪く、環境の評価
指標であるリサイクル性が非常に悪かった。

【０００５】本発明はモールド樹脂の難燃性を環境に優
しい方法で改善し、且つモールドコイルのリサイクル性
の向上が図れる、環境に配慮したモールド樹脂及びモー
ルドコイルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、モールド樹脂組成として、樹脂成分に充填
材を６８〜７６重量パーセント混入し且つその充填材の
組成がシリカ粉末が７０〜５重量パーセント、水酸化マ
グネシウムが５〜３０重量パーセントで構成されるもの
であり、又本発明は電気素子の内周及び外周を素子端部
より突出させ、前記素子端面と前記内周材及び外周材と
により構成される凹部に前記モールド樹脂を注入し高温
ゲル化させることにより、モールド樹脂の燃焼時に有毒
ガスを発生することはなく、又コイルが簡単な構造であ
るために分解性が向上し、リサイクル率が向上し、更
に、モールドコイルに充填されたモールド樹脂の効果が
高温高速でゲル化されるために硬化過程のエネルギーが
小さく又製造のリードタイムも小さくなり総合的に環境
配慮となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
多官能形モノマーと、それと反応可能な多官能の硬化剤
又は架橋可能なモノマーと架橋剤を必須成分とする樹脂
組成物に無機充填材を６４〜７６重量パーセント混入
し、且つ前記無機充填材がシリカ粉末７０〜９５重量パ
ーセント、水酸化マグネシウム５〜３０重量で構成され
るモールド機器用樹脂組成物であり、樹脂組成物として
樹脂成分即ち可燃物が少なく且つ燃焼時に水酸化マグネ
シウムの分解により水が発生し樹脂の燃焼を抑制して難
燃性を発揮する。又樹脂成分が少ないことは硬化反応に
よって発生する反応熱が小さいことになり発熱温度も低
くなる。

【０００８】本発明の請求項２記載の発明は、請求項１
または２記載の発明にくわえ多官能のモノマーが優位的
にジエポキサイドで硬化剤が優位的に酸無水物で更に多
官能形モノマー１００部に対し０．５〜２．０部の第三
アミンを混入した樹脂組成物であり、硬化時の硬化収縮
が小さく力学的特性に優れ更に充填材の混入が容易であ
る。特に水酸化マグネシウムとの混合性がすぐれてい
る。また、硬化時の反応熱も比較的小さく硬化反応によ
る発熱での温度上昇が小さい。

【０００９】本発明請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２に記載の発明に加え水酸化マグネシウム粉末の表
面をシラン処理したことを特徴とする樹脂であり、水酸
化マグネシウムにそのような処理をすることにより前記
樹脂組成物の粘度上昇を抑制することが可能となり全体
の系として無機充填材の混入率を向上させることが可能
となる。

【００１０】本発明請求項４記載の発明は、電気素子の
内周面及び外周面が前記電気素子の端面部より突出し、
前記内周材及び外周材と素子端面部とにより構成される
凹部に充填する樹脂が請求項１または２または３記載の
樹脂組成物であるモールド絶縁コイルであり、前述のよ
うな樹脂組成を電気素子端部に充填することによりヒー
トサイクルに強く、力学特性、及び難燃性に優れたモー
ルドコイルを得ることが可能となり更に、樹脂組成物を
前述端部に注入後の硬化過程での発熱を小さくすること
が可能となりゲル化温度を高く且つ短時間で行うことが
できる。

【００１１】本発明請求項５記載の発明は、電気素子の
外周部を絶縁材料により突出させ、当該外周材料と電気
素子端面により構成される凹部に充填する樹脂が請求項
１または２または３記載の樹脂組成であるモールド絶縁
コンデンサであり、前述のような樹脂組成で電気素子の
端面部に充填することによりヒートサイクルに強く、力
学特性および難燃性に優れたモールドコンデンサを得る
ことが可能となり、更に、当該樹脂組成物を前記端面部
に注入後の硬化過程での発熱を小さくすることが可能と
なりゲル化温度を高く且つ短時間で行うことが可能とな
る。

【００１２】本発明請求項６記載の発明は、多官能形モ
ノマーが優位的にジエポキサイドで硬化剤が優位的に酸
無水物で更に多官能形モノマー１００部に対し０．５〜
２．０部の第三アミンを混入し、それらを必須成分とす
る樹脂に無機充填材を６８〜７６重量パーセント混入し
た樹脂組成物で電気機器を樹脂モールドし、ゲル化温度
を９０℃以上とすることを特徴とするモールド機器の製
造方法であり、前記樹脂組成物は反応熱が小さく硬化反
応による硬化歪が小さいために通常行われているゲル化
温度より高い温度の採用が可能であり短時間の硬化時間
で硬化処理が可能となり環境に優しい硬化システムが可
能となる。

【００１３】以下本発明の実施の形態について図１、図
２をもとにして説明する。

【００１４】図１は本発明の形態に係る樹脂モールドコ
イルの断面の一例であり。１はプリプレグ樹脂を担持し
た繊維質の織物から成るシート材料、プリプレグ樹脂と
してはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノ
ール樹脂などがある。また繊維質の織物としては、ガラ
スクロス、ポリエステル繊維織物、芳香族繊維織物など
が有る。２はプリプレグ樹脂を担持した繊維質の不織布
から成るシート材料でプリプレグ樹脂の種類は前記の場
合と同じ物が可能である。繊維質の不織布としては、ガ
ラス繊維不織布、ポリエステル不織布、芳香族繊維不織
布などがある。又、前記材料の替わりにプラスチックフ
ィルムの片面又は両面にプリプレグ樹脂層を付着させた
シート状材料を用いることによっても同じ目的を達成す
ることが可能となる。更に内周材の素コイル側の材料を
一部幅を小さくしてその材料の端部に樹脂層を覆うこと
により絶縁強化を図ることも可能である。３はシート状
の導体でアルミニュウム、銅などの金属シートよりな
る。ここで導体としてシート状ではなく従来よく用いら
れていた丸線や平角線なども用いることは可能である。
４は層間絶縁材料でシート状材料よりなる。具体的には
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリフェニルスルフォン、ポリスルフォン、ポリイ
ミド、ポリアミドイミドなどのプラスチックフィルムや
芳香族ポリアミド絶縁紙、セルロース系絶縁紙などより
成る。又、それらの表面にプリプレグ樹脂をコーチング
した材料を用いることも可能である。

【００１５】５はプリプレグ樹脂を担持した繊維質の織
物から成るシート材料で内容は前述の１記載の場合と同
様である。６はプリプレグ樹脂を担持した繊維質の不織
布から成るシート材料で内容は前述の２と同様である。
７はモールド樹脂で樹脂の種類としてはエポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などが
用いられる。充填材としてはシリカ粉末に環境に優しい
方法として水酸化マグネシウムを混合した物を用いる。
充填材の混入量としては６４〜７６重量パーセントであ
り又水酸化マグネシウムの混入量は充填材の全量の５〜
３０重量パーセントである。

【００１６】この組成で難燃性や力学特性、電気絶縁特
性を満足することができるが、硬化時のゲル化温度を高
くする場合たとえば９０℃以上の場合は充填材６８〜７
６重量パーセントとする必要がある。又樹脂としてジエ
ポキサイドで硬化剤として酸無水物を用い、反応促進剤
として前記ジエポキサイド１００部に対し０．５〜２．
０部混入することに優れた樹脂組成を得ることができ
る。ジエポキサイドとしてはいろいろな分子量のものが
上市されているが平均分子量が約４００程度以下のもの
が前記充填材混入量が可能であり平均分子量が大きくな
るにしたがって作業性がだんだん悪くなるので充填材の
最大混入率を徐々に小さくせざる得なくなる。

【００１７】充填材の一部に用いる水酸化マグネシウム
は単体では混入することにより混合時の作業性が非常に
悪くなり表面にシラン処理をすることによりそのような
課題が解決できる。水酸化マグネシウムをシリカ粉末に
混入することによりシリカ単体では混合時に攪拌機の磨
耗が問題であったがその問題も解決される。

【００１８】図２は、本発明に係る樹脂モールドコンデ
ンサの概略断面図である。図中図１の番号と同番号は同
材料を示す。図中１１は誘電体でシート状の材料よりな
る。具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリプロ
ピレン、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリスチ
レン等の材料が用いられる。１２は誘電体に形成された
蒸着膜でコンデンサの対向電極を構成する。材料として
はアルミニュウムや亜鉛及びその他の金属が用いられ
る。１３は空隙部１４は電極導出用のメタリコン層であ
る。一般には亜鉛が用いられる。１５は回路に連結する
ためのリード線である。ここで外周の絶縁層が階段状に
成っているのは外周材の一部をモールド樹脂で覆うこと
により絶縁性能を向上させるためである。階段状に成っ
ていなくても通常の絶縁性能は得られる。又外周材料が
円筒状のプラスチック材料により構成される場合も同様
の効果が得られる。更に、プラスチックケースにコンデ
ンサ素子を収納後樹脂を充填する方法によっても同様の
効果が得られる。すなわち電気素子の片側端面部のみを
本発明に係る樹脂でモールドしても前述の効果は得られ
る。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明に係る樹脂モールドコイルの一部概略断面図
である。プリプレグ樹脂を担持した繊維質の織物として
エポキシプリプレグ樹脂を担持したガラス繊維織物、プ
リプレグ樹脂を担持した繊維質の不織布としてエポキシ
プリプレグ樹脂を担持したガラス繊維不織布を用い、導
体としてアルミニウムシート、層間絶縁材料としてポリ
エチレンテレフタレートフィルムを用い、モールド樹脂
としては主剤がジエポキサイドでエポキシ当量が１８７
〜１９０硬化剤として酸無水物、反応促進剤として第三
アミンを混入した組成にシリカ粉末と水酸化マグネシウ
ム粉末を表１に記載のような配合で作製したモールド樹
脂を各コイルに充填し変圧器を作製したものについて各
特性を測定した結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１で、燃焼性とクラック、ハクリが本発
明の充填特性項目である。比較１は、充填材としてシリ
カ粉末を６２重量パーセント混入した場合であり、通常
広く使用されている樹脂組成物である。但しこの組成で
は、発熱温度が高く、高温での初期効果は不可能であ
る。中温や低温での長時間の初期硬化をおこなって、ク
ラックやハクリに対する配慮が必要である。又難燃性に
関しては樹脂分が多く且つ難燃剤も含まれていないので
劣っている。従って難燃性を付与するためには臭素系の
難燃剤などを混入していた。又、モールド品のクラッ
ク、ハクリについては硬化収縮が大きいために劣ってい
る。更に、樹脂混合時の混合機の摩耗についても充填材
がシリカ粉末単体のために劣っている。

【００２２】実１は、シリカ粉末混入量が６４重量パー
セントであり、発熱温度は比較１に比べ低いが難燃性や
クラック、ハクリについては劣り、又混合時の混合機の
摩耗については比較１より更に劣る。

【００２３】実２は、シリカ粉末混入量が６４重量パー
セントであるが充填材の５重量パーセントを水酸化マグ
ネシウムに置き換えたもので、そのために難燃性に優
れ、混合時の混合機の摩耗も少ない。

【００２４】実３は、前述同様、充填材量６４重量パー
セントで、充填材量の３０重量パーセントを水酸化マグ
ネシウムに置き換えた場合であり、発熱温度は前述の組
成と同様であるが、燃焼性に関しては、前述の組成より
更に優れている。然し、クラック、ハクリについては劣
っている。クラック、ハクリを発生させないためには従
来のような低、中温度で長時間の初期硬化処理が必要で
ある。混合時の混合機の摩耗に関しては、水酸化マグネ
シウムの効果で優れている。

【００２５】比較２は、充填材を６６重量パーセント混
入した樹脂組成で発熱温度も比較的小さいが燃焼性につ
いては劣っている。又クラック、ハクリの面では優れて
いる。混合時の混合機の摩耗については水酸化マグネシ
ウムを含んでいないために大きい。

【００２６】実４は、同様に６６重量パーセントの充填
材の中に５重量パーセントを水酸化マグネシウムに置き
換えた樹脂組成であり、難燃性や混合時の混合機の摩耗
が小さくすぐれている。

【００２７】実５は充填材量の１５重量パーセントを水
酸化マグネシウムに置換した組成であり実４に比べ、難
燃性は改善される。

【００２８】実６は、充填材量の３０重量パーセントを
水酸化マグネシウムに置換した場合であり、実５に比
べ、難燃性が優れている。

【００２９】実７は充填材としてシリカ粉末を６８重量
パーセント混入した場合であり、混合時の混合機の摩耗
に関しては劣っているが他の特性は優れている。

【００３０】実８は、充填材として７０重量パーセント
のシリカ粉末を混入した場合であり、混合機の摩耗以外
は優れた性能を有する。

【００３１】実９は、充填材を７４重量パーセント混入
した場合の樹脂組成であり、樹脂混合機の摩耗に関して
は劣るが、他の特性は優れている。

【００３２】実１０は、充填材混入量７４重量パーセン
トで、充填材量の５重量パーセントが水酸化マグネシウ
ムより構成される組成であり、すべての特性に優れてい
る。

【００３３】実１１は、充填材混入量７４重量パーセン
トで、充填材の３０重量パーセントが水酸化マグネシウ
ムにより構成される樹脂組成物で作業性が若干低下する
が他の特性は優れている。

【００３４】実１２は、充填材混入量が７６重量パーセ
ントでその全量がシリカ粉末の場合であり、粘度が高く
なり作業性が若干悪くなる。又、シリカ粉末単体である
ために混合機の摩耗は大きくなる。尚実施例では充填材
としてシリカ粉末及び水酸化マグネシウムについて記述
したがシリカ粉末以外の充填材が若干混入しても同様の
効果が期待できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明のモールド機器は力学特性、電気
絶縁特性はもとより、環境に優しい難燃方式であり更
に、モールド樹脂の硬化過程での加熱時間が短く省エネ
ルギーの製造システムを構築することが可能となる。

【００３６】すなわち、本発明の請求項１記載の発明に
よれば、モールド樹脂混合時の攪拌機の磨耗が小さく、
モールド作業時の作業性にも優れ、モールド樹脂の硬化
時の発熱が小さく、燃焼性についても優れ且つ環境に優
しく、モールドコイルのハクリやクラックの発生はな
い。

【００３７】本発明の請求項２記載の発明によれば、モ
ールド樹脂の力学特性や電気絶縁特性が優れ且つ耐熱性
もＦ種クラスまで使用が可能であり更にクラックやハク
リなどのモールド樹脂硬化後の問題も起こり難い。

【００３８】本発明の請求項３記載の発明によれば、充
填材の水酸化マグネシウムの表面をシランで表面処理す
ることにより、粘度上昇を抑制することが可能となりモ
ールド樹脂の注入作業が容易になる。

【００３９】本発明の請求項４記載の発明によれば、コ
イルの端面部に当該樹脂組成の樹脂でモールドすること
によりモールド樹脂硬化時の発熱が小さく熱応力による
クラックやハクリが無く、且つモールド樹脂層は環境に
優しい方法で難燃化されている。

【００４０】本発明の請求項５記載の発明によれば、コ
ンデンサ素子の端面部に当該樹脂組成の樹脂でモールド
することによりモールド樹脂硬化時の発熱が小さく熱応
力によるクラックやハクリが無く、且つモールド樹脂層
は環境に優しい方法で難燃化されている。

【００４１】本発明の請求項６記載の発明によれば、モ
ールド樹脂の力学特性や電気絶縁特性が優れ、且つ耐熱
性もＦ種クラスまで使用が可能となり、更に樹脂モール
ド後ゲル化温度を高く且つ短時間で行うことが可能とな
るので、製造のリードタイムを大幅に短縮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る樹脂モールドコイルの一部概略断
面図

【図２】本発明に係る樹脂モールドコンデンサの概略断
面図

【図３】従来のモールドコイルを装着したモールド変圧
器のコイル部分の一部切欠概略断面図

【符号の説明】 １、５ プリプレグ樹脂を担持した繊維質の織物から成
るシート材料 ２、６ プリプレグ樹脂を担持した繊維質の不織布から
成るシート材料 ３ シート状のコイル導体 ４ 層間絶縁材料 ７ モールド樹脂 １１ 誘電体 １２ 蒸着膜 １３ 空隙部 １４ メタリコン １５ リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 27/32 Ｈ０１Ｆ 27/32 Ｚ Ａ 41/12 41/12 Ｂ Ｈ０１Ｇ 4/18 Ｈ０１Ｇ 4/24 ３０１Ｋ ３１１ (72)発明者 原口 奉昌 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4J002 CD001 DE078 DJ018 EF126 EL136 EN007 FD018 FD146 4J036 AA01 DB15 DC05 FA01 5E044 AA04 AB07 AC01 AC04 CA03 CA04 CB03 CB10 5E082 AA06 BC23 BC33 BC35 BC40 EE07 EE23 EE24 EE25 EE37 FF05 FG06 FG34 FG35 FG36 GG04 HH28 HH43 HH47 HH51 JJ12 JJ22 PP03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多官能形のモノマーとそれと反応可能な
   多官能形の硬化剤又は前記モノマーと架橋可能なモノマ
   ーと架橋剤を必須成分とする樹脂組成物に無機充填材を
   ６４〜７６重量パーセント混入し且つ、前記無機充填材
   がシリカ粉末７０〜９５重量パーセント、水酸化マグネ
   シウム５〜３０重量パーセントで構成されるモールド機
   器用樹脂組成物。
2. 【請求項２】 多官能形のモノマーがジエポキサイドで
   硬化剤が酸無水物で更に多官能形モノマー１００部に対
   し０．５〜２．０部の第三アミンを混入した請求項１記
   載の樹脂組成物。
3. 【請求項３】 水酸化マグネシウムの表面がシランによ
   り表面処理されたことを特徴とする請求項１または２記
   載の樹脂組成物。
4. 【請求項４】 電気素子の内周面及び外周面の端部が端
   面より突出し前記内周材及び外周材により構成される凹
   部に充填する樹脂が請求項１または２または３記載の樹
   脂組成であるモールド絶縁コイル。
5. 【請求項５】 電気素子の外周部を突出させ、この外周
   材と前記電気素子の端部により構成される凹部に充填す
   る樹脂が請求項１または２または３記載の樹脂組成であ
   るモールド絶縁コンデンサ。
6. 【請求項６】 多官能形モノマーがジエポキサイドで、
   硬化剤が酸無水物で、更に多官能形モノマー１００部に
   対し０．５〜２部の第三アミンを必須成分とする樹脂
   に、無機充填材を６８〜７６重量パーセント混入した樹
   脂組成物で電気機器を樹脂モールドし、ゲル化温度を９
   ０℃以上としたモールド機器の製造方法。