JP2001256830A

JP2001256830A - 電気絶縁用樹脂組成物及び電気機器

Info

Publication number: JP2001256830A
Application number: JP2000070756A
Authority: JP
Inventors: Isao Umagami; 伊三雄馬上
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-09-21
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: JP4590675B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】不飽和ポリエステル樹脂、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
グ剤を含有してなる電気絶縁用樹脂組成物。

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０．５〜５μ
ｍ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、１
００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１０〜１
００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０．５〜５
μｍ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３５，０
００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：ＪＩＳＣ２１０５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１５
０℃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×５０
ｍｍ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】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。

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/06 Ｈ０１Ｆ 5/06 Ｒ 27/32 27/32 ＡＦターム(参考） 4J002 CF221 DJ006 EC077 EG047 FA086 FD016 FD147 5E044 AC01 AC04 5G303 AA08 AB20 BA12 CA09 CA11 CD03 5G305 AA03 AA12 AB23 BA09 BA15 CA12 CB04 CB14 CC02 CD06 CD08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（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。
【請求項２】（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１
０〜１００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電気絶縁用樹
脂組成物。
【請求項３】請求項１又は２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。