JPH0217886B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規な構造を有する電気用絶縁板に
関し、その目的は、吸水もしくは吸湿等によつて
も電気特性や寸法安定性、更に耐熱性に優れる電
気用絶縁板を提供することにある。 本発明でいう電気用絶縁板とは、各種電子部品
や装置の基板又は支持板として使用される積層板
を意味し、特に抵抗ペーストを該積層板の表面に
塗布した積層板を用いた抵抗部品を製造するため
の絶縁基板を含む。 一般に、これらの絶縁基板は厚さが0.5mmの板
が多用されており、JIS−Ｋ−6912によれば、こ
の種の基板の厚さ許容範囲は0.5±0.08mm、即ち
0.42〜0.58mmと規定されている。 従来、これらの絶縁板はフエノール樹脂と紙、
あるいはエポキシ樹脂と紙等を素材として、例え
ば基材である紙に樹脂ワニスを含浸してプリプレ
グを作り、このプリプレグを多数枚重ね合せ、熱
圧成型して製造されている。このようにして製造
される従来の電気用絶縁板の１例として紙基材と
フエノール樹脂とから成る厚み0.5mmの絶縁板の
断面を第１図に示す。フエノール樹脂が含浸した
紙基材が３枚以上積層され、それらの紙の繊維は
各基材間でからみ合つている。 一方、電気用積層板は、吸湿によつて電気的特
性や耐熱性、あるいは寸法安定性が損なわれるこ
とが避けられず、これは実用的な面で好ましくな
い。水分は主に絶縁板の表面層から内部に浸透す
るが、一般に紙は親水性であるために、紙基材層
の存在は水分の絶縁板内の透過を容易にする。従
つて、第１図に示したような、従来の絶縁板、即
ち絶縁板表面に樹脂連続層が無く更に絶縁板内部
においても紙基材間に樹脂連続層が無い構造のも
のは、絶縁板内で各紙基材がからみ合つていて、
絶縁板の垂直方向における水分の浸透が容易とな
り、従つて吸湿、吸水量が大きく、電気絶縁特
性、特にJIS−Ｃ−6481に定める体積抵抗率や絶
縁抵抗の大巾な低下をまねき、更に加熱時にフク
レ等を生じて耐熱性を損ねる。 本発明者等はかかる現状に鑑みて研究を重ね既
に特開昭55−103786において、各基材間に熱硬化
性樹脂層を形成させ、各基材層の接触を実質的に
遮断し、かつ表面に樹脂連続層を形成された電気
用絶縁積層板を提案しているが、更に研究を続け
た結果、基材として、クラフト紙やリンター紙、
あるいはコツトン紙等のセルロース繊維を主成分
とした紙を採用し、該紙基材を、メチロール基を
含有する化合物例えば脱水縮合型樹脂を予備含浸
処理剤として予め含浸処理し、更に硬化性樹脂そ
の内特に不飽和ポリエステル系樹脂あるいは、エ
ポキシ系樹脂で含浸積層硬化させるとき、電気特
性や耐熱性の極めて良好な絶縁板が得られること
を見出した。更に、本発明に係る0.5mmを中心と
した厚みの電気用絶縁板を構成する紙基材の枚数
は、２枚とすることが最も好ましいことを見出し
本発明を完成した。 本発明は、メチロール基を含有する化合物また
は該化合物を主成分とする予備含浸処理剤により
予め含浸処理されたセルロース繊維を主成分とす
る紙基材に、溶媒成分を含まずかつ硬化の際反応
副生成物を実質的に発生しない常温で液体の硬化
性樹脂を含浸し、該含浸基材を２枚積層し、硬化
せしめてなる厚みが0.42〜0.58mmの範囲の電気用
絶縁板であつて、前記含浸基材は紙基材の繊維密
度が高い側同志または低い側同志が対面するよう
に積層され、かつその間に実質的な連続層として
硬化した前記硬化性樹脂の層が存在することを特
徴とする電気用絶縁板に関する。本発明の電気絶
縁板は特に吸湿時においても電気特性や耐熱性に
優れたものである。 又、該電気用絶縁板の表面にも実質的な連続層
として該基材に含浸された硬化性樹脂例えば、不
飽和ポリエステル系樹脂或いはエポキシ系樹脂の
層が存在するとき、或いは更に該予備含浸処理剤
が、メチロール基を含有する化合物と、分子内に
メチロール基と縮合可能な基を少なくとも１個含
有する高級脂肪誘導体との混合物もしくは縮合生
成物であるとき、該電気用絶縁板の電気的特性や
耐熱性、打抜加工性やスリツター加工性がより好
ましくなる。 本発明において、メチロール基を含有する化合
物としてＮ−メチロールアクリルアミドその他
種々の化合物が挙げられるが、特にフエノール樹
脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等の脱水縮合型樹
脂、そのうち更にメチロールメラミン及び又はメ
チロールグアナミンが好ましく、これらはメラミ
ン又はホルモグアナミン、アセトグアナミン、プ
ロピオグアナミン、ベンゾグアナミン、アジポジ
グアナミン等のグアナミン類とホルムアルデヒド
の初期縮合物あるいはそれらのメチロール基の一
部又は全部をメタノールやブタノールの如き低級
アルコールでエーテル化したものなどをいう。ま
たこれらを主成分として、例えば機械的特性の改
質を目的とし熱可塑性樹脂、各種植物油、及びそ
の変性物など適宜混合されたものでも良い。更に
メチロール基を有する化合物に加えて、次のごと
き高級脂肪族誘導体を混合もしくは縮合せしめる
とより良い結果が得られる。高級脂肪族誘導体に
は、例えばカプリル酸、カプリン酸、ラウリン
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸
の如きの飽和脂肪酸；オレイン酸、エルカ酸、リ
ノール酸、エレオステアリン酸、リノレン酸の如
き不飽和脂肪酸及び上記の脂肪酸類とエチレング
リコール、ポリエチレングリコール、プロピレン
グリコール、グリセリン、ペンタエリスリトー
ル、ソルビトール等多価アルコールとのエステル
類及び上記の如き脂肪酸からの誘導体である脂肪
族アミド及びカプリルアルコール、ラウリルアル
コール、ミリスチルアルコール、セチルアルコー
ル、ステアリルアルコール、オレイルアルコー
ル、リノレイルアルコール等の飽和あるいは不飽
和の高級アルコール及び高級アルコールと多価ア
ルコールとのエーテル類及び高級アルコールから
の誘導体である脂肪族アミンなどを挙げることが
できる。またリシノレイン酸の如きオキシ脂肪酸
とそれからの誘導体も同様に打抜加工性やスリツ
ター加工性の改良の目的に併用することができ
る。要するに、分子内に水酸基、カルボキシル
基、アミノ基、アミド基等のアミノ樹脂のメチロ
ール基と縮合しうる基とアミノ樹脂の凝集力を弱
める働きをする長鎖のアルキル基を併せ有するこ
とが打抜加工性あるいはスリツター加工性等の改
質剤として必要な条件である。このような条件を
満たす高級脂肪族誘導体の数は極めて多いが、本
発明者らがこれまで検討を行つてきた結果によれ
ば、炭素数が８以上の時、該改質剤としての効果
が顕著となり、炭素数18で不飽和基一個を有する
オレイン酸、オレイルアルコール及びそれらの誘
導体例えばオレイン酸モノグリセリド、オレイン
酸ジグリセリド、オレイン酸アマイド、オレイル
アミンを用いた時、得られる積層板の性能がバラ
ンスがとれ良好であり、本発明の好適な実施態様
であることも明らかとなつた。 かかる改質剤の使用量は、積層板に使用する不
飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂によつて、
その最適量は異なるが、通常メチロール基を有す
る化合物100部に対して３倍から40部の範囲内に
ある。処理剤の使用方法については、メチロール
基を有する化合物又は該化合物と前記改質剤とを
溶液や懸濁液の形で混合して用いるか、あるいは
両者を予め縮合させて用いるか、いずれの方法に
よつてもよい。 本発明のメチロール基を有する化合物は、一般
にセルロース繊維及び不飽和ポリエステル樹脂又
は、エポキシ樹脂の両者に対して適当な親和性を
有し、すぐれた複合体を形成するのに役立ち、こ
のことがひいてはすぐれた電気用絶縁板を形成す
る。 予め含浸処理された紙基材を得るには、例えば
上記のメチロール基を有する化合物の水やアルコ
ールを溶媒とする溶液を調節し、これに浸漬し、
乾燥することによつて達成できる。メチロール基
を有する化合物処理剤の紙基材に対する最終的な
付着量は、通常、紙の重量に対して５〜30％、好
ましくは10〜20％程度が良い。この様な予め含浸
処理をほどこした紙基材を用いると、曲げ強度
が改善される。打ち抜き加工時、不飽和ポリエ
ステル樹脂やエポキシ樹脂とセルロース繊維の剥
離によつて、しばしば発生する好ましくない白化
が改良される。特に多湿の環境にさらされた時
の耐熱性及び電気絶縁特性の劣化が軽微となる。 本発明における硬化性樹脂は、熱、光又は放射
線等により硬化するものが使用されるが、その内
特に多用される不飽和ポリエステル樹脂やエポキ
シ樹脂についていえば、通常良く知られているも
のは基本的には適用可能である。しかし、絶縁板
の用途によつてより適切なグレードを選択するこ
とが好ましい。例えば本発明に係る0.5mmを中心
とした絶縁板においては、基板の常温あるいは加
熱時の曲げ強度や曲げ弾性率もまた重要な特性の
１つであるが、これらの機械的特性を向上させる
ためには、より硬質の樹脂を選択することが好ま
しい。 また、本発明において、硬化性樹脂等に不飽和
ポリエステル系樹脂あるいはエポキシ系樹脂の
内、常温で液状であり、溶剤で希釈することな
く、予め含浸処理された紙基材への含浸が容易な
ものが特に好ましい。何故なら本発明に使用する
紙基材は、例えば脱水縮合型樹脂が主成分である
ような予備含浸処理剤により予備処理がされてい
るからセルロース繊維の表面には、これら処理剤
が付着したり、表面を被覆している。この紙基材
に、溶剤で希釈した樹脂、即ち樹脂ワニスを含浸
させると、用いる溶剤の種類によつては、セルロ
ース繊維の表面に存在する脱水縮合型樹脂が溶解
してしまうという、好ましくない現象を呈する場
合があるからである。 本発明において、使用される紙基材の数は２枚
が好適である。一般に、セルロース繊維を主体と
する紙は、抄紙される過程において必然的に紙の
表裏の繊維密度に疎密が生じる。この紙の表裏の
繊維の密度差は、たとえば吸湿したときカールの
現象として発現する。このカールの現象は、本発
明における予備含浸処理剤によつて、含浸処理さ
れても変化しない。又、該処理された基材１枚
に、本発明における例えば不飽和ポリエステル系
樹脂或いはエポキシ系樹脂を含浸し、硬化せしめ
て得られた絶縁板、即ち１枚の基材層と硬化され
た該不飽和ポリエステル系樹脂或いはエポキシ系
樹脂とからなる本発明の厚み以下の絶縁板におい
てもカール現象は同様変化しない。このような構
造の絶縁板の場合、樹脂の硬化収縮に基づく収縮
が、繊維密度の高い側面は繊維に支えられて比較
的小さいのに対して、繊維密度の低い側面の収縮
は比較的大きい。故に、硬化の過程でそれを生じ
るか、あるいは例えば熱処理等によつて、上記収
縮歪がそりとして解放される。厚さが0.5mmを中
心とした薄い基板において、特に上記基板の貫層
方向の異方性に基づくそりの現象は顕著となる。 以上の点に鑑み本発明者等は、予め含浸処理さ
れた２枚の紙基材の繊維密度の高い側面同志又は
繊維密度の低い側面同志が向い合うように積層す
ることによりこの問題を解決した。 勿論、紙基材を４枚以上の偶数枚用いることに
よつても基板の貫層方向の異方性を相殺すること
が出来るが、４枚以上の偶数枚で約0.5mm程度の
積層板を作ると以下のような欠陥が生じる。即ち
本発明者等の研究によれば、本発明に係る含浸処
理された紙基材の引張強度や引裂強度は、未処理
基材に比して、しばしば約1/2程度に低下し、絶
縁板製造時のハンドリング等において破損しやす
くなつている。例えば嵩密度が0.4〜0.6ｇ／cm²で
あるとき、基材の厚さは約200μｍ以上であるこ
とがかゝる観点から好ましい。従つて0.5mm
（500μｍ）においては、紙基材の枚数は２枚であ
ることが現実的である。 本発明において、硬化性樹脂例えば不飽和ポリ
エステル系樹脂あるいはエポキシ系樹脂の実質的
連続層が基材間のみならず、絶縁板の表面に形成
されることが、更に好適であることが次に示され
る。 本発明の構造概念を絶縁板の断面図として第２
図に示す。第３図は、本発明の絶縁板の片面に、
ある種の印刷、たとえば抵抗ペースト４を印刷し
た抵抗器を示す。第３図において、裏面に形成さ
れた樹脂の連続層２によつて、水分の絶縁板内へ
の侵入は大巾に制限される。わずかに侵入した水
分も、第１層の基材と第２層の基材の間に存在す
る樹脂層３によつて遮断される。従つて、絶縁板
内部への水の侵入は殆んど無く、吸湿や吸水に基
づく寸法変化や、そり、あるいは耐熱性の劣化が
著るしく改善され、また抵抗ペーストの水分によ
る劣化を小さくすることが出来る。 本発明に使用する硬化性樹脂は、硬化には本質
的に不必要な溶媒成分は含まず、樹脂成分全体が
熱硬化物の成分となるタイプの熱硬化性樹脂を主
成分とするものであつて、かつ硬化の際、縮合水
や炭酸ガス等の反応副生成物を実質的に発生しな
い樹脂が好ましい。たとえば、それは不飽和ポリ
エステル系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂
（いわゆるビニルエスステル系樹脂）、ジアリルフ
タレート系樹脂、エポキシ系樹脂液等のラジカル
重合型あるいは付加反応型のものである。これら
硬化性樹脂には、硬化剤、硬化触媒、硬化助剤等
が適宜添加される。更に、電気的特性や機械的特
性を向上させる目的で炭カル、タルク、ガラス
粉、マイカ、クレー、ケイ酸カルシウム等のフイ
ラー類等も加えることも多々ある。又、不飽和ポ
リエステル樹脂に対しては、ジビニルベンゼンの
如き多官能性炭化水素系単量体等、エポキシ樹脂
に対しては、たとえば可撓性を附与するために単
官能性のエポキシ樹脂を添加するなど、改質剤を
適宜含有せしめてもよい。 本発明によつて構成される樹脂連続層の厚さ
は、通常１〜100μが好ましい。この厚さは、用
いられている基材の厚さ以下が好ましく、また、
むやみに厚いと、たとえば切断時の破損や打ち抜
き加工性を損ねる。この樹脂層の厚さの確認は、
断面を鋭利な刃物で削るか、あるいは特殊な樹脂
に包囲した試験片を切断研磨し、10〜100倍程度
の光学顕微鏡によつて正確に観察することが出来
る。 本発明にかかわる電気用絶縁板の好ましい製造
方法の１つとして次のような方法がある。 未硬化の状態で、それ自体、室温で液状である
エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂を用い、
これらの樹脂液を、予め処理剤により処理された
基材に過剰量含浸させ、あるいは樹脂含浸量が少
ない場合、基材を重ね合せる際に更に該樹脂液を
基材上に塗布する等の方法を経た上で、予め基材
の厚さや、あるいは基材間の樹脂層の厚さ等から
算定された間隔を有するスリツト間を通過させる
などして各含浸基材を連続又は非連続で積層し、
加熱硬化することによつて達成できる。積層硬化
時には、金属箔、セロフアン、又はプラスチツク
シート等のカバーシートを使用し、表面性の改善
又は硬化時に雰囲気中の酸素等により影響を受け
る樹脂の保護をすること等も適宜利用できる。 このような未硬化の状態で、それ自体室温で液
状である樹脂は、溶剤等の揮発性成分を含んでい
ないので溶剤等の乾燥を必要とせず、加えて各基
材間の樹脂層の厚みの制御が容易であり、本発明
に好適である。さらに、基材への含浸や基材間の
樹脂層厚み等を制御するため、未硬化時の樹脂液
の粘度も要素となるが、広い粘度の範囲、例えば
0.05〜35ポイズといつた範囲の樹脂液を容易に調
整することのできる室温で液状である不飽和ポリ
エステル樹脂が本発明において特に好適である。 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 市販のトリメチロールメラミン（日本カーバイ
ト製Ｓ−305）12重量部、オレイン酸モノグリセ
ライド1.6重量部、界面活性剤（花王石けん製エ
マルゲン905）0.2重量部及び水100重量部からな
るメラミン樹脂を主成分とする水溶液（予備含浸
処理剤）を調製し、このものに市販のクラフト紙
（山陽国策パルプ製ZB−Ｓ）を浸漬し、紙と同重
量の水溶液を含むように絞り、100℃×10分の条
件で乾燥し、予め含浸処理された紙基材を得た。
一方、室温で液状の不飽和ポリエステル樹脂（武
田薬品製ポリマール6304）に、硬化用触媒として
パーブチルＯ（日本油脂製）を１重量部添加した
不飽和ポリエステル樹脂液を上記予備含浸処理さ
れた紙基材に含浸し、この紙基材２枚の表裏に、
更に該不飽和ポリエステル樹脂液を塗布した後重
ね合せ、無圧で硬化せしめて、第２図に示す構造
を有する0.54mmの絶縁板を得た。表面樹脂連続層
の厚みは約２〜3μであり、基材間樹脂連続層厚
みは約10μであつた。 比較例 １ 実施例において、不飽和ポリエステル樹脂液を
含浸した該紙基材２枚を重ね合せ、加圧して過剰
な該樹脂液を排除した後硬化せしめ、該紙基材間
及び表面層に、ほとんど該樹脂層が存在しない絶
縁板を得た。 比較例 ２ 実施例において、予め予備含浸処理剤による含
浸処理を行わず、不飽和ポリエステル樹脂液によ
る含浸処理のみをした紙基材を用いて第２図に示
す構造を有する絶縁板を得た。 比較例 ３ フエノール樹脂と紙基材によつて製造されてい
る第１図に示す構造を有する市販品を用いた。 第１表に示すように、本発明になる絶縁板は、
従来品に比して、著るしく良好な特性を有してい
る。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は従来品の説明用断面図。第２図は本発
明の電気用絶縁板の説明用断面図。第３図は本発
明の電気用絶縁板の応用例の説明用断面図であ
る。 １……本発明用予備含浸処理剤により予め含浸
処理され、かつ更に熱硬化性樹脂が含浸硬化され
た本発明用紙基材、２……表面樹脂連続層、３…
…基材間樹脂連続層、４……焼付けられた抵抗ペ
ースト、５……抵抗体保護被膜、６……従来品の
含浸紙基材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メチロール基を含有する化合物または該化合
   物を主成分とする予備含浸処理剤により予め含浸
   処理されたセルロース繊維を主成分とする紙基材
   に、溶媒成分を含まずかつ硬化の際反応副生成物
   を実質的に発生しない常温で液状の硬化性樹脂を
   含浸し、該含浸基材を２枚積層し、硬化せしめて
   なる厚みが0.42〜0.58mmの範囲の電気用絶縁板で
   あつて、前記含浸基材は紙基材の繊維密度が高い
   側同志または低い側同志が対面するように積層さ
   れ、かつその間に実質的な連続層として硬化した
   前記硬化性樹脂の層が存在することを特徴とする
   電気用絶縁板。 ２ 電気用絶縁板の表面にも、前記含浸基材間に
   存在する樹脂層と同じ樹脂層が存在する特許請求
   の範囲第１項の電気用絶縁板。 ３ メチロール基を含有する化合物を主成分とす
   る予備含浸処理剤が、メチロール基を含有する化
   合物と分子内にメチロール基と縮合可能な基を少
   なくとも１個含有する高級脂肪族誘導体との混合
   物もしくは縮合生成物である特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の電気用絶縁板。 ４ 実質的な連続層として存在する硬化性樹脂層
   の厚みが１〜100μの範囲である特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の電気用絶縁板。 ５ 硬化性樹脂が、不飽和ポリエステル系樹脂あ
   るいはエポキシ系樹脂である特許請求の範囲第１
   項、第２項、第３項又は第４項記載の電気用絶縁
   板。