JPH05174653A

JPH05174653A - 電気機器の製造方法

Info

Publication number: JPH05174653A
Application number: JP3341256A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yasu; 克彦安; Masahiro Suzuki; 雅博鈴木; Eiji Omori; 英二大森; Taisuke Okada; 泰典岡田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【構成】部品を収納したケース内に平均粒子径が３００
μｍ以上のフィラーを充填した後、液状ポリブタジエン
系ポリオール、ヒマシ油およびヒマシ油エステル交換物
の一または二以上（以下、これらをポリオールとす
る）、ポリイソシアネートおよびエポキシ基、アミノ基
またはメルカプト基を有するシランカップリング剤を含
み、該シランカップリング剤をポリオールおよびポリイ
ソシアネートに対して０．５〜２重量％としたウレタン
樹脂組成物を、１００Ｔｏｒｒ以下の真空度で注入し、
硬化させることを特徴とする電気機器の製造方法。【効果】従来と同様に優れた含浸性と密着性が得られる
とともに、フィラーの含有量を増加することができるた
め、硬化性、熱伝導率および耐湿特性に優れた電気機器
を低コストで得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気機器の製造方法に関
し、さらに詳しくは耐湿特性、熱伝導性およびフィラー
への樹脂組成物の含浸性に優れた電気機器の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気機器の絶縁処理方法として、
ケースにコイルや部品をセットし、これに樹脂と無機フ
ィラーの均一混合物を常圧または真空下で注入して硬化
するポッティング法が知られている。しかし、この方法
では作業性の面から混合する無機フィラーの添加量に限
界があるため、製品価格が高くなる欠点がある。また樹
脂組成物が硬化する際に体積収縮を生じるため硬化物に
クラックが生じ、内蔵されているコイルおよび部品ケー
スに剥離やクラックが発生し易く、さらに注型した硬化
物の線膨脹率が大きいためヒートサイクル性に劣る。ま
た熱伝導率が小さいため機器の温度が高くなり、使用す
る温度が制限されるなどの問題がある。さらに樹脂組成
物と無機フィラーを混合して真空下で脱泡した後に注入
作業を行うため、樹脂組成物は可使時間の長いものを使
用する必要があり、従って、注入後の硬化時間が長くな
り、作業工程の合理化、省エネルギー化に限界がある。
最近、上記の欠点を解決する方法として、あらかじめフ
ィラーを充填した後、樹脂組成物を注入、硬化するとい
う方法が検討されいる。この方法によれば、クラック
性、熱伝導性、作業合理化等の向上が図れるが、耐湿特
性に劣るという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題を解決し、耐湿特性、熱伝導性および樹脂組成
物の含浸性に優れた電気機器の製造方法を提供するもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、部品を収納し
たケース内に平均粒子径が３００μｍ以上のフィラーを
充填した後、液状ポリブタジエン系ポリオール、ヒマシ
油およびヒマシ油エステル交換物の一または二以上（以
下、これらをポリオールとする）、ポリイソシアネート
およびエポキシ基、アミノ基またはメルカプト基を有す
るシランカップリング剤を含み、該シランカップリング
剤をポリオールおよびポリイソシアネートに対して０．
５〜２重量％としたウレタン樹脂組成物を、１００Ｔｏ
ｒｒ以下の真空度で注入し、硬化させることを特徴とす
る電気機器の製造方法に関する。

【０００５】本発明に用いられるフィラーの平均粒子径
は、３００μｍ以上、好ましくは６００〜１２００μｍ
である。粒子径は、ＪＩＳＺ２６０２−１９７６に
よって測定される。平均粒子径が３００μｍ未満では、
粒子が細かく、粒子間隙が小さいため、ウレタン樹脂組
成物の注入時に未含浸部が残り、熱伝導性が低下し、絶
縁性も損なわれる。また部品間にフィラーが不均一に充
填されるため、ヒートサイクル時にコイルや部品の周辺
にクラックや剥離が発生する。フィラーとしては、例え
ば硅砂、シリカ、アルミナ、水和アルミナ、クレー、マ
イカ、ガラスビーズ等が用いられ、特に種類の制限はな
い。市販品では、パールサンド４号、三河硅砂Ｖ−３
（トウチュウ製）、ＧＢ−Ｂ（東芝バロティーニ社
製）、ＧＲＡＮＵＳＩＬ１９ｍｅｓｈ、ＧＲＡＮＵＳ
ＩＬ２０ｍｅｓｈ（ＵＳ．ＳＩＬＩＣＡ社製）等を用
いることができる。これらは併用して用いることもでき
る。

【０００６】本発明に用いられるウレタン樹脂組成物
は、ポリオール、ポリイソシアネートおよびエポキシ
基、アミノ基またはメルカプト基を有するシランカップ
リング剤を含有する。本発明においては、液状ポリブタ
ジエン系ポリオール、ヒマシ油またはヒマシ油エステル
交換物が用いられるが、液状ポリブタジエン系ポリオー
ルとしては、分子量が７００〜８０００、特に１０００
〜３０００である１，４−ポリブタジエン系ポリオール
が好ましい。この市販品としては、例えば商品名Ｐｏｌ
ｙｂｄＲ−４５ＨＴ、Ｒ−４５Ｍ（出光石油化学社
製）などが挙げられる。またヒマシ油は、リシノール酸
（１，２−ヒドロキシオレイン酸）を主成分とするトリ
グリセライドであり、分子内に約２．７個の水酸基を有
するものである。この市販品としては、ＵＲＩＣ−Ｈ−
２８、ＣＡＯ（伊藤製油社製）等が挙げられる。またヒ
マシ油エステル交換物は、ヒマシ油と水酸基を実質上有
しない天然油脂とのエステル交換反応物であり、市販品
として、例えばＵＲＩＣＹ−４０３、ＵＲＩＣＨ−
３１（伊藤製油社製）等が挙げられる。この他に、例え
ばヘキサンジオール、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、プロピレングリコール、オクタンジオー
ル、２−エチルヘキサンジオール、グリセリン、ペンタ
エリスリトール、トリメチロールプロパンなどの低分子
ポリオールを希釈剤として併用することも可能である。

【０００７】ポリイソシアネートは、前記ポリオールの
硬化剤として使用されるものであり、例えばトリレンジ
イソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、
ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネ
ート、ジフェニルスルホンジイソシアネート、トリフェ
ニルメタンジイソシアネート、ヘキサンメチレンジイソ
シアネート、３−イソシアネートメチル−３，５，５−
トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、３−イソシ
アネートエチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシ
ルイソシアネート、３−イソシアネートエチル−３，
５，５−トリエチルシクロヘキシルイソシアネート、ジ
フェニルプロパンジイソシアネート、フェニレンジイソ
シアネート、シクロヘキシリレンジイソシアネート、
３，３′−ジイソシアネートジプロピルエーテル、トリ
フェニルメタントリイソシアネート、ジフェニルエーテ
ル−４，４′−ジイソシアネートなどのポリイソシアネ
ートまたは上記イソシアネートをフェノール類、オキシ
ム類、イミド類、メルカプタン類、アルコール類、ε−
カプロラクタム、エチレンイミン、α−ピロリドン、マ
ロン酸ジエチル、亜硫酸水素、ナトリウム、ホウ酸等で
ブロック化したものなどが挙げられる。これらは単独で
または２種類以上併用して用いられる。

【０００８】エポキシ基、アミノ基またはメルカプト基
を有するシランカップリング剤としては、例えば、ＫＢ
Ｍ３０３、ＫＢＭ４０３、ＫＢＭ６０３、ＫＢＭ８０３
（信越シリコーン社製商品名）、Ａ−１８７、Ａ−１１
００、Ａ−１８９（日本ユニカ社製商品名）等が用いら
れる。これらは併用して用いてもよい。この配合量は、
ポリオールおよびポリイソシアネートに対して０．５〜
２重量％、好ましくは０．７〜１．０重量％とされる。
配合量が０．５重量％未満ではフィラーとウレタン樹脂
組成物の界面の濡れ性が劣り、耐湿特性が低下する。ま
た２重量％を超えるとウレタン樹脂組成物中にシランカ
ップリング剤が未反応成分として残存し、硬化しなくな
る。

【０００９】ウレタン樹脂組成物には、水酸基を有しな
い可塑剤も併用することができる。この可塑剤として
は、ジオクチルフタレート、トリフェニルホスフェー
ト、トリクレジルホスフェート、クレジルフェニルホス
フェート等のフタル酸エステル、リン酸エステル等が用
いられる。また必要に応じて赤リン、ヘキサブロモベン
ゼン、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、ジブロモ
クレジルグリシジルエーテル、三酸化アンチモン等の難
燃剤、ベンガラ、酸化第２鉄、カーボン、チタンホワイ
ト等の着色剤、シリコーン系消泡剤等の各種添加剤を配
合することができる。本発明において、電気機器は、あ
らかじめフィラーを充填した、素子、基板、コイル、リ
ード線等の部品を収納したケース内に、ウレタン樹脂組
成物を、真空度１００Ｔｏｒｒ以下で注入し、硬化して
得られる。真空度が１００Ｔｏｒｒを超えるとフィラー
へのウレタン樹脂組成物の含浸性が低下し、熱伝導率が
低下し、絶縁性が損なわれる。本発明が適用される電気
機器としては、イグナイター、センサー、スイッチ、電
装品等があげられる。

【００１０】本発明の方法により得られる電気機器は、
ケース内のフィラーにウレタン樹脂組成物が均一に充分
に含浸されているため、その硬化物には気泡がなく、部
品、コイル等によく密着し、従来のポッティング法と同
様に優れた含浸性と密着性が得られる。また従来のポッ
ティング法では、注入作業性の点から、フィラー１．０
に対する樹脂組成物の使用割合は、重量比で０．４が限
界であるが、本発明の方法によればフィラーの量をこれ
よりも多くできるため、トータルコストの低減が可能で
あり、また硬化時の硬化収縮が小さく、硬化物の熱伝導
率およびヒートサイクル性が向上する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらに制限されるものではない。なお特性は以
下に示す方法で評価した。（１）フィラーの粒度分布：ＪＩＳＺ２６０２−１
９７６の粒度分布試験方法に準じて測定した。（２）モデル含浸率：直径５０mmのポリエチレン製ビー
カにフィラーを加振しながら充填後秤量してフィラーの
重量（Ｗ₀ｇ）を求めた。次に樹脂組成物を注入し、１
０mmＨｇの減圧下で１０分間放置し、常圧、８０℃で３
時間硬化させた。次いでポリエチレン製ビーカから硬化
物を取出し、下部の樹脂組成物が含浸されず硬化物から
分離されるフィラーの重量（Ｗ₁ｇ）を求め、次式から
モデル含浸性を算出した。

【数１】モデル含浸率（％）＝〔（Ｗ₀−Ｗ₁）／
Ｗ₀〕×１００モデル含浸率は、ウレタン樹脂組成物がフィラー中に含
浸した割合を求めるものであり、未含浸部のフィラーが
少なければモデル含浸率が高くなり、含浸性に優れるこ
とを示す。

【００１２】（３）熱伝導率：直径５０mmのポリエチレ
ン製ビーカに、フィラーを加振しながら充填した。次に
樹脂組成物を注入し、１０mmＨｇの減圧下で１０分間放
置し、常圧、８０℃で３時間硬化させ、直径５０mm、厚
さ１０mmの円板状の試験片を作製し、熱伝導率測定器
（ダイナテック社製）で熱伝導率（ｃａｌ／cm・ｓｅｃ
・℃）を求めた。（４）耐湿特性：１次コイル、２次コイルおよび部品を
収納した金属ケースの電気機器に、６００℃で１．５時
間乾燥したフィラーを、１５０℃まで温度を下げて加振
しながら充填した。次にウレタン樹脂組成物を１０Ｔｏ
ｒｒの減圧下で注入した後、１０Ｔｏｒｒで１分間放置
し、常圧に戻し９０℃で４時間で硬化させた。硬化後
に、ケースと１次および２次コイル間の絶縁抵抗を測定
した。次いで、１００℃沸水に１時間放置後、水冷中に
１時間放置し、これを１サイクルとして行い、サイクル
毎に絶縁抵抗を測定し、初期値の２分の１以下になるま
でのサイクル数を調べた。（５）指触硬化時間：９０℃において硬化する時間を指
触により調べた。

【００１３】実施例１〜８フィラーとして表１に示す三河硅Ｖ−３号またはＧＢ−
Ｂを用い、さらに表２に示す配合で調製したウレタン樹
脂組成物を用いて、上記試験方法に従ってウレタン樹脂
組成物のモデル含浸率および硬化物の特性を調べ、その
結果を表２に示した。

【表１】

【００１４】

【表２】表２から、本実施例のいずれの場合も、モデル含浸性、
熱伝導度、耐湿特性および硬化性に優れることが示され
る。

【００１５】比較例１、２実施例１において、エポキシ系シランカップリング剤の
含有量を０．８重量部（０．３重量％）および１０．０
重量部（４．０重量％）とした以外は、実施例１と同様
にして特性を調べ、結果を表２に示した。シランカップ
リング剤含有量が０．５重量％より少ない比較例１では
耐湿特性が著しく低下し、また２重量％を超える比較例
２では表面のべとつきが残り、所定の硬化条件（９０℃
で４時間）では硬化しなかった。比較例３実施例１において、ビニル系シランカップリング剤用い
た以外は実施例１と同様にして特性を調べ、結果を表２
に示したが、耐湿特性が著しく低下した。比較例４実施例３において、フィラーとして平均粒子系が２００
μｍであるパールサンド６号を用いた以外は実施例３と
同様にして特性を調べ、結果を表２に示したが含浸性に
劣り、熱伝導率が低下した。

【００１６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、ケース内に特定
のフィラーをあらかじめ含浸させ、これに特定の樹脂組
成物を特定の条件で注入して硬化させることにより、従
来と同様に優れた含浸性と密着性が得られるとともに、
フィラーの含有量を増加することができるため、硬化
性、熱伝導率および耐湿特性に優れた電気機器を低コス
トで得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田泰典茨城県日立市東町四丁目13番１号日立化成工業株式会社山崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部品を収納したケース内に平均粒子径が
３００μｍ以上のフィラーを充填した後、液状ポリブタ
ジエン系ポリオール、ヒマシ油およびヒマシ油エステル
交換物の一または二以上（以下、これらをポリオールと
する）、ポリイソシアネートおよびエポキシ基、アミノ
基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤を
含み、該シランカップリング剤をポリオールおよびポリ
イソシアネートに対して０．５〜２重量％としたウレタ
ン樹脂組成物を、１００Ｔｏｒｒ以下の真空度で注入
し、硬化させることを特徴とする電気機器の製造方法。