JPH07126575A - エポキシワニス組成物とその使用方法 - Google Patents
エポキシワニス組成物とその使用方法Info
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- JPH07126575A JPH07126575A JP29379793A JP29379793A JPH07126575A JP H07126575 A JPH07126575 A JP H07126575A JP 29379793 A JP29379793 A JP 29379793A JP 29379793 A JP29379793 A JP 29379793A JP H07126575 A JPH07126575 A JP H07126575A
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Abstract
絶縁コイルの絶縁性や耐環境性等信頼性を向上するため
に、絶縁コイルに含浸するエポキシワニスにシリカ微粉
末及びドロマイト粘土微粉末を添加して、含浸性や長期
保存性を改善することを目的とする。 【構成】 エポキシ樹脂分に粒子径10μm以上の粒子
が10重量%未満で、粒子径10μm未満で1μm以上
の粒子が90重量%以上で構成されるシリカ微粉末を、
20〜40重量%添加し、さらにシリカ微粉末より平均
粒径が小さいドロマイト粘土微粉末をシリカ微粉末の添
加量に対し外掛けで3〜10重量%添加したエポキシワ
ニス組成である。
Description
ォ−クリフトなどの車両、航空機および各種の産業機械
などに使用される電動機や発電機などの電気機器、また
振動機などに搭載される電動機に組み込まれる絶縁コイ
ルに、主として含浸剤として使用される絶縁用エポキシ
ワニスの組成に関するものである。更に詳しくは振動な
ど機械的な力を受ける装置で使用されるコイルや電線集
合体などの、絶縁、固定や外部環境から遮断するため、
どぶ漬け、刷毛塗り或はその他の方法によって充填して
使用されるエポキシワニスの組成物とその使用方法に関
するものである。
用環境から、水分、塵埃、振動などの影響を受けるが、
特にコイルエンドは接続部が多く自由端であるため、こ
の部分が弱点になり振動による断線や使用環境中の水分
を吸湿するなどにより絶縁性が低下し易い。またエナメ
ル電線間の空間に塵埃が集積して絶縁性が低下し、これ
らによって短絡を生じ回転停止など機能が損なわれ易
い。そこで絶縁性の低下を防止し、電線束を固着し耐振
動性を高め、さらに吸湿を少なくするため電線間にワニ
スを含浸してコイルの絶縁処理を行なっている。従来技
術により3相誘導電動機用ステ−タをワニスによって絶
縁処理する場合を1例にして以下に説明する。図1は本
発明とも共通のステ−タコイルアセンブリ−の外観斜視
図で、図2は図1に示したステ−タコイルアセンブリ−
の内部を示す部分斜視図であり、ステ−タ1は鉄心1
a、鉄心1aの水平方向断面の形状と同一に打ち抜かれ
た絶縁板2、鉄心1aに設けた複数個のスロット4と、
このスロットの内周面に沿って配置したスロットライナ
−6、該スロットライナ−6の内側に配置したエナメル
電線の束(コイル5)、相の異なるコイル間に挿入され
る相間絶縁7及び該コイル5のスロット4より外に露出
している部分即ちコイルエンド3から構成されている。
に応じてワニスという)中にどぶ漬け処理すると、エポ
キシワニスはスロット4内コイル5及びコイルエンド3
の中に浸透する。前記ステ−タをどぶ漬け槽から取り出
して加熱硬化させるとスロット4内コイル5及びコイル
エンド3内のエナメル電線を相互に接着するとともに、
エナメル電線とスロットライナ−6、エナメル電線と相
間絶縁7、スロットライナ−6と鉄心1a、鉄心1aと
絶縁板2がそれぞれ接着される。このようなコイルの絶
縁処理には溶剤型ワニスよりも無溶剤型ワニスを用いた
方が性能的に優れ、効果的であることは一般に良く知ら
れている。無溶剤型ワニスとしてはエポキシ樹脂と不飽
和ポリエステル樹脂が主に使用されているが、特にエポ
キシ樹脂は耐熱性及び機械的特性が優れ、更に接着性に
優れ、収縮率も小さい等の諸点から利用されることが多
い。エポキシ樹脂の中でも電気特性の優れた酸無水物系
(多官能の無水カルボン酸)を硬化剤とするエポキシ樹
脂が広く用いられている。
の例を従来例1及び従来例2として以下に示す。 従来例1 ビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂 (商品名:エピコ−ト828) 100 重量部 反応性希釈剤 ブタンジオ−ルジグリンシジルエ−テル 30 重量部 硬化剤 無水メチルハイミック酸 115 重量部 硬化促進剤 1−シアノエチル−2−エチル−4− メチルイミダゾ−ル 0.2 重量部 従来例2 ビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂 (商品名:エピコ−ト828) 100 重量部 反応性希釈剤 ブタンジオ−ルジグリンシジルエ−テル 30 重量部 硬化剤 無水メチルハイミック酸 115 重量部 硬化促進剤 1−シアノエチル−2−エチル−4− メチルイミダゾ−ル 0.2 重量部 揺変性剤 コロイド状シリカ(平均粒子径0.01μm) 1.2 重量部
粘度であるため、どぶ漬け処理時にワニスがスロット4
内コイル5及びコイルエンド3などの中に容易に浸透す
る。次にステ−タをどぶ漬け槽から取り出し加熱硬化処
理を行うが、この時ワニスは温度が上昇されるため更に
粘度が低下して、スロット4内コイル5及びコイルエン
ド3のエナメル電線間に保持されていたワニスの大部分
は流れ落ちてしまう。この結果、エナメル電線の表面に
形成される皮膜は極めて薄くなり、エナメル電線間及び
エナメル電線と絶縁紙などの間に空隙を残して小さな接
着力しか得られず、また十分な耐環境性及び熱放散性を
得ることも出来ない。従来例1の欠点を改良するため、
従来例1の配合組成に更に揺変成剤、例えばコロイド状
シリカ粉末(平均粒子径0.01μm)を添加してエポ
キシワニスのチクソトロピ−を増大させる方法がある。
この配合組成の例を従来例2に示す。従来例2による配
合組成のエポキシワニスは従来例1に比べて静的粘度が
増大するが、どぶ漬け処理時にワニスをスロット4内コ
イル5及びコイルエンド3等の中に浸透させることに関
しては特に問題が無い。また、加熱硬化時のワニス温度
上昇による粘度低下に関しても、ワニスのチクソトロピ
−が大きいためスロット4内コイル5及びコイルエンド
3等の中に保持されていたワニスは容易に流れ落ちるこ
とはない。このため、エナメル電線上にワニス皮膜が厚
く付着し、エナメル電線間及びエナメル電線と絶縁紙な
どとの間には強力な接着力が得られ、更に空隙が少ない
ため良好な耐環境性と熱放散性が得られる。
アロジルの添加によりチクソトロピ−を増大した従来例
2の配合によるエポキシワニスは、外部から撹拌や振動
などのズリ応力が加わった時に粘度が低下し、また配合
後経時的にチクソトロピ−が失われていく性質を有して
いるため、以下に示すような問題点を残していた。従来
例2では、エポキシワニスにチクソトロピ−を持たせ静
的粘度を大きく保持しているため、ステ−タをエポキシ
ワニス中にどぶ漬け処理した後の、取り出し作業中また
は加熱硬化中に、外部から振動などのズリ応力が加わる
と粘度が低下し一度含浸し付着したワニスが流れ落ちて
しまう。また、配合直後のエポキシワニスを使用してど
ぶ漬けし加熱硬化処理をすると、期待する効果が得られ
る場合でも、配合後数日経過すると時効によりチクソト
ロピ−が低下して、従来例1と同様に加熱硬化時の粘度
が小さくなってしまう(静的粘度が小さいため)。この
状態のエポキシワニスで同じ処理を行うと、スロット4
内コイル5及びコイルエンド3などの中に一度含浸され
たワニスの大部分がどぶ漬け槽からの取り出し時や加熱
硬化時に流れ落ちて、エナメル電線表面に付着するワニ
ス皮膜が薄くなり、期待するほどの接着力、耐環境性及
び熱放散性が得られなくなる。上記のような処理中の振
動など取扱上の制約や、配合後の経時的な粘度変化など
の問題がなく、配合後長期間経過後に使用しても一定厚
みのワニス被覆層を形成することが可能で、高い接着強
度を有し耐振動性、耐環境性や熱放散性が優れた接着層
を形成出来るエポキシワニス組成物を提供するととも
に、この組成物を使用して電機機器のコイルおよび電線
集合体などに含浸処理する方法を提供することが本発明
に課せられた課題である。
ニス組成物は、従来からの成分であるエポキシ樹脂、反
応性希釈剤、酸無水物の硬化剤、硬化促進剤とに加え、
コロイダルシリカの代わりに一定の粒度分布を有するシ
リカ微粉末を充填剤(フィラ−)として配合した無溶剤
型エポキシ樹脂である。本発明のエポキシワニス組成物
を構成するエポキシ樹脂としては、ビスフェノ−ルA型
やビスフェノ−ルF型のエポキシ樹脂などが好適に用い
られ、そのようなエポキシ樹脂としては、エピコ−ト8
28、827、807(いずれも商品名:油化シェル社
製)などがある。また、脂環式エポキシ樹脂、水添ビス
フェノ−ルA型エポキシ樹脂などを用いることもでき
る。更に、フェノ−ルノボラックエポキシ樹脂やクレゾ
−ルノボラックエポキシ樹脂等も用いることが出来、こ
れらとビスフェノ−ルA型、ビスフェノ−ルF型、脂環
式エポキシ樹脂、水添ビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂
を適当量混合したものも用いることが出来る。このよう
な混合樹脂からなるワニスは更に耐熱性の高いものとな
る。また、必要に応じてモノグリシジルエ−テル、ジグ
リシジルエ−テル等の反応性希釈剤を添加することも出
来る。
硬化剤としては、吸湿結晶化の恐れのないMNA(メチ
ルナジックアンハイドライド)、MHAC−P(無水メ
チルハイミック酸)、メチルヘキサハイドロ無水フタル
酸、メチルテトラハイドロ無水フタル酸、ポリアゼライ
ン酸無水物等の酸無水物硬化剤がある。また、硬化促進
剤としては第3級アミン硬化促進剤(例えばK−61B
ジメチルアミノメチルフェノ−ル)やイミダゾ−ル化合
物があるが、ポットライフや耐熱性の点からイミダゾ−
ル化合物が特に好ましい。イミダゾ−ル化合物の中でも
上記エポキシ樹脂との相溶性が良くポットライフが長い
点で、2−エチル−4−メチルイミダゾ−ル、オクチル
酸変成2−エチル−4−メチルイミダゾ−ル及びイミダ
ゾ−ル環中の第2級アミン官能基を不活性のシアノエチ
ル基で置換した1−シアノエチル−2−メチルイミダゾ
−ル、1−シアノエチル−2−フェニル−4、5−ジ−
(シアノエトルキシメチル)イミダゾ−ル、1−シアノ
エチル−2−フェニルイミダゾ−ルなどが好適に用いら
れるが、中でも1−シアノエチル−2−エチル−4−メ
チルイミダゾ−ルが最も好適に使用できる。エポキシ樹
脂系の成形体、IC封止樹脂やモ−ルド樹脂等に通常添
加されている無機充填材としては、シリカ、タルク、炭
酸カルシウム、アルミナなどが知られているが、本発明
のエポキシワニス組成物を構成する無機充填材として
は、特に絶縁性(誘電率、体積固有抵抗等)及び熱伝導
率、線膨張係数や価格の面からシリカ(高純度結晶性石
英)が最適である。
子径10μm以上の粒子の含有率が10重量%未満で、
粒子径10μm未満で1μm以上の粒子の含有率が90
%以上であるシリカ微粉末が特に好ましく、エポキシ樹
脂組成物中の前記シリカ微粉末の含有率は20〜40%
の範囲が好ましい。さらに、配合された上記のエポキシ
ワニス組成物を長期保存した場合に生じるシリカ微粉末
の沈降による粘度の低下を一層遅らすため、また積極的
に沈降を阻止するため、本発明の第2の組成ではドロマ
イト粘土微粉末を添加した。該ドロマイト粘土微粉末は
シリカ微粉末より平均粒子径が小さい粒子からなり、エ
ポキシワニス組成物に配合するシリカ微粉末の添加量の
3〜10重量%を添加する。これによって、配合したエ
ポキシワニス組成物中でのシリカ微粉末の沈降を防止し
長期間にわたって一定の粘度を保つことを可能にした。
の粒子が10重量%未満で、粒子径10μm未満で1μ
m以上の粒子が90重量%以上で構成されるシリカ微粉
末を、エポキシ樹脂、反応性希釈剤、酸無水物硬化剤、
イミダゾ−ル化合物促進剤とともにエポキシワニス組成
物中に20〜40重量%添加することにより、さらにド
ロマイト粘土をシリカ微粉末の添加量に対して外掛けで
3〜10重量%添加することにより、配合後の分散性と
粘度の経時変化をなくし、硬化後のワニスに十分な接着
強度、耐環境性、熱放散性を付与するとともに、振動の
激しい使用環境においても十分な耐クラック性を保持す
ることが可能になった。前述したシリカ(高純度結晶性
石英フィラ−)はその物性としての熱伝導率が8W/
(m・K)で、線膨張係数が0.4〜0.6×10-6で
あるため、前記エポキシワニスに前記重量%添加する
と、熱伝導率はシリカを含まない時の0.2から2〜3
W/(m・K)に増大し、線膨張係数はシリカを含まな
い時の80×10-6から50〜60×10-6に低下させ
る作用を有する。ドロマイト粘土はシリカとほぼ等しい
比重を有するため、シリカ微粒子より平均粒子径が小さ
いドロマイト粘土微粒子を添加することにより、これら
粒子が沈降する際にシリカ微粒子間にドロマイト微粒子
が浸入し、シリカ微粒子の凝集を妨げかつ長期保管後の
再分散を容易にする。
しながら具体的に説明する。表1に示すエポキシ樹脂、
反応性希釈剤、酸無水物硬化剤と硬化促進剤からなるエ
ポキシ樹脂分に、前記シリカ微粉末を内掛けで10〜5
0重量%添加したエポキシワニス組成物を配合し、それ
ぞれ図3に示すJIS C 2103に規定された1−
AIWφ1.6ストラッカ試験片にワニス処理し、最適
条件である130℃で5時間加熱してゲル化させ、その
後ポストキュアさせて試料を作成し、接着力を試験し
た。ワニス中のシリカ微粉末の含有率とストラッカ接着
力の関係を図4に示す。
20重量%未満では接着力が小さく20重量%から50
重量%までの範囲では接着力が大きいことが解る。表1
に示すエポキシ樹脂、反応性希釈剤、酸無水物硬化剤と
硬化促進剤からなるエポキシ樹脂分に表2に示す各種フ
ィラ−を量を変えて添加させた種々のエポキシワニス組
成物を配合し、それぞれを用いて図1に示した3相誘導
電動機のステ−タをどぶ漬けして、その後130℃で5
時間加熱してゲル化させ、その後ポストキュアさせて試
料を作成した。これら各試料に付着したワニス硬化皮膜
を外観的に観察しまた表面平滑性を調べるとともに、ス
テ−タ中央部とコイルエンドを切断しその断面を研磨し
てスロット内コイル及びコイルエンド中へのワニスの含
浸性を調べた。また、前記各種エポキシワニス組成物に
ついて図3の試験片を用いてそれぞれ前記ストラッカ試
験を行い接着力を試験した。これらの結果をまとめて表
2に示す。
1と前記従来例2による配合組成と同じエポキシワニス
を使用したものである。また、3種の比較例は添加する
シリカ粉末の粒径分布と添加量の適正範囲を決定するた
めに作成した試料であり、比較例3は図3に示したシリ
カ微粒子を50重量%添加した組成と同じエポキシワニ
スである。
さく、揺変成剤を添加しかつ配合直後の従来例2はワニ
ス付着厚みが30μmで接着力、含浸性そして表面平滑
性ともに良好であったが、従来例2と同じ組成で配合後
1週間経過した従来例3は、ワニス厚みが10μmに減
少し接着強度も充分な値は得られなかった。粒子径10
μm以上の粒子の含有率が30重量%以上であるシリカ
小粒粉末を30重量%添加した比較例1は含浸性は良好
であったが表面平滑性が不十分であった。シリカ粒子径
1μm以下の粒子の含有率が50重量%以上である、シ
リカ極微粒粉末を30重量%添加した比較例2は、形成
されたエポキシワニスの粘度が高くなりすぎるためコイ
ル内への含浸性が十分ではなかった。本発明で使用した
シリカ微粉末を本発明の含有率範囲を越えて50重量%
含有させた比較例3は、前記図3でも示したように十分
大きな接着力を示したが、エポキシワニスの粘度が高く
なりすぎるため含浸性が十分ではなかった。これらに比
較して、粒子径10μm以上の粒子が10重量%未満
で、粒子径10μm未満で1μm以上の粒子が90重量
%以上であるシリカ微粒粉末を30重量%添加したエポ
キシワニス組成物は配合後1日の実施例1及び配合後3
0日の実施例2ともにワニス付着厚み20μmを確保
し、接着力、含浸性そして表面平滑性の全てに関して良
好な結果を得た。
満で、10μm未満で1μm以上の粒子が90重量%以
上で構成されるシリカ微粉末を30重量%添加した実施
例1と実施例2はともに十分良好な特性を示したが、配
合後30日目ではシリカ微粉末の沈降が認められこれを
再分散するためにかなりの撹拌処理を行った。配合後3
0日という経過日数は十分長いもので、実用的に使用で
きるという点で満足できるものではあるが、更に取扱を
容易にするための分散性を増した実施例を以下に示す。
実施例1の配合に沈降防止剤即ち分散剤としてカルシウ
ムとマグネシウムの複合炭酸塩であり平均粒子径が2〜
10μmであるドロマイト粘土の微粉末(商品名マイク
ロド−ル:ヘキスト合成K.K.製)を添加して分散性
を高めた。 実施例3 ビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂 (商品名:エピコ−ト828) 100 重量部 反応性希釈剤 ブタンジオ−ルジグリシジルエ−テル 30 重量部 硬化剤 無水メチルハイミック散 115 重量部 硬化促進剤 1−シアノエチル−2−エチル−4− メチルイミダゾ−ル 0.2 重量部 シリカ微粉末 110 重量部 ドロマイト粘土微粉末 (商品名:マイクロド−ル) 5.5 重量部 実施例4 ビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂 (商品名:エピコ−ト828) 100 重量部 反応性希釈剤 ブタンジオ−ルジグリシジルエ−テル 30 重量部 硬化剤 無水メチルハイミック散 115 重量部 硬化促進剤 1−シアノエチル−2−エチル−4− メチルイミダゾ−ル 0.2 重量部 シリカ微粉末 110 重量部 マイクロド−ル粘土微粉末 (商品名:マイクロド−ル) 11 重量部
成物を配合し、その30日後におけるシリカ微粉末の沈
降の状態及び分散作業の難易度と、配合直後と配合後3
0日目のエポキシワニス組成物の接着力、含浸性及び表
面平滑性とを検討した。その結果によれば、マイクロド
−ルをシリカ微粉末の添加量に対して外掛けで5重量%
添加した実施例3では、シリカ微粉末の沈降は生じたも
のの容易に再分散でき、またマイクロド−ルをシリカ微
粉末の添加量に対し外掛けで10重量%添加した実施例
4ではシリカ微粉末の沈降は全く生じないことが認めら
れた。なお、実施例3、4ともに配合直後と配合後30
日目にワニス処理したものはそれぞれ良好な目的特性を
得た。本発明による機構的な効果を、隣接するエナメル
電線B間に付着し硬化したエポキシワニス接着剤Aの断
面により比較した。従来例3と実施例2について観察し
た結果を模式化して図5に示す。従来例3のエナメル電
線Bの表面に付着したワニスA′の皮膜は比較的薄く、
特に2本の電線の接触部C′表面でネッキング(くび
れ)が生じている。一方、実施例2のエナメル電線Bの
表面に付着したワニスAの皮膜は比較的厚く、2本の電
線の接触部Cの表面に於いてもなだらかな曲線を描きネ
ッキングは生じてなく、空隙を生じにくい皮膜が形成さ
れている。
未満で、粒子径10μm未満で1μm以上の粒子が90
重量%以上で構成されるシリカ微粉末を、エポキシ樹
脂、反応性希釈剤、酸無水物硬化剤、イミダゾ−ル化合
物促進剤とともにエポキシワニス組成物中に20〜40
重量%添加することにより、さらに前記エポキシワニス
組成物にドロマイト粘土をシリカ微粉末の添加量に対し
て外掛けで3〜10重量%添加することにより、エポキ
シワニスの粘度を高めまた配合後における該粘度の経時
変化を無くし、どぶ漬け処理後加熱硬化した絶縁コイル
等において、十分な接着強度、耐環境性や熱放散性を付
与するとともに、振動の激しい使用環境においても十分
な耐クラック性を保持することが可能になる。更に、シ
リカを無機充填剤として選択したことにより、硬化した
エポキシワニスの熱伝導率を高め線膨張係数を小さくす
る効果を得た。
る。
の平面図を示す。
させたワニスで処理して行ったストラッカ試験片の接着
強度を示す。
と本発明のワニスの状態を示す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂と、酸無水物硬化剤と、イ
ミダゾ−ル化合物促進剤と、シリカ微粉末により成る電
気機器のコイルなどの絶縁処理用のエポキシワニス組成
物において、 粒子径10μm以上の粒子が10重量%未満で粒子径1
0μm未満で1μm以上の粒子が90重量%以上である
粒度分布を有するシリカ微粉末が、前記ワニス中に内掛
けで20〜40重量%含有され、ワニスの付着厚さが均
一に厚くなりコイルの接着強度が上昇し、経時変化が著
しく低減されることを特徴とするエポキシワニス組成
物。 - 【請求項2】 請求項1記載の前記エポキシワニス組成
物において、更に、平均粒子径が前記シリカ微粉末より
小さいドロマイト粘土の微粉末が、シリカ微粉末の添加
量に対して外掛けで3〜10重量%添加されていること
を特徴とするエポキシワニス組成物。 - 【請求項3】 請求項1及び請求項2のいずれかに記載
の前記エポキシワニス組成物に、更に反応性希釈剤が5
〜15重量%の範囲で添加されていることを特徴とする
エポキシワニス組成物。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3までのいずれかに
記載のエポキシワニス組成物を、どぶ漬け処理などによ
ってコイルなど処理品に含浸或は付着させた後、100
〜150℃、好ましくは120〜140℃で4〜6時
間、好ましくは5時間加熱してゲル化させ、その後ポス
トキュアさせることを特徴とする前記エポキシワニス組
成物の使用方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29379793A JP3567334B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | エポキシワニス組成物とその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29379793A JP3567334B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | エポキシワニス組成物とその使用方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07126575A true JPH07126575A (ja) | 1995-05-16 |
| JP3567334B2 JP3567334B2 (ja) | 2004-09-22 |
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ID=17799285
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29379793A Expired - Fee Related JP3567334B2 (ja) | 1993-11-01 | 1993-11-01 | エポキシワニス組成物とその使用方法 |
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| JP (1) | JP3567334B2 (ja) |
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