JPS595092B2 - 樹脂含浸コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金型を用いないで、優れた硬化絶縁組織と良
好な外観を有する樹脂含浸コイルの製造方法に関するも
のである。

３５従来、乾式コイルは離型剤処理を行なつた金型にコ
イルを静置し、熱硬化性樹脂を真空含浸し、そのまま加
熱硬化して作るものである。

この場合樹脂の硬化はクラツクの発生を回避するために
長時間を費して行なわれている。この間金型ははずせな
いので、多くの金型を用意しておく必要がある。また、
樹脂としてエポキシ樹脂が多用されているので、その接
着性の優れていることが逆に型ばらしや金型の清掃に手
間を要し、さらに離型剤処理を施こさなけｎばならない
多くの欠点があつた。したがつて、この発明の目的は上
述のような製造上の諸問題を一挙に解消するものであり
、金型を用いないで、優れた硬化絶縁組織と良好な外観
１を有する樹脂含浸コイルの製造方法を提供するもので
ある。このような目的を達成するため、この発明は分子
中に重合性不飽和基を有する光硬化性樹脂と熱硬化性エ
ポキゾ樹脂を含む無溶剤ワニスをコイル１に含浸する工
程と、このコイルの表面（含む端面）に紫外線を照射す
る工程と、この照射後のコイルを熱硬化する加熱工程と
からなるものであり、以下実施例を用いて詳細に説明す
る。

まず、この発明に係る樹脂含浸コイルの製造方５法の各
工程について詳細に説明する。

６分子中に重合性不飽和基を有する光硬化性樹脂と熱硬
化性エポキシ樹脂を含む無溶剤ワニスをコイルに含浸す
る工程について光硬化性樹脂としては分子中に重合性不
飽和基２．を持つたブレポリマ一を対象とすることがで
きる。

例えば各種のエポキシ樹脂（たとえばビスフエノールＡ
ジグリシジルエーテル、ビスフエノールＦジグリジルエ
輪テル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ブロム
化ビスフエノールＡジグリジ３（ルエーテル、ノボラツ
クグリシジルエーテル、ポリアルキレンジグリジルエー
テル、などのグリシジルエーテル型のもの、フタル酸、
テトラヒドロフタル酸、およびヘキサヒドロフタル酸の
ジグリシジルエーテルのようなグリシジルエーテル型の
３．もの、脂環式エポキシ樹脂など）のモノ、ジ、トリ
、テトラ、（メタ）アクリル酸エステル、ポリエステリ
ポリオールのジ（メタ）アクリレート、不飽和ポリエス
テル樹脂、オリゴエステルポリカルガン酸とグリシジル
メタクリレートの付加物な Ｊどが挙げられる。またこ
のプレポリマ一にビニルモノマーたとえばグリコールの
ジ（メタ）アクリレート（たとえばエチレンジ（メタ）
アクリレート、プロピレンジ（メタ）アクリレート、ジ
エチレンジ（メタ）アクリレート、ネオペンテルジ（メ
タ）アクリレート）やポリオールのジ（メタ）アクリレ
ート（たとえばグリセリンのトリ（メタ）アクリレート
など）、スチレン、ジピニルベンゼン、ジアリルプタレ
ータ、ビニルピロリドン、ビニルトルエン、ジメチルス
チレン、酢酸ビニルなどを添加することができる。また
、光硬化性樹脂はプレポリマ一あるいはブレポリマ一に
モノマーを添加したものをそのまま使用することもでき
る。

さらに光硬化能を付与するために、光増感剤を配合する
ことは好ましい。この光増感剤としてはたとえばベンゾ
インのメチル、エチル、プロピルのエーテルのようなベ
ンゾイン系化合物、アントラキノンのようなキノン系化
合物、ジスルフイドのような硫黄系有機化合物、アゾビ
スイソプロットリンのようなアゾ化合物、さらには染料
などのように特定波長の光によつて励起されるものが使
用され、その添加量は通常０．５〜５重量部の配合でよ
い。また、熱硬化性エポキシ樹脂としては既述のものが
そのまま対象とされ、通常硬化剤として、たとえば酸無
水物（たとえば無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル
酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルメジツク酸
、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水コハク酸、無
水マレイン酸、無水ピロトリット酸、無水トリメリツト
酸など）、潜存性硬化剤（たとえば三弗化硼素のアミン
錯体、ジシアンジアミンなど）、さらにはアミン類があ
り、エポキシ樹脂に配合される。

また無醇剤ワニスは上述したように、分子中に重合性不
飽和基を有する光硬化性樹脂に熱硬化性エポキシ樹脂を
配合して得られる。

光硬化性樹脂の配合量が５重量％より少ない場合にはこ
の樹脂の重量に由る網目構造体中に熱硬化性エポキシ樹
脂を十分にトラツプすることがむづかしくなる傾向を示
す。光硬化性樹脂を単独でコイル処理用ワニスとして使
用することはもちろん可能であるが、絶縁組織として要
求される多岐にわたつた性能（機械的、電気的、耐熱性
、耐水・耐薬品性など）のバランスをワニス構成の部分
修正によつて行なうために、熱硬化性エポキシ樹脂との
共用を行なうことが好ましく、熱硬化性エポキシ樹脂の
配合量を１０重量部以上とするのが良い。０３）コイル
の表面部（側面および端面）（ＦＣ紫碍線を照射する工
程についてまず、複数の紫外線照射装置を用いてワニス
含浸コイルを紫外線で照射する構成を第１図に示すが、
この紫外線照射によつて光硬化性樹脂は迅速に重合反応
を起こし、この光硬化性樹脂は分子鎖が三次元的に発達
した網目構造を形成し硬化する。

この際、今一つのワニス成分である熱硬化性エポキシ樹
脂は紫外線照射によつては反応を誘発されることはない
。したがつて、ワニス性状は紫外線に暴露される部分が
、その紫外線の透過深さに対応した厚さで、光硬化性樹
脂の網目構造体中に熱硬化性エポキシ樹脂がトラツプさ
れたものになつており、外見は皮革状〜ガラス状を呈す
。この外見上の変化度合は主として光硬化性樹脂の配合
割合に由つており、この光硬化性樹脂の含有量の多いほ
ど硬いガラス状を呈するようになる。したがつて、ワニ
ス含浸コイルはそのコイル表面をすつぽりと固化樹脂層
で被われる。なお、第１図は、複数の紫外線照射装置を
用いてワニス含浸コイルを紫外線で照射する構成図であ
る。

１はワニス含浸コイル、２ａ，２ｂおよび２ｅはこのワ
ニス含浸コイル１のコイル表面１ａ１コイル端面１ｂお
よび１ｃを紫外線で照射するように配置した紫外線照射
装置、３は回転治具である。

まず、回転治具によつてワニス含浸コイル１のコイル表
面１ａが上になるように取付けたのち、ゆるやかに回転
すると、紫外線照射装置２ａはワニス含浸コイル１のコ
イル表面１ａの表面樹脂が固化状態になる。

一方、紫外線照射装置２ｂおよび２ｃはそれぞれワニス
含浸コイル１のコイル端面１ｂおよび１ｃの樹脂を固化
状にする。この場合、紫碍線照射装置２ｂおよび２ｃの
配置は光が直進するので、深さをもつたコイル端面１ｂ
および１ｃに充分に照射を行なうためのものである。ま
た、このワニス含浸コイル１の回転数は主として使用し
たワニスの粘度によつて適宜たれ落ちがなく、円滑にコ
イル表面のワニスが保たれる条件を求め選定すればよい
。また、紫外線照射時間は使用したワニスに配合した光
硬化性樹脂の配合量やその光硬化能およびこの紫外線照
射装置２ａ〜２ｅの出力や波長分布、または照射雰囲気
（空気中あるいは不活性ガスたとえばＣＯ２，Ｎ２など
）によつて変化するが、大略３０秒〜１５秒で十分目的
を達することができる。

また、この固化樹脂層をたとえば増大させ、より優れた
厚肉状の保護層を形成することも容易である。

この目的に対しては、初めに固化樹脂層を形成したワニ
ス含浸コイルに対し、そのコイル表面に、先の無溶剤ワ
ニスを必要量ふりかけ、前記と同様にして光照射すれば
よい。必要に応じてこの操作を複数回繰返えせばよい。
この際、ふりかけたワニスのコイル表面１ａでの均一化
を行なうために、たとえば膜厚調節治具（たとえばバー
コーナ一、ナイフコーナーなど）を使用しながら塗布量
を調節すると共に塗面をならす。たして、通常、コイル
表面に形成可能な固化樹脂層は約１５！！Ｌｍにもなる
。この場合、この固化樹脂層の値は無溶剤ワニスに配合
する光硬化性樹脂の配合量および紫外線強度によつてい
く分変動があるが容易に得られる。一方、コイル内部に
含浸しているワニスは未固化状である。Ｏ照射後のコイ
ルを熱硬化する加熱硬化工程につ０てこの加熱工程によ
つてコイル内部に存在する無溶剤ワニス中の光硬化性樹
脂成分を迅速に硬化させるために、有機過酸化物（たと
えばベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペル
オキシド、ジクミルパーオキシド、ターシヤリーハイド
ロパーオキシドなど）などのラジカル開始剤をたとえば
０．５〜３重量部をあらかじめ無溶剤ワニスに添加して
おくことが望ましい。

そして、通常の樹脂硬化条件たとえば炉温１００〜１８
０℃で２４〜５時間硬化させればよい。この硬化条件は
被処理コイルの熱容量を考慮して選定すればよい。なお
、第２図および第３図はそれぞれ複数の紫碍線照射装置
を用いてワニス含浸コイルを紫外線で照射する他の構成
図である。特に第２図はワニス含浸コイル１のコイル表
面１ａは紫外線照射装置２ａによつて照射し、コイル端
面１ｂおよび１ｃはこの紫外線照射装置２ａからの光を
反射鏡４ａおよび４ｂで反射させて照射するものである
。この場合には第１図に比べ、紫碍線照射装置２ｂおよ
び２ｃを省略することができるので、極めて省エネルギ
ー的に有利である。なお、この反射鏡４ａおよび４ｂの
レイアウトはコイル端面１ｂおよび１ｃにうまく光が反
射されるように角度調節によつて容易に行なうものであ
る。また、このコイル端面１ｂおよび１ｃをより強い光
で照射し、速硬化を行なうためにはたとえばコイル端面
１ｂ，１ｃと反射鏡４ａの間に凸レンズ（石英のものが
好ましい）を配置してもよい。また、第３図は反射鏡と
して凹面鏡５ａおよび５ｂを用いた場合である。

この場合、コイル端面１ｂおよび１ｅの形状がドーナツ
形の場合に極めて有効である。すなわち、コイル端面１
ｂおよび１ｃに集中的に光照射をする方が高効率であり
、 ｌ（凹面鏡５ａおよび５ｂは紫外線照射装置２ａか
らの垂直光を有効にコイル端面１ｂおよび１ｃに高強度
で光照射ができるように寸法や放抛線（曲率）を変化さ
せればよい。また、この凹面鏡５ａおよび５ｂは複数個
設置し、コイル端面１ｂおよび １，″１ｃに複数の集
光部を形成し、より迅速硬化させることができる。なお
、反射鏡４ａおよび４ｂ１凹面鏡５ａおよび５ｂは通常
のガラス性鏡の他に、紫外線を効率よく反射するために
、たとえば石英ガラスに金属（たとえばＡｌ，Ｃｒなど
）の蒸着Δ膜を形成したもの、あるいは鏡面加工をした
金属板（たとえばステンレス、アルミニウム、クロム）
を用いることもできる。また、第４図はコイル端面１ｂ
および１ｃの仕上りをより完全にするための樹脂仕上げ
処理機構２．を示す図である。

通常コイル端面１ｂおよび１ｅには耐熱性高分子材料に
よる紙、不織布、フイルムなどの絶縁薄葉材料の端が集
積されるため、薄葉材料の巻回により若干ギヤツプが生
じる。このため、コイル端面１ｂおよび１ｃには細かい
凸凹３（があり、ワニス処理によつて、この部分を平滑
にすることが重要である。例えば第３図に示す凹面鏡５
ａおよび５ｂからのスポツト状光束６ａおよび６ｃが照
射されていないコイル端面１ｂおよび１ｃでは例えば中
空のへら状の治具７を通じ前記３ｊ無溶剤ワニスを再供
給する。この場合、被処理コイルは回転しているから、
治具７から供給されたワニスはならされたのち、スポッ
ト状光速６ａおよび６ｂに暴露され均一化したまま固化
層をすみやかに形成することができる。
Ｖ（次に実施例によりさらに具体的に説明する。実
施例 １エポキシアクリレート（エピコート８２８１モ
ルとメタクリル酸２モルの付加物）１００重量部にベン
ゾインエチルエーテル４重量部を溶解させ光硬化性樹脂
とする。

エピコート８２８１００重量部にメチルテトラヒドロフ
タル酸８０重量部およびオクチル酸亜鉛５重量部を溶解
し熱硬化性エポキシ樹脂とする。

次に熱硬化性エポキシ樹脂１００重量部と光硬化性樹脂
２０重量部を溶解し、無溶剤ワニス組成物とする。そし
て、真空含浸タンク内に静置したコイル（外径２２？φ
、内径２０ＣＴ！ｌφ、長さ２５礪）にこの無溶剤ワニ
スを注人し、含浸処理を行なつた。そして、この真空含
浸タンクからこのワニス含浸コイルをとり出し、直ちに
回転治具にとりつけ、第１図に示す構成により紫外線照
射をした。なお、照射条件は次の通り。（イ）紫外線照
射装置２ａとコイル表面１ａとの距離−１０ＣＴｎ（ロ
）紫碍線照射装置２ｂおよび２ｃとコイル端面１ｂおよ
び１ｃとの間隔−１２（１−JモVＺ←う 回転数−２０
回転／分（ニ）雰囲気一空気中 （ホ）照射時間−４分 この照射工程を経たコイル表面１ａはワニス付着深さに
等しい約２ｍｍが、外観がゼリー状に固化していた。

また、コイル端面１ｂおよび１ｃも同様に固化していた
。次に、この照射コイルを１３０℃の炉中で８時間静止
状態で硬化させた。得られたコイルは極めて優れた匁観
を有した樹脂で包埋されたコイルになつた。実施例 ２ 実施例１と同様にしてワニス含浸したコイルを回転治具
に取付け、第２図に示す構成により紫外線照射をした。

照射条件は次の通りである。（イ）紫男線照射装置２ａ
とコイル表面１ａとの距離−１０ｃｍ（ロ）反射鏡４ａ
および４ｂの上端がコイル表面１ａの上面とほぼ同じに
なるようにコイル端面１ｂおよび１ｃ側に設置した。

（ハ）回転数−２０回転／分 （ニ）雰囲気一空気 （４）照射時間−６分 こうして得られたコイルはそのコイル表面１ａおよびコ
イル端面１ｂ，１ｃは実施例１と同等の匁観を呈するも
のであり、加熱硬化後のコイルも優れた樹脂包埋コイル
となつた。

実施例 ３ 実施例１と同様にしてワニス含浸したコイルを回転治具
にとりつけ、第３図に示す構成により紫力線照射をした
。

この照射条件は実施例２に準拠し、コイル端面１ｂおよ
び１ｃと反射鏡４ａ，４ｂの間にそれぞれ凹面鏡（外径
６？、焦点距離７Ｃ！１１）を置き、集光がコイル端面
に照射し、その照射時間は３分とした。こうして得たコ
イルはそのコイル表面１ａおよびコイル端面１ｂ，１ｃ
は実施例１と同様の碍観を呈する。次に加熱硬化後１の
コイルも優れた樹脂包埋コイルとなつた。実施例 ４実
施例１と同様にしてワニス含浸コイルを回転治具にとり
つけ、第４図に示す構成より紫外線照射をした。

この照射は実施例３に準拠し、コイル１下部側のコイル
端面１ｂおよび１ｃに対して実施例１の無溶剤ワニスを
再供給しながら、ヘラでワニスをならすようにした。こ
のならされた付着ワニスは凹面鏡で集光した紫外線で照
射し、固形状にした。この操作は１回で十分に平滑端面
を形成〉することができ、照射は３分間行なつた。こう
して得られたコイルは実施例１と同様にして加熱硬化し
た。このコイルはコイル表面１ａはもとより、コイル端
面１ｂおよび１ｃが特に平滑な仕上がりになつた。以上
詳細に説明したように、この発明に係る樹脂含浸コイル
の製造方法によれば金型を使用することなしに硬化樹脂
で包埋したコイルを極めて容易に製造することができる
こと、コイル端面が極めて平滑な硬化層でおおわれるこ
と、コイル表面Ｊおよびコイル端面の固化樹脂層を形成
するための作業が極めて容易（例えばスイツチのオン・
オフ操作のみ）であること、コイルは厚肉状の固化層で
すつぽりと包埋されているので、硬化に際してワニス洩
れが無いため、多数の加熱処理が行なえること、加熱工
程を通し、揮散成分の発生は阻止されているので、組成
変動が無く極めて高性能の硬化樹脂組成を付与すること
ができると共に従来問題となつている悪臭発生の問題も
一挙に解消できること、また、照射工程を経たコイルは
その表面が厚肉状の固化樹脂で覆われており、その固化
硼旨工光硬化性樹脂の重合硬化した網目構造体中に熱硬
化性エポキシ樹脂がトラツプされたものであり、この熱
硬化工程を通じ、ワニス洩れは完全に阻止されているこ
と、熱硬化性エポキシ樹脂成分の揮発も阻止され、悪臭
発生の解消にもなること、このことはワニス成分の変動
が無いことであり、高性能の硬化組織を得ることができ
る。

また、一度に多数の被処理物を加熱炉中に搬入し硬化で
きるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数の紫外線照射装置を用いてワニス含浸コイ
ルを紫外線で照射する構成図、第２図および第３図はそ
れぞれ複数の紫外線照射装置を用いてワニス含浸コイル
を紫外線で照射する他の構成図、第４図はコイル端面の
仕上がりをより完全にするための樹脂仕上げ処理機構を
示す図である。 １はワニス含浸処理→イル、１ａはコイル表面、１ｂお
よび１ｃはコイル端面、２ａ，２ｂおよび２ｃは紫外線
照射装置、３は回転治具、４ａおよび４ｂは反射鏡、５
ａおよび５ｂは凹面鏡、６ａおよび６ｂはスポツト状光
束、７はへら状の治具、ｅはワニス含浸処理コイル１の
回転方向を示す矢印。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分子中に重合性不飽和基を有する光硬化性樹脂と熱
   硬化性エポキシ樹脂を含む無溶剤ワニスをコイルに含浸
   する工程と、このワニス含浸コイルの表面（含む端面）
   に紫外線を照射する工程と、この紫外線照射後のコイル
   を加熱し樹脂を硬化する加熱工程とを備えたことを特徴
   とする樹脂含浸コイルの製造方法。 ２ 無溶剤ワニスに含まれる上記光硬化性樹脂は少なく
   とも５重量部以上としたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の樹脂含浸コイルの製造方法。 ３ ワニス含浸コイルの表面（含む端面）に紫外線を照
   射する工程において、ワニス含浸コイルのコイル側面を
   水平状にして回転させながら、コイル側面の上部および
   コイル端面にそれぞれ設置した紫外線照射装置で照射す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂含
   浸コイルの製造方法。 ４ ワニス含浸コイルの表面（含む端面）に紫外線を照
   射する工程において、コイル側面の上部に紫外線照射装
   置を配置し、コイル端面への紫外線の照射には反射鏡を
   介して行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の樹脂含浸コイルの製造方法。 ５ ワニス含浸コイルの表面（含む端面）に紫外線の照
   射する工程において、コイル端面への紫外線の照射には
   １つまたは複数個の凹面鏡を用い、コイル厚さの部分を
   集中的に紫外線照射することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の樹脂含浸コイルの製造方法。 ６ ワニス含浸コイルの表面（含む端面）に紫外線を照
   射する工程において、コイル端面への紫外線の照射には
   １つまたは複数個の凹面鏡を用いる一包、凹面鏡からの
   集束光が照射されていないコイル端面に無溶剤ワニスを
   再供給することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の樹脂含浸コイルの製造方法。