JPS61232504A - 絶縁被覆用粉体組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術の分野 本発明は、電線に被覆材として適用され、電線のための
電気絶縁材として、特に高耐熱級使用領域において役立
つために有用な粉体に関する。

背景の技術 代表的には、変圧器と電動機に使用されているような電
線は有機溶剤に溶かしたエナメルにより絶縁されてきた
。しかし有機溶剤の使用は健康、火災および空気汚染の
危険を含むことがあり得る。

そのような問題を避けるために、電線をその代りに、例
えば、クラフト紙により絶縁することもできたが、その
ような方法は一般に遅くかつ高価につき、巻線のかさを
増して望ましくない。しかも、高温度使用領域、例えば
１８０℃以上の領域には使用しようとしてもそれはでき
なかった。

高耐熱エナメル類のうち、最も普通のものはポリエステ
ル系のものであり、そして特にポリエステルアミドやポ
リエステルイミドのような変性ポリエステルである。そ
のような材料はその有効な電気絶縁性、物理的靭性およ
び熱と溶剤に対する抵抗性、それに加えて適当なコスト
などのために大きな効用を有することを証明したが、前
記の不利な諸点はそのようなエナメル類の使用に欠点と
して留１つている。

従って、電気導体に被膜型の絶縁材を加工するための溶
剤不要の方法を使用することが望ましいと考えられた。

そのような加工のための主要な無溶剤法の一つは粉体塗
料を使用する。現在、既に知られている粉体系はエポキ
シまたはポリエステル樹脂を基材とするものが代表的で
あり、かくして多くのエナメル類と同等の絶縁系を与え
ることができた。例えば、そのようなエポキシ系の粉体
の一つであって、並はずれて商業的に採用されてぎたも
のは米国特許第４，２６７．３００号に開示されている
ものである。同様に、他の一つは米国特許ｍ　４．４８
６．５５８号に開示されている。しかしそのような組成
物は基材とするポリマー組成物の故に約１６０°Ｃ以下
の耐熱等級に限定される。約１６０℃以上の温度では、
これらの組成物からの被覆材はその中にひび割れを形成
して、その結果絶縁破損を生じる。さらに耐熱等級の粉
体電線塗料が非常に望ましいが、発明者の知るかぎりで
はそのようなものは市販されていない。

上記と著しく対照的に、発明者は５員イミド環とイソシ
アヌレート環構造の高耐熱性を無溶剤粉体塗料系の利点
および経済性と結びつげる、ある組成物を発見した。

この組成物は、芳香族二塩基酸と脂肪族グリコールから
製造される固体のカルざキシル基を末端とするポリエス
テル樹脂、ジアミドジアジド、およびトリグリシジルイ
ソシアヌレートの組合せに基づ（。これに関して、本発
明の組成物は従来のエポキシ樹脂を含有する必要がない
のに、その比較的速やかなエポキシド／−カルざキシル
反応は、エポキシ樹脂／無水物粉体系に知られている速
硬化性と比べて勝るとも劣らないことが指摘されねばな
らない。

前記のジアミドジアジドをエナメル用のポリエステル成
分として使用することは米国特許第４．１４５，３３４
号、同第４，１４５．３５１号および同第４．３６２，
８６１号に開示されている。さらに、このジイミドジア
シドはホットメルト接着剤系におけるポリエステル成分
としてかつて開示された。すなわち米国特許第４．０３
８．２５４号および同第４，０７５，１７９号において
開示された。その上、そのジイミドジアシドは、米国特
許第４，１１７，０３２号、同第３．８５３．８１７号
および同第４．２５３，４３５号において、電線被覆用
粉体の製造に使用されるポリエステルイミドの一成分と
して開示されたことがある。

この従来の技術において、ジイミドジアシドは、別個の
化学成分として使用されるよりも、むしろポリエステル
中に共重合されると教示されている。

別個の成分として使用すれば配合の適応性をよく広げる
ことができる。その上、ポリエステルの主鎖からイミド
結合を除（ことは生成する粉体の流動性を豊かにする。

それはそのような結合がポリエステルの溶融粘度を増加
させるからである。さらに１だ、そのような結合の除去
は、従来利用可能であったものより高い分子量のポリエ
ステルの使用を許し、その結果最終的被覆の適応性を大
にする。

発明の開示 本発明によれば、電線上で溶融しかつ硬化させられると
き、電線上に熱安定性の電気絶縁被覆を調製するに適す
る粉体組成物が与えられる。その組成物は有効量のカル
ボキシル基を末端に有するポリエステル樹脂（好ましく
は芳香族二塩基酸と脂肪族グリコールから誘導されたも
の）、有効量のジイミドジアシド、および酸官能基と反
応するために有効量のトリグリシジルイソシアヌレート
の混合物から成る。

この組成物が電線上に溶融被覆すると、その電線が変圧
機、電動機などに電気絶縁材として使用されるとき、優
れた熱安定性を示すことができる。

本発明の詳細な説明 本発明の新規な粉体は１ず第一に、少なくとも１種の芳
香族二塩基酸と少なくとも１種の脂肪族グリコールから
誘導される固体のカルボキシル基を末端に有するポリエ
ステル樹脂から成る。広い範囲のグリコールを使用する
ことができる◎例えば、エチレン、ゾロピレン、ブチレ
ンその他の各グリコールが含まれる。同様に、多数の二
塩基酸が作用することができ、例えば、アジピン酸、ア
ゼライン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸な
どがこれに含まれる。少量の脂肪族二塩基酸は有害でな
い。一つの好ましい配合はカルボン酸官能基を末端に付
けた低分子量のイソフタレートテレフタレートネオペン
チルグリコールポリエステルであり、チパ・ガイギー社
（Ｃ１ｂａ　Ｇｅｉｇｙ　）から［アラコー）３００３
Ｊ（Ａｒ　ａｋ　ｏ　ｔ　ｅ　３００３”）として市販
されている。

ポリエステル成分の分子量は好ましくは約ｉ　ｏ、ｏ　
ｏ　ｏ以下であって、溶融加工、例えば押出し技術によ
る加工に適する溶融粘度を与え、そして通常の条件下で
粉砕可能な心融物を生成する可能性を備えるべきである
。もつともそれより高い分子量のものも、例えば極低温
粉砕技術により使用することができる。

約２．０００以下の分子量では、被膜の可撓性が満足で
きない水準にまで一般に減じられる。

本発明の粉体の第二成分はジイミドジアシドであり、こ
れはトリカルボン酸無水物とジアミンの反応生成物から
得られる。極めて好ましい無水物の一例は無水トリメリ
ット酸である。これと他の無水物、例えば無水フタル酸
、ピロメリット酸二無水物、ペンゾフエノンニ無水物な
どとの配合物も使用することができる。

代表的でありかつ好ましいジアミンはメチレンシアニリ
ンである。さらにアゾジョーン（Ｕｐ、Ｈａｈｎ）社か
ら市販の［キュリセ：／　１Ｑ　３　Ｊ　（”　Ｃｕｒ
ｉｔｈａｎｅ１０３”）の商品名で知られているメチレ
ンジア二ＩＪンの異性体混合物も受は入れられる。また
その他のアニリン誘導体、例えばジアミノジフェニルス
ルホン、フェニレンジアミン、ジアミノベンゾフェノン
、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルス
ルフィドなども同様に受は入れられる。

第三の成分はトリグリシジルイソシアヌレートであり、
このものは本発明の粉体に優れた加工性とその他の特性
、例えば溶融加工特性、反応性および熱安定性、を与え
る。その他のエポキシ化合物もこれと組合せて使用する
ことができる。例えば、ノざラックエポキシ化合物、ビ
スフェノールＡエビクロロヒドリン誘導体、脂環式エポ
キシ化合物などである。しかしこれらの化合物の添加は
本発明の粉体の熱安定性を減じる傾向があり得る。

ジイミドジアシドは、所望の熱安定性を得るためには少
なくとも５重量俤の濃度で存在する必要がある。約４０
重量％以上の濃度では、本発明の粉体の溶融粘度が高ま
って、溶融加工が困難になる。ポリエステル成分のジイ
ミドジアシド成分に対する比が粉体塗料の溶融粘度と完
全硬化した被膜の可読性を決定する。

イソシアヌレートは、エポキシド官能基の全酸官能基に
対するモル比の約０．８から約１．５までに存在すべき
であって、好ましくは前記モル比の約１．２５である。

本発明の好ましい態様において、最適成分濃度が使用さ
れる場合には、従来エポキシド／カルざン酸の相互作用
を促進することが知られている従来の触媒は不必要であ
る。その反応系自身が自己触媒作用を有するからである
。（前記の触媒は一般に電気的特性に有害な作用を肩す
る。）もし触媒が必要と居われる場合には、オクタン酸
第−スズのような第一スズ塩が特に代表的例として挙げ
られる。

本発明の粉体には顔料または充填材を使用しないことが
望ましい。それはそのような成分が電気的特性に有害に
作用する傾向があり得るからである。さらにまた、ジイ
ミｒシアシト成分は得られる被膜に典型的黄色を与える
ので、従って顔料による着色の必要がない。もし顔料が
望まれる場合には、チパーガイイー社（Ｃ１ｂａ−Ｇｅ
ｉｇｙ　）から市　販されている［クロモフタール・レ
ッド−３ＢＪ（”　Ｃｒｏｍｏｐｈｔａｌ　Ｒｅｄ　−
３Ｂ”）のような材料または酸化鉄を、好ましくは本組
成物の５重量％を超えない濃度で使用することができる
。

当業界において従来慣用であるように、本発明のものの
ような粉体は流れ調整剤を含むことが好ましい。適当な
流れ調整剤の一例は、ミネソタ・マイニング・アンド゛
マニファクチュアリング社（Ｍｉｎｅｓｏｔａ　Ｍｉｎ
ｉｎｇａｎｄ　ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏｍｐａ
ｎ７　）から市販されている”ＦＣ−４３０”のような
過７ツ化炭化水素型のものである。さらに、「モダフロ
ー」（Ｍｏ　ｄａ　ｆｌ　ｏｗ″、モンサンド・ケミカ
ル社Ｍｏｎ５ａｎｔｏ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　）型の薬剤
（２−エチルへキシルアクリレートとエチルアクリレー
トの共重合体）が有効であり、そして好筐しくに約０．
１から約２．５１での重量％濃度で使用され、特に約１
．５％が好ましい。発明者はまた過フッ化炭化水素剤と
「モダフロー」型との配合物が有効であり、そして実際
に好ましいものであることを発見した。

上記のような薬剤は一般に硬化した被覆中のピンホール
の形成を最小にする傾向がある。それにも拘わらず、最
初の被覆中に形成されたすべてのピンホールの上に二回
目の被覆を施すことが望ましいこともある。

本発明の粉体はまた、貯蔵および輸送中に粘着する傾向
を防止するために、そしてまた粉体の流動化を良好にす
るために微粉化したシリカと混合することが好ましくか
つ従来も行なわれていることである。

典型的な被覆作業においては、被覆される電線を洗浄し
てから、普通の室温で静電的に帯電した粉体の雲霧を通
過させ、その後粉体で被覆された電線を十分な温度に加
熱して粉体を溶融しかつ硬化させる。

配電用および電力用変圧器のある大規模製造業者は将来
採用する予定の絶縁被覆を選別するために加熱衝撃試験
と呼ばれる試験を使用する。この試験では、長さ１０〜
１４インチの被榎電巌試料を、曲げる方向における試料
の厚さの４倍の直径を有するマンドレル上で９０°の角
度に曲げ、そして試料の第二の部分をそのマンドレル上
で反対方向に９０’曲げる。さらに他の試料を少なくと
も４回９０°に曲げて、試料のその他の特性につき選別
する。もしその電線が真四角または丸いものでなければ
、１本の電線を最大厚さの方向に曲げてから、他の１本
を最小厚さの方向に曲げる。

この場合も各電線の厚さの４倍の直径を有するマンドレ
ルを使用して行う。

次に各試料を１７５°Ｃのオーブン中に３０分間置く。

室温に冷却した後、被覆をひび割れについて検査する。

何か眼に見えるひび割れがあれば落第とする。この試験
において、特定の粉体の被覆の厚さの範囲も試験される
。その試験に際して眼に見えるひび割れのない最も厚い
被覆がその試料の品質の指標である。配電用並びに電力
用変圧器のある主要製造業者は、全部で少なくとも約７
ミルの厚さ、すなわち、３．５回塗布の厚さでこの試験
を合格する材料に強い好みを示している。

本発明を以下の非限定的実施例によりなお一層詳細に説
明する。・実施例中のすべての部は特に指定されなけれ
ば重量部である。

実施例１ １重量％の”ｒｅ−４３０″を含有する９２０部の「ア
ラコート３００３　Ｊ　（”　Ａｒａｋｏｔｅ　３００
３”）の溶融混合物を１８０部のジイミドジアシド（２
モルの７壓水トリメチツト酸と１モルのメチレンジアニ
リンの反応生成物）と共に２００°Ｃで作った。

溶融混合は従来慣用の二軸スクリュー押出機中で行われ
た。溶融混合の前に、ジイミドジアジｒを慣用のハンマ
ーミルを二回通してその粒子の大ぎさを減少させ、ポリ
エステル中に十分な分散または溶解を確実にした。ジイ
ミドジアシドを予め分散したポリエステルを次にトリグ
リシジルイソシアヌレート″’ＦＴ−８１０”（チバー
ガイギー社より市販）と、１１３６部の予備分散物と１
７０部のイソシアヌレートの割合で、さらに３０部の「
モジフロー川Ｊ　（”　ＭＯｄｉｆｌｏｗ　１１”、　
モアーｔｊ７ト・ケミカル社より市販の流れ調整剤の商
品名）と共にトライブレンドした。

仕上った混合物を次に再び慣用の二軸スクリュー押出機
に１２５℃で通して、その後に得られた溶融物を冷却さ
せてから、通常の仕方で、ハンマーミルを通して粉砕し
て粉体を作った。その粉体は、従来の熱板法で２０４℃
において測定されると、約３０秒のデル化時間を有して
いた。グル化時間は約１５秒から９０秒までの範囲内に
、好ましくは約２５秒から４０秒までの範囲内に、なけ
ればならない。粒子の大きさに関しては、４２チの粒子
が４００メツシユふるいを通過し、６４チが３２５メツ
シユふるいを、８８チが２００メツシユふるいを、そし
て１００％が１４０メツシユふるいを通過した。粒子は
被＆の問題を最小にするため約１００メツシユより大き
くあってはならない。また平滑な塗膜を得るために最も
適するには少なくとも約５０俤が３２５メツシユふるい
を通過する必要がある。

次に上記の粉体を８０Ｘ２４０ミルの長方形のアルミニ
ウム線に静電流動層を使用して塗布し、次いでその電線
を一連のオープンを通過させることにより溶融／硬化さ
せて平滑な複機を施した。

静電層は１００８ＣＦＨの空気流を有し、層電圧は７１
　ｋＶであり、１０　ｐｐｍの湿分の空気で操作された
。オーブン系は３区域に別れる５フイートの赤外ヒータ
ーを使用した。第１区域ｒｉ４００−６００’Ｆ、第２
区域は５００−７００１、そして第３区域は６００−８
００°Ｆ’に維持された。その後に６００°Ｆ’の１５
フイートの空気衝突炉が続いた。オープンを通過する線
速度は電線につぎ２０フイ一ト／分であった。その結果
の塗料付着量は第一の試料では合計７ミルであり、第二
の試料では合計１２ミルであった。

かくして得られた被覆電線は１０−１２ミルで１７５°
Ｃの加熱衝撃試験に合格し、５０００−６０００ボルト
の耐電圧を示し、１５０℃で３チの誘電正接を有し、そ
して本質的に被膜中の空隙またに気泡を有しなかった。

このデータは明らかにその被膜が変圧器絶縁体としての
有用性を持つことを示している。

本実施例の被膜の熱重量分析Ｆｉ３５０℃近くの温度に
おいて５ｑ６重量損失を示し、明らかにその組成物が１
８０°−２００°Ｃの熱酸化安定度を有することを示し
た。さらに、２００℃において４．５００時間以上に亘
る試料のオーブン老化試験の結果は、被膜の変色もなけ
れば誘電破損もない、すなわち、被膜中にひび割れが形
成されなかったので、これまた熱酸化安定性を証明した
。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）有効量のカルボキシル基−末端ポリエステル樹脂
   、有効量の少なくとも１種のジイミドジアシドおよび有
   効量の少なくとも１種のトリグリシジルイソシアヌレー
   トの混合物から成ることを特徴とする粉体組成物であつ
   て、前記組成物を電線上で溶融しかつ硬化させることに
   より電線上に熱安定性の電気絶縁被覆を施すために適す
   る粉体組成物。
2. （２）ポリエステル樹脂が少なくとも１種の芳香族二塩
   基酸と少なくとも１種の脂肪族グリコールから誘導され
   る、特許請求の範囲第１項に記載の粉体組成物。
3. （３）ジイミドジアシドが少なくとも１種のトリカルボ
   ン酸無水物と少なくとも１種のジアミンとの反応生成物
   から誘導される、特許請求の範囲第１項に記載の粉体組
   成物。
4. （４）前記無水物が無水トリメリット酸であり、かつ前
   記ジアミンがメチレンジアニリンである、特許請求の範
   囲第３項に記載の粉体組成物。
5. （５）ジイミドジアシドが組成物の約５重量％から約４
   ０重量％を構成する、特許請求の範囲第１項の粉体組成
   物。
6. （６）ポリエステル樹脂のジイミドジアシドに対する重
   量比が少なくとも約０．９〜１である、特許請求の範囲
   第１項の粉体組成物。
7. （７）前記イソシアヌレートがエポキシド官能基と全酸
   官能基とのモル比の約０．８から約１．５までに存在す
   る、特許請求の範囲第１項に記載の粉体組成物。
8. （８）前記モル比が約１．２５である、特許請求の範囲
   第７項に記載の粉体組成物。