特開 2019-56030 ワニス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-56030(P2019-56030A)

(43)【公開日】2019年4月11日

(54)【発明の名称】ワニス

(51)【国際特許分類】

   C08L 101/00 20060101AFI20190315BHJP

【ＦＩ】

   C08L101/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-179719(P2017-179719)

(22)【出願日】2017年9月20日

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137486

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 雅直

(72)【発明者】

【氏名】山本 明

【テーマコード（参考）】

4J002

【Ｆターム（参考）】

4J002AA001

4J002HA06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】十分な絶縁のための厚みと耐クラック性を確保したワニスを提供する。
【解決手段】このワニスは、樹脂と、平均粒子径の異なる２種類の麟片状の充填材を含み、平均粒子径の小さい充填材の平均粒子径が３００〜４００ｎｍであり、平均粒子径の大きい充填材の平均粒子径が１０〜２０μｍであり、平均粒子径の小さい充填材の比表面積が２００〜５００ｍ^２／ｇであり、平均粒子径の小さい充填材と平均粒子径の大きい充填材の比表面積の比が１．６〜２．７であり、充填材の充填率が７．０〜７．４重量％である、ことを特徴とする。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂と、平均粒子径の異なる２種類の充填材を含み、
平均粒子径の小さい充填材の平均粒子径が３５０±５０ｎｍであり、
平均粒子径の大きい充填材の平均粒子径が１５±５μｍであり、
平均粒子径の小さい充填材の比表面積が２００〜５００ｍ^２／ｇであり、
平均粒子径の小さい充填材と平均粒子径の大きい充填材の比表面積の比が１．６〜２．７であり、
充填材の充填率が７．０〜７．４重量％であることを特徴とするワニス。

【請求項2】

充填材が鱗片状である請求項１に記載のワニス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ステータコイルの絶縁材として利用可能なワニスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転機のステータコイルはエポキシ樹脂で真空含浸される。コイル絶縁を強化するには、エポキシ樹脂を厚くすればよく、それにはエポキシ樹脂に無機充填材を添加するなどの方策が講じられている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４−３７０１３５号公報

【特許文献2】特開平０７−２８６０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の技術ではワニスの厚みを厚くすれば絶縁性は良くなるが、反面、以下の問題が生じる。特許文献１では、水和アルミナを添加し難燃性や機械特性を改善しているが、難燃性を発揮するためにはワニス全体の６０重量％以上の添加が必要で、その結果、機械強度は改善されるが、可とう性及び耐クラック姓は劣り、熱衝撃や振動などでクラックが入る危険性がある。

【0005】

回転機は小型化や軽量化が求められているが、無機充填材を多く添加するため、ワニスの比重が大きくなり、ワニス付着量も多いため、製品自体が重くなる。

【0006】

特許文献２では、無機充填材の充填率は４５〜５３重量％（［ｗｔ％］）あり熱衝撃や振動等でクラックが入る。

【0007】

破砕もしくは球状充填材では、粒子径によらずワニスに添加すると、充填材が沈降してしまう問題がある。沈降を防止するために、破砕もしくは球状充填材と、比表面積の大きな充填材（以下、沈降防止材と呼ぶこともある）を用いる方法があるが、破砕もしくは球状充填材の添加量が少な過ぎると、沈降防止材の効果が得られない問題があった。

【0008】

本発明はこのような課題に鑑み、絶縁に必要な厚みを確保しつつ、可撓性、耐クラック性を確保したワニスを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記で述べたように、コイルの絶縁性と回転機の軽量化とを考慮すれば、ワニスを望ましい厚さとする必要がある。

【0010】

充填材を樹脂に加えることで、絶縁性は向上するが、充填率が高くなると粘度が高くなりワニスの厚みが増す。一方、充填材を加えることについて、充填材の沈降の問題が生ずる。充填材の沈降が生じれば、可撓性、耐クラック性に望ましくない影響を与える。

【0011】

まず、ワニスを好適な厚みとするには、充填率をある程度低い範囲で調整する必要がある。（充填率が高くなると粘度が高くなり、ワニスの厚みが厚くなるため）

【0012】

しかし、充填材１種だけを添加するだけでは充填材が沈降する。沈降防止のため、沈降防止材を加えても、所望の充填率（比較的低い）の範囲では効果がない。

【0013】

そこで本発明は、沈降防止材として機能する所定の粒子径をもつ２種類の充填材をつかい、かつ両充填材の比表面積の比及び粒子径の関係を調整するとともに、主剤である樹脂を含めたワニス全体に占める充填材の適切な重量比を追求することにより、所望の絶縁性、可撓性を得るに至った。

【0014】

すなわち、本発明に係るワニスは、樹脂と、平均粒子径の異なる２種類の充填材を含み、平均粒子径の小さい充填材（以下、充填材Ａと呼ぶこともある）の平均粒子径が３５０±５０ｎｍであり、平均粒子径の大きい充填材（以下、充填材Ｂと呼ぶこともある）の平均粒子径が１５±５μｍであり、充填材Ａの比表面積が２００〜５００ｍ^２／ｇであり、充填材Ａと充填材Ｂの比表面積の比が１．６〜２．７であり、充填材の充填率が７．０〜７．４重量％であることを特徴とする。

【0015】

このような構成とすれば、ワニスを好適な厚み（１００〜１５０μｍ）とすることができ、必要な絶縁性を確保しながら、充填材の沈降性、可撓性、耐クラック性を改善することができる。

【0016】

この場合、沈降をより効果的に防止するためには、鱗片状の形状である、充填材を使うことが望ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、以上説明した構成であるから、絶縁に必要な厚みを確保しつつ、可撓性、耐クラック性を確保したワニスを提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下本発明の一実施形態について表を参照して説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。

【0019】

＜ワニス＞
本実施形態のワニスは、樹脂と、平均粒子径の異なる２種類の充填材を含み、充填材Ａの平均粒子径が３５０±５０ｎｍであり、充填材Ｂの平均粒子径が１５±５μｍであり、充填材Ａの比表面積が２００〜５００ｍ^２／ｇであり、充填材Ａと充填材Ｂの比表面積の比が１．６〜２．７であり、充填材の充填率が７．０〜７．４重量％であることを特徴とする。

【0020】

充填材の添加量が少量であっても、添加する充填材全ての比表面積が大きく、沈降が起こりにくい。また、好適な組み合わせとして、充填材の充填率を７．０〜７．４［ｗｔ％］にすることにより、十分な絶縁厚みと耐クラック性を有することができる。さらに、充填材Ａと充填材Ｂの比表面積の比を１．６〜２．７にすることにより、充填材が沈降せず、撹拌容易性を有することができる。

【0021】

（樹脂）
この実施形態は、主剤である樹脂に充填材を添加した際の充填材の物理的な粒子径差等によってワニスの厚みと耐クラック性をコントロールしようとするものであるから、主剤である樹脂の種類は基本的に限定されない。

【0022】

（平均粒子径）
ふるい分け法を用い（ＪＩＳ Ｚ８８０１）、平均粒子径を求める。この平均粒子径を、顕微鏡法（ＪＩＳ Ｚ８９００−１）を用いて割り出した厚みで割ることによりアスペクト比を求める。アスペクト比から比表面積が割り出される。

【0023】

（充填材）
充填材としては、絶縁性向上のためにフィラーとして用いられるものを適用することができる。特に酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、ルチル、チタニア、ベリリア、ドロマイトのうちから選択される一又はこれらの組合せを用いることができる。

【0024】

（鱗片状）
自然界に存在する鱗片状の充填材を未加工のまま用いている。

【0025】

破砕もしくは球状の充填材では、粒子径によらずワニスに添加すると、充填材が沈降してしまう問題がある。沈降を防止するために、破砕もしくは球状の充填材と、比表面積の大きな充填材（沈降防止材）を用いる方法があるが、破砕もしくは球状充填材の添加量が少な過ぎると、沈降防止材の効果が得られない。

【0026】

上記のように充填材が、１種類だと沈降が起こるため、少なくとも沈降防止材を含め、２種類の充填材を添加する必要がある。また上記より、充填材が粒状であると沈降が起こるため、充填材は大きな比表面積を有する必要がある。

【0027】

好ましくは、沈降防止材を含めた全ての充填材を鱗片状とすれは、充填材が粒状である場合に対して沈降防止の効果を高めることができる。

【0028】

（比表面積）
ある物体について単位質量あたりの表面積である。充填材Ａの比表面積は２００〜５００ｍ^２／ｇがよく、２００ｍ^２／ｇ未満だと絶縁厚みが薄すぎて所望する絶縁性能が得られず、比表面積が５００ｍ^２／ｇより上だとワニスの厚みが大きくなりすぎクラックが発生する。

【0029】

（比表面積の比）
比表面積の比は１．６〜２．７が良い。比率が１．６未満だと充填材同士の粒子径差が小さく、沈降防止効果が無く、比率が２．７より上だと絶縁厚みが厚くなりすぎクラックが発生する。比表面積の比を１．６〜２．７にすることにより、充填材が沈降せず、撹拌容易性を有することができる。

【0030】

（充填率）
また、充填率は（充填材Ａ＋充填材Ｂの総重量）／（樹脂＋充填材Ａ＋充填材Ｂの総重量）×１００［ｗｔ％］によって求める。

【0031】

充填材の充填率は７．０〜７．４［ｗｔ％］が良い。充填率が７．０％未満だと、厚みが薄すぎて所望する絶縁性能が得られず、７．４［ｗｔ％］より高いと可撓性が失われる。充填材の充填率を７．０〜７．４［ｗｔ％］にすることにより、所望の絶縁厚み、可撓性、耐クラック性を有することができる。

【0032】

以上は、ワニスを以下の観点から評価した結果に基づく。

【0033】

（たわみ）
ワニスにより試験片（高さ４×幅１０×長さ８０ｍｍ）を作製し、上部及び下部を約１５ｍｍ切り取り、ＪＩＳ Ｋ６９１１−１９９５の曲げ強さ及び曲げ弾性率にて、試験片破断時のたわみを測定した。たわみが３５ｍｍ未満では、可撓性、耐クラック性が十分ではなく、３５ｍｍ以上とすることにより所望の可撓性、耐クラック性が得られる。

【0034】

（沈降性）
試験片（１２．５角×高さ１２０ｍｍ）を作製し、上部及び下部を約１５ｍｍ切り取り、ＪＩＳ Ｋ７１１２−１９９９のＡ法（水中置換法）により密度を求め、沈降性として（下部の密度）／（上部の密度）を計算した。沈降性は１．００が理想的であるが、沈降性が１．０３より高いと、可撓性、耐クラック性に問題が生じる。

【0035】

（厚み）
ＪＩＳ Ｃ２１０３−２０１３の塗膜の付き方より測定を行った。厚みが１００μｍ未満なら、所望の絶縁性が得られず、１５０μｍを越えると、可撓性、耐クラック性に問題が生じる。

【0036】

実施例
以下、本発明の実施例及び比較例を、表１〜４を参照しつつ説明する。
（ワニス）

【0037】

［実施例１］
樹脂成分として、エポキシ樹脂の主剤（三菱化学製 ｊＥＲ８０６）、硬化剤（三菱化学製 ｊＥＲ８７１）、硬化剤（新日本理化製 リカシッドＤＤＳＡ）、促進剤（旭化成イーマテリアルズ製 ノバキュアＨＸ−３７４２）を配合比（ｐｈｒ）１００対１２０対２４０対１で混合したものを用いた。充填材ＡはＳｕｋｇｙｕｎｇ ＡＴ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製 シリカ ＳＧ−ＨＳ３００を用いた。充填材Ａの平均粒子径（以下単に粒子径とする）３５０±５０ｎｍである。また、充填材Ｂは日本アエロジル製 アエロジル ＃２００を用いた。充填Ｂの粒子径は１５±５μｍである。以下の実施例も同様である。

【0038】

そして、樹脂、比表面積が５００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積３００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．７で混合しワニスを得た。

【0039】

充填材Ａと充填材Ｂの比表面積の比（以下単に比表面積の比とする）は１．７であり、充填率は７．１であり、沈降性は１．００であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは１４２［μｍ］であった。

【0040】

［実施例２］
樹脂、比表面積が５００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積２５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．５で混合しワニスを得た。比表面積の比は２．０であり、充填率は７．０であり、沈降性は１．００であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは１２５［μｍ］であった。

【0041】

［実施例３］
樹脂、比表面積が４００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積２５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．８で混合しワニスを得た。比表面積の比は１．６であり、充填率は７．２であり、沈降性は１．００であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは１１５［μｍ］であった。

【0042】

［実施例４］
樹脂、比表面積が４００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積１５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．６で混合しワニスを得た。比表面積の比は２．７であり、充填率は７．１であり、沈降性は１．００であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは１０８［μｍ］であった。

【0043】

［実施例５］
樹脂、比表面積が２００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積１００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．８で混合しワニスを得た。比表面積の比は２．０であり、充填率は７．４であり、沈降性は１．０１であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは１０４［μｍ］であった。

【0044】

［比較例１］
樹脂、比表面積が６００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積２５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．９で混合しワニスを得た。比表面積の比は２．４であり、充填率は７．３であり、沈降性は１．０３であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは１６３［μｍ］であった。

【0045】

［比較例２］
樹脂、比表面積が５００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積１５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．９で混合しワニスを得た。比表面積の比は３．３であり、充填率は７．３であり、沈降性は１．００であり、撓みは１２［ｍｍ］であり、厚みは１５７［μｍ］であった。

【0046】

［比較例３］
樹脂、比表面積が４００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積３００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．８で混合しワニスを得た。比表面積の比は１．３であり、充填率は７．２であり、沈降性は１．０５であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは１１８［μｍ］であった。

【0047】

［比較例４］
樹脂、比表面積が４００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積２５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．４で混合しワニスを得た。比表面積の比は１．６であり、充填率は６．９であり、沈降性は１．０３であり、撓みは３５［ｍｍ］以上であり、厚みは８１［μｍ］であった。

【0048】

［比較例５］
樹脂、比表面積が４００［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積１５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対３．１で混合しワニスを得た。比表面積の比は２．７であり、充填率は７．５であり、沈降性は１．０７であり、撓みは１６［ｍｍ］であり、厚みは１５５［μｍ］であった。

【0049】

［比較例６］
樹脂、比表面積が１５０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ａと、比表面積８０［ｍ^２／ｇ］の充填材Ｂを重量比で、１００対５．０対２．６で混合しワニスを得た。比表面積の比は１．９であり、充填率は７．１であり、沈降性は１．０７であり、撓みは１７［ｍｍ］であり、厚みは７９［μｍ］であった。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】