JPS6241410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は樹脂成形されるコイルの製造方法に
関するものである。

従来から広く用いられている樹脂成形コイルの
製造方法は金型を用いた方法によるものである。
この方法は、金型内にコイルを静置し、エポキシ
樹脂などの樹脂（無溶剤ワニス）を含浸注型して
加熱炉中で硬化させた後、金型を取りはずし樹脂
成形コイルを得るものである。従つてこの方法で
は、コイル製造工程の最終段階まで高価な金型が
使用されたままで製造されるので、多数の金型を
用意しておく必要があり、極めて不経済である。
このことは多機種少量生産の場合特に顕著であ
る。さらに金型には、使用の都度離型剤を塗布す
るなど離型処理をしなければならないし、型ばら
しや再組立てなど煩雑な作業が多くあり、著しく
作業能率を低下させるなど欠点のあるものであつ
た。

このため、上記金型を使用せずに樹脂成形コイ
ルを合理的に製造する方法の出現には強い要望が
あり、このような要望を満たすために、例えば樹
脂含浸されたコイルを熱収縮フイルムでカバーす
る方法や、上記コイルにワツクスなどの固形状物
質を溶融して塗布する方法、さらには上記コイル
を回転させながら樹脂を硬化させる方法などが試
みられている。これらの製造方法はいずれも含浸
後コイルから流れ落ちる樹脂をどのように防ぐか
という問題に対処しようというものであるが、そ
れぞれ次に示すような欠点を有しており、広く実
用化されるまでには至つていない。その理由は、
コイルの含浸注型に使用される樹脂の特性のう
ち、特に加工作業面に要求される低粘度で、長い
可使時間を有するという特性より由来する制約が
上記改良技術では、コイルから樹脂洩れを防止す
ることができない点にある。

すなわち、コイル含浸注型用の樹脂は、電線や
各種の薄葉絶縁材などの構成要素からなる組織の
微細な空間隙を完全に、しかも短時間に満すこと
が要求されるから、低粘度であることが重要であ
る。さらに金型の省略を具現しようとするもので
あるから、被処理コイルは一般に多量の樹脂を満
した槽内で全含浸されることになり、適用される
樹脂としては繰返しの使用が安定した作業下で行
なわれることが重要で、かつ、長い可使時間を有
するものでなければならない。ところで、低粘度
化のためには反応性希釈剤を配合するシステムが
あるが、この反応性希釈剤を多量に添加すると硬
化物特性が悪くなり、例えばもろくて亀裂が生じ
易く、また熱変形温度が低下するなどの好ましく
ない傾向をもつようになる。従つて、希釈剤は添
加しないか、添加するとしても少量にし、樹脂自
体を中温程度に加熱することによつて低粘度にす
ることが多い。しかし、この場合には、可使時間
に対しては相反した条件がもち込まれたことにな
り、樹脂は短時間で増粘し、繰返しの使用ができ
なくなる。樹脂には通常硬化促進剤が配合されて
いるが、上記のような事態を避けるため、高温で
促進作用が生ずるような反応促進剤を用いるシス
テムとしている。しかしながら、このようなシス
テムでは当然樹脂の硬化反応は高温・長時間を要
するから、被処理コイルの大きい熱容量という条
件と相まつて加熱硬化時には樹脂の粘度が著しく
低下し、コイルから樹脂が洩れることを防止する
のは極めて困難になり、上述したような改善策を
もつてしても完全に樹脂の洩れを防止するまでに
は到底達するものではない。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、所望の性質を有す
るように配合調整された樹脂を製造工程の各段階
に活用することにより、金型を用いることなし
に、含浸されたコイルから樹脂が洩れることのな
い樹脂成形コイルが容易に製造できる方法を提供
することを目的としている。

すなわち、この発明に用いられる樹脂の性質及
びこの樹脂を用いた樹脂成形コイルの製造工程の
骨子とするところについて説明すれば、まず、樹
脂の性質としては中温加熱によつて易液状化し、
中温域より低い温度の低温度（例えば常温域）で
は難流動性ないし半固形状を呈するような樹脂で
あつて光硬化性を有する樹脂を用いる。次に製造
工程としては、上記樹脂を充満した含浸槽などを
用いてコイルを中温加熱下で樹脂含浸（以下これ
を工程Ａという）させた後、樹脂を低温域まで冷
却（以下これを工程Ｂという）し、次いで紫外線
照射を行つて表面層を硬化（以下これをB′工程と
いう）し、さらに加熱することによつて樹脂全体
の硬化処理（以下これをＣ工程という）を行うこ
とによつて樹脂成形コイルを得るものである。

なお、この発明に好適に用いられる樹脂組成物
の例としては、低温域で固体の酸無水物を硬化剤
としたエポキシ樹脂に、光硬化性のモノマー又は
プレポリマー、あるいはモノマー及びプレポリマ
ーの混合物を15〜45重量％加え、さらに上記エポ
キシ樹脂の硬化促進剤と、上記光硬化性のモノマ
ー及び／又はプレポリマーの増感剤とをそれぞれ
少量ずつ添加し、低温域ではグリース状を、中温
域では低粘度液状（例えば100℃以下では10ポア
ズ以下）を呈する樹脂（無溶剤ワニス）系が、樹
脂成形コイルに要求される耐熱性、耐絶縁性、耐
力・耐摩耗性などの諸特性、あるいは価格の低廉
な点などを総合的に判断した場合、代表的なもの
として挙げられる。

次にこの発明を具体的かつ詳細に説明する。工
程Ａでは、上記樹脂組成物はほぼ60〜100℃に加
熱することによつて易液状化して低粘度となるも
のを用いればよく、コイルへの樹脂含浸性は良好
である。そして、この程度の中温加熱条件におい
ては樹脂の貯溜槽内寿命の面からは高温で促進作
用を有するものを樹脂成分の硬化促進剤として利
用すればよく、樹脂の槽内寿命を長くすることは
容易である。

次に、工程Ｂにおいては、樹脂が上記のような
特徴を有するものであるから、樹脂槽内では全体
の樹脂は硬化剤である酸無水物が冷却されること
により極微粒状となつて析出されることに由来
し、樹脂系としてはグリース状を呈しているの
で、含浸コイルを槽外に取出しても樹脂が洩れ出
てくることは完全に防止できる。なお、このと
き、コイル表面層のグリース状樹脂を必要によ
り、均一に平らな面にしたり、あるいは、本来樹
脂が付着しない方がよい部分（例えばコイル内面
部など）から付着樹脂を除去するなどの部分修正
は上記のように樹脂洩れがない状況を具現してい
るので容易に行なうことができる。

次いで、ここで以下説明する工程B′を挿入す
る。すなわち、工程Ｂを経た樹脂含浸コイルの表
面や端面などコイル表面全体に紫外線などを照射
して表面を硬化させる。この場合、コイル表面は
白濁グリース状樹脂で被われており、その外観は
すりガラス状となり、紫外線照射によつて樹脂層
中の光硬化性成分をほぼ２〜５mmの厚さだけ硬化
することができる。この光照射後の樹脂層は光硬
化性成分の重合体中に熱硬化性のエポキシ樹脂成
分が閉じ込められたような状態となつて、樹脂層
の外観はグリース状から一挙に硬質皮革状ないし
はプラスチツク状に変化し、樹脂の流動性はさら
に無くなるので、樹脂洩れあるいは変形は全く防
止される。

さらに、この工程B′を経たコイルは次の工程Ｃ
に移行させ、高温（例えば130〜150℃）下で本硬
化させるが、このときにも樹脂の洩れは完全に防
止できるものである。

このようにこの発明は樹脂組成分の特性をコイ
ル製造工程の各段階において有効に活用するプロ
セスと一体化することによつて、従来方法におけ
る諸欠点を解決した合理的な樹脂成形コイルの製
造方法を提供するものである。

次にこの発明に好適に用いられる樹脂系の各組
成分について説明する。エポキシ樹脂としては、
分子中に２個以上のオキシラン環を有するもの
で、例えばビスフエノールＡのジブリシジルエー
テル、脂環式エポキシ、ノボラツク形エポキシな
どがあり、これに常温で固体の酸無水物、例えば
無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水
コハク酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフ
タル酸などを単独又は混合系で配合したものであ
る。また、硬化促進剤としては、三弗化ホウ素の
アミン錯体、トリ−（ジメチルアミノメチル）フ
エノール及びその塩、α−メチルベンジルジメチ
ルアミンなどの第３級アミン類、さらにはオクチ
ル酸亜鉛、オクチル酸コバルトなどの遷移金属の
塩もしくは錯体を、通常0.1〜3phr（所定の物質
100ｇに対して添加する物質の重量）添加すれば
よい。光硬化性のモノマー及び／又はプレポリマ
ーとしては、分子中に重合性不飽和基を１個以上
有する化合物、例えばエチレングリコールジ（メ
タ）アクリルエステル、プロピレングリコールジ
（メタ）アクリルエステル、ネオペンチルグリコ
ールジ（メタ）アクリルエステル、トリメチロー
ルプロパントリ（メタ）アクリレートなど高沸点
で、かつ低粘度の多官能性モノマーを単独で、又
は混合系で、さらにはポリエステルポリオールと
（メタ）アクリル酸との縮合物、エポキシアクリ
レートなどのプレポリマーを単独で、又は上記モ
ノマーとの併用系で用いる。さらにまた、（メ
タ）アクリル酸アルキル（例えばトリデシル、ス
テアリルなど）、グリシジル（メタ）アクリレー
ト、グリコールのモノ（メタ）アクリレート、ス
チレン、ビニルトルエンなどビニルモノマーと上
記多官能性モノマー又はプレポリマーとの混合系
で用いることなどが挙げられる。またこれら光硬
化性のモノマー及び／又はプレポリマーに添加す
る増感剤としては、特定波長域の光でラジカルを
発生するような化合物、例えばベンゾインメチル
エーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾイ
ンイソブチルエーテルなどカルボキシル化合物、
アントラキノン、ベンゾキノン、ナフトキノンな
どキノン系化合物、ジフエニルジスルフイドなど
スルフイド化合物を通常0.01〜５重量％配合すれ
ばよい。

このような各組成分による樹脂は上記酸無水物
硬化型エポキシ樹脂に光硬化性のモノマー及び／
又はプレポリマーを15〜45重量％、好ましくは20
〜35重量％配合することによつて得られる。な
お、上記モノマー及び／又はプレポリマーの配合
量が少ない場合には、上述した工程Ｃに移行させ
るとき、主剤である上記エポキシ樹脂の洩れが発
生することがあり、例えば静止状態で本硬化させ
ることができず、被処理物を回転させて硬化させ
るなど作業が煩雑となつて好ましくない。逆に、
上記モノマー及び／又はプレポリマーの配合量が
多すぎる場合には上述した工程Ｂの段階で樹脂系
を、例えばグリース状まで増粘ないし半固形状に
するためにかなり低温にまで冷却しなければなら
ず、高温度の作業環境のような場所では水分が樹
脂槽内や被処理物に露結し、硬化特性に悪影響を
及ぼすようになり好ましくない。従つて上記のよ
うな配合域から添加量を決めればよい。

次にこの発明を実施するプロセスについて説明
する。樹脂槽には加温及び冷却させる機能と、真
空及び加圧する機構とを付備させておき、工程Ａ
の樹脂含浸と工程Ｂの冷却を迅速に行なえるよう
にする。また、工程B′の光照射における光源とし
ては紫外線を効率よく発生するものであればよ
く、例えば低圧水銀灯、高圧ないし超高圧水銀
灯、殺菌灯、クセノンランプ、さらには太陽光な
どいずれも利用することができる。これらの紫外
線発生源は被処理物全面に照射できるように配置
の仕方や数などを適宜調整できるものとする。ま
た、被処理物を回転治具などに取付けて回転させ
ながら光照射を行なつたり、さらにはこの照射時
に雰囲気を炭酸ガスやチツ素ガスなどの不活性ガ
スに置換するなどすれば、光硬化を効果的に行な
うことができて好ましい。

以上のようにこの発明によれば、中温下で樹脂
含浸された後、低温域まで冷却された被処理物は
チキソトロピツクなグリース状の樹脂が含浸及び
皮覆された状況を呈しているので、そのまま放置
しても樹脂洩れがなく、従つてこの段階で被処理
物の美粧策、例えばコイル仕上りをよくするため
に表面を平らにする作業などを必要に応じて施す
ことも容易に行なうことができる。また、上記光
照射の工程において、例えば被処理物が高重量物
であるような場合には光源側を搬送可能にして光
照射したり、さらには、被処理物を回転可能なシ
ステムとして全体に光照射することもできる。こ
の光照射の工程を経た被処理物は、次の高温加熱
し、本硬化させる工程へ移すが、被処理物の表面
層はすでに樹脂がグリース状から固体状に変化し
ているので、回転乾燥などを行なわなくても静止
状態で本硬化させることができ、樹脂成形された
コイルを得ることができる。

以下、この発明の一実施例を示す。

実施例 １ 樹脂として低分子量ビスＡ型エポキシ樹脂（エ
ピコート828：シエル化学商品名、以下同じ）に
テトラヒドロ無水フタル酸80phr及びオクチル酸
亜鉛3phrを100℃程度に加温して均質溶解したエ
ポキシ樹脂を調合し、このエポキシ樹脂にトリメ
チロールプロパントリアクリレートを25重量％及
びベンゾインエチルエーテル４重量％を配合した
ものを用いる。この樹脂は60℃では粘度70センチ
ポアズの淡黄色透明液体で、30℃に冷却したとこ
ろ流動性の乏しい白濁グリース状になつた。

素コイルを、加熱及び冷却させる機能を付設し
た真空含浸槽に入れ、次に上記樹脂を充填して60
〜70℃の中温下で樹脂含浸した後、この含浸槽を
冷却し槽内温度がほぼ30℃になつた時点でコイル
を取出した。このコイルはグリース状樹脂で全表
面が包まれた外観を示していた。次にこのコイル
表面のグリース状樹脂の波状のしわを除去するた
めに、コイルを回転治具に取付けてゆるやかに回
転させながらへら状治具を当てがつて平らにし
た。これらの工程中に、コイルから樹脂が洩れて
くることはなかつた。

次いで、出力8KWの超高圧水銀灯の下15cmの
距離で上記コイル全面に紫外線照射を５分間行な
つた。この工程を経たコイルは表面層約３mmが固
相状となつており、外観は淡黄白濁の硬質皮革状
である。次に、このコイルを150℃の加熱炉中で
静止状態にして10時間熱硬化したところ、樹脂洩
れなどの問題はなく良好な樹脂成形コイルが得ら
れた。

実施例 ２ 樹脂としてエピコート828にテトラヒドロ無水
フタル酸40phrとヘキサヒドロ無水フタル酸
40phrと三弗化ホウ素モノエチルアミン1phrを80
〜90℃に加温して均質溶解したエポキシ樹脂を調
合し、このエポキシ樹脂にネオペンチルグリコー
ルジアクリレート10重量％およびエポキシアクリ
レート（エピコート828を１モルとメタクリル酸
を２モルの付加物）15重量％とベンゾインイソブ
チルエーテル４重量％を配合したものを用いた。
この樹脂は60℃では粘度100センチポアズの淡黄
色透明液体で、20℃に冷却したところ白濁グリー
ス状となつた。

第１の素コイルを、加熱及び冷却させる機能を
付設した真空含浸槽に入れ、次に上記樹脂を充填
して60〜70℃の中温下で樹脂含浸した後、この含
浸槽を冷却し槽内温度がほぼ20℃になつた時点で
コイルを取出し、グリース状樹脂で包まれたこの
コイルを回転治具に取付け静止させたまま放置し
ておいた。次に、第２の素コイルを上記第１のコ
イルと同様に樹脂処理を行なつた後、冷却し、含
浸槽から取出した。この間放置状態にあつた第１
のコイルからは何ら樹脂洩れは認められなかつ
た。

次いでこれら第１及び第２のコイルを同時に実
施例１と同様に紫外線照射し、さらに加熱硬化さ
せて良好な樹脂成形コイルが得られた。

比較例 樹脂としてエピコート828に液状酸無水物であ
るHN−2200（日立化成商品名）を80phr、及び
ベンジルジメチルアミンを1phr配合したものを
用いた。この樹脂は75℃で粘度80センチポアズ、
25℃で950センチポアズであつた。

素コイルを、実施例１と同様の樹脂含浸槽に入
れ、上記樹脂を75℃の中温下で真空含浸させた。
このコイルを直ちに含浸槽から取出したところ激
しい樹脂洩れが生じた。また、上記と同様75℃の
中温下で含浸させた後、この含浸槽を冷却し、槽
内温度が25℃になつた時点でコイルを取出しても
樹脂洩れは著しいものであつた。これらのコイル
を150℃の加熱炉中で静止状態にし熱硬化したと
ころ、多量の樹脂洩れがあり、絶縁組織にボイド
や空隙が発生していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中温加熱によつて易液状化し、低温域では難
   流動性ないし半固形状を呈しかつ光硬化性を有す
   る樹脂を、槽内において中温加熱下でコイルに含
   浸させた後、上記樹脂を低温域まで冷却し、次い
   で槽内から取出したコイルに紫外線を照射するこ
   とによつて表面層を硬化させ、さらに高温加熱す
   ることを特徴とする樹脂成形コイルの製造方法。 ２ 樹脂は、常温で固体の酸無水物を硬化剤とし
   たエポキシ樹脂に、光硬化性のモノマー又はプレ
   ポリマー15〜45重量％を加え、さらに上記エポキ
   シ樹脂の硬化促進剤と上記モノマー又はプレポリ
   マーの増感剤とをそれぞれ少量ずつ添加し、常温
   ではグリース状を、中温では低粘度液状を呈する
   組成物とした特許請求の範囲第１項記載の樹脂成
   形コイルの製造方法。 ３ 樹脂は、常温で固体の酸無水物を硬化剤とし
   たエポキシ樹脂に、光硬化性のモノマー及びプレ
   ポリマー15〜45重量％を加え、さらに上記エポキ
   シ樹脂の硬化促進剤と上記モノマー及びプレポリ
   マーの増感剤とをそれぞれ少量ずつ添加し、常温
   ではグリース状を、中温では低粘度液状を呈する
   組成物とした特許請求の範囲第１項記載の樹脂成
   形コイルの製造方法。