JPH08306572A - 電気絶縁線輪の製法 - Google Patents
電気絶縁線輪の製法Info
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Abstract
成し、絶縁基材層に熱硬化性樹脂からなる含浸ワニスを
含浸し、硬化させることにより絶縁層を形成する電機絶
縁線輪の製法において、前記含浸ワニスが、保管(25
℃中)中に初期の粘度の3倍となる経過日数が30日以
上である潜在性硬化促進剤を含む酸無水物硬化系エポキ
シ樹脂組成物からなり、前記含浸ワニスを前記絶縁基材
層に含浸後、絶縁層表面の含浸ワニスが30分以内に流
動性を失う温度で加熱して予備硬化し、次いで、前記予
備硬化温度より少なくとも10℃以下の温度で後硬化す
る電気絶縁線輪の製法。 【効果】絶縁層内の含浸ワニスの流出を防ぐことができ
るので、上下で均質な樹脂含有量の絶縁線輪の製造が可
能となり、信頼性の高い電気絶縁線輪を得ることができ
る。
Description
輪、変圧器等の電気絶縁線輪に係り、特に絶縁層に含浸
ワニスを繰返し使用する電気絶縁線輪の製法に関する。
機の小型軽量化の要求は増々強くなり、それに使用され
る電気絶縁線輪の絶縁も高電圧で、かつ、耐熱性の高い
ものが要求されている。
ガラス繊維やポリアミドなどの無機および有機の繊維か
らなる織布や不織布、マイカ、有機高分子フイルムと、
バインダ樹脂等の結着材からなる絶縁テープ基材を予め
導体に巻回して所望の厚さの被覆層を形成し、次いで該
被覆層に粘度の低い不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化系ワニスを真空または
加圧含浸して硬化させることによつて製造されている。
よいことからエポキシ系樹脂が広く用いられている。エ
ポキシ系樹脂は種々の硬化形態があるが、特に、粘度が
低く含浸作業性、取扱い性がよく、また、その硬化物の
各種特性が優れている点からエポキシを低粘度の無水酸
と硬化する系が一般的に広く用いられている。
長い反面、硬化性が悪いため硬化促進剤を使用している
が、一般に、硬化促進剤を樹脂に直接添加すると樹脂の
粘度上昇が早くなり、含浸作業に使用し得る時間(ポッ
トライフ)が短くなると云う問題がある。そのため、含
浸ワニスに直接添加してもそのポットライフの長い、い
わゆる潜在性の高い硬化促進剤が種々開発されている。
硼素アミン系化合物、第4級ホスホニウム系化合物、第
3アミンとエポキシとの付加反応生成物、テトラフェニ
ルボロン系錯体、各種金属アセチルアセトネート、ナフ
テン酸の金属塩、オクタン酸の金属塩等が一般に知られ
ている。
入れたものを樹脂に分散させ、所定の温度に加熱するこ
とによってカプセルを溶解させ、硬化促進剤を樹脂中に
溶出させ硬化させる方法も提案さられている。しかし、
樹脂を撹拌するとカプセルが破壊して硬化促進剤が溶出
しポットライフを短かくしたり、保管中にカプセルが沈
降して、硬化物の特性を低下させたり、作業性が悪いな
ど、必ずしも実用性の面で満足できるものではなかっ
た。
硬化促進剤を含浸ワニスに添加した場合は、硬化性が劣
るため硬化時間が長く、従来の加熱硬化方法では硬化時
に含浸した樹脂が絶縁層から流出すると云う問題があっ
た。
アセチルアセトネート、ナフテン酸の金属塩、オクタン
酸の金属塩は極めて優れた潜在性を示すが、その反面、
硬化性が劣り、前記のような加熱硬化方法では硬化時に
含浸した樹脂が絶縁層から流出し、絶縁層の性能が必ず
しも十分ではなかった。
せず絶縁テープ側に予め添加しておく方法が広く一般的
に行われている。これには以下に示す3通りの方法(塗
込み方式)がある。
進剤をバインダ樹脂中に添加しておく。
を浸漬し、絶縁テープ中に硬化促進剤を添加する。
た後、絶縁テープ層に硬化促進剤の溶液を滲み込ませて
絶縁テープ層に硬化促進剤を添加する。
場合、いずれのコイルの絶縁層の表面層から硬化促進剤
がワニス含浸処理時にワニス側に溶け込み、硬化促進剤
の量が少なくなるため、絶縁層表面のワニスが十分に硬
化せず、硬化条件によってはコイル表面が未硬化のワニ
スでべとついたり、また、絶縁層表面のワニスの流出が
大きくなって、絶縁コイルとして必ずしも十分な特性が
得られない場合があった。
多様化、生産性、作業性の合理化等に対しは、絶縁層に
予め硬化促進剤を添加しておく上記方法よりも、含浸ワ
ニス側に硬化促進剤を添加しておく方法がより対処し易
い。
浸ワニスを含浸させて電機絶縁線輪を作製する場合にお
いては、予め絶縁テープ中に硬化促進剤を含ませておく
塗込み方法、あるいは、潜在性の高い各種金属アセチル
アセトネート、ナフテン酸の金属塩、オクタン酸の金属
塩からなる硬化促進剤を含浸ワニス側に添加しておく方
法のいずれも、含浸ワニスのポットライフと、硬化後の
絶縁コイルの特性の両者において満足するものがなかっ
た。
含浸ワニスのポットライフが長く、かつ、絶縁コイル中
の含浸ワニスの流出が少なく均質な絶縁層を有する高信
頼性の電気絶縁線輪の製法を提供することにある。
明の要旨は次のとおりである。
縁基材層を形成し、絶縁基材層に熱硬化性樹脂からなる
含浸ワニスを含浸し、硬化させることにより絶縁層を形
成する電機絶縁線輪の製法において、前記含浸ワニス
が、保管(25℃中)中に初期の粘度の3倍となる経過
日数が30日以上である潜在性硬化促進剤を含む酸無水
物硬化系エポキシ樹脂組成物からなり、前記含浸ワニス
を前記絶縁基材層に含浸後、絶縁層表面の含浸ワニスが
30分以内に流動性を失う温度で加熱して予備硬化し、
次いで、前記予備硬化温度より少なくとも10℃以下の
温度で後硬化することを特徴とする電気絶縁線輪の製
法。
0℃である前記の電気絶縁線輪の製法。
ポキシ樹脂組成物に潜在性の高い潜在性硬化促進剤を添
加したものを用いたこと、および、含浸後の絶縁層表面
の含浸ワニスが30分以内に流動性が失う温度で予備硬
化し、その予備硬化温度より少なくとも10℃以下の温
度で後硬化することで、含浸ワニスのポットライフと電
機絶縁線輪としての特性とを両立できたのである。
に金属アセチルアセトネートまたは金属ベンゾイルアセ
トネート、ナフテン酸の金属塩、オクタン酸の金属塩か
ら選ばれる潜在性硬化促進剤を含浸ワニス100重量部
に対して0.05〜2重量部、好ましくは0.1〜0.5
重量部添加し、加熱混合させてからエポキシを配合して
一体に溶解させたものを用いる。これを電気導体の絶縁
基材に含浸し、絶縁層表面のワニスが30分以内に流動
性が無くなるように加熱して予備硬化する。その際の加
熱温度は170℃〜250℃、好ましくは180℃〜2
30℃で行う。
くとも10℃以下の温度で後硬化を行う。
硬化促進剤が、硬化温度よりも高い前記予備硬化温度で
ワニスの流動性を失なわせ、絶縁基材層に含浸されたワ
ニスの流出を防止するために絶縁層の特性が向上し、信
頼性の高い電気絶縁線輪が得られる。
りワニスのポットライフを向上することができる。
る。なお、実施例で用いたエポキシ樹脂、硬化剤、硬化
促進剤等の略号は下記の通りである。
1,1,3−トリス〔p−(2,3−エポキシプロポキ
シ)フェニル〕メタン(三官能型):エポキシ当量16
1 L−2832(油化シェルエポキシ製商品名):三
官能と二官能ビスフェノールA型エポキシの混合物:エ
ポキシ当量180 DER−332(ダウケミカル製商品名):二官能
ビスフェノール−A型エポキシ:エポキシ当量175 EXA−4750(大日本インキ化学工業製):三
官能ナフタレン環型エポキシ:エポキシ当量187 HP−4032(大日本インキ化学工業製):二官
能ナフタレン環型エポキシ:エポキシ当量151。
ルハイミック酸:酸無水物当量178 〔マレイミド〕 MP−2000X(三菱油化製商品名):多官能マ
レイミド。
アセチルアセトネート Mn(III)AA(和光純薬工業製):マンガン(III)
アセチルアセトネート MnNA(日本化学産業製):ナフテン酸マンガン ZnNA(日本化学産業製):ナフテン酸亜鉛 MnOC(日本化学産業製):オクテン酸マンガン 2E4MZ(四国化成工業製商品名):2−エチル
−4−メチルイミダゾール 2PZ−CN(四国化成工業製商品名):1−シア
ノエチル−2−フェニルイミダゾール TPP−K(東京応化工業製):テトラフェニルホ
スフィン・テトラフェニルボレート BF3−MEA(橋本化成工業製):ボロントリフ
ロライド−モノエチルアミン。
ケトン(MEK)/テトラヒドロフラン(THF)の混
合溶剤(混合比:重量比で50/50)に、YL−93
2/MP−2000X(重量比で70/30)を溶解さ
せ不揮発分の濃度が約20重量%になるように調製し
た。
成マイカシートとガラスクロスとを貼り合わせ、溶剤を
揮散した。得られたガラス裏打ちマイカテープ(絶縁基
材)中のバインダ含量が、不揮発分で約10重量%(絶
縁基材全重量を基準)になるように作製した。この絶縁
基材を切断して幅25mmのテープを得た。
脂量に対して表1に示す量(重量%)を配合し加熱撹拌
して溶解(溶解しないものはそのままとした)し、室温
に戻してL−2832/DER−332=30/70
(重量比)のエポキシ化合物を配合した。なお、無水酸
硬化剤(MHAC−P)の配合比はエポキシ化合物1当
量に対し1.05当量とした。
脂量に対して表1に示した量(Wt%)を配合し加熱撹
拌し溶解させ、室温に戻してEXA−4750/HP−
4032=20/80(重量比)のエポキシを配合し
た。無水酸硬化剤(MHAC−P)の配合比はエポキシ
化合物1当量に対し1.1当量とした。
の測定:恒温油槽中で試験管に入れたワニスの流動性が
無くなる時間を測定した。
イフ:含浸ワニスを100mlのスクリュー瓶に80m
l採取し、25℃の一定温度に保管して樹脂の状態を観
察した。硬化促進剤が分散性がよく沈殿のないものを良
好とした。また、ポットライフは粘度が初期の3倍にな
るまでの時間が30日以上を〇印で示し、それより短い
場合を×印で示した。
長さ250mmの銅導体に半掛けで5回巻回後、110
℃/5時間予備乾燥した。更に、前記(2)の含浸ワニ
スを真空含浸した。この含浸コイルを加熱硬化炉に入
れ、幅の広い面を上下にし、静止して表2〜5中に示す
それぞれの硬化条件でモデルコイルの絶縁層を作製し
た。なお、絶縁層表面の温度は熱電対の先端を絶縁層の
上側中央に密着固定させて測定した。
め210℃にしておき、ワニスを含浸した絶縁コイルを
入れ1時間保持後、180℃に0.5時間かけて下げて
180℃/15時間、後硬化を行った。
縁層上下の樹脂含有量比を表2に示す。
を室温から230℃まで2時間で昇温し、230℃/1
時間保持後、210℃まで0.5時間かけて下げ210
℃/15時間、後硬化を行った。
縁層上下の樹脂含有量比を表3に示す。
炉温を室温から210℃まで1.5時間で昇温し、21
0℃/15時間、後硬化を行った。
縁層上下の樹脂含有量比を表4に示す。
0℃まで1時間で昇温し、130℃/5時間加熱後、1
50℃まで0.5時間かけて昇温し、150℃/5時間
加熱後、更に180℃まで0.5時間かけて昇温し、1
80℃/15時間、後硬化を行った(従来の段階硬
化)。なお、加熱硬化後はいずれも炉温を5時間かけて
室温まで除冷した。
縁層上下の樹脂含有量比を表5に示す。
電気炉で加熱し、マイカおよびガラスクロスの残量から
樹脂含有量を求め、下側面絶縁層に対する上側面の絶縁
層の樹脂含有量の比が95%以上を〇印、95%未満を
×印で示した。
により変色、皺等の観察を行った。黒化、発泡、皺等の
ないものを良好(〇印)とした。
は金属オクタン酸塩の硬化促進剤を含浸ワニスに添加
し、本発明の硬化方法で作製した電機絶縁線輪の絶縁層
の特性は、従来の製法に比べ優れていることが分かる。
特に、静止状態における加熱硬化で絶縁層の上下で樹脂
の含有量の差が従来の硬化方法に比べて少なくなり、信
頼性の高い絶縁層形成できる。また、硬化性も改善され
外観もよい。
状態で硬化したがコイルを回転させながら硬化すれば、
更に均質な樹脂含有量の絶縁層が形成できるので好まし
い。
の温度上昇速度,最大温度は、硬化促進剤の種類、添加
量によって変わり、絶縁層の含浸ワニスの流動性が30
分以内になくなる様に設定すればよい。本実施例で示し
た以外に、赤外ランプ等で絶縁層表面を短時間で加熱硬
化することもできる。
ば、初期の温度上昇率を早くし、高温にする必要がある
が、無水酸硬化型エポキシ樹脂の場合、最大硬化温度は
250℃以下が好ましい。また、硬化促進剤の添加量が
少なければ一般に樹脂のポットライフは長くなるが、硬
化時間も長くなり、硬化物の緒特性が低下する傾向にあ
る。
場合、その温度で加熱硬化を続けると、従来の硬化促進
剤では樹脂が黒化発泡するが、本発明の潜在性硬化促進
剤は黒化発泡せず、良好な絶縁層が得られる。
進剤の種類、その添加量にもよるが、コイル表面のワニ
スの流動性がなくなった時点で、初期の設定温度より少
なくとも10℃下げた後硬化する。
は種々のものがあるが、急激に高温に曝して硬化するこ
とを考慮すると、硬化中に分解しないことが必要であ
り、エポキシ樹脂としては分解温度の高いものが望まし
い。また、無水酸の配合量は従来から知られている配合
内であれば、特に前記実施例に限定されない。
して、樹脂のポットライフが長く保存安定性は好いが硬
化性が劣る金属アセトネート、金属ナフテン酸塩または
金属オクタン酸塩を用いても、本発明によれば、絶縁層
に含浸した樹脂の流出を防止できるので、均質な樹脂層
が得られ、良好な絶縁コイルを得ることができる。
配合する場合について示したが、予め、絶縁層基材中に
硬化促進剤を添加する方法でも本発明の目的を達成する
ことができる。
の流出を防ぐことができるので、上下で均質な樹脂含有
量の絶縁線輪の製造が可能となり、信頼性の高い電気絶
縁線輪を得ることができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 電気導体に絶縁基材を巻回して絶縁基材
層を形成し、絶縁基材層に熱硬化性樹脂からなる含浸ワ
ニスを含浸し、硬化させることにより絶縁層を形成する
電機絶縁線輪の製法において、 前記含浸ワニスが、保管(25℃中)中に初期の粘度の
3倍となる経過日数が30日以上である潜在性硬化促進
剤を含む酸無水物硬化系エポキシ樹脂組成物からなり、
前記含浸ワニスを前記絶縁基材層に含浸後、絶縁層表面
の含浸ワニスが30分以内に流動性を失う温度で加熱し
て予備硬化し、次いで、前記予備硬化温度より少なくと
も10℃以下の温度で後硬化することを特徴とする電気
絶縁線輪の製法。 - 【請求項2】 前記予備硬化温度が170〜250℃で
ある請求項1に記載の電気絶縁線輪の製法。 - 【請求項3】 前記含浸ワニスの潜在性硬化促進剤が金
属アセトネート,金属ナフテン酸塩または金属オクタン
酸塩である請求項1または2に記載の電気絶縁線輪の製
法。 - 【請求項4】 前記含浸ワニスの潜在性硬化促進剤がC
o(II)アセチルアセトネート、Co(III)アセチルアセ
トネート、Co(II)ベンゾイルアセトネート、Mn(II
I)アセチルアセトネート、Fe(III)アセチルアセトネ
ート、Zr(IV)アセチルアセトネートの少なくとも一種
からなる請求項3に記載の電気絶縁線輪の製法。 - 【請求項5】 前記含浸ワニスの潜在性硬化促進剤が金
属ナフテン酸塩または金属オクタン酸塩系硬化促進剤で
あり、その配位金属がCo,Mn,Znの少なくとも一
種からなる請求項1に記載の電気絶縁線輪の製法。 - 【請求項6】 前記含浸ワニスの潜在性硬化促進剤が含
浸ワニス100重量部に対し0.05〜2重量部添加さ
れている請求項1〜4のいずれかに記載の電気絶縁線輪
の製法。 - 【請求項7】 前記絶縁基材がバインダ樹脂が裏打ちさ
れた絶縁テープである請求項1〜6のいずれかに記載の
電気絶縁線輪の製法。
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