樹脂注型品およびその製造方法
【課題】常態では金属部材に強固に接着し、廃棄時には熱硬化性樹脂を容易に分離させることが可能な樹脂注型品を提供する。
【解決手段】主回路を構成する中心導体１の金属部材と、中心導体１の表面に、エポキシ化リグニンと、ジシアンジアミドのような硬化剤と、メチルセロソルブのような溶剤とで構成される絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層２と、リグニン接着層２の周りにエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂をモールドして設けた絶縁層３と、を具備したことを特徴とする。
【解決手段】主回路を構成する中心導体１の金属部材と、中心導体１の表面に、エポキシ化リグニンと、ジシアンジアミドのような硬化剤と、メチルセロソルブのような溶剤とで構成される絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層２と、リグニン接着層２の周りにエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂をモールドして設けた絶縁層３と、を具備したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂に金属部材を埋め込んだ固体絶縁機器のリサイクル性を向上させる樹脂注型品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性樹脂でモールドされた固体絶縁機器は、優れた電気的特性や機械的特性などを有し、数１０年という長期間に亘って使用されている。そして、固体絶縁機器が耐用年数に達すると、絶縁層に埋め込まれている金属部材と熱硬化性樹脂を分離し、リサイクルが行われる。
【０００３】
従来、金属部材と熱硬化性樹脂の分離には、りん酸三カリウムなどの触媒を用い、ベンジルアルコールなどの高沸点溶媒中で熱硬化性樹脂を溶解し、金属部材を取出す方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、金属部材を容易に回収できるものの、大量の有機溶剤が必要であり、結果として環境負荷低減やコストメリットを損なうことになる。
【０００４】
一方、固体絶縁機器を破砕や切断などして金属部材と熱硬化性樹脂を機械的に分離し、金属部材を取出す方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、金属部材に熱硬化性樹脂が強固に接着しているため、容易に分離させることができず、分離作業を困難とさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６３３３９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、製造段階から固体絶縁機器のリサイクル性を考慮し、常態では金属部材に熱硬化性樹脂を強固に接着させ、廃棄時には熱硬化性樹脂を容易に分離させることが可能な樹脂注型品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、実施形態の樹脂注型品は、主回路を構成する金属部材と、前記金属部材の表面に、リグニンを含有する絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層と、前記リグニン接着層の周りに熱硬化性樹脂をモールドして設けた絶縁層と、を具備したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を説明するフロー図。
【図３】本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、リグニン含有の絶縁ワニスを用い、常態では金属部材に熱硬化性樹脂を強固に接着させておき、廃棄時には容易に分離させることができるものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例１に係る樹脂注型品を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を説明するフロー図である。なお、樹脂注型品を単一形ブッシング、熱硬化性樹脂をエポキシ樹脂を用いて説明する。
【００１１】
図１に示すように、単一形ブッシングは、銅、アルミニウムのような金属部材からなる中心導体１と、中心導体１の表面にリグニンやリグニン誘導体を含有した絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層２と、これらの周りにエポキシ樹脂をモールドして設けた絶縁層３とで構成されている。
【００１２】
次に、製造方法を図２を参照して説明する。
【００１３】
図２に示すように、先ず、木質資源から抽出したリグニンを（ｓｔ１）、公知技術によりエポキシ化する（ｓｔ２）。このエポキシ化リグニンをメチルセロソルブのような溶剤に溶解し（ｓｔ３）、ジシアンジアミドのような硬化剤（ｓｔ４）と混合する（ｓｔ５）。これにより、リグニンを含有した絶縁ワニスが得られる（ｓｔ６）。
【００１４】
絶縁ワニスは、リグニンの構造中の芳香核単位を結合するエーテル架橋構造の開裂により接着強度を低下させるため、β−０−４結合によるエーテル基が残存したものが好ましい。更に、硫黄による架橋構造のない爆砕リグニンやオルガノソルブリグニン、ソーダリグニンなどが好ましい。溶媒としては、極性の高いものが好ましく、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノールが適している。硬化剤としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンニ酸、ダイマー酸などの脂肪族カルボン酸も有効である。
【００１５】
次に、中心導体１の表面を脱脂、清掃、必要によりブラスト処理し（ｓｔ７）、絶縁ワニスを例えばはけ塗りで塗布する（ｓｔ８）。膜厚は、数１０〜数１００μｍとする。これを、温度８０〜１８０℃で予備硬化させる（ｓｔ９）。温度８０℃未満では、絶縁ワニスの硬化が進まず、エポキシ樹脂との接着強度を発現させ難くなる。１８０℃超過では、絶縁ワニス中のリグニンの分解が進行し、接着強度を確保することが困難となる。即ち、所定温度で絶縁ワニスが垂れ落ちない程度に硬化させる。
【００１６】
次に、これを樹脂注型金型にセットし（ｓｔ１０）、所定の真空度まで真空引き後、エポキシ樹脂を充填し（ｓｔ１１）、例えば１２０℃の所定温度で１０数時間の所定時間、加熱硬化させる（ｓｔ１２）。これを離型すると（ｓｔ１３）、中心導体１にリグニン接着層２を介して絶縁層３が強固に接着した硬化物を得ることができる。リグニン接着層２は、絶縁耐力も有することから、電気的、機械的特性を向上させることができる。
【００１７】
そして、数１０年の使用を終えて廃棄するときは、温度１８０℃超過の例えば２３０℃の加熱炉に搬入し、数時間、加熱する（ｓｔ１４）。すると、リグニン接着層２のリグニンが分解し、絶縁層３から中心導体１を分離することができる（ｓｔ１５）。分離後、中心導体１を取出しリサイクルを行う。なお、加熱においては、絶縁層３を焼却するときよりも熱エネルギーが少なく、焼却時の排ガス対応も不要となる。
【００１８】
リグニン接着層２として用いた絶縁ワニスでは構造中に水酸基などの極性基を有し、中心導体１に塗布した際に接着性を向上させることができる。また、一般的なエポキシ樹脂のクレゾールノボラック型では、繰り返し単位が炭素−炭素結合となっている。これに対し、絶縁ワニスは、エーテル結合（炭素−酸素−炭素結合）で繰り返し単位が結合されている。このため、分解し易い特性が生じ、温度１８０℃超過で分解を始める。
【００１９】
ここで、一般的には硬化物を得るまでを製造方法とするものの、リサイクルを考慮するものでは中心導体１と絶縁層３を分離させ、解体するまでを製造方法とする。リグニン接着層２を分解させる１８０℃超過の温度をリグニン分解温度と称する。
【００２０】
上記実施例１の樹脂注型品によれば、中心導体１の表面にリグニン含有の絶縁ワニスを塗布したリグニン接着層２を設けてエポキシ樹脂をモールドしているので、接着力が向上し、また、廃棄時にはリグニン分解温度まで加熱することにより、容易に中心導体１と絶縁層３を分離させることができ、リサイクル性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型品を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、樹脂注型品にモールドトランスを用いたことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
図３に示すように、絶縁シートなどを巻き付けて所定の層間絶縁処理を施した金属部材となるコイル４の周りには、リグニンを含有する絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層２が設けられている。そして、これらの周りには、エポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層３が設けられている。なお、絶縁層３の表面にはコイル４に接続された端子５が露出しているが、絶縁層３と接する端子５の周りにもリグニン接着層２が設けられている。
【００２３】
上記実施例２の樹脂注型品によれば、コイル４や端子５のような複雑な構造を持つ金属部材を埋め込んだものでも、リグニン分解温度まで加熱することにより、容易にコイル４と絶縁層３を分離させることができる。
【００２４】
以上述べたような実施形態によれば、金属部材にリグニン接着層を設けてモールドしているので、接着力が向上するとともに、リグニンが分解する所定温度まで加熱することにより、容易に金属部材と絶縁層を分離させることができ、リサイクル性を向上させることができる。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１ 中心導体
２ リグニン接着層
３ 絶縁層
４ コイル
５ 端子
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、エポキシ樹脂やポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂に金属部材を埋め込んだ固体絶縁機器のリサイクル性を向上させる樹脂注型品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性樹脂でモールドされた固体絶縁機器は、優れた電気的特性や機械的特性などを有し、数１０年という長期間に亘って使用されている。そして、固体絶縁機器が耐用年数に達すると、絶縁層に埋め込まれている金属部材と熱硬化性樹脂を分離し、リサイクルが行われる。
【０００３】
従来、金属部材と熱硬化性樹脂の分離には、りん酸三カリウムなどの触媒を用い、ベンジルアルコールなどの高沸点溶媒中で熱硬化性樹脂を溶解し、金属部材を取出す方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、金属部材を容易に回収できるものの、大量の有機溶剤が必要であり、結果として環境負荷低減やコストメリットを損なうことになる。
【０００４】
一方、固体絶縁機器を破砕や切断などして金属部材と熱硬化性樹脂を機械的に分離し、金属部材を取出す方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、金属部材に熱硬化性樹脂が強固に接着しているため、容易に分離させることができず、分離作業を困難とさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６３３３９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、製造段階から固体絶縁機器のリサイクル性を考慮し、常態では金属部材に熱硬化性樹脂を強固に接着させ、廃棄時には熱硬化性樹脂を容易に分離させることが可能な樹脂注型品およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、実施形態の樹脂注型品は、主回路を構成する金属部材と、前記金属部材の表面に、リグニンを含有する絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層と、前記リグニン接着層の周りに熱硬化性樹脂をモールドして設けた絶縁層と、を具備したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を説明するフロー図。
【図３】本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、リグニン含有の絶縁ワニスを用い、常態では金属部材に熱硬化性樹脂を強固に接着させておき、廃棄時には容易に分離させることができるものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例１に係る樹脂注型品を図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る樹脂注型品の製造方法を説明するフロー図である。なお、樹脂注型品を単一形ブッシング、熱硬化性樹脂をエポキシ樹脂を用いて説明する。
【００１１】
図１に示すように、単一形ブッシングは、銅、アルミニウムのような金属部材からなる中心導体１と、中心導体１の表面にリグニンやリグニン誘導体を含有した絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層２と、これらの周りにエポキシ樹脂をモールドして設けた絶縁層３とで構成されている。
【００１２】
次に、製造方法を図２を参照して説明する。
【００１３】
図２に示すように、先ず、木質資源から抽出したリグニンを（ｓｔ１）、公知技術によりエポキシ化する（ｓｔ２）。このエポキシ化リグニンをメチルセロソルブのような溶剤に溶解し（ｓｔ３）、ジシアンジアミドのような硬化剤（ｓｔ４）と混合する（ｓｔ５）。これにより、リグニンを含有した絶縁ワニスが得られる（ｓｔ６）。
【００１４】
絶縁ワニスは、リグニンの構造中の芳香核単位を結合するエーテル架橋構造の開裂により接着強度を低下させるため、β−０−４結合によるエーテル基が残存したものが好ましい。更に、硫黄による架橋構造のない爆砕リグニンやオルガノソルブリグニン、ソーダリグニンなどが好ましい。溶媒としては、極性の高いものが好ましく、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノールが適している。硬化剤としては、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンニ酸、ダイマー酸などの脂肪族カルボン酸も有効である。
【００１５】
次に、中心導体１の表面を脱脂、清掃、必要によりブラスト処理し（ｓｔ７）、絶縁ワニスを例えばはけ塗りで塗布する（ｓｔ８）。膜厚は、数１０〜数１００μｍとする。これを、温度８０〜１８０℃で予備硬化させる（ｓｔ９）。温度８０℃未満では、絶縁ワニスの硬化が進まず、エポキシ樹脂との接着強度を発現させ難くなる。１８０℃超過では、絶縁ワニス中のリグニンの分解が進行し、接着強度を確保することが困難となる。即ち、所定温度で絶縁ワニスが垂れ落ちない程度に硬化させる。
【００１６】
次に、これを樹脂注型金型にセットし（ｓｔ１０）、所定の真空度まで真空引き後、エポキシ樹脂を充填し（ｓｔ１１）、例えば１２０℃の所定温度で１０数時間の所定時間、加熱硬化させる（ｓｔ１２）。これを離型すると（ｓｔ１３）、中心導体１にリグニン接着層２を介して絶縁層３が強固に接着した硬化物を得ることができる。リグニン接着層２は、絶縁耐力も有することから、電気的、機械的特性を向上させることができる。
【００１７】
そして、数１０年の使用を終えて廃棄するときは、温度１８０℃超過の例えば２３０℃の加熱炉に搬入し、数時間、加熱する（ｓｔ１４）。すると、リグニン接着層２のリグニンが分解し、絶縁層３から中心導体１を分離することができる（ｓｔ１５）。分離後、中心導体１を取出しリサイクルを行う。なお、加熱においては、絶縁層３を焼却するときよりも熱エネルギーが少なく、焼却時の排ガス対応も不要となる。
【００１８】
リグニン接着層２として用いた絶縁ワニスでは構造中に水酸基などの極性基を有し、中心導体１に塗布した際に接着性を向上させることができる。また、一般的なエポキシ樹脂のクレゾールノボラック型では、繰り返し単位が炭素−炭素結合となっている。これに対し、絶縁ワニスは、エーテル結合（炭素−酸素−炭素結合）で繰り返し単位が結合されている。このため、分解し易い特性が生じ、温度１８０℃超過で分解を始める。
【００１９】
ここで、一般的には硬化物を得るまでを製造方法とするものの、リサイクルを考慮するものでは中心導体１と絶縁層３を分離させ、解体するまでを製造方法とする。リグニン接着層２を分解させる１８０℃超過の温度をリグニン分解温度と称する。
【００２０】
上記実施例１の樹脂注型品によれば、中心導体１の表面にリグニン含有の絶縁ワニスを塗布したリグニン接着層２を設けてエポキシ樹脂をモールドしているので、接着力が向上し、また、廃棄時にはリグニン分解温度まで加熱することにより、容易に中心導体１と絶縁層３を分離させることができ、リサイクル性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の実施例２に係る樹脂注型品を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る樹脂注型品の構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、樹脂注型品にモールドトランスを用いたことである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
図３に示すように、絶縁シートなどを巻き付けて所定の層間絶縁処理を施した金属部材となるコイル４の周りには、リグニンを含有する絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層２が設けられている。そして、これらの周りには、エポキシ樹脂をモールドして形成した絶縁層３が設けられている。なお、絶縁層３の表面にはコイル４に接続された端子５が露出しているが、絶縁層３と接する端子５の周りにもリグニン接着層２が設けられている。
【００２３】
上記実施例２の樹脂注型品によれば、コイル４や端子５のような複雑な構造を持つ金属部材を埋め込んだものでも、リグニン分解温度まで加熱することにより、容易にコイル４と絶縁層３を分離させることができる。
【００２４】
以上述べたような実施形態によれば、金属部材にリグニン接着層を設けてモールドしているので、接着力が向上するとともに、リグニンが分解する所定温度まで加熱することにより、容易に金属部材と絶縁層を分離させることができ、リサイクル性を向上させることができる。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１ 中心導体
２ リグニン接着層
３ 絶縁層
４ コイル
５ 端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路を構成する金属部材と、
前記金属部材の表面に、リグニンを含有する絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層と、
前記リグニン接着層の周りに熱硬化性樹脂をモールドして設けた絶縁層と、
を具備したことを特徴とする樹脂注型品。
【請求項２】
前記絶縁ワニスは、エポキシ化リグニンと、
ジシアンジアミド、脂肪族カルボン酸の少なくとも１種類以上の硬化剤と、
メチルセロソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノールの少なくとも１種類以上の溶剤と、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型品。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂注型品。
【請求項４】
前記金属部材は、ブッシングを構成する中心導体、もしくはモールドトランスを構成するコイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型品。
【請求項５】
金属部材の表面にリグニンを含有する絶縁ワニスを塗布し、
これを所定温度で予備硬化し、
そして、この金属部材を樹脂注型金型にセットし、
真空引き後、この樹脂注型金型に熱硬化性樹脂を充填し、
これを所定温度で加熱硬化し、
硬化物を得ることを特徴とする樹脂注型品の製造方法。
【請求項６】
前記硬化物を前記リグニンが分解するリグニン分解温度まで加熱し、前記金属部材を取出すことを特徴とする請求項５に記載の樹脂注型品の製造方法。
【請求項１】
主回路を構成する金属部材と、
前記金属部材の表面に、リグニンを含有する絶縁ワニスを塗布して設けたリグニン接着層と、
前記リグニン接着層の周りに熱硬化性樹脂をモールドして設けた絶縁層と、
を具備したことを特徴とする樹脂注型品。
【請求項２】
前記絶縁ワニスは、エポキシ化リグニンと、
ジシアンジアミド、脂肪族カルボン酸の少なくとも１種類以上の硬化剤と、
メチルセロソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノールの少なくとも１種類以上の溶剤と、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂注型品。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂注型品。
【請求項４】
前記金属部材は、ブッシングを構成する中心導体、もしくはモールドトランスを構成するコイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の樹脂注型品。
【請求項５】
金属部材の表面にリグニンを含有する絶縁ワニスを塗布し、
これを所定温度で予備硬化し、
そして、この金属部材を樹脂注型金型にセットし、
真空引き後、この樹脂注型金型に熱硬化性樹脂を充填し、
これを所定温度で加熱硬化し、
硬化物を得ることを特徴とする樹脂注型品の製造方法。
【請求項６】
前記硬化物を前記リグニンが分解するリグニン分解温度まで加熱し、前記金属部材を取出すことを特徴とする請求項５に記載の樹脂注型品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−８２１７９（Ｐ２０１３−８２１７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５０８０（Ｐ２０１１−２２５０８０）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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