(57)【要約】【課題】  本発明は、エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた電気機器に関し、エポキシ樹脂中に分散した微小なエラストマー粒子の分散性を改善させ、従来以上の熱応力特性を有する絶縁樹脂およびそれを用いた電気機器を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、エポキシ樹脂１の硬化剤として固形の硬化剤４を用い、かつエラストマー粒子３の平均粒径を無機粒子２の平均粒径よりも小さくする。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂と硬化剤とから構成されるマトリックス樹脂にエラストマー粒子と無機粒子とを添加したエポキシ樹脂において、前記硬化剤が混練時において固形であり、かつ前記エラストマー粒子の平均粒径が前記無機粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とするエポキシ樹脂。
【請求項２】
請求項１に記載のエポキシ樹脂において、前記エラストマー粒子の一部または全部が放射線架橋されていることを特徴とするエポキシ樹脂。
【請求項３】
請求項１に記載のエポキシ樹脂において、前記エラストマー粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下であることを特徴とするエポキシ樹脂。
【請求項４】
請求項1に記載のエポキシ樹脂において、前記エラストマー粒子が、請求項２または３に記載のエラストマー粒子とコアシェルタイプのエラストマー粒子との組み合わせからなることを特徴とするエポキシ樹脂。
【請求項５】
請求項1に記載のエポキシ樹脂において、前記硬化剤が硬化時の予熱あるいは硬化発熱によって溶融することを特徴とするエポキシ樹脂。
【請求項６】
請求項1に記載のエポキシ樹脂において、前記硬化剤がジシアンジアミドあるいはその誘導材であることを特徴とするエポキシ樹脂。
【請求項７】
請求項１に記載のエポキシ樹脂を、部品の固定が必要な箇所あるいは電気的絶縁が必要な箇所に適用したことを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂は、良好な絶縁性、耐熱性、機械的特性および化学的安定性から、モータや発電機等の回転機、変圧器や遮断機等の静止器などの電気機器への絶縁材や構造材として多用されてきた。一方で、近年の小型・軽量化の要求により電気機器における発熱密度が上昇し、従来以上の熱応力が発生するようになってきている。その結果、絶縁樹脂と金属部材等の異種材料とが接触する箇所において、金属-樹脂界面での接着剥がれや樹脂クラックが発生し、電気機器における信頼性が著しく低下することが問題となっている。
【０００３】
絶縁樹脂の耐熱応力性を向上させる手法においては、絶縁樹脂の熱膨張率を、隣接する金属材料等の熱膨張率に調整し、温度上昇時の熱膨張差を低減することで対策が行われてきた。具体的には、シリカやアルミナなどの熱膨張率が極めて小さく、かつ絶縁性も良好な無機粒子が樹脂中に大量に添加される。同手法は低コストな無機充填剤を多量に添加することで、低コスト化や機械的強度の向上も期待される。一方で無機粒子の過剰な充填は、流動性が低下することから作業性を悪化させ、その結果硬化物中にボイド等が発生しやすい。絶縁材料中におけるボイドは、電圧が引火された場合、理論上絶縁材料の誘電率倍の分担電圧が発生し、かつボイドサイズが小さくなるに従って、その分担電圧が大きくなることから、機器の信頼性が著しく低下する。また、過剰な無機粒子の添加は樹脂自体がもろくなるといった課題や、接着に寄与する樹脂成分の相対量が低くなることから接着性の低下といった課題も問題となっている。
【０００４】
絶縁樹脂の耐熱応力性を向上させる他の方法の一つとして、絶縁樹脂中に可とう性添加剤を付与する手法が古くから知られている。例えばエラストマー粒子を絶縁樹脂中に添加した場合、絶縁樹脂の弾性率が低下するために突起部などで発生する局所的な応力が緩和され、あるいはエラストマー材のキャビテーションによって破壊エネルギーが吸収されることで、亀裂進展エネルギーが緩和され、耐クラック性が向上する。そのような先行事例を、特許文献1では超微粒子エラストマー粒子とエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、硬化促進剤とを混合することによって、接着性、強靭性に優れる樹脂の提供方法を開示している。また特許文献2では、エポキシ樹脂と硬化剤からなる熱硬化性樹脂に、粒径の異なるマイクロメートルオーダの無機粒子およびコアシェル構造からなるゴム粒子を添加することで、無機粒子の充填量を最大限高めながらもエポキシ樹脂との相溶性の高いゴム粒子を添加することで、低熱膨張率と耐クラック性の両方を向上させ、耐熱応力性に優れたエポキシ樹脂の提供方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2006-022188号公報
【特許文献２】特開2002-015621号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記特許文献１では、添加するエラストマー粒子が極めて小さな微粒子であるために、混練時に相当の撹拌力を与える必要があるが、そのような工夫が言及されていない。また、極めて高い撹拌力を発生させる装置を使用することも可能であるが、多量に生産することを想定した場合、多量な樹脂を一度に取り扱える装置は筆者の知る限りでは存在しない。加えて特許文献１では、超微粒子エラストマー粒子の製造方法について言及していない。一般にエラストマー粒子による超微粒子を得るには、予めエラストマー粒子を架橋して有限の大きさに成形するが、例えば化学架橋による場合では、架橋剤として加硫剤を用いているために硫黄元素などの不純物が混入しやすい。このような不純物を有する絶縁材料を導体部に近接して配置すると、吸湿等によって発生するマイグレーションの進行を促進させ、絶縁性能を著しく低下させる場合がある。また特許文献２においても、樹脂中におけるエラストマー粒子の分散性を向上させるために、コアシェルタイプのエラストマー粒子を選択している。しかしながら一般にコアシェルタイプのエラストマー粒子は高価であり、エポキシ樹脂価格を増加させる。加えて、我々の実験においては、コアシェルタイプのエラストマー粒子を用いた場合、多量に添加しなければ、耐クラック性が向上しないことが分かっている。さらにエラストマー粒子を多量に添加した場合、樹脂の耐熱応力性は向上するものの他の樹脂特性を低下させることとなり、特に誘電率の増加、tanδの増加、あるいは耐熱性や破断強度などの機械的特性の低下が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来と同様の製造装置あるいは製造プロセスを用いながらも、上記課題である粒径の小さなエラストマー粒子の分散性を改善し、また、コアシェルタイプのエラストマー粒子の添加による樹脂特性を最小限に抑制しながらも、安定的に耐クラック性を向上させる方法を提供する。
【０００８】
具体的には、エポキシ樹脂と硬化剤から構成されるマトリックス樹脂および添加材としてエラストマー粒子と無機粒子からなるエポキシ樹脂において、硬化剤が混練時において固形、かつエラストマー粒子の平均粒径が無機粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
本発明における平均粒径とは、エラストマー粒子や無機粒子が球状であった場合その平均粒径を指し、前記材料があるいは繊維状であった場合その平均繊維径のことを指す。
【００１０】
本発明におけるエポキシ樹脂とは、分子内に２個の炭素原子と1個の酸素原子からなるエポキシ基を２個以上含む化合物であって、硬化時に当該エポキシ基を開環反応させ、樹脂硬化物とし得る化合物であればどのようなものでも適用することができる。例えば、エピクロルヒドリンとビスフェノール類などの多価フェノール類や多価アルコールとの縮合によって得られるビスフェノールA型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとビスフェノール類などの多価フェノール類や多価アルコールとの縮合によって得られるビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂や、エピクロルヒドリンとカルボン酸との縮合によって得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネートやエピクロルヒドリンとヒダントイン類との反応によって得られるヒダントイン型エポキシ樹脂のような複素環式エポキシ樹脂を、その好適な例として挙げることができる。またこれらは単独若しくは２種以上の混合物として適用することができる。
【００１１】
なお上記エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂内に含まれる水分を取り除くために、融点以上の温度で２４時間以上乾燥、あるいは、融点以上の温度を保った状態で真空炉で３０分以上脱気させることが好ましい。その際の減圧条件としては、１００Ｐａ以下であることが望ましい。その結果、樹脂硬化物中に含まれる水分によって電気絶縁性が低下することを抑制することができる。
【００１２】
さらに、本発明におけるエポキシ樹脂およびその他の材料を混練する場合、混練容器あるいは混練部の温度がエポキシ樹脂の融点前後であることが好ましい。その結果、エポキシ樹脂以外の、硬化剤、無機粒子、エラストマー粒子等をエポキシ樹脂中によく混ぜ込むことができる。一方で混練温度は、エポキシ樹脂融点を大幅に上回る温度であってもよいが、融点以上に温度が上昇した場合、エポキシ樹脂の粘度が大幅に低下する。その結果、混練のためのシェアが発生しづらくなるために、融点前後で保つことがより好ましい。上記に適用可能な混練機械としては、例えば、混練物の粘度が高くでも撹拌可能な多軸ロールや押し出し混練機などが挙げられるが、本発明の構成材料を混練できる装置であれば、どのような装置でも適用できる。
【００１３】
さらに本発明における硬化剤とは、エポキシ樹脂と化学反応してエポキシ樹脂を硬化させ得るものであれば適宜に使用可能であり、その種類は特に限定されるものではない。このようなエポキシ樹脂用硬化剤としては、例えばアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、フェノール系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、ルイス酸系硬化剤、イソシアネート系硬化剤等が挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を併用することができる。
【００１４】
上記したアミン系硬化剤の具体例としては、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、ジプロプレンジアミン、ポリエーテルジアミン、2,5-ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス（ヘキサメチル）トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、アミノエチルエタノールアミン、トリ（メチルアミノ）へキサン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、ビス（4-アミノ-3-メチルジシクロヘキシル）メタン、ジアミノジシクロヘキシルメタン、ビス（アミノメチル）シクロへキサン、Ｎ-アミノエチルピペラジン、3,9-ビス（3-アミノプロピル）2,4,8,10-テトラオキサスピロ（5,5）ウンデカン、ｍ-キシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジアミノジエチルジフェニルメタン、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド等が挙げられる。
【００１５】
酸無水物系硬化剤の具体例としては、ドデセニル無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ（エチルオクタデカン二酸）無水物、ポリ（フェニルヘキサデカン二酸）無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロへキセンジカルボン酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート、無水ヘット酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水ポリアゼライン酸等が挙げられる。
【００１６】
イミダゾール系硬化剤の具体例としては、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール等が挙げられる。また、ポリメルカプタン系硬化剤の具体例としては、ポリサルファイド、チオエステル等が挙げられる。上述した硬化剤はいずれも単独もしくは2種類以上の混合物として使用することができる。
【００１７】
フェノール系硬化剤の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、アラルキル型フェノール樹脂、トリフェノールアルカン型フェノール樹脂、ビフェニル骨格含有アラルキル型フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、脂環式フェノール樹脂、複素環型フェノール樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、ビスフェノールＡ型樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂等のビスフェノール型フェノール樹脂などが挙げられ、これらのうち１種を単独で又は２種以上を併用することができる。
【００１８】
硬化剤の粒径としてはより小さな粒径である事が望ましい。その理由として、混練後に硬化剤が凝集していた場合反応ムラが起こりやすいためである。一方で、一般的に粒径が小さくなるに従って価格が上昇するために、価格と効果の範囲内で適宜選定する必要がある。
【００１９】
エポキシ樹脂用硬化剤の配合量は、使用した硬化剤の種類等に応じて有効量の範囲内で適宜に設定されるものであるが、一般的にはエポキシ樹脂のエポキシ当量に対して１／２当量〜２当量の範囲とすることが好ましい。硬化剤の配合量がエポキシ樹脂のエポキシ当量に対して１／２当量未満であると、エポキシ樹脂の硬化反応を十分に生起することができないおそれがある。一方、硬化剤の配合量がエポキシ樹脂のエポキシ当量に対して２当量を超えると、エポキシ樹脂組成物の硬化物の耐熱性等が低下するおそれがある。
【００２０】
さらに、エポキシ樹脂の硬化剤と併用して、エポキシ樹脂の硬化反応を促進あるいは制御するエポキシ樹脂用硬化促進剤を使用してもよい。特に、酸無水物系硬化剤を使用した場合、その硬化反応はアミン系硬化剤等の他の硬化剤と比較して遅いため、エポキシ樹脂用硬化促進剤を使用することが多い。酸無水物系硬化剤用の硬化促進剤としては、三級アミンまたはその塩、四級アンモニウム化合物、イミダゾール、アルカリ金属アルコキシド等を用いることが挙げられるが、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を併用することができる。
【００２１】
さらに本発明におけるエラストマー粒子とは、メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ニトリル−ブタジエン共重合体、シリコーンゴムなどの一般合成ゴム、前述した合成ゴムのカルボン酸変性、アクリル酸変性ゴムなどが挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を併用することができる。
【００２２】
さらに本発明における無機粒子とは、シリカ、アルミナ、アルミナ水和物、酸化チタン、窒化アルミ、窒化ホウ素、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、繊維状ガラスなどが挙げられ、これらのうち１種を単独でまたは２種以上を併用することができる。
【００２３】
さらに、無機粒子とエポキシ樹脂の相溶性を向上させるカップリング剤、無機粒子の沈降を抑制する沈降防止剤、あるいは染色材や離型材等、一般的にエポキシ樹脂に添加される添加材を用いることもできる。
【００２４】
上記材料を用いた本発明においては、硬化剤が混練時において固形であることから、無機粒子との摩擦によってより大きな撹拌力あるいはせん断力が発生する。加えて従来装置を用いた場合においても本発明の効果が得られることから、生産コストの抑制に達成可能である。さらに、無機粒子よりも平均粒径が小さなエラストマー粒子を添加した場合、硬度の高い無機粒子によって発生するせん断力によってエラストマー粒子が凝集することなく均一に分散させることが可能である。その結果エラストマー粒子の凝集に起因する絶縁性や機械的特性の低下を抑制しつつも、耐クラック性を安定的に向上させることができる。一方で、エラストマー粒子よりも小さな平均粒径の無機粒子を用いた場合、エラストマー粒子の硬度が無機粒子よりも低いために無機粒子に与えるせん断力が小さく、またその反力によってエラストマー粒子に与えられるせん断力が小さいために、エラストマー粒子の分散性は改善しない。
【００２５】
さらに本発明においては、エラストマー粒子の一部または全部が放射線架橋されていることを特徴とする。
放射線架橋は、加硫剤等を用いた化学架橋と比較して、耐熱性の高いエラストマー粒子を得ることができる。さらに、放射線(電子線)を照射するのみで進行するので、余計な架橋剤を添加する必要がなく、例えば一般的な架橋剤として用いられる加硫剤を用いた場合と比較して、硫黄元素等の不純物が混入しにくい。その結果、不純物元素によって進行が加速するマイグレーションを抑制することが可能である。従って、本発明による放射線架橋エラストマー粒子を用いた場合、マイグレーションの抑制を初めとした良好な絶縁性を有するとともに、樹脂の耐クラック性を向上させることは勿論のこと、耐熱性の低下を抑制できる。なお放射線架橋エラストマー粒子の有無は、固体NMR等の化学分析により評価可能である。
【００２６】
さらに本発明においては、エラストマー粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下、より好ましくは９０ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であるであることを特徴とする。
表1は、本発明の効果を説明するための数値データを示しており、体積濃度２％の分散系での球状粒子半径と粒子間距離および相対比表面積の関係を示している。
【００２７】
【表１】
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同表より粒子半径が小さくなるに従って、粒子間距離が減少、また相対比表面積が増加する。その結果、エラストマー粒子とエポキシ樹脂との相互作用領域が広がるために、少量の添加においても樹脂特性が大幅に向上する。従って、より微細なエラストマー粒子を用いることによりその効果が増大し、また少量の添加でよいことから、樹脂特性自身の低下、またコストの増加を最小限に抑えることが出来る。一方で無機粒子に注目した場合、近年では１００ｎｍ程度の無機粒子も比較的安価に入手可能であるために、そのような無機粒子を用いる場合、エラストマー粒子は９０ｎｍ以下とすることが好ましい。一方で１０ｎｍ以下のエラストマー粒子は製造が困難であり、また、そのようなエラストマー粒子は表面エネルギーが特に高いことから分散が困難である。
【００２８】
さらに本発明においては、エラストマー粒子の一部が上記エラストマー粒子からなり、かつそれ以外のエラストマー粒子がコアシェルタイプからなることを特徴とする。
エポキシ樹脂の熱膨張性を抑制することを目的に無機粒子が多量に添加される系においては、粒径の小さなエラストマー粒子を過剰に添加した場合、その粘度上昇が問題となる。従って、本発明によるエラストマー粒子の一部をコアシェルタイプのエラストマー粒子で置き換えることにより、過剰な粘度上昇による樹脂硬化物中のボイドを抑制し、その結果耐クラック性を安定的に向上させることができる。
【００２９】
さらに本発明においては、硬化剤が硬化時の予熱あるいは硬化発熱によって溶融することを特徴とする。
混練時においては、エラストマー粒子に大きな撹拌力やせん断力を与えるために硬化剤は固形であることが好ましいが、樹脂を注入するプロセスにおいては硬化剤が固形であると流動性が低下する。その結果樹脂硬化物中にボイドができやすい。しかしながら本発明においては、硬化時の発熱や予熱によって硬化剤が溶融するために、樹脂粘度を低下させながら注入・硬化させることができる。
【００３０】
さらに本発明においては，硬化剤がジシアンジアミドあるいはその誘導材であることを特徴とする。
ジシアンジアミドは、室温で固形かつ、他の硬化剤と比較して短時間硬化させることが可能である。従って、硬化時間短縮による量産性の改善を検討した場合、特に有効である。また、ジシアンジアミドによって成形された硬化樹脂の接着性は特に高く、そのため熱応力による接着剥がれを抑制を目的とした場合においても、特に有効である。
【００３１】
さらに本発明においては、部品の固定が必要な箇所あるいは電気的絶縁が必要な箇所に適用された電気機器であることを特徴とする。
上記手法にて得られる本発明のエポキシ樹脂組成物は各種電気機器への絶縁材として幅広く適用でき、この場合、一般的に成形方法としては、粘度の大きな材料に対しても適用可能なトランスファ成形、加圧成形、圧縮成型などが挙げられる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、粒径の小さなエラストマー粒子の分散性を改善し、また、コアシェルタイプのエラストマー粒子の添加による樹脂特性劣化を最小限に抑制しながらも、安定的に耐クラック性を向上させる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態を示す電気絶縁材料の断面図。
【図２】本発明によるエポキシ樹脂をモータに適用した際の斜視図。
【図３】図２に示すモータの１／２断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明による効果を説明するために、実施例を用いて説明する。表２は、本発明の実施例および比較例を説明するための組成配合比表であり、実験に用いた実施例および比較例におけるエポキシ樹脂と硬化剤の混合材、エラストマー粒子、無機粒子の配合割合を示している。
【００３５】
【表２】
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(実施例１)
エポキシ樹脂(三菱化学ＥＰ−１００３)および固形硬化剤(三菱化学ＤＩＣＹ−７)の混合材１００重量部に対して、平均粒径５０〜１００ｎｍの放射線架橋アクリル二トリルブタジエン(ＮＢＲ)粒子を５重量部、さらに平均粒径が６μｍの無機粒子を５重量部、およびカップリング剤、イミダゾール硬化促進剤を適宜混ぜ合わせ、予備加熱しておいた２軸のロール混練装置（関西ロール製）で１０分間混練した。その後、冷却・粉砕後、トランスファープレス機(藤和精機製)にて１８０℃／３ｍｉｎの硬化条件にて硬化させた。
【００３６】
(実施例２)
エポキシ樹脂(三菱化学ＥＰ−１００３)および固形硬化剤(三菱化学ＤＩＣＹ−７)の混合物１００重量部に対して、平均粒径５０〜１００ｎｍの放射線架橋アクリル二トリルブタジエン(ＮＢＲ)粒子を５重量部、平均粒径が１００〜５００ｎｍのコアシェルタイプのエラストマー粒子を１０重量部、さらに平均粒径が６μｍの無機粒子を４００重量部、カップリング剤、イミダゾール効果促進剤を適宜添加し、予備加熱しておいた２軸のロール混練装置（関西ロール製）で１０分間混練した。その後、冷却・粉砕後、トランスファープレス機(藤和精機製)で１８０℃／３ｍｉｎの硬化条件にて硬化させた。
【００３７】
(比較例１)
エポキシ樹脂(三菱化学ＥＰ−１００３)および液状硬化剤 (日立化成ＨＭ−５５００)の混合物１００重量部に対して、平均粒径５０〜１００ｎｍの放射線架橋アクリル二トリルブタジエン(ＮＢＲ)粒子を５重量部、平均粒径が６μｍの無機粒子を５重量部、カップリング剤、イミダゾール効果促進剤を適宜添加し、予備加熱しておいた２軸のロール混練装置（関西ロール製）で１０分間混練した。その後、その後加熱・溶融させ、真空注型方式にて金型に流し込み、１００℃／５ｈ＋１７０℃／７ｈの硬化条件にて硬化させた。
【００３８】
(比較例２)
エポキシ樹脂(三菱化学ＥＰ−１００３)および固形硬化剤(三菱化学ＤＩＣＹ−７)の混合物１００重量部に対して、平均粒径５０〜１００ｎｍの放射線架橋アクリル二トリルブタジエン(ＮＢＲ)粒子を５重量部、さらに平均粒径が20nmの無機粒子を５重量部、カップリング剤、イミダゾール効果促進剤を適宜添加し、予備加熱しておいた２軸のロール混練装置（関西ロール製）で１０分間混練した。その後、冷却・粉砕後、トランスファープレス機(藤和精機製)で１８０℃／３ｍｉｎの硬化条件にて硬化させた。
【００３９】
(比較例３)
エポキシ樹脂(三菱化学ＥＰ−１００３)、および固形硬化剤(三菱化学ＤＩＣＹ−７)の混合物１００重量部に対して、コアシェルタイプのエラストマー粒子を５重量部、さらに平均粒径が６μｍの無機粒子を５重量部、カップリング剤、イミダゾール効果促進剤を適宜添加し、予備加熱しておいた２軸のロール混練装置（関西ロール製）で１０分間混練した。その後、冷却・粉砕後、トランスファープレス機(藤和精機製)で１８０℃／３ｍｉｎの硬化条件にて硬化させた。
【００４０】
(比較例４)
エポキシ樹脂(三菱化学ＥＰ−１００３)、およびの固形硬化剤(三菱化学ＤＩＣＹ−７)の混合物１００重量部に対して、平均粒径が１００〜５００ｎｍのコアシェルタイプのエラストマー粒子を１５重量部、平均粒径６μｍの結晶質シリカを４００重量部、カップリング剤、イミダゾール効果促進剤を適宜添加し、予備加熱しておいた２軸のロール混練装置（関西ロール製）で１０分間混練した。その後、冷却・粉砕後、トランスファープレス機(藤和精機製)で１８０℃／３ｍｉｎの硬化条件にて硬化させた。
【００４１】
(破壊靱性の測定方法)
ＡＳＴＭＤ５０４５−９１に従い、３点曲げ試験片にカミソリ刃を用いて初期亀裂を生成し、圧縮荷重を加えて亀裂が進展して破断した際の荷重から破壊靱性値(Ｋ１Ｇ)を算出した。試験は室温にて実施し、またクロスヘッド速度は１．０ｍｍ／分とした。
【００４２】
(３％熱重量減少温度の測定)
熱分析装置を用いて、１℃／ｍｉｎの昇温温度にて５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの試料を室温から５００℃まで加熱し、重量が３％減少した際の温度を測定した。
【００４３】
(スパイラルフローの測定)
材料の流動性は、ＳＰＩ−ＥＭＭＩ−１−６６に準じ、スパイラスフロー測定用金型を用いたトランスファー成形を行い、スパイラル状の成形物を作製して、その流動長さを測定した。
【００４４】
なお以下に示すそれぞれの結果をまとめた表は、各々実施例における値から規格化してまとめた。これらの結果を参照し、以下に本発明の具体的な効果を説明する。
【００４５】
まず表３は、本発明の実施例１と比較例２および比較例３を比較するための表であり、実施例１と比較例１の比較により、固形硬化剤を用いることによる本発明の効果を説明することが出来る。
【００４６】
【表３】
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すなわち、比較例１は実施例１と比較して破壊靱性が低下した。これは、実施例１では固形硬化剤によってＮＢＲ粒子の分散性が改善され、一方で比較例１では硬化剤が固形でないために、大きなせん断力が発生せずにＮＢＲ粒子の分散性が向上しなかったためである。さらに表３より、本発明の更なる効果を説明することが出来る。すなわち、比較例２は実施例１と比較して破壊靱性が大幅に低下した。これは、エラストマー粒子よりも微小な無機粒子を用いた場合、固形硬化剤により液状硬化剤を用いた場合よりもせん断力が発生したものの、無機粒子の硬度に比べてエラストマー粒子の硬度は低いために、無機粒子にせん断力を加えることが出来なかったためである。以上より、本発明による固形硬化剤を用いることおよび、無機粒子の平均粒径よりも小さい平均粒系のエラストマー粒子を用いる効果が説明できる。
【００４７】
次に表４は、本発明の実施例１と比較例３を比較するための表であり、実施例１と比較例３の比較により、放射線架橋および粒径の小さなエラストマー粒子を用いることによる本発明の効果を説明することが出来る。
【００４８】
【表４】
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すなわち、比較例３は実施例１と比較して、３％重量減少温度が低下した。これは、コアシェルタイプのエラストマー粒子よりも放射線架橋エラストマー粒子の方が熱分解温度高いために、実施例１が比較例３よりも比較して分解温度が向上したためである。さらに、比較例３は実施例１と比較して、破壊靱性が低下した。これはより微小なエラストマー粒子を用いたために、破壊靱性がより向上したためである。これより、本発明による放射線架橋およびより微細なエラストマー粒子を用いることの効果が説明できる。
【００４９】
次に表５は、本発明の実施例２と比較例４を比較するための表であり、実施例２と比較例４の比較により、放射線架橋エラストマー粒子とコアシェル型のエラストマー粒子を組み合わせることによる本発明の効果を説明する。
【００５０】
【表５】
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すなわち、比較例４と実施例２は、エラストマー粒子の添加重量が同一であるものの、比較例４の方がスパイラルフローが長く、すなわち流動性がよく、また破壊靱性も高い。これは、実施例４に示す無機粒子を多量に添加する系においては樹脂粘度が大幅に上昇し、そのため微小な放射線架橋エラストマーを多量に入れた結果エラストマー粒子が凝集する。一方で、実施例２においては、コアシェルタイプのゴム粒子とのハイブリッド化によりエラストマー粒子による粘度上昇が抑制され、その結果放射線架橋エラストマー粒子が均一に分散したために破壊靱性が向上したためである。すなわち、無機粒子が過剰に添加された径においては、本発明による放射線架橋粒子とコアシェル型ゴム粒子を組み合わせることの効果が説明できる。
【００５１】
次に、本発明によるエポキシ樹脂をモータに適用した場合の本発明の効果を説明する。
図２に示す本発明による絶縁樹脂が適用されたアキシャルギャップモータの全体図、図３に図２に示す固定子の断面図を示す。
【００５２】
本実施例のアキシャルギャップモータは、固定子６に対して回転軸方向の両側に回転子５０１、５０２を備えている。そして、固定子６と回転子５０１及び５０２がケース９の中に収容されている。図３に示すように、固定子６は、鉄心部材８やその周囲に巻き回されたコイル等が絶縁樹脂（本実施例によるエポキシ樹脂）７によって保持され、かつケース内に接着固定されている。回転子５０１及び５０２はシャフト（回転軸）１１に固定され、回転子５０１及び５０２とシャフト１１とは軸受１０１及び１０２によって、ケースに対して回転可能に支持されている。固定子６は、駆動時の温度上昇や振動によって、熱応力や振動に起因する応力が発生するために、樹脂割れやクラックあるいは樹脂-ケース界面での剥離が発生しやすい。前記樹脂破壊は、複数の鉄心間での相対位置や固定子の軸ずれを引き起こし、モータの性能を著しく低下させる。しかしながら、本発明を適用した本実施例においては樹脂クラックが発生しづらい、信頼性の高い固定子を得ることができる。さらにアミン系の固形硬化剤を用いることによって、硬化時間を大幅に短縮させることによる生産性の向上や、樹脂−ケース界面での接着性を大幅に改善することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１：エポキシ樹脂、２：無機粒子、３：エラストマー粒子、４：硬化剤、５０１：回転子、５０２：回転子、６：固定子、７：本発明によるエポキシ樹脂、８：鉄心、９：ケース、１０：ベアリング、１１：シャフト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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