(57)【要約】【課題】自動加圧ゲル化方式で製造しても耐ヒートサイクル性に優れたモールド真空バルブが得られる製造方法を得る。【解決手段】真空バルブの少なくとも固定軸４１から真空容器５の外表面にわたって処理剤膜３を塗布した後、自動加圧ゲル化方式に用いる金型に設置し、エポキシ樹脂組成物を注入して硬化し、上記処理剤膜３を設けた真空バルブの外側をエポキシ樹脂からなる絶縁層１でモールドするが、上記処理剤膜３は上記エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤と、アミノ基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤とを含有する。【選択図】        図１
2004351852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、この真空容器の内部から外部に導出される固定軸および可動軸と、上記真空容器内で接離可能に上記それぞれの軸に固設された固定電極および可動電極とを有する真空バルブを、エポキシ樹脂組成物からなる絶縁層で一体にモールドするモールド真空バルブの製造方法において、上記真空バルブの少なくとも上記固定軸から真空容器の外表面に、上記エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤と、アミノ基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤とを含有する処理剤膜を設けて後に、上記真空バルブを金型に組み込み、エポキシ樹脂組成物を注入して硬化することを特徴とするモールド真空バルブの製造方法。
【請求項２】
真空容器と、この真空容器の内部から外部に導出される固定軸および可動軸と、上記真空容器内で接離可能に上記それぞれの軸に固設された固定電極および可動電極と、少なくとも上記固定軸から真空容器の外側を一体モールドしたエポキシ樹脂組成物よりなる絶縁層とを備えたモールド真空バルブにおいて、上記絶縁層、および上記固定軸から真空容器の外表面間に介在させて設けられ、上記エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤と、アミノ基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤とを含有する処理剤膜を備えたことを特徴とするモールド真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に樹脂モールドされたモールド真空バルブの製造方法およびモールド真空バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブを絶縁層で一体にモールドして全体形状の縮小化を図るものとして、真空バルブの可動軸の周囲に可撓性材料からなる部品を設け、真空バルブの固定側と可動側の両側をエポキシ樹脂で一体モールドしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３５７７６１号公報（第１頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のモールド真空バルブを、真空注型法のような１６〜２４時間かけてエポキシ樹脂等の合成樹脂をゆっくり硬化させる方法を用いてモールドすると、エポキシ樹脂の硬化発熱量が少なく合成樹脂の硬化収縮量の増加や硬化温度上昇による熱ひずみの増加は顕著ではない。
【０００５】
しかし、自動加圧ゲル化方式は、金型を定温に加熱し、金型温度相当に加熱した真空バルブを上記金型内部に設置し、金型温度よりも低い温度の合成樹脂を注入し、その後も金型から熱を持続的に供給して上記合成樹脂を、真空注型法に比べて大幅に短い時間（１５〜６０分）で硬化させるものである。
なお、上記自動加圧ゲル化方式において、金型内部で、真空バルブは注入された低温の合成樹脂に熱を奪われるが、金型表面近傍の合成樹脂は、金型から熱を持続的に供給されるので、結果として金型近傍から合成樹脂の硬化が始まり、真空バルブ外表面の合成樹脂の硬化が遅れ、真空バルブと合成樹脂界面部分に、合成樹脂の硬化収縮によるひけが発生しやすくなり、このため、真空バルブ外表面と合成樹脂との接着不良またはクラックが発生して、真空バルブと合成樹脂界面での剥離が発生する。また、上記工程は１５〜６０分という短時間で施されるため、硬化発熱量も大きくなるため上記剥離の発生が顕著となるという課題がある。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、自動加圧ゲル化方式で製造しても耐ヒートサイクル性に優れたモールド真空バルブが得られる製造方法とモールド真空バルブを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るモールド真空バルブの製造方法は、真空容器と、この真空容器の内部から外部に導出される固定軸および可動軸と、上記真空容器内で接離可能に上記それぞれの軸に固設された固定電極および可動電極とを有する真空バルブを、エポキシ樹脂組成物からなる絶縁層で一体にモールドするモールド真空バルブの製造方法において、上記真空バルブの少なくとも上記固定軸から真空容器の外表面に、上記エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤と、アミノ基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤とを含有する処理剤膜を設けて後に、上記真空バルブを金型に組み込み、エポキシ樹脂組成物を注入して硬化することを特徴とすることを特徴とする方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の第１の実施の形態のモールド真空バルブの製造方法によるモールド真空バルブの構成図である。
つまり、真空容器５は、例えば磁器製の円筒２をステンレス製固定電極側端板７およびステンレス製可動電極側端板８で密閉することにより構成される。
また、上記真空容器５の内部から外部へ固定軸４１と可動軸４２が導出され、ステンレス製の固定電極側端板７には銅製の固定軸４１を固定する銅製のブロック９が設けられ、上記固定軸４１と可動軸４２には上記真空容器５内で接離可能にそれぞれ固定電極６１および可動電極６２が固設されることにより、真空バルブが構成される。
【０００９】
本実施の形態のモールド真空バルブにおいては、図１に示すように、上記真空バルブの少なくとも上記真空容器５と固定軸４１の外表面に処理剤膜３を塗布した後自動加圧ゲル化方式に用いる金型に設置し、エポキシ樹脂組成物を注入して、上記処理剤膜３を設けた真空バルブの外表面にエポキシ樹脂からなる絶縁層１をモールドする。
【００１０】
上記処理剤は、上記エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤と、アミノ基またはメルカプト基を官能基とするシランカップリング剤とを含有したもので、トルエンまたはメチルエチルケトン等の有機溶剤１００重量部に対して、上記硬化促進剤を０．２〜０．６重量部およびシランカップリング剤を０．１〜０．５重量部溶解させることにより得ることができる。
硬化促進剤が０．２重量部未満では真空バルブ外表面のエポキシ樹脂組成物から硬化を開始させることが困難であり、０．６重量部を越えると硬化後の機械特性（強度）および電気特性（誘電特性）が低下する。
また、シランカップリング剤が０．１重量部未満および０．５重量部を越えると、処理剤に含まれるシランカップリング剤の効果が弱まり、真空バルブ外表面とエポキシ樹脂組成物との接着強度が低下する。
また、処理剤膜３は、有機溶剤により希釈した上記処理剤を刷毛にて塗布するか、スプレーにて吹き付けたり、真空バルブを浸漬することにより設けることができる。
【００１１】
本実施の形態に係わる処理剤は上記エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤を含有するので、自動加圧ゲル化方式に用いられる金型内において、真空バルブ外表面のエポキシ樹脂組成物から硬化を開始する。
その時、上記エポキシ樹脂は硬化収縮するが、金型内部のエポキシ樹脂がゲル化するまで加圧されているため上記硬化収縮を補うことができ、真空バルブ外表面とエポキシ樹脂界面にエポキシ樹脂の硬化収縮によるひけを発生させることを防止することができ、耐ヒートサイクル性に優れるという効果がある。
なお、エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤としては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の鎖状脂肪族ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン等の環状脂肪族ポリアミン、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等の芳香族アミン、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、三フッ化ホウ素−アミン・コンプレックスまたはジシアンジアミドが用いられる。
【００１２】
上記処理剤に含まれるシランカップリング剤は、下記（１）式で示されるものである。
（Ｘ）ａ−Ｓｉ−（ＯＲ）ｂ      ・・（１）
（式中、Ｘがアミノ基またはメルカプト基、ＯＲがアルコキシ基で、ａ，ｂは１〜３、ａ＋ｂ＝４である。）
上記シランカップリング剤の官能基がアミノ基またはメルカプト基であると図２または図３のように、エポキシ樹脂と結合すると共に、磁器等の無機材料とも、さらに金属とも結合するため、図１に示すように例えば金属材料からなる固定軸４１や端板７と、無機材料である磁器製の円筒２にわたって処理剤膜３を一様に形成することができるので、固定軸４１から真空容器５の外表面をエポキシ樹脂により一様に接着性良くモールドすることができ、機器運転時のヒートサイクルにより発生する熱応力による剥離またはクラックの発生を防止することができる。
【００１３】
図２および図３は本発明の実施の形態に係わる処理剤におけるシランカップリング剤の結合機構を示す説明図で、図２は無機材料である磁器製の円筒２との結合機構、図３は金属材料である固定軸４１との結合機構を示す。
図２に示すように、真空バルブの磁器製の円筒２部分では、シランカップリング剤のアルコキシ基が加水分解によりシラノールとなり｛図２（ａ）｝、部分的に縮合してオリゴマー状態になり、水素結合により磁器製の円筒２表面の水酸基に吸着し｛図２（ｂ）｝、脱水縮合により強固に化学結合する｛図２（ｃ）｝。一方、アミノ基またはメルカプト基Ｘがエポキシ樹脂と化学結合する。
また、図３に示すように、金属材料である固定軸４１においては、シランカップリング剤のアミノ基またはメルカプト基Ｘが、固定軸４１表面に配位結合し｛図３（ａ）｝、一方のアルコキシ基が他のシランカップリング剤のアルコキシ基と脱水反応｛図３（ｂ）｝し、これにより、アミノ基またはメルカプト基Ｘがエポキシ樹脂側にくることとなり、エポキシ樹脂と反応することができる。なお、図３において、点線は配位結合状態を示す。
以上より、真空バルブの処理剤中のシランカップリング剤により、無機材料部分および金属材料部分をエポキシ樹脂に強固に接着させることができることが示される。
【００１４】
なお、一般的なシランカップリング剤としては、Ｘがアミノ基またはメルカプト基の他に、ビニル基、エポキシ基、メタクリル基等があるが、これらは窒素原子または硫黄原子を含有しないので、図３のような結合機構を示さず、エポキシ樹脂と結合すると共に、無機材料および金属材料とも結合することによる上記効果を得ることはできない。
【００１５】
【実施例】
実施例１．
まず、図１における処理剤膜３の形成に用いる処理剤を次の手順で作製する。揮発性有機溶剤として、メチルエチルケトン６００ｇを撹拌し、アミノ基を有するシランカップリング剤｛商品名：ＫＢＭ−６０３，信越化学工業（株）製｝３ｇを滴下しながら溶解させた後、エポキシ樹脂の硬化促進剤であるアミン系触媒｛商品名：ＩＢＭＩ１２，ジャパン  エポキシ  レジン（株）製｝３ｇを滴下しながら溶解させる。
上記処理剤を、刷毛にて図１に示すように真空バルブの固定軸４１から真空容器５の外表面にかけて塗布後、１１０℃で１０分間乾燥して処理剤膜３を形成する。
次に、エポキシ樹脂組成物としてシリカフィラーを含有した酸無水物硬化エポキシ樹脂｛商品名：ＣＹ２２５／ＨＹ９２５、バンティコ（株）製｝を用い、上記処理剤膜３を形成した真空バルブを、自動加圧ゲル化方式に用いる金型に設置し上記エポキシ樹脂組成物を注入して、その後、１３０℃で１時間硬化させて絶縁層１を形成した後金型から離型し、１３０℃で１６時間の後硬化を施して図１に示す本発明の実施例のモールド真空バルブを作製した。
【００１６】
比較例１．
上記実施例において、処理剤に硬化促進剤を含有しない他は実施例１と同様にしてモールド真空バルブを作製した。
【００１７】
比較例２．
上記実施例において、シランカップリング剤の官能基Ｘとしてエポキシ基を有するシランカップリング剤｛商品名：ＫＢＭ−４０３，信越化学工業（株）製｝を用いる他は実施例１と同様にしてモールド真空バルブを作製した。
【００１８】
上記実施例１および比較例１、２のモールド真空バルブを用いて下記ヒートサイクル試験を行い、それについてコロナ特性試験を行った。
つまり、ヒートサイクル試験として上記実施例および比較例１、２のモールド真空バルブを１０℃に設定した水中に１時間浸漬し、すぐさま８０℃に設定した温水中に１時間浸漬することを３回繰り返した。
コロナ特性試験としては、上記ヒートサイクル試験後のモールド真空バルブの外表面に亜鉛溶射により表面電極を作製し、これを例えばフロリナート等の絶縁性液体中に浸漬し、モールド真空バルブの外表面に設置した電極を検出部とし、導体に高電圧をランプ状に印加しながら、所定の電圧まで昇圧し、その後徐々に電圧を降下させながらコロナ放電電荷量を計測した。
本実施例においては、降圧時にコロナ放電が消滅する電圧（コロナ放電電荷量が１０ｐＣ以下となる電圧）を測定した。モールド真空バルブの電圧階級により、コロナ放電消滅電圧の下限が規定されているが、本実施例においては、１２ｋＶ級の樹脂被覆真空バルブについて評価を行ったため、コロナ放電消滅電圧の下限値は１０．４ｋＶとした。
なお、各々５個のモールド真空バルブに上記試験を実施し、結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2004351852.tif 000003
【００２０】
表１より、初期品では実施例１および比較例１，２のモールド真空バルブのコロナ特性は５個全数が合格であったが、ヒートサイクル試験後については、実施例１では全数合格であったが、比較例１では全数不合格、比較例２では５個のうち４個が不合格となった。
このことから、本発明の実施例の自動加圧ゲル化方式で製造したモールド真空バルブは、処理剤膜３により真空バルブ外表面とエポキシ樹脂とが強固に接着しており、真空バルブとエポキシ樹脂界面に剥離の発生が防止され、耐ヒートサイクル性に優れたものであることが示された。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の第１のモールド真空バルブの製造方法は、真空容器と、この真空容器の内部から外部に導出される固定軸および可動軸と、上記真空容器内で接離可能に上記それぞれの軸に固設された固定電極および可動電極とを有する真空バルブを、エポキシ樹脂組成物からなる絶縁層で一体にモールドするモールド真空バルブの製造方法において、上記真空バルブの少なくとも上記固定軸から真空容器の外表面に、上記エポキシ樹脂組成物の硬化促進剤と、アミノ基またはメルカプト基を有するシランカップリング剤とを含有する処理剤膜を設けて後に、上記真空バルブを金型に組み込み、エポキシ樹脂組成物を注入して硬化することを特徴とすることを特徴とする方法で、自動加圧ゲル化方式で製造しても耐ヒートサイクル性に優れたモールド真空バルブが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のモールド真空バルブの製造方法によるモールド真空バルブの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わる処理剤中のシランカップリング剤の無機材料との結合機構を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わる処理剤中のシランカップリング剤の金属材料との結合機構を示す説明図である。
【符号の説明】
１  絶縁層、３  処理剤膜、４１  固定軸、４２  可動軸、５  真空容器、６１  固定電極、６２  可動電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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