(57)【要約】【課題】木質系資源から抽出される有機フィラーを細かく粉砕し、熱硬化性樹脂中に一様に分散させる。【解決手段】エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂５と、熱硬化性樹脂５に充填される木質系資源から抽出されたセルロース、へミセルロース、リグノセルロース、リグニンの１種類以上からなる有機フィラー４と、熱硬化性樹脂５に充填されるシリカ、アルミナ、ムライトの１種類以上からなる無機フィラー３とを具備し、有機フィラー４は、液状酸無水物で膨潤され、無機フィラー３で攪拌することのより粉砕され、一様に分散されたものであることを特徴とする。【選択図】  図４
2012009233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と、
前記熱硬化性樹脂に充填される木質系資源から抽出されたセルロース、へミセルロース、リグノセルロース、リグニンの１種類以上からなる有機フィラーと、
前記熱硬化性樹脂に充填されるシリカ、アルミナ、ムライトの１種類以上からなる無機フィラーとを具備し、
前記有機フィラーは、液状酸無水物で膨潤され、前記無機フィラーで攪拌することのより粉砕されたものであることを特徴とする絶縁構造材料。
【請求項２】
熱硬化性樹脂と、
前記熱硬化性樹脂に充填される木質系資源から抽出されたセルロース、へミセルロース、リグノセルロース、リグニンの１種類以上からなる有機フィラーと、
前記熱硬化性樹脂に充填されるシリカ、アルミナ、ムライトの１種類以上からなる無機フィラーとを具備し、
前記有機フィラーは、低沸点溶剤で膨潤され、この低沸点溶剤を除去して前記無機フィラーで攪拌することにより粉砕されたものであることを特徴とする絶縁構造材料。
【請求項３】
前記粉砕された有機フィラーと前記無機フィラーとは、同程度の大きさであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絶縁構造材料。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂よりも前記有機フィラーの充填量が多いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の絶縁構造材料。
【請求項５】
木質系資源からセルロース、へミセルロース、リグノセルロース、リグニンを有する有機フィラーを抽出し、
この有機フィラーを液状酸無水物に浸漬して膨潤させ、
膨潤した有機フィラーに無機フィラーを添加し、
これらを攪拌することにより前記有機フィラーを粉砕し、
粉砕した有機フィラーに熱硬化性樹脂を充填することを特徴とする絶縁構造材料の製造方法。
【請求項６】
木質系資源からセルロース、ヘミセルロース、リグノセルロース、リグニンを有する有機フィラーを抽出し、
この有機フィラーを低沸点溶剤に浸漬して膨潤させ、
膨潤した有機フィラーを乾燥後、無機フィラーを添加し、
これらを攪拌することにより前記有機フィラーを粉砕し、
粉砕した有機フィラーに熱硬化性樹脂を充填することを特徴とする絶縁構造材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力機器、受配電機器などの主回路を支持絶縁する固体絶縁物を製造するときに用いられる熱硬化性樹脂を成分とする絶縁構造材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂は、優れた電気的特性、機械的特性、熱的特性などを有し、電気、電子部品を構成する絶縁材料として広く用いられている。しかしながら、優れた耐久性能を備えているので、長年の使用に耐えた後も性能が不変であり、再利用や分解が困難であった。また、地球環境の観点から、石油に依存していた社会から脱却し、新しい機能を付加した絶縁材料が求められていた。
【０００３】
このような要求に対して、自然界に存在する木質系資源を粉砕し、熱硬化性樹脂に充填する絶縁構造材料が提案されている。即ち、極力石油に依存しない新しい機能として、木質系資源から抽出した有機フィラーを付加したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１２４８９号公報  （図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の絶縁構造材料においては、木質系資源から有機フィラーを抽出し、粉砕して充填するものの、有機フィラーがバルク状態であり、充填材料として適切な大きさである数１００μｍ以下まで粉砕することに大きな労力を必要としていた。なお、粉砕後の分級が不充分で所定以上の大きなものが充填されたり、充填時にエポキシ樹脂中で凝集したりすると、異物として作用し、電気的特性、機械的特性、熱的特性などを低下させる要因となる。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、有機フィラーを容易に粉砕でき、熱硬化性樹脂中に一様に分散させることの可能な絶縁構造材料およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、実施形態の絶縁構造材料は、熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂に充填される木質系資源から抽出されたセルロース、へミセルロース、リグノセルロース、リグニンの１種類以上からなる有機フィラーと、前記熱硬化性樹脂に充填されるシリカ、アルミナ、ムライトの１種類以上からなる無機フィラーとを具備し、前記有機フィラーは、液状酸無水物で膨潤され、前記無機フィラーで攪拌することのより粉砕されたものであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る絶縁構造材料の製造方法を説明する図。
【図２】本発明の実施例１に係る膨潤した有機フィラーの状態を説明する図。
【図３】本発明の実施例１に係る無機フィラーで攪拌した状態を説明する図。
【図４】本発明の実施例１に係るエポキシ樹脂を充填した状態を説明する図。
【図５】本発明の実施例２に係る絶縁構造材料の製造方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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】
先ず、本発明の実施例１に係る絶縁構造材料を図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る絶縁構造材料の製造方法を説明する図、図２は、本発明の実施例１に係る膨潤した有機フィラーの状態を説明する図、図３は、本発明の実施例１に係る無機フィラーで攪拌した状態を説明する図である。
【００１１】
図１に示すように、先ず、木質系資源から抽出した有機フィラーを乾燥する（ｓｔ１）。有機フィラーは、例えばコーンコブから臨界水処理などで抽出されたセルロース、ヘミセルロース、リグノセルロース、リグニンからなり、粒径３００μｍ程度まで粉砕されたものを用いる。これは、従来技術で得られるものと同様である。
【００１２】
次に、有機フィラーを液状の酸無水物（日本化薬社製、カヤハードＭＣＤ）に数１０分間浸漬する（ｓｔ２）。有機フィラーは５０重量部、酸無水物は８６重量部とする。すると、図２に示すように、有機フィラーに液状酸無水物１が浸透し、体積が数１０％膨潤した膨潤有機フィラー２となる。なお、液状酸無水物１は、後述するエポキシ樹脂の硬化剤として用いるものである。
【００１３】
このように膨潤した状態の中に、シリカ（電気化学工業社製、ＦＢ−２４Ｒ）を１５０重量部添加する（ｓｔ３）。シリカは、粒径１０〜５０μｍを用いる。なお、シリカのほかに、無機フィラーとして、アルミナ、ムライトなどを混合して用いることができる。
【００１４】
そして、自公転式混合攪拌機で攪拌する（ｓｔ４）。回転数は２００〜１０００ｒｐｍであり、数分間行う。すると、図３に示すように、膨潤して軟らかくなった膨潤有機フィラー２が無機フィラー３のせん断力によって粉砕され、粒径５０〜１００μｍの粉砕有機フィラー４となる。
【００１５】
次に、ビスフェノール型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、エピコート８２８）を１００重量部混合する。同時に、シリカを３５０重量部追加し、混合する（ｓｔ５）。その後、脱泡して金型に充填し、温度８０℃で加熱して一次硬化させ、離型後に温度１５０℃で二次硬化させる（ｓｔ６）。
【００１６】
すると、図４に示すように、細かく粉砕された粉砕有機フィラー４と、無機フィラー３とが熱硬化性マトリックス５中に一様に分散し、優れた電気的特性、機械的特性、熱的特性などを有する注型絶縁物を製造することができる。一様とは、粉砕有機フィラー４や無機フィラー３が凝集したり、所定以上の大きいものが存在しないことをいう。なお、熱硬化性樹脂５中には、エポキシ樹脂と硬化剤の酸無水物とが存在する。また、熱硬化性樹脂としては、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などがある。
【００１７】
ここで、図２〜４には、膨潤有機フィラー２、粉砕有機フィラー４を四角形状、無機フィラー３を丸形状で表しているが、この形状に限定されるものではない。また、四角形状の場合は長辺側の長さ、丸形状の場合は長円側の長さを粒径（直径）として表している。
【００１８】
このように表示した粉砕有機フィラー４は、無機フィラー３のボールミルのような効果によって、粒径が５０〜１００μｍの粉砕され、無機フィラー３の粒径１０〜５０μｍと同程度の大きさとなる。これを、有機フィラーが無機フィラー３と同程度の大きさに粉砕されると定義する。
【００１９】
なお、金型に充填するエポキシ樹脂５の流動性を考慮して、エポキシ樹脂１００重量部に対して、有機フィラー２００重量部以下、無機フィラー６００重量部以下にすることができる。即ち、木質系資源から得られる有機フィラーを、膨潤させて軟らかくすることにより、容易に粉砕することができ、エポキシ樹脂よりも多く充填することもできる。この結果、石油資源に配慮した固体絶縁物とすることができる。
【００２０】
上記実施例１の絶縁構造材料によれば、木質系資源から抽出した有機フィラーを液状酸無水物１で膨潤させ、無機フィラー３で攪拌しながら粉砕して粉砕有機フィラー４とし、熱硬化性樹脂５を混合して加熱硬化させているので、熱硬化性樹脂５中に細かく粉砕された粉砕有機フィラー４と無機フィラー３とが一様に分散し、優れた諸特性を有する固体絶縁物を得ることができる。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の実施例２に係る絶縁構造材料を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例２に係る絶縁構造材料の製造方法を説明する図である。
【００２２】
なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、有機フィラーの膨潤方法である。図５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。
【００２３】
図５に示すように、有機フィラーを乾燥させた後（ｓｔ１）、アセトンのような低沸点の溶剤に浸漬させ（ｓｔ２−１）、有機フィラーを膨潤させる。膨潤後は、アセトンを飛ばして乾燥させ（ｓｔ２−２）、無機フィラーを添加し（ｓｔ３）、有機フィラーを細かく粉砕する。なお、硬化剤となる酸無水物は、エポキシ樹脂混合時（ｓｔ５）に添加するものとする。
【００２４】
上記実施例２の絶縁構造材料によれば、実施例１と同様の効果のほかに、アセトンの浸透がスムースであり、有機フィラーの膨潤を確実に行うことができる。
【００２５】
以上述べたような実施形態は、木質系資源から抽出した有機フィラーを酸無水物などで膨潤させ、無機フィラーで攪拌しながら有機フィラーを粉砕するので、細かく粉砕された有機フィラーと無機フィラーとが一様に分散した絶縁構造材料とすることができる。
【００２６】
以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な材料および方法は、種々の他の形態に具体化されてもよいし、さらに、本発明の主旨またはスピリットから逸脱することなく、ここにおいて述べた材料および方法の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物または均等方法は、本発明の範囲および主旨またはスピリットに入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００２７】
１  液状酸無水物
２  膨潤有機フィラー
３  無機フィラー
４  粉砕有機フィラー
５  熱硬化性樹脂
【図１】
2012009233.tif 000003
【図２】
2012009233.tif 000004
【図３】
2012009233.tif 000005
【図４】
2012009233.tif 000006
【図５】
2012009233.tif 000007