(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を必須成分として含む酸無水物と、平均粒径２μｍ以下の球状シリカを必須成分として含む無機充填剤と、硬化促進剤とを配合したものをＡ剤とし、エポキシ樹脂をＢ剤とした２液型のエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
前記メチルテトラヒドロ無水フタル酸及び前記メチルヘキサヒドロ無水フタル酸の使用量は、前記メチルテトラヒドロ無水フタル酸５０重量部に対して、前記メチルヘキサヒドロ無水フタル酸１０〜９０重量部である請求項１に記載の２液型のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
前記無機充填剤の合計配合量は、前記酸無水物１００重量部に対して５０〜５００重量部である請求項１又は２に記載の２液型のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
メチルテトラヒドロ無水フタル酸５０重量部及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸１０〜９０重量部からなる酸無水物１００重量部と、平均粒径０．０５〜２μｍの球状シリカを１〜４０重量％含む無機充填剤５０〜５００重量部と、硬化促進剤０．１〜１０重量部と、エポキシ樹脂７０〜１７０重量部とを含む２液型のエポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の２液型のエポキシ樹脂組成物を用いることを特徴とする電気機器の絶縁処理法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エポキシ樹脂組成物及びこれを用いた電気機器の絶縁処理法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気機器の絶縁処理方法としては、ケースにコイルや部品をセットし、これに樹脂と無機充填剤との均一混合物を常圧又は真空下で注入して硬化するポッティング法が知られている。
しかし、この方法では作業性の面から、混合する無機充填剤の添加量に限界があり、硬化する際に体積収縮を生じるため、硬化物にクラックが生じ、内蔵されているコイル及び部品に剥離やクラックが発生しやすく、さらに注型した硬化物の線膨張率が大きいためにヒートサイクル性に劣る。また、熱伝導率が小さいため、機器の温度が高くなり、使用する温度が制限されるなどの問題がある。さらに、樹脂組成物と無機充填剤を混合して真空下で脱泡した後に注入作業を行うため、樹脂組成物は可使時間の長いものを使用する必要があり、したがって、注入後の硬化時間が長くなり、作業工程の合理化、省エネルギー化に限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解消し、注型作業性に優れ、なおかつ保管時の無機充填剤の沈降が少なく、絶縁性に優れたエポキシ樹脂組成物及びこの組成物を用いて電気機器を絶縁処理し、絶縁性及び熱伝導性に優れた電気機器を得ることのできる方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を必須成分として含む酸無水物と、平均粒径２μｍ以下の球状シリカを必須成分として含む無機充填剤と、硬化促進剤とを配合したものをＡ剤とし、エポキシ樹脂をＢ剤とした２液型のエポキシ樹脂組成物及びこの組成物を用いることを特徴とする電気機器の絶縁処理法に関する。
本発明はまた、メチルテトラヒドロ無水フタル酸５０重量部及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸１０〜９０重量部からなる酸無水物１００重量部と、平均粒径０．０５〜２μｍの球状シリカを１〜４０重量％含む無機充填剤５０〜５００重量部と、硬化促進剤０．１〜１０重量部と、エポキシ樹脂７０〜１７０重量部とを含む２液型のエポキシ樹脂組成物及びこの組成物を用いることを特徴とする電気機器の絶縁処理法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の２液型のエポキシ樹脂組成物は、上記のように、酸無水物と無機充填剤と硬化促進剤を配合したＡ剤及びエポキシ樹脂からなるＢ剤からなるものである。
Ａ剤中の酸無水物は、メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を必須成分として含む。これらの市販品としては、ＨＮ−２０００、ＨＮ−５５００（日立化成工業(株)製、商品名）、ＱＨ−２００（日本ゼオン(株)製、商品名）、ＰＨ−５０００（東燃石油化学工業(株)製、商品名）などが挙げられる。
酸無水物としては、上記必須成分の他に、メチル無水ハイミック酸、ドデセニル無水フタル酸などを用いることもできる。これらの酸無水物は、必須成分１００重量部に対して０〜１００重量部の範囲が好ましい。
【０００６】
メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸の使用量は、メチルテトラヒドロ無水フタル酸５０重量部に対して、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸１０〜９０重量部が好ましく、１５〜８５重量部がさらに好ましく、３０〜７０重量部が特に好ましい。この範囲よりメチルテトラヒドロ無水フタル酸が多く、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸が少ないと、ガラス転移温度が下がり、逆であれば粘度が上昇し、注型作業性が低下する。
【０００７】
酸無水物の硬化促進剤としては、イミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−エチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、トリスジメチルアミノフェノール、ベンジルジメチルアミン等の第三級アミン類などが挙げられ、これらは単独で又は２種以上組み合わせて使用することができる。市販品としては、２Ｅ４ＭＺ、２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ（四国化成工業(株)製、商品名）、ＢＤＭＡ（花王(株)製、商品名）などが挙げられる。硬化促進剤の配合量は、酸無水物１００重量部当たり０．１〜１０重量部が好ましく、０．１〜５重量部がさらに好ましく、０．１〜３重量部が特に好ましい。
【０００８】
Ａ剤に配合する無機充填剤は、平均粒径２μｍ以下、好ましくは平均粒径０．０５〜２μｍの球状シリカを必須成分として含む。この市販品としては、アドマファインＳＯ−２５Ｒ（株式会社アドマテックス製、商品名）などが挙げられる。これら平均粒径２μｍ以下の球状シリカの配合量は、配合する無機充填剤全量中の１〜４０重量％であることが好ましく、１〜３０重量％であることがさらに好ましく、２〜２０重量％が特に好ましい。平均粒径２μｍ以下の球状シリカの配合量が１重量％未満であると、保管時の無機充填剤の沈降抑制効果が発現せず、４０重量％を超えると粘度が上がり、注型作業性が低下する。
【０００９】
平均粒径２μｍ以下の球状シリカ以外の無機充填剤としては、平均粒径８〜１０μｍの無機充填剤が好ましく、例えば、結晶シリカ、溶融シリカ、水和アルミナ、酸化アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラス繊維、ガラスビーズ、水酸化マグネシウム、クレーなどが用いられる。この市販品としては、ＣＲＴ−ＡＡ、ＣＲＴ−Ｄ、ＲＤ−８（株式会社龍森製、商品名）、ＣＯＸ−３１  （株式会社マイクロン製、商品名、Ｃ−３０３Ｈ、Ｃ−３１５Ｈ、Ｃ−３０８  （住友化学工業株式会社製、商品名）、ＳＬ−７００（竹原化学工業株式会社製、商品名）などが挙げられる。これらの無機充填剤は、単独で又は２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００１０】
無機充填剤の合計配合量は、酸無水物１００重量部に対して５０〜５００重量部が好ましく、８０〜４００重量部がさらに好ましく、１００〜３００重量部が特に好ましい。無機充填剤が５０重量部未満であると、硬化物にしたときの熱伝導率又は線膨張係数に悪影響を及ぼし、５００重量部を超えると、無機充填剤が多すぎて注入操作性に劣る。
【００１１】
エポキシ樹脂としては、例えば、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ＡＤ型エポキシ樹脂、多価アルコールのポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらの樹脂としては、特に制限はないが、常温で液状のものが好ましく、市販品としては、エピコート８２８  （油化シェルエポキシ(株)製、商品名）、ＧＹ−２６０（チバガイギー社製、商品名）、ＤＥＲ−３３１（ダウケミカル日本(株)製、商品名）などが挙げられる。これらは併用して用いることができる。
エポキシ樹脂としては、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル等の反応性希釈剤となる低分子量エポキシ樹脂を、より高分子量のものと併用することが好ましい。低分子量エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂総量に対して４０重量％以下で使用することが好ましい。
【００１２】
本発明のエポキシ樹脂としては、１分子中にエポキシ基を１個だけ有するエポキシ化合物を含んでいてもよい。このようなエポキシ化合物は、エポキシ樹脂全量に対して０〜４０重量％の範囲で使用することが好ましく、０〜２０重量％の範囲で使用することがより好ましい。このようなエポキシ化合物としては、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、ジブロモクレジルグリシジルエーテル等がある。
これらのエポキシ樹脂の配合量は、酸無水物１００重量部に対して７０〜１７０重量部であるのが好ましく、９０〜１５０重量部がより好ましく、１００〜１４０重量部が特に好ましい。エポキシ樹脂が７０重量部未満、又は１５０重量部を超えると、酸無水物とエポキシ樹脂のバランスが崩れて、充分に硬化が進まない。
【００１３】
本発明のエポキシ樹脂組成物には、さらに、必要に応じて、赤リン、ヘキサブロモベンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、ベンガラ、酸化第二鉄、カーボン、チタンホワイト等の着色剤、シラン系カップリング剤、シリコーン剤等の消泡剤などを配合することができる。これらは、前記Ｂ剤に配合することが好ましい。
【００１４】
本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて電気機器を絶縁処理するには、上記Ａ剤とＢ剤を均一に混合してから、好ましくは３０〜７０℃で予熱し、好ましくは１Torr以下の減圧で脱泡した後、電気・電子部品が搭載されたケース又は金型に注入し、好ましくは６０〜１７０℃（特に好ましくは８０〜１６０℃）で１〜８時間、加熱硬化させればよく、また、金型を用いた場合には硬化後、金型から取り外せばよい。
本発明の絶縁処理法の対象となる電気機器としては、例えば、プラスチック又は金属製のケース又は金型内に部品を収納したトランス、フライバックトランス、ネオントランス、イグニッションコイル又はこれらのケースレスタイプのトランスなどが挙げられる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。
【００１６】
また、諸特性の評価は、下記の方法で行った。
▲１▼  粘度
エポキシ樹脂組成物の粘度を２５℃の恒温槽中でＪＩＳ−Ｃ２１０５に準じて東京計器(株)製のＢ型回転粘度計を用いて測定した。
▲２▼  無機充填剤の保管沈降性
図１に示す測定装置を準備した。直径１１０mm、高さ１３０mmの金属製円筒形の缶１の蓋に、図１に示すように直径８mmのガラス管２を取り付け、その上端に重さ５０ｇの分銅３を載せた。ガラス管２にはマーク４を付け、無機充填剤が沈降していないときに、缶１の蓋の高さと同じ高さをマーキングした。
この測定装置の缶１内にＡ剤を１５００ｇ装缶し、２５℃で保管したとき、無機充填剤が沈降し、図２に示すように、沈降層５が生じた場合、その沈降層の高さ分だけガラス管２の位置が上がり、マーク４の位置も上がる。したがって、缶１の蓋の表面からマーク４までの高さ（ｈ）を測定し、これを沈降層の高さとした。
【００１７】
▲３▼  ガラス転移温度及び線膨張係数
エポキシ樹脂組成物を６０℃に加温し、０．５Torrで５分間脱泡した後、８０℃で２時間、１３５℃で２時間硬化させる。その後、５×５×５mmの試験片を切り出し、ＴＭＡ熱物理試験器（株式会社リガク製）を用いてガラス転移温度及び線膨張係数を測定した。
▲４▼  熱伝導率
直径５０mm、厚さ１０mmの円盤状の金型内で上記▲３▼に記載したのと同様にして硬化させた。得られた円盤を取り出し、熱伝導率測定装置（ダイナテック株式会社製シーマテック）を用いて測定した。
【００１８】
実施例１〜３及び比較例１〜３
表１に示す配合のエポキシ樹脂組成物を調製し、諸特性の評価結果を表１に示す。なお、表１に記載した物質は下記のとおりである。
【００１９】
Ａ剤
酸無水物
ＨＮ−２０００（メチルテトラヒドロ無水フタル酸、日立化成工業株式会社製）
ＨＮ−５０００（メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、日立化成工業株式会社製）
無機充填剤
ＣＲＴ−ＡＡ（平均粒子径７μｍの結晶シリカ、株式会社龍森製）
ＳＯ−２５Ｒ（平均粒子径０．５μｍの球状シリカ、株式会社アドマティックス製）
硬化促進剤
２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ（１−シアノエチル−４−メチル−２−エチルイミダゾール、四国化成工業株式会社製）
Ｂ剤
エポキシ樹脂
エピコート８２８（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、油化シェル株式会社製）
【００２０】
【表１】
0003932614.tif 000002
【００２１】
表１に示す配合のエポキシ樹脂組成物について諸特性を上記方法で評価した結果、実施例１〜３の組成物は、無機充填剤の配合量が多いにもかかわらず、低粘度で注型作業性に優れ、保管時の無機充填剤の沈降も少ないことに加えて、比較例のものと同様にガラス転移温度が高く、耐熱性に優れ、線膨張係数が小さく、ヒートサイクル性に優れる。
比較例１〜３のものは、実施例１〜３のものと比較して保管時の無機充填剤の沈降が多いことから、使用前に無機充填剤の再分散が必要となるため、作業性が著しく劣る。
【００２２】
【発明の効果】
本発明になるエポキシ樹脂組成物は、保管時の無機充填剤の沈降が少なく、低粘度で注入作業性に優れ、線膨張係数が小さく、耐ヒートサイクル性に優れ、さらに、ガラス転移温度が高く、熱伝導率が大きいために耐熱性に優れた電気機器を提供することができる。
また、本発明になるエポキシ樹脂組成物を注入して製造された電気機器は、絶縁性及び熱伝導性に優れ、高信頼性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】無機充填剤の保管沈降性の測定装置の説明図である。
【図２】無機充填剤の沈降層が形成された状態で示す図１の測定装置の説明図である。
【符号の説明】
１  缶
２  ガラス管
３  分銅
４  マーク
５  沈降層
【図１】
0003932614.tif 000003
【図２】
0003932614.tif 000004