JP2012057121A - 樹脂材料及びこれを用いた高電圧機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微粒子と樹脂成分とを含む硬化物であって、前記微粒子は表面に疎水基を有し、粒子径が200nm以下であって、前記樹脂成分が側鎖に親水基を有するものであって、かつ、上記微粒子が上記樹脂内部で複数の線状の凝集体を形成して、デンドライト状の構造を形成している樹脂材料及びその樹脂材料を用いた電気機器。
【選択図】図2B
Description
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。
以下に、本発明の効果を示す実施例を説明する。上記のほか、本発明の樹脂材料は、遮断器等の操作ロッド、絶縁ロッドなどに適用することができる。
実施例1では、エポキシ樹脂内部に添加した表面を疎水化したシリカの効果を示すために、表1及び2の構成からなる樹脂材料を作製した。表1は、本実施例で作成した樹脂材料に共通の構成成分とその質量比を示している。エポキシ樹脂は典型的なビスフェノールA型の構造を有し、モノマー1分子中に2つのエポキシ基を持っている。硬化剤としては、酸無水物である無水フタル酸を用いた。
図2Bの樹脂材料(C)の破線は、およそ0.5μm程度以下の間隔に存在する微粒子の塊を繋げた場合の微粒子の存在する領域を表わす。線状の凝集体の長さ又は太さは1μm以上であり、これは、微粒子シリカの粒径12nmのおよそ100倍にあたる。微粒子シリカがゲル状態として機能するためには、微粒子100個相当がゲル状態の構成物に含まれる必要がある考えられる。
図2Bの樹脂材料(C)のSEM画像から判るように、複数の線状構造は、樹脂内部で互いに接して、網目状の構造体を形成する。
実施例1で用いた疎水性シリカの平均粒径は12nmである。微粒子の平均粒径が小さいほど、粒子の体積に対する表面積は大きく、より少量の添加で、効果を発現する。
実施例1で用いた疎水性シリカは、通常のシリカの親水基をメチル基で置換したものである。同様の疎水性を与える有機化合物として、メトキシ基、アルキル基、アルコキシ基が存在する。
以上の樹脂材料を、モールド変圧器、スイッチギア、モータ、インバータなどの高電圧電気機器の絶縁が必要とされる箇所に使用する。絶縁箇所の高強度できるので、高電圧機器の信頼性を向上できる。例えば、実施例1の樹脂材料(C)をモールド変圧器に使用した場合について説明すると、図5に示すように、当該モールド変圧器1は、鉄心2と、この鉄心2に巻装された低電圧となる一次コイル3と、一次コイル3よりも外側に設けられた、一次コイル3よりも高電圧となる二次コイル4と、二次コイル4よりも外側に設けられた外周側シールド擬似コイル5とを有しており、これら一次コイル3、二次コイル4および外周側シールド擬似コイル5を絶縁樹脂材料6と一体に樹脂モールドする。ここで、絶縁樹脂材料6として、樹脂材料(C)を用いる。このときの組成物の粘度は100Pa/秒以下である。注形し易さからいえば、20〜30Pa/秒の粘度になるように調整するのが、用途に関係なく、好ましい。
2:鉄心
3:一次コイル
4:二次コイル
5:外周側シールド擬似コイル
6:絶縁樹脂材料
Claims (12)
- 微粒子と樹脂成分とを含む硬化物であって、前記微粒子は表面に疎水基を有し、粒子径が200nm以下であって、前記樹脂成分が側鎖に親水基を有するものであって、かつ、上記微粒子が上記樹脂内部で複数の線状の凝集体を形成して、デンドライト状の構造を形成していることを特徴とする樹脂材料。
- 前記凝集体がデンドライト状の構造を有し、そのデンドライト状の構造が樹脂材料内で3次元方向に伸長していることを特徴とする請求項1記載の樹脂材料。
- 請求項1に記載の樹脂材料において、上記線状の凝集体の長さ又は太さが微粒子の粒径の100倍以上であり、複数の線状の凝集体の最大間隔が、微粒子の粒径の100倍以上であり、かつ、複数の線状の凝集体の最小間隔が微粒子の粒径の100倍以下であることを特徴とした樹脂材料。
- 請求項1又は2に記載の樹脂材料において、上記複数の線状の凝集体を枝とするデンドライト状の構造を形成することを特徴する樹脂材料。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂材料において、上記親水基を持つ樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする樹脂材料。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂材料において、上記疎水基を持つ微細粒子の一次粒子径が1〜100nmであることを特徴とする樹脂材料。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のいずれかの樹脂材料において、上記微細粒子が表面を有機化合物で修飾したシリカであることを特徴とする樹脂材料。
- 請求項7における有機化合物がメチル基、メトキシ基、アルキル基、アルコキシ基の少なくとも1種の疎水性基を有するものであることを特徴とする樹脂材料。
- 樹脂成分の質量に対し2〜8質量%の、平均粒径が1〜200nmの微粒子とエポキシ樹脂成分とを含む硬化物であって、前記微粒子は表面に疎水基を有し、前記樹脂成分が側鎖に親水基を有するものであって、かつ、上記微粒子が上記樹脂内部で複数の線状の凝集体を形成して、3次元方向に伸長したデンドライト状の構造を形成していることを特徴とする樹脂材料。
- 前記微粒子は短径1に対し長径が3以下の球形であることを特徴とする請求項9記載の樹脂材料。
- 絶縁材料と導電部とを有する電気機器であって、前記絶縁材料の機械的強度と絶縁性が要求される少なくとも一部に請求項1〜7のいずれかに記載の樹脂材料を用いたことを特徴とする高電圧機器。
- 絶縁材料と導電部とを有する電気機器であって、前記絶縁材料の機械的強度と絶縁性が要求される少なくとも一部に請求項9又は10に記載の樹脂材料を用いたことを特徴とする高電圧機器。
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