JP2015101714A - Nonlinear resistance resin material - Google Patents

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中野 俊之
Toshiyuki Nakano
俊之 中野
栄仁 松崎
Sakahito Matsuzaki
栄仁 松崎
安藤 秀泰
Hideyasu Ando
秀泰 安藤
元晴 椎木
Motoharu Shiiki
元晴 椎木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonlinear resistance resin material capable of uniformly dispersing a filler in a matrix resin and obtaining excellent nonlinear resistance characteristics.SOLUTION: A nonlinear resistance resin material 20 comprises: a matrix resin 22 consisting of a liquid epoxy resin; ZnO containing particles 21 dispersed and included in matrix resin 22 and consisting of a sintered body having zinc oxide as a principal component; semiconductive whiskers 10 dispersed and included in the matrix resin 22 and consisting of zinc oxide; and a self-polymerization catalyst added to the matrix resin 22 and promoting the self-polymerization of the epoxy resin.

Description

本発明の実施形態は、非直線抵抗樹脂材料に関する。   Embodiments described herein relate generally to a non-linear resistance resin material.

一般に、電力系統などに用いられる高電圧機器においては、局所的な電界集中を抑制するための電界緩和技術が用いられている。従来の、高電界部分の電界緩和方法の1つとして、高電圧機器の内壁面に非直線抵抗樹脂材料を塗布することが行われている。   Generally, in a high voltage device used for a power system or the like, an electric field relaxation technique for suppressing local electric field concentration is used. As one conventional electric field relaxation method for a high electric field portion, a non-linear resistance resin material is applied to the inner wall surface of a high voltage device.

この非直線抵抗樹脂材料は、絶縁材料であるポリマーマトリックス中に、電流−電圧非直線抵抗特性を有する酸化亜鉛(ZnO)を主成分としたバリスター粉末を分散させて構成されている。   This non-linear resistance resin material is constituted by dispersing a varistor powder mainly composed of zinc oxide (ZnO) having current-voltage non-linear resistance characteristics in a polymer matrix which is an insulating material.

この非直線抵抗樹脂材料において、非直線抵抗特性を向上させるために、さらにZnOウィスカなどの半導電性物質を配合することも検討されている。また、ZnOウィスカを均一に分散させるため、ZnOウィスカの表面にシランカップリング処理を施すことが検討されている。この技術では、半導電性物質を配合することにより、バリスター粉末の導電パスを確保するとともに、バリスター粉末の沈降を防止することが図られている。   In order to improve the non-linear resistance characteristic in the non-linear resistance resin material, it has been studied to further mix a semiconductive substance such as ZnO whisker. Moreover, in order to disperse | distribute ZnO whisker uniformly, performing the silane coupling process on the surface of ZnO whisker is examined. In this technique, a semiconductive material is blended to secure a conductive path of the varistor powder and prevent sedimentation of the varistor powder.

特開2012−142377号公報JP 2012-142377 A

しかしながら、従来の非直線抵抗樹脂材料では、希釈溶剤の添加によって、添加物であるシランカップリング処理が施されたZnOウィスカどうしが凝集することがある。これによって、バリスター粉末の沈降を十分に防止できず、本来の非直線抵抗特性を発現できないことがある。また、非直線抵抗樹脂材料のマトリックス樹脂を硬化させるための硬化剤を添加することで、ZnOウィスカの均一な分散が得られないことがある。   However, in conventional non-linear resistance resin materials, ZnO whiskers that have been subjected to silane coupling treatment as an additive may aggregate due to the addition of a diluting solvent. As a result, sedimentation of the varistor powder cannot be sufficiently prevented, and the original non-linear resistance characteristic may not be exhibited. Further, by adding a curing agent for curing the matrix resin of the non-linear resistance resin material, uniform dispersion of ZnO whiskers may not be obtained.

本発明が解決しようとする課題は、マトリックス樹脂中に充填剤を均一に分散させ、優れた非直線抵抗特性が得られる非直線抵抗樹脂材料を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a non-linear resistance resin material in which excellent non-linear resistance characteristics can be obtained by uniformly dispersing a filler in a matrix resin.

実施形態の非直線抵抗樹脂材料は、液状のエポキシ樹脂からなるマトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂に分散して含有され、酸化亜鉛を主成分とする焼結体からなる粒子と、前記マトリックス樹脂に分散して含有され、酸化亜鉛からなる半導電性のウィスカと、前記マトリックス樹脂に添加され、前記エポキシ樹脂の自己重合を促進させる自己重合触媒とを備える。   The non-linear resistance resin material of the embodiment includes a matrix resin made of a liquid epoxy resin, dispersed particles in the matrix resin, particles made of a sintered body mainly composed of zinc oxide, and dispersed in the matrix resin. And a semiconductive whisker made of zinc oxide and a self-polymerization catalyst which is added to the matrix resin and promotes self-polymerization of the epoxy resin.

実施の形態の非直線抵抗樹脂材料が含有するZnOからなる半導電性のウィスカを模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the semiconductive whisker which consists of ZnO which the nonlinear resistance resin material of embodiment contains. ZnO含有粒子とウィスカとが形成する導電パスを説明するために、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料の構成を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the structure of the nonlinear resistance resin material of embodiment, in order to demonstrate the conductive path which a ZnO containing particle | grain and a whisker form. 実施の形態の非直線抵抗樹脂材料を使用して非直線抵抗膜が形成された電気機器を一部断面で示した図である。It is the figure which showed the electric equipment with which the non-linear resistance film was formed using the non-linear resistance resin material of embodiment in the partial cross section. 非直線抵抗特性の評価を行う試験部材の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the test member which evaluates a nonlinear resistance characteristic.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態の非直線抵抗樹脂材料は、エポキシ樹脂からなるマトリックス樹脂に、酸化亜鉛(ZnO)を主成分とする焼結体からなる粒子と、酸化亜鉛(ZnO)からなる半導電性のウィスカとを分散して含有して構成されている。マトリックス樹脂には、エポキシ樹脂の自己重合を促進させる自己重合触媒が添加されている。なお、硬化させる前のエポキシ樹脂は、液状である。   The non-linear resistance resin material of the embodiment includes a matrix resin made of an epoxy resin, particles made of a sintered body mainly composed of zinc oxide (ZnO), and semiconductive whiskers made of zinc oxide (ZnO). Is dispersed and contained. A self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization of the epoxy resin is added to the matrix resin. Note that the epoxy resin before being cured is in a liquid state.

マトリックス樹脂を構成するエポキシ樹脂は、1分子当たり2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物からなるものである。このようなエポキシ化合物としては、炭素原子2個と酸素原子1個とからなる三員環を1分子中に2個以上持ち、硬化可能な化合物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。   The epoxy resin constituting the matrix resin is composed of an epoxy compound having two or more epoxy groups per molecule. As such an epoxy compound, any compound that has two or more three-membered rings of two carbon atoms and one oxygen atom in one molecule and is curable can be used as appropriate. It is not particularly limited.

ここで使用するエポキシ樹脂は、硬化剤を添加しなくても、加熱されることで自己重合して硬化するものと、可視光または紫外線を照射されることで自己重合して硬化するものである。なお、これらのエポキシ樹脂は、室温付近(例えば、25℃)において液状である。   The epoxy resin used here is one that self-polymerizes and cures when heated without adding a curing agent, and one that self-polymerizes and cures when irradiated with visible light or ultraviolet light. . These epoxy resins are in a liquid state around room temperature (for example, 25 ° C.).

まず、加熱されることで自己重合して硬化するエポキシ樹脂について説明する。   First, an epoxy resin that self-polymerizes and cures when heated will be described.

このエポキシ樹脂としては、特に限定されず、分子中に1個以上のエポキシ基を有するものであればモノマー、オリゴマーまたはポリマーのいずれであっても使用することができる。エポキシ樹脂としては、例えば、従来公知の脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂および芳香族エポキシ樹脂が挙げられる。これらの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、多価アルコールのポリグリシジルエーテル、ポリグリシジルエステル、エポキシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化ポリオレフィン、脂環式エポキシ化合物などのエポキシ化合物が代表例として挙げられる。具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、1,2−エポキシブタン、ブタジエンモノオキサイド、エポキシヘキサン、エポキシオクタン、エポキシデカン、エポキシヘキサデカン、エポキシオクタデカンなどのアルキレンオキサイドが挙げられる。また、具体的には、エポキシヘキセン、エポキシオクテン等のエポキシ基と2重結合不飽和基を有する化合物が挙げられる。また、具体的には、グリシジルメチルエーテル、グリシジルイソプロピルエーテル、グリシジルブチルエーテル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテル等のグリシジル基を有する化合物などの分子内に1個のエポキシ基を含む化合物が挙げられる。また、具体的には、脂肪族多価アルコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテルなどの分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物が挙げられる。   The epoxy resin is not particularly limited, and any monomer, oligomer, or polymer can be used as long as it has one or more epoxy groups in the molecule. Examples of the epoxy resin include conventionally known aliphatic epoxy resins, alicyclic epoxy resins, and aromatic epoxy resins. Typical examples of these epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins, polyglycidyl ethers of polyhydric alcohols, polyglycidyl esters, epoxidized phenol novolac resins, epoxidized polyolefins, and alicyclic epoxy compounds. Can be mentioned. Specific examples include alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, butadiene monooxide, epoxy hexane, epoxy octane, epoxy decane, epoxy hexadecane, and epoxy octadecane. Specific examples include compounds having an epoxy group such as epoxy hexene and epoxy octene and a double bond unsaturated group. Specifically, one epoxy group is included in a molecule such as a compound having a glycidyl group such as glycidyl methyl ether, glycidyl isopropyl ether, glycidyl butyl ether, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, monoglycidyl ether of higher aliphatic alcohol. Including compounds. Specific examples thereof include compounds having two or more epoxy groups in the molecule, such as diglycidyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols or alkylene oxide adducts thereof.

なお、上記した加熱によって硬化するエポキシ樹脂は、1種単独でも2種類以上の組み合わせても使用することができる。   In addition, the epoxy resin hardened | cured by the above-mentioned heating can be used even if it is single 1 type or in combination of 2 or more types.

次に、可視光または紫外線を照射されることで自己重合して硬化するエポキシ樹脂について説明する。   Next, an epoxy resin that self-polymerizes and cures when irradiated with visible light or ultraviolet light will be described.

この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、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、例えば、アデカオプトマーKRM−2524、アデカオプトマーKRM−2400(旭電化製)が挙げられる。ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、例えば、アデカオプトマーKRM−2490(旭電化製)が挙げられる。フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、アデカオプトマーKRM−2604(旭電化製)が挙げられる。脂環式エポキシ樹脂としては、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートであるセロキサイド2021A、セロキサイド2021P(ダイセルUCB社製)が挙げられる。   Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and alicyclic epoxy resin. Examples of the bisphenol A type epoxy resin include Adekaoptomer KRM-2524 and Adekaoptomer KRM-2400 (Asahi Denka). Examples of the bisphenol F-type epoxy resin include Adekaoptomer KRM-2490 (manufactured by Asahi Denka). Examples of the phenol novolac type epoxy resin include Adeka optomer KRM-2604 (manufactured by Asahi Denka). Examples of the alicyclic epoxy resin include Celoxide 2021A and Celoxide 2021P (manufactured by Daicel UCB) which are 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate.

なお、上記した可視光または紫外線の照射によって硬化するエポキシ樹脂は、1種単独でも2種類以上の組み合わせても使用することができる。   In addition, the epoxy resin hardened | cured by irradiation of the above-mentioned visible light or an ultraviolet-ray can be used even if it is single 1 type or in combination of 2 or more types.

次に、自己重合を促進させる自己重合触媒について説明する。   Next, a self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization will be described.

加熱による自己重合を促進させる自己重合触媒は、例えば、三フッ化ホウ素−アミン錯体、脂肪族スルホニウム塩、イミダゾール化合物などで構成される。   The self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by heating is composed of, for example, a boron trifluoride-amine complex, an aliphatic sulfonium salt, an imidazole compound, or the like.

三フッ化ホウ素−アミン錯体としては、例えば、三フッ化ホウ素−モノエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素−ベンジルアミン錯体、三フッ化ホウ素−アニリン錯体、三フッ化ホウ素−クロロアニリン錯体などが挙げられる。三フッ化ホウ素−アミン錯体としては、例えば、2285B、2287、2287B(Three Bond社製)などが挙げられる。三フッ化ホウ素−アニリン錯体としては、例えば、アンカー1171(アンカーケミカル社製)などが挙げられる。三フッ化ホウ素−クロロアニリン錯体としては、例えば、アンカー1170(アンカーケミカル社製)などが挙げられる。   Examples of the boron trifluoride-amine complex include boron trifluoride-monoethylamine complex, boron trifluoride-benzylamine complex, boron trifluoride-aniline complex, boron trifluoride-chloroaniline complex, and the like. . Examples of the boron trifluoride-amine complex include 2285B, 2287, 2287B (manufactured by Three Bond). Examples of the boron trifluoride-aniline complex include anchor 1171 (manufactured by Anchor Chemical Co., Ltd.). Examples of the boron trifluoride-chloroaniline complex include anchor 1170 (manufactured by Anchor Chemical Co., Ltd.).

脂肪族スルホニウム塩としては、例えば、トリアルキルスルホニウム塩、トリベンジルスルホニウム塩、ジメチルベンジルスルホニウム塩などが挙げられる。脂肪族スルホ二ウム塩として、具体的には、例えば、アデカオプトマーCP−66、アデカオプトマーCP−77(ADEKA社製)などを用いることができる。   Examples of the aliphatic sulfonium salts include trialkylsulfonium salts, tribenzylsulfonium salts, dimethylbenzylsulfonium salts, and the like. As the aliphatic sulfonium salt, specifically, for example, Adekaoptomer CP-66, Adekaoptomer CP-77 (manufactured by ADEKA) and the like can be used.

イミダゾール化合物としては、例えば、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1− ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールなどが挙げられる。イミダゾール化合物として、具体的には、例えば、キュアゾール2E4MZ(四国化成社製)(2−エチル−4−メチルイミダゾール)などを用いることができる。   Examples of the imidazole compound include 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, and the like. Specifically as an imidazole compound, for example, Curesol 2E4MZ (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) (2-ethyl-4-methylimidazole) and the like can be used.

ここで、加熱による自己重合を促進させる自己重合触媒は、エポキシ樹脂(マトリックス樹脂)100質量部に対して1〜20質量部添加されていることが好ましい。この添加量の範囲が好ましいのは、電気特性、力学特性、耐熱性に優れた硬化物が得られるからである。また、自己重合触媒は、エポキシ樹脂(マトリックス樹脂)100質量部に対して3〜15質量部添加されていることがさらに好ましい。   Here, the self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by heating is preferably added in an amount of 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (matrix resin). The range of the addition amount is preferable because a cured product having excellent electrical characteristics, mechanical characteristics, and heat resistance can be obtained. The self-polymerization catalyst is more preferably added in an amount of 3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (matrix resin).

上記した加熱されることで自己重合するエポキシ樹脂は、例えば、60〜180℃、好ましくは80〜150℃の温度での加熱によって、自己重合触媒によって自己重合が促進され、硬化する。   The epoxy resin that self-polymerizes when heated as described above is cured, for example, by heating at a temperature of 60 to 180 ° C, preferably 80 to 150 ° C, with the self-polymerization catalyst promoting self-polymerization.

可視光または紫外線の照射による自己重合を促進させる自己重合触媒は、例えば、芳香族スルホニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩などで構成される。   The self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by irradiation with visible light or ultraviolet light is composed of, for example, an aromatic sulfonium salt, an aromatic diazonium salt, or the like.

芳香族スルホニウム塩としては、例えば、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド ビスヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド ビスヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド ビステトラフルオロボレート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(2−エトキシ−1−メチル−2−オキソエチル)メチル−2−ナフタレニルスルホニウム ヘキサフルオロホスフェート、(2−エトキシ−1−メチル−2−オキソエチル)メチル−2−ナフタレニルスルホニウム ヘキサフルオロアチモネートなどが挙げられる。芳香族スルホニウム塩として、具体的には、例えば、OPTOMER SP−150、SP−170(旭電化社製)、UVIシリーズ(UCC社製)、UVEシリーズ(GE社製)、FCシリーズおよびFXシリーズ(3M社製)などを用いることができる。   Examples of aromatic sulfonium salts include bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluorophosphate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluoroantimonate, and bis [4- (diphenyl). Sulfonio) phenyl] sulfide bistetrafluoroborate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide tetrakis (pentafluorophenyl) borate, (2-ethoxy-1-methyl-2-oxoethyl) methyl-2-naphthale Nylsulfonium hexafluorophosphate, (2-ethoxy-1-methyl-2-oxoethyl) methyl-2-naphthalenylsulfonium hexafluoroatimonate, and the like. Specific examples of the aromatic sulfonium salt include OPTOMER SP-150, SP-170 (Asahi Denka), UVI series (UCC), UVE series (GE), FC series and FX series ( 3M) and the like can be used.

芳香族ジアゾニウム塩としては、例えば、フェニルジアゾニウム ヘキサフルオロホスフェート、フェニルジアゾニウム ヘキサフルオロアンチモネート、フェニルジアゾニウム テトラフルオロボレート、フェニルジアゾニウム テトラキス(ペンタフルオロフェニル) ボレートが挙げられる。芳香族ジアゾニウム塩として、具体的には、例えば、ULTRASET(ADEKA社製)、AMERICURE (アメリキャン社製)などを用いることができる。   Examples of the aromatic diazonium salt include phenyldiazonium hexafluorophosphate, phenyldiazonium hexafluoroantimonate, phenyldiazonium tetrafluoroborate, and phenyldiazonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate. Specific examples of the aromatic diazonium salt include ULTRASET (manufactured by ADEKA), AMERICURE (manufactured by American), and the like.

ここで、可視光または紫外線の照射による自己重合を促進させる自己重合触媒は、エポキシ樹脂100質量部に対して0.5〜10質量部添加されていることが好ましい。自己重合触媒をエポキシ樹脂100質量部に対して0.5質量部以上配合することにより、エポキシ樹脂に十分な機械的強度と接着強度を与える。一方、自己重合触媒の量が多くなると、硬化物中のイオン性物質が増加することで硬化物の吸湿性が高くなり、機械的強度や接着強度を低下させる。そのため、自己重合触媒をエポキシ樹脂100質量部に対して10質量部以下とする。また、自己重合触媒をエポキシ樹脂100質量部に対して1〜5質量部添加されていることがより好ましい。   Here, the self-polymerization catalyst for promoting self-polymerization by irradiation with visible light or ultraviolet light is preferably added in an amount of 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. By blending 0.5 parts by mass or more of the self-polymerization catalyst with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, sufficient mechanical strength and adhesive strength are given to the epoxy resin. On the other hand, when the amount of the self-polymerization catalyst is increased, the ionic substance in the cured product is increased, so that the hygroscopic property of the cured product is increased and the mechanical strength and the adhesive strength are decreased. Therefore, a self-polymerization catalyst shall be 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of epoxy resins. Moreover, it is more preferable that 1-5 mass parts of self-polymerization catalysts are added with respect to 100 mass parts of epoxy resins.

上記した可視光または紫外線が照射されることで自己重合するエポキシ樹脂は、例えば、可視光または紫外線の照射によって、自己重合触媒によって自己重合が促進され、硬化する。ここで、紫外線は、250nm〜380nmの波長であることが好ましい。   The above-mentioned epoxy resin that self-polymerizes when irradiated with visible light or ultraviolet light, for example, is cured by being accelerated by self-polymerization catalyst by irradiation with visible light or ultraviolet light. Here, the ultraviolet light preferably has a wavelength of 250 nm to 380 nm.

なお、上記した自己重合触媒は、使用するエポキシ樹脂および用途によって適宜選択して使用される。   The above self-polymerization catalyst is appropriately selected and used depending on the epoxy resin used and the application.

次に、ZnOを主成分とする焼結体からなる粒子について説明する。   Next, the particle | grains which consist of a sintered compact which has ZnO as a main component are demonstrated.

ZnOを主成分とする焼結体からなる粒子(以下、ZnO含有粒子という。)は、非直線抵抗特性を有する。焼結体は、副成分として、例えば、Bi、Co、MnO、Sb、NiOなどの金属酸化物の少なくとも一種を含んで焼結され、球状または略球状に形成されている。また、焼結体は、導電性のZnO粒子が絶縁粒界層に取り囲まれた構造を示す構造物を、焼結によって集合体としたものである。非直線抵抗特性は、絶縁粒界層に囲まれた導電性のZnO粒子の粒界で生じるため、焼結体からなる粒子は、その個々の粒子自体が非直線抵抗特性を示す。 Particles made of a sintered body containing ZnO as a main component (hereinafter referred to as ZnO-containing particles) have non-linear resistance characteristics. The sintered body is sintered by including at least one kind of metal oxide such as Bi 2 O 3 , Co 2 O 3 , MnO, Sb 2 O 3 , NiO as a subsidiary component, and is formed into a spherical shape or a substantially spherical shape. Has been. The sintered body is an aggregate formed by sintering a structure showing a structure in which conductive ZnO particles are surrounded by an insulating grain boundary layer. Since the non-linear resistance characteristic is generated at the grain boundary of the conductive ZnO particles surrounded by the insulating grain boundary layer, the individual particles themselves of the sintered body have non-linear resistance characteristics.

ここで、焼結体を構成する、焼結前の混合物は、例えば、酸化亜鉛を94mol%以上含有することが好ましい。また、混合物は、副成分として、例えば、ビスマス、アンチモン、マンガン、コバルト、ニッケルをそれぞれBi、Sb、MnO、Co、NiOに換算して、Biを0.3〜0.8mol%、Sbを0.95〜1.75mol%、MnOを0.6〜1.2mol%、Coを0.5〜1.6mol%、NiOを0.95〜1.75mol%含有することが好ましい。 Here, it is preferable that the mixture before sintering which comprises a sintered compact contains 94 mol% or more of zinc oxides, for example. Further, the mixture, as a secondary component, for example, bismuth, antimony, manganese, cobalt, respectively nickel Bi 2 O 3, Sb 2 O 3, MnO, in terms of Co 2 O 3, NiO, and Bi 2 O 3 0.3~0.8mol%, Sb 2 O 3 to 0.95~1.75mol%, 0.6~1.2mol% of MnO, 0.5~1.6mol% of Co 2 O 3, the NiO It is preferable to contain 0.95-1.75 mol%.

なお、副成分の含有量は、これに限られるものではなく、適宜に調整可能である。また、ここでは、副成分として、ビスマス、アンチモン、マンガン、コバルト、ニッケルを含んだ一例を示したが、前述したように、副成分として、これらの金属酸化物の少なくとも一種を含んでいればよい。   In addition, content of a subcomponent is not restricted to this, It can adjust suitably. Further, here, an example in which bismuth, antimony, manganese, cobalt, and nickel are included as subcomponents is shown, but as described above, at least one of these metal oxides may be included as subcomponents. .

ZnO含有粒子の平均粒径は、ZnO含有粒子単体で非直線抵抗特性を発現させつつ、塗装などの作業性を確保するために、10μm〜100μmであることが好ましい。この範囲のうちでも、非直線抵抗特性がさらに良好となる、平均粒径が30μm〜80μmのものがさらに好ましい。   The average particle diameter of the ZnO-containing particles is preferably 10 μm to 100 μm in order to ensure workability such as painting while exhibiting non-linear resistance characteristics with the ZnO-containing particles alone. Among these ranges, those having an average particle diameter of 30 μm to 80 μm that further improve the non-linear resistance characteristic are more preferable.

ここで、平均粒径は、例えば、ZnO含有粒子を分散して含有した所定の樹脂の断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、個々のZnO含有粒子の粒径を測定して、算術平均することで得られる。   Here, the average particle diameter is calculated by, for example, observing a cross section of a predetermined resin containing dispersed ZnO-containing particles with an SEM (scanning electron microscope), measuring the particle diameter of each ZnO-containing particle, Obtained by averaging.

ZnO含有粒子の含有量は、非直線抵抗樹脂材料における導電パスの形成および塗装などの作業性を確保するために、エポキシ樹脂(マトリックス樹脂)100質量部に対して40〜90質量部であることが好ましい。また、ZnO含有粒子の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して50〜70質量部であることがより好ましい。   The content of the ZnO-containing particles is 40 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (matrix resin) in order to ensure workability such as formation of a conductive path and coating in the non-linear resistance resin material. Is preferred. Moreover, as for content of ZnO containing particle | grains, it is more preferable that it is 50-70 mass parts with respect to 100 mass parts of epoxy resins.

次に、ZnOからなる半導電性のウィスカについて説明する。図1は、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料が含有するZnOからなる半導電性のウィスカ10を模式的に示した斜視図である。なお、ウィスカ10は、シランカップリング処理やチタネートカップリング処理などは施されていない。   Next, a semiconductive whisker made of ZnO will be described. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a semiconductive whisker 10 made of ZnO contained in the nonlinear resistance resin material of the embodiment. The whisker 10 is not subjected to silane coupling treatment or titanate coupling treatment.

ウィスカ10は、図1に示すように、核部11と、この核部11から4軸方向に伸びる針状結晶部12とから構成されるテトラポット形状を有している。半導電性であるウィスカ10の固有抵抗は、1〜5000Ω・cmである。   As shown in FIG. 1, the whisker 10 has a tetrapot shape including a core portion 11 and needle crystal portions 12 extending from the core portion 11 in the four-axis direction. The specific resistance of the whisker 10 that is semiconductive is 1 to 5000 Ω · cm.

マトリックス樹脂内において、ウィスカ10がZnO含有粒子どうしをつないで良好な導電パスを形成するために、ウィスカ10の針状結晶部12の長さLが2μm〜50μmで、かつ針状結晶部12の最大径を有する部分の平均径D(算術平均径)が0.2μm〜3.0μmであることが好ましい。ZnOからなる半導電性のウィスカとしては、例えば、パナテトラ(アムテック社製)を使用することができる。   In the matrix resin, the length L of the needle-like crystal part 12 of the whisker 10 is 2 μm to 50 μm and the needle-like crystal part 12 has a length L so that the whisker 10 connects the ZnO-containing particles to form a good conductive path. The average diameter D (arithmetic average diameter) of the portion having the maximum diameter is preferably 0.2 μm to 3.0 μm. As a semiconductive whisker made of ZnO, for example, Panatetra (manufactured by Amtec Corporation) can be used.

マトリックス樹脂内において、ウィスカ10がZnO含有粒子どうしをつないで良好な導電パスを形成し、塗装などの作業性を確保するために、ウィスカ10は、エポキシ樹脂(マトリックス樹脂)100質量部に対して5〜30質量部含有されることが好ましい。   In the matrix resin, the whisker 10 connects ZnO-containing particles to form a good conductive path, and in order to ensure workability such as painting, the whisker 10 is used with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (matrix resin). It is preferable to contain 5-30 mass parts.

ここで、図2は、ZnO含有粒子21とウィスカ10とが形成する導電パス23を説明するために、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料20の構成を模式的に示した図である。   Here, FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the non-linear resistance resin material 20 of the embodiment in order to explain the conductive path 23 formed by the ZnO-containing particles 21 and the whiskers 10.

図2に示すように、ウィスカ10は、ZnO含有粒子21間に入り込み、ZnO含有粒子21をマトリックス樹脂22中に均一に分散させる。これによって、ZnO含有粒子21の発現する非直線抵抗特性を向上させることができる。また、ウィスカ10は、ZnO含有粒子21に接触し、ZnO含有粒子21どうしを電気的に接続し、三次元的な導電パス23を形成する。   As shown in FIG. 2, the whisker 10 enters between the ZnO-containing particles 21 and uniformly disperses the ZnO-containing particles 21 in the matrix resin 22. Thereby, the non-linear resistance characteristic expressed by the ZnO-containing particles 21 can be improved. In addition, the whisker 10 contacts the ZnO-containing particles 21 and electrically connects the ZnO-containing particles 21 to form a three-dimensional conductive path 23.

ここで、ZnO含有粒子21どうしを電気的に接続して導電パスを形成するために、例えば、カーボンなどの低抵抗材料からなる粒子をウィスカ10の代りに添加することも考えられるが、絶縁破壊につながるため不適である。これに対して、上記した半導電性のウィスカ10を使用することで絶縁破壊などを防止することができる。   Here, in order to electrically connect the ZnO-containing particles 21 to form a conductive path, for example, a particle made of a low resistance material such as carbon may be added instead of the whisker 10. It is inappropriate because it leads to On the other hand, dielectric breakdown or the like can be prevented by using the semiconductive whisker 10 described above.

次に、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料20の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the nonlinear resistance resin material 20 of embodiment is demonstrated.

まず、配合するエポキシ樹脂に、所定量の自己重合触媒を添加して混合する。自己重合触媒が添加されたエポキシ樹脂の一部(例えば、エポキシ樹脂の全配合量の10〜50質量%程度)、および所定量のウィスカ10を自転公転ミキサなどによって攪拌してマスターバッチを作製する。   First, a predetermined amount of a self-polymerization catalyst is added to and mixed with the epoxy resin to be blended. A part of the epoxy resin to which the self-polymerization catalyst is added (for example, about 10 to 50% by mass of the total amount of the epoxy resin) and a predetermined amount of whisker 10 are agitated by a rotating / revolving mixer or the like to prepare a master batch. .

続いて、マスターバッチに、自己重合触媒が添加されたエポキシ樹脂の残部および所定量のZnO含有粒子21を加え、自転公転ミキサなどによって攪拌する。   Subsequently, the remainder of the epoxy resin to which the self-polymerization catalyst is added and a predetermined amount of the ZnO-containing particles 21 are added to the master batch, and the mixture is stirred by a rotation and revolution mixer or the like.

このような工程を経て、非直線抵抗樹脂材料20が製造される。   The non-linear resistance resin material 20 is manufactured through such steps.

このように、ウィスカ10を含有するマスターバッチを作製し、このマスターバッチに、残りの構成物を混合することで、非直線抵抗樹脂材料20中にウィスカ10を均一に分散することができる。ウィスカ10が均一に分散されることで、ZnO含有粒子21の沈降を抑制することができ、良好な導電パス23を形成することができる。   Thus, the whisker 10 can be uniformly disperse | distributed in the non-linear resistance resin material 20 by producing the masterbatch containing the whisker 10 and mixing the remaining component in this masterbatch. By uniformly dispersing the whisker 10, the sedimentation of the ZnO-containing particles 21 can be suppressed, and a good conductive path 23 can be formed.

上記したように作製された液状の非直線抵抗樹脂材料20から、例えば、注型硬化物を製造する場合、まず、非直線抵抗樹脂材料20を、例えば、金型に注入して成形する。そして、加熱されることで自己重合するエポキシ樹脂を使用する場合には、所定時間、所定の温度で加熱することで、自己重合触媒によって自己重合が促進され、硬化する。一方、可視光または紫外線が照射されることで自己重合するエポキシ樹脂を使用する場合には、所定時間、可視光または紫外線を照射することで、自己重合触媒によって自己重合が促進され、硬化する。   For example, when producing a cast cured product from the liquid non-linear resistance resin material 20 produced as described above, first, the non-linear resistance resin material 20 is, for example, injected into a mold and molded. And when using the epoxy resin which self-polymerizes by heating, self-polymerization is accelerated | stimulated and hardened | cured by a self-polymerization catalyst by heating at predetermined temperature for predetermined time. On the other hand, when using an epoxy resin that self-polymerizes when irradiated with visible light or ultraviolet light, the self-polymerization catalyst accelerates self-polymerization and cures by irradiating visible light or ultraviolet light for a predetermined time.

ここで、可視光または紫外線を照射することで、エポキシ樹脂は、硬化してほぼ実用的な特性が得られるが、可視光または紫外線を照射後、さらに加熱してもよい。この熱処理を加えることで、密着性、耐水性などの耐久性が著しく向上する。熱処理は、例えば、80〜150℃の温度で行う。   Here, by irradiating visible light or ultraviolet rays, the epoxy resin is cured to obtain almost practical characteristics, but may be further heated after being irradiated with visible light or ultraviolet rays. By applying this heat treatment, durability such as adhesion and water resistance is remarkably improved. The heat treatment is performed at a temperature of 80 to 150 ° C., for example.

また、液状の非直線抵抗樹脂材料20から、例えば、非直線抵抗膜を形成する場合、まず、構造物に、非直線抵抗樹脂材料20を、例えば、刷毛などで塗布またはエアレススプレーなどで吹き付ける。そして、上記した注型硬化物を製造する場合と同様に、加熱または、可視光または紫外線が照射することで硬化する。   When a non-linear resistance film is formed from the liquid non-linear resistance resin material 20, for example, the non-linear resistance resin material 20 is first applied to the structure by, for example, applying with a brush or airless spray. And it hardens | cures by heating or irradiation with visible light or an ultraviolet-ray similarly to the case where the above-mentioned cast hardened | cured material is manufactured.

なお、非直線抵抗膜を形成する際、非直線抵抗特性の発現という観点から言えば、非直線抵抗膜の厚さは厚いほどよく、塗装作業性上の観点から500μm程度の厚塗りが可能である。   When forming a non-linear resistance film, the non-linear resistance film should be thicker from the viewpoint of manifesting non-linear resistance characteristics, and can be applied to a thickness of about 500 μm from the viewpoint of coating workability. is there.

図3は、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料20を使用して非直線抵抗膜34が形成された電気機器を一部断面で示した図である。なお、図3には、電気機器の一例として、密閉型絶縁装置30を示している。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an electric device in which the non-linear resistance film 34 is formed using the non-linear resistance resin material 20 of the embodiment. Note that FIG. 3 shows a hermetic insulating device 30 as an example of an electric device.

図3に示すように、密閉型絶縁装置30は、軸方向に複数に分割可能な円筒状の金属容器31と、中央に軸方向に配置された高電圧導体32と、金属容器31間に設けられたスペーサ33とを備えている。   As shown in FIG. 3, the hermetic insulation device 30 is provided between a metal container 31 and a cylindrical metal container 31 that can be divided into a plurality of parts in the axial direction, a high-voltage conductor 32 that is arranged in the center in the axial direction. The spacer 33 is provided.

スペーサ33は、金属容器31の内部を円筒の中心軸に垂直な方向に分割するように配置されている。また、金属容器31の内周面には、本実施の形態の非直線抵抗樹脂材料20を使用して形成された非直線抵抗膜34を備えている。金属容器31内には、例えばSFガスなどの絶縁ガス35が封入されている。 The spacer 33 is disposed so as to divide the inside of the metal container 31 in a direction perpendicular to the central axis of the cylinder. Further, the inner peripheral surface of the metal container 31 is provided with a non-linear resistance film 34 formed using the non-linear resistance resin material 20 of the present embodiment. An insulating gas 35 such as SF 6 gas is sealed in the metal container 31.

このように、金属容器31の内周面に、良好な非直線抵抗特性が得られる非直線抵抗樹脂材料20からなる非直線抵抗膜34を備えることで、非直線抵抗膜34の表層に存在する異物の動きを抑制することができる。そのため、従来の密閉型絶縁装置よりも、金属容器の設計電界を大きくすることが可能となり、金属容器31のコンパクト化を図ることができる。   As described above, the non-linear resistance film 34 made of the non-linear resistance resin material 20 capable of obtaining good non-linear resistance characteristics is provided on the inner peripheral surface of the metal container 31, so that it exists on the surface layer of the non-linear resistance film 34. The movement of foreign matter can be suppressed. Therefore, the design electric field of the metal container can be increased as compared with the conventional hermetic insulation device, and the metal container 31 can be made compact.

なお、ここでは、電気機器の一例として、密閉型絶縁装置を示して説明したが、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料は、例えば、種々の、電気機器、電子機器、産業機器、重電機器などに適用することができる。そして、これらに適用した場合においても、上記した同様の作用効果を得ることができる。   Here, the sealed insulation device is shown and described as an example of the electric device. However, the non-linear resistance resin material of the embodiment may be various electric devices, electronic devices, industrial devices, heavy electric devices, for example. Etc. And even when applied to these, the same effect as mentioned above can be obtained.

上記したように、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料20によれば、マトリックス樹脂22として、加熱によって硬化するエポキシ樹脂、または可視光または紫外線を照射することで硬化するエポキシ樹脂を使用し、マトリックス樹脂22に自己重合を促進する自己重合触媒を添加することで、ZnO含有粒子21やウィスカ10の分散性を悪化する硬化剤の使用が不要となる。これによって、マトリックス樹脂22中に、ZnO含有粒子21およびウィスカ10を均一に分散させることで、良好な導電パス23が確保できる。これによって、優れた非直線抵抗特性を得ることができる。   As described above, according to the non-linear resistance resin material 20 of the embodiment, the matrix resin 22 is an epoxy resin that is cured by heating, or an epoxy resin that is cured by irradiation with visible light or ultraviolet light. By adding a self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization to the resin 22, it becomes unnecessary to use a curing agent that deteriorates the dispersibility of the ZnO-containing particles 21 and the whisker 10. As a result, by uniformly dispersing the ZnO-containing particles 21 and the whisker 10 in the matrix resin 22, a good conductive path 23 can be secured. Thereby, excellent non-linear resistance characteristics can be obtained.

(非直線抵抗特性の評価)
次に、実施の形態の非直線抵抗樹脂材料が優れた非直線抵抗特性を有することについて説明する。
(Evaluation of non-linear resistance characteristics)
Next, the fact that the non-linear resistance resin material of the embodiment has excellent non-linear resistance characteristics will be described.

非直線抵抗特性の評価するために、次のように非直線抵抗樹脂材料20を作製した。   In order to evaluate the non-linear resistance characteristics, a non-linear resistance resin material 20 was produced as follows.

まず、配合するエポキシ樹脂に自己重合触媒を混合し、異なる5種類の自己重合触媒が混合するエポキシ樹脂を作製した。ここでは、エポキシ樹脂として、加熱することで硬化する性質、および可視光または紫外線を照射することで硬化する性質の双方を持つビスフェノールA型エポキシ樹脂(DGEBA)(商品名JER828:エポキシ当量190)を使用した。   First, a self-polymerization catalyst was mixed with the epoxy resin to be blended to prepare an epoxy resin in which five different self-polymerization catalysts were mixed. Here, as an epoxy resin, a bisphenol A type epoxy resin (DGEBA) (trade name JER828: epoxy equivalent 190) having both a property of being cured by heating and a property of being cured by irradiation with visible light or ultraviolet light is used. used.

加熱による硬化を促進する自己重合触媒としては、表1に示すように、三フッ化ホウ素−アミン錯体として2285B(Three Bond社製)を、脂肪族スルホニウム塩としてアデカオプトマーCP−66(旭電化社製)を、イミダゾール化合物としてキュアゾール2E4MZ(四国化成社製)を使用した。可視光または紫外線による硬化を促進する自己重合触媒としては、表1に示すように、芳香族スルホニウム塩としてOPTOMER SP−150(旭電化社製)を、芳香族ジアゾニウム塩としてULTRASET(ADEKA社製)を使用した。上記した自己重合触媒の含有量は、いずれも、エポキシ樹脂100質量部に対して3質量部とした。   As the self-polymerization catalyst for promoting curing by heating, as shown in Table 1, 2285B (manufactured by Three Bond) as a boron trifluoride-amine complex, and Adekaoptomer CP-66 (Asahi Denka) as an aliphatic sulfonium salt are used. Cureazole 2E4MZ (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) was used as the imidazole compound. As shown in Table 1, as a self-polymerization catalyst that promotes curing by visible light or ultraviolet light, OPTOMER SP-150 (Asahi Denka Co., Ltd.) is used as an aromatic sulfonium salt, and ULTRASET (Adeka Co., Ltd.) is used as an aromatic diazonium salt. It was used. The content of the above self-polymerization catalyst was 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin.

続いて、自己重合触媒が混合された各エポキシ樹脂の一部(例えば、自己重合触媒が混合されたエポキシ樹脂の全配合量の50質量%)にウィスカ10を添加して自転公転ミキサなどによって攪拌してマスターバッチを作製した。ここでは、エポキシ樹脂の全配合量(自己重合触媒が混合されていない状態のエポキシ樹脂の全配合量)を添加した際に、エポキシ樹脂100質量部に対してウィスカ10が10質量部となるようにウィスカ10を添加した。ZnOからなる半導電性のウィスカ10として、針状結晶部12の長さLが2μm〜50μmで、かつ針状結晶部12の最大径を有する部分の平均径Dが3μmのものを使用した。   Subsequently, whisker 10 is added to a part of each epoxy resin mixed with the self-polymerization catalyst (for example, 50% by mass of the total blended amount of the epoxy resin mixed with the self-polymerization catalyst) and stirred by a rotation and revolution mixer or the like. A master batch was prepared. Here, when the total blending amount of epoxy resin (total blending amount of epoxy resin in a state where no self-polymerization catalyst is mixed) is added, whisker 10 becomes 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of epoxy resin. Whisker 10 was added. As the semiconductive whisker 10 made of ZnO, one having a length L of the needle-like crystal part 12 of 2 μm to 50 μm and an average diameter D of the part having the maximum diameter of the needle-like crystal part 12 of 3 μm was used.

続いて、マスターバッチに、各エポキシ樹脂の残部、および所定量のZnO含有粒子21を加えて、自転公転ミキサなどによって攪拌した。ここで、ZnO含有粒子21として、主成分がZnOであり、副成分として、Bi、Co、MnO、Sb、NiOの金属酸化物を含んだ焼結体からなる粒子を使用した。ここでは、焼結体を構成する、焼結前の混合物は、Biを0.5mol%、Coを0.9mol%、MnOを0.8mol%、Sbを1.2mol%、NiOを1.1mol%含有し、残部がZnOのものを使用した。 Subsequently, the remainder of each epoxy resin and a predetermined amount of ZnO-containing particles 21 were added to the master batch, and the mixture was stirred by a rotation and revolution mixer or the like. Here, the ZnO-containing particles 21 are composed of a sintered body containing ZnO as a main component and Bi 2 O 3 , Co 2 O 3 , MnO, Sb 2 O 3 , and NiO metal oxides as subcomponents. Particles were used. Here, constituting the sintered body, the mixture before sintering, the Bi 2 O 3 0.5mol%, Co 2 O 3 and 0.9 mol%, 0.8 mol% of MnO, the Sb 2 O 3 1 .2 mol%, NiO 1.1 mol% was used, and the balance was ZnO.

ZnO含有粒子21の平均粒径は、30μmであった。また、ZnO含有粒子21の含有量を、エポキシ樹脂(自己重合触媒が混合されていない状態のエポキシ樹脂の全配合量)100質量部に対して50質量部とした。   The average particle diameter of the ZnO-containing particles 21 was 30 μm. Moreover, content of the ZnO containing particle | grains 21 was 50 mass parts with respect to 100 mass parts of epoxy resins (total compounding quantity of the epoxy resin in the state in which the self-polymerization catalyst is not mixed).

このようにして、表1に示す、試料1〜試料5の5種類の非直線抵抗樹脂材料20を作製した。   In this manner, five types of non-linear resistance resin materials 20 of Sample 1 to Sample 5 shown in Table 1 were produced.

また、比較のため、上記した5種類の非直線抵抗樹脂材料20以外に、硬化促進触媒が異なり、硬化剤を含有する試料6および試料7を作製した。試料6および試料7においては、表1に示すように、硬化促進触媒として四級アンモニウム塩(ニッサンカチオン M−100;日油株式会社製)を使用した。この硬化促進触媒の含有量は、試料1〜試料5と同様に、エポキシ樹脂100質量部に対して3質量部とした。 For comparison, in addition to the five types of non-linear resistance resin materials 20 described above, Samples 6 and 7 containing different curing accelerators and containing a curing agent were prepared. In Sample 6 and Sample 7, as shown in Table 1, a quaternary ammonium salt (Nissan cation M 2 -100; manufactured by NOF Corporation) as a curing catalyst was used. The content of the curing accelerating catalyst was 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, as in Samples 1 to 5.

試料6および試料7に使用した、エポキシ樹脂、ウィスカ10、ZnO含有粒子21も試料1〜試料5と同じとした。また、ウィスカ10およびZnO含有粒子21の含有量も試料1〜試料5と同じとした。   The epoxy resin, whisker 10, and ZnO-containing particles 21 used for Sample 6 and Sample 7 were also the same as Sample 1 to Sample 5. The contents of the whisker 10 and the ZnO-containing particles 21 were also the same as those of the samples 1 to 5.

一方、試料6においては、硬化剤として、酸無水物(Me−HHPA;メチルヘキサヒドロ無水フタル酸)をエポキシ樹脂(硬化促進触媒が混合されていない状態のエポキシ樹脂の全配合量)に対して86質量部含有した。試料7においては、硬化剤として、酸無水物(Me−THPA;メチルテトラヒドロ無水フタル酸)をエポキシ樹脂(硬化促進触媒が混合されていない状態のエポキシ樹脂の全配合量)に対して80質量部含有した。   On the other hand, in sample 6, acid anhydride (Me-HHPA; methylhexahydrophthalic anhydride) is used as a curing agent with respect to epoxy resin (total amount of epoxy resin in a state where no curing accelerating catalyst is mixed). It contained 86 parts by mass. In Sample 7, 80 parts by mass of acid anhydride (Me-THPA; methyltetrahydrophthalic anhydride) as a curing agent with respect to the epoxy resin (total amount of epoxy resin in a state where no curing accelerating catalyst is mixed) Contained.

試料6および試料7の製造方法は、試料1〜試料5と同様とし、硬化剤は、マスターバッチに、各エポキシ樹脂の残部、および所定量のZnO含有粒子21を加える際に添加した。   The manufacturing method of Sample 6 and Sample 7 was the same as Sample 1 to Sample 5, and the curing agent was added when adding the remainder of each epoxy resin and a predetermined amount of ZnO-containing particles 21 to the masterbatch.

Figure 2015101714
Figure 2015101714

次に、上記した試料1〜試料7を用いて、非直線抵抗特性の評価を行う試験部材100を次のように作製した。図4は、非直線抵抗特性の評価を行う試験部材100の断面を示す図である。   Next, the test member 100 which evaluates a non-linear resistance characteristic was produced as follows using the above-mentioned sample 1 to sample 7. FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the test member 100 for evaluating the non-linear resistance characteristic.

まず、厚さが3mm、縦が70mm、横が70mmのアルミ板41の一方の表面41aに、中央に直径が60mmの穴を有し、厚さが130μmのテフロン(登録商標)を設置してマスキングを行った。続いて、テフロンの中央の穴に、試料(試料1〜試料7)を塗布した。   First, on one surface 41a of an aluminum plate 41 having a thickness of 3 mm, a length of 70 mm, and a width of 70 mm, a Teflon (registered trademark) having a hole with a diameter of 60 mm in the center and a thickness of 130 μm is installed. Masking was performed. Subsequently, samples (Sample 1 to Sample 7) were applied to the center hole of Teflon.

ここで、加熱によって硬化する試料1〜試料3においては、100℃の温度で15時間加熱して非直線抵抗層42を形成した。可視光または紫外線を照射することで硬化する試料4〜試料5においては、高圧水銀灯を用いて10分間紫外線照射することで一次硬化した。この高圧水銀灯からの紫外線の波長域は、250nm〜380nmであった。そして、試料の機械的強度と接着強さを更に大きくするために、さらに、100℃の温度で15時間加熱して非直線抵抗層42を形成した。硬化剤が添加された試料6および試料7においては、100℃の温度で15時間加熱して非直線抵抗層42を形成した。非直線抵抗層42は、直径が60mm、厚さが100μmに形成された。   Here, in the samples 1 to 3 which are cured by heating, the nonlinear resistance layer 42 is formed by heating at a temperature of 100 ° C. for 15 hours. Samples 4 to 5 that were cured by irradiation with visible light or ultraviolet light were primarily cured by irradiation with ultraviolet light for 10 minutes using a high-pressure mercury lamp. The wavelength range of ultraviolet rays from this high pressure mercury lamp was 250 nm to 380 nm. Then, in order to further increase the mechanical strength and adhesive strength of the sample, the sample was further heated at a temperature of 100 ° C. for 15 hours to form the nonlinear resistance layer 42. In Sample 6 and Sample 7 to which the curing agent was added, the non-linear resistance layer 42 was formed by heating at a temperature of 100 ° C. for 15 hours. The non-linear resistance layer 42 was formed with a diameter of 60 mm and a thickness of 100 μm.

続いて、非直線抵抗層42の表面に、導電性ペーストを塗布して、直径が38mmの円形状の電極43、およびこの電極43の周囲に1mmの間隙をおいて外径が50mmの電極44を作製した。なお、アルミ板41の他方の表面41bは、電極として機能させた。ここで、電極44およびアルミ板41の他方の表面41bは、接地電極である。電極形成後、テフロンを除去した。   Subsequently, a conductive paste is applied to the surface of the non-linear resistance layer 42 to form a circular electrode 43 having a diameter of 38 mm, and an electrode 44 having an outer diameter of 50 mm with a gap of 1 mm around the electrode 43. Was made. The other surface 41b of the aluminum plate 41 functioned as an electrode. Here, the electrode 44 and the other surface 41b of the aluminum plate 41 are ground electrodes. After the electrode formation, Teflon was removed.

上記した工程を経て、7種類の試験部材を作製した。これらの試験部材の電極に、交流電源を用いて0.06〜0.6 mAの範囲で電流を流して、非直線抵抗特性を評価した。表1に、各試料における非直線抵抗特性の評価試験の結果を示している。   Seven types of test members were produced through the above-described steps. A non-linear resistance characteristic was evaluated by applying an electric current to the electrodes of these test members in the range of 0.06 to 0.6 mA using an AC power source. Table 1 shows the result of the evaluation test of the non-linear resistance characteristic in each sample.

ここで、非直線抵抗特性の評価基準として、非直線指数αを用いた。非直線指数αが大きいほど、優れた非直線抵抗特性であることを示す。また、非直線抵抗特性が発現しているという基準は、非直線指数αが5以上である。   Here, the non-linear index α was used as a criterion for evaluating the non-linear resistance characteristic. The larger the non-linear index α, the better the non-linear resistance characteristic. The criterion that the nonlinear resistance characteristic is expressed is that the nonlinear index α is 5 or more.

非直線指数αは、測定電流が0.10mAおよび0.60mAおける電界値2点において評価した。定数(K )を用いて、電流値(I )、電界値(E )および非直線指数αの関係を表すと、以下の式(1)となる。

Figure 2015101714
The non-linear index α was evaluated at two electric field values at a measurement current of 0.10 mA and 0.60 mA. When the relationship between the current value (I 1), the electric field value (E 1), and the non-linear index α is expressed using the constant (K 1), the following expression (1) is obtained.
Figure 2015101714

式(1)は、式(2)のように変形することができる。式(2)の両辺に対数を取って変形したものが式(3)である。

Figure 2015101714
Figure 2015101714
Equation (1) can be transformed as equation (2). Formula (3) is obtained by transforming logarithm on both sides of Formula (2).
Figure 2015101714
Figure 2015101714

式(2)および式(3)において、測定電流値が0.10mAの場合の電流密度をI (A/m)、電界をE (V/m)とし、測定電流値が0.60mAの場合の電流密度をI (A/m)、電界をE (V/m)とした。上記した式(3)を用いて非直線指数αを算出した。 In Formula (2) and Formula (3), when the measured current value is 0.10 mA, the current density is I 1 (A / m 2 ), the electric field is E 1 (V / m), and the measured current value is 0.00. The current density at 60 mA was I 2 (A / m 2 ) and the electric field was E 2 (V / m). The non-linear index α was calculated using the above equation (3).

また、非直線抵抗樹脂材料20を硬化させた後におけるウィスカ10の凝集の有無を調べた。ウィスカ10の凝集の有無は、上記した試験部材の非直線抵抗層42の断面(厚さ方向の断面)を観察することで判断した。断面の観察は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて500倍の倍率で行った。   Moreover, the presence or absence of aggregation of the whisker 10 after hardening the non-linear resistance resin material 20 was investigated. Whether or not the whisker 10 is aggregated was determined by observing a cross section (cross section in the thickness direction) of the non-linear resistance layer 42 of the test member described above. The cross section was observed at a magnification of 500 times using a scanning electron microscope (SEM).

ここで、凝集の有無は、複数回の断面観察において、直径が50μm以上のウィスカ10の凝集体が1つでも存在した場合に凝集が有ると判断した。それ以外の場合は、凝集は無いと判断した。表1に、ウィスカ10の凝集の有無の結果も示している。   Here, the presence / absence of aggregation was judged to be present when there was even one aggregate of whisker 10 having a diameter of 50 μm or more in multiple cross-sectional observations. In other cases, it was judged that there was no aggregation. Table 1 also shows the result of whether or not the whisker 10 is aggregated.

表1に示すように、試料1〜試料5は、非直線指数αが5以上であり、ウィスカ10の凝集は無かった。一方、試料6〜試料7は、非直線指数αが5よりも小さく、ウィスカ10の凝集が有った。   As shown in Table 1, Sample 1 to Sample 5 had a nonlinear index α of 5 or more, and there was no aggregation of whiskers 10. On the other hand, Sample 6 to Sample 7 had a non-linear index α smaller than 5, and the whisker 10 was aggregated.

これらの結果から、試料1〜試料5は、マトリックス樹脂22中にウィスカ10が均一に分散し、非直線抵抗特性に優れていることがわかる。一方、試料6〜試料7は、マトリックス樹脂22中にウィスカ10が凝集し、非直線抵抗特性に劣ることがわかる。   From these results, it can be seen that in the samples 1 to 5, the whisker 10 is uniformly dispersed in the matrix resin 22 and is excellent in non-linear resistance characteristics. On the other hand, it can be seen that in Samples 6 to 7, the whisker 10 aggregates in the matrix resin 22 and is inferior in non-linear resistance characteristics.

以上説明した実施形態によれば、マトリックス樹脂中に充填剤を均一に分散させ、優れた非直線抵抗特性を得ることが可能となる。   According to the embodiment described above, it is possible to uniformly disperse the filler in the matrix resin and obtain excellent non-linear resistance characteristics.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…ウィスカ、11…核部、12…針状結晶部、20…非直線抵抗樹脂材料、21…ZnO含有粒子、22…マトリックス樹脂、23…導電パス、30…密閉型絶縁装置、31…金属容器、32…高電圧導体、33…スペーサ、34…非直線抵抗膜、35…絶縁ガス、41…アルミ板、41a,41b…表面、42…非直線抵抗層、43,44…電極、100…試験部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Whisker, 11 ... Core part, 12 ... Acicular crystal | crystallization part, 20 ... Nonlinear resistance resin material, 21 ... ZnO containing particle | grains, 22 ... Matrix resin, 23 ... Conductive path, 30 ... Sealing type insulation apparatus, 31 ... Metal Container, 32 ... High voltage conductor, 33 ... Spacer, 34 ... Non-linear resistance film, 35 ... Insulating gas, 41 ... Aluminum plate, 41a, 41b ... Surface, 42 ... Non-linear resistance layer, 43,44 ... Electrode, 100 ... Test member.

Claims (8)

液状のエポキシ樹脂からなるマトリックス樹脂と、
前記マトリックス樹脂に分散して含有され、酸化亜鉛を主成分とする焼結体からなる粒子と、
前記マトリックス樹脂に分散して含有され、酸化亜鉛からなる半導電性のウィスカと、
前記マトリックス樹脂に添加され、前記エポキシ樹脂の自己重合を促進させる自己重合触媒と
を具備することを特徴とする非直線抵抗樹脂材料。
A matrix resin made of a liquid epoxy resin;
Particles dispersed in the matrix resin and made of a sintered body containing zinc oxide as a main component;
A semiconductive whisker made of zinc oxide and dispersed in the matrix resin;
A non-linear resistance resin material comprising a self-polymerization catalyst which is added to the matrix resin and promotes self-polymerization of the epoxy resin.
前記エポキシ樹脂が、加熱されることで自己重合して硬化することを特徴とする請求項1記載の非直線抵抗樹脂材料。   The non-linear resistance resin material according to claim 1, wherein the epoxy resin is self-polymerized and cured by being heated. 前記エポキシ樹脂が、可視光または紫外線を照射されることで自己重合して硬化することを特徴とする請求項1記載の非直線抵抗樹脂材料。   The non-linear resistance resin material according to claim 1, wherein the epoxy resin is cured by self-polymerization when irradiated with visible light or ultraviolet light. 加熱による自己重合を促進させる前記自己重合触媒が、三フッ化ホウ素−アミン錯体であることを特徴とする請求項2記載の非直線抵抗樹脂材料。   The non-linear resistance resin material according to claim 2, wherein the self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by heating is a boron trifluoride-amine complex. 加熱による自己重合を促進させる前記自己重合触媒が、脂肪族スルホニウム塩であることを特徴とする請求項2記載の非直線抵抗樹脂材料。   The non-linear resistance resin material according to claim 2, wherein the self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by heating is an aliphatic sulfonium salt. 加熱による自己重合を促進させる前記自己重合触媒が、イミダゾール化合物であることを特徴とする請求項2記載の非直線抵抗樹脂材料。   The non-linear resistance resin material according to claim 2, wherein the self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by heating is an imidazole compound. 可視光または紫外線の照射による自己重合を促進させる前記自己重合触媒が、芳香族スルホニウム塩であることを特徴とする請求項3記載の非直線抵抗樹脂材料。   The non-linear resistance resin material according to claim 3, wherein the self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by irradiation with visible light or ultraviolet light is an aromatic sulfonium salt. 可視光または紫外線の照射による自己重合を促進させる前記自己重合触媒が、芳香族ジアゾニウム塩であることを特徴とする請求項3記載の非直線抵抗樹脂材料。   4. The nonlinear resistance resin material according to claim 3, wherein the self-polymerization catalyst that promotes self-polymerization by irradiation with visible light or ultraviolet light is an aromatic diazonium salt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7464862B2 (en) 2022-04-21 2024-04-10 日亜化学工業株式会社 Light emitting device, light source

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