JP2018035293A - 絶縁用樹脂組成物及びコイル製品 - Google Patents

Abstract

【課題】耐電圧性に優れた絶縁用樹脂組成物及びコイル製品を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された絶縁性のフィラーとを含み、前記フィラーの比誘電率（εｆ）、前記フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）、前記熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）、及び前記熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）が、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする絶縁用樹脂組成物。εｆ（εｒ−εｆ）ＢＤＶｆ／εｒ｜εｆ−εｒ｜ＢＤＶｒ＞１ （１）【選択図】図１

Description

本発明は、電気部品間の絶縁を高めるために、電気機器の内部で使用される電気的絶縁用樹脂組成物及び該樹脂組成物を用いたコイル製品に関する。

変圧器、リアクトル、コンデンサ、電源ユニット、インバータ、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）、イグニッションコイル等では、その内部の電気部品間で発生する高い電圧による絶縁破壊を防止するため、高い電気的な絶縁が求められ、電位差の生じる電気部品間を樹脂製絶縁材料で充填し、耐電圧特性を向上させる取り組みが一般的になされている。

このような樹脂製絶縁材料には、含浸性と電気的絶縁性が要求されるため、該樹脂製絶縁材料を形成する樹脂組成物としては、従来から熱硬化性樹脂組成物、とりわけエポキシ樹脂組成物が主として用いられている。

これら用途での絶縁材料には、電気的絶縁性のほか、耐熱性、耐食性、放熱性、耐クラック性等が求められるため、単にエポキシ樹脂組成物を用いるのみではなく、目的に応じたフィラーを混入させた各種の複合材が用いられている。

たとえば、特許文献１では、エポキシ樹脂に混入させるフィラーの粒径を、大小組み合わせることにより、微小な隙間での含浸性が増し、その結果、ボイドを防ぎ、ボイドによる絶縁破壊を改善する試みがなされている。また、特許文献２では、フィラーの比誘電率と樹脂の比誘電率との差により、それらの界面に電界が集中し、耐電圧を劣化させるとし、その集中を緩和させるため、フィラーの表面に、フィラーと樹脂の中間的な比誘電率を有する薄層を設けることで、熱特性の劣化を防ぎながら、耐電圧特性も向上させるという考案がなされている。

特開２０１５−１７８５６９号公報 特開２００８−２５５１８６号公報

しかしながら、特許文献１のエポキシ樹脂組成物では、ボイドによる不具合を回避できるものの、絶縁材料自体の耐電圧の向上は不十分であった。
また、特許文献２においては、隣接するフィラー間で形状的に発生する電界集中については、回避することができなかった。つまり、電界が集中するのは、フィラーと樹脂の比誘電率の差以外に、電界の印加方向に飛び出した部分に電界が集中するという、その形状的な要因があり、電界集中を十分に低減させることができず、十分な耐電圧特性の向上は得られなかった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、耐電圧性に優れた絶縁用樹脂組成物及びコイル製品を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、下記の構成を有する発明により、上記課題を解決できることを見出した。

［１］熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に分散された絶縁性のフィラーとを含み、前記フィラーの比誘電率（εｆ）、前記フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）、前記熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）、及び前記熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）が、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする絶縁用樹脂組成物。
εｆ（εｒ−εｆ）ＢＤＶｆ／εｒ｜εｆ−εｒ｜ＢＤＶｒ＞１ （１）
［２］前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする上記［１］に記載の絶縁用樹脂組成物。
［３］前記フィラーが、ブチルゴム、ポリ塩化ビニル、アイオノマー樹脂、シリコーンゴム、ポリエチレン、及びポリアミドからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の絶縁用樹脂組成物。
［４］上記［１］〜［３］のいずれかに記載の絶縁用樹脂組成物の硬化物により絶縁されてなるコイル製品。

本発明によれば、耐電圧性に優れた絶縁用樹脂組成物及びコイル製品を提供することができる。

本発明の絶縁用樹脂組成物の断面模式図である。 複数のフィラーがランダムに熱硬化性樹脂の内部に分布したモデルを用い、フィラーの比誘電率を変化させた有限要素法によるシミュレーションを示す模式図である。 有限要素法により求めた図２におけるラインＡ上の電界強度（ｋＶ／ｍｍ）をプロットしたグラフである。 比誘電率の異なる各種フィラーと熱硬化性樹脂（比誘電率３．３）からなる複合材に対し、４５ｋＶ／ｍｍの電界を印加し、フィラーの比誘電率を変化させた際、各部材に働く電界強度（ｋＶ／ｍｍ）を計算した結果を示すグラフである。 本発明のコイル製品を示す断面模式図である。

［絶縁用樹脂組成物］
本発明の絶縁用樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と、該熱硬化性樹脂中に分散された絶縁性のフィラーとを含み、該フィラーの比誘電率（εｆ）、該フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）、該熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）、及び該熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）が、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする。
εｆ（εｒ−εｆ）ＢＤＶｆ／εｒ｜εｆ−εｒ｜ＢＤＶｒ＞１ （１）
ここで、本発明において「分散」とは、熱硬化性樹脂中にフィラーが主に一次粒子径で均一に存在することを意味する。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と称することがある。）について説明する。
図１は、本実施形態における絶縁用樹脂組成物の断面模式図である。図１において、絶縁用樹脂組成物３は、熱硬化性樹脂２の内部にフィラー１が分散されて構成されており、前記式（１）の関係を満たす。

本発明者らは、フィラーが電界強度分布に与える効果を確認するため、図２に示す複数のフィラーがランダムに熱硬化性樹脂の内部に分布したモデルを用い、フィラーの比誘電率を変化させ、有限要素法によるシミュレーションを実施した。1辺が１ｍｍの立方体のフィラーと熱硬化性樹脂とを含む絶縁材料の上下に４５ｋＶの電位差を与え、熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）を３．３とし、フィラーの比誘電率（εｆ）を２．３、５、及び１０に変化させ、それぞれ内部に働く電界強度を解析した。
なお、熱硬化性樹脂の内部に、該熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）と同じ比誘電率（εｆ）を有するフィラーを分散させたような均質な材料では、各部材に働く電界強度は４５ｋＶ／ｍｍで一定となる。一方、熱硬化性樹脂の内部に、該熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）と異なる比誘電率（εｆ）のフィラーを分散させたような不均一な材料では、各部材に働く電界強度に差がでる。

図３は、図２におけるラインＡ上の熱硬化性樹脂及びフィラーに働く電界強度をプロットしたものである。図３から分かるように、フィラーの比誘電率（εｆ）が、熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ＝３．３）よりも低い場合には、フィラーに働く電界強度は強くなるが、熱硬化性樹脂に働く電界強度は低下する。また、フィラーの比誘電率（εｆ）が、熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ＝３．３）よりも高い場合には、フィラーに働く電界強度が弱まるが、熱硬化性樹脂に働く電界強度は高くなる。この現象は、フィラーの比誘電率（εｆ）と熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）との差に依存することが分かった。

さらに、各種フィラー材料を参考に、以下について有限要素法によるシミュレーションを実施した。熱硬化性樹脂の比誘電率を３．３とし、フィラーと該熱硬化性樹脂からなる複合材に対し、４５ｋＶ／ｍｍの電界を印加し、フィラーの比誘電率を変化させた際、各部材に働く電界強度を計算し、その平均値を下記表１、及び図４に示す。表１、及び図４に示すように、フィラーの比誘電率（εｆ）と熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）とが同じ場合には、電気的に均一な材料となり、各部材に働く電界強度は４５ｋＶ／ｍｍで均一な値となる。一方、フィラーの比誘電率（εｆ）と熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）とに差があると、各部材の電界強度に差がでる。つまり、フィラーの比誘電率（εｆ）が熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）より小さい場合には、フィラーに働く電界強度が強まり、熱硬化性樹脂に働く電界強度は弱くなる。また、その逆に、フィラーの比誘電率（εｆ）が熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）より大きい場合には、フィラーに働く電界強度が弱まり、熱硬化性樹脂に働く電界強度は強くなることが確認できた。

絶縁材料は、熱硬化性樹脂を母材としているため、母材に働く電界強度が、母材の耐電圧より高くなると母材が絶縁破壊されてしまう。そのため、絶縁材料を熱硬化性樹脂とフィラーとで複合化し、フィラーの比誘電率（εｆ）を母材である熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）よりも低くすることにより、同一の電圧が絶縁材料に働いても、母材である熱硬化性樹脂に働く電界強度を下げることができ、熱硬化性樹脂の耐電圧を高めることができる。したがって、フィラーの比誘電率（εｆ）を母材である熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）よりも低くすることが望ましいと考えられる。

ところが、その副作用として、フィラーに働く電界強度は逆に高くなってしまう。
そのため、フィラーの比誘電率（εｆ）が熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）よりも低いことに加え、フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）が熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）よりも高いことが重要となる。つまり、電界強度の高いフィラーに電圧負荷を負わせ、熱硬化性樹脂を守り、その結果として、複合材全体として耐電圧を高くできるということである。

このような知見に基づき、比誘電率、および、耐電圧の異なるフィラーを各種組み合わせて様々な実験を行い、各種の樹脂組成物を用いて、耐電圧を評価した。その結果、フィラーの比誘電率（εｆ）が熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）より小さく、且つ、フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）が熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）より高ければ、熱硬化性樹脂部を起点とした絶縁破壊を低減できることが分かった。しかし、逆にフィラー部を起点とした絶縁破壊が生じ、樹脂組成物全体としては絶縁強度が劣化してしまう場合もあり、フィラーの比誘電率（εｆ）及び耐電圧（ＢＤＶｆ）と、熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）及び耐電圧（ＢＤＶｒ）とのバランスを保たなければ、樹脂組成物全体としての耐電圧は向上しないことが分かった。

本発明者らは、鋭意検討の結果、フィラーの比誘電率（εｆ）、フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）、熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）、及び熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）が、下記式（１）の関係を満たす場合に樹脂組成物全体としての耐電圧が向上することを見出した。
εｆ（εｒ−εｆ）ＢＤＶｆ／εｒ｜εｆ−εｒ｜ＢＤＶｒ＞１ （１）

上記式（１）の関係を満たすことで耐電圧が向上する理由は明確ではないが、次のように考えられる。
式（１）の左辺は、次の式（２）と式（３）との積で構成される。
（εｒ−εｆ）／｜εｆ−εｒ｜ （２）
εｆ・ＢＤＶｆ／εｒ・ＢＤＶｒ （３）

式（２）の値は、εｆ≠εｒの場合には、＋１、または、−１の値を取るが、式（１）の関係を満たすためには、式（２）の値は＋１であることが必要であり、εｆ＜εｒを満たすことが必要である。εｆ＞εｒの場合、熱硬化性樹脂に働く電界強度を強めてしまい、熱硬化性樹脂に対して、電圧破壊が起こりやすくなり、絶縁用樹脂組成物全体としては耐電圧を劣化させてしまうからである。

また、式（１）の関係を満たすためには、式（３）の値は１よりも大きいことが必要である。この場合、εｆ＜εｒであることから、熱硬化性樹脂に発生する電界強度が下がり、フィラー部に、より強い電界が発生するが、フィラー部の耐電圧は熱硬化性樹脂部の耐電圧より高いので、絶縁用樹脂組成物全体としては耐電圧が向上すると考えられる。

式（１）の左辺の値が１より小さくなるようなフィラーと熱硬化性樹脂との組み合わせでは、熱硬化性樹脂に働く電界強度が、与えた電界強度よりも大きくなり、耐電圧は熱硬化性樹脂単体よりも低下してしまう。すなわち、式（１）の左辺の値は１より大きいことが必要となる。

式（１）の左辺の値は、１よりも大きければ、その範囲を限定するものではないが、フィラーの比誘電率（εｆ）と熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）との差は３．０以下が好ましく、２．０以下がより好ましく、１．５以下がさらに好ましい。εｆとεｒとの差を３．０以下とすることで、フィラーと熱硬化性樹脂との界面における形状的要因における電界集中の増加が抑えられ、その界面の電界集中による耐電圧の劣化を抑制することができるからである。
また、式（１）の左辺の値が同一の組み合わせでは、εｆとεｒとの差が小さいものが好ましく、εｆとεｒとの差は１．５以下が好ましく、１．０以下がより好ましい。

また、εｆとεｒとの差の下限値としては、０．１以上が好ましく、０．６以上がより好ましい。εｆとεｒとの差は、熱硬化性樹脂に働く電界強度を調整する作用をなすため、その差を０．１以上とすることで、その調整作用が強くなり、耐電圧向上の効果が大きくなるからである。

以上の理由により、εｆとεｒとの差は、０．１以上、３．０以下であることが好ましく、０．６以上２．０以下であることがより好ましい。

フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）は、熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）よりも高いことが必要であるが、熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）より１ｋＶ／ｍｍ以上高いことが好ましく、１０ｋＶ／ｍｍ以上高いことがより好ましい。ＢＤＶｆとＢＤＶｒとの差を１ｋＶ／ｍｍ以上とすることで、フィラーに電圧負荷を与えた際、フィラーが十分に耐えられ、耐電圧を向上させることができる。

なお、式（１）の左辺は、εｆとεｒとが等しい場合には、０／０(０分の０)の不定形となり、定義できないが、εｆとεｒとが等しいということは、フィラーと熱硬化性樹脂とが電気的に等質とみなされるため、電気的に異質なフィラーを用いる本発明の適用範囲からは外れる。したがって、εｆとεｒとが等しい場合は、本発明の適用範囲からは除外される。

式（１）の左辺の値は、１よりも大きければ、その範囲を限定するものではないが、大きければ大きいほどよいというものではない。フィラーの比誘電率は１．０以上であるため、式（１）の値が非常に大きい場合、フィラーの耐電圧が非常に大きいことを示す。このような場合には、フィラー部からの破壊は大幅に改善できても、熱硬化性樹脂からの破壊は大幅に改善できるものではない。熱硬化性樹脂に働く電界強度は、フィラーの耐電圧ではなく、フィラーの比誘電率に依存し、フィラーの比誘電率が１．０以上であることから、その低減効果には限界がある。式（１）の左辺の値の上限値としては、３０程度であれば十分低減効果が得られる。

式（１）において、フィラーの比誘電率（εｆ）と、熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）とは同一の測定方法、測定条件で求めることが望ましい。比誘電率は、測定方法や、温度、周波数等の測定条件によって値が異なってしまい、正しい値を得るためには、同一の測定方法、測定条件で実施することが望まれる。測定方法、測定条件は、フィラーと熱硬化性樹脂とで統一していれば特に問題はなく、その方法、条件を規定するものではない。

式（１）において、フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）と、熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）とは同一の測定方法、測定条件で求めることが望ましい。耐電圧は、測定方法や、温度、時間等の測定条件によって値が異なってしまい、正しい比較をするためには、同一の測定方法、測定条件で実施することが望まれる。測定方法、測定条件は、フィラーと熱硬化性樹脂とで統一していれば特に問題はなく、その方法、条件を規定するものではない。

本発明で用いる熱硬化性樹脂は、前記式（１）の関係を満たすものであれば、特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂（εｒ＝３．３〜５．０）、ウレタン樹脂（εｒ＝６．５〜７．１）、シリコン樹脂（εｒ＝２．６〜２．７）、アクリル樹脂（εｒ＝２．７〜４．５）、ポリイミド樹脂（εｒ＝２．８〜３．５）、不飽和ポリエステル樹脂（εｒ＝２．８〜８．１）などが挙げられる。これらの中でも、エポキシ樹脂は、耐湿性に優れ、耐湿下での体積抵抗、耐電圧の劣化が少なく、さらに、接着力が高く、かつ低温で固化できるため対象物における熱ストレスを低減できる等の優れた特性を有し、最も好ましい。ビスフェノール系のエポキシ樹脂では、耐電圧（ＢＤＶｒ）が２０〜３０ｋＶ／ｍｍで、比誘電率（εｒ）が３．３〜４．０である。

エポキシ樹脂としては、１分子中にエポキシ基を２個以上有するものを使用できる。このようなものとして、ビフェニル型エポキシ樹脂、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などが挙げられる。これらは１種のみを使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

絶縁用樹脂組成物全量に対する熱硬化性樹脂の含有量は、好ましくは２５〜８０質量％、より好ましくは３０〜７０質量％である。

なお、エポキシ樹脂を使用する場合、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等、その他の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を併用することができる。

エポキシ樹脂を使用する場合、硬化剤、硬化促進剤などと混合してエポキシ樹脂組成物として使用することができる。

硬化剤としては、酸無水物などを使用できる。酸無水物は、エポキシ樹脂の成分と反応してそれを硬化させることが可能なものであれば、いかなるものでも使用することができる。たとえば、常温で液体のメチルヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、常温で固体のテトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物等が挙げられる。
これらの硬化剤は、単独であるいは硬化を阻害しない範囲において２種以上を混合して使用することができる。特に、樹脂組成物の適度な流動性と硬化性を確保する観点から、常温で液体の酸無水物と常温で固体の酸無水物とを混合して用いることが好ましい。
硬化剤の含有量は、酸無水物基／エポキシ基の当量比で好ましくは０．８〜１．２であり、より好ましくは０．９〜１．１である。

硬化促進剤としては、イミダゾール系硬化促進剤などを使用できる。イミダゾール系硬化促進剤としては、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、１−デシル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノメチル−２−ウンデシルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−（２’−メチルイミダゾリル−（１’））−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付与物、２−メチルイミダゾールイソシアヌル酸付与物、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ピロロ（１，２−ａ）ベンズイミダゾールなどが挙げられる。これらは１種のみを使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
硬化促進剤の含有割合は、適度な硬化性が得られることから、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．０５〜２０質量部が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましい。

本発明で用いるフィラーは、絶縁性を有し、前記式（１）の関係を満たすものであれば、特に限定されない。フィラーの比誘電率（εf）は、熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）より低いものほど、前記式（１）の関係を満たしやすくなる。例えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂（εｒ＝３．３、ＢＤＶｒ＝２８ｋＶ／ｍｍ）を用いる場合には、フィラーとしては、ポリエチレン（εf＝２．３〜２．４）、ポリプロピレン（εf＝２．２〜２．６）、ポリブチレン（εf＝２．３）、ポリテトラフルオロエチレン〔ＰＴＦＥ〕（εf＝２．１）、ポリクロロトリフルオロエチレン〔ＰＣＴＦＥ〕（εf＝２．２〜２．８）、シリコーンゴム（εf＝３．０〜４．０）、ポリアミド（εf＝２．６〜５．６）、ポリスチレン（εf＝２．４〜３．１）、ブチルゴム（εf＝２．１）、ポリ塩化ビニル（εf＝２．７〜３．１）、ポリブチレンテレフタレート〔ＰＢＴ〕（εf＝３．２〜３．３）、ポリカーボネート（εf＝２．９〜３．１）、ポリフェニレンエーテル（εf＝２．５）、ポリフェニレンサルファイド〔ＰＰＳ〕（εf＝３．１）、アイオノマー樹脂（εf＝２．４〜２．５）等が好ましく用いられる。

また、フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）は、熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）より高いものほど、前記式（１）の関係を満たしやすくなる。例えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂（εｒ＝３．３、ＢＤＶｒ＝２８ｋＶ／ｍｍ）を用いる場合には、フィラーとしては、ブチルゴム（ＢＤＶｆ＝９００〜１０００ｋＶ／ｍｍ）、ポリ塩化ビニル（ＢＤＶｆ＝２５〜４８ｋＶ／ｍｍ）、シリコーンゴム（ＢＤＶｆ＝２０〜４０ｋＶ／ｍｍ）、シリカガラス（ＢＤＶｆ＝２５〜４０ｋＶ／ｍｍ）、アイオノマー樹脂（ＢＤＶｆ＝３５〜４３ｋＶ／ｍｍ）、ポリエチレン（ＢＤＶｆ＝３７〜３９ｋＶ／ｍｍ）、ポリアミド（ＢＤＶｆ＝５０ｋＶ／ｍｍ）、ポリフェニレンサルファイド〔ＰＰＳ〕（ＢＤＶｆ＝３１〜３９ｋＶ／ｍｍ）等が好ましく用いられる。

上記フィラーとしては、その特性のうち、比誘電率が低く、耐電圧が高く、しかも前記式（１）の条件を満足させる材料として、ブチルゴム（εf＝２．１、ＢＤＶｆ＝９００〜１０００ｋＶ／ｍｍ）、ポリ塩化ビニル（εf＝２．７〜３．１、ＢＤＶｆ＝２５〜４８ｋＶ／ｍｍ）、アイオノマー樹脂（εf＝２．４〜２．５、ＢＤＶｆ＝３５〜４３ｋＶ／ｍｍ）、シリコーンゴム（εf＝３．０〜４．０、ＢＤＶｆ＝２０〜４０ｋＶ／ｍｍ）、ポリエチレン（εf＝２．３〜２．４、ＢＤＶｆ＝３７〜３９ｋＶ／ｍｍ）、及びポリアミド（εf＝２．６〜５．６、ＢＤＶｆ＝５０ｋＶ／ｍｍ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましく、特に好ましいのはブチルゴムである。その他、前記式（１）の条件を満たすことができ、比誘電率が低く、耐電圧の高い材料であれば、これらに限定されるものではなく、用いることができる。

このようなフィラーは、ジェットミル粉砕法、ボールミル粉砕法、ビーズミル粉砕法等、種々の方法で粉砕して製造することができる。また、必要に応じ、サイズに応じて分級したものを用いてもよい。また、液状のものは、一旦、硬化させて、その後粉砕することでフィラーとして用いることができる。

フィラーの形状は、特に限定されず、球形、板状、柱状、多面体状、不定形状などが挙げられるが、球形が好ましい。フィラー表面に鋭角に尖っている部分（シャープエッジ）が存在すると、その部位で電界が集中し、耐電圧を劣化させることもあり得るので、表面は滑らかなものが好ましい。このため、バレル研磨等で表面を滑らかにしてもよい。

フィラーは、高密度の充填ができ、かつ、充填領域全体に分布することが好ましい。フィラーの長径は、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。５０μｍ以下であれば、充填領域に対して、均一に分散させやすくなる。また、下限値としては、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、さらに好ましくは３μｍ以上、よりさらに好ましくは５μｍ以上である。フィラーの長径が０．１μｍ以上であれば、製造しやすく、また、絶縁材の粘度が低下して、シリンジなどからの吐出性や作業性が良好になる。
なお、上記フィラーの長径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置（島津製作所製、装置名：ＳＡＬＤ−３１００）により測定された値である。

フィラーの含有量は、絶縁用樹脂組成物全量に対して好ましくは２５〜８０質量％であり、より好ましくは３０〜７０質量％である。２５質量％以上とすることで優れた耐電圧効果が得られ、８０質量％以下とすることで樹脂組成物の増粘を抑制し、コイルに含浸しやすくすることができる。

本発明の絶縁用樹脂組成物の硬化物の耐電圧は、好ましくは３０〜４８ｋＶ／ｍｍ、より好ましくは３４〜４６ｋＶ／ｍｍ、さらに好ましくは３８〜４５ｋＶ／ｍｍとすることができる。

［コイル製品］
本発明のコイル製品は、上述の絶縁用樹脂組成物の硬化物により絶縁されてなることから、耐電圧性に優れる。コイル製品としては、変圧器、リアクトル、コンデンサ、電源ユニット、インバータ、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）、イグニッションコイル等が挙げられる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の形態に限定されるものではない。

＜絶縁用樹脂組成物の調製＞
（実施例１〜６）
表２に記載の種類及び配合量の各成分を、万能攪拌機を用いて混合し、実施例１〜６の絶縁用樹脂組成物を調製した。なお、表２に示すフィラー材料において、パウダー状でないものは、加熱硬化および、粉砕を行い、フィラーとして使用した。
なお、表２中、空欄は配合なしを表す。

絶縁用樹脂組成物の調製に使用した表２に記載の各成分の詳細は以下のとおりである。
［エポキシ樹脂］
・Ｒ−１４０Ｐ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、三井化学（株）製、商品名、εｒ＝３．３、ＢＤＶｒ＝２８ｋＶ／ｍｍ

［フィラー材料］
・Ｂｕｔｙｌ１０６５：ブチルゴム、日本ブチル（株）製、商品名、εf＝２．１、ＢＤＶf＝９４５ｋＶ／ｍｍ
・ビニカ：ポリ塩化ビニル、三菱化学（株）製、商品名、εf＝２．８、ＢＤＶf＝４０ｋＶ／ｍｍ
・サーリン：アイオノマー樹脂、デユポン（株）製、商品名、εf＝２．４、ＢＤＶf＝３９ｋＶ／ｍｍ
・ＫＭＰ−５９８：シリコーンゴム、信越化学工業（株）製、商品名、εf＝３．０、ＢＤＶf＝４０ｋＶ／ｍｍ
・ミペロン：ポリエチレン、三井化学（株）製、商品名、εf＝２．４、ＢＤＶf＝３９ｋＶ／ｍｍ
・ポリアミドＭＸＤ６：ポリアミド、三菱化学（株）製、商品名、εf＝２．６、ＢＤＶf＝５０ｋＶ／ｍｍ

実施例１〜６で調製した絶縁用樹脂組成物を８０℃で３時間加熱硬化させ、次いで、１５０℃で３時間加熱硬化させて、厚さ1ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍの測定用サンプルを作製した。該測定用サンプルを昇圧速度５００Ｖ／ｓｅｃで絶縁破壊試験機［東京精電(株)製］を用いて絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）をＪＩＳ Ｋ６９１１により測定した。単位はｋＶ／ｍｍである。
表２に示すＢＤＶの測定結果より、本発明の絶縁用樹脂組成物は、いずれもエポキシ樹脂そのものよりも耐電圧が向上していることが分かる。

＜絶縁用樹脂組成物の調製＞
（比較例１〜４）
表３に記載の種類及び配合量の各成分を、万能攪拌機を用いて混合し、比較例１〜４の絶縁用樹脂組成物を調製した。なお、フィラーはジェットミル粉砕後にサイクロン分級した。表３中、空欄は配合なしを表す。
表３に記載のフィラーの詳細は以下のとおりである。

［フィラー材料］
・石英ガラス：ＴＡＴＳＵＲＯＲＩ製、商品名：ＦＵＳＥＬＥＸ ＲＤ−８、εf＝３．９、ＢＤＶf＝３８ｋＶ／ｍｍ
・Ｘ−４０−２６６７Ａ：シリコン樹脂、信越化学工業（株）製、商品名、εf＝２．６、ＢＤＶf＝２０ｋＶ／ｍｍ
・Ａ−４４５：アルミナ、京セラ（株）製、商品名、εf＝９．８、ＢＤＶf＝１２ｋＶ／ｍｍ

比較例１〜４で調製した絶縁用樹脂組成物を８０℃で３時間加熱硬化させ、次いで１５０℃で３時間加熱硬化させて厚さ1ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅１００ｍｍの測定用サンプルを作製した。該測定用サンプルを昇圧速度５００Ｖ／ｓｅｃで絶縁破壊試験機［東京精電(株)製］を用いて絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）をＪＩＳ Ｋ６９１１により測定した。単位はｋＶ／ｍｍである。
表３に示すＢＤＶの測定結果より、本発明の要件を満たさない樹脂組成物では、エポキシ樹脂と比較し、耐電圧は低下した。

＜絶縁破壊の発生率＞
次に、図５に示すように、中心コア１、一次ボビン３、一次コイル４、二次ボビン５、二次コイル６、端子７をケース９内に固定して、実施例で調製した絶縁用樹脂組成物、及び、比較例で調製した比較用の絶縁用樹脂組成物を真空下で注形し、加熱硬化して本発明のコイル製品、及び、比較用のコイル製品を、各々、１０個ずつ作製した。

二次コイルの巻き線の両端に３３ｋＶの電圧が加わる条件で絶縁破壊を測定した結果を表２及び３に示す。表２に示すように、本発明の絶縁用樹脂組成物を用いたコイル製品では、絶縁破壊の発生率が大幅に下がり、耐電圧向上の効果が認められた。

また、二次コイルの巻き線の両端に４５ｋＶの電圧が加わる条件で絶縁破壊を測定した結果を表２及び３に示す。表２に示すように、フィラーとしてブチルゴムを含む絶縁用樹脂組成物を用いたコイル製品では、絶縁破壊の発生率が大幅に下がり、特に高い耐電圧の向上が認められた。

以上、本発明を実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

１ 中心コア
２ 外部コア
３ 一次ボビン
４ 一次コイル
５ 二次ボビン
６ 二次コイル
７ 端子
８ 点火タイミング制御回路部品
９ ケース
１０ 絶縁用樹脂組成物
１１ フィラー
１２ 熱硬化性樹脂
１３ 絶縁用樹脂組成物

Claims (4)

1. 熱硬化性樹脂と、
   前記熱硬化性樹脂中に分散された絶縁性のフィラーとを含み、
   前記フィラーの比誘電率（εｆ）、前記フィラーの耐電圧（ＢＤＶｆ）、前記熱硬化性樹脂の比誘電率（εｒ）、及び前記熱硬化性樹脂の耐電圧（ＢＤＶｒ）が、下記式（１）の関係を満たすことを特徴とする絶縁用樹脂組成物。
   εｆ（εｒ−εｆ）ＢＤＶｆ／εｒ｜εｆ−εｒ｜ＢＤＶｒ＞１ （１）
2. 前記熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁用樹脂組成物。
3. 前記フィラーが、ブチルゴム、ポリ塩化ビニル、アイオノマー樹脂、シリコーンゴム、ポリエチレン、及びポリアミドからなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁用樹脂組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁用樹脂組成物の硬化物により絶縁されてなるコイル製品。