JP3821253B2

JP3821253B2 - エポキシ樹脂組成物及び電気機器の製造法

Info

Publication number: JP3821253B2
Application number: JP16113297A
Authority: JP
Inventors: 克彦安; 利之藤田; 尋佳進藤
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2017-06-18
Also published as: JPH115827A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気機器のケース内充てん用として有用であり、硬化させて絶縁性、熱伝導性に優れた電気機器を製造でき、なおかつ低粘度で注型作業性エポキシ樹脂組成物及びその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気機器の絶縁処理方法として、ケースにコイルや部品をセットし、これに樹脂と無機フィラーの均一混合物を常圧また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フィラーの添加量に限界があるため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、内臓されているコイルおよび部品ケースに剥離やクラックが発生し易く、さらに注型した硬化物の線膨張率が大きいため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フィラー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、従って、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を解消し、注型作業性に優れたエポキシ樹脂組成物を提供し、それらを用いることで絶縁性、熱伝導性に優れた電気機器の製造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、酸無水物硬化型エポキシ樹脂組成物において、酸無水物にメチルテトラヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を併用し無機充てん剤と硬化促進剤を配合したものをＡ剤、エポキシ樹脂をＢ剤とするエポキシ樹脂組成物に関する。
また、本発明は、前記エポキシ樹脂組成物を用いることを特長とする電気機器の製造法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる酸無水物としてはメチルテトラヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が用いられる。市販品としてはＨＮ−２０００、ＨＮ−５５００（日立化成工業(株)製）、ＱＨ−２００（日本ゼオン(株)製）、ＰＨ−５０００（東燃石油化学工業(株)製）などが挙げられる。また、これらにメチルエンドメチレン無水フタル酸、ドデセニル無水フタル酸などを組み合せて用いることもできる。
メチルテトラヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサヒドロ無水フタル酸の使用量は、これらの総量が酸無水物全体の１０〜１００重量％が好ましく、５０〜１００重量％がより好まし、８０〜１００重量％が最も好ましい。
また、メチルテトラヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサヒドロ無水フタル酸の比率は前者／後者が重量比で１０／９０〜９０／１０の範囲が好ましく、１５／８５〜８５／１５の範囲が好ましく、２０／８０〜８０／２０の範囲が特に好ましい。メチルテトラヒドロ無水フタル酸の比率が多くなりすぎメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が少なすぎるとガラス転移温度が下がる傾向があり、逆であれば粘度があがり注型作業性が低下する傾向がある。
【０００６】
酸無水物の硬化促進剤としては、例えば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およびその誘導体、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３級アミン類などが用いられる。市販品としては２Ｅ４ＭＺ（四国化成工業(株)商品名）、ＢＤＭＡ（花王(株)商品名）などが挙げられる。これらの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重量部がより好ましい。これらの硬化促進剤は、単独または２種類以上を組み合わせて用いることもできる。
【０００７】
無機充填剤としては、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、ガラスビーズ、クレー、酸化マグネシウムなどが用いられる。この市販品としては、ＣＲＴ−ＡＡ、ＣＲＴ−Ｄ、ＲＤ−８（株式会社龍森：商品名）、ＣＯＸ−３１（株式会社マイクロン：商品名）、Ｃ−３０３Ｈ、Ｃ−３１５Ｈ、Ｃ−３０８（住友化学工業株式会社：商品名）、ＳＬ−７００（竹原化学工業株式会社：商品名）などが挙げられる。これらの無機充填剤は、単独でまたは２種類以上を組み合せて用いることができる。無機充填剤の配合量は、酸無水物１００重量部に対して５０〜５００重量部が好ましく、８０〜４００重量がさらに好ましく、１００〜３００重量部がより好ましい。
無機充填剤が少なすぎると、硬化物にした時の熱伝導率又は線膨張係数に悪影響をおよぼし、無機充填剤が多すぎると注入作業性に劣る傾向がある。
【０００８】
また、エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂としては、１分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する化合物が用いられるが、エポキシ当量が１００〜４０００のものが好ましく、エポキシ当量が１５０〜１０００のものがより好ましく、特に、エポキシ当量が１７０〜５００のものが好ましい。
エポキシ樹脂として、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用いられる。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はより高分子量のものと併用することが好ましい。
【０００９】
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。
これらエポキシ樹脂の配合量は、酸無水物１００重量部に対して７０〜１００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重量部がさらに好ましい。エポキシ樹脂が少なすぎても多すぎても、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。
【００１０】
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、べんがら、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。
【００１１】
Ａ剤及びＢ剤を混合してエポキシ樹脂組成物とし、これを好ましくは３０〜７０℃で予熱し、減圧下（好ましくは１Torr以下）で脱泡した後、高圧電気・電子部品が搭載されたケースまたは金型に、好ましくは６０〜１７０℃（特に好ましくは８０〜１６０℃）で１〜８時間、加熱硬化させることにより、また、金型を用いた場合には硬化後金型から取り外すことにより高圧電気・電子部品が得られる。また、Ａ剤及びＢ剤を、それぞれ、好ましくは３０〜７０℃で予熱し、減圧下（好ましくは１Torr以下）で脱泡した後、空気が入らないように混合してエポキシ樹脂組成物とし、その後は上記のようにして成形し高圧電気・電子部品を製造することができる。
【００１２】
本発明の製造法により得られる電気機器としては、例えばプラスチックまたは金属製のケースまたは金型内に、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またはこれらのケースレスタイプのトランス等が挙げられる。
【００１３】
【実施例】
以上、実施例により本発明を説明する。
また、諸特性の評価は次の方法によって行った。
（１）粘度：エポキシ樹脂組成物の粘度を２５℃の恒温槽中でＪＩＳＣ２１０５に準じて東京計器社製Ｂ型回転粘度計を用いて測定した。
（２）ガラス転移温度、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、５mm×５mm×５mmの試験片を切り出し、ＴＭＡ熱物理試験器（(株)リガク）を用いてガラス転移温度及び線膨張係数を測定した。
（３）熱伝導率：直径５０mm、厚さ１０mmの円盤状の金型内で上記（２）に準じて硬化した。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)製シーマテック）を用いて測定した。
【００１４】
実施例１〜２及び比較例１〜３
表１に示す配合のエポキシ樹脂組成物について、諸特性を評価した結果、実施例１、２は低粘度で注型作業性に優れることに加え、ガラス転移温度が高く耐熱性に優れ、無機充てん剤の配合量が多いことから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の様にエポキシ樹脂にフィラーを多量に配合した場合は線膨張係数は小さくなるものの、粘度が著しく上がり、注型作業性が低下する。
比較例２は、酸無水物にメチルテトラヒドロ無水フタル酸を単独で使用した以外は実施例１と同様であるが、この場合はガラス転移温度が低い。
比較例３は、酸無水物にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を単独で使用した以外は実施例１と同様であるが、この場合は粘度が高く作業性に劣る。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、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、更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子機器の注入に好適である。
また、これらのエポキシ樹脂組成物を注入して製造された電気機器は高信頼性の要求に対して好適である。

Claims

酸無水物硬化型エポキシ樹脂組成物において、酸無水物にメチルテトラヒドロ無水フタル酸とメチルヘキサヒドロ無水フタル酸を併用し無機充てん剤と硬化促進剤を配合したものをＡ剤、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１に記載したエポキシ樹脂組成物を用いることを特長とする電気機器の製造法。