JPH03200858A - エポキシ樹脂組成物および絶縁構造物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエポキシ樹脂組成物、さらに詳しくは六フッ化
イオウ（ＳＦ４）ガスが封入されたガス封入型電気装置
の絶縁構造物に好適に用いることができるエポキシ樹脂
組成物およびこれを用いた絶縁構造物の製造法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

近年、ＳＦ、などのフッ素系ガスは、電気絶縁性および
消弧性に優れ、化学的にも極めて安定であり、機器の小
型軽量化を図ることができるため、回路遮断器、変圧器
等の電気装置の絶縁に広く使われている。しかし、フッ
素系ガスは、装置内で発生するアークやコロナ放電等に
よって分解し、極めて反応性の強い分解物を生成する。

例えばＳＦｂはアークによって分解してＳＦｚ　、ＳＦ
４、Ｓ　ｚ　Ｆ　ｚ　、Ｓ　ＯＦ　ｘ　、Ｓ　ＯＦ　４
、Ｓ　Ｏｚ　Ｆ　４等を生ずる。これら低フン化イオウ
の中で最も多く生ずる生成物はＳＦ、であり、他は少量
である。これらの分解生成物が、水または水蒸気に接触
すると、例えばＳＦ４は ＳＦ４　＋Ｈｚ　０−３ＯＦｚ　＋２ＨＦＳＯＦ２　＋
Ｈｚ　Ｏ→ＳＯ□＋２ＨＦのような分解反応を行い、他
の絶縁材料を腐食するフン酸を生成する。

エポキシ樹脂組成物のＳ　Ｆ　ｂ分解生成物に対する耐
久性は、充填剤の特性に大きく関係する。特に前記分解
生成物は、５ｉｎ２を著しく腐食するため、ガラス、シ
リカ等が充填された絶縁構造物を腐食し、その表面抵抗
を低下させ、電気装置の絶縁破壊を招き、さらに腐食が
著しくなると機械的特性をも低下させる。

ＳＦ６ガス分解生成物に対する耐久性（耐ＳＦ６分解ガ
ス性）を付与するために、充填剤として酸化アルミニウ
ム（アルξす）粉末が用いられている。しかし、該アル
ミナ粉末の誘電率が９〜１１とやや高く、エポキシ樹脂
に充填剤として配合すると、得られる硬化物の誘電率も
高くなる欠点があった。

最近では、電気装置の高電圧化、小型化のため、より苛
酷な条件に耐えることができる絶縁構造物が要求されて
いる。特に電気的には、形状から見た電界集中によるコ
ロナ開始電圧の低下が問題となっており、電界設計上誘
電率を小さくすることが要望されている。これは硬化物
の誘電率を小さくすること、アルミナ粉末よりも小さい
誘電率を持つ充填剤を配合することで可能となるが、誘
電率の小さいシリカ粉末を用いると、前述したように耐
Ｓ　Ｆ　ｂ分解ガス性が劣る欠点があった。

誘電率がアルミナ粉末より小さく、しかも耐ＳＦ６分解
ガス性のある充填剤としては、ドロマイ）　（ＭｇＣＯ
，・Ｃａ　ＣＯ３）　、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、
フッ化アルミニウム（Ａ４２Ｆ３）、フン化マグネシウ
ム（ＭｇＦｚ）等が知られている。しかし、これらの充
填剤を配合したエポキシ樹脂硬化物は、機械的特性に劣
り、またこれら充填剤の中には沈降が生じ易く、また注
型物成形性の著しく悪いものがある。したがって、硬化
物に耐ＳＦ６分解ガス性、機械特性および成形性に優れ
、しかも誘電率が小さいという必要特性を付与すること
ができるエポキシ樹脂組成物の開発が要望されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、従来と
同等の耐Ｓ　Ｆ　６分解ガス性を有し、機械特性に優れ
、誘電率の小さい硬化物を得ることができるエポキシ樹
脂＆１１１１ｉ、物およびこれを用いた絶縁構造物の製
造法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を有す
るエポキシ樹脂、多塩基性カルボン酸無水物およびアル
くすとフッ化アルくニウムとの混合充填剤を含むエポキ
シ樹脂組成物であってかつ（１）前記エポキシ樹脂成分
が、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂、または該エポキ
シ樹脂と環状脂肪族エポキシ樹脂およびノボラック型エ
ポキシ樹脂の少なくとも１種との混合樹脂で、該エポキ
シ樹脂成分の平均エポキシ当量が３００〜３０００、（
２）前記混合充填剤のエポキシ樹脂組成物中に占める体
積含有率が３０〜６０％、（３）前記混合充填剤のアル
ξすとフッ化アルミニウムの体積比（アルミナ／フッ化
アル旦ニウム）が１０／９０〜５０１５０および（４）
前記混合充填剤の平均粒子径が５〜３０μｍでかつ２μ
ｍ以下の粒子の累積重量％が０〜２０％であり、４０μ
ｍ以下の粒子の累積重量％が８０〜１００％であるエポ
キシ樹脂組成物およびこの組成物で電気部品を成形する
絶縁構造物の製造法に関する。

本発明に用いられるエポキシ樹脂としては、ビスフェノ
ールＡ系エポキシ樹脂または該エポキシ樹脂と環状脂肪
族エポキシ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂の少な
くとも１種との混合樹脂が用られる。これらのエポキシ
樹脂は既に公知である。該エポキシ樹脂成分の平均エポ
キシ当量は３００〜３０００の範囲であり、好ましくは
３００〜１０００である。エポキシ当量が３００未満で
は、耐クラツク性に劣り、実用に共することができず、
また３０００を超えると融点が高く、充填剤を混合した
際の粘度が高くなり、作業性に劣る。

本発明に用いられる多塩基性カルボン酸無水物は前記エ
ポキシ樹脂の硬化剤として用いられ、例えば無水フタル
酸、水素添加無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フ
タル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、これらの誘
導体等の二塩基酸無水物、四塩基酸無水物、二塩基酸無
水物と四塩基酸無水物との混合物などが挙げられる。

本発明に用いられるアルミナとしては、高純度のα形ア
ルミナが好ましい。

本発明に用いられるフッ化アルミニウム（ＡｌＦ、）と
しては特に制限はなく、アル旦すとフッ酸との反応等に
よって得られるものが用いられる。

前記アルミナとフン化アルミニウムとの混合充填剤中の
これらの体積比は、アルξす／フッ化アルミニウム＝　
１０／９０〜５０１５０であり、好ましくは２０／８０
〜４０／６０である。フッ化アルミニウムの体積比が５
０未満では、エポキシ樹脂組成物の硬化物の誘電率低減
の効果が少なくなり、また９０を超えると耐クランク性
、曲げ強さ等の機械特性が低下する。

また該混合充填剤の平均粒子径は５〜３０μｍ、好まし
くは１０〜２５μｍであり、かつその粒度分布は２μｍ
以下の粒子の累積重量％が０〜２０％、好ましくは０〜
ｌＯ％でかつ４０μｍ以下の粒子の累積重量％が８０〜
１００％、好ましくは８５〜９５％である。平均粒子径
および粒度分布がこの範囲外では、エポキシ樹脂組成物
において充填剤の沈降が生じ易く、また注型物の成形性
が悪（なり、機械特性が低下する竺 さらに該混合充填剤のエポキシ樹脂組成物中に占める体
積含有率は３０〜６０％、好ましくは３５〜５０％であ
る。該体積含有率が３０％未満ではエポキシ樹脂注型品
の耐クラツク性が著しく低下し、６０％を超えるとエポ
キシ樹脂組成物の粘度が高くなり注型作業性が低下する
。

本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて硬化促
進剤を配合してもよい。該硬化促進剤としては、例えば
ベンジルジメチルアミン、トリスジメチルアミノフェノ
ール等の第３級アミン類、２−エチル−４−メチル４ご
ダゾール、１−シアノエチル−４−メチル４ごダゾール
、１−ベンジル−２−エチルイミダゾール等のイミダゾ
ールまたはその誘導体等が用いられる。

本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて電気部品、例えば
導体等を真空注型法等の公知の方法で成形することによ
り、耐ＳＦ、分解ガス性、機械特性および成形性に優れ
、誘電率の小さい硝子、ブッシング、スペーサ等の絶縁
構造物が得られる。

【実施例］ 以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

実施例１〜３ ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂としてＣＴ−２００（
エポキシ当量４００、チバガイギー社製商品名）または
エピコート１００１（エポキシ当Ｎ４８０、シェル化学
社製商品名）を、ノボラック型エポキシ樹脂としてエピ
コー１−１５４　（エポキシ当Ｍ１８０、シェル化学社
製商品名）を、環状脂肪族エポキシ樹脂として七ロキサ
イド２０２１（エポキシ当１１４０、ダイセル化学社製
商品名）を、硬化剤としてＨＮ−２２００（メチルテト
ラヒドロ無水フタル酸、日立化成工業社製商品名）を、
アルミナとしてＡＬ−３３（平均粒子径１２μｍ、誘電
率９゜３、注文化学工業社製商品名）を、フッ化アルミ
ニウムとして「フン化アルミニウム」　（平均粒子径１
２０μｍ、誘雷率５．０、点用化学工業社製商品名）を
用い、第１表に示す配合でエポキシ樹脂組成物を調整し
た（ただし、実施例２ではエピコート１５４を配合し、
実施例３では七ロキサイド２０２１を配合した）。

なお、前記アルミナとフッ化アルミニウムは、予めボー
ルミルで粉砕し、平均粒子径約２０μｍの混合充填剤と
して用いた。

得られたエポキシ樹脂＆ＩＩｔｃ物を硬化させ、該硬化
物の２３°Ｃで５０Ｈｚの誘電率、ＪＩＳＫ　　６９１
１に準じた曲げ強さおよびＪＩＳ　　Ｋ　　７２０７に
準じた熱変形温度を測定した。また直径３０　ｍｍのナ
ツト付ボルトを埋め込んだ直径５３ｕ。

高さ６０ｍｍの円柱の硬化物（試験片）を作製し、第２
表に示す試験条件により耐ヒートサイクル性を調べた。

それらの結果を第１表に示した。

比較例１および２ 実施例１と同様にして第１表に示す配合で樹脂組成物を
調整し、その硬化物の特性を実施例１と第 ２ 表 第１表の結果から、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化
物は誘電率が小さく、かつ機械特性（曲げ強さ）が良好
で、しかも耐ヒートサイクル性に優れることが示される
。

〔発明の効果〕

本発明のエポキシ樹脂組成物によれば、ＳＦｂガスの分
解生成物に対して安定で、製造時や使用時の温度変化に
対する耐クラツク性および耐ヒートサイクル性に優れた
絶縁構造物を得ることができる。

また本発明のエポキシ樹脂組成物は、低誘電率のフッ化
アルミニウムを使用しているため硬化物の誘電率が小さ
く、機器のコロナ開始電圧の向上に効果があり、またア
ルミナとフッ化アルミニウムとの混合充填剤の平均粒子
径とね変分布を調節しているため、機械特性が良好で、
樹脂組成物の混合作業性や注型作業性にも優れ、さらに
エポキシ当量が３００〜３０００のエポキシ樹脂を用い
ているため、硬化物のクラックの発生や拡大が抑制され
、バランスのよいエポキシ樹脂成形品とすることができ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分子内に少なくとも２個のエポキシ基を有するエポ
   キシ樹脂、多塩基性カルボン酸無水物およびアルミナと
   フッ化アルミニウムとの混合充填剤を含むエポキシ樹脂
   組成物であってかつ （１）前記エポキシ樹脂成分が、ビスフェノールＡ系エ
   ポキシ樹脂、または該エポキシ樹脂と環状脂肪族エポキ
   シ樹脂およびノボラック型エポキシ樹脂の少なくとも１
   種との混合樹脂で、該エポキシ樹脂成分の平均エポキシ
   当量が３００〜３０００、 （２）前記混合充填剤のエポキシ樹脂組成物中に占める
   体積含有率が３０〜６０％、 （３）前記混合充填剤のアルミナとフッ化アルミニウム
   の体積比（アルミナ／フッ化アルミニウム）が１０／９
   ０〜５０／５０および （４）前記混合充填剤の平均粒子径が５〜３０μｍでか
   つ２μｍ以下の粒子の累積重量％が０〜２０％であり、
   ４０μｍ以下の粒子の累積重量％が８０〜１００％であ
   るエポキシ樹脂組成物。 ２、請求項１記載のエポキシ樹脂組成物で電気部品を成
   形する絶縁構造物の製造法。