JPH03247619A - 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、−３Ｆ、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。

ＳＦ、ガスが封入されたＳ　Ｆ　ｈガス絶縁機器の装置
内には、導体や巻線を支持したり、機器を作動させるた
めの絶縁構造物が多く使用されている。

しかし、Ｓ　Ｆ　ｈガスを絶縁および消弧媒体として用
いると、装置内で大電流を遮断したときに発生するアー
クやコロナ放電等により、ＳＦ、ガスの一部が分解して
極めて反応性の強いＳＦ、、ＳＦ。

Ｓｔ　Ｆ、　、５ＯＦ５、ＳＯＦ４、ＳＯ２Ｆ、等の分
解物を生成し、これらの分解生成物は水または水蒸気に
接触すると、例えばＳＦ、は ＳＦ４　＋Ｈｚ　０−３ＯＦｚ　＋２ＨＦＳ　ＯＦｚ　
＋　Ｈｚ　Ｏ→Ｓ　Ｏｘ　＋　２　ＨＦのような分解反
応を行い、他の絶縁材料を腐食するフッ酸を生成するの
で、絶縁構造物にはフ・ン酸に侵されない優れた耐Ｓ　
Ｆ　ｈ分解ガス性が要求されている。

また上記分解生成物が５ｉＯｚ（ガラス、シリカ等）を
著しく腐食するため、分解生成物に対する耐久性（耐５
−Ｆａ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（アルミナ）粉末が用いられているが、
アルミナ粉末の誘電率が９〜１２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る。

またＳＦ、ガス絶縁機器に用いられる絶縁構造物は、連
続または間欠的に大電流や小電流のアークにさらされる
場合が多く、そのため絶縁構造物表面が炭化して絶縁耐
力が低下したり、亀裂や老化を生じやすいため、耐アー
ク性に優れることが要求されている。またＳＦ、ガス絶
縁機器に用いられる絶縁構造物は、常に高電圧下の状態
で使用されるため、微小な漏れ電流が流れることは避け
られす、絶縁物表面に局部放電が起こり、長い間には絶
縁粉末の表面が部分的に炭化生成物質の導電路を形成し
、これが成長すると表面絶縁耐力が低下するため、優れ
た耐トラツキング性が要求されている。

一般にＳＦ、ガス絶縁機器に使用される絶縁構造物は、
ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの縮合により
得られるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、酸無水物お
よび充填剤としてアルミナ粉末を混入したエポキシ樹脂
組成物から製造される。しかし、エポキシ樹脂の分子内
に芳香族環を有しているため、耐アーク性および耐トラ
ツキング性に劣る欠点があった。これらを改善するため
に、環状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エ
ポキシ樹脂などが用いられるが、このエポキシ樹脂は一
般に低粘度であり、充填剤にアルミナ粉末を用いるとア
ルミナ粉末とエポキシ樹脂成分との比重の差が大きく、
またエポキシ樹脂組成物の粘度が低いことから、エポキ
シ樹脂組成物を加熱硬化する過程でアルミナ粒子が著し
く沈降し、得られる硬化物中のアルミナ粉末含有量の分
布密度が異なるという欠点がある。

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、
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、絶縁構造物表面の炭化による絶縁耐力の低
下などが問題となっており、ＳＦ、分解生成物に対して
安定で、耐アーク性および耐トラツキング性に優れ、し
かも誘電率を小さくすることができるエポキシ樹脂組成
物が要望されている。

〔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、加熱硬
化する過程で充填剤の沈降がなく、優れた耐アーク性お
よび耐トラツキング性を有し、誘電率が小さく、ＳＦ、
分解生成物に対して安定である硬化物を得ることができ
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無機
質充填剤を含むエポキシ樹脂組成物であって、前記エポ
キシ樹脂が、一般式（Ｉ）で表されるグリシジルエステ
ル型エポキシ樹脂と、−数式（ＩＩ） （ただし、Ｒはアルコール残基、ｎは５〜３０のの整数
を意味する）で表される環状脂肪族エポキシ樹脂との混
合物からなり、これらの重量比（グリシジルエステル型
エポキシ樹脂／環状脂肪族エポキシ樹脂）が９５１５〜
６０／４０であるエポキシ樹脂組成物およびこのエポキ
シ樹脂組成物を用いて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一般式（Ｉ）で表されるグリシジル
エステル型エポキシ樹脂は、カルボン酸とエピクロルヒ
ドリンとの反応により得られ、好ましくはへキサヒドロ
フタル酸またはテトラヒドロフタル酸とエピクロルヒド
リンとの反応により得られるジグリシジルフタレート類
のエポキシ樹脂である。商品としては、三井石油化学工
業社製Ｒ−５４０等がある。

本発明に用いられる一般式（ｎ）で表される環状脂肪族
エポキシ樹脂は、ビニルシクロヘキセンオキシドの開環
重合によって得られるポリエーテルを過酢酸でエポキシ
化することにより得られる、−数式（Ｕ）においてｎが
５〜３０、好ましくはｌＯ〜２０の常温で固形のエポキ
シ樹脂である。

商品としてはダイセル化学工業社製ＥＨＰＥ−３１５０
等がある。

前記グリシジルエステル型エポキシ樹脂と環状脂肪族エ
ポキシ樹脂との重量比は、グリシジルエステル型エポキ
シ樹脂／環状脂肪族エポキシ樹脂が９５１５〜６０／４
０であり、好ましくは９０／１０〜７０／３０である。

環状脂肪族エポキシ樹脂の重量比が５未満では、エポキ
シ樹脂組成物の粘度が低過ぎて無機質充填剤の沈降を抑
えられず、得られる硬化物の電気的特性、機械的特性な
どが低下する。また４０を超えるとエポキシ樹脂組成物
の粘度が高くなり、作業性が著しく低下し、硬化物中に
ボイドが残存し易くなる。

本発明に用いられる多塩基性カルボン酸無水物は上記エ
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。こ
れらのうち水素添加無水フタル酸またはメチルへキサヒ
ドロ無水フタル酸が特に好ましい。多塩基性カルボン酸
無水物の使用量はエポキシ当量の総和と化学量論的に等
当量近辺であることが好ましく、通常エポキシ樹脂１０
０重量部に対して１〜２００重量部配合置部る。

本発明に用いられる無機質充填剤としては、アルミナ粉
末またはアルミナ粉末とフッ化アルミニウム粉末の混合
物が好ましい、該アルミナ粉末としては高純度のα形ア
ルミナが好ましい、また上記フッ化アルミニウム（Ａｊ
！Ｆｓ）粉末としては特に制限はなく、アルミナとフッ
酸との反応等によって得られるものが用いられる。無機
質充填剤はエポキシ樹脂１００重量部に対して５０〜７
００重量部配合す置部とが好ましい。

上記アルミナ粉末とフッ化アルミニウム粉末の混合充填
剤を用いる場合には、アルミナ粉末とフッ化アルミニウ
ム粉末の体積含有比は、アルミナ粉末／フッ化アルミニ
ウム粉末が２０／８０〜７０／３０が好ましく、３０／
７０〜６０／４０がより好ましい。フッ化アルミニウム
粉末の体積含有比が３０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８０を
超えると耐クラツク性、曲げ強さなどの機械的特性が低
下することがある。

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。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
ルまたはその誘導体等が用いられる。硬化促進剤はエポ
キシ樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部配置
部ることが好ましい。

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
、誘電率の小さい碍子、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１〜２ グリシジルエステル型エポキシ樹脂としてＲ−５４０（
三井石油化学工業社製商品名）、環状脂肪族エポキシ樹
脂としてＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学工業社製商
品名）、硬化剤としてＨＮ−５５００（メチルへキサヒ
ドロ無水フタル酸、日立化成工業社製商品名）、硬化促
進剤としてベンジルジメチルアミン、アルミナ粉末とし
てＡＬ３３（平均粒子径１２μｍ、住人化学工業社製商
品名）およびフン化アルミニウム粉末として「フン化ア
ルミニウム」　（平均粒子径１２０μｍ、森田化学工業
社製商品名）を用い、第１表に示す配合でそれぞれエポ
キシ樹脂組成物を調整した。

なお、アルミナ粉末とフッ化アルミニウム粉末は、ボー
ルミルで粉砕し、平均粒子径的２０μｍの混合充填剤と
した。

上記のエポキシ樹脂組成物を硬化させて得られた硬化物
の２３℃、５０Ｈｚの誘電率、ＪＩＳＫ６９１１に準じ
た曲げ強さおよび耐アーク性、ＪＩＳ　　Ｋ　　７２０
７に準じた熱変形温度およびＤＩＮ　　５３４８０に準
じた耐トラツキング性を測定した。

無機質充填剤の沈降性は、直径１８ｍ＋の試験管に１３
０■の高さまでエポキシ樹脂組成物を注入して硬化し、
硬化物を取出して硬化物の上、下２０■ずつを切り出し
て試験片とし、この試験片を６００°Ｃの電気炉中で燃
焼させ、残留した無機質分の重量を測定して下記式から
求めた。

これらの結果を第１表に示した。

比較例１〜２ グリシジルエステル型エポキシ樹脂としてＲ−５４０、
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としてＥＰ−８２８（
シェル化学社製商品名）、硬化剤としてＨＮ−５５００
、硬化促進剤としてベンジルジメチルアミンおよびアル
ミナ粉末としてＡＬ−３３を用いて第１表に示す配合で
それぞれエポキシ樹脂組成物を調整し、実施例１と同様
にして硬化物の特性を測定し、その結果を第１表に示し
た。

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、耐アーク性、機械的特性（曲げ強さ）および耐ト
ラツキング性に優れ、また無機質充填剤にフン化アルミ
ニウム粉末を用いることにより誘電率が小さな値を示す
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は、Ｓ　Ｆ　＆分解生成物
に対して安定であり、耐アーク性および耐トラツキング
性に優れているため、使用時の絶縁構造物表面の炭化に
よる絶縁耐力の低下を改善することができる。また本発
明のエポキシ樹脂組成物は、低誘電率のフン化アルミニ
ウム粉末を用いるため、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る。さらに常温で固
形または高粘度の環状脂肪族エポキシ樹脂を用いるため
、加熱硬化時に無機質充填剤の沈降がなく、良好な絶縁
構造物を得ることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 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無機質充填
   剤を含むエポキシ樹脂組成物であって、前記エポキシ樹
   脂が、一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ただし、Ｒは■または■を意味する） で表されるグリシジルエステル型エポキシ樹脂と、一般
   式（II） ▲数式、化学式、表等があります▼（II） （ただし、Ｒはアルコール残基、ｎは５〜３０のの整数
   を意味する）で表される環状脂肪族エポキシ樹脂との混
   合物からなり、これらの重量比（グリシジルエステル型
   エポキシ樹脂／環状脂肪族エポキシ樹脂）が９５／５〜
   ６０／４０であるエポキシ樹脂組成物。
2. ２．無機質充填剤がアルミナ粉末である請求項１記載の
   エポキシ樹脂組成物。
3. ３．無機質充填剤がアルミナ粉末とフッ化アルミニウム
   粉末とからなり、これらの体積含有比（アルミナ粉末／
   フッ化アルミニウム粉末）が２０／８０〜７０／３０で
   ある請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
4. ４．請求項１、請求項２または請求項３記載のエポキシ
   樹脂組成物を用いて電気部品を成形する絶縁構造物の製
   造法。