JPH04130126A

JPH04130126A - エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH04130126A
Application number: JP25270690A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miyagawa; 宮川　博司; Yasuyuki Kurata; 保幸蔵田
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-09-21
Filing date: 1990-09-21
Publication date: 1992-05-01
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: JP2847936B2

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、アーク遮断媒質としてＳＦ、ガスを用いたＳ
Ｆ６ガス絶縁開閉装置、ＳＦ、ガス遮断器等の超高電圧
機器の支持構造物および支持絶縁物に使用されるエポキ
シ樹脂組成物に関するものである。

８０発明の概要本発明は導体としアルミニウムの成形品を注形埋め込み
する際に用いられ、エポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填
材を主とするエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹
脂として脂環型とビスフェノールＡ型と変性脂環型を２
５：５５：２０の配合比で混合したものを用いるととも
に、無機質充環材としてシラン・カップリング剤で処理
された酸化アルミニウムと苦灰石を３５：１５の配合比
で混合したものを用い、その無機質充填材の配合比を全
体組成に対して４６ｖｏｌ％とすることにより、成形性
に優れ、機械強度が高く、誘電率が低く、熱膨張率が低
く、更にＳＦａ分解ガスに曝されてもモールド品の表面
抵抗率の低下を防止するものである。

Ｃ０従来の技術ＳＦ６ガスはアーク遮断媒体として極めて優れ、空気の
数倍に達する絶縁耐力をもつ優秀な安定絶縁物であるこ
とから、回路遮断器等の超高電圧機器の絶縁に使用され
ている。このＳＦ６ガスを用いた超高電圧機器としてガ
ス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）、ガス遮断器（ＧＣＢ）があ
り、その支持構造物および支持絶縁物（例えば碍子、碍
管、スペーサー等の固体絶縁物）にはエポキシ樹脂をマ
トリックスとした高分子複合物いわゆるモールド注形品
が広く使用されている。

しかし、ＳＦ、ガスは極めて安定したガスであるが、遮
断時に発生するアークやコロナ放電等による高エネルギ
ーにより分解され、反応性の強い低フツ化イオウを生成
してしまう。この分解生成物は、気中および絶縁物中の
水分と反応して腐食性の強いフッ酸を生成し、特にフッ
酸は酸化ケイ素（ＳｉＯ□）を著しく腐食する［「電気
・電子先端材料展と技術セミナー」８８講演予稿集（１
９８８年）、第１８３ル１９２縁機器用低誘電率エポキシ絶縁体の特性」の第１８３頁
を参照コ。

このため、ガス絶縁開閉装置（Ｇ　Ｉ　Ｓ）　、ガス遮
断器（ＧＣＢ）の支持構造物および支持絶縁物にガラス
・シリカ等を充填したモールド注形品を使用した場合、
ガラスの成分である酸化ケイ素がフッ酸と反応して絶縁
抵抗値の低い電解物質に変質するため、絶縁物は侵され
て表面抵抗が低下し、絶縁劣化を招くおそれがある。

したがって、シリカ充填系のモールド注形品の使用環境
は屋内の気中および絶縁油中に限られ、Ｓ　Ｆ　ｓガス
を使用した超高電圧機器には使用することができなかっ
た。

このため、従来のＳＦ．ガスを使用する超高電圧機器の
モールド注形品では、ＳＦ，分解生成物に対する耐久性
を維持する目的として、充填材にＳＦ．分解ガスに対し
て化学反応性の低い酸化アルミニウム（以後、アルミナ
と呼ぶ）が多く用いられている。

Ｄ９発明が解決しようとする課題しかしながら、アルミナ充填系のモールド注形品はシリ
カ充填系と比較して以下のような欠点を有している。

（１）機械強度が２割程度低い。

（２）誘電率が４割程度高い。

（３）コストが高い。

（４）多量に充填するとＳＦ．分解ガスの影響を受はモ
ールド品の表面抵抗率が低下する。

これらのことは、近年の機器のコンパクト化、大容量化
の要望に対して何れも阻害要因となるものである。

本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、成形
性および機械強度に優れ、誘電率および膨張率が低く、
しかもＳＦ６分解ガスに対する耐性に優れたエポキシ樹
脂組成物を提供することを目的とする。

Ｅ０課題を解決するための手段本発明は上記目的を達成するため、エポキシ樹脂、硬化
剤、無機質充填材及び硬化促進剤を含むエポキシ樹脂組
成物において、前記エポキシ樹脂は少なくとも脂環型エ
ポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と変性脂
環型エポキシ樹脂の混合物からなり、その配合比を２５
：５５：２０とし、前記無機質充填材はシラン・カップ
リング剤で処理された酸化アルミニウムと苦灰石の混合
系からなり、その配合比を３５：１５とし、この無機質
充填材の配合比を全体組成に対して４６ｖ０１％とした
ことを特徴とする。

Ｆ１作用本発明者らは、アーク遮断媒質としてＳＦ、ガスを用い
たＳＦ６ガス絶縁開閉装置、ＳＦ６ガス遮断器等の超高
電圧機器の支持構造物および支持絶縁物に使用されるエ
ポキシ樹脂組成物に関して鋭意研究した結果、無機質充
填材として従来のアルミナ（酸化アルミニウム）充填材
に代えて界面活性剤で処理したアルミナと苦灰石（炭酸
マグネシウム・カルシウム：以後、ドロマイトと呼ぶ）
を用いることにより、成形性および機械強度に優れ、誘
電率および膨張率が低く、しかもＳＦ、分解ガスに対す
る耐性に優れた特長を見い出し、本発明に係るエポキシ
樹脂組成物を完成した。

特に、本発明では、脂環型エポキシ樹脂とじスフエノー
ルＡ型エポキシ樹脂と変性脂環型エポキシ樹脂を２５：
５５：２０の配合比で混合したものを使用し、前硬化を
１００℃、１６時間、後硬化を１５０℃、８時間の二段
硬化条件で硬化させることにより、モールド注形界の成
形性を改善することができる。

また、アルミナの表面を界面活性剤で化学的に処理する
ことにより、エポキシ樹脂組成物に機械強度と耐ＳＦ６
分解ガスの両特性を高いレベルで保持し、しかも低コス
ト化を図ることができる。

また、アルミナとドロマイトの混合系からなる無機質充
填剤の配合比を全体組成の４６ｖｏｌ％とすることによ
り、アルミニウムの熱膨張率２３Ｘ　１０−６／”Ｃよ
りも多少大きめの値にすることができ、常にアルミニウ
ム成形品に適度の締め付は応力が加わる。

さらに、アルミニウムの成形品を注形するモールド注形
界においては、アルミナとドロマイトの配合比を３５：
１５とすることにより、機械強度と耐ＳＦ６分解ガスの
両特性を改善することができる。

Ｇ、実施例以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、脂環型、ビスフェノー
ルＡ型、変性脂環型の３種類の混合物からなるエポキシ
樹脂と酸無水物硬化剤と無機質充填剤の主剤に対して、
硬化促進剤と界面活性剤の補助剤を混合したものである
。このエポキシ樹脂組成物はＳＦ、ガス絶縁開閉装置、
ＳＦ６ガス遮断器等の超高電圧機器の支持構造物および
支持絶縁物、特にアルミニウム成形品を注形するモール
ド注形品に使用される。

本発明に使用されるエポキシ樹脂は、脂環型エポキシ樹
脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と変性脂環型エポ
キシ樹脂を２５：５５：２０の配合比で混合したもので
、硬化剤との配合比を当モル（１：　１）とする。

エポキシ樹脂としては、例えばＣＴ−２００（チバ・ガ
ギー社製）の商品名で市販されているビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、ＣＹ−１７５（チバ・ガギー社製）の
商品名で市販されている脂環型エポキシ樹脂、ＣＹ−１
８４（チバ・ガギー社製）の商品名で市販されている変
性脂環型エポキシ樹脂などを挙げることができる。また
、硬化剤としては、例えばＨＮ−２２００（日立化成社
製）の商品名で市販されている酸無水物硬化剤を挙げる
ことができる。

また、本発明に使用される無機質充填剤は、アルミナ（
酸化アルミニウム）とドロマイト（苦灰石：炭酸マグネ
シウム・カルシウム）の混合系からなり、そのアルミナ
の表面を界面活性剤で化学的に処理したものを使用する
。その処理方法としては、界面活性剤（シラン・カップ
リング剤）を水のなかに希釈させ、そこに無機質充填剤
を添加し撹拌し、その後水分を乾燥させるウェット法が
望ましく、シラン・カップリング剤の配合比を無機質充
填剤１００に対して１．０重量％とすることが好ましい
。

アルミナとしては、例えばＬＡ−１２００（太平洋ラン
ダム社製）の商品名で市販されているものが挙げられる
。ドロマイトとしては、例えばマイクロドール２００（
ヘキスト・ジャパン社製）の商品名で市販されているも
のが挙げられる。また、シラン・カップリング剤として
は、例えばＫＢＭ−４０３（信越シリコーン社製）の商
品名で市販されているものが挙げられる。

ここで、シラン・カップリング剤の処理対象となる無機
質充填剤をアルミナに限定したのは、機械強度と耐Ｓ　
Ｆ　ｓ分解ガスの両特性を高いレベルで保持し、低コス
ト化を実現するためである。

このようにしてシラン・カップリング剤で処理されたア
ルミナとドロマイトの混合系からなる無機質充填剤の配
合比は、全体組成の４５ｖｏｌ％とすることが好ましい
。その理由は、アルミニウム成形品に対して常に締め付
は応力が加わるように、アルミニウムの熱膨張率２３ｘ
ｌＯ−６／’Ｃよりも多少大きめの値にするためである
。

また、アルミナとドロマイトの配合比は、機械強度と耐
ＳＦａ分解ガスとのバランスから３５＝１５とすること
が好ましく。さらに、アルミナとドロマイトは、樹脂の
機械強度を高めるとともに作業粘度（作業性）を良くす
るために、平均粒径が１０μ程度で形状が丸形のものが
好ましい。

さらに、本発明においては、上記したエポキシ樹脂と硬
化剤との反応を促進する目的で第三アミン系の硬化促進
剤を添加し、その配合比をエポキシ樹脂１００に対して
０．３％とすることが好ましい。

硬化促進剤としては、例えばＤＭＰ−３０の商品名で市
販されているものが挙げられる。

本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、導体としてアルミ
ニウムの成形品を注形埋め込みする際に用いられる。そ
のモールド注形品の製造方法としては、一般的に所定の
組成比に選んだエポキシ樹脂組成物の原材料成分を予熱
して十分に混合した後、真空脱泡処理を行ったうえで金
型に注形し、前硬化を１００°Ｃで１６時間以上加熱し
、さらに後硬化を１５０°Ｃで８時間加熱して硬化させ
る方法がとられている。

このようにして得られた本発明に係るエポキシ樹脂組成
物は、成形性および機械強度に優れ、誘電率および膨張
率が低く、しかもＳＦ、分解ガスに暖さらでもモールド
注形品の表面抵抗率の低下を防止できることから、ＳＦ
、ガス絶縁開閉装置。

ＳＦｅガス遮断器等の超高電圧機器の支持構造物および
支持絶縁物のモールド注形品などに好適に用いられる。

次に、本発明の具体的な実施例と比較例および他社例を
表−１に基づいて説明する。

（実施例）脂環型エポキシ樹脂（チバ・ガギー社製のＣＹ−１７５
）とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（チバ・ガギー社
製のＣＴ−２００）と変性脂環型エポキシ樹脂（チバ・
ガギー社製ＣＹ−１８４）を２５：５５：２０の配合比
で混合し、これに酸無水物硬化剤（日立化成社製のＨＮ
−２２００）を当モル（１：　１）になるように配合す
る。

そして、無機質充填剤１００に対して１．０重量％のシ
ラン・カップリング剤（信越シリコーン社製のＫＢＭ−
４０３）によりウェット法で処理したアルミナ（太平洋
ランダム社製のＬＡ−１２００）とドロマイト（ヘキス
ト・ジャパン社製のマイクロドール２００）を３５：１
５の配合比で混合し、この混合系からなる無機質充填剤
を全体組成の４５ｖｏｌ％となるように配合調整する。

上記の組成比に選んだ本発明にかかるエポキシ樹脂組成
物の原材料成分を予熱して十分に混合した後、真空脱泡
処理を行ったうえで金型に注形し、前硬化を１００℃で
１６時間、後硬化を１５０℃で８時間の条件で硬化させ
、導体にアルミニウム成形品を使用したモールド注形品
を作成した。

（比較例）樹脂種類として脂環型エポキシ樹脂（チバ・ガギー社製
のＣＹ−１７５）とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（
チバ・ガギー社製のＣＴ−２００）と変性脂環型エポキ
シ樹脂（チバ・ガギー社製ＣＹ−１８４）を使用する。

また、充填剤種類としてシラン・カップリング剤（信越
シリコーン社製のＫＢＭ−４０３）によりウェット法処
理したアルミナ（太平洋ランダム社製のＬＡ−１２００
）と無処理のアルミナ（太平洋ランダム社製のＬＡ−１
２００）および無処理のドロマイト（ヘキスト・ジャパ
ン社製のマイクロドール２００）を使用する。

これらの樹脂種類と充填剤種類を表−１に示すようにガ
ラス転移温度が１４０℃程度になるように種々配合調整
して比較例１〜２３を作成した。

ただし、比較例１〜２１に対しては１００℃−１６時間
と１５０℃−８時間の二段硬化条件で行い、比較例２２
に対しては８０℃−１６時間の−段硬化条件で行い、比
較例２３に対しては１２０℃−１６時間の一段硬化条件
で行った。

（他社例）エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（
チバ・ガギー社製のＣＴ−２００）と充填剤として無処
理のアルミナを使用し、充填剤の配合比を全体組成の３
８ｖｏｌ％に配合調整して他社例を作成した。

しかして、上記の実施例と比較例と他社例の物性測定を
ＪＩＳ規定に準じて行ったところ、表−１、ないし表−
１６に示すような結果が得られた。

（以下余白）表−１゜表−１゜表−１Ｉ表表表−１゜表−１１ないし表−１６に示すように実施例は他社例お
よび比較例１〜２３に比し、成形性（ボイ。

ド・ヒケ等）、熱膨張係数１機械強度（曲げ強度）、比
誘電率および表面抵抗率の全てに優れた特性を有するこ
とがわかる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
要旨を変更しない範囲において種々変形して実施するこ
とができる。

Ｈ０発明の効果本発明に係るエポキシ樹脂組成物は上述のように構成さ
れることから次のような効果を奏する。

（１）機械強度に優れている。

従って本発明に係るエポキシ樹脂組成物によれば、疲労
、クリープ、クラックに対して強いため超高圧機器のコ
ンパクト化が可能となる。

（２）誘電率が低い。

従って本発明に係るエポキシ樹脂組成物によれば、閃絡
特性が良くなるため、高電圧化１機器のコンパクト化が
可能となる。

（３）熱膨張率が低い。

従って本発明に係るエポキシ樹脂組成物によれば、クラ
ック性の向上が図れるため、高い信頼性につながる。

（４）耐ＨＦ性に優れている。

従って本発明に係るエポキシ樹脂組成物によれば、ＳＦ
、分解ガスに曝されてもモールド品の表面抵抗率が低下
しないため、大容量化、コンパクト化を可能とし、高い
信頼性につながる。

（５）成形性に優れている。

従って本発明に係るエポキシ樹脂組成物によれば、実際
の機器に使用されるモールド注形界として、表面のヒケ
や内外部のボイドおよび樹脂と充填剤等の相分離がない
ため、高い信頼性につながる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エポキシ樹脂，硬化剤，無機質充填材及び硬化促
進剤を含むエポキシ樹脂組成物において、前記エポキシ
樹脂は少なくとも脂環型エポキシ樹脂とビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂と変性脂環型エポキシ樹脂の混合物か
らなり、その配合比を２５：５５：２０とし、前記無機質充填材はシラン・カップリング剤で処理され
た酸化アルミニウムと苦灰石の混合系からなり、その配
合比を３５：１５とし、この無機質充填材の配合比を全体組成に対して４６ｖｏ
ｌ％としたことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。