JPH04272954A

JPH04272954A - エポキシ樹脂組成物および絶縁構造物の製造法

Info

Publication number: JPH04272954A
Application number: JP3275691A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sakuma; 佐久間　秀昭
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1992-09-29

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】

【０００１】

【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（ＳＦ６　）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なエポキ
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。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＳＦ６　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。

【０００３】ＳＦ６　ガスが封入されたガス封入型電気
装置には、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、ＳＦ
６　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
等によってＳＦ６　ガスの一部が分解し、極めて反応性
の強い分解物（ＳＦ２　、ＳＦ４　、Ｓ２　Ｆ２　、Ｓ
ＯＦ３　、ＳＯＦ４　、ＳＯ２　Ｆ４　等）を生成し、
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、

【化１】ＳＦ４　＋Ｈ２　Ｏ→ＳＯＦ２
　＋２ＨＦ

【化２】ＳＯＦ２　＋Ｈ２　Ｏ→ＳＯ２　＋
２ＨＦ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ため、絶縁構造物には、フッ酸に侵
されない優れた耐ＳＦ６　分解ガス性が要求されている
。

【０００４】また分解生成物はＳｉＯ２　（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。しかし、アルミナ
粉末の比重が約４とやや大きく、エポキシ樹脂に充填剤
として配合すると、硬化中に充填剤が沈降するという問
題があった。

【０００５】またＳＦ６　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、優れた耐アーク性が要求されている。

【０００６】またＳＦ６　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に微
小な漏れ電流が流れることは避けられず、絶縁物表面に
局部放電が起こり、長い間には絶縁物の表面が部分的に
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、優れた耐トラッキング性が要
求されている。

【０００７】一般にＳＦ６　ガス絶縁機器用に使用され
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、酸無水物硬化剤、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ッキング性に劣り、高電圧用電気機
器の絶縁構造物としては満足できないものであった。こ
れらを改善するために環状脂肪族型エポキシ樹脂、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った
。

【０００８】

【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、加熱硬化の過程で充填剤の沈
降がなく、優れた耐アーク性および耐トラッキング性を
有し、しかもＳＦ６　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。

【０００９】

【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およびア
ルミナ粉末を含むエポキシ樹脂組成物であって、（１）
上記エポキシ樹脂が、グリシジルエステル型エポキシ樹
脂および／または環状脂肪族型エポキシ樹脂であり、（
２）上記アルミナ粉末が、平均粒子径が８〜２０μｍで
あって、４０μｍ以下の累積重量％が８０％以上、３μ
ｍ以下の累積重量％が５〜３０％および１μｍ以下の累
積重量％が２０％以下である粒度分布を有するアルミナ
粉末（Ａ）と、平均粒子径が０．５〜２μｍであって、
３μｍ以下の累積重量％が８０％以上および０．３μｍ
以下の累積重量％が１０％以下である粒度分布を有する
アルミナ粉末（Ｂ）との混合物であり、かつアルミナ粉
末（Ａ）および（Ｂ）の配合重量比（Ａ）／（Ｂ）が９
５／５〜４０／６０であるエポキシ樹脂組成物ならびに
このエポキシ樹脂組成物で電気部品を成形する絶縁構造
物の製造法に関する。

【００１０】本発明に用いら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、好ましくはヘ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等が挙げられる。

【００１１】本発明に用いられる環状脂肪族型エポキシ
樹脂は、ジエン化合物を過酢酸でエポキシ化することで
得られるエポキシ樹脂である。商品としては、ダイセル
化学工業社製セロキサイド２０２１等が挙げられる。

【００１２】上記グリシジルエステル型エポキシ樹脂お
よび環状脂肪族型エポキシ樹脂は単独で用いてもまたは
混合して用いてもよい。

【００１３】本発明になるエポキシ樹脂組成物は多塩基
性カルボン酸無水物によって硬化され、例えば無水フタ
ル酸、水素添加無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水
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等が挙げられる。こ
れらのうち水素添加無水フタル酸またはメチルヘキサヒ
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重量部配合される。

【００１４】本発明に用いられるアルミナ粉末としては
、高純度α形アルミナが好ましく、商品としては、住友
化学工業社製ＡＬ−３３、昭和電工社製ＡＬ−４５−Ａ
等が挙げられる。

【００１５】本発明においては、アルミナ粉末の粒度分
布が（Ａ）平均粒子径が８〜２０μｍであって、４０μ
ｍ以下の累積重量％が８０％以上、３μｍ以下の累積重
量％が５〜３０％および１μｍ以下の累積重量％が２０
％以下であるアルミナ粉末と、（Ｂ）平均粒子径が０．
５〜２μｍであって、３μｍ以下の累積重量％が８０％
以上および０．３μｍ以下の累積重量％が１０％以下で
あるアルミナ粉末との混合物が用いられる。アルミナ粉
末の平均粒子径および粒度分布が上記範囲外では、アル
ミナ粉末の沈降性が大きくなり、得られる硬化物の機械
強度が低下する。

【００１６】アルミナ粉末（Ａ）と（Ｂ）の配合重量比
は（Ａ）／（Ｂ）＝９５／５〜４０／６０、より好まし
くは８０／２０〜５０／５０である。アルミナ粉末（Ａ
）の配合重量比が９５を超えると、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り、均一な特性が得ら
れない。またアルミナ粉末（Ｂ）の配合重量比が６０を
超えると、エポキシ樹脂組成物の粘度が増大し、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。

【００１７】アルミナ粉末（Ａ）および（Ｂ）の配合量
は、エポキシ樹脂１００重量部に対して５０〜７００重
量部とすることが好ましい。

【００１８】本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化に際し
ては、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重量部配合することが好ましい。

【００１９】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ＳＦ６　分解ガス性、機械特性およ
び成形に優れた碍子、ブッシング、スペーサ等の絶縁構
造物が得られる。

【００２０】

【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（
三井石油化学社製商品名）、環状脂肪族型エポキシ樹脂
としてセロキサイド２０２１（ダイセル化学工業社製商
品名）、多塩基性カルボン酸無水物（硬化剤）としてＨ
Ｎ−５５００（メチルヘ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
チルアミンおよびアルミナ粉末（Ａ）、（Ｂ）としてそ
れぞれＡＬ−３３（平均粒子径１２μｍ、住友化学社製
商品名）とＡＬ−４５−Ａ（平均粒子径１μｍ、昭和電
工社製商品名）を用い、表１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ＡＬ−
３３およびＡＬ−４５−Ａの粒度分布の測定はセディグ
ラフ５０００ＥＴ（島津製作所社製）を用いて行い、そ
の結果を表２に示した。

【００２１】上記エポキシ樹脂組成物を硬化させ、得ら
れた硬化物をＪＩＳ　　Ｋ６９１１に準じて曲げ強さと
耐アーク性を、またＤＩＮ５３４８０に準じて耐トラッ
キング性を測定した。またアルミナ粉末の沈降性は、直
径１８ｍｍの試験管に１３０ｍｍの高さまでエポキシ樹
脂を注入して硬化し、硬化物の上、下２０ｍｍずつを切
り出して試験片とし、この試験片を６００℃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。

【数１】沈降性（％）＝（下部の無機質分の重量割合）−（上部
の無機質分の重量割合）

【００２２】これらの測定結果
を表１に示した。

【表１】

【表２】表　　２

【００２３】比較例１〜３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とＡＬ−４５−Ｈ（平均粒子
径３．２μｍ、昭和電工社製商品名）を用いて表１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、それらの結果を
表１に示した。なお、アルミナ粉末ＡＬ−４５−Ｈの粒
度分布も実施例１〜３と同様にセディグラフ５０００Ｅ
Ｔを用いて測定し、結果を表２に示した。

【００２４】表１から、本発明のエポキシ樹脂組成物の
硬化物は、機械強度（曲げ強さ）、耐アーク性および耐
トラッキング性に優れ、かつアルミナ粉末の沈降が小さ
いことが示される。

【００２５】

【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物は
、ＳＦ６　分解生成物に対して安定であり、耐アーク性
および耐トラッ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。また組成物の加熱硬化時にアルミナ粉末の
沈降がなく、良好な硬化物を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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およびアルミナ粉末を含むエポキ
シ樹脂組成物であって、（１）上記エポキシ樹脂が、グ
リシジルエステル型エポキシ樹脂および／または環状脂
肪族型エポキシ樹脂であり、（２）上記アルミナ粉末が
、平均粒子径が８〜２０μｍであって、４０μｍ以下の
累積重量％が８０％以上、３μｍ以下の累積重量％が５
〜３０％および１μｍ以下の累積重量％が２０％以下で
ある粒度分布を有するアルミナ粉末（Ａ）と、平均粒子
径が０．５〜２μｍであって、３μｍ以下の累積重量％
が８０％以上および０．３μｍ以下の累積重量％が１０
％以下である粒度分布を有するアルミナ粉末（Ｂ）との
混合物であり、かつアルミナ粉末（Ａ）および（Ｂ）の
配合重量比（Ａ）／（Ｂ）が９５／５〜４０／６０であ
るエポキシ樹脂組成物。
【請求項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。