JPH0749506B2 - 難燃性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

難燃性エポキシ樹脂組成物

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JPH0749506B2
JPH0749506B2 JP63267584A JP26758488A JPH0749506B2 JP H0749506 B2 JPH0749506 B2 JP H0749506B2 JP 63267584 A JP63267584 A JP 63267584A JP 26758488 A JP26758488 A JP 26758488A JP H0749506 B2 JPH0749506 B2 JP H0749506B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は難燃性エポキシ樹脂組成物に関し,更に詳しく
は捲線間への含浸性が大幅に改善された難燃性エポキシ
樹脂組成物に関する。
(従来の技術) 従来,エポキシ樹脂は優れた電気特性,機械特性,耐ク
ラツク性を有するとともに,各種材料の接着性に優れて
いるため,電気絶縁用,特に注型用として多用され,特
に絶縁保護,高電圧特性(耐アーク性,耐トラツキング
性),耐クラツク性及び難燃性の向上を目的として難燃
性エポキシ樹脂が高圧部品の絶縁処理,すなわち含浸注
型用として用いられ,例えば酸無水物硬化型エポキシ樹
脂に多量の充てん剤及び難燃剤を含んだ組成物が用いら
れている。
これらの難燃性エポキシ樹脂組成物は近年の電子部品の
性能及び信頼性向上の要望に対応して,例えばテレビ用
のフライバツクトランスでは絶縁性能と高圧捲線間への
含浸性とに優れていることが要求される。しかしなが
ら,従来の難燃性エポキシ樹脂組成物は極細線,例えば
直径0.05mmのエナメル線が捲線された捲線内部に十分樹
脂が含浸せず,時には作動時にコロナが発生し,レアー
シヨートを起こす欠点がある。
一方,前述した様にエポキシ樹脂に多量の充てん剤を配
合し,硬化発熱を制御し硬化時の硬化収縮率を小さく
し,さらに線膨張係数を小さくし,さらに耐クラツク性
が向上されている。
しかしながら,配合する充てん剤の粒度分布を調整しな
い従来技術では難燃性エポキシ樹脂組成物を硬化する際
に充てん剤が分離,沈降してしまうため,硬化物中に不
均一に分散してしまい,その結果,注型物の上部と底部
の充てん剤の含有量が異なり,ヒートサイクルにより充
てん剤含有量の少ない部分でクラツクが発生する問題が
あつた。また,沈降性防止のため,微粒子の多い粒度分
布を有する充てん剤を用いた場合は,極細線内部に樹脂
が含浸する際に,微粒子成分が極細線上部に目づまりを
起こして含浸性が低下するという欠点があつた。
(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欠点を除去し,捲線間へ
の含浸性に優れ,しかも,充てん剤の沈降性が改善され
た難燃性エポキシ樹脂組成物を提供するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明者は前記目的を達成するため鋭意検討の結果,充
てん剤として特定の粒度分布を有するシリカと水和アル
ミナを用いることにより,前記の問題点が解決されるこ
とを見出し本発明に到達した。
本発明はエポキシ樹脂,酸無水物,硬化促進剤,難燃剤
および充てん剤を含有するエポキシ樹脂組成物において
該充てん剤として平均粒子径が10〜15μmで3μm以下
の累積重量(%)が15%未満の粒度分布を有するシリカ
と,平均粒子径が6〜12μmで3μm以下の累積重量
(%)が12%未満の粒度分布を有する水和アルミナを用
いた難燃性エポキシ樹脂組成物に関する。
本発明に用いられるエポキシ樹脂は,分子内に少なくと
も1個のエポキシ基を有するものであり,例えばビスフ
エノールAとエピクロールヒドリンとから得られるビス
フエノールA型エポキシ樹脂,ビスフエノールFとエピ
クロールヒドリンとから得られるビスフエノールF型エ
ポキシ樹脂,フタル酸,テトラヒドロフタル酸,ヘキサ
ヒドロキシフタル酸,セバチン酸,ドデカン酸等のポリ
カルボン酸のグリシジルエステル,1,4−ブタンジオー
ル,1,6−ヘキサンジオール,ポリエチレングリコール,
ポリプロピレングリコール,トリメチロールプロパン等
の多価アルコールのグリシジルエーテル,3,4−エポキシ
シクロヘキシルメチル(3,4−エポキシシクロヘキサ
ン)カルボキシレート等の脂環式エポキシ樹脂,液状ポ
リブタジエンのエポキシ化物等が挙げられる。
本発明に用いられる酸無水物としては,例えばメチルテ
トラヒドロ無水フタル酸,メチルヘキサヒドロ無水フタ
ル酸,無水フタル酸,ヘキサヒドロ無水フタル酸,エン
ドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸,ドデセニル無水
コハク酸,オクテニル無水コハク酸,ポリアゼライン酸
ポリ無水物等が挙げられる。酸無水物の使用量は,エポ
キシ樹脂に含まれるエポキシ基1当量当たり,0.6〜1.3
当量の範囲が好ましい。
本発明に用いられる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
ミノメチルフエノール等の第3級アミン類等が挙げられ
る。硬化促進剤の使用量には特に制限はないが,酸無水
物100重量部当たり0.1〜5.0重量部の範囲が好ましい。
本発明に用いられる難燃剤としてはヘキサプロムベンゼ
ン,テトラブロムビスフエノールA,デカブロムジフエニ
ールオキサイド,トリブロムフエノール,ジブロモフエ
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,ジブロモイソプロピルフエニルグリシジルエ
ーテル等が単独でもしくは2種以上混合して用いられ
る。ハロゲン化有機化合物と三酸化アンチモンとの組み
合わせも用いることができる。ハロゲン化有機化合物と
三酸化アンチモンの使用量は通常エポキシ樹脂100重量
部に対してハロゲン化有機化合物が10〜50重量部,好ま
しくは三酸化アンチモンが3〜15重量部の範囲とされ,
ハロゲン化有機化合物/三酸化アンチモンの重量比は2/
1ないし3/1が好ましい。
本発明に用いられる充てん剤は線膨張係数を小さくし耐
クラツク性,耐湿性に効果のあるシリカと難燃性,耐ア
ーク性,耐トラツキング性に効果のある水和アルミナが
併用される。
本発明において平均粒子径は,累積重量(%)が50%の
粒子径(μm)である。
シリカは平均粒子径が10〜15μmで3μm以下の累積重
量(%)が15%未満の粒度分布を有するものである。シ
リカの平均粒子径が10μm未満で3μm以下の累積重量
(%)が15%を越える場合は組成物中の微粒子成分が多
くなり含浸性が低下する,また平均粒子径が15μmを越
える場合は粗粒子成分が多くなり,硬化物の充てん剤の
沈降性が大きくなる。
水和アルミナは平均粒子径が6〜12μmで,3μm以下の
累積重量(%)が12%未満の粒度分布を有するものであ
る。水和アルミナの平均粒子径が6μm未満で3μm以
下の累積重量(%)が12%を越える場合はシリカ同様に
含浸性が低下し,平均粒子径が12μmを越える場合はシ
リカ同様に沈降性が大きくなる。
シリカと水和アルミナの配合量は,難燃性エポキシ樹脂
組成物の難燃性,作業性,含浸性,電気特性,耐湿性,
耐クラツク性などによるがエポキシ樹脂100重量部に対
し60〜260重量部,耐アーク性,耐トラツキング性,難
燃性,耐クラツク性および粘度の点から好ましくは130
〜200重量部とされる。
シリカと水和アルミナの配合比は任意の割合とされる
が,シリカの配合比が多くなると耐湿特性は向上する
が,難燃性が低下し,水和アルミナの配合量が多くなる
と逆の効果を示すので,シリカと水和アルミナの配合比
は水和アルミナ/シリカ=40/60〜80/20(重量%)の割
合が好ましい。
本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物はベンガラ,酸化第
二鉄,カーボン等の着色剤,シラン系カツプリング剤,
チタン系カツプリング剤,シリコーン消泡剤,反応性エ
ポキシ希釈剤などを必要に応じて配合することができ
る。
(発明の効果) 本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物は捲線間への含浸性
に優れ,しかも充てん剤の沈降性も改善されている。
本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物は耐アーク性および
耐トラツキング性にも優れ,しかもUL94試験において94
V−0という高難燃性を有するものである。
本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物は,フライバツクト
ランス,高圧トランス,電源トランス,スイツチングト
ランス,ソレノイドコイルなどの含浸,注型用として広
く用いることができる。
(実施例) 以下,実施例により本発明を説明する。
下記例中の「部」は重量部を意味する。
なお難燃性エポキシ樹脂組成物は70℃で2.5時間ついで1
10℃で2.5時間硬化させた。また各特性は以下に示す方
法により測定した。
(1) 充填剤の粒度分布:島津製作所(株)製,セデ
イグラフ5000ETを用い,試料濃度約8重量%,スタート
粒子径50μm,分散液ヘキサ−メタリン酸ソーダ0.1重量
%で予備分散超音波洗浄20分間を行なつて粒子径分布図
を作成し粒子径の累積重量%を求めた。
平均粒子径は,累積重量(%)が50%の粒子径(μm)
を示した。
(2) 粘度:B型回転粘度計を用い,測定温度25℃で測
定した。
(3) モデル沈降性:18mmφのポリエチレン製試験管
に130mmの高さまで試料を注型し,前記硬化条件で硬化
させた後,硬化物の上端および下端各1cmの部分の均熱
残渣を測定し,上下間の差を算出した。差が大きいほど
硬化中の充填剤の沈降が大きいことを示す。
(4) モデル含浸性:15mmφのポリエチレン製試験管
に平均粒子径60μmのガラスビーズを40mmの高さに加振
しながら充填する。次いで10torrの減圧下に80mmの高さ
まで試料を注入後,常圧にて前記硬化条件で硬化させ,
下記式からモデル含浸率を算出した。
W0:初期のガラスビーズ重量(g) W1:未含浸部のガラスビーズ重量(g) モデル含浸性は硬化中,ガラスビーズ中に含浸する試料
の量を求めるもので,未含浸部のガラスビーズ重量が少
なければ,含浸性が優れていることを示す。
(5) 実機含浸性:変性ポリフエニレンオキサイド製
のボビン(10スリツト)に直径0.05mmφのウレタン線を
各250タン捲付けたモデルコイルを作成し,ボビンと同
一材質のケースに入れ,110℃で1.5時間予熱後,5torrの
減圧下に,35℃の試料を30秒で注入後常圧に戻した。次
いで前記硬化条件で硬化させた後,中央部を切断,研磨
し,捲線間への試料の含浸率を顕微鏡で観察した。含浸
率は各スリツト毎に下記式から算出した。
T:コイルの捲数 V:コイル内のボイド数 平均含浸率は全スリツトの含浸率の平均値で示した。
実機含浸性は次の基準で評価した。
○:含浸率 99%以上 △: 〃 97〜99% ×: 〃 97%以下 (6) 耐アーク性:JIS K 6911に従つて測定した。
(7) 難燃性:UL94に従つて,試験片厚み1.58mmの試
料で評価した。
(8) 実機沈降性:(5)の実機含浸性と同様に作成
したモデルコイルを中央部から切断,研磨し,顕微鏡で
コイルの充てん剤の分離,沈降を観察し,実機沈降性を
次の基準で評価した。
○:充てん剤の分離,沈降なし △: 〃 〃 が若干有り ×: 〃 〃 が有り 実施例1〜4 表1に示す充てん剤(シリカおよび水和アルミナ)を用
い表2に示す組成の本発明の難燃性エポキシ樹脂組成物
(実施例1〜4)を作成し,各特性を評価した。結果を
表2に示す。配合の数字は重量部である。
比較例1〜6 表1に示す充てん剤(シリカ,水和アルミナ)を用い表
2に示す組成のエポキシ組成物(比較例1〜6)を作成
し,各特性を評価した。結果を表2に示す。配合の数字
は重量部である。
実施例1〜4の樹脂組成物のモデル沈降性は,0.5〜1.0
%の範囲で小さく,実機の充てん剤の分離,沈降がな
く,モデル含浸性も83〜90%の範囲で良く組成物が含浸
しており,実機含浸性も含浸率99%以上と優れており難
燃性も94V−0を示した。また組成物の粘度も低く注入
作業が良好であつた。
比較例1に使用したシリカ(クリスタライトAA)は平均
粒子径が7.5μm,3μm以下の累積重量(%)が16%と細
かく,同様に水和アルミナ(C38)も平均粒子径は8μ
mであるが3μm以下の累積重量(%)が13%と多い充
てん剤であり,組成物の特性はモデル含浸率が68%,実
機含浸率が△(97〜99%)と含浸率が悪いことが示され
る。
また比較例2のクリスタライトVX−3Kと水和アルミナ
(C308)を組み合わせた充てん剤の組成物の特性は比較
例1と同様にモデル含浸率が71%,実機含浸率が△(97
〜99%)と含浸率が悪く,実施例1と比較して含浸性に
劣る。
比較例3は水和アルミナに平均粒子径が5μmで3μm
以下の累積重量(%)が30%と微粒子成分の多い充てん
剤であり,組成物の特性はクリスタライトVX−3Kと併用
してもモデル含浸性は55%,実機含浸性△(97〜99%)
と含浸性が悪いことが示される。
比較例4はシリカに平均粒子径が5.5μmで,3μm以下
の累積重量(%)が28%と微粒子成分の多い充てん剤で
あり,組成物の特性は水和アルミナC−308Hを併用して
もモデル含浸性が42%と大幅に低下しており,実機含浸
性X(97%以下)と含浸性が最も悪いことが示される。
比較例5はシリカに3μm以下の累積重量(%)が15未
満ではあるが,平均粒子径が9μmと粗い充てん剤であ
り,組成物の特性は水和アルミナC−308Hと併用しても
モデル沈降性が4.5%と大きくなつており,実機沈降性
も充てん剤の分離,沈降が発生し,ヒートサイクルによ
るクラツク発生のおそれがある。
表2の結果から実施例の難燃性エポキシ樹脂組成物は,
比較例の組成物と比べ硬化時の充てん剤の沈降性が同等
以上に優れ,しかも捲線間への含浸性が大幅に改善され
ていることが示される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エポキシ樹脂,酸無水物,硬化促進剤,難
    燃剤及び充てん剤を含有する難燃性エポキシ樹脂組成物
    において,該充てん剤として平均粒子径が10〜15μmで
    3μm以下の累積重量(%)が15%未満の粒度分布を有
    するシリカと平均粒子径が6〜12μmで3μm以下の累
    積重量(%)が12%未満の粒度分布を有する水和アルミ
    ナを用いた難燃性エポキシ樹脂組成物。
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