JPH10308129A - 樹脂モールド部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂モールド部品における内蔵部品と注型樹
脂を容易に分離可能とし、再資源化を実現すること。 【解決手段】 ブッシング１を構成する導体２と注型樹
脂３との界面にコーティング層４を形成させる。コーテ
ィング層４は、例えばはんだ層とし、これを加熱により
溶融又は軟化させることにより、導体２と注型樹脂３を
容易に分離可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂モールド部品
に関する。

【０００２】

【従来の技術】重電機器において、高圧絶縁用の樹脂モ
ールド部品は電気絶縁部品及び構造部品として多く用い
られている。この種の樹脂モールド部品の材料として
は、耐湿性、耐薬品性、寸法安定性、電気的特性に優れ
たエポキシ樹脂をはじめ、フェノール樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂等、熱硬化性樹脂が適用されている。熱硬
化性樹脂は一度硬化すると三次元の網目状に反応が進ん
で強固な材料を構成するものであって、ポリプロピレン
に代表される熱可塑性樹脂とは異なり、加熱しても避け
たり大きく変形することはない。

【０００３】また、熱硬化性樹脂から成る樹脂モールド
部品は、一般に注型で製作される。すなわち、樹脂、硬
化剤及び充填剤の液状の加熱化合物を真空化で脱泡し、
これを金型に注いで固める。なお、製作上の簡便さか
ら、通常は一種類の材料で均一に注型されている。

【０００４】このような樹脂モールド部品は、一般には
内部に勤続インサートや真空バルブのような異種材料か
ら成る内蔵物を有するものである。ここで、樹脂モール
ド部品を説明するため、ブッシングを例にとって図面を
参照しながら説明する。

【０００５】図４は、代表的なブッシングの長手方向の
断面形状を示す概略図である。同図において、ブッシン
グ１は、中心に電流を流すための金属製の導体２がエポ
キシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る注形樹脂３でモール
ドされ構成されており、例えば上述した注型方法にて製
作される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、環境保護や資源の有効活用の観点から、導体２を
注型樹脂３から分離し、処理あるいは再資源として活用
していく必要がある。しかしながら、従来のブッシング
１では、機械的特性や電気的特性を向上させるため、導
体２と注型樹脂３を強固に接着させていることから、現
実的には両者を分離するのは不可能であるのが現状であ
る。本発明の目的は、内蔵される部品及びこれをモール
ドする熱硬化性樹脂を容易に分離可能とし、再資源化を
図れる樹脂モールド部品を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内蔵すべき部品をモールドする熱硬化性樹
脂と、前記内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂との界面又は
熱硬化性樹脂の少なくとも一方に設けられ、外的刺激に
より前記内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂を分離可能にす
る分離部とを備えたことを特徴とする。

【０００８】このような構成において、内蔵すべき部品
と熱硬化性樹脂との界面又は熱硬化性樹脂の少なくとも
一方に設けられた分離部により、外的刺激を与えること
により内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂を容易に分離する
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１
の実施の形態を説明するためのブッシングの長手方向の
断面形状を表す概略図である。同図において、ブッシン
グ１は、導体２の周囲に低融点金属や熱可塑性樹脂から
成るコーティング層４を付着させ、これを金型に組込
み、その周囲を注型樹脂３で固めて構成される。

【００１０】より詳細には、導体２は通常アルミニウ
ム、銅、鋼等の金属から成り、これをサンドブラストし
た後に例えば低融点金属の溶融した槽に浸漬、引上げる
ことにより、所定の厚さのコーティング層４を付与する
ことができる。

【００１１】また、導体２を金型にセットし、金型／導
体間に所定の厚さのギャップを設け、これに加熱溶融し
た熱可塑性樹脂を流し込む、いわゆる射出成形を適用し
てもよい。すると、冷却硬化後の導体２の周囲には熱可
塑性樹脂からなるコーティング層４が作製される。

【００１２】コーティング層４は、樹脂モールド品の製
造過程あるいは機器の稼動時に溶融・軟化することはな
く、通常使用しない範囲の温度まで上昇させるとはじめ
て溶融・軟化する材料を選定する。通常、モールド品を
製造する際、注型樹脂を硬化させる工程があり、８０〜
１５０℃に加熱される。また、スイッチギヤの規格で
は、最高使用温度は１１５℃であると規定されている。
したがって、コーティング層４の軟化点・融点として１
３０℃以上を有する材料を適宜選定する必要がある。

【００１３】一方、代表的な融点金属ははんだであり、
その融点は３００℃程度である。３５０℃に加熱したは
んだ浴に銅製導体を浸漬すると、厚さ０．５ｍｍほどの
コーティングを表面に付与することができることが、本
発明者らの研究により確認された。

【００１４】熱可塑性樹脂としては、例えば熱可塑性エ
ラストマー（クラミロン２７９７、（株）クラレの商品
名）を用いて、前述した射出成形により厚さ１ｍｍほど
のコーティング層４を付与することができる。

【００１５】以上のようにしてコーティング層４を付与
した導体２を金型にセットして注型を行い、ブッシング
１形状に仕上げる。注型樹脂３の一例として、シリカ粒
子を２００ｐｈｒ（ｐｅｒ ｈｕｎｄｒｅｄ ｏｆ ｒ
ｅｓｉｎ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ）を充填したビスフェノ
ール系エポキシ樹脂（例えば、ＣＴ２００（チバカイギ
ー社の品名））に硬化剤（例えば、酸無水物（ＨＹ９０
３、チバガイギー社の商品名）を加え、よく混合したも
のを用い、金型に注入して８０℃で一次硬化させ、離型
後に１３０℃で二次硬化させる。

【００１６】硬化後のブッシング１の内部には、低融点
金属又は熱可塑性樹脂から成るコーティング層４が付与
される。コーティング層４は、ブッシング１製造時の加
熱、製品稼動時の温度上昇に十分耐えて普遍であるが、
所定以上の温度（はんだであれば、３００℃以上、クラ
ミロン２７９７であれば、２００℃以上）に保持すると
溶融・軟化する材料とした。

【００１７】ここで、上記実施の形態に係り、コーティ
ング層として厚さ０．５ｍｍのはんだ層を導体周りに付
与したブッシングと、同じく厚さ１ｍｍの熱可塑性樹脂
層を導体周りに付与したブッシングについて、実用上十
分な特性を有しているか否かにつき標準的な試験法（冷
熱試験、部分放電試験）を用いて検証した。

【００１８】冷熱試験では、０℃・１時間、１００℃・
１時間の液相ヒートサイクル試験を１０回行い、き裂発
生の有無を確認した。その結果、サイクル課した後にお
いても、き裂の発生は認められなかった。

【００１９】さらに、部分放電試験を行った。コロナ発
生開始の放電電荷量を１０ｐＣとして、パルス発生頻度
５０ｐｐｓで交流を印可した場合、本発明によるブッシ
ングは、４０ｋＶをクリアし、初期の特性を維持した。

【００２０】また、それぞれ、所定以上の温度（はんだ
であれば、３００℃以上、クラミロン２７９７であれ
ば、２００℃以上）に保持し、導体端部をハンマーで叩
くことにより、ブッシングから中心の導体を引き抜くこ
とができた。

【００２１】一方、図２は本発明の第２の実施の形態を
説明するための図であり、ブッシング１における周方向
の断面５を示したものである。同図において、導体２の
周囲にエラストマー樹脂（例えばシリコーンエラストマ
ー、ＴＳＥ３０８２、東芝シリコーン（株）の商品名）
から成る突起６を導体２の長手方向に付与する。突起６
は、例えば導体２の周り約９０°ごとに高さ１ｍｍで付
与し、これを金形に組み込み、前述の注型樹脂、硬化条
件を用いて、周囲を注型樹脂３で固め、ブッシング１形
状に仕上げる。

【００２２】こうして、硬化後のブッシング３の内部に
は、エラストマー層から成る突起６が付与される。この
突起６は、注型樹脂３にとっては応力集中部となる。す
なわち、金属製の導体２の熱膨張率は注型樹脂３よりも
一般的に小さいので、温度が低下すればするほど外側の
注型樹脂３が内側の導体２以上に収縮しようとし、導体
２を締め付ける。すると、相対的に導体２は、注型樹脂
３の内径を広げようといわゆる焼きばめ状態になる。

【００２３】このとき、図３に示すように、注型樹脂３
には周方向に大きな引張り応力７が発生する。引張り応
力７の分布は導体２と接する内側で大きくなるが、ここ
に突起６があれば、応力集中によりさらに引張り応力７
が増大される。また、この引張り応力７の大きさは、低
温に冷却して注型樹脂３の収縮を大きくすることによ
り、増大させることができる。更に冷却を進めると、最
終的には注型樹脂３の強度を超え、突起６先端より外側
に向かってき裂８が発生する。９０°方向すべてにき裂
８が発生すれば、ハンマーによる打撃等衝撃を与えるこ
とで、容易に注型樹脂３を分離（本実施の形態では４
つ）することができる。

【００２４】ここで、上記実施の形態に係り、エラスト
マー樹脂から成る突起６は導体周り約９０°ごとに高さ
１ｍｍで付与し、これを金型に組み込み、前述した注型
樹脂３、硬化条件を用いて、その周囲を注型樹脂３で固
め、ブッシング１形状に仕上げた。通常、樹脂モールド
品の使用温度は常温以上であるので、突起６により発生
する引張り応力７によりブッシング１が破壊することは
なく、−５０℃以下の通常遭遇しないような温度以下に
冷却することで、破壊させるように材料特性、突起６形
状を調整することが可能である。

【００２５】このようなブッシング１に対し、実用上十
分な特性を有しているか否かにつき、前述した冷熱試
験、部分放電試験を用いて検証した。冷熱試験では、き
裂の発生は認められず、さらに部分放電試験において
も、４０ｋＶをクリアし、初期の特性を維持した。

【００２６】また、−５０℃に冷却することによりブッ
シング内部からき裂を発生させ、周囲をハンマーで叩く
ことにより、ブッシングから注型樹脂を分離することが
できた。

【００２７】以上詳述したように、従来の樹脂モールド
部品において、熱硬化性樹脂は長期信頼性に富むが、製
品の寿命が満了して廃棄しようとする際には産業廃棄物
となり、特に、機械的強固である熱硬化性樹脂を分解す
るのは困難であることから、大きな問題となっていた。

【００２８】しかしながら、上述した実施の形態によれ
ば、導体と熱硬化性樹脂とを容易に分離可能となり、再
生させて資源の有効活用ができる。また、樹脂側も分離
後裁断し、充填材として再利用したり、補助燃料に供す
ることができる。また、熱的、機械的、電気的特性につ
いても、従来品と同等以上であることが確認された。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、内蔵すべ
き部品をモールドする熱硬化性樹脂と、前記内蔵すべき
部品と熱硬化性樹脂との界面又は熱硬化性樹脂の少なく
とも一方に設けられ、外的刺激により前記内蔵すべき部
品と熱硬化性樹脂を分離可能にする分離部とを備えたの
で、内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂を容易に分離するこ
とができ、再資源化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するためのブ
ッシングの断面形状を示す概略図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を説明するための部
分拡大断面図。

【図３】［図２］の作用を説明するための図。

【図４】代表的なブッシングの断面形状を示す概略図。

【符号の説明】

２…導体、３…注型樹脂、４…コーティング層、６…突
起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関谷 洋紀 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 宮川 勝 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内蔵すべき部品をモールドする熱硬化性
   樹脂と、前記内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂との界面又
   は熱硬化性樹脂の少なくとも一方に設けられ、外的刺激
   により前記内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂を分離可能に
   する分離部とを有する樹脂モールド部品。
2. 【請求項２】 前記分離部は、外部の温度変化により前
   記内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂を分離可能にしたこと
   を特徴とする請求項１記載の樹脂モールド部品。
3. 【請求項３】 前記分離部は、加熱により溶融又は軟化
   する材料を前記内蔵すべき部品と熱硬化性樹脂との界面
   に形成させて成ることを特徴とする請求項２記載の樹脂
   モールド部品。
4. 【請求項４】 前記分離部は、前記熱硬化性樹脂の硬化
   後に長手方向に対して熱可塑性樹脂で形成される突起部
   を設けて成ることを特徴とする請求項２記載の樹脂モー
   ルド部品。