JPH11343385A - 耐トラッキング性フェノール樹脂組成物およびこれを用いた安全機器部品 - Google Patents

耐トラッキング性フェノール樹脂組成物およびこれを用いた安全機器部品

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JPH11343385A
JPH11343385A JP15037598A JP15037598A JPH11343385A JP H11343385 A JPH11343385 A JP H11343385A JP 15037598 A JP15037598 A JP 15037598A JP 15037598 A JP15037598 A JP 15037598A JP H11343385 A JPH11343385 A JP H11343385A
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resin
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average particle
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JP15037598A
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Hiroko Tanda
裕子 反田
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Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】CTI値が175V以上の優れた耐トラッキン
グ性を達成したフェノール樹脂組成物を提供する。 【解決手段】フェノールアラキル樹脂を30〜70容量
%で、平均粒径40μm以下のセラミックスフィラーを
70〜30容量%の比率で混合し、成形した耐トラッキ
ング性フェノール樹脂組成物。フェノールノボラック樹
脂を30〜40容量%で、平均粒径40μm以下のシリ
カフィラーを70〜60容量%の比率で混合し、成形せ
しめた耐トラッキング性フェノール樹脂組成物。また、
本発明の耐トラッキング性フェノール樹脂組成物からな
るケース内に、各種素子または電気部品を配置した安全
機器部品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐トラッキング性に
優れたフェノール樹脂組成物、ならびに電気回路の過電
流防止以上の発熱による発火および火災防止のために使
用する安全機器部品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、各種の電気機器に使用されるフ
ェノール樹脂材料は電気部品の支持材料や構造材料とし
ての機能のほかに、それらを電気的に絶縁する機能を併
せもっている。
【0003】とくに最近では、電気部品からの火災発生
を防止するために難燃性に対する要求が強いが、このよ
うな火災の原因として、絶縁破壊やトラッキング破壊に
起因する発火、および発火後の燃え易さがある。
【0004】そこで、かかるフェノール樹脂成形材料に
は成形性などの他に、耐アーク性、絶縁破壊性、耐トラ
ッキング性等の電気的特性ならびに耐難燃性などに優れ
ていることが要求される。
【0005】このような要求に対し、フェノール樹脂の
難燃性付与のために温石綿を配合していたが、天然産の
温石綿を配合していることで、耐燃性や耐アーク性、絶
縁破壊性などの電気特性は改善されるが、その反面、耐
トラッキング性は満足し得る程度の特性が得られなかっ
た。
【0006】そこで、この点を改善するために、マグネ
タイト成分の少ない温石綿と水酸化アルミニウムを配合
することで、耐トラッキング性を改善することが提案さ
れている(特公昭57−61290号参照)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案の技術であっても、耐トラッキング性(CTI値)は
250Vにまで達成できなった。さらに、近年、温石綿
の発塵性と発ガン性が注目され、作業環境という点で、
温石綿を用いない樹脂組成物が要求されている。ちなみ
にCTI値が250V以上になると、UL規格のPLC
(比較トラッキング性能レベル分類でのランク)が上が
り、安全機器部品として信頼性の高い材料と認められ
る。
【0008】したがって本発明の目的はCTI値が少な
くともCTI値が175V以上、さらには250V以上
のCTI値の優れた耐トラッキング性を達成し、耐環境
性に良好なフェノール樹脂組成物を提供することにあ
る。
【0009】また、本発明の他の目的はかかる本発明の
フェノール樹脂組成物を使用した安全機器部品をを提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の耐トラッキング
性フェノール樹脂組成物は、フェノールアラキル樹脂を
30〜70容量%で、平均粒径40μm以下のセラミッ
クスフィラーを70〜30容量%の比率で混合し、成形
せしめたことを特徴とする。
【0011】本発明の他の耐トラッキング性フェノール
樹脂組成物は、フェノールノボラック樹脂を30〜40
容量%で、平均粒径40μm以下のシリカフィラーを7
0〜60容量%の比率で混合し、成形せしめたことを特
徴とする。
【0012】また、本発明の安全機器部品はこれら本発
明の耐トラッキング性フェノール樹脂組成物からなるケ
ース内に、各種素子または電気部品を配置してなること
を特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】フェノール系樹脂はトラッキング
を起こしやすいが、この原因として樹脂骨格のなかに極
性基であるOH基を含むことで、印加電圧が高くなり、
これによって誘電加熱に起因した分子内摩擦により発熱
し、炭化導電路の形成が促進されるためであると考えら
れる。
【0014】そこで、本発明者は鋭意研究を重ねた結
果、樹脂成分としてフェノールアラキル樹脂、フィラー
成分として平均粒径40μm以下のセラミックスフィラ
ーを用いた樹脂組成物にすると、印加電圧が高くなって
も誘電加熱が起こりにくなり、これによって炭化導電路
が形成されなくなるので、耐トラッキング性を175V
以上、さらに250V以上にまで高められることを知見
した。
【0015】さらに本発明者は、フェノールノボラック
樹脂と平均粒径40μm以下のシリカフィラーからなる
樹脂組成物についても同様に耐トラッキング性が高めら
れることを見出した。
【0016】以下、フェノールアラキル樹脂の場合を説
明する。フェノールアラキル樹脂は熱硬化反応により三
次元架橋構造を形成するが、その方法は一般的にヘキサ
ミンによるメチレン架橋、エポキシドによるエポキシ架
橋の方法がある。化1はフェノールアラキル樹脂をヘキ
サミンで加熱硬化した場合の推定構造である。
【0017】
【化1】
【0018】本発明の樹脂組成物はフェノールアラキル
樹脂中に、アルミナ、シリカ、マグネシア、カルシアも
しくはこれらの複合物または水和物からなる平均粒径4
0μm以下のセラミックスフィラーを30〜70容積%
の容積比率で配合する。
【0019】本発明の樹脂組成物におけるフィラーの配
合量については、30〜70容積%、好適には30〜5
0容積%にするとよく、30容積%未満の場合には寸法
安定性が低下し、加熱硬化時の変形が大きく、高い寸法
精度が得られなくなり、さらに荷重たわみ温度が低くな
り、耐熱性が低下する。また、フィラーが70容積%を
越えると粉末加圧成形した後の形状を保持することが困
難となり、さらに成形体の強度が低下する。
【0020】フィラーの平均粒径を40μm以下とした
のは、これを越えると樹脂複合体の表面粗度が悪くな
り、外観や表面特性が劣化する。好適には20μm以下
にするとよい。
【0021】上記構成の樹脂組成物はつぎのように作製
する。フェノールアラキル樹脂にフィラー等を配合する
には、従来周知の方法を採用すればよく、たとえばかか
る配合物をミキサーで混合し、ブラベンダーで混練し、
その後に粉砕する。あるいはその配合物を加熱ロールで
溶融混練した後、粉砕する方法等がある。さらに必要に
応じて、所定の粒度になるように造粒し、成型に供して
もよい。
【0022】つぎに上記のように均一混合した原料を金
型に充填し、成形し、そして、フィラーの配合量、製品
の寸法等に応じて80〜300℃の温度で加熱・硬化さ
せるとよい。80℃未満の場合には樹脂の硬化反応が非
常に遅く、そのために硬化反応が不十分となり、300
℃を越えると樹脂が炭化する傾向にある。
【0023】また、このような加熱硬化工程において
は、金型より離型しておこない、しかも、熱処理は80
〜300℃の温度範囲内で適宜熱硬化性樹脂の性状とセ
ラミックスの配合量等により条件設定しておこなう。な
お、かかる熱処理に際し型治具を使用してもよい。
【0024】さらに、セラミックスフィラーの表面状態
や形状、性状によっては、樹脂と混合した際に分散性が
悪くなることが予想されるので、フィラーの表面を改質
するために、カップリング剤を表面コートしてもよい。
また、樹脂材料に上記以外の公知の充填材、たとえばク
レー、タルク、マイカ、カオリン、珪砂等を増量剤とし
て適宜配合してもよい。
【0025】さらにまた、公知の硬化剤、硬化助剤、滑
剤、可塑剤、分散剤、着色剤、離型剤などの公知の添加
剤を少量添加してもよい。
【0026】かくして本発明の耐トラッキング性フェノ
ール樹脂組成物については、フェノールアラキル樹脂と
セラミックスフィラーの配合比率と、セラミックスフィ
ラーの平均粒径とを規定したことで、耐トラッキング性
をCTI値で175V以上、さらには250V以上にま
で高めることができた。そして、このようなフェノール
樹脂組成物でケースを作製することで、そのケース内に
各種素子または電気部品を配置した機器部品において安
全性を著しく高めることができた。
【0027】つぎにフェノールノボラック樹脂を説明す
る。フェノールノボラック樹脂についても、ヘキサミン
によるメチレン架橋、エポキシドによるエポキシ架橋と
いう熱硬化反応により三次元架橋構造を形成するが、フ
ェノールノボラック樹脂をヘキサミンで加熱硬化した場
合の推定構造を化2に示す。この構造式からして、上記
フェノールアラキル樹脂のOH基密度はフェノールノボ
ラック樹脂のOH基密度の約半分である。
【0028】
【化2】
【0029】本発明の樹脂組成物はフェノールノボラッ
ク樹脂中に、平均粒径40μm以下のシリカフィラーを
60〜70容積%の容積比率で配合する。60容積%未
満の場合には寸法安定性が低下し、加熱硬化時の変形が
大きく、高い寸法精度が得られなくなり、さらに荷重た
わみ温度が低くなり、耐熱性が低下する。また、フィラ
ーが70容積%を越えると粉末加圧成形した後の形状を
保持することが困難となり、さらに成形体の強度が低下
する。さらにフィラーの平均粒径が40μmを越えると
樹脂複合体の表面粗度が悪くなり、外観や表面特性が劣
化する。好適には20μm以下にするとよい。
【0030】上記構成の樹脂組成物は上述したフェノー
ルアラキル樹脂での製法と同じ製法でもって作製する。
【0031】このようなフェノール樹脂組成物について
も、フェノールノボラック樹脂とシリカフィラーの配合
比率と、シリカフィラーの平均粒径とを規定したこと
で、耐トラッキング性をCTI値で175V以上、好適
に250V以上にまで高めることができた。
【0032】
【実施例】つぎに本発明の実施例を述べる。 (例1)フェノールアラキル樹脂として三井化学(株)
製のザイロックレジン(XL225MB)を、セラミッ
クスフィラーとしてシリカ(平均粒径2μm)を用い
て、表1に示すように配合比率を変えて調合し、ついで
成形し、加熱硬化させて耐トラッキング性を測定した
(試料No.1〜7)。ただし、試料No.1について
は成形ができなかった。
【0033】耐トラッキング性の評価は、IEC.Pu
b.112に記載の耐トラッキング性試験法に従ってC
TI(比較トラッキング指数)値を求めておこなった。
【0034】
【表1】
【0035】この表から明らかなとおり、本発明の試料
No.2〜6ではCTIが225V以上になった。しか
るに試料No.7ではCTIが200Vであるが、形状
が変化して実用上支障がある。
【0036】(例2)つぎにフェノールアラキル樹脂に
代えてフェノールノボラック樹脂を用いて、さらにセラ
ミックスフィラーとしてシリカ(平均粒径2μm)を加
え、表2に示すように配合比率を変えて調合し、ついで
成形し、加熱硬化させて耐トラッキング性を測定した
(試料No.8〜12)。ただし、試料No.12につ
いては成形ができなかった。
【0037】
【表2】
【0038】この表から明らかなとおり、本発明の試料
No.8と試料No.11ではCTIが175V以上に
なった。
【0039】(例3)つぎに(例1)において、フェノ
ールアラキル樹脂とシリカの配合比率を40:60もし
くは60:40にして、さらにシリカの平均粒径を幾と
おりにも変えて、同様にCTIを測定したところ、表3
に示すような結果が得られた。
【0040】
【表3】
【0041】この表から明らかなとおり、本発明の試料
No.13〜16、試料No.18〜21ではCTIが
175V以上になった。しかるにシリカフィラーの平均
粒径が大きい試料No.17と試料No.22ではCT
Iが150V以下になった。
【0042】(例4)(例1)にて使用したフェノール
アラキル樹脂に対しセラミックスフィラーとして表4に
示すようにアルミナ(平均粒径2μm)を配合比率を幾
とおりにも変え、(例1)と同様に耐トラッキング性を
評価した。また、フェノールノボラック樹脂を用いたも
のも比較例として示す。ただし、試料No.23につい
ては成形ができなかった。
【0043】
【表4】
【0044】この表から明らかなとおり、本発明の試料
No.24〜28ではCTIが250V以上になった。
しかるに試料No.29ではCTIが225Vである
が、形状が変化して実用上支障がある。さらに試料N
o.30〜32ではCTIが150V以下であった。
【0045】(例5)つぎに(例4)に関し、フェノー
ルアラキル樹脂とアルミナの配合比率を40:60もし
くは60:40にして、さらにアルミナフィラーの平均
粒径を幾とおりにも変えて、同様にCTIを測定したと
ころ、表5に示すような結果が得られた。
【0046】
【表5】
【0047】この表から明らかなとおり、本発明の試料
No.33〜36、試料No.38〜41ではCTIが
175V以上になった。しかるにアルミナフィラーの平
均粒径が大きい試料No.37と試料No.42ではC
TIが150V以下になった。
【0048】なお、フェノールアラキル樹脂からなる樹
脂組成物に関し、本発明の実施例ではセラミックスフィ
ラーとしてアルミナとシリカを使用したが、これに代え
てマグネシア、カルシアもしくはこれらの複合物または
水和物、あるいはアルミナやシリカの複合物または水和
物を用いても同じ作用効果が得られた。
【0049】
【発明の効果】 以上のとおり、本発明の耐トラッキン
グ性フェノール樹脂組成物によれば、フェノールアラキ
ル樹脂を30〜70容量%で、平均粒径40μm以下の
セラミックスフィラーを70〜30容量%の比率で混合
したり、あるいはフェノールノボラック樹脂を30〜4
0容量%で、平均粒径40μm以下のシリカフィラーを
70〜60容量%の比率で混合し、ついで成形せしめた
ことで、CTI値が175V以上、さらに250V以上
の優れた耐トラッキング性を達成し、耐環境性に良好な
高信頼性の電子機器用樹脂が得られた。
【0050】また、本発明においては、かかる本発明の
耐トラッキング性フェノール樹脂組成物からなるケース
内に、各種素子または電気部品を配置したことで、優れ
た耐トラッキング性の高品質かつ高信頼性の安全機器部
品が提供できた。このような安全機器部品としてサーモ
スッタット、温度ヒューズ、温度スイッチ、電流ヒュー
ズ、ヒューズ抵抗器、バリスター、サーミスタ、アレス
タ、サーキットプロテクタ、ブレイカー等がある。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノールアラキル樹脂を30〜70容量
    %で、平均粒径40μm以下のセラミックスフィラーを
    70〜30容量%の比率で混合し、成形せしめた耐トラ
    ッキング性フェノール樹脂組成物。
  2. 【請求項2】フェノールノボラック樹脂を30〜40容
    量%で、平均粒径40μm以下のシリカフィラーを70
    〜60容量%の比率で混合し、成形せしめた耐トラッキ
    ング性フェノール樹脂組成物。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2の耐トラッキング
    性フェノール樹脂組成物からなるケース内に、各種素子
    または電気部品を配置してなる安全機器部品。
JP15037598A 1998-05-29 1998-05-29 耐トラッキング性フェノール樹脂組成物およびこれを用いた安全機器部品 Pending JPH11343385A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012060285A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 株式会社トクヤマ 珪砂造粒体およびその製造方法
WO2022113804A1 (ja) * 2020-11-27 2022-06-02 デクセリアルズ株式会社 保護素子

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