JP2000336249A - エポキシ樹脂組成物及びこれを用いた高圧電気電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘度が低く、注入作業性に優れるとともに、
高温下で長時間熱履歴を受けても黒色系硬化物の色抜け
がなく、黒色又は濃紺色を保持しうるエポキシ樹脂組成
物及びこれを用いた絶縁性に優れる高圧電気電子部品を
提供する。 【解決手段】 酸無水物に無機充填剤及び硬化促進剤を
配合した組成物をＡ剤、エポキシ樹脂をＢ剤とする酸無
水物硬化型エポキシ樹脂組成物であって、Ｂ剤にアント
ラキノン構造を有する着色剤及びジアゾ系染料を配合し
たことを特徴とするエポキシ樹脂組成物並びにこのエポ
キシ樹脂組成物を注入し、硬化させてなる高圧電気電子
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、電気機器の充填用
樹脂として有用なエポキシ樹脂組成物及びこれを用いた
高圧電気電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高圧電気電子部品の製造法として
は、ケース又は金型内に部品をセットし、エポキシ樹脂
と無機充填剤との均一混合物に酸無水物及びその硬化促
進剤を混合したエポキシ樹脂組成物を常圧又は真空下で
注入して硬化させるポッティング法が知られている。

【０００３】しかし、この方法ではエポキシ樹脂そのも
のが高粘稠であるため混合する無機充填剤の量に限界が
あり、硬化する際にエポキシ樹脂組成物に体積収縮が生
じるため、硬化物にクラックが生じ、内蔵されているコ
イル及び部品やケースに剥離やクラックが発生し易く、
また、熱伝導率が悪いために電気機器の温度が高くな
り、使用する温度が制限されるなどの問題がある。さら
に、エポキシ樹脂組成物と無機充填剤を混合して減圧下
で脱泡した後に注入し作業を行うため、エポキシ樹脂組
成物の硬化時間の長いものを使用する必要があり、注入
後の硬化時間も長くなり、作業工程の合理化、省エネル
ギー化に限界がある。

【０００４】また、これら高圧電気・電子部品の設置場
所には、その他の構成部品が多数配置されており、これ
ら構成部品のほとんどが黒色又は濃紺色系であることか
ら、高圧電気・電子部品に用いるエポキシ樹脂組成物も
黒色又は濃紺色系への着色要求がある。

【０００５】さらに、従来、エポキシ樹脂組成物の黒色
系着色に実績のあるカーボンブラック顔料は、カーボン
が導電性材料であることから、高圧電気・電子部品ユー
ザーは信頼性を向上させるため、使用を控える傾向があ
る。一方で、黒色又は濃紺色のカーボンの代替着色剤と
して考えられる。アジン結合を有する化合物又はジアゾ
結合を有する化合物は、エポキシ樹脂組成物にしたと
き、初期の発色は良いものの、１３０℃以上の高温下で
長時間熱履歴を受けると色抜けが目立ち、黒色又は濃紺
色を保持することができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題点を解消し、粘度が低く、注入作業性に優れ
るとともに、高温下で長時間熱履歴を受けても黒色系硬
化物の色抜けがなく、黒色又は濃紺色を保持しうるエポ
キシ樹脂組成物及びこれを用いた絶縁性に優れる高圧電
気電子部品を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸無水物に無
機充填剤及び硬化促進剤を配合した組成物をＡ剤、エポ
キシ樹脂をＢ剤とする酸無水物硬化型エポキシ樹脂組成
物であって、Ｂ剤にアントラキノン構造を有する着色剤
及びジアゾ系染料を配合したことを特徴とするエポキシ
樹脂組成物に関する。また本発明は、前記エポキシ樹脂
組成物を注入し、硬化させてなる高圧電気電子部品に関
する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のエポキシ樹脂組成物にお
いて、前記のように、Ａ剤は、酸無水物に無機充填剤及
び硬化促進剤を配合した組成物である。使用しうる酸無
水物としては、特に制限はないが、常温で液体のものが
好ましく、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、メチルエンドメチレ
ン無水フタル酸、ドデセニル無水フタル酸などが用いら
れる。市販品としては、ＨＮ−２２００（日立化成工業
(株)製商品名）、ＱＨ−２００（日本ゼオン(株)製商品
名）などが挙げられる。これらは単独で又は２種以上組
み合わせて用いることもできる。

【０００９】酸無水物の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及びその誘導体、トリス
ジメチルアミノフェノール、ベンジルジメチルアミン等
の第３級アミン類などが用いられる。市販品としては２
Ｅ４ＭＺ（四国化成工業(株)製商品名）、ＢＤＭＡ（花
王(株)製商品名）などが挙げられる。硬化促進剤は、単
独で又は２種類以上を組み合わせて用いられる。これら
の硬化促進剤の配合量は、酸無水物１００重量部当たり
０．１〜１０重量部が反応性の点で好ましく、０．１〜
５重量部がより好ましく、０．１〜３重量部が特に好ま
しい。

【００１０】無機充填剤としては、例えば、結晶シリ
カ、溶融シリカ、水和アルミナ、酸化アルミナ、タル
ク、炭酸カルシウム、ガラスビーズ、クレー、酸化マグ
ネシウムなどが用いられる。この市販品としては、ＣＲ
Ｔ−ＡＡ、ＣＲＴ−Ｄ、ＲＤ−８（(株)龍森製商品
名）、ＣＯＸ−３１（(株)マイクロ製商品名）、Ｃ−３
０３Ｈ、Ｃ−３１５Ｈ、Ｃ−３０８（住友化学工業(株)
製商品名）、ＳＬ−７００（竹原化学工業(株)製商品
名）などが挙げられる。これらの無機充填剤は、単独で
又は２種類以上を組み合わせて用いられる。

【００１１】無機充填剤の配合量は、酸無水物１００重
量部に対して５０〜５００重量部が好ましく、８０〜４
００重量部がさらに好ましく、１００〜３００重量部が
より好ましい。無機充填剤が少なすぎると、硬化物にし
た時の熱伝導率又は線膨張係数に悪影響を及ぼし、無機
充填剤が多すぎると注入作業性に劣る傾向がある。

【００１２】また、本発明のエポキシ樹脂組成物におけ
るＢ剤は、エポキシ樹脂を必須成分として含有するもの
である。本発明に使用しうるエポキシ樹脂としては、１
分子中に少なくとも２個のエポキシ基を有する化合物が
用いられるが、エポキシ当量が１００〜４０００のもの
が好ましく、エポキシ当量が１５０〜１０００のものが
より好ましく、特に、エポキシ当量が１７０〜５００の
ものが好ましい。

【００１３】使用しうるエポキシ樹脂としては、具体的
には例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポ
キシ樹脂、多価アルコールのポリグリシジルエーテルな
どが用いられる。これらの樹脂としては、特に制限はな
いが、常温で液状のものが好ましく、市販品としてはエ
ピコート８２８（油化シェルエポキシ(株)製商品名）、
ＧＹ−２６０（チバガイギ社製商品名）、ＤＥＲ−３３
１（ダウケミカル日本(株)製商品名）などが挙げられ
る。これらは単独で又は併用して用いることができる。

【００１４】また、エポキシ樹脂として、ポリプロピレ
ングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリ
コールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシ
ジルエーテル等の反応性希釈剤となる低分子量エポキシ
樹脂を使用する場合には、それより高分子量のものと併
用することが好ましい。

【００１５】さらに、エポキシ樹脂として、１分子中に
エポキシ基を１個だけ有するエポキシ化合物を含んでい
てもよい。このようなエポキシ化合物は、エポキシ樹脂
全量に対して０〜４０重量％の範囲で使用することが好
ましく、０〜２０重量％の範囲で使用することがより好
ましい。このようなエポキシ化合物としては、ｎ−ブチ
ルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、
ジブロモフェ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などがある。

【００１６】これらエポキシ樹脂の配合量は、酸無水物
１００重量部に対して７０〜１００重量部であるのが好
ましく、９０〜１５０重量部がより好ましく、１００〜
１４０重量部がさらに好ましい。エポキシ樹脂が少なす
ぎても多すぎても、酸無水物とエポキシ樹脂のバランス
が崩れて、充分に硬化が進まない。

【００１７】本発明のエポキシ樹脂組成物のＢ剤は、さ
らにアントラキノン構造を有する着色剤及びジアゾ系染
料を含有する。アントラキノン構造を有する着色剤とし
ては、アントラキノンの構造をその骨格に有する有機顔
料や染料であれば特に制限はなく、たとえば、アントラ
キノンバイオレット ＲＮ、３ＲＮ、アントラキノンブ
ルーＲＸＯ（何れもデュポン社製商品名）、一般式
（Ｉ）

【化１】 の構造を有するものが好ましいものとして挙げられる。
これは青色系の微粉末である。これは、クロモフタルブ
ルーＡ３Ｒ（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
商品名）として市販されている。

【００１８】このほかのアントラキノン構造を有する着
色剤としては、アントラキノンバイオレット ＲＮ、３
ＲＮ、アントラキノンブルーＲＸＯ（何れもデュポン社
製商品名）などのアントラキノン染料が挙げられる。

【００１９】また、ジアゾ系染料としては、種々の公知
のものが挙げられ、特に制限はない。この市販品として
は、例えば、オイルブラックＨＢＢ（オリエント化学工
業(株)製商品名）として市販されている。

【００２０】アントラキノン構造を有する着色剤とジア
ゾ系染料の配合比率としては、アントラキノン構造を有
する着色剤／ジアゾ系染料（重量比）で３０／７０〜７
０／３０の範囲で使用するのが着色の点から好ましい。
アントラキノン構造を有する着色剤が３０／７０より少
ない場合は、高温下で長時間熱履歴を受けるとエポキシ
樹脂組成物の色抜けが目立ち、７０／３０より多いと、
アントラキノン構造特有の青色の発色が目立つことにな
り、いずれの場合にも黒色又は濃紺色の色相を保持する
ことができない。配合比率は４０／６０〜６０／４０の
範囲がより好ましく、４５／５５〜５５／４５の範囲が
特に好ましい。

【００２１】アントラキノン構造を有する着色剤とジア
ゾ系染料の着色剤は、エポキシ樹脂組成物全量に対して
０．１〜１０重量％の範囲で使用するのが着色の点から
好ましく、０．１〜５重量％の範囲がより好ましく、
０．２〜３重量％の範囲が特に好ましい。

【００２２】本発明のエポキシ樹脂組成物には、さらに
必要に応じて、赤リン、ヘキサブロモベンゼン、三酸化
アンチモン等の難燃剤、シラン系カップリング剤、シリ
コーン剤等の消泡剤などを配合することができる。

【００２３】本発明の高圧電気電子部品は、上記Ａ剤と
上記Ｂ剤を混合したエポキシ樹脂組成物を注入し、硬化
させることによって得られる。具体的には、Ａ剤及びＢ
剤を混合してエポキシ樹脂組成物とし、これを好ましく
は３０〜７０℃に予熱し、減圧下（好ましくは１Torr以
下）で脱泡した後、高圧電気電子部品が搭載されたケー
ス又は金型に注入し、好ましくは６０〜１７０℃（特に
好ましくは８０〜１６０℃）で１〜８時間加熱硬化させ
ることにより、また、金型を用いた場合には硬化後金型
から取り外すことにより高圧電気電子部品が得られる。
また、Ａ剤及びＢ剤をそれぞれ好ましくは３０〜７０℃
に予熱し、減圧下（好ましくは１Torr以下）で脱泡した
後、空気が入らないように混合してエポキシ樹脂組成物
とし、その後は上記のようにして成形し、高圧電気電子
部品を製造することができる。

【００２４】本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて絶縁
処理される高圧電気電子部品としては、例えば、プラス
チック又は金属製のケース又は金型内に部品を収納した
トランス、フライバックトランス、ネオントランス、イ
グニッションコイル又はこれらのケースレスタイプのト
ランス等が挙げられる。

【００２５】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 実施例１及び比較例１〜３ 表１に示す配合のエポキシ樹脂組成物を６０℃に加温
し、０．５Torrで５分間脱泡した後、１０Torrの減圧下
で注入し、８０℃で２時間、１３５℃で２時間硬化させ
た後、各種評価の試験片とした。

【００２６】なお、実施例及び比較例に用いた物質は、
下記のものである。 〔Ａ剤〕 酸無水物：メチルテトラヒドロ無水フタル酸（日立化成
工業株式会社製、商品名ＨＮ−２２００） 硬化促進剤：２−エチル−４−メチルイミダゾール（四
国化成工業株式会社製商品名２Ｅ４ＭＺ） 充填剤：平均粒径７μｍの結晶シリカ（株式会社龍森
製、商品名ＣＲＴ−ＡＡ）

【００２７】〔Ｂ剤〕 エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型ＥＰ（油化シェル株
式会社製、商品名エピコート８２８） アントラキノン系着色剤：クロモフタルブルーＡ３Ｒ
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製、商品
名） ジアゾ系染料：オイルブラックＨＢＢ（オリエント化学
工業株式会社製、商品名）

【００２８】

【表１】

【００２９】試験片の評価は、下記の方法で行った。 （１）硬化物の色相変化 表１に示す配合のエポキシ樹脂組成物硬化後の試験片
を、１５０℃の恒温槽に投入、規定時間放置後の試験片
の色相変化を目視で判断した。 （２）絶縁破壊の強さ ５０mm×１００mm×２mmの金型内で、ＢＤＶ測定機（明
和電機(株)製）を用いて、油槽中で試験片を直径２０mm
の球電極と直径２０mmの円板電極の間に挟んでセット
し、絶縁破壊電圧を測定し、絶縁破壊の強さを求めた。

【００３０】（３）モデル含浸率 直径１５mmのポリプロピレン製試験管に１００℃で１時
間乾燥したガラスビーズ（平均粒径が８０μｍ）を振動
させながら試験管内に高さで約６０mmになるように充填
した後秤量してガラスビーズの重量（Ｗ₀ｇ）を測定し
た。次いで、樹脂組成物をガラスビーズ充填済みのポリ
プロピレン製試験管に高さで約６０mmになるように注入
し、１０mmHgに減圧して１０分間放置した後、規定の条
件で熱硬化させた。この後、含浸されずに硬化物から分
離されるガラスビーズを集めてその重量（Ｗ₁ｇ）を測
定した。次の式からモデル含浸率を算出した。

【数１】

【００３１】表１に示した結果から、本発明のエポキシ
樹脂組成物を用いた場合、ジアゾ系の染料だけを用いた
場合（比較例１）とは異なり、高温下で熱履歴を受けて
も試験片の色抜けがなく、また、アントラキノン構造を
有する有機顔料だけを用いた場合（比較例２）とも異な
り、試験片の色相を濃紺色に着色できることがわかっ
た。

【００３２】また、本発明のエポキシ樹脂組成物を用い
た場合には、絶縁破壊の強さにおいても高い値を示すこ
とから、比較例３に示す従来技術の無着色品エポキシ樹
脂組成物と同等の特性が得られることがわかった。さら
に、アントラキノン構造を有する着色剤及びジアゾ系染
料を配合した本発明のエポキシ樹脂組成物を用いた場
合、着色も黒色の色相となり、その他の構成部品と同様
の色相になり、高圧電気電子部品ユーザーの要求を満た
すことができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、粘度が
低く注入作業性に優れるとともに、高い絶縁性を有し、
高温下で長時間熱履歴を受けても黒色系硬化物の色抜け
がなく、黒色又は濃紺色を保持しうる黒色又は濃紺系の
高圧電気電子部品を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 CD011 CD031 CD041 CD051 CD121 DE078 DE148 DE238 DJ018 DJ048 DL008 EE059 EL136 EN037 EN099 EN107 EU117 FA088 FD018 FD099 FD130 FD146 FD157 GQ00 GQ01 4J036 AA02 AB01 AB08 AB10 AD08 DB21 DB22 DC05 DC06 DC13 DC40 DC41 FA02 FA05 FA06 FA14 HA11 HA13 JA15 5E044 AB07 AC04 5G305 AA13 AB24 AB36 AB40 BA09 BA15 CA15 CB05 CB07 CB13 CB15 CD01 CD08 CD20

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸無水物に無機充填剤及び硬化促進剤を
   配合した組成物をＡ剤、エポキシ樹脂をＢ剤とする酸無
   水物硬化型エポキシ樹脂組成物であって、Ｂ剤にアント
   ラキノン構造を有する着色剤及びジアゾ系染料を配合し
   たことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエポキシ樹脂組成物を注
   入し、硬化させてなる高圧電気電子部品。