JPH11236491A - 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、保
管安定性に悪影響なく黒色硬化物を与えるエポキシ樹脂
組成物及びこれを用いて絶縁性に優れた高圧電気電子部
品を提供する。 【解決手段】 酸無水物硬化型エポキシ樹脂組成物にお
いて、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剤とすることを特徴と
するエポキシ樹脂組成物及び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。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。

【０００３】また、これら高圧電気・電子部品の設置場
所には、その他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。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
キシ樹脂組成物のエポキシ基と反応しやすいことから、
これらを使用したエポキシ樹脂組成物は長期間保管中に
増粘してしまう問題があり、量産注入機を用いて作業す
る場合は加温した配管内で増粘してしまい、トラブル発
生が懸念される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の問題を解消し、粘度が低く注入作業性に優れると
ともに、保管安定性に悪影響なく黒色硬化物を与えるエ
ポキシ樹脂組成物及びこれを用いて絶縁性に優れた高圧
電気電子部品を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、酸
無水物硬化型エポキシ樹脂組成物において、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剤とすることを特徴とするエポキシ樹脂
組成物及びこの組成物を注入し、硬化させてなる高圧電
気電子部品に関する。

【０００６】

【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。

【０００７】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重量部がさらに好ましく、０．１〜３重量部がより好
ましい。

【０００８】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、ＣＲＴ−Ａ
Ａ、ＣＲＴ−Ｄ、ＲＤ−８（(株)龍森製商品名）、ＣＯ
Ｘ−３１（(株)マイクロ製商品名）、Ｃ−３０３Ｈ、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。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、８０〜４００重量部がさらに好ましく、１
００〜３００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。

【０００９】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。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（チバガイギー社製商品名）、ＤＥ
Ｒ−３３１（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。

【００１０】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。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。

【００１１】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。

【００１２】本発明のエポキシ樹脂組成物のＢ剤は、さ
らに、ブラックチタニウムオキサイドを含有することが
できる。ブラックチタニウムオキサイドは、酸化チタン
の混合粉末であり、分子式Ｔｉ_nＯ_2n-1（式中ｎは１に
近い数値である）で示されるものである。ブラックチタ
ニウムオキサイドとしては、特に制限はないが、粒径が
０．１μｍ以下のブラックチタニウムオキサイドを用い
ると色の着色が良い。この市販品としては、山陽色素株
式会社などからチタンブラックとして市販されている。
また、ティラックＤ（赤穂化成(株)商品名）として市販
されている。ブラックチタニウムオキサイドは、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％
の範囲がさらに好ましく、０．５〜３重量％の範囲がよ
り好ましい。ブラックチタニウムオキサイドの使用によ
ってコンパウンドの安定性を損なうことなく、黒色又は
濃紺色に着色することができる。

【００１３】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。これ
らは、前記Ｂ剤に配合することが好ましい。

【００１４】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℃で予熱し、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、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℃で予熱し、減圧下（好ましくは１
Torr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。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。

【００１５】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明はこれによって制限されるものでは
ない。

【００１６】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。

【００１７】諸性能の評価を下記の方法で行い、結果を
表１に示す。 （１）保管安定性加速試験によるＢ剤の粘度変化 エポキシ樹脂組成物のＢ剤を８０℃に加温し、規定時間
放置後、Ｂ剤の粘度変化を２５℃の恒温水槽中で、ＪＩ
Ｓ Ｃ−２１０５に準じて東京計器社製Ｂ型回転粘度計
を用いて測定した。

【００１８】（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。

【００１９】（３）モデル含浸率 １５mmφ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。
ついで、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】

【００２０】（４）硬化物の色相 試験片の色相を目視で判断した。

【００２１】

【表１】

【００２２】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、ジアゾ系及びアジン系の着色
剤を用いた場合（比較例１〜２）とは異なり、増粘する
ことなく、無着色品（比較例３）と同様に粘度変化がな
く、保管安定性に優れていることがわかった。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、ブラックチタニ
ウムオキサイドを用いた本発明のエポキシ樹脂組成物を
用いた場合、着色も黒灰色の色相となり、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
要求に対応することもできた。

【００２３】

【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、保管安定性に優れて
おり、高い絶縁性を有し、ブラックチタニウムオキサイ
ドを配合したものは、黒灰色の色相となり、黒色系の高
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 (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｆ 27/02 Ｈ０１Ｆ 27/32 Ａ 38/42 15/02 Ｌ 27/32 19/04 Ｑ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸無水物硬化型エポキシ樹脂組成物にお
   いて、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剤とすることを特徴と
   するエポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 Ｂ剤にブラックチタニウムオキサイドを
   配合した請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２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。