JPS60186523A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は、アルミナ粉末を充てん材とし、多塩基性カル
ボン酸無水物を硬化剤とするエポキシ向側組成物に関す
るものである。

く従来技術〉 一般に、エポキシ樹脂は、硬化剤として多塩基性カルボ
ン酸無水物を用いた場合には、アミン化合物を硬化剤と
した場合よりも、電気的性質の優れた硬化物が得られる
ことが知られている。一方、エポキシ樹脂組成物は、充
てん材を含有させることによシ、電気的、機械的あるい
は物理的性質を改善できるため、用途に盾しｆｃ４ｆｉ
々の充てん材が使用されるが、各種充てん材の中で、ア
ルミナ粉末は、熱伝導性、耐薬品性及び高充てん性に優
れ、特に、六弗化硫黄（ＳＦ６　）を消弧媒体、あるい
は絶縁媒体として使用する電気機器においては、優れた
性能を示す充てん材であるとされている。

現在、電気機器の通電容量は増大する傾向にあり、さら
に機器の複合化に伴って、絶縁物も大形化や形状が複雑
化する傾向にある。しかるに、市販されている多くのア
ルミナ粉末は、その粒子形アルミナ粉末とエポキシ樹脂
及び多塩基性カルボン酸無水物からなるエポキシ樹脂組
成物は、高粘度化しやすく、流動性や商売てん性に乏し
い。さらに、アルミナ粉末の製造プロセス中から混入す
る不純物によって、エポキシ樹脂と多塩基性カルボン酸
無水物からなり、アルミナ粉末非充填のエポキシ樹脂組
成物の反応速度に比べ、者しく大きな反応速度を示し、
流動性を有する可使時間が極端に短くなる。このような
アルミナ粉末を使用した場合、複雑形状あるいは大形注
型品の製造が困難であった。また、エポキシ樹脂と多塩
基性カルボン酸無水物の反応は、その系中に微量に存在
する水分あるいはエポキシ樹脂中のヒドロキシル基の存
在下で、酸無水物がカルボキシアニオンを生成し、エス
テル化反応を点打させると推定されており、このカルボ
キシアニオンの生成は、垣晶性下で促進されることも知
られている。

このように従来のエポキシ樹脂組成物は、アルミナ粉末
の粒子形状による影響が大きく、しかも大型や複雑な形
状の成型に要する流動性の確保が困難であるという欠点
があった。

〈発明の概要〉 この発明は上記欠点を解消するためになされたもので、
アルミナ含有率が９９．５％以上のα−アルミナを溶融
し噴霧法で球状に微粉化した第１のアルミナと、第１の
アルミナを無機酸水溶液で洗浄した第２のアルミナとを
所定の割合で混合することによシ、可使時間を確保する
ようにしたエポキシ樹脂組成物を提供する。

く発明の実施例〉 球状のアルミナ粉末の製造について説明する。

アルミナ含有率が９９．５％以上の高純度α−アルミナ
を電気的手段で溶融したものを、空気、ガス、水または
水蒸気等で吹きとばす噴霧法で球状に粉末化した。

このような手段で製造したものを第１のアルミナとして
、試作例１のエポキシ樹脂組成物を試作した。

〈試作例１〉 エポキシ樹脂ＣＴ−２００（チバガイギー社製）ｌｏ　
ｏｘ量部忙対し、硬化剤としてＨＴ−９０３（チバガイ
ギー社製）を４０重量部、充填剤として第１のアルミナ
を４００重量部添加したものを、１３０℃で減圧撹拌し
、エポキシ樹脂１ｆＪｉ底物を得た。この組成物の１３
０℃における可使時間は２０分間であり、同温度での完
全硬化時間は１６時間であった。

ここで、可使時間は、エポキシ樹脂に硬化剤を添加して
から、粘度が２　Ｘ　ｘＯ’ｃ、　ｐ、　（センチポイ
ズ）になるのに要した時間とした。また、完全硬化時間
は、熱変形温度が上限に達するのに必要な加熱時間とし
た。

第１のアルミナを充填材とした試作例１のエポキシ樹脂
組成物は、可使時間が２０分間と短いものであった。こ
の可使時間の短かくなる原因としては、球状微粉体の製
造過程で、アルミナ粒子表面に微量のナトリウム等のア
ルカリ金属や、水に溶けて塩基性を示すような塩類が伐
存すること等が原因と考えられる。このような試作例（
１）のエポキシ樹脂組成物は、反応が早く可使時間が短
いので、複雑な形状あるいは大形注型品においては、製
造が困難になるだけでなく、ゼだ化物にはヒケが発生し
たり、ボイドが伐存しやすく、丈に、埋込物を内包した
場合等は、硬化時に内部応力が局所的に集中し、クラッ
クを発生しやすくなる等、生産性や硬化物の電気特性及
び機械的特性等を低下させることになる。

以上のことから、第１のアルミナ粉末を充てん材として
エポキシ樹脂組成物の可使時間を延長し、かつ安定化さ
せるためには、アルミナ粒子表面に存在するナトリウム
等のアルカリ金属や、水に溶けて塩基性を示すような塩
類等を除去又は無害化する必要がある。

このため、第１のアルミナを無機酸水溶液で洗浄し、ア
ルミナ粒子表面に存在する不純物を除去した後、脱水乾
燥して第２のアルミナとし、第２のアルミナを充填材と
した試作例２のエポキシ樹脂組成物を試作した。

〈試作例２〉 エポキシ樹脂（ＣＴ−２００）１００都と、硬化剤（Ｈ
Ｔ−９０３）を４０都、及び充填材として第２アルミナ
４００部を１３０℃で減圧攪拌し、エポキシ樹脂組成物
を得た。この組成物の１３０℃における可使時間は１３
０分間であシ、同温度での完全硬化時間は２０時間であ
った。

この試作例２のエポキシ樹脂組成物は、反応が極めて遅
く、可使時間が著るしく長いものであった。このため、
完全硬化に長時間を必要とし、生産性を低下させる。さ
らに、アルミナ粉末と樹脂成分とは比重が大きく異なる
ため、反応が遅い場合には、アルミナ粒子の沈降が著し
く、硬化製品中でアルミナ粉末の含有率に著しい分布差
が生じ象 る。このような現掌は、硬化物内において、誘電率の不
均一性をもたらすことになり、硬化した同一絶縁物中で
局所的な電位分担のノ（ランスを欠き、電気機器のＡＣ
耐電圧特性を低下させる等の電気的問題を生じる。また
、硬化物内の充てん率も不均一となり、機械的特性も低
下する。上記のような現象も含めて、硬化物には安定し
た特性が得られ難くなる。

以上のように、試作例１と２とは、可使時間に大きな差
があり、硬化時に問題が発生し、使用が困難であること
から、第１と第２のアルミナとを悄 所定の割合で混合したものを充層材として、数種類のエ
ポキシ樹脂組成物とした。

〈実施例１〉 エポキシ樹脂（ＣＴ−２００）１００部に対し、硬化剤
（ＨＴ−９０３）を４０部、及び充填材として第１のア
ルミナ１０部と第２のアルミナを３９０部とを添加し、
１３０℃で減圧攪拌し、エポキシ樹脂組成物を得た。こ
の組成物の１３０℃における可使時間は１００分間であ
り、同温度での完全硬化時間１−ｔ２０時間であった。

〈実施例２〉 エポキシ樹脂（ＣＴ−２００）１００部に対し、硬化剤
（ＨＴ−９０３）を４０部、及び充填材として第１のア
ルミナ１６０都と第２のアルミナ２４０都とを添加し、
１３０℃で減圧攪拌し、エポキシ樹脂組成物を得た。こ
の組成物の１３０℃におけるＩｊｆ便時聞は８５分間で
あり、同温度での完全硬化時間は１８時間であった。

〈実施例３〉 エボー’ｒシ４１１４脂（ＣＴ−２００）１０（Ｉｓに
対し、硬化剤（ＨＴ−９０３）を４０部、及び充填材と
して第１アルミナ２００部と第２アル三す２００部とを
添加し、１３０℃で減圧攪拌し、エポキシ樹脂組成物を
得た。この組成物の１３０℃における可使時間は７０分
間であり、同温度での完全硬化時間は１８時間であった
。

〈実施例４〉 エポキシ樹脂（ＣＴ−２００）１００部に対し、硬化剤
（ＨＴ−９０３）を４０部、及び充填材として第１アル
ミナ２４０部と第２アルミナ１６０都とを添加し、１３
０℃で減圧攪拌し、エポキシ樹脂組成物を得た。この組
成物の１３０℃における可使時間は６０分間であり、同
温度での完全硬化時間は１８時間であった。

〈実施例５２ エポキシ樹脂（ＣＴ−２００）１０（１部に対し、硬化
剤（ＨＴ−９０３）を４０部、及び充填材をして第１ア
ルミナ３２０部と第２アルミナ８０部とを添加し、１３
０℃で減圧攪拌し、エポキシ樹脂組成物を得た。この組
成物の１３０℃における可使時間／／′ｉ３０分間であ
り、同温度での完全硬化時間は１６巌間であった。

以上の試作例１．２及び実施例１〜５のエポキシ樹脂組
成物の粘度の経時特性を図に示し、エポキシ樹脂組成物
の硬化後の特性を試作例１、試作例２、実施例２及び実
施例４それぞれの測定結果を表に示す。

表 ここで、第１のアルミナの洗浄に使用する無機酸として
は、殆んどの酸を用いることが可能であるが、好ましく
は、アルミナ粒子表面に存在するアルカリ金属や水に浴
けて塩基性を示す塩類等を、水に溶けて中性又は酸性を
示す塩となし得るような酸で、例えば、塩酸、硝酸、低
酸などが適している。また、アルミナ粉末の混合量は、
第１のアルミナが５〜７０重量分率（ｗｔ　％）、第２
のアルミナが９５〜３０　ｗｔ％の範囲では好適である
が、第１アルミナが５　ｗｔ％未満、第２のアルミナが
９５　ｗｔ％を越えると、全体としては、第２のアルミ
ナの特性を示すようになり、エポキシ樹脂組成物の可使
時間が長くなって沈静等の諸問題が発生するようになる
。また、第１のアルミナが７０ｗｔ係を越え、第２のア
ルミナが３０　ｗｔ％未満になると、全体としては、第
１のアルミナの特性を示すようになり、エポキシ樹脂組
成物の反応が早くなって複雑な形状や大形注型品の製造
が困難になってくる。さらに、第１と第２のアルミナを
混合したものをエポキシ樹脂と硬化剤とへの添加量は、
４０〜６０体積分率（ｖｏ１％）が好適であり、６０ｖ
ｏ／％以上を添加すると、エポキシ樹脂と充てん材の混
合の際に混合物が高粘度化しすぎるため、混合釜を摩耗
して釜の金属成分等が混入し、絶縁物としての電気特性
の低下を招く。

尚、本発明のアルミナ粉末は、注型品の形状や容量等の
遣いに応じて、第１と第２のアルミナ粉末双方の配合量
をＲｉＪ記範囲内で調整することにより、可使時間の調
整が可能であり、硬化物に不具合を生じない好適な充て
ん材として使用することができる。

さらに、本発明によるエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じてアルミナ粉末以外の充てん材、可撓性付与剤、硬
化促進剤、変性剤、劣化防止剤、内部離型剤あるいは＃
釈剤等を添加することも可能である。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明によれば、アルミナ含有率が９９
．５％以上のα−アルミナを溶融し噴霧法で微粉化した
第１のアルミナと、第１のアルミナを無機酸水溶液で洗
浄し脱水乾燥した第２のアルミナとを所定の割合で混合
したものを充填材とすることにより、所定の可使時間を
確保し安定な特性の成型品が得られる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の試作例及び実施例のそれぞれの加熱温度
に対する粘度の経時変化を示す曲線図である。 授通椅間　（句

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （υエポキシ樹脂に充填材としてアルミナ粉末を添加し
   、多塩基性カルボン酸無水物を硬化剤としたものにおい
   て、アルミナ粉末はアルミナ含有率が９９．５％以上の
   α−アルミナを溶融し噴霧法で微粉化した第１のアルミ
   ナと、アルミナ含有量が９９．５％以上のα−アルミナ
   を溶融し噴霧法で微粉化した後無機酸水浴液で洗浄し脱
   水乾燥した第２のアルミナとを所定の割合で混合したも
   のであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 （２）第１と第２のアルミナはそれぞｔ′ＬＲ状である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエポキシ
   樹脂組成物。 （３）第１のアルミナを５〜７０　ｗｔ％、第２のアル
   ミナを９５〜３０　ｗｔ％混合した混合アルミナを組成
   物中に４０〜６０　ｖｏｌ　％充てんすることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載のエポキシ
   樹脂組成物。