本発明は、エポキシ樹脂組成物の製造方法、エポキシ樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物の製造用液に関し、特に、ＳＦ _６ガスを用いるガス絶縁開閉装置内で使用される注形絶縁物として用いる、自動加圧ゲル化法に適した注形用エポキシ樹脂組成物、およびコーテイング用エポキシ樹脂組成物、並びにその製造方法、その製造用液に関する。 さらには、前記樹脂組成物を用いた注形品及びコーティング剤、並びにこれらを用いるガス絶縁開閉装置に関する。

ＳＦ _６ガスが充填されたガス絶縁開閉装置内で、遮断器や断路器を操作すると前記装置内でアークが飛び、前記装置内に充填されたＳＦ _６が分解してＳＦ _４やＳＯＦ _２などの分解ガスが発生する。 これらの分解ガスは装置内の微量水分と反応して、最終的にフッ酸（ＨＦ）ガスに変換する。
ＳＦ _６ →ＳＦ _４ ，ＳＯＦ _２
ＳＦ _４ ＋Ｈ _２ Ｏ→ＳＯＦ _２ ＋２ＨＦ
ＳＯＦ _２ ＋Ｈ _２ Ｏ→ＳＯ _２ ＋２ＨＦ

このようにして形成されたＨＦガスは、前記装置を構成する注形樹脂中のシリカやＦＲＰ中のガラスと反応して潮解性のＨ _２ ＳｉＦ _６を形成し、それらの絶縁特性を大きく低下させる。
ＳｉＯ _２ ＋４ＨＦ→ＳｉＦ _４ ＋２Ｈ _２ Ｏ
ＳｉＦ _４ ＋２ＨＦ→Ｈ _２ ＳｉＦ _６

したがって、ガス絶縁開閉装置内で用いられる絶縁スペーサなどの注形品にはＨＦガスに侵されないアルミナ充填のエポキシ注形品を適用している。 また、ＦＲＰは耐ＳＦ _６分解ガス性のコーティングを施して使用するのが一般的であり、絶縁物以外の機器もＨＦガスに侵される恐れがある材料は同様に耐ＳＦ _６分解ガス性のコーテイングを施して使用している。 この耐ＳＦ _６分解ガス性のコーテイング剤にも充填剤としてアルミナが配合される場合が多い。

絶縁スペーサなどの注形品は一般に固形エポキシ樹脂、アルミナ、固形硬化剤を加熱しながらダイナミックミキサーで混合し、真空注形・硬化する方法が取られている。 この方法は実績があるが、毎回混合容器の洗浄が必要であること、金型内での一次硬化に１５時間程度を要し１日の製造個数は金型の個数に制約を受けることなどの問題があった。

樹脂注入装置として、樹脂吐出用シリンダーポンプ（ドージングポンプ）を搭載した注入装置を使用し、樹脂混合にスタティックミキサーを適用すれば、装置の洗浄が不要で、連続注形が可能となる。 更に、反応性の早い樹脂を使用して前記注入装置と加圧ゲル化法を組み合わせた自動加圧ゲル化法を適用すれば、１つの金型で数多くの注形品を連続的に注形・硬化することができる。 従来法では絶縁スペーサの注形は１型に対し１日で１個しかできないが、自動加圧ゲル化法では１型で１日２４個の絶縁スペーサを得ることが可能となる。 しかし、従来の樹脂は流動性が悪いためスタティックミキサーに適さなかった。

自動加圧ゲル化法を適用するためには、液状エポキシ樹脂、液状酸無水物を使用するとともに、これら少なくとも一方の液中にアルミナを配合した２液性エポキシ樹脂組成物とする必要がある。 しかしながら、アルミナは酸無水物と粒子界面の接着性が悪いため、酸無水物側にアルミナを配合すると、これを用いた注形硬化物の機械的強度と耐クラック性が極端に低下し実用に耐えないものとなってしまう。 したがって、従来は酸無水物側にアルミナを配合せず、エポキシ樹脂側のみにアルミナを配合していたため、エポキシ樹脂側の粘度が高く、装置への仕込み作業に多大な時間を要していた上に、機械強度も満足できるレベルではなかった。

このようなアルミナ充填エポキシ樹脂組成物の機械的強度の改善手法としては、特許文献１に開示されているように、角の取れたアルミナをシランカップリング剤で表面処理し、これをエポキシ樹脂に含有させてエポキシ樹脂組成物を得る方法、特許文献２に開示されているように、アルミナをシランカップリング剤で表面処理した後、ドロマイトとの混合系を作製し、このような混合系からエポキシ樹脂組成物を得る方法、特許文献３では、球状アルミナとシリカとをエポキシ樹脂に配合してエポキシ樹脂組成物を得る方法などが開示されている。

さらに、特許文献４には、特にスピロ環骨格エポキシ樹脂や臭素化エポキシ樹脂、ナフタレン環骨格エポキシ樹脂などの特殊なエポキシ樹脂と、酸無水物、硬化促進剤、カップリング剤、及び充填剤を配合してエポキシ樹脂組成物を得る方法が開示されている。 また、特許文献５では、エポキシ樹脂に対してナノ粒子を配合したエポキシ樹脂組成物が開示されている。 さらに、特許文献６では、エポキシ樹脂に対してゴム粒子を配合させることによってエポキシ樹脂組成物を得ることが開示されている。

上述した従来のエポキシ樹脂組成物においては、いずれの場合も従来型の注形法を用いたものであって、２液性エポキシ樹脂組成物には何ら関係するものではない。 したがって、自動加圧ゲル化法を用いて目的とするエポキシ樹脂組成物を得ることはできない。

特許第２８３０３０１号公報

特許第２８４７９３６号公報

特開平７―１５００１６号公報

特開平７−２４２７３２号公報

特開２００６−５７０１７号公報

特開平７−１０９３３７号公報

本発明は、自動加圧ゲル化装置に適用可能な注形用樹脂として、機械的強度に優れた２液性のエポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、エポキシ樹脂及び電融アルミナ又は焼結アルミナを含む第1液を調整する工程と、アミノシランで表面処理した電融アルミナ又は焼結アルミナ、酸無水物及び硬化促進剤を含む第２液を調整する工程と、前記第１液及び前記第２液を配合するとともに硬化させて、前記第１液及び前記第２液中の成分を含むエポキシ樹脂組成物を得る工程と、を具えることを特徴とする、エポキシ樹脂組成物の製造方法に関する。

また、本発明の一態様は、エポキシ樹脂及び電融アルミナ又は焼結アルミナを含むように調整された第1液、及び アミノシランで表面処理した電融アルミナ又は焼結アルミナ、酸無水物及び硬化促進剤を含むように調整された第２液を具えることを特徴とする、エポキシ樹脂組成物の製造用液に関する。

本発明の上記態様によれば、エポキシ樹脂及び電融アルミナ又は焼結アルミナを含むように調整された第１液と、アミノシランで表面処理した電融アルミナ又は焼結アルミナ、酸無水物及び硬化促進剤を含むように調整された第２液とを準備し、これらの液を配合するとともに硬化させることによって、目的とするエポキシ樹脂組成物を得るようにしている。

上述したように、アルミナは酸無水物と粒子界面の接着性が悪いため、酸無水物を含む液中にアルミナを配合すると、これを用いた得たエポキシ樹脂組成物の機械的強度と耐クラック性が極端に低下し実用に耐えないものとなってしまう。 しかしながら、本態様では、アルミナの表面を予めアミノシランで表面処理しているので、前記アルミナはその表面に結合したアミノシランの存在によって前記酸無水物との接着性が増大する。 したがって、このようなアルミナ及び酸無水物を配合させてエポキシ樹脂組成物を得ても、その機械的強度を十分に高く保持しておくことが可能となるとともに、耐クラック性をも向上させることができるようになる。

また、前記アルミナと前記酸無水物との混合を、エポキシ樹脂を含む液とは別の液中で実施しているので、前記エポキシ樹脂を含む液の粘度が極端に高くなって装置への仕込み作業に多大な時間を要するということがなくなる。 また、粘度の増大によって上述したアルミナなどの樹脂組成物中での分散性が低下してしまい、それに伴って目的とするエポキシ樹脂粗生物の機械的強度が劣化してしまうというような問題も生じない。

換言すれば、本発明の上記態様によれば、自動加圧ゲル化装置に適用可能な注形用樹脂として、機械的強度に優れた２液性のエポキシ樹脂組成物を提供することができる。

なお、目的とするエポキシ樹脂組成物は、上記製造方法などを経ることによって得ることができるが、具体的には以下のような形態として得ることができる。 すなわち、本発明の一態様において、前記エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、電融アルミナ又は焼結アルミナと、アミノシランで表面処理した電融アルミナ又は焼結アルミナと、酸無水物と、硬化促進剤とを含むことを特徴として、定義付けることができる。

以上説明したように、本発明の上記態様によれば、自動加圧ゲル化装置に適用可能な注形用樹脂として、機械的強度に優れた２液性のエポキシ樹脂組成物を提供することができる。

次に、本発明の詳細並びにその他の特徴及び利点について、発明を実施するための最良の形態に基づいて説明する。

本実施態様において、最初に、エポキシ樹脂及び電融アルミナ又は焼結アルミナを含む第1液を調整する。 このエポキシ樹脂は、１分子当り２個以上の１，２−エポキシ基を有する一般的なエポキシ樹脂で良く、代表的には液状のビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、脂環式ジグリシジルエステル、のいずれかを単独あるいは混合して用いる。

なお、目的とする樹脂組成物に対して比較的高い耐熱性が要求される場合は、前記エポキシ樹脂に加えて、ビフェニル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、アルキル置換３官能型エポキシ樹脂、及びテトラフェニロールエタン型４官能エポキシ樹脂などの耐熱性附与エポキシ樹脂を追加のエポキシ樹脂として一種以上配合させることができる。 なお、このような耐熱性付与エポキシ樹脂を、上記一般的なエポキシ樹脂の代わりに用いても良い。

前記電融アルミナ又は前記焼結アルミナは汎用のものを用いることができるが、特にはα結晶性のアルミナを用いることが好ましい。 このようなα結晶性のアルミナは、化学的に安定であるとともに、機械的強度に優れるなどの諸特性を有している。 したがって、最終的に得るエポキシ樹脂組成物の化学的安定性及び機械的強度などをも向上させることができるようになる。

なお、上記電融アルミナ又は前記焼結アルミナは、目的とするエポキシ樹脂組成物中で、充填剤として機能する。

次に、本実施態様においては、アミノシランで表面処理した電融アルミナ又は焼結アルミナ、酸無水物及び硬化促進剤を含む第２液を調整する。 前記電融アルミナ又は焼結アルミナは、上記第１液において使用するアルミナと同様に構成することができ、好ましくはα結晶性のアルミナを用いる。

また、上記アルミナに対して表面処理を行うアミノシランは、前記アルミナの、同液中に含まれる酸無水物に対する接着性が向上するものであれば特に限定されるものではないが、好ましくは、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、及び３−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシランから選ばれる少なくとも一種を用いる。 これによって、上述した作用効果をより顕著に発現させることができる。

なお、前記電融アルミナ又は前記焼結アルミナに対する前記アミノシランの処理量が、０．１重量％〜３重量％であることが好ましい。 前記処理量が、０．１重量％より少ない場合はアミノシランによる表面処理効果が小さく機械特性の改善度合いが少ない。 一方、３重量％よりも多くなると、アルミナ表面に付着するカップリング剤が多重層状をなし、機械強度が低下する。 また必要以上の使用はコストアップ要因となる。 良好なアミノシラン処理は予めアルミナとアミノシランを混合し、乾燥することにより得られる。

一方、アルミナに対してアミノシラン以外の表面処理剤を用いて処理を実施した場合、上述した酸無水物との接着性を増大させることはできない。

また、アミノシランで表面処理した上記電融アルミナ又は前記焼結アルミナは、目的とするエポキシ樹脂組成物中で、充填剤として機能する。

上記第２液中の酸無水物は、エポキシ樹脂と反応して三次元架橋網目構造を形成し、高い機械的強度を付与させるために用いるものである。 このような酸無水物としては、４−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水添メチルナジック酸無水物などである。 これらの酸無水物は、上述のような三次元架橋網目構造を簡易に構成するとともに、アミノシランで表面処理されたアルミナと高い接着性を呈するようになる。 さらに、前記酸無水物は、アクリルゴムまたはＭＢＳゴムまたはシリコーンゴムをコアとし、外皮にアクリルゴムまたは架橋化ゴムのシェルを有するコア−シェルゴムを分散した改質酸無水物として構成することもできる。

また、上記第２液中の硬化促進剤は、第三アミンまたは第四アンモニウム化合物、イミダゾール、アルカリ金属アルコキシドなどが適しているが、これらに限定されるものではない。

次に、上述のようにして得た第１液及び第２液を配合及び必要に応じて混合するとともに、加熱硬化させることによって、目的とするエポキシ樹脂組成物を得る。 なお、加熱硬化は１段の処理で行うこともできるし、多段の処理で行うこともできる。 すなわち、１次硬化の後、２次硬化を行うなどの方法を採用することができる。

なお、上述した配合及び硬化を、上述した第１液及び第２液からなるエポキシ樹脂組成物製造用液の特徴である自動加圧ゲル化法を用いて行うこともできる。 この方法は、所定の注入装置から上記第１液及び第２液を所定の金型内に充填し、この金型内で加熱硬化させてエポキシ樹脂組成物を自動的かつ連続的に得る方法である。 この場合でも、前記アルミナと前記酸無水物との混合を、エポキシ樹脂を含む液(第１液)とは別の液(第２液)中で実施しているので、前記エポキシ樹脂を含む液の粘度が極端に高くなって前記注入装置から金型への仕込み作業に多大な時間を要するということがなくなる。

以上のようにして得たエポキシ樹脂組成物は、内部にアルミナを含んでいるので、ＳＦ _６ガスが分解することによって生成されるＨＦガスなどに対して高い耐性を示すようになる。 したがって、前記エポキシ樹脂組成物を含む絶縁物は、耐ＳＦ _６ガス絶縁物として良好に機能する。 また、上記エポキシ樹脂組成物をコーティング剤として構成することもできる。 この場合、前記コーティング剤で所定の絶縁物をコーティングすることによって、耐ＳＦ _６ガス用部品を得ることができる。

なお、上記絶縁物及び部品を用いることによって、耐ＳＦ _６ガス絶縁開閉装置などの、ＳＦ _６ガスに対して耐性を呈する実用機を製造することができる。

次に、実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。 なお、本実施例では自動加圧ゲル化方法を用いることなく、汎用の硬化方法に基づいて目的とするエポキシ樹脂組成物を得た。

（実施例１〜４）
最初に、エポキシ樹脂としてエピコート＃８２８（ビスフェノールＡタイプ、エポキシ当量１９０、ジャパンエポキシ製）、アルミナとして平均粒径１３μｍのαアルミナを用いて第１液を調整した。 次いで、平均粒径１３μｍのαアルミナにＴＳＬ８３３１（３−アミノプロピルトリエトキシシラン、ＧＥ東芝シリコーン製）の２０ｗｔ％メタノール溶液を添加、ヘンシェルミキサーで１時間混合後、１００℃で乾燥し、前記αアルミナの表面に対してアミノシラン処理を実施した。 次いで、このようにしてアミノシラン処理されたαアルミナに、酸無水物としてＨＮ２２００（４−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、日立化成製）、及び硬化促進剤としてＤＹ０６４（トリス（ジアミノメチル）フェノール、ハンツマン製）を添加して第２液を得た。

なお、第２液を調整する際の、αアルミナに対するアミノシラン溶液の添加量を０．１重量％、１重量％、３重量％、及び５重量％と順次に変化させて実施例１〜４とした。

次いで、上記第１液及び第２液を混合し、１２０℃に予熱した型に注形して０．５Ｔｏｒｒで２０分間真空脱泡した。 型の中で１２０℃×１．５時間の一次硬化を行ない、離型後、１５０℃×１５時間の二次硬化を行なった。 このようにして得たエポキシ樹脂組成物に対して、ガラス転移温度、引張強度、曲げ強度及び破壊靭性値などの諸特性を調べて評価した。 結果を表１に示す。

（比較例１）
第２液を調整する際に、アミノシラン処理していないαアルミナを用いた以外は、実施例１〜４と同様にしてエポキシ樹脂組成物を作製した。 次いで、このようにして得たエポキシ樹脂組成物に対して、実施例同様に、ガラス転移温度、引張強度、曲げ強度及び破壊靭性値などの諸特性を調べて評価した。 結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例で得たエポキシ樹脂組成物は、比較例で得たエポキシ樹脂組成物に比較して、アミノシラン処理したαアルミナを含む第２液を用いて前記エポキシ樹脂組成物を作製していることより、引張強度、曲げ強度及び破壊靱性を勘案した総合的な機械的強度において、優れていることが分かる。

（比較例２）
ＴＳＬ８３３１（３−アミノプロピルトリエトキシシラン、ＧＥ東芝シリコーン製）に代えて、ＴＳＬ８３５０（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ＧＥ東芝シリコーン製）２０ｗｔ％メタノール溶液を１％添加してαアルミナの表面処理を実施した以外は、実施例と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。 次いで、このようにして得たエポキシ樹脂組成物に対して、実施例同様に、ガラス転移温度、引張強度、曲げ強度及び破壊靭性値などの諸特性を調べて評価した。 結果を表２に示す。

なお、表２においては、本比較例に対して、同じ量のアミノシランを用いて表面処理を実施した実施例２の結果を対比して示している。

表２から明らかなように、第２液中のアルミナに対して、アミノシランに代えてグリシドキシシランを用いて表面処理を実施した場合は、引張強度、曲げ強度及び破壊靭性値のいずれの機械的特性においても劣化していることが判明した。

（実施例５〜７）
最初に、エポキシ樹脂としてエピコート＃８２８（ビスフェノールＡタイプ、エポキシ当量１９０、ジャパンエポキシ製）及びＥＯＣＮ−１０３Ｓ（ｏ−クレゾールノボラックタイプ、エポキシ当量２１５、日本化薬製）、アルミナとして平均粒径１３μｍのαアルミナを用いて第１液を調整した。 次いで、平均粒径１３μｍのαアルミナにＳＨ６０２６（３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランのメタノール溶液、東レ・ダウコーニング製）を１ｗｔ％添加、ヘンシェルミキサーで１時間混合後、１００℃で乾燥し、前記αアルミナの表面に対してアミノシラン処理を実施した。

次いで、このようにしてアミノシラン処理されたαアルミナに、酸無水物としてＨＮ５５００（メチルＨＨＰＡ、日立化成製）にコアシェルゴム粒子スタフィロイドＡＣ−３３５５（アクリル系コアシェルゴム、武田薬品工業製）及び硬化促進剤としてＤＹ０６４（トリス（ジアミノメチル）フェノール、ハンツマン製）を添加して第２液を得た。

なお、第２液を調整する際の、アミノシラン処理αアルミナの含有量を２００重量部、２５０重量部、及び３００重量部と順次に変化させて実施例５〜７とした。

次いで、上記第１液及び第２液を混合し、１２０℃に予熱した型に注形して０．５Ｔｏｒｒで２０分間真空脱泡した。 型の中で１２０℃×１．５時間の一次硬化を行ない、離型後、１５０℃×１５時間の二次硬化を行なった。 このようにして得たエポキシ樹脂組成物に対して、ガラス転移温度、引張強度、曲げ強度及び破壊靭性値などの諸特性を調べて評価した。 結果を表３に示す。

（比較例３）
第２液を調整する際に、アミノシラン処理していないαアルミナを用いた以外は、実施例５〜７と同様にしてエポキシ樹脂組成物を作製した。 次いで、このようにして得たエポキシ樹脂組成物に対して、実施例同様に、ガラス転移温度、引張強度、曲げ強度及び破壊靭性値などの諸特性を調べて評価した。 結果を表３に示す。

表３から明らかなように、実施例５〜７で得たエポキシ樹脂組成物は、比較例３で得たエポキシ樹脂組成物に対して、アミノシラン処理したαアルミナを含む第２液を用いて前記エポキシ樹脂組成物を作製していることより、引張強度、曲げ強度及び破壊靭性値のいずれの機械的特性においても優れていることが判明した。

以上、本発明について具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。