JP3896529B2 - エポキシ樹脂注型用組成物 - Google Patents

Description

本発明は充填剤としてカルサイトおよびウォラストナイトを含有し、そして特に電気または電子部品、そして中でも電気点火コイル（電気イグニションコイル）をコーティングまたは封入するための使用に適しているエポキシ樹脂注型用組成物に関するものである。
電気または電子部品をコーティングまたは封入するためのエポキシ樹脂注型用組成物は公知である。ＥＰ−Ａ−０３４８１９３は特に点火コイルを封入するための無機充填剤およびさらに特にコイルおよび巻線の腐食を防ぐためのポリエーテルポリオールを配合したエポキシ樹脂注型用組成物を開示している。しかしながら、ポリエーテルポリオールはエポキシ樹脂注型用組成物のガラス転移温度（Ｔｇ値）を低下させる欠点を有する。
ＤＥ−ＯＳ３２２９５５８は、電気部品を含浸または注型するためのチョーク配合エポキシ樹脂注型用組成物を開示している。しかしながら、硬化したエポキシ樹脂注型用組成物はより高いＴｇ値を有し、それらはしばしばあまりにも脆く、そして温度衝撃試験に暴露された場合にそれらに与えられた要求に適合しない。さらに、それらは毒物学上の問題を導き得る芳香族および環状脂肪族エポキシ樹脂のブレンドを含有する。
充填剤として石英粉末およびポリエーテルポリオールを含有するＥＰ−Ａ−０５４０４６７に開示されたエポキシ樹脂注型用組成物はまた、温度衝撃試験に暴露された場合、要求に適合しない。
驚くべきことに、芳香族グリシジルエーテルをベースとするエポキシ樹脂注型用組成物の上記欠点はこの組成物にカルサイト（方解石）およびウォラストナイト（ケイ灰石）を特定量で含有する充填剤混合物を添加することにより回避され得ることが今見出された。
従って、本発明の目的は、
（ａ）分子あたり平均１個より多いグリシジルエーテル基を含有する液体芳香族グリシジルもしくはβ−メチルグリシジルエーテルまたはいくつかの芳香族グリシジルもしくはβ−メチルグリシジルエーテルの液体混合物、
（ｂ）グリシジルエーテルのための１種または１種より多い酸硬化剤、
（ｃ）硬化促進剤、
（ｄ）成分（ａ）および（ｂ）を基準として４０ないし６０重量％の量でのカルサイトおよびウォラストナイトを含有する充填剤混合物、および任意成分として、
（ｅ）エポキシ樹脂注型用組成物のための慣用の添加剤からなるエポキシ樹脂注型用組成物を提供することである。
適当な成分（ａ）は全ての芳香族グリシジルまたはβ−メチルグリシジルエーテルならびにいくつかの芳香族グリシジルまたはβ−メチルグリシジルエーテルの混合物であるが、ただしそれらは約５０℃までの温度で液体のままである。このことは、液体混合物が成分（ａ）のために得られ、そして該混合物におけるグリシジル化合物が分子中に平均１個より多いグリシジル基を含有するならば、液体および固体グリシジルまたはβ−メチルグリシジルエーテルの混合物ならびにモノ−およびジ（β−メチル）グリシジルエーテルまたはモノ−およびポリ（β−メチル）グリシジルエーテルの混合物を使用することが可能であることを意味する。
そのようなグリシジルエーテルは公知であり、そして例えば少なくとも１個または１種より多い遊離フェノール性ヒドロキシル基を有する化合物をエピクロロヒドリンまたはβ−メチルエピクロロヒドリンとアルカリ条件下または酸触媒の存在下、そして引き続くアルカリとの処理により製造され得る。
このタイプのグリシジルエーテルは単核フェノール、典型的にはフェノール、２−メチルフェノール、４−第三ブチルフェノール、レゾルシノールまたはヒドロキノンから典型的に誘導されるか、またはそれらは多核フェノール、典型的にはビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジブロモ−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ならびにアルデヒド、典型的にはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、クロラールまたはフルフルアルデヒドとフェノール例えばフェノールとの、または核において１もしくは１より多い塩素原子または１もしくは１より多い炭素原子数１ないし９のアルキル基で置換されたフェノール、例えば４−クロロフェノール、２−メチルフェノールまたは４−第三ブチルフェノールとの縮合により、またはジスフェノール、例えば上記タイプのものとの縮合により製造され得るノボラックに基づいている。
新規エポキシ樹脂注型用組成物のために、１ないし１０当量／ｋｇのエポキシ含有量を有するグリシジルエーテルを使用することが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂注型用組成物の成分（ａ）は好ましくはビスフェノールＡの液体ジグリシジルエーテルまたはビスフェノールＦの液体ジグリシジルエーテルである。
適当な成分（ｂ）は通常ポリカルボン酸およびそれらの無水物、典型的には脂肪族ポリカルボン酸、例えばマレイン酸、シュウ酸、コハク酸、ノニル−もしくはドデシルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸または二量化もしくは三量化リノール酸、環状脂肪族ポリカルボン酸、例えばテトラヒドロフタル酸、メチレネドメチレンテトラヒドロフタル酸、ヘキサクロロエンドメチレンテトラヒドロフタル酸、４−メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸または４−メチルヘキサヒドロフタル酸または芳香族ポリカルボン酸、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸またはベンゾフェノン−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸、ならびに上記ポリカルボン酸の無水物である。
新規エポキシ樹脂注型用組成物の成分（ｂ）は好ましくはポリカルボン酸無水物である。
特に、新規エポキシ樹脂注型用組成物の成分（ｂ）は環状脂肪族ポリカルボン酸無水物である。
硬化剤（ｂ）の量は該硬化剤の化学的性質および硬化性混合物および硬化された製品の所望の特性に依存するであろう。典型的にはカルボキシル基または無水物基０．４ないし１．１当量がグリシジルエーテル（ａ）１エポキシ当量あたり使用される。
適当な硬化促進剤（ｃ）は典型的には第三アミンまたはそれらの塩、例えば２，４，６−トリス（ジメチルアミノエチル）フェノールおよびその他のマンニッヒ塩基、Ｎ−ベンジルジメチルアミンおよびトリエタノールアミン、イミダゾール、例えば１−メチルイミダゾール、第四アンモニウム塩、例えばベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、アルカリ金属アルコキシドまたはホスホニウム塩、例えばテトラフェニルホスホニウムブロミドである。
本発明のエポキシ樹脂注型用組成物の成分（ｃ）は好ましくは第三アミン、第四アンモニウム塩、イミダゾールまたはホスホニウム塩である。
その純粋な形態において、充填剤として本発明のエポキシ樹脂注型用組成物に使用されるカルサイトは無色透明結晶からなり、そして種々の粒度で市販のものが利用可能である。本発明のエポキシ樹脂注型用組成物は１０μｍ未満の粒度を有するカルサイトを含有することが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂注型用組成物においてその他の充填剤として使用されるウォラストナイトは針状形状で、かつミクロン範囲の粒度を有する次式：Ｃａ₃〔Ｓｉ₃Ｏ₉〕で表される天然に生じるケイ酸カルシウムである。人工的に製造されたウォラストナイトもまた針状形状である。ウォラストナイトは例えばオイ・パルテックから市販されて利用できる。
新規エポキシ樹脂注型用組成物の充填剤混合物（ｄ）は好ましくは２５μｍ未満の粒度を有する。より好ましくは、この充填剤混合物（ｄ）は２０μｍ未満の粒度を有する。
新規エポキシ樹脂注型用組成物に添加されてもよい、エポキシ樹脂注型用組成物のための慣用の添加剤（ｅ）は、その他の充填剤、例えば石英粉末、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、その他のケイ酸カルウシウム、マイカ、ガラス繊維、ガラス粉末またはドロマイト、顔料または染料、例えば酸化チタン、カーボンブラックまたは黒色酸化鉄（鉄黒）、難燃剤、チオキソトロープ剤、流れ調整剤、例えばシリコーン、シリコーン油、ワックスまたはステアレート、離型剤としての用途をも見出すいくつかのもの、例えばγ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、酸化防止剤または光安定剤であり、本発明のエポキシ樹脂注型用組成物における添加剤の量は成分（ａ）および（ｂ）を基準として全部で１０重量％より多くない。
新規エポキシ樹脂注型用組成物の成分（ｅ）は好ましくは第四有機アンモニウム塩により変性されたシート状シリケート、より詳しくは鉱物性クレイベントナイトをベースとするもの、ＮＬケミカルズにより供給される登録商標ベントンとして市販されて利用可能であるものである。
新規エポキシ樹脂注型用組成物は公知混合集成装置、典型的には攪拌機、混練機（ニーダー）またはロールミルで各成分を混合することにより慣用の方法で製造され得る。
本発明のエポキシ樹脂注型用組成物は非常に良好な含浸性ならびに析出防止性（antideposition）および脱気特性を有する。新規エポキシ樹脂注型用組成物で封入された点火コイルは典型的には２次コイルの細かい（細い）ワイヤ巻きの優れた含浸を示す。
新規エポキシ樹脂注型用組成物は加熱により公知方法で硬化され得る。加熱段階はまた、段階的に行われ得る。硬化は通常８０ないし２００℃、好ましくは１００ないし１８０℃の温度範囲に加熱することにより行われる。
十分に硬化された新規エポキシ樹脂注型用組成物で封入された部品は、特に耐久性試験および温度衝撃試験における熱老化に対する高い耐性および良好な引裂抵抗により区別される。
熱的および機械的応力に対するそれらの優れた安定性により、十分に硬化された新規エポキシ樹脂注型用組成物は真空注型用樹脂技術における使用、そしてさらには電気または電子部品の封入に特に適している。
従って、本発明はまた、電気または電子部品を封入するため、特に例えば電気点火コイルを封入するために新規エポキシ樹脂注型用組成物の使用に関するものである。
実施例１
ビスフェノールＡの液体ジグリシジルエーテル（エポキシ価５．２ないし５．４当量／ｋｇ；粘度１０００ないし１２００ｍＰａ・ｓ）３４．１５ｇ、シリコーン油（シリコーンＳＨ５５００，東レ株式会社により供給される）０．０５ｇ、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン〔シラン（登録商標）Ａ−１８７，ユニオンカーバイドケミカルズにより供給される）０．３ｇおよび黒色酸化鉄０．５ｇを混合する。この混合物に、充填剤として粒度５−７μｍ、密度５０％を有するカルサイト（ユーラバイス，ゲルプズィーゲル，ウルメル・フュルストッフフェルトリープにより供給される）２４．９ｇおよびベントン（登録商標）ＳＤ−２（第四有機アンモニウム塩により変性されたベントナイト，ＮＬケミカルズにより供給される）０．１ｇを増量および攪拌しながら添加する。充填されたエポキシ樹脂をメチルヘキサヒドロフタル酸無水物２８．８３ｇおよび１−メチルイミダゾール０．１７ｇとブレンドすると以下の特性を有する注型用樹脂としての低粘性反応樹脂組成物（ＲＲＣ）が得られる：
６０℃での粘度（ＤＩＮ１６９４５）＝５００ｍＰａ・ｓ
９０℃でのゲル化時間（ＤＩＮ１６９４５）＝６０分。
点火コイルを注型用樹脂で封入する前に、それらを１００℃以上まで少なくとも２時間にわたり予備加熱し、そして次に１ｍｂａｒで２分間脱気する。ＲＲＣを６０℃および１ｍｂａｒで貯蔵容器中で脱気する。点火コイルを次に４ｍｂａｒでの真空注型法により公知方法で封入する。引続き、点火コイルの封入はオーブン内で最初９０℃で１．５時間、次に１２０℃で２時間硬化される。そのようにして得られる成形品は以下の特性を有する：
ガラス転移温度（ＤＳＣ^*）＝１３５−１４０℃
曲げ強さ（ＩＳＯ１７８）＝９０Ｎ／ｍｍ²
弾性率（ＩＳＯ１７８）＝７６００Ｎ／ｍｍ²
曲げ伸び（ＩＳＯ１７８）＝１．４％
線膨張率（ＴＭＡ^**）＝４０ｐｐｍ／Ｋ
^*）ＤＳＣ＝示差式走査熱量計
^**）ＴＭＡ＝熱力学的分析
十分に硬化された注型用樹脂で封入された点火コイルは以下の試験を耐える：
−４０℃ないし１２０℃で１時間、および１２０℃ないし−４０℃で１時間を４００サイクル、すなわち８００時間に及ぶ温度衝撃試験。
１０００時間以上に及ぶ１４０℃の周囲温度での耐久性試験。
十分に硬化された注型用樹脂で封入された点火コイルが切断され、そして切断面が磨かれるならば、１次および２次コイルの巻線が注型用樹脂で完全に含浸されていることが見出される。
実施例２
ビスフェノールＦの液体ジグリシジルエーテル（エポキシ価５．５ないし５．８当量／ｋｇ）３４．１５ｇ、シリコーン油（シリコーンＳＨ５５００，東レ株式会社により供給される）０．０５ｇ、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン０．３ｇおよび黒色酸化鉄０．５ｇを混合する。この混合物に、充填剤として粒度５ないし７μｍを有するカルサイト（ユーラバイス）２４．９ｇ、ウォラストナイトＦＷ２００ ４０．０ｇおよびベントン（登録商標）ＳＤ−２ ０．１ｇを増量および攪拌しながら添加する。充填されたエポキシ樹脂をメチルヘキサヒドロフタル酸無水物２９．８２ｇおよび１−メチルイミダゾール０．１８ｇとブレンドすると以下の特性を有する注型用樹脂としての低粘性反応樹脂組成物が得られる：
６０℃での粘度（ＤＩＮ１６９４５）＝３５０ｍＰａ・ｓ
９０℃でのゲル化時間（ＤＩＮ１６９４５）＝５５分。
実施例１で用いた一般的方法に従って点火コイルを注型用樹脂で封入する。そのようにして得られる成形品は以下の特性を有する：
ガラス転移温度（ＤＳＣ）＝１３０−１３５℃
曲げ強さ（ＩＳＯ１７８）＝１００Ｎ／ｍｍ²
弾性率（ＩＳＯ１７８）＝７５００Ｎ／ｍｍ²
曲げ伸び（ＩＳＯ１７８）＝１．４％
線膨張率（ＴＭＡ）＝４０ｐｐｍ／Ｋ
注型用樹脂で封入された点火コイルは実施例１に記載の試験に耐え、そして巻線の完全な含浸を示す。
実施例３
ビスフェノールＡの液体ジグリシジルエーテル（エポキシ価５．２ないし５．４当量／ｋｇ）３４．１５ｇ、シリコーン油（シリコーンＳＨ５５００，東レ株式会社により供給される）０．０５ｇ、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン０．３ｇおよび黒色酸化鉄０．５ｇを混合する。この混合物に、充填剤として粒度５ないし７μｍを有するカルサイト（ユーラバイス）４０．０ｇ、ウォラストナイトＦＷ２００ ２４．９ｇおよびベントン（登録商標）ＳＤ−２ ０．１ｇを増量および攪拌しながら添加する。充填されたエポキシ樹脂をメチルヘキサヒドロフタル酸無水物２９．８２ｇおよび１−メチルイミダゾール０．１８ｇとブレンドすると以下の特性を有する注型用樹脂としての低粘性反応樹脂組成物が得られる：
６０℃での粘度（ＤＩＮ１６９４５）＝４００ｍＰａ・ｓ
９０℃でのゲル化時間（ＤＩＮ１６９４５）＝５５分。
実施例１で用いた一般的方法に従って点火コイルを注型用樹脂で封入する。そのようにして得られる成形品は以下の特性を有する：
ガラス転移温度（ＤＳＣ）＝１３０−１３５℃
曲げ強さ（ＩＳＯ１７８）＝１００Ｎ／ｍｍ²
弾性率（ＩＳＯ１７８）＝７５００Ｎ／ｍｍ²
曲げ伸び（ＩＳＯ１７８）＝１．４％
線膨張率（ＴＭＡ）＝４０ｐｐｍ／Ｋ
注型用樹脂で封入された点火コイルは実施例１に記載の試験に耐え、そして巻線の完全な含浸を示す。さらに、硬化された注型用樹脂組成物は沈降が全く見られず、そして充填剤は封入全体に均一に分散されている。これは封入の異なる部位から採取された試料の灰含有量を測定することにより見出され得る。
実施例４
ビスフェノールＡの液体ジグリシジルエーテル（エポキシ価５．２ないし５．４当量／ｋｇ）３４．４５ｇ、シリコーン油（シリコーンＳＨ５５００，東レ株式会社により供給される）０．０５ｇおよびチバ−ガイギーにより供給される登録商標アラルダイトＤＷ０１３７という名称で市販されて利用可能なカラーペースト０．５ｇを混合する。この混合物に、充填剤として粒度５ないし７μｍを有するカルサイト（ユーラバイス）４０．０ｇ、ウォラストナイトＦＷ２００ ２４．８ｇおよびベントン（登録商標）ＳＤ−２ ０．１ｇを増量および攪拌しながら添加する。充填されたエポキシ樹脂をヘキサヒドロフタル酸無水物２０．１８ｇ、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物８．６５ｇおよび１−メチルイミダゾール０．１７ｇとブレンドすると以下の特性を有する注型用樹脂としての低粘性反応樹脂組成物が得られる：
６０℃での粘度（ＤＩＮ１６９４５）＝４５０ｍＰａ・ｓ
９０℃でのゲル化時間（ＤＩＮ１６９４５）＝６０分。
実施例１で用いた一般的方法に従って点火コイルを注型用樹脂で封入する。そのようにして得られる成形品は以下の特性を有する：
ガラス転移温度（ＤＳＣ）＝１３５−１４０℃
曲げ強さ（ＩＳＯ１７８）＝９５Ｎ／ｍｍ²
弾性率（ＩＳＯ１７８）＝７６００Ｎ／ｍｍ²
曲げ伸び（ＩＳＯ１７８）＝１．４％
線膨張率（ＴＭＡ）＝４０ｐｐｍ／Ｋ
十分に硬化された注型用樹脂で封入された点火コイルは以下の試験に耐える：
−４０℃ないし１２０℃で１時間、および１２０℃ないし−４０℃での１時間を６００サイクル、すなわち１２００時間に及ぶ温度衝撃試験。
１０００時間以上に及ぶ１４０℃の周囲温度での耐久性試験。
十分に硬化された注型用樹脂で封入された点火コイルを切断し、そして切断面を磨いた場合、１次および２次コイルの巻線はが注型用樹脂で完全に含浸されていることが見出される。十分に硬化された注型用樹脂組成物は、成形品の異なる試料の灰含有量の測定により見出され得るように、充填剤の均一な分散を示す。

Claims (10)

1. （ａ）分子あたり平均１個より多いグリシジルエーテル基を含有する液体芳香族グリシジルもしくはβ−メチルグリシジルエーテルまたはいくつかの芳香族グリシジルもしくはβ−メチルグリシジルエーテルの液体混合物、
   （ｂ）グリシジルエーテルのための１種または１種より多い酸硬化剤、
   （ｃ）硬化促進剤、
   （ｄ）成分（ａ）および（ｂ）を基準として４０ないし６０重量％の量でのカルサイトおよびウォラストナイトを含有する充填剤混合物、および任意成分として、
   （ｅ）エポキシ樹脂注型用組成物のための慣用の添加剤からなるエポキシ樹脂注型用組成物。
2. 成分（ａ）がビスフェノールＡの液体ジグリシジルエーテルまたはビスフェノールＦの液体ジグリシジルエーテルである請求項１記載のエポキシ樹脂注型用組成物。
3. 成分（ｂ）がカルボン酸無水物である請求項１記載のエポキシ樹脂注型用組成物。
4. 成分（ｂ）が環状脂肪族カルボン酸無水物である請求項１記載のエポキシ樹脂注型用組成物。
5. 成分（ｃ）が第三アミン、第四アンモニウム塩、イミダゾールまたはホスホニウム塩である請求項１記載のエポキシ樹脂注型用組成物。
6. 充填剤混合物（ｄ）が２５μｍ未満の粒度を有する請求項１記載のエポキシ樹脂注型用組成物。
7. 充填剤混合物（ｄ）が２０μｍ未満の粒度を有する請求項１記載のエポキシ樹脂注型用組成物。
8. 成分（ｅ）が第四有機アンモニウム塩により変性されたシート状シリケートを含有する請求項１記載のエポキシ樹脂注型用組成物。
9. 電気または電子部品の封入における請求項１記載の組成物の使用。
10. 電気点火コイルの封入における請求項１記載の組成物の使用。