# 自動加圧ゲル化プロセスと従来の鋳造との比較

> ソース: https://voltgrids.com/ja/blog/automatic-pressure-gelation-process-vs-conventional-casting/
> Published: 2026-03-29T05:07:49+00:00
> Modified: 2026-05-14T02:27:26+00:00
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## 概要

エポキシ樹脂絶縁のための自動加圧ゲル化と従来のキャスティングの技術的な違いをご覧ください。このガイドでは、APGプロセスがどのように内部の空隙をなくし、長期的な誘電信頼性を確保し、高圧開閉器の厳しい部分放電規格を満たすかを説明します。.

## Media

- YouTube: https://youtu.be/qNq2nXUEB9c
- SoundCloud: https://soundcloud.com/bepto-247719800/automatic-pressure-gelation/s-zjFCldN8pOC?si=b43c77fc664d4079ba7cd60cba556008&utm_source=clipboard&utm_medium=text&utm_campaign=social_sharing

## 記事

![APG クランプユニット](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-Clamping-Units-1024x384.jpg)

APG クランプユニット

## はじめに

成形された絶縁部品は、外から見るとどれも同じように見えます。35kVのスイッチギアが25年間確実に動作するか、2年目の部分放電試験で不合格になるかを決定する、本当の違いは目に見えません。それは材料の内部、ミクロのレベルで空隙という形で存在します。.

**鋳造に使用される製造工程 [エポキシ樹脂](https://voltgrids.com/ja/blog/apg-epoxy-resin-properties-for-high-voltage-insulation/) 自動加圧ゲル化(APG)は、測定可能なすべてのパラメータにおいて、従来の鋳造よりも優れています。.**

成形断熱材を指定する電気エンジニアや、サプライヤーの能力を評価する調達マネージャーにとって、APGと従来の鋳造のプロセスの違いを理解することは、オプションではありません。目視検査に合格しても、制御されていないオープン・ポア法で鋳造された部品は、システムに通電した瞬間に部分放電源となる内部ボイドを持つ可能性があります。.

この記事では、中電圧絶縁の選択とサプライヤーの認定に直接影響する、両製造プロセスの厳密な技術比較を提供します。.

## 目次

- [成形断熱材のAPGと従来の鋳造プロセスとは？](#what-are-apg-and-conventional-casting-processes-for-molded-insulation)
- [ボイドコントロールと誘電性能における2つのプロセスの違いは？](#how-do-the-two-processes-differ-in-void-control-and-dielectric-performance)
- [成形断熱材を調達する際、製造工程の品質をどのように評価するか？](#how-to-evaluate-manufacturing-process-quality-when-sourcing-molded-insulation)
- [製造後、ボイドのない断熱材を保証する品質管理ステップとは？](#what-quality-control-steps-ensure-void-free-insulation-after-production)

## 成形断熱材のAPGと従来の鋳造プロセスとは？

![この詳細な写真は、成形断熱材の自動加圧ゲル化（APG）と従来の重力鋳造の根本的な違いを示しています。1つの部品が2つの研磨された断面として並んで示されている。左側（APG）は緻密で全く空隙がなく、正確な形状を示す。右側（重力鋳造）は、材料構造内の内部空隙とボイドを明らかにし、制御されていない収縮の結果を強調している。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-vs.-Gravity-Casting-Material-Structure-Comparison-1024x687.jpg)

APGと重力鋳造材料の構造比較

なぜ工程選択が重要なのかを理解するためには、まず、重要なゲル化段階で各製造方法の内部で何が起こっているかを正確に定義しなければならない。.

### 自動加圧ゲル化（APG）

APGは、高性能エポキシ樹脂絶縁用に特別に設計された、閉鎖型圧力アシスト鋳造プロセスである。工程順序は以下の通り：

1. **ミキシング：** エポキシ樹脂、無水物硬化剤、ATHフィラーは正確に計量され、真空下で混合され、溶存空気を排除する。
2. **注射をする：** 脱気された混合物は、制御された圧力下（通常3～6バール）で予熱されたスチール金型（80～120℃）に注入される。
3. **加圧ゲル化：** 圧力はゲル化段階を通して維持され、樹脂が架橋する際の体積収縮を補う。
4. **脱型：** 完全にゲル化した部分は8～15分で放出され、オーブンで後硬化される

**APGの主な技術パラメーター：**

- 射出圧力: 3-6 bar
- 金型温度：80～120
- 1部品あたりのサイクルタイム8～15分
- ボイド率< 0.1%
- 寸法公差：±0.1mm

### 従来の重力鋳造

従来の鋳造は、圧力をかけずに重力に頼って混合樹脂を金型キャビティに充填する：

1. **ミキシング：** 樹脂と硬化剤の混合 - 多くの場合、真空脱気なし
2. **注ぐ：** 混合物を手動または半自動で開放型または緩く閉じた型に流し込む。
3. **アンビエント・キュア** 室温または低温のオーブンで4～8時間かけて硬化させる。
4. **脱型：** 硬化した部品は取り除かれ、後加工が必要になることもある。

**従来の鋳造の主な技術的パラメータ：**

- 加圧：なし（重力のみ）
- 硬化温度：20～80
- 部品あたりのサイクルタイム4～8時間
- ボイド率0.5-3%
- 寸法公差：±0.5mm以上

構造上の違いは根本的なものだ：APGは、加圧された材料を連続的に供給することによって、ゲル化中の樹脂の収縮を補うが、従来の鋳造では、樹脂が最初に凝固する場所であればどこでも、収縮によるボイドが自由に形成される。.

## ボイドコントロールと誘電性能における2つのプロセスの違いは？

![成形断熱材の分割写真比較。左のパネルはAPG成形品の断面を示し、200倍の顕微鏡写真を挿入している。右のパネルは、従来の重力鋳造による対応する断面を示し、200倍の拡大インセットにより、多数の微細なボイドと収縮ギャップが確認され、材料密度の違いを示している。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-vs.-Gravity-Casting-Material-Density-Comparison-1024x687.jpg)

APGと重力鋳造の材料密度の比較

APGと従来の鋳造の性能差はわずかなものではありません。 [IEC 60270](https://webstore.iec.ch/publication/1210)[1](#fn-1) 部分放電の要件と、動作電圧で不合格となる要件がある。.

### 空洞形成の物理学

エポキシ樹脂の硬化中、樹脂は次のような過程を経る。 [体積収縮率は約2-5%](https://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy)[2](#fn-2). .従来の鋳造プロセスでは、この収縮によって、特に最後に凝固する箇所、一般的には部品の幾何学的中心部や厚い断面に微細なボイドが発生する。これらのボイドは、直径10ミクロンから数ミリメートルの範囲に及ぶ。.

高電圧電界中では、ボイドは容量性不連続面として振る舞う。ボイド内部の電界強度がボイドの耐圧を超えると（通常 [空気用 3 kV/mm](https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength)[3](#fn-3))、部分放電が起こる。PDが起こるたびに周囲のエポキシマトリックスが侵食され、完全な絶縁破壊が起こるまで空隙が徐々に拡大します。.

APGは、ゲル化の間中外圧を維持し、ボイドが核となる前に新鮮な樹脂を収縮ゾーンに強制的に送り込むことで、このメカニズムを排除します。.

### 頭から頭までの技術比較

| パラメータ | APGプロセス | 従来の鋳造 |
| ヴォイド・コンテンツ | < 0.1% | 0.5-3.0% |
| 部分放電レベル | < 5 pC | 20-200 pC |
| 絶縁耐力 | ≥ 18 kV/mm | 12-15 kV/mm |
| 寸法公差 | ±0.1mm | ±0.5mm |
| 表面仕上げ | 滑らかで、型がはっきりしている | 粗い、機械加工が必要 |
| サイクルタイム | 8～15分 | 4～8時間 |
| 達成可能な熱クラス | F (155°C) / H (180°C) | E (120°C) / B (130°C) |
| フィラー分布の均一性 | 高い均一性 | 変動（決済リスク） |
| 繰り返し精度（Cpk） | > 1.67 | < 1.0 |

### お客様のケース鋳造工程に起因する品質不良

あるEPCコントラクターのプロジェクト・エンジニアが、中東の24kV産業用変電所プロジェクトで絶縁不良が繰り返されたため、当社に連絡してきました。単価が大幅に安いサプライヤーから購入した3つのモールド絶縁部品が、次のような受入PD試験で不合格となりました。 1.2×Um/3U_m/sqrt=3. .これは真空脱ガスなしの従来の重力鋳造の明らかな特徴である。.

バッチごとに完全なIEC 60270 PDテストレポートが添付されたBeptoのAPG製造成形断熱材に切り替えた後、同じエンジニアはその後の2つのプロジェクトフェーズにわたって60のコンポーネントでPD不良がゼロであることを確認しました。プロジェクトの遅延、再試験、再調達を含む初期不良のコストは、2つのサプライヤーの価格差をはるかに上回りました。.

## 成形断熱材を調達する際、製造工程の品質をどのように評価するか？

![この写真は、国際的な調達監査員と東アジアのサプライヤー代表が協力して、APG成形断熱材工場の構造化された現地品質評価を実施し、ボイドのない材料品質を確保するためにバッチ試験証明書と工程文書を体系的に検証している様子です。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/Structured-APG-Quality-Evaluation-1024x687.jpg)

構造化されたAPG品質評価

APGが優れているという知識は、サプライヤーが実際にAPGを使用していることを確認できる場合にのみ有用である。実際には、多くのサプライヤーが、一貫したボイド・フリーの結果を出すための工程管理なしに、APG能力を主張している。以下に構造化された評価フレームワークを示す。.

### ステップ1：プロセス機器の検証

- **APGマシンの存在を確認する：** 圧力制御システムを備えた閉鎖金型射出設備の工場写真または監査証拠を要求する。
- **真空ミキシング能力をチェックする：** <0.1%のボイド含有量の場合、射出前の樹脂の真空脱気は譲れません。
- **金型の温度調節：** 安定したゲル化動態を得るためには、精密な金型加熱（±2℃）が必要である。

### ステップ2：プロセス文書のレビュー

- **工程管理計画（PCP）：** 各製品の射出圧力、金型温度、サイクルタイム、材料比率を記録する。
- **統計的工程管理（SPC）の記録：** 重要寸法におけるCpk > 1.67は、管理された製造工程を示す。
- **材料のトレーサビリティ：** 樹脂のバッチ番号は、受入検査記録から追跡可能でなければならない。

### ステップ3：バッチごとの要求試験認証

- **IEC 60270 部分放電試験：** でPD < 5 pC 1.2×Um/3U_m/sqrt=3 - デザイン・タイプ毎ではなく、バッチ毎でなければならない。
- **[IEC 60243 絶縁耐力](https://webstore.iec.ch/publication/1230)[4](#fn-4):** ≥ 製造サンプルで18kV/mm以上
- **[IEC 60112 CTIテスト](https://webstore.iec.ch/publication/529)[5](#fn-5):** ≥ 汚染にさらされた表面には ≧ 600V
- **寸法検査報告書：** 100% ゴー/ノーゴーゲージによる重要寸法チェック

### アプリケーション固有の評価基準

- **産業用MV開閉装置（12-24kV）：** 最小PD < 10 pC、CTI ≥ 400V、IP54エンクロージャ互換性
- **送電網／35kV変電所：** PD < 5 pC、BIL ≥ 185kV、完全な IEC 62271 タイプのテスト記録
- **再生可能エネルギーMV集：** 紫外線安定性樹脂、IEC 60068-2-14による熱サイクル試験
- **マリン／オフショア** IEC 60068-2-52に準拠した塩霧試験、疎水性表面処理確認済み
- **熱帯/高湿度環境：** 吸水率<0.1%、耐結露性試験

## 製造後、ボイドのない断熱材を保証する品質管理ステップとは？

![この詳細な専門的データ可視化チャートは、APG（自動加圧ゲル化）プロセスと従来の重力鋳造法によるエポキシ樹脂成形断熱材の主要な技術パラメータを比較しています。このチャートは、2つの主要セクションをチャートと棒グラフで並べて表示します：「VOID CONTENT (< 0.1% vs. 0.5-3.0%)」、「CYCLE TIME (8-15 Minutes vs. 4-8 Hours)」、「DIMENSIONAL TOLERANCE (±0.1mm vs. ±0.5mm+)」です。すべてのグラフには単位とデータラベルが明記されており、APGの技術的優位性を示しています。.](https://voltgrids.com/wp-content/uploads/2026/03/APG-vs.-Conventional-Gravity-Casting-Technical-Chart-1024x687.jpg)

APGと従来の重力鋳造のテクニカルチャート

APGプロセス設備が整っていても、ボイドのないアウトプットを実現するには、規律正しい工程内・出荷品質管理が必要である。これらは、信頼できるサプライヤーと、単にAPG能力を謳うだけのサプライヤーを分ける、譲れないチェックポイントである。.

### 生産品質管理チェックリスト

1. **入庫検査** - 樹脂の粘度、硬化剤の反応性、フィラーの含水率を製造前に確認する。
2. **真空脱気の検証** - 注入前の真空レベル（< 1 mbar）と保持時間を確認し、トレーサビリティのためにデータを記録する。
3. **噴射圧モニタリング** - 各ショット中のリアルタイム圧力ロギング；±0.3barを超える偏差はプロセスホールドのトリガーとなる
4. **金型温度の検証** - 熱電対データをサイクルごとに記録；金型表面全体の温度均一性±2
5. **第一条検査（FAI）** - 各生産バッチの最初の部品について、完全な寸法およびPDテストを実施。
6. **発信PDテスト** - 100% PDテスト 1.2×Um/3U_m/sqrt=3 出荷前リリース

### 避けるべき品質管理の一般的な失敗

- **真空脱気をスキップする** 公称「APG」部品のボイド率上昇の最も一般的な原因であるサイクルタイムの短縮
- **熟成した樹脂バッチを再利用する** ポットライフを超える - 粘度の上昇、金型充填の完全性の低下、収縮ボイドの発生
- **金型のメンテナンスが不十分** - 金型表面の摩耗は、バリ、寸法の狂い、内部の空隙を覆い隠す表面欠陥の原因となる。
- **型式試験証明書をバッチ証拠として受け入れる** - 何年も前に行われた試作品の型式試験は、今日の製造品質を証明するものではない。

### バイヤーの受入検査手順

| テスト | 方法 | 合格基準 |
| 部分放電 | IEC 60270 | で < 5 pC 1.2×Um/3U_m/sqrt=3 |
| 絶縁耐力 | IEC 60243 | ≥ 18 kV/mm |
| 絶縁抵抗 | IEC 60167 | > 2.5kV DCで1000MΩ以上 |
| 目視検査 | IEC 60068-2-75 | クラック、ボイド、表面トラッキングはゼロ |
| 寸法チェック | 図面公差 | クリティカルフィットで±0.1mm |

## 結論

APGと従来の鋳造のどちらを選択するかは、調達の好みではなく、システム内のすべての高圧絶縁部品の誘電完全性、耐用年数、安全マージンを直接左右する決定です。APGの加圧、ボイドフリー製造プロセスは、従来の鋳造では基本的に対応できない、測定可能なほど優れた部分放電性能、寸法安定性、熱クラス能力を提供します。.

**あらゆるMV用途に成形断熱材を指定する場合、部品の背後にあるプロセスは部品そのものと同じくらい重要です。常にAPG能力を検証し、バッチレベルのPD証明書を要求し、品質管理文書をオプションの追加ではなく、必須の納品物として扱います。.**

## APGプロセスと従来の鋳造についてのFAQ

### **Q: なぜAPGは中電圧絶縁において従来の鋳造よりも低い部分放電レベルを生み出すのですか？**

**A:** APGはゲル化中も射出圧力を維持し、PDの開始点となる収縮ボイドを排除する。従来の鋳造では、ボイドが自由に形成されるため、APGで製造された部品に比べてPDレベルが10～40倍高くなる。.

### **Q: サプライヤーが従来の鋳造ではなく、純粋にAPGを使用していることを確認するにはどうすればよいですか？**

**A:** 閉鎖金型APG射出装置の工場監査写真、真空混合記録、バッチごとのIEC 60270 PD試験報告書、および重要寸法でCpk > 1.67を示すSPCデータを要求する。.

### **Q: エポキシ樹脂の断熱材の場合、APGと従来の鋳造ではどの程度の空隙率が得られますか？**

**A:** APGは、適切な真空脱気と圧力制御により、0.1%以下のボイド含有率を達成します。従来の重力鋳造では、部品形状や樹脂システムにもよりますが、通常0.5～3%のボイドが発生します。.

### **Q: APG成形断熱材は、従来鋳造されていた代替品よりもかなり高価ですか？**

**A:** APGコンポーネントは、それなりの単価プレミアムを伴うが、PDの故障、現場での交換、計画外の停止がなくなることで、ライフサイクルコストを大幅に削減できる。.

### **Q: 35kVの変電所用途に使用されるAPG成形断熱材には、どのような認証が必要ですか？**

**A:** IEC 60270 PD試験（< 5 pC）、IEC 60243絶縁耐力（≥ 18 kV/mm）、IEC 60112 CTI（≥600V）、および完全なIEC 62271型式試験記録が必要。すべての証明書は、過去のプロトタイプではなく、現在の生産バッチを参照する必要があります。.

1. “「IEC 60270：高電圧試験技術-部分放電測定」、, `https://webstore.iec.ch/publication/1210`. .部分放電試験方法および許容しきい値を定義する国際規格。エビデンスの役割: 標準; 出典の種類: 標準.サポート：IEC 60270 部分放電要件。. [↩](#fnref-1_ref)
2. “「エポキシ」、, `https://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy`. .硬化収縮率を含むエポキシ樹脂特性の概要。エビデンスの役割：材料特性; 出典の種類：研究.サポート：約2-5%の体積収縮。. [↩](#fnref-2_ref)
3. “「絶縁耐力」、, `https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength`. .一般的な絶縁ガスの典型的な絶縁破壊電圧を示す。エビデンスの役割：技術パラメータ; 出典の種類：研究.サポート空気の場合3 kV/mm。. [↩](#fnref-3_ref)
4. “「IEC 60243-1：絶縁材料の電気的強度-試験方法」、, `https://webstore.iec.ch/publication/1230`. .固体絶縁体の絶縁耐力を評価するための標準手順を規定する。エビデンスの役割：標準; 出典の種類：標準.サポート：IEC 60243 絶縁耐力。. [↩](#fnref-4_ref)
5. “「IEC 60112：固体絶縁材料の耐力指数および比較トラッキング指数の測定方法」、, `https://webstore.iec.ch/publication/529`. .耐トラッキング性の標準的な試験方法を概説している。エビデンスの役割：標準; 出典の種類：標準.サポート：IEC 60112 CTI試験。. [↩](#fnref-5_ref)