CN1158353C - 开关装置 - Google Patents

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Abstract

一种开关装置，将尼龙6或尼龙6系混合物为35～50重量%、强化材料为15～25重量%、氢氧化镁为30～40重量%的有机无机复合成分构成的成形品的绝缘构成物用于外壳。也可使用尼龙6或尼龙6系混合物为35～45重量%、强化材料为15～25重量%、氢氧化镁为30～40重量%、无机物为5～15重量%的有机无机复合成分，无机物也可用烧结粘土及硅灰石。本发明可降低构成开关装置的成形品的尺寸变化率，同时提高成形品的刚性和蠕变性。可减轻成形品的变形，表面光泽好，不易受伤。

Description

开关装置
技术领域
本发明涉及通过绝缘结构物的成形品构成其一部的开关装置。尤其涉及成形品具有高刚性、高强度，能保持开关装置断路后的绝缘性、难燃性，成形品变形少、表面光泽佳、不易受伤的开关装置。
背景技术
在特开平8-171847号公报中公开了一种使用了成形品的开关装置，包含45～80重量％的尼龙6、15～50重量％的氢氧化镁、5～40重量％的玻璃纤维的成分。
虽然使用了含上述成分的成形品的开关装置具有所需的刚性、强度和所需的蠕变性、开关装置断路后的绝缘性、难燃性等，但仍存在成形后尺寸变化、产品合格率低、得到的成形品刚性低(虽然低，但仍可满足上述所需的刚性)、难以实现该成形品的更加小型和薄型化、以及得到的成形品蠕变性差(虽差，但仍可满足上述所需的蠕变性)的问题。造成这种尺寸变化、刚性低以及蠕变性差的主要原因估计是因为尼龙6是吸湿性树脂，成形后从大气中吸收了水分等。
已知刚成形后的成形品吸收大气中的水分等而导致尺寸变化，且该尺寸变化的变化比率与成形品的保管状态和季节等外因有关。另外，在组装制作开关装置时所用的成形品其成形与开关装置的组装是在不同场所进行的，为了提高作业效率，通常是在成形后几个小时～几周后用于组装。从而，在成形后几个小时～几周的短时间内，如果成形品的外形尺寸发生较大变化，尤其当该变化超过允许范围时，该成形品就不能再作为组装用的部件使用，会对由于开关装置的组装效率导致的生产不良率造成影响。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题，目的在于通过用特定的比例分配有机无机复合成分中所含的尼龙6或尼龙6基合金、强化材料、氢氧化镁，来提供一种由断路后的绝缘性高、成形后的尺寸变化小、生产不良率低的绝缘构成物的成形品构成其一部分的开关装置，其目的还在于提供一种由开关装置断路后具有绝缘性和难燃性、同时成形后刚性高及耐蠕变性佳的绝缘构成物的成形品构成其一部分的开关装置。
本发明的目的还在于通过用特定的比例分配有机无机复合成分中所含的尼龙6或尼龙6基合金、强化材料、氢氧化镁、及能够抑制强化材料定向的无机物，来提供一种由成形后的尺寸变化更小、生产不良率更低、成形后刚性更高及耐蠕变性更佳的绝缘构成物的成形品构成其一部分的开关装置。
本发明的目的还在于，提供一种由表面光泽好、不易受伤的绝缘构成物的成形品构成其一部分的开关装置。
本发明的开关装置由含有35～40重量％的尼龙6或尼龙6基合金、20～25重量％的强化材料、30～35重量％的氢氧化镁的有机无机复合成分的成形品构成，成形品为外壳。本发明断路后的绝缘性高、成形后的尺寸变化小、生产不良率低。又由于成形品是外壳，故是断路器构成部件中最大的构成部件之一，能有效地降低生产不良率。
上述发明的无机物是烧结粘土及硅灰石或其中一种，故成形品不易受伤。
再有，上述发明的成形品是外壳的基座，故表面光泽好，表面不易受伤。
附图说明
图1是本发明一实施形态的断路器外壳的基座的立体图。
图2是本发明又一实施形态的断路器外壳的上盖的立体图。
图3是图2所示的上盖的主视图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施形态。
构成本实施形态开关装置一部分的绝缘构成物的成形品是将含有35～50重量％的尼龙6或尼龙6基合金、15～25重量％的强化材料和30～40重量％的氢氧化镁的有机无机复合成分在金属模中注射成形后得到。在将黑色系的成形品进行成形时，要在有机无机复合成分中添加譬如黑色系的染料和黑色碳。
尼龙6基合金是尼龙6和尼龙66、尼龙6和丙烯腈-丁二烯共聚物(ABS)、尼龙6和变性聚苯撑氧化物(变性PPO)、尼龙6和MXD6、尼龙6和尼龙66及MXD6等，成形时的树脂熔融温度均低于氢氧化镁的脱水温度。从而，在将尼龙6或尼龙6基合金与氢氧化镁混练时及混练后得到的材料进行成形时，几乎不发生氢氧化镁脱水的现象。这意味着可利用上述成形品中所含的在约250℃以上进行脱水反应的氢氧化镁所产生的绝缘性施加气体，对断路器的电极(未图示)开关时从构成断路器外壳及内部的有机成分、有机无机复合成分等产生的游离族以及从构成接点及内部的金属部件(电极接点、跳闸机构等)产生的升华金属和飞溅的熔融金属液有效地进行绝缘。
强化材料是从由玻璃纤维或陶瓷纤维组成的群中选择1种以上。玻璃纤维的直径最好为1～15μm，纵横尺寸比为10以上，这样可提高刚性和强度。
以下说明有机无机物的分配比率造成的成形后尺寸变化。
[成形后的尺寸变化试验]
首先说明试验用成形品。图1是断路器外壳的基座(90mm宽×115mm长×40mm高)的立体图。在图1中，a表示宽度方向外形尺寸，尺寸允许范围为89.5～90.0mm。
在将该成形品成形后(刚成形后的宽度方向外形尺寸a0为89.5～89.6mm)，在保持30℃-湿度90％的恒温恒湿槽内保持240小时。从恒温恒湿槽取出后，测量宽度方向外形尺寸a，如果尺寸a在上述尺寸允许范围内为合格，否则为不合格。换言之，尺寸误差Δa(＝尺寸a-尺寸a0)在规定的范围(0～0.4mm)则为合格，该尺寸误差越小越好。
对比例1采用由70重量％的尼龙6、20重量％的氢氧化镁和作为强化材料的10重量％的玻璃纤维组成的成形品。
表1表示试验结果。表中×为不合格，○、◎为合格，◎表示尺寸误差Δa极小，且尺寸a在尺寸允许范围的大致中间，是尺寸变化的最佳状态。
表1
  项目                   组  成   成形后尺寸变化试验
尼龙6或尼龙6系混合物   氢氧化镁   强化材料
对比例1     尼龙6(70重量％)   氢氧化镁(20重量％)   玻璃纤维(10重量％)    不合格×(89.86～90.06)
试样1     尼龙6(50重量％)   氢氧化镁(30重量％)   玻璃纤维(20重量％)     合格○(89.75～89.95)
试样2     尼龙6(45重量％)   氢氧化镁(35重量％)   玻璃纤维(20重量％)     合格○(89.72～89.92)
试样3     尼龙6(40重量％)   氢氧化镁(40重量％)   玻璃纤维(20重量％)     合格◎(89.70～89.90)
试样4     尼龙6(35重量％)   氢氧化镁(40重量％)   玻璃纤维(25重量％)     合格◎(89.67～89.87)
如表1所示，对比例1的成形品尺寸a超过了允许范围，而试样1～4的尺寸a均在尺寸允许范围内，吸湿后的尺寸变化良好。
不过，即使是对比例1的成形品，如果在刚成形后立即用于组装开关装置，则也能正常组装，但如上所述(见背景技术)，成形后甚至不能在几个小时～几周的短时间内(试验为240小时)存放，不便于生产。
根据上述试验的结果，尼龙6或尼龙6基合金的比率越小，吸湿后的尺寸变化越小，但当尼龙6或尼龙6基合金不满35重量％时，在进行材料混练时，强化材料和氢氧化镁难以混练。而当尼龙6或尼龙6基合金超过50重量％时，由该有机无机复合成分构成的成形品的吸湿率上升，成形后的尺寸变化大，成形品刚性降低，蠕变性能降低。
从而，尼龙6或尼龙6基合金最好是35～50重量％。
另外，当强化材料不满15重量％时，由该有机无机复合成分构成的成形品强度降低，相反，当超过25重量％时，强化材料的定向增大，成形品的变形增大。从而，强化材料最好为15～25重量％。
另外，当氢氧化镁不到30重量％时，可能使断路后绝缘性能降低，而超过40重量％时，可能变脆，使刚性和机械强度下降。从而，氢氧化镁最好是30～40重量％。
另外，在尼龙6或尼龙6基合金为45～50重量％、强化材料为20～25重量％、氢氧化镁为30～35重量％时，最好是在试样1和2时，即尼龙6或尼龙6基合金为45～50重量％、强化材料为20重量％、氢氧化镁为30～35重量％时，在将有机无机复合成分混练后，将该混练物进行注射成形时，熔融树脂温度和金属模温度等成形条件宽松，同时成形后强化材料及氢氧化镁向成形品表面的析出少。从而，成形品容易成形，同时可得到表面光滑的成形品。另外，在有机无机复合成分中添加黑色染料可得到黑色成形品，如果将有机无机复合成分这样组成，则强化材料及氢氧化镁向成形品表面的析出就少，故可减少成形品的白化，得到外观良好的成形品。尤其是，外壳的外观很重要，故很适用于该外壳。再有，由于熔融树脂温度和金属模温度等成形条件宽松，故容易得到结构比手柄复杂的外壳的基座及上盖，尤其是形状复杂的基座。另外，外壳的基座及上盖比手柄、横杆等部件大，故会在成形前后产生温度梯度，而若熔融树脂温度和金属模温度等成形条件宽松时，则在温度控制等成形条件上的灵活性就较高，有助于提高该基座及上盖的生产效率。
另外，在尼龙6或尼龙6基合金为35～45重量％、强化材料为15～25重量％、氢氧化镁为30～40重量％时，最好是在试样2～4时，即尼龙6或尼龙6基合金为35～45重量％、强化材料为20～25重量％、氢氧化镁为35～40重量％时，成形后的尺寸变化更小，生产不良率低。尤其是在尼龙6或尼龙6基合金为35～40重量％、强化材料为15～25重量％、氢氧化镁为30～40重量％时，最好是在试样3和4时，即尼龙6或尼龙6基合金为35～40重量％、强化材料为20～25重量％、氢氧化镁为40重量％时，成形后的尺寸变化极小，生产不良率极低。
在上述试验的试样1～4中，作为尼龙6或尼龙6基合金，用的是尼龙6，而在采用尼龙6基合金时，关于成形后的尺寸变化可得到同等以上的结果。这里说明尼龙6和尼龙6基合金各自的特征。尼龙6基合金与尼龙6相比，与吸湿性较低的材料的混合物，故与尼龙6相比，在吸湿后的尺寸变化方面更有效。而尼龙6及尼龙6与尼龙66的混合物与尼龙6基合金(除了尼龙6与尼龙66的混合物外)相比，断路后的绝缘性好。
如上所述，本实施形态的用有机无机物构成的成形品构成其一部的开关装置用特定的比率分配有机无机复合成分中所含的尼龙6或尼龙6基合金、强化材料及氢氧化镁，故开关装置断路后具有很高的绝缘性和难燃性，成形后的尺寸变化小，生产不良率低，成形后刚性高及耐蠕变性佳。另外，该成形品不用卤素系和磷系的添加材料作为难燃性施加材料使用，故燃烧时不会产生二氧杂环己烷和磷化氢PH3，因而无毒。
另外，尼龙6或尼龙6基合金自身作为树脂，其分解温度较高，故有助于提高断路后的绝缘性能。
采用试样1、2的成分时，熔融树脂温度和金属模温度等成形条件较宽松，同时强化材料及氢氧化镁向表面的析出较少，故工艺性佳，外观好。
采用试样3、4的成分时，尺寸误差Δa极小，且尺寸a处于尺寸允许范围的大致中央，故更能应付吸湿后的尺寸变化。
以上说明的成形品是断路器外壳的基座，当然也适用于其他的部件，譬如上盖、手柄、横杆等。上盖、基座、及由上盖和基座构成的外壳是开关装置的部件中最长的部件之一，故使用本实施形态的成形品可以减轻成形后尺寸变化的影响，有效地降低生产不良率。
关于组装后的成形品尺寸变化，成形品通过组装，不但其一部分被其他部件固定，而且几乎不会发生影响开关装置性能的尺寸变化。
以下说明本发明其他实施形态。
构成本实施形态开关装置一部分的绝缘构成物的成形品通过将含有35～45重量％的尼龙6或尼龙6基合金、15～25重量％的强化材料、30～40重量％的氢氧化镁、5～15重量％的定向性少的无机物的有机无机复合成分在金属模中进行注射成形而得到。
定性性少的无机物有氧化铝、烧结粘土、未烧结粘土、硅石、硅酸钙、氧化镁、碳酸钙、碳酸镁、滑石、云母、硅灰石等。这些无机物使用1种以上即可。
其中，从有利用成形品表面泽的角度出发，最好用烧结粘土、硅石、碳酸钙、硅灰石。从不易受伤的角度出发，最好用烧结粘土、硅灰石。
以下说明有机无机复合成分的分配比率造成的成形品变形量、部件运送时的不良率。
[成形品变形量测定]
首先说明试验用的成形品。图2是断路器外壳的上盖(90mm宽×155mm长×28mm高)的立体图。图3是从图2中的A方向看该图2中的上盖，即其主视图。图3中的b表示变形量。
对该成形品进行成形(刚成形后的宽度方向外形尺寸a0为89.5mm～89.6mm)然后在常温常湿下放置24小时，然后测定成形品的变形量。对各试样(含对比例)测定100个成形品的变形量。当变形量在0.5mm以内的成形品超过97个时为合格，低于96个则为不合格。下述表2中的×为不合格，○、◎为合格，◎表示尺寸误差量极小(偏离标准的变形量小)，是最佳状态。
[部件运送时的不良率]
在经过自动取出机将成形品从金属模中取出并置于传送带上的工序、将传送带上的成形品装箱的工序、将装箱后的成形品进行运送的工序、将已装箱的成形品从箱中取出以供组装的工序这些正常生产工序后，对成形品(部件)的外观表面进行检查，并计算出部件运送时的不良率。在图2中，当外观表面(图案设计面)上有3个以上长度超过2mm的伤痕时为不合格，如果这种伤痕在2个以下则为合格。所谓外观表面，是指可从图2中的侧面①、②及上侧面③看到的面。另外，对各试样(含对比例)测定1000个成形品的运送时不良率。
对比例2使用由50重量％的尼龙6、25重量％的氢氧化镁和作为强化材料的25重量％的玻璃纤维组成的成形品，对比例3使用由50重量％的尼龙6、40重量％的氢氧化镁和作为强化材料的10重量％的玻璃纤维组成的成形品。表2中×为不合格，○、◎为合格，◎表示不良率极低(不良率低于0.6％)。
表2表示试验结果。
表2
                  组  成   变形量测定 部件运送时不良率(％)
尼龙6或尼龙6基合金 氢氧化镁 强化材料   无机物
  对比例2(重量％)     尼龙6(50) 氢氧化镁(25) 玻璃纤维(25)     -   不合格×   合格◎(0.6)
  对比例3(重量％)     尼龙6(50) 氢氧化镁(40) 玻璃纤维(10)     -    合格◎  不合格×(4.5)
    试样5(重量％)     尼龙6(45) 氢氧化镁(30) 玻璃纤维(20) 硅灰石(5)    合格○   合格○(0.8)
    试样6(重量％)     尼龙6(45) 氢氧化镁(30) 玻璃纤维(15)   硅灰石(10)    合格○   合格◎(0.5)
    试样7(重量％)     尼龙6(40) 氢氧化镁(30) 玻璃纤维(15)   硅灰石(15)    合格◎   合格◎(0.3)
    试样8(重量％)     尼龙6(35) 氢氧化镁(35) 玻璃纤维(15)   硅灰石(15)    合格◎   合格◎(0.4)
如表2所示，对比例2的成形品虽然部件运送时的不良率较低，但变形量增大，对比例3的成形品虽然变形量较小，但部件运送时的不良率较高，超出允许范围。
而试样5～8得到良好效果，变形量都在最大允许值05mm以内，部件运送时的不良率也低于1.0％。使用试样7和8时，即，使用35～40重量％的尼龙6或尼龙系混合物、大致15重量％的玻璃纤维(强化材料)、30～35重量％的氢氧化镁、大致15重量％的硅灰石(定向性少的无机物)时，变形量和部件运送时不良率均极低。
另外，当该有机无机复合成分中所用的无机物不到5重量％时，成形品变形的减少就不够充分，相反，当超过15重量％时，得到的成形品有机械强度降低的趋势。不过，在表2中，若用烧结粘土作无机物，也能得到与硅灰石大致相同的结果。
至于本实施形态的试样5～8的成形品、即成分中含定向性少的无机物的成形品的成形后尺寸变化试验，全体的尺寸误差Δa都极小，且尺寸a处于允许范围的大致中央，尺寸变化更小。
如上所述，由于用本实施形态的由有机无机成分构成的成形品构成一部分的开关装置以特定的比例分配有机无机复合成分中所含的尼龙6或尼龙6基合金、强化材料、氢氧化镁及定向性少的无机物，故开关装置断路后有很高的绝缘性和难燃性，同时成形后的尺寸变化极小，生产不良率低，成形后刚性高以及耐蠕变性强，且部件运送时的不良率低。尤其是与不使用上述实施形态的定向性少的无机物的成形品相比，本实施形态的成形品变形量及部件运送时的不良率都大大降低，生产不良率大幅度下降。
另外，作为无机物，如果使用烧结粘土、硅石、碳酸钙、硅灰石，则成形品表面的光泽好。而如果使用烧结粘土、硅灰石，则成形品不易受伤。从而，与不使用上述实施形态的定向性少的无机物的成形品相比，本实施形态的成形品在表面光泽和不易受伤方面有极大优势。
以上说明的成形品是断路器外壳的上盖，当然也适用于其他部件，譬如基座、手柄、横杆等。上盖和基座等外壳是全长最长的部件，而本实施形态的成分的成形品可以减少变形量，有效降低生产不良率，故尤其适用于这些部件。而且，如果在外壳的上盖上使用本实施形态的成分的成形品，则表面不易受伤。
工业上利用的可能性
如上所述，本发明的开关装置适用于小型且断路容量高的开关装置。

Claims (3)

1.一种开关装置，其特征在于，由含有35～40重量％的尼龙6或尼龙6基合金、20～25重量％的强化材料、30～35重量％的氢氧化镁的有机无机复合成分的成形品构成，成形品为外壳。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其特征在于，无机物是烧结粘土及硅灰石或其中任一种。
3.根据权利要求2所述的开关装置，其特征在于，成形品是外壳的基座。
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