CN1377054A - 电路断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电路断路器,它具有优良的耐冲击性并能适用于高断路容量,同时其难燃性和强度特性优良且其外廓很少有花斑状泛白。电路断路器的基座(2)包含:20wt%的尼龙66;9wt%的尼龙6;4wt%的尼龙6T;42wt%的玻璃纤维;13wt%的聚溴乙炔;4wt%的三氧化锑;8wt%的乙烯/α－烯烃共聚体;以及0.3wt%的碳黑。

Description

电路断路器

技术领域

本发明涉及在发生过电流时将电路断路的电路断路器，具体涉及一种具有优良的难燃性、耐冲击性和强度的热可塑性树脂外廓的电路断路器。

背景技术

近年来已有考虑到能进行微细部分的成形而采用热可塑性树脂的电路断路器的提案。例如，在日本专利特开平8-171831号公报中揭示了一种以尼龙6和尼龙66为主树脂的成形件，其中尼龙6为35-39wt％(重量百分比)，尼龙66为8-12wt％，尼龙MXD 6为1-3wt％，乙烯/α-烯烃共聚体为7-9wt％，强化材料为40-45wt％。由于该成形件系以特定的配合比例对其他弹性体进行配合的，故特别适合用作断路时能承受发生在外廓内部的急剧的压力上升的高断路容量的电路断路器的罩壳。

然而，近年来对电路断路器的安全性的要求不断提高而要求更高的难燃性、例如IEC(国际电工委员会)60947或UL746C规定的难燃性，而上述现有的电路断路器的成形件特别在用于基座时难燃性并不充分。

因此，发明人通过在上述以往的电路断路器的材料中配合约20 wt％的(由卤素系难燃剂和锑系难燃助剂组成)的难燃剂进行成形，能获得在难燃性方面更为优良的成形件。但是，这种成形件因泛白而外廓表面成为花斑状，严重影响外廓的外观。为防止泛白，虽然可考虑增加尼龙MXD 6的配合比例，但在这种情况下尼龙MXD 6的重量百分比必须达到几十wt％，而其他配合材料的配合比随之变化而使耐冲击性和强度特性恶化，而且，由于具有芳香环的尼龙MXD 6的配合比增高，断路后的绝缘特性将会恶化。

这里，所谓泛白是指玻璃纤维等的强化材料或卤素系难燃剂、锑系难燃剂、弹性体浮出成形件的表面而看起来发白，在成形件为深色如黑色的情况下尤其影响外观，在成形件为浅色如白色的情况下则对外观影响不大。

另外，构成断路断路器的外廓的基座或罩壳厚度较薄，且设置螺丝插通孔或加强筋或隔壁等，成形时尤其在树脂从厚度较薄部向厚度较厚部流动时，树脂的流动从层流变化为接近紊流的状态，含有树脂的强化材料、难燃剂、弹性体等的分布变得不均匀，与仅由平坦壁构成的框体相比容易发生泛白。

本发明旨在解决上述问题，其目的在于提供一种具有优良的耐冲击性并能适用于高断路容量、同时难燃性和强度特性优良且其外廓花斑状泛白的电路断路器。

本发明的电路断路器包括：具有与固定侧接点相对设置的可动侧接点的可动触头，对该可动触头进行开闭的开闭机构部，以及容置这些可动触头和开闭机构部的外廓，在对过电流或漏电电流进行检测时使开闭机构部动作并使上述接点之间分开，其特征在于，上述外廓的一部分为包含结晶性的聚酰胺树脂、非晶性的聚酰胺树脂、弹性体、强化材料、难燃剂、以及着成黑色的着色剂的材料的成形件。

另外，成形件最好包含15-35wt％的结晶性的聚酰胺树脂、2-12wt％的非晶性的聚酰胺树脂、3-10wt％的弹性体、30-55wt％的强化材料、10-20wt％的难燃剂。

另外，最好是结晶性的聚酰胺树脂为尼龙6和尼龙66的至少一方或两者的共聚体材料，非晶性的聚酰胺树脂为尼龙6T和尼龙6I的至少一方或两者的共聚体材料，强化材料为玻璃纤维，难燃剂为卤素系难燃剂和锑系难燃助剂的混合物。

另外，结晶性的聚酰胺树脂为尼龙66。

另外，外廓的一部分为构成该外廓的基座。

本发明的电路断路器由于包括：具有与固定侧接点相对设置的可动侧接点的可动触头，对该可动触头进行开闭的开闭机构部，以及容置这些可动触头和开闭机构部的外廓，在对过电流或漏电电流进行检测时使开闭机构部动作并使上述接点之间分开，其特征在于，上述外廓的一部分为包含结晶性的聚酰胺树脂、非晶性的聚酰胺树脂、弹性体、强化材料、难燃剂、以及着成黑色的着色剂的材料的成形件，故能提供一种具有优良的耐冲击性并能适用于高断路容量、同时难燃性和强度特性优良且其外廓很少有花斑状泛白的电路断路器。

另外，由于成形件包含15-35wt％的结晶性的聚酰胺树脂、2-12wt％的非晶性的聚酰胺树脂、3-10wt％的弹性体、30-55wt％的强化材料、10-20wt％的难燃剂，故在具有优良的耐冲击性的同时，并具有优良的难燃性、强度和泛白特性。

另外，由于结晶性的聚酰胺树脂为尼龙6和尼龙66的至少一方或两者的共聚体材料，非晶性的聚酰胺树脂为尼龙6T和尼龙6I的至少一方或两者的共聚体材料，强化材料为玻璃纤维，难燃剂为卤素系难燃剂和锑系难燃助剂的混合物，故在具有优良的耐冲击性的同时，并具有优良的难燃性、强度和泛白特性。

另外，由于结晶性的聚酰胺树脂为尼龙66，故具有优良的耐热性。

另外，由于外廓的一部分为构成该外廓的基座，故能提供具有优良的耐冲击性同时并具有优良的难燃性、强度和泛白特性、安全性高的电路断路器。

附图简单说明

图1为本发明实施形态1的外形概略图。

图2为将图1的罩壳卸下后的概略图。

具体实施方式

实施形态1：

图1为本发明实施形态1的外形概略图。图2为将图1的罩壳卸下后的概略图。图1和图2中，2为被罩壳1罩覆的基座，通过未图示的安装螺钉将罩壳1与基座2一体安装并形成外廓。外廓的组成将在后面叙述。3为可摆动地保持在作为绝缘性树脂的成形件的横臂4上的可动触头，其一端与未图示的固定侧接点相对设有可动侧接点。5为从罩壳1外部经横臂4对可动触头3进行开闭操作的手柄，设置在例如记载在日本专利特开平9-161641号公报中的具有公知的肘式机构的开闭机构部6的图2中上端。7为检测过电流时使跳闸杆9沿图2中顺时针方向摆动的过电流跳开装置(双金属装置和电磁线圈装置)。11为对电弧进行消弧的公知的去电离格栅(de-ionizing grid)装置。

以下说明过电流断路时的动作。

通电时一旦发生预定值以上的过电流，过电流跳开装置7即动作，使跳闸杆9沿图2中顺时针方向摆动。通过跳闸杆9的摆动，使跳闸杆9与开闭机构部6之间的搭扣卡合脱开，开闭机构部6动作而使可动触头3沿使可动侧接点沿与固定侧接点分开方向移动(该动作一般称为跳闸动作)。在该跳闸动作时，相应于过电流的大小在固定侧接点与可动侧接点之间发生电弧。通过该电弧而从两接点周边和外廓内部的成形件发生分解气体，外廓内部的压力急剧上升。该压力给予构成外廓的罩壳1和基座2以冲击。

以下说明构成外廓的罩壳1和基座2的组成。

外廓为包含结晶性的聚酰胺树脂、非晶性的聚酰胺树脂、弹性体、强化材料、难燃剂、以及着成黑色的着色剂的材料的成形件。最好是包含以下成分的成形件：作为结晶性的聚酰胺树脂的尼龙66、尼龙46和尼龙6的至少一种、混合物或共聚体为15-35wt％；作为非晶性的聚酰胺树脂的尼龙6T和/或尼龙6I或两者的共聚体为2-12wt％；作为弹性体的乙烯/α-烯烃共聚体或聚烯烃共聚体的离聚物为3-10wt％；作为强化材料的玻璃纤维或陶瓷纤维为30-55wt％；作为难燃剂的卤素系难燃剂(聚溴乙炔等)和锑系难燃助剂(三氧化锑，五氧化锑，锑酸苏打等)为10-20wt％；作为黑色着色剂的碳黑为0.1-1.0wt％，最好为0.2-0.5wt％。

该成形件的电弧消弧时的耐冲击性与以往记载的成形件同样优良，而且加工精度高，成形精度好，难燃性和强度特性优良，其表面与以有光泽的热硬化性树脂为主成分的成形件相比光泽较少，给人整体上偏白的印象，花斑状的泛白少，不会给人以不良品的印象，适于作为电路断路器的外廓。另外，如将该成形件用于作为电路断路器的外廓的罩壳1和罩壳2，则内部侧因能获得加工精度高且微细的成形件而较为理想。

另外，由于尼龙6、尼龙66和尼龙46不具有芳香族环，断路后的绝缘性能优良。

另外，作为结晶性的聚酰胺树脂，尼龙6和尼龙66组合时的情况与尼龙66单独时相比，再进一步尼龙6单独时的情况与将尼龙6和尼龙66组合时相比，树脂的结晶化速度变慢、更少发生泛白而令人满意。尤其是在给人外观印象较大的罩壳1的情况下令人满意。另一方面，由于在作为结晶性的聚酰胺树脂采用尼龙66和尼龙46时融点变高且瞬时的耐热性优良，故在基座2的情况下令人满意。

上述成形件的配合比例鉴于以下理由。

当尼龙66和尼龙6的合计量低于15wt％时，材料的混匀和成形均较困难，另一方面，当超过35wt％时，难燃剂、强化材料及弹性体的配合比例相对降低，难燃性、强度或耐冲击性变差。另外，当尼龙66为18-22wt％时，难燃性、耐热性及强度优良。

当尼龙6T和尼龙6I的合计量低于2wt％时，泛白引人注目，另一方面，当超过12wt％时，难燃剂、强化材料及弹性体的配合比例相对降低，难燃性、强度或耐冲击性变差。

当乙烯/α-烯烃共聚体或聚烯烃共聚体的离聚物低于3wt％时，耐冲击性变差；另一方面，当超过10wt％时，难燃剂、强化材料及弹性体的配合比例相对降低，难燃性、强度或耐冲击性变差。

当玻璃纤维低于30wt％时，强度变差；另一方面，当超过55wt％时，则容易发生泛白，材料的混匀和成形均较困难，而且难燃剂、强化材料及弹性体的配合比例相对降低，难燃性或耐冲击性变差。

当卤素系难燃剂和锑系难燃助剂的合计量低于12wt％时，难燃性不充分，另一方面，当超过55wt％时，则容易发生泛白，材料的混匀和成形均较困难，而且强化材料或弹性体的配合比例相对降低，强度或耐冲击性变差。

实施例1

发明人通过以下的试验得出适当的电路断路器的外廓组成。

1.配合材料

采用以下的材料和表1所示的配合比例。

(1)聚酰胺树脂

作为结晶性的聚酰胺树脂，采用尼龙6T和尼龙6I来作为尼龙66、尼龙6、非晶性的聚酰胺树脂。

(2)弹性体

作为弹性体，采用乙烯/α-烯烃共聚体。

(3)强化材料

强化材料因用于提高强度和刚性，故在玻璃纤维和陶瓷纤维构成的群组中选择一种以上。在实施例1中使用玻璃纤维。

玻璃纤维因与作为主树脂的尼龙6、尼龙66的混合性良好，并与成形件均匀配合，没有局部薄弱部，耐冲击性良好；另外，由于玻璃本身为耐热性良好的材质，故成形件的绝缘构成物的耐热性良好，能承受电弧的爆发状气压和热量。玻璃纤维可以是玻璃构成的纤维状物，作为玻璃材料有E玻璃、S玻璃、D玻璃或T玻璃等。作为玻璃纤维制品有长纤维、短纤维或玻璃棉等。作为尼龙类的强化材料以短纤维为佳。玻璃纤维的直径为6-13微米，从耐压强度方面来看，平均长度与直径之比为10以上较佳。另外，在玻璃纤维中用西纶(silane)连接剂等处理剂进行加工处理从耐压强度方面来看较佳。

(4)难燃剂

作为难燃剂，将作为锑系难燃助剂的三氧化锑与作为卤素系难燃剂的聚溴乙炔混合使用。

(5)黑色着色剂

作为黑色着色剂采用碳黑。

另外，碳黑的配合比例少量，为0.3wt％，为方便起见，示出尼龙66中所包含的该配合比例。

样品01-03的配合：

样品01：尼龙66为20wt％；尼龙6为9wt％；尼龙6T为4wt％；玻璃纤维为42wt％；聚溴乙炔为13wt％；三氧化锑为4wt％；乙烯/α-烯烃共聚体为8wt％。

样品02：尼龙66为20wt％；尼龙6T为8wt％；尼龙6I为2wt％；玻璃纤维为42wt％；聚溴乙炔为16wt％；三氧化锑为4wt％；乙烯/α-烯烃共聚体为8wt％。

样品03：尼龙66为18wt％；尼龙6I为6wt％；尼龙6T为5wt％；玻璃纤维为55wt％；聚溴乙炔为10wt％；三氧化锑为3wt％；乙烯/α-烯烃共聚体为3wt％。

比较例1-4的配合材料：

比较例1为根据上述现有技术的日本专利特开平8-171831号公报所示的成形件的组成，包含有尼龙66、尼龙6、尼龙MXD6、玻璃纤维、弹性体。

比较例2为根据上述现有技术的日本专利特开平6-299068号公报所示的成形件的组成，包含有尼龙66、尼龙6、尼龙6T、玻璃纤维、作为无机矿物的粘土。

比较例3为根据上述现有技术的日本专利特开平6-299068号公报所示的成形件的组成，包含有尼龙66、尼龙6T、玻璃纤维。

比较例4为除不包含非晶尼龙外皆根据本发明的成形件组成，包含有尼龙66、玻璃纤维、弹性体、难燃剂。

另外，在日本专利特开平6-299068号公报中虽然未揭示和告知要用黑色着色剂，但为了与实施例1的样品01、02、03的泛白对比，与样品01、02同样添加少量的碳黑。

还有，在比较例2、3的说明中引用的日本专利特开平6-299068号公报为仅将聚酰胺66和聚酰胺6T配合的组成示例，而对于泛白则未论及，而且由于含高岭土粘土较多、耐冲击性低等的缘故，不能作为电路断路器的外廓使用。

表1

	尼龙66	尼龙6	尼龙MXD6	尼龙6T	尼龙6I	玻璃纤维	卤素	锑	弹性体	粘土
											比较例1	37	10	2	0	0	42	0	0	9	0
比较例2	29	15	0	15	0	15	0	0	0	26
											比较例3	30	16	0	16	0	38	0	0	0	0
比较例4	30	0	0	0	0	42	16	4	8	0
											01	20	9	0	4	0	42	13	4	8	0
02	20	0	0	8	2	42	16	4	8	0
											03	18	6	0	5	0	55	10	3	3	0

2.成形顺序和试料片

试验片和外廓的基座2将由250吨成形机在280℃下混合的树脂注入70℃的模具并以80秒的冷却时间成形。

3.评价方法

(1)难燃性

试验按照IEC 60695-2-1/2进行。

试验片的尺寸为长70mm×宽70mm×高1mm，采用辉光线(glow wire)燃烧性试验机(スガ试验机株式会社制造)，使辉光线的前端温度为960℃，以下各项全部满足者为合格，不满足任一项者即为不合格。

条件1：使辉光线的前端在试验片上放置30秒，将辉光线拿开后试验片的火焰或灼热在30秒内消退时。

条件2：置于试验片下方的包装用薄纸不着火时。

(2)耐冲击性

采用100吨无框架的电路断路器的基座2(尺寸为长90mm×宽130mm×高35mm)，组装电路断路器，以AC460V并进行2次25kA的短路断路试验后，如该基座2不发生裂纹则为合格。

(3)外观泛白

根据电路断路器的基座2的外观色差进行定量评价。

通过S&M色彩计算机SM-4(スガ试验机株式会社制造)在基座2的电源侧的侧面(未图示)和负荷侧的侧面2b(参照图2)的分别3个部位、合计6个部位以2光路、掩模φ10的条件进行测定。

作为具体样品，采用热硬化性树脂为主成分的组成(不饱和聚酯25wt％、氢氧化铝56wt％、玻璃纤维18.7wt％、碳黑0.3wt％)，并采用以100安培框架用的基座2的模具成形的基准样品，与试验样品同样在电源侧的侧面和负荷侧的侧面2b的分别3个部位、合计6个部位进行测定。该基准样品以热硬化性树脂为主成分，表面极有光泽且泛白很少。

基准样品6个部位的测定值的平均值与试验样品6个部位的测定值的平均值的色差为8.5以下为合格，超过8.5者则为不合格。

在通过目视观察电路断路器的基座2的外观时，如花斑状泛白部分不超过总面积的5％则相当于合格。

4.试验结果

表2示出上述评价方法的试验结果。

样品01、02、03难燃性、耐冲击性、强度及泛白特性优良，适用于电路断路器的外廓。另外，样品02的耐热性优于样品01，适用于基座2。另一方面，样品01的泛白特性优于样品03，适用于罩壳1。样品03的耐蠕变性优良，适用于高温、高应力作用的电路断路器的基座2。

比较例1的难燃性差，比较例2、3的难燃性和耐冲击性均差，比较例4表面大部分区域因泛白可见花斑而外观泛白特性差，用作为电路断路器的外廓要劣于样品01、02、03。

                      表2

	难燃性	耐冲击性	外观泛白
				比较例1	×	○	○
比较例2	×	×	○
				比较例3	×	×	○
比较例4	○	○	×
				01	○	○	○
02	○	○	○
				03	○	○	○

Claims (5)

1.一种电路断路器，包括：具有与固定侧接点相对设置的可动侧接点的可动触头，对所述可动触头进行开闭的开闭机构部，以及容置这些可动触头和开闭机构部的外廓，在对过电流或漏电电流进行检测时使开闭机构部动作并使所述接点之间分开，

其特征在于，所述外廓的一部分为包含结晶性的聚酰胺树脂、非晶性的聚酰胺树脂、弹性体、强化材料、难燃剂、以及着成黑色的着色剂的材料的成形件。

2.如权利要求1所述的电路断路器，其特征在于，所述成形件包含15-35wt％的结晶性的聚酰胺树脂、2-12wt％的非晶性的聚酰胺树脂、3-10wt％的弹性体、30-55wt％的强化材料、10-20wt％的难燃剂。

3.如权利要求1或2所述的电路断路器，其特征在于，所述结晶性的聚酰胺树脂为尼龙6和尼龙66的至少一方或两者的共聚体材料，所述非晶性的聚酰胺树脂为尼龙6T和尼龙6I的至少一方或两者的共聚体材料，所述强化材料为玻璃纤维，所述难燃剂为卤素系难燃剂和锑系难燃助剂的混合物。

4.如权利要求3所述的电路断路器，其特征在于，所述结晶性的聚酰胺树脂为尼龙66。

5.如权利要求1-4中任一项所述的电路断路器，其特征在于，所述外廓的一部分为构成所述外廓的基座。