JP2002289083A

JP2002289083A - 回路遮断器

Info

Publication number: JP2002289083A
Application number: JP2001085013A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Katsube; 俊一勝部; Kazunori Fukutani; 和則福谷; Michihiro Hayashi; 道広林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-04
Also published as: EP1244128B1; TW517258B; CN1377054A; DE60129201T2; CN1206689C; EP1244128A2; DE60129201D1; ES2286063T3; EP1244128A3

Abstract

(57)【要約】【課題】耐衝撃性に優れ高遮断容量に適用できるとと
もに、難燃性、強度性の特性に優れ、かつまだら状の白
化が少ない回路遮断器の外郭を提供する。【解決手段】回路遮断器のベース２は、ナイロン６６
を２０ｗｔ％、ナイロン６を９ｗｔ％、ナイロン６Ｔを
４ｗｔ％、ガラス繊維を４２ｗｔ％、ポリブロモスチレ
ンを１３ｗｔ％、３酸化アンチモンを４ｗｔ％、エチレ
ン／α−オレフィン共重合体を８ｗｔ％、カーボンブラ
ックを０．３ｗｔ％含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、過電流発生時に電
路を遮断する回路遮断器、特に難燃性、耐衝撃性、強度
に優れた熱可塑性樹脂の外郭を有する回路遮断器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、微細部分の成形が可能なことから
熱可塑性樹脂の成形品を用いた回路遮断器が提案されて
いる。例えば特開平８−１７１８３１号公報には、ナイ
ロン６及びナイロン６６を主樹脂とする成形品、例え
ば、ナイロン６が３５〜３９ｗｔ％、ナイロン６６が８
〜１２ｗｔ％、ナイロンＭＸＤ６が１〜３ｗｔ％、エチ
レン／α−オレフィン共重合体が７〜９ｗｔ％、強化材
が４０〜４５ｗｔ％を含むものが開示されている。この
成形品は、特定の配合割合でエラストマー他を配合する
ことで、特に、遮断時に外郭内部に発生する急激な圧力
上昇に耐え得る高遮断容量の回路遮断器のカバーとして
好適なものである。

【０００３】ところで、近年、回路遮断器への安全性の
要求が高まっており、より高い難燃性、例えばＩＥＣ６
０９４７やＵＬ７４６Ｃの規定の難燃性が要求されてい
るものの、上述した従来の回路遮断器の成形品、特にベ
ースに適用するときには難燃性が充分でなかった。そこ
で、発明者らは、上述の従来の回路遮断器の材料に約２
０ｗｔ％の（ハロゲン系難燃剤とアンチモン系難燃助剤
からなる）難燃剤を配合して成形したところ、より難燃
性に優れる成形品が得られた。しかしながら、この成形
品は白化により外郭の表面がまだら状となり、外郭の外
観を著しく損ねるものであった。白化を防ぐために、ナ
イロンＭＸＤ６の配合割合を増やすことも考えられる
が、この場合には数十ｗｔ％のナイロンＭＸＤ６が必要
となり、その他の配合材料の配合比が変わって耐衝撃性
や強度の特性が悪くなり、さらに、芳香環を有するナイ
ロンＭＸＤ６の配合比が高くなるので遮断後の絶縁特性
が悪くなると推測される。

【０００４】ここで、白化とは、ガラス繊維等の強化材
やハロゲン系難燃剤、アンチモン系難燃助剤、エラスト
マーが、成形品の表面に浮き出て白っぽく見えることを
意味し、濃色例えば黒色の成形品の場合に特に外観を損
なうもので、淡色例えば白色の成形品の場合にはその外
観はあまり損なわれない。また、回路遮断器の外郭を構
成するベースやカバーは、肉厚が薄く、かつネジ挿通孔
やリブや相間壁等が設けられ、成形時、特に薄肉部から
厚肉部に樹脂が流動する際、樹脂の流れが層流から乱流
に近い状態へと変化し、樹脂に含まれる強化材、難燃
剤、エラストマー等の分布が不均一となり、平坦な壁の
みよって構成される筐体に比較し、白化が生じやすい。

【０００５】この発明は以上のような問題を解決するた
めになされたもので、耐衝撃性に優れ高遮断容量に適用
できるとともに、難燃性、強度性の特性に優れ、かつま
だら状の白化が少ない外郭を有する回路遮断器を提供す
ることを目的とする。

【０００６】この発明に係る回路遮断器は、固定側接点
に対向して設けられた可動側接点を有する可動接触子
と、この可動接触子を開閉する開閉機構部と、これら可
動接触子、開閉機構部を収納する外郭を備え、過電流や
漏電電流を検出したとき開閉機構部を動作させ上記接点
間を離間させる回路遮断器において、上記外郭の一部
は、結晶性のポリアミド樹脂、非晶性のポリアミド樹
脂、エラストマー、強化材、難燃剤、及び黒色に着色す
る着色剤を含む材料の成形品である。

【０００７】また、結晶性のポリアミド樹脂を１５〜３
５ｗｔ％、非晶性のポリアミド樹脂を２〜１２ｗｔ％、
エラストマーを３〜１０ｗｔ％、強化材を３０〜５５ｗ
ｔ％、難燃剤を１０〜２０ｗｔ％含むものである。

【０００８】また、結晶性のポリアミドはナイロン６
６、非晶性のポリアミドはナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ
の少なくともいずれか一方或いはこれらの共重合体材
料、強化材はガラス繊維、難燃剤はハロゲン系難燃剤と
アンチモン系難燃助剤を混合したものである。また、結
晶性のポリアミドはナイロン６６である。また、外郭の
一部はこの外郭を構成するベースである。

【発明を解決するための手段】

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
詳細に説明する。実施の形態１図１はこの発明の実施の形態１に係る回路遮断器を示す
外観概略図である。図２は、図１の回路遮断器からカバ
ーを取り外した概略図である。図１、図２において、２
はカバー１が被せられるベースであり、カバー１が図示
しない取り付けネジによりベース２に一体に取り付けら
れ外郭が形成される。外郭の組成については後述する。
３は絶縁性樹脂の成形品であるクロスバー４に回動可能
に保持された可動接触子であり、その一端に図示しない
固定側接点に対向して可動側接点が設けられている。５
はクロスバー４を介して可動接触子３をカバー１外部よ
り開閉操作するハンドルであり、例えば特開平９−１６
１６４１号公報に記載された周知のトグルリンク機構を
有する開閉機構部６の図２中上端に設けられている。７
は過電流を検出したとき、トリップバー９を図２中時方
向に回動させる過電流引き外し装置（バイメタル装置及
び電磁コイル装置）である。１１はアークを消弧する周
知のディアイオングリッド装置である。

【００１０】次に過電流遮断時の動作について説明す
る。通電時に所定値以上の過電流が発生すると、過電流
引き外し装置７が動作し、トリップバー９を図２中時計
方向に回動させる。トリップバー９の回動により、トリ
ップバー９と開閉機構部６間のラッチ係合が外れ、開閉
機構部６が動作し可動側接点を固定側接点から離間させ
る方向に可動接触子３を移動させる（この動作は一般的
にトリップ動作と称される）。このトリップ動作時に
は、過電流の大きさに応じて固定側接点と可動側接点の
間にアークが発生する。このアークにより、両接点周辺
及び外郭内部の成形品から分解ガスが発生し、外郭内部
の圧力が急上昇する。この圧力は外郭を構成するカバー
１、ベース２に衝撃を与える。

【００１１】ついで、外郭を構成するカバー１及びベー
ス２の組成について説明する。外郭は、結晶性のポリア
ミド樹脂、非晶性のポリアミド樹脂、エラストマー、強
化材、難燃剤、黒色に着色する着色剤等を含む成形品で
ある。好ましくは、結晶性のポリアミド樹脂としてナイ
ロン６６、ナイロン６、ナイロン４６の少なくともいず
れか１つ、ブレンド或いは共重合体が１５〜３５ｗｔ
％、非晶性のポリアミド樹脂としてナイロン６T及び／
又はナイロン６I又はそれらの共重合体が２〜１２ｗｔ
％、エラストマーとしてエチレン／α−オレフィン共重
合体或いはポリオレフィン共重合体のアイオノマーが３
〜１０ｗｔ％、強化材としてガラス繊維或いはセラミッ
クス繊維が３０〜５５ｗｔ％、難燃剤としてハロゲン系
難燃剤（ポリブロモスチレン等）及びアンチモン系難燃
助剤（３酸化アンチモン、５酸化アンチモン、アンチモ
ン酸ソーダ等）が１２〜２０ｗｔ％、黒色の着色剤とし
てカーボンブラックが０．１〜１．０ｗｔ％好ましくは
０．２〜０．５ｗｔ％を含む成形品である。

【００１２】この成形品は、アーク消弧時の耐衝撃性が
従来例に記載の成形品と同様に優れるとともに、加工精
度が高く成形精度がよく、難燃性、強度性の特性に優
れ、かつその表面は光沢のある熱硬化性樹脂を主成分と
する成形品に比較し光沢が少なく全体的にやや白い印象
を受けるもののまだら状の白化は少なく不良品との印象
を受けることもなく、回路遮断器の外郭として好適であ
る。また、この成形品を、回路遮断器の外郭であるカバ
ー１及びベース２に用いると、内部側は加工精度が高く
微細な成形品が得られるので好ましい。また、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン４６は芳香族環を有さない
ので遮断後の絶縁特性に優れる。また、結晶性のポリア
ミドとして、ナイロン６、ナイロン６６とを組み合せる
ときにはナイロン６６単独のときに比較し、さらにナイ
ロン６のみのときにはナイロン６とナイロン６６を組み
合せるときに比較し、樹脂の結晶化速度が遅くなり、白
化の発生がより少なく好ましい。特に、観者に与える外
観の印象の強いカバー１の場合に好ましい。他方、結晶
性のポリアミドとしてナイロン６６、ナイロン４６を用
いるときには、融点が高くなり瞬時の耐熱性が優れるの
でベース２の場合に好ましい。

【００１３】上記成形品の配合比率は、次の理由によ
る。ナイロン６６及びナイロン６の合計量が１５ｗｔ％
未満のとき、材料の混練や成形が困難であり、一方、３
５ｗｔ％を超えるとき、相対的に難燃剤や強化材やエラ
ストマーの配合比率が低下し難燃性、強度又は耐衝撃性
に劣る。また、ナイロン６６が１８〜２２ｗｔ％のと
き、難燃性、耐熱性及び強度に優れる。また、ナイロン
６T及びナイロン６Iの合計量が２ｗｔ％未満のとき、白
化が目立ち、一方、１２ｗｔ％を超えるとき、相対的に
難燃剤や強化材やエラストマーの配合比率が低下し難燃
性、強度又は耐衝撃性に劣る。エチレン／α−オレフィ
ン共重合体或いはポリオレフィン共重合体のアイオノマ
ーが３ｗｔ％未満のとき、耐衝撃性に劣り、一方、１０
ｗｔ％以上のとき、相対的に難燃剤や強化材の配合比率
が低下し強度又は難燃性に劣る。ガラス繊維が３０ｗｔ
％未満のとき強度に劣り、一方５５ｗｔ％超えるとき、
白化が生じやすく、材料の混練や成形が困難であり、か
つ相対的に難燃剤や強化材やエラストマーの配合比率が
低下し難燃性又は耐衝撃性に劣る。ハロゲン系難燃剤及
びアンチモン系難燃助剤の合計量が１２ｗｔ％未満のと
き難燃性が不十分であり、一方、２０ｗｔ％を超えると
き白化が生じやすくかつ相対的に強化材やエラストマー
の配合比率が低下し強度又は耐衝撃性に劣る。

【００１４】実施例１発明者らは、次の試験により好適な回路遮断器の外郭組
成を見出した。１．配合材料次のような材料を用い表１に示すような配合比率とし
た。（１）ポリアミド樹脂結晶性のポリアミド樹脂として、ナイロン６６、ナイロ
ン６、非晶性のポリアミド樹脂として、ナイロン６Ｔ、
ナイロン６Ｉを用いた。（２）エラストマーエラストマーとして、エチレン／α−オレフィン共重合
体を用いた。

【００１５】（３）強化材強化材は、強度、剛性の向上のために用いるもので、ガ
ラス繊維、セラミックス繊維からなる群から選択された
１種類以上のものである。実施例１ではガラス繊維を使
用した。ガラス繊維は、主樹脂のナイロン６、ナイロン
６６との混合性がよく、成形品に均一に配合され、部分
的な脆弱部がなくなり耐衝撃性が良く、またガラスその
ものが耐熱性のよい材質であるので成形品の絶縁構成物
の耐熱性も良く、アークの爆発状ガス圧、熱に強い。ガ
ラス繊維は、ガラスからなる繊維状物のことをいい、ガ
ラス素材としては、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、Ｔ
ガラスまたはシリカガラスなどがあげられる。ガラス繊
維製品としては、長繊維、短繊維またはグラスウールな
どがあげられる。ナイロンファミリーの強化材としては
短繊維が好ましい。ガラス繊維の直径が６〜１３μｍ、
アスペクト比が１０以上であることが耐圧強度の点から
好ましい。また、ガラス繊維には、シランカップリング
剤などの処理剤が加工されているのが、耐圧強度の点か
ら好ましい。

【００１６】（４）難燃剤難燃剤として、ハロゲン系難燃剤であるポリブロモスチ
レンに、アンチモン系難燃助剤である３酸化アンチモン
を混合して用いた。（５）黒色の着色剤黒色の着色剤として、カーボンブラックを用いた。な
お、カーボンブラックの配合割合は０．３ｗｔ％と少量
であり、便宜上その配合割合はナイロン６６に含めて示
している。

【００１７】サンプル０１〜０３の配合サンプル０１は、ナイロン６６を２０ｗｔ％、ナイロン
６を９ｗｔ％、ナイロン６Ｔを４ｗｔ％、ガラス繊維を
４２ｗｔ％、ポリブロモスチレンを１３ｗｔ％、３酸化
アンチモンを４ｗｔ％、エチレン／α−オレフィン共重
合体を８ｗｔ％としたものである。サンプル０２は、ナ
イロン６６を２０ｗｔ％、ナイロン６Ｔを８ｗｔ％、ナ
イロン６Ｉを２ｗｔ％、ガラス繊維を４２ｗｔ％、ポリ
ブロモスチレンを１６ｗｔ％、３酸化アンチモンを４ｗ
ｔ％、エチレン／α−オレフィン共重合体を８ｗｔ％と
したものである。サンプル０３は、ナイロン６６を１８
ｗｔ％、ナイロン６を６ｗｔ％、ナイロン６Ｔを５ｗｔ
％、ガラス繊維を５５ｗｔ％、ポリブロモスチレンを１
０ｗｔ％、３酸化アンチモンを３ｗｔ％、エチレン／α
−オレフィン共重合体を３ｗｔ％としたものである。

【００１８】比較例１〜４の配合材料比較例１は、上記従来例特開平８−１７１８３１号公報
に示された成形品に準ずる組成であり、ナイロン６６、
ナイロン６、ナイロンMXD６、ガラス繊維、エラストマ
ーが含まれている。比較例２は、特開平６−２９９０６
８号公報に示された成形品に準ずる組成であり、ナイロ
ン６６、ナイロン６、ナイロン６T、ガラス繊維、無機
鉱物のクレーが含まれている。比較例３は、特開平６−
２９９０６８号公報に示された成形品に準ずる組成であ
り、ナイロン６６、ナイロン６Ｔ、ガラス繊維が含まれ
ている。比較例４は、非晶ナイロンが含まれていない以
外は本願発明に準ずる組成であり、ナイロン６６、ガラ
ス繊維、エラストマー、難燃剤が含まれている。

【００１９】なお、特開平６−２９９０６８号公報に
は、黒色の着色剤の使用する開示及び示唆はないが、実
施例１のサンプル０１、０２、０３との白化の対比のた
め、サンプル０１、０２と同様に少量のカーボンブラッ
クを添加した。また、比較例２、３の説明で引用した特
開平６−２９９０６８号は、単にポリアミド６６とポリ
アミド６Tを配合する組成として例示したものであり、
白化については論じておらず、かつカオリンクレーが多
く含まれ耐衝撃性が低い等の理由により回路遮断器の外
郭として使用できるものではない。

【００２０】

【表１】

【００２１】２．成形手順及び試料片試験片及び外郭のベース２は２５０トン成形機により、
２８０°Ｃで混練した樹脂を７０°Ｃの金型に流し込
み、８０秒の冷却時間で成形した。

【００２２】３．評価方法（１）難燃性試験は、ＩＥＣ６０６９５−２−１／２に準じるもので
ある。試験片として、縦７０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ１
ｍｍのものを使用し、グローワイヤ燃焼性試験機（スガ
試験機株式会社製）を用い、グローワイヤの先端温度を
９６０℃として、次のいずれも満足する場合に合格と
し、他方いずれかを満足しない場合に不合格とした。条件１：グローワイヤの先端を試験片に３０秒間あて、
グローワイヤを引き離した後、試験片の炎または赤熱が
３０秒以内に消える時。条件２：試験片の下に置いた包装用薄薬紙が着火しない
時。（２）耐衝撃性１００アンペアフレームの回路遮断器のベース２（横９
０ｍｍ、縦１３０ｍｍ、高さ３５ｍｍ）を用いて、回路
遮断器を組み立てて、ＡＣ４６０Ｖかつ２５ｋＡの短絡
遮断試験を２回行った後、当該ベース２に割れが発生し
ていなければ合格とした。（３）外観白化回路遮断器のベース２における外観の色差により定量的
に評価した。試験サンプルとして、１００アンペアフレ
ームの回路遮断器のベース２を用いた。ベース２の電源
側の側面（図示せず）、負荷側の側面２ｂ（図２参照）
をそれぞれ３箇所、合計６箇所をＳ＆Ｍカラーコンピュ
ータＳＭ−４（スガ試験機株式会社製）により、２光
路、マスクφ１０の条件で測定した。基準サンプルとし
て、熱硬化性樹脂を主成分とする組成（不飽和ポリエス
テル２５ｗｔ％、水酸化アルミニウム５６ｗｔ％、ガ
ラス繊維１８．７ｗｔ％、カーボンブラック０．３ｗ
ｔ％）を用いて１００アンペアフレーム用のベース２の
金型で成形した基準サンプルを用い、試験サンプルと同
様に電源側の側面、負荷側の側面２ｂをそれぞれ３箇
所、合計６箇所測定した。この基準サンプルは、熱硬化
性樹脂を主成分とし、表面に光沢があり極めて白化の少
ないものである。基準サンプル６箇所の測定値の平均値
と試験サンプル６箇所の測定値の平均値との色差が８．
５以下の場合を合格とし、他方、８．５を超える場合を
不合格とした。この基準は、回路遮断器のベース２の外
観を目視により観察したとき、まだらな白化部分が概ね
全体の５％以下の面積であれば合格となるものに相当す
る。

【００２３】４．試験結果上述の評価方法による試験結果を表２に示す。サンプル
０１、０２、０３は難燃性、耐衝撃性、強度、白化の特
性に優れ、回路遮断器の外郭に適するものであった。ま
た、サンプル０２はサンプル０１よりも耐熱性に優れる
傾向がありベース２に好適なものであった。一方、サン
プル０１はサンプル０３よりも白化の特性に優れる傾向
があり、カバー１に好適なものであった。サンプル０３
は、耐クリープ性に優れ、高温かつ高応力が作用する回
路遮断器のベース２として好適である。比較例１は難燃
性が悪く、比較例２、３は難燃性及び耐衝撃性が悪く、
比較例４は表面に大半の領域で白化によるまだらが見ら
れ外観白化の特性が悪く回路遮断器の外郭としてはサン
プル０１、０２、０３に劣るものであった。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【発明の効果】この発明に係る回路遮断器は、固定側接
点に対向して設けられた可動側接点を有する可動接触子
と、この可動接触子を開閉する開閉機構部と、これら可
動接触子、開閉機構部を収納する外郭を備え、過電流や
漏電電流を検出したとき開閉機構部を動作させ上記接点
間を離間させる回路遮断器において、上記外郭の一部
は、結晶性のポリアミド樹脂、非晶性のポリアミド樹
脂、エラストマー、強化材、難燃剤、及び黒色に着色す
る着色剤を含む材料の成形品であるので、耐衝撃性に優
れ高遮断容量に適用できるとともに、難燃性、強度性の
特性に優れ、かつまだら状の白化が少ない外郭を有する
回路遮断器を提供できる。

【００２６】また、結晶性のポリアミド樹脂を１５〜３
５ｗｔ％、非晶性のポリアミド樹脂を２〜１２ｗｔ％、
エラストマーを３〜１０ｗｔ％、強化材を３０〜５５ｗ
ｔ％、難燃剤を１０〜２０ｗｔ％含むので、耐衝撃性に
優れるとともに、難燃性、強度及び白化の特性に優れ
る。

【００２７】また、結晶性のポリアミドはナイロン６
６、非晶性のポリアミドはナイロン６Ｔ、ナイロン６Ｉ
の少なくともいずれか一方或いはこれらの共重合体材
料、強化材はガラス繊維、難燃剤はハロゲン系難燃剤と
アンチモン系難燃助剤を混合したものであるので、耐衝
撃性に優れるとともに、難燃性、強度及び白化の特性に
優れる。

【００２８】また、結晶性のポリアミドはナイロン６６
であるので、耐熱性に優れる。

【００２９】また、外郭の一部はこの外郭を構成するベ
ースであるので、耐衝撃性に優れるとともに、難燃性、
強度及び白化の特性に優れ、安全性の高い回路遮断器を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の回路遮断器を側面で
切った断面図である。

【図２】図１のカバーを取り外した概略図である。

【符号の説明】

１カバー（外郭）、２ベース（外郭）、３
可動接触子、４クロスバー、５ハンドル、
６開閉機構部、７過電流引き外し装置、
９トリップバー、１１ディアオングリッド装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 77/00 Ｃ０８Ｌ 77/00 (72)発明者林道広東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 4F072 AA02 AA08 AB08 AB09 AC06 AD02 AD04 AD44 AE07 AE09 AL11 4J002 BB05Y BB23Y BC11Z CL01W CL03W CL03X DE187 DL006 FD13Z FD137 GQ00 5G030 XX00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定側接点に対向して設けられた可動側
接点を有する可動接触子と、この可動接触子を開閉する
開閉機構部と、これら可動接触子、開閉機構部を収納す
る外郭を備え、過電流や漏電電流を検出したとき開閉機
構部を動作させ上記接点間を離間させる回路遮断器にお
いて、上記外郭の一部は、結晶性のポリアミド樹脂、非晶性の
ポリアミド樹脂、エラストマー、強化材、難燃剤、及び
黒色に着色する着色剤を含む材料の成形品であることを
特徴とする回路遮断器。
【請求項２】結晶性のポリアミド樹脂を１５〜３５ｗ
ｔ％、非晶性のポリアミド樹脂を２〜１２ｗｔ％、エラ
ストマーを３〜１０ｗｔ％、強化材を３０〜５５ｗｔ
％、難燃剤を１０〜２０ｗｔ％含むことを特徴とする請
求項１記載の回路遮断器。
【請求項３】結晶性のポリアミドはナイロン６６、ナ
イロン６の少なくともいずれか一方或いはこれらの共重
合体材料、非晶性のポリアミドはナイロン６Ｔ、ナイロ
ン６Ｉの少なくともいずれか一方或いはこれらの共重合
体材料、強化材はガラス繊維、難燃剤はハロゲン系難燃
剤とアンチモン系難燃助剤を混合したものであることを
特徴とする請求項１又は２記載の回路遮断器。
【請求項４】結晶性のポリアミドはナイロン６６であ
ることを特徴とする請求項３記載の回路遮断器。
【請求項５】外郭の一部はこの外郭を構成するベース
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記
載の回路遮断器。