JP2009070779A - 電力開閉器用消弧体 - Google Patents

Abstract

【課題】６フッ化硫黄を用いずに消弧性能を有し、かつ難燃性、耐トラッキング性、耐久性に優れる電力開閉器用消弧体を提供する。
【解決手段】ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、トリアジン系化合物（Ｂ）を３〜１４重量部配合してなるポリアミド樹脂組成物よりなることを特徴とする電力開閉器用消弧体４。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力開閉器用消弧体に関し、さらに詳しくは、難燃性を有し、かつ耐トラッキング性、消弧性能に優れた電力開閉器用消弧体に関する。

電力開閉器において、通電する電極接点を高電圧状態で開放すると、開放した接点間にアーク放電が発生する。接点信頼性を向上させるためには、アークを早期に消滅（消弧）させることが必要となるため、従来は接点装置を設置する金属容器に６フッ化硫黄を封入することが、一般的に行われてきた。接点間で発生したアークが６フッ化硫黄に当たることで、プラズマ化し、エネルギーを消費することで、早期にアークが消滅すると考えられている。

しかし、環境問題から６フッ化硫黄が不適切となり使用が制限され、代わりに消弧体と呼ばれる部材を電極付近に配置する技術が開発されてきた。消弧体には、上述した消弧性能に優れる他、アーク放電の際の高温や高エネルギーに耐えうる難燃性や、電力供給の信頼性を向上させるため耐トラッキング性が要求される。例えば、ポリアセタールのように、分解しやすい樹脂で消弧体を作成し、分解ガスがアークに当たることで、早期にアークを消滅させることができるが体積消耗が激しく、繰り返し通電開閉を行なうと、消弧体にアークによる貫通穴が生じることがあり耐久性に問題があった。また、耐トラッキング性も不十分であるため、長期的な接点信頼性を確保することが困難であった。

そのため、消弧体に使用する樹脂の耐性を向上させるべく、例えば特許文献１には、ユリア樹脂に無機充填剤を配合し、消弧体とする技術が提案されている。しかし、この場合にも、体積消耗は避けられず、十分な耐久性を確保することが難しかった。
特開平１１−４３５８５号公報

本発明の目的は、６フッ化硫黄を用いずに消弧性能を有し、かつ難燃性、耐トラッキング性、耐久性に優れた電力開閉器用消弧体を提供することにある。

本発明の電力開閉器用消弧体は、ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、トリアジン系化合物（Ｂ）を３〜１４重量部配合してなるポリアミド樹脂組成物よりなることを特徴とするものである。

上記トリアジン系化合物（Ｂ）としてはメラミンシアヌレートが好ましく使用される。

電力開閉器は、上記消弧体が、開閉電極を囲むように取り付けられることにより構成される。

本発明の電力開閉器用消弧体は、ポリアミド樹脂（Ａ）にトリアジン系化合物（Ｂ）を配合するポリアミド樹脂組成物から形成されているため、消弧の際に６フッ化硫黄を使用することなく、優れた消弧性能と耐久性を奏すると共に、難燃性、耐トラッキング性にも優れる。また、ハロゲン系難燃剤を使用しないため、環境負荷が小さく、環境配慮型のものにすることができる。

以下、本発明を実施形態を参照して具体的に説明する。本発明において「重量」とは「質量」を意味する。

図１は、本発明の電力開閉器用消弧体の要部を例示したものである。

図１において、開閉器は、可動接点１ａを有する可動電極子１と固定接点２ａを有する固定電極子２とからなる開閉電極３を有している。この開閉電極３を囲むように箱形の消弧体４が設置され、開閉電極３の開放時に発生するアーク放電を早期に消滅させる作用を行なうようになっている。

消弧体の形状は、良好な消弧性能を実現するものであれば特に制約はないが、例えば、電極の開閉動作を阻害しないように電極そのものを覆うものや、電極の片端、もしくは両端に板状の成形品として設置するもの、電極上に樹脂を直に覆うよう成形するものなどが挙げられる。消弧性能、生産性を向上させるために、単一、もしくは複数の成形品で電極を覆う構造、もしくは電極両端に板状の成形品を設置する構造とすることがより好ましい。また、消弧性能が確保される範囲内で、消弧体に穴を開けたり、突起物をつけたりすることもできる。

本発明の消弧体を形成するポリアミド樹脂組成物に使用するポリアミド樹脂（Ａ）としては、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸を主たる構成成分とするポリアミドである。その主要構成成分の代表例としては、６−アミノカプロン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタム、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４−／２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，４−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１−アミノ−３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ビス（３−メチル−４−アミノシクロヘキシル）メタン、２，２−ビス（４−アミノシクロヘキシル）プロパン、ビス（アミノプロピル）ピペラジン、アミノエチルピペラジンなどの脂肪族、脂環族、芳香族のジアミン、およびアジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸、２−クロロテレフタル酸、２−メチルテレフタル酸、５−メチルイソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂肪族、脂環族、芳香族のジカルボン酸が挙げられ、本発明においては、これらの原料から誘導されるナイロンホモポリマーまたはコポリマーを各々単独または混合物の形で用いることができる。

本発明において、特に有用なポリアミド樹脂は、１５０℃以上の融点を有する耐熱性および強度に優れたポリアミド樹脂であり、具体的な例としてはポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリペンタメチレンアジパミド（ナイロン５６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカンアミド（ナイロン１１）、ポリドデカンアミド（ナイロン１２）、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー（ナイロン６／６６）、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー（ナイロン６／６Ｔ）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６６／６Ｉ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／６Ｉ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリドデカンアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／１２）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６６／６Ｔ／６Ｉ）、ポリキシリレンアジパミド（ナイロンＸＤ６）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリ−２−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／Ｍ５Ｔ）、ポリノメチレンテレフタルアミド（ナイロン９Ｔ）およびこれらの混合物などが挙げられる。とりわけ好適な例としては、難燃性と耐爆発応力性のバランスに優れるナイロン６６である。

本発明において、ポリアミド樹脂の重合度は、特に制限されるものではないが、消弧性能及び耐久性の観点から、２５℃で測定した相対粘度（９８％硫酸法）としては、２．０〜４．５の範囲のものが好ましく、より好ましくは２．２〜４．０、特に好ましくは２．３〜３．５の範囲にするとよい。

本発明で用いられるトリアジン系化合物（Ｂ）とは、トリアジン骨格を有する窒素元素を含有する化合物であり、熱可塑性樹脂に配合して難燃性を付与することが可能な難燃剤として知られている化合物である。具体的な例としては、メラミン、メレム、メラム、メロン、およびこれらとシアヌール酸の塩、シアヌール酸、およびこれらの混合物が挙げられる。塩の代表例としては、メラミンシアヌレートが挙げられる。本発明で使用するトリアジン系化合物（Ｂ）としては、耐熱性、ポリアミド樹脂との混合性の良さから、メラミンシアヌレートがとりわけ好ましい。

本発明の消弧体は、ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、トリアジン系化合物（Ｂ）を３〜１４重量部配合したポリアミド樹脂組成物から形成する必要がある。トリアジン系化合物（Ｂ）の配合量をこの範囲にすることにより、難燃性、耐トラッキング性、消弧性能を有する樹脂組成物を得ることができる。３重量部未満では消弧性能が不十分であり、１４重量部を超えると、強度が低下する。トリアジン系化合物（Ｂ）の配合量は、好ましくは４〜１２重量部の範囲であり、より好ましくは４．５〜１０重量部の範囲にするとよい。

本発明に用いるポリアミド樹脂組成物には、さらに本発明の目的を損なわない範囲で他のポリマー、銅系熱安定剤、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系などの酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、難燃剤、および染料・顔料を含む着色剤などの通常の添加剤を１種以上添加することができる。

本発明に用いるポリアミド樹脂組成物は、その製造方法が特に制限されるものではなく、例えば単軸または２軸の押出機やニーダー等の混練機を用いて２２０〜３３０℃の温度で溶融混練する方法等が挙げられる。

また、本発明の消弧体は、耐トラッキング性が高く、電力開閉器として電力供給の信頼性を向上する。例えば、電力開閉器の工業規格ＪＩＳ Ｃ ４６０５に従い、また、ＵＬ７４６Ａに準処した耐トラッキング試験においても、ｐｌｃ０を実現することができる。

本発明の消弧体は、射出成形、押出成形で得られた成形品として、またそれらの成形方法で得られた部品の接着組み立てなど、通常の方法で容易に成形することができる。このようにして得られた消弧体は、難燃性を有し、かつ耐トラッキング性、消弧性能に優れる。

以下、実施例を挙げてさらに本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。実施例および比較例に用いた測定方法を以下に示す。

（１）消弧体の成形
８０ｍｍ×８０ｍｍ×３ｍｍの板状成形品を射出成形機：住友重機械（株）製ＳＥ１００ＤＵを用い、シリンダ温度２８０℃で２つ組で射出成形し、電極の両端に並行に設置する消弧体を得た。得られた消弧体を消弧性能、耐久性およびの各耐トラッキング性試験に供した。

（２）難燃性
上記（１）の射出成形条件と同様の方法で、１２７ｍｍ×１２．７ｍｍ×０．７ｍｍの大きさの試験片を射出成形し、ＵＬ９４に基づいて測定した。

（３）耐トラッキング性
得られた消弧体から、６０ｍｍ×６０ｍｍ×３ｍｍの大きさの試験片を切り出し、ＵＬ７４６Ａに準処して測定した。

（４）消弧性能
得られた消弧体をＵＬ７４６Ａに準処した耐アーク試験機の電極両端に設置し、アーク放電１回目、５０回目の時のアーク発生から消滅までの時間（消弧時間）をオシロスコープを用い測定した。

（５）耐久性
得られた消弧体をＵＬ７４６Ａに準処した耐アーク試験機の電極両端に設置し、アーク放電を５０回繰り返し発生させた後の接点付近の消弧体の消耗深さ（単位：ｍｍ）をノギスで測定した。

実施例１
ポリアミド樹脂（Ａ）として、ポリアミド６６樹脂［東レ（株）製：商品名ＣＭ３００７］１００重量部に、（Ｂ）メラミンシアヌレート［日産化学工業（株）製：商品名ＭＣ４４０］３．１部を２軸押出機（東芝機械社製：ＴＥＭ５８）を用いてシリンダ設定温度２９０℃、スクリュ回転数２００ｒｐｍの条件下ですべてトップフィード（基込めフィード）し、溶融混錬した後、ストランド状のガットを成形し、冷却バスで冷却後、カッターで造粒しペレットを得た。得られたペレットを用い、前記の成形方法で消弧体を成形し、前記の測定方法によって諸特性を調べた。その結果を表１に示す。

実施例２，３
ポリアミド樹脂（Ａ）、（Ｂ）メラミンシアヌレートを表１に示す配合量に変更する以外は実施例１と同様にしてペレットを造粒し、消弧体を得て諸特性を調べた。その結果を表１に示す。

比較例１，２
ポリアミド樹脂（Ａ）、（Ｂ）メラミンシアヌレートを表１に示す配合量に変更する以外は実施例１と同様にしてペレットを造粒し、消弧体を得て諸特性を調べた。その結果を表２に示す。

比較例３
難燃性ＡＢＳ樹脂［東レ（株）製：商品名８２４Ｖ−Ｘ０１］を用い、前記の成形方法で消弧体を成形し、前記の測定方法によって諸特性を調べた。その結果を表２に示す。

比較例４
ポリアセタール樹脂［（株）ケイ・ティー・ピー製：商品名Ｋ７００］を用い、前記の成形方法で消弧体を成形し、前記の測定方法によって諸特性を調べた。その結果を表２に示す。

比較例５
（Ａ）ポリアミド６６樹脂［東レ（株）製：商品名ＣＭ３００７］１００重量部に、臭素化ポリスチレン［アルベマール社製：商品名ＨＰ７０１０Ｇ］３０重量部、三酸化アンチモン［日本精鉱（株）製：商品名ＰＡＴＯＸ−ＭＫ］１０重量部を２軸押出機（東芝機械社製：ＴＥＭ５８）を用いてシリンダ設定温度２９０℃、スクリュ回転数２００ｒｐｍの条件下ですべてトップフィード（基込めフィード）し、溶融混錬した後、ストランド状のガットを成形し、冷却バスで冷却後、カッターで造粒しペレットを得た。得られたペレットを用い、前記の成形方法で絶縁バリアを成形し、前記の測定方法によって諸特性を調べた。その結果を表２に示す。

実施例１〜３および比較例１〜５より、ポリアミド６６樹脂にメラミンシアヌレートを特定比率で配合してなる樹脂組成物で消弧体を成形することで、難燃性、耐トラッキング性、消弧性、耐久性に優れた消弧体が実現できることが確認された。なお、本発明の消弧体は、ハロゲン系難燃剤を含まないため、環境負荷が小さく環境配慮型の消弧体である。

本発明の電力開閉器用消弧体の実施形態の一例を含む電力開閉器の要部を示す断面図である。

符号の説明

１ 可動電極子
２ 固定電極子
３ 開閉電極
４ 電力開閉器用消弧体

Claims (3)

1. ポリアミド樹脂（Ａ）１００重量部に対して、トリアジン系化合物（Ｂ）を３〜１４重量部配合してなるポリアミド樹脂組成物よりなることを特徴とする電力開閉器用消弧体。
2. 前記トリアジン系化合物（Ｂ）がメラミンシアヌレートである請求項１記載の電力開閉器用消弧体。
3. 請求項１または２記載の消弧体を開閉電極を囲むように設置したことを特徴とする電力開閉器。

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