JP2009277566A - 消弧用樹脂加工品、及びそれを用いた回路遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】内圧上昇への寄与が少なく、回路遮断時に発生するアークを効率よく消弧できる熱分解ガスを発生でき、その際に起こる温度上昇に耐える耐熱性及び内圧上昇に耐えうる耐圧性を備え、難燃性に優れる消弧用樹脂加工品及びそれを用いた回路遮断器を提供する。
【解決手段】固定接点７を有する固定接触子５と、可動接点６を有する可動接触子１と、当該固定接触子５と当該可動接触子１とが開閉動作する際に発生するアークを消弧する消弧装置とを備えた回路遮断器において、当該消弧装置としてメチレン鎖の水素原子の一部が水酸基で置換され、メチレン基１モルに対して、水酸基を０．２〜０．７モル含有するポリオレフィン樹脂（Ａ）と、水を芯物質として含有するマイクロカプセル（Ｂ）と、末端不飽和結合を有する反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）とを含む樹脂組成物を、成形後に放射線架橋を施した消弧用樹脂加工品１３を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路遮断器などの電流遮断時に接点から発生するアークを消弧するために使用される、難燃性を備えた消弧用樹脂加工品及びこれを用いた回路遮断器に関する。

回路遮断器などにおいて、過剰電流または定格電流の通電時に可動接触子の接点と固定接触子の接点を開離させると、接点間にアークが発生する。このアークを消弧するには、通常、アーク発生部の周囲に、消弧部材からなる消弧室を備えた消弧装置を配設している。そして、アークによって消弧部材を熱分解させて、この消弧部材から発生する熱分解ガスによってアークを消弧している。

これら消弧部材には、不飽和ポリエステル樹脂（特許文献１参照）、メラミン樹脂（特許文献２参照）などの熱硬化性樹脂や、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂（特許文献３参照）などの熱可塑性樹脂などがマトリックス樹脂として主に用いられている。

しかしながら、熱硬化性樹脂は成形時にバリが生じやすいことから、成形加工性が熱可塑性樹脂に比べて劣るという問題点があった。更には、アーク消弧時には、消弧部材から熱分解ガスが発生するため、消弧装置内の内圧が高まるが、比較的硬いものの、破損しやすく、耐圧強度に劣る熱硬化性樹脂では、消弧装置の小型化が困難であった。

また、熱可塑性樹脂は、成形時にバリなどは生じにくいものの、強度、耐圧性、耐熱性が劣り、消弧部材が経時で変形ないし劣化する傾向にあった。芳香族ポリアミド樹脂などのように芳香族環の含有量の多い熱可塑性樹脂は、強度、耐圧性、耐熱性に優れるものの、燃焼時に遊離炭素を放出しやすい。このため、芳香族環の含有量の多い熱可塑性樹脂を用いた場合、消弧装置を炭素で腐食される虞れがあり、消弧装置の絶縁性が損なわれるといった問題があった。

また、消弧装置の強度、耐圧性、耐熱性、絶縁性などを向上させるため、絶縁性熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に強化繊維や金属水酸化物などの無機フィラーを添加するといった試みがなされているものの（特許文献１〜５参照）、無機フィラーの含有量の増加に伴い熱分解ガスの発生量が減少する傾向にあり、消弧性が低下するという問題があった。

一方、下記特許文献６には、水をコア成分とするマイクロカプセルと、アルミナ若しくは水酸化アルミニウムからなる無機充填剤とを含有することを特徴とする電気絶縁用樹脂モールド品が開示されている。

また、下記特許文献７には、ポリエステルやポリアミドなどの熱可塑性樹脂に電子線処理を施して得られる樹脂加工品を用いた回路遮断器が開示されている。
特許第３０９８０４２号公報 特開平２−２５６１１０号公報 特開平７−３０２５３５号公報 特開平８−１７１８４７号公報 国際公開第９８／３６０２８号パンフレット 特開２００３−３１０６３号公報 国際公開第２００３／０４４８１８号パンフレット

上記特許文献６に開示された電気絶縁用モールド品は、水をコア成分とするマイクロカプセルと、アルミナ若しくは水酸化アルミニウムからなる無機充填剤とを含有することで、アーク発生時に、樹脂モールド品の表面が熱分解する際に、マイクロカプセルが破壊されて内部の水（水蒸気）が放出し、樹脂モールド品の表面に遊離炭素が形成されても、その遊離炭素は、アルミナを触媒として水と反応して一酸化炭素或いは炭化水素となるため、遊離炭素の量を少なくすることができ、消孤装置の絶縁性が損なわれにくくできるというものである。しかしながら、特許文献６には、アーク消弧時に発生する熱分解ガスによる消弧装置内の内圧上昇を抑制する試みや、消弧装置の耐熱性や耐圧性を向上させる試みについては何ら検討がされていない。

また、上記特許文献７は、熱可塑性樹脂に電子線照射を行って、樹脂加工品の強度、耐熱性や耐圧性などを向上させているが、その効果は不十分であった。すなわち、電子線照射では、透過性が不十分なことがあり、架橋が均一に行われないことがあった。更には、消弧性に関しては向上がほとんど認められなかった。また、アーク消弧時に発生する熱分解ガスによる消弧装置内の内圧上昇もほとんど抑制できず、アーク消弧時の内圧上昇により消弧装置が破損しやすかった。

また、近年、回路遮断器に使用される樹脂材料に対して要求される難燃性レベルが向上する傾向にある。難燃性を向上させるにあたり、難燃性樹脂をマトリックス樹脂として消弧材料に用いることが考えられる。樹脂の難燃化には、臭素などのハロゲン化合物が有効であることが知られており、ハロゲン化合物を添加した樹脂が難燃性樹脂として汎用的に使用されている。しかしながら、ハロゲン化合物を大量に含む難燃性樹脂は、燃焼条件によってはダイオキシン類が発生する可能性があった。

したがって、本発明の目的は、内圧上昇が少なく、回路遮断時に発生するアークを効率よく消弧できる熱分解ガスを発生でき、更には、その際に起こる温度上昇に耐える耐熱性及び内圧上昇に耐えうる耐圧性を備え、難燃性に優れる消弧用樹脂加工品及びそれを用いた回路遮断器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の消弧用樹脂加工品は、メチレン鎖の水素原子の一部が水酸基で置換され、メチレン基１モルに対して、水酸基を０．２〜０．７モル含有するポリオレフィン樹脂（Ａ）と、水を芯物質として含有するマイクロカプセル（Ｂ）と、末端不飽和結合を有する反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）とを含む樹脂組成物を、成形後に放射線架橋を施したことを特徴とする。

本発明の消弧用樹脂加工品は、放射線によって反応性有機リン難燃剤（Ｃ）の末端不飽和結合と、ポリオレフィン樹脂（Ａ）とが反応して架橋している。放射線は透過性が高いため、ポリオレフィン樹脂（Ａ）は、ほぼ均一に三次元網目状に架橋している。このため、この消孤用樹脂加工品は、相分離構造が固定化されており、耐熱性や機械強度に優れる。また、難燃剤成分は、樹脂中に安定して取り込まれているので、難燃剤のブリードアウトが少なく、長期にわたって優れた難燃性を発揮できる。
また、この消孤用樹脂加工品は、水を芯物質として含有するマイクロカプセル（Ｂ）を含み、更には、ポリオレフィン樹脂（Ａ）は熱分解によって側鎖に有するＯＨ基が解離し易いため、アークによって樹脂加工品の表面が熱分解されると、水素ガス、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_２及びＯの含有量の高い熱分解ガスが発生する。このため、アークを速やかに消弧できると共に、タール分などのアークの消弧に対する寄与が乏しい成分の含有量が少なく、消弧装置内の内圧の上昇を抑制できる。そして、アーク消弧時において、タール分などの遊離炭素の発生量が少ないので、消弧装置に炭素が付着されにくく、消弧装置の絶縁性が損なわれ難い。

本発明の消弧用樹脂加工品は、前記樹脂組成物が、前記樹脂組成物が、ガラスファイバー、チタン酸バリウムウィスカー、シリカゲル微粒子、ベーマイト、タルク、カオリンクレイ、マイカ、炭酸マグネシウム及び金属水酸化物から選ばれた１種以上の無機フィラー（Ｄ）を、１〜７０質量％含有することが好ましい。この態様によれば、樹脂加工品の強度及び耐圧性を向上できる。

本発明の消弧用樹脂加工品は、前記ポリオレフィン樹脂（Ａ）が、エチレン−ビニルアルコール共重合体であることが好ましい。

本発明の消孤用樹脂加工品は、前記マイクロカプセル（Ｂ）が、芯物質中に水を５〜１００質量％含有するものであり、前記樹脂組成物中に０．５〜９０質量％含有されることが好ましい。

上記各態様によれば、消弧性に優れた熱分解ガスを発生できるので、アークを速やかに消弧することができ、アーク電圧が損なわれにくい。

本発明の消弧用樹脂加工品は、前記応性有機リン系難燃剤（Ｃ）が、下記式（Ｉ）及び／又は下式（ＩＩ）に示される有機リン化合物であり、前記樹脂組成物中に０．５〜２０質量％含有することが好ましい。

（式（Ｉ）中、Ｒ^１〜Ｒ^４はそれぞれＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２−、又はヘテロ原子を含んでもよい一官能性の芳香族炭化水素系基を表し、Ｒ^５はヘテロ原子を含んでもよい二官能性の芳香族炭化水素系基を表す。Ｘ^１〜Ｘ^４はそれぞれ−Ｏ−、−ＮＨ−、−（ＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２）Ｎ−より選択される基を表し、Ｘ^１〜Ｘ^４の少なくとも１つは−ＮＨ−、又は−（ＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２）Ｎ−を含む。Ｒ^１〜Ｒ^４及びＸ^１〜Ｘ⁴の少なくとも１つはＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２−を含む。Ｙ^１は水素又はメチル基を表し、Ｙ^２は炭素数１〜５のアルキレン基、又は−ＣＯＯ−Ｙ^３−を表す。ここで、Ｙ^３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。）

（式（ＩＩ）中、１分子中に少なくとも１つのＰ−Ｃ結合を含み、Ａｒ₁とＡｒ_２は、それぞれ炭素数２０以下の易動性水素を含まない二官能性芳香族炭化水素系基を表し、ｎは０〜２の整数である。Ｒ^６〜Ｒ^１０はそれぞれ、−ＮＨＣＨ_２ＣＨ=ＣＨ_２、−Ｎ(ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２)_２、−ＯＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＨ＝ＣＨ_２、−(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＮＨ(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｎ(ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２)−(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ−Ｒ−ＯＯＣ−Ｃ(Ｒ’)＝ＣＨ_２、−ＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＯ−Ｃ(Ｒ’)＝ＣＨ_２、炭素数１２以下のアリール基より選択される基を表す。ここで、Ｒは炭素数２〜５のアルキレン基、Ｒ’は水素またはメチル基を表す。Ｒ^６〜Ｒ^１０の少なくとも１つは−ＣＨ＝ＣＨ_２基又は−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２基を含む。）

上記応性有機リン系難燃剤（Ｃ）は、エネルギー的に安定したものであり、樹脂への混練・成形時に、気化しにくく、更には、熱や剪断によって分解され難いので、成形加工性を損なうこともない。

一方、本発明の回路遮断器は、固定接点を有する固定接触子と、前記固定接触子と接触する可動接点を有し前記固定接触子に対して開閉動作をする可動接触子と、前記固定接触子と前記可動接触子とが開閉動作する際に発生するアークを消弧する消弧装置とを備えた回路遮断器において、前記消弧装置が、上記消弧用樹脂加工品からなることを特徴とする。上記本発明の回路遮断器によれば、電流遮断時に接点から発生するアークを効率よく消弧でき、かつ、消弧装置内の内圧上昇を抑えることができる。このため、小型化で、過負荷遮断や短絡遮断など遮断性能の優れた回路遮断器とすることができる。

本発明の消弧用樹脂加工品は、強度、耐圧性、耐熱性、難燃性、成形加工性に優れるものであると共に、消弧作用の高い熱分解ガスを発生するので、電流遮断時に接点から発生するアークを効率よく消弧でき、消弧装置内の内圧上昇を抑えることができる。このため、この消弧用樹脂加工品を用いた本発明の回路遮断器は、小型化でき、過負荷遮断や短絡遮断など遮断性能の優れたものとすることができる。

本発明の消弧用樹脂加工品は、メチレン鎖の水素原子の一部が水酸基で置換され、メチレン基（−ＣＨ_２−）１モルに対して、水酸基（−ＯＨ）を０．２〜０．７モル含有するポリオレフィン樹脂（Ａ）と、水を芯物質として含有するマイクロカプセル（Ｂ）と、末端不飽和結合を有する反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）とを含む樹脂組成物を、成形後に放射線架橋を施して得られたものである。

ポリオレフィン樹脂（Ａ）は、メチレン基１モルに対して、水酸基を０．２〜０．７モル含有するものであり、メチレン基１モルに対して、水酸基を０．２〜０．６５モル含有することが好ましい。水酸基が上記割合で０．２未満であると、熱分解時に消弧性に優れた熱分解ガスが発生しにくく、アークを速やかに消弧できないばかりか、アーク消弧時に消弧装置内の内圧が大きくなる傾向にある。また、水酸基が上記割合で０．７を超えると、耐熱性が低下し、更には、熱分解温度が低下して溶融混練による成形加工が困難となる傾向にある。

また、ポリオレフィン樹脂（Ａ）は、分解潜熱が３０ｃａｌ／g以上であることが好ましく、４０ｃａｌ／g以上がより好ましい。ここで、ポリオレフィン樹脂（Ａ）の分解潜熱を向上させるには、水酸基の含有量を増加させればよく、例えば、メチレン鎖の水素原子の一部が水酸基で置換された、メチレン基１モルに対して、水酸基を０．２〜０．７モル含有するポリオレフィン樹脂は、分解潜熱が３０〜５０ｃａｌ／gである。なお、樹脂の分解潜熱は、不活性雰囲気下にて、測定対象物の樹脂を加熱分解することで測定することができる。

このようなポリオレフィン樹脂としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体が好ましく、消弧性が優れるという理由から、エチレン−ビニルアルコール共重合体が特に好ましい。ただし、ポリエチレンでは消弧性が乏しく、また、ポリビニルアルコールでは成形加工方法が限定されてしまう。

マイクロカプセル（Ｂ）は、水を芯物質として含有するものである。マイクロカプセル（Ｂ）の芯物質としは、水を５〜１００質量％含有するものが好ましく、水を２０〜１００質量％含有するものがより好ましい。芯物質中に水を５質量％以上含有することで、アークの消孤時に、水素ガスやＨ_２Ｏの含有量の高く、消孤作用の高い熱分解ガスを発生することができる。

また、芯物質は、マイクロカプセル（Ｂ）の全量中に５〜９０質量％含有することが好ましく、１０〜７０質量％含有することがより好ましい。芯物質の含有量がマイクロカプセル（Ｂ）の全量に対して５質量％未満であるとアークの冷却効果が十分発揮されないことがあり、９０質量％を超えると、マイクロカプセルの皮膜が薄くなることに起因して、芯物質が大気中に蒸散し易くなり、消孤時に芯物質によるアークの冷却効果が十分得られないことがある。

マイクロカプセル（Ｃ）の皮膜は、スチレン系ポリマーを含む組成物で構成されていることが好ましく、スチレン系ポリマー中にエポキシ系ポリマーが０．１〜３０質量％含有する組成物で構成されていることがより好ましく、スチレン系ポリマー中にエポキシ系ポリマーが１〜１０質量％含有する組成物で構成されていることが特に好ましい。皮膜がスチレン系ポリマーで構成されていることで、水を芯物質としてマイクロカプセル内に含有させることが可能であり、更にスチレン系ポリマー中にエポキシ系ポリマーを含有するもので構成されていることで、皮膜の網目構造が密となり、芯物質が大気中に蒸散し難くなるので、アークの消孤時に、水素ガスやＨ_２Ｏの含有量のより高い熱分解ガスを発生させることができる。

マイクロカプセル（Ｂ）の粒径は、１〜７００μｍが好ましく、１０〜３００μｍがより好ましい。粒径が上記範囲内であれば、成形品内に均一に分散させやすくなる。

マイクロカプセル（Ｂ）は、樹脂組成物中に０．５〜９０質量％含有することが好ましく、３０〜７０質量％がより好ましい。樹脂組成物中におけるマイクロカプセル（Ｂ）の含有量が０．５質量％未満であると、上記効果がほとんど得られず、９０質量％を超えると、得られる成形品の強度が不足する。

反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）は、末端不飽和結合を有する有機リン化合物であり、下記式（Ｉ）及び下記式（ＩＩ）に示される有機リン化合物が好ましい。

（式（Ｉ）中、Ｒ^１〜Ｒ^４はそれぞれＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２−、又はヘテロ原子を含んでもよい一官能性の芳香族炭化水素系基を表し、Ｒ^５はヘテロ原子を含んでもよい二官能性の芳香族炭化水素系基を表す。Ｘ^１〜Ｘ^４はそれぞれ−Ｏ−、−ＮＨ−、−（ＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２）Ｎ−より選択される基を表し、Ｘ^１〜Ｘ^４の少なくとも１つは−ＮＨ−、又は−（ＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２）Ｎ−を含む。Ｒ^１〜Ｒ^４及びＸ^１〜Ｘ⁴の少なくとも１つはＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２−を含む。Ｙ^１は水素又はメチル基を表し、Ｙ^２は炭素数１〜５のアルキレン基、又は−ＣＯＯ−Ｙ^３−を表す。ここで、Ｙ^３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。）

（式（ＩＩ）中、１分子中に少なくとも１つのＰ−Ｃ結合を含み、Ａｒ₁及びＡｒ_２は、それぞれ炭素数２０以下の易動性水素を含まない二官能性の芳香族炭化水素系基を表し、ｎは０〜２の整数である。Ｒ^６〜Ｒ^１０はそれぞれ、−ＮＨＣＨ_２ＣＨ=ＣＨ_２、−Ｎ(ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２)_２、−ＯＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＨ＝ＣＨ_２、−(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＮＨ(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｎ(ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２)−(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ−Ｒ−ＯＯＣ−Ｃ(Ｒ’)＝ＣＨ_２、−ＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＯ−Ｃ(Ｒ’)＝ＣＨ_２、炭素数１２以下のアリール基より選択される基を表す。ここで、Ｒは炭素数２〜５のアルキレン基、Ｒ’は水素またはメチル基を表す。Ｒ^６〜Ｒ^１０の少なくとも１つは−ＣＨ＝ＣＨ_２基又は−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２基を含む。）

すなわち、上記の有機リン化合物は、末端不飽和結合である−ＣＨ＝ＣＨ_２基又は−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２基を少なくとも一つ以上含む化合物である。この官能基は、放射線の照射によって、上記ポリオレフィン樹脂（Ａ）と結合するための官能基である。なお、末端不飽和結合は１分子中に２つ以上有していることが好ましい。

式（Ｉ）で示される化合物において、ＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２−基としては、具体的には、ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＨ_２−、ＣＨ_２＝ＣＨ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−、ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）−ＣＨ_２−、ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ−ＣＨ_２ＣＨ_２−、ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ−ＣＨ_２ＣＨ_２−などが挙げられる。

また、Ｒ^１〜Ｒ^４のヘテロ原子を含んでもよい一官能性の芳香族炭化水素系基としては、炭素数が６〜１４の芳香族炭化水素系基が好ましい。具体的には、−Ｃ_６Ｈ_５（フェニル基）、−Ｃ_６Ｈ_５ＯＨ（ヒドロキシフェニル基）、−Ｃ_６Ｈ_５−Ｃ_６Ｈ_５ＯＨ（ヒドロキシビフェニル基）、−ＣＨ_２Ｃ_６Ｈ_５（ベンジル基）、−α-Ｃ_１０Ｈ_７（α-ナフチル基）、−β-Ｃ_１０Ｈ_７（β-ナフチル基）などが挙げられる。

また、Ｒ^５のヘテロ原子を含んでもよい二官能性の芳香族炭化水素系基としては、炭素数が１０〜１４の芳香族炭化水素系基が好ましい。具体的には、−ｐ-Ｃ_６Ｈ_４−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_２−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−Ｃ（ＣＨ_３）_２−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−Ｃ（＝Ｏ）−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−ＳＯ_２−p-Ｃ_６Ｈ_４−、２，６−Ｃ_１０Ｈ_６＜（２，６−ナフチレン基）などが挙げられる。

なお、本発明において芳香族炭化水素系基とは、例えば上記のフェニル基や−p-Ｃ_６Ｈ_４−p-Ｃ_６Ｈ_４−のような芳香族炭化水素基のみならず、例えば上記のヒドロキシフェニル基や−p-Ｃ_６Ｈ_４−ＳＯ_２−p-Ｃ_６Ｈ_４−のような、芳香族炭化水素基に加えて更に酸素や硫黄などのヘテロ原子を含んだ基も含むこととする。

そして、上記式（Ｉ）の有機リン化合物としては、例えば、下記の構造式（Ｉ−１）〜（Ｉ−１８）で示される化合物が挙げられる。

上記の化合物は、国際公開ＷＯ２００５／０１２４１５号パンフレットなどに記載された方法によって合成できる。例えば、上記（Ｉ−１）の化合物は、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）にオキシ塩化リンを加え、この溶液に、４,４’−ビフェニルアルコールとトリエチルアミンを溶解したＤＭＡｃの溶液を滴下して反応させ、次いで、アリルアミンとトリエチルアミンとの混合液を反応させることにより得ることができる。

また、式（ＩＩ）で示される化合物において、炭素数１２以下のアリール基としては、例えば、−Ｃ_６Ｈ_５（フェニル基）、−Ｃ_６Ｈ_５ＯＨ（ヒドロキシフェニル基）、−Ｃ_６Ｈ_５−Ｃ_６Ｈ_５ＯＨ（ヒドロキシビフェニル基）、−α-Ｃ_１０Ｈ_７（α-ナフチル基）、−β-Ｃ_１０Ｈ_７（β-ナフチル基）などが挙げられる。

また、Ａｒ₁及びＡｒ_２の炭素数２０以下の易動性水素を含まない二官能性芳香族炭化水素系基としては、例えば、−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−Ｏ−、−Ｏ−p-Ｃ_６Ｈ_４−Ｏ−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−ＣＨ_２−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−Ｃ（ＣＨ_３）_２−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−Ｃ（＝Ｏ）−p-Ｃ_６Ｈ_４−、−p-Ｃ_６Ｈ_４−ＳＯ_２−p-Ｃ_６Ｈ_４−、２，６−Ｃ_１０Ｈ_６＜（２，６−ナフチレン基）などが挙げられる。ここで、易動性水素としては、−ＯＨ(水酸基)、−ＮＨＣＯ−（アミド結合）、−ＮＨＣＯＯ−（ウレタン結合）などの、水素結合を形成しやすく、金属ナトリウムや水素化ナトリウムなどと常温で容易に反応して水素を発生する官能基に含まれる反応性の高い水素を意味する。

そして、上記式（ＩＩ）の有機リン化合物としては、例えば、下記の構造式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−２３）で示される化合物が挙げられる。このうち、（ＩＩ−１〜ＩＩ−１２）はｎがゼロ、すなわち１分子中のリン原子が２個の場合の例である。また、（ＩＩ−１３〜ＩＩ−２０）はｎが１、すなわち、１分子中のリン原子が３個の場合の例である。また、（ＩＩ−２１）〜（ＩＩ−２３）はｎが２、すなわち、１分子中のリン原子が４個の場合の例である。

上記の化合物は、国際公開ＷＯ２００５／０８７８５２号パンフレットなどに記載された方法によって合成できる。例えば、上記（ＩＩ−１）の化合物は、４,４’−ジクロルビフェニルを出発原料とし、これをオキシ塩化リンと反応させた後、更に臭化アリルと反応させて末端に不飽和基を導入することによって合成することができる。

反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）は、樹脂組成物中に０．５〜２０質量％含有することが好ましく、８〜２０質量％がより好ましい。樹脂組成物中における反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）の含有量が０．５質量％未満であると、難燃性をほとんど向上することができず、更には樹脂組成物の架橋密度が劣ることから、強度、耐圧性、耐熱性などの物理的特性をほとんど向上させることができないことがある。２０質量％を超えると、反応性有機リン系難燃剤が過剰となり、反応性有機リン系難燃剤の未反応のモノマーや分解ガスが発生したり、オリゴマー化したものがブリードアウトする虞れがある。

本発明の消弧用樹脂加工品に用いられる上記樹脂組成物は、強化繊維、チタン酸バリウムウィスカー、シリカゲル微粒子、ベーマイト、タルク、カオリンクレイ、マイカ、炭酸マグネシウム及び金属水酸化物から選ばれた１種以上の無機フィラー（Ｄ）を含有することが好ましい。これらの無機フィラーを含有することによって、消弧用樹脂加工品の強度、耐圧性及び耐熱性が向上するとともに、寸法安定性を向上させることができる。

例えば、上記強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維が挙げられ、強度、及び樹脂や無機充填材との密着性の点からガラス繊維を用いることが好ましい。これらの強化繊維は、単独でも、２種以上を併用して用いてもよく、また、シランカップリング剤などの公知の表面処理剤で処理されたものでもよい。また、ガラス繊維は、表面処理されており、更に樹脂で被覆されていることが好ましい。これにより、樹脂との密着性を更に向上することができる。

また、上記金属水酸化物としては、粒径が１〜１０μｍであれば樹脂との分散性の向上が挙げられ、内圧上昇を抑制できるという理由から水酸化アルミニウム、ベーマイトおよび水酸化マグネシウムが好ましい。

そして、無機フィラー（Ｄ）は、樹脂組成物中に１〜７０質量％含有することが好ましく、２０〜７０質量％がより好ましい。無機フィラー（Ｄ）の含有量が１質量％未満であると、無機フィラーによる効果がほとんど得られず、７０質量％を超えると、熱分解ガスの発生量が低減するので消弧性が劣る。

また、本発明の消弧用樹脂加工品に用いられる上記樹脂組成物には、本発明の目的である耐熱性、耐圧性、消弧性、強度などの物性を著しく損わない範囲で、上記以外の常用の各種添加成分、例えば結晶核剤、着色剤、酸化防止剤、離型剤、可塑剤、熱安定剤、滑剤、紫外線防止剤などの添加剤を添加することができる。

本発明の消弧用樹脂加工品は、上記樹脂組成物を成形後に、放射線照射することで得られる。

樹脂組成物の成形方法は従来公知の方法が用いられ、例えば、樹脂組成物を溶融混練してペレット化した後、従来公知の射出成形、押出成形、真空成形、インフレーション成形などによって成形することができる。溶融混練は、単軸或いは二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、ミキシングロールなどの通常の溶融混練加工機を使用して行うことができる。そして、混練温度は１７０〜２３０℃で行うことが好ましい。１７０℃未満であると溶融混練が困難であり、２３０℃を越えると樹脂組成物の水酸基が解離して消弧性を低下させるからである。

そして、こうして得られた樹脂成形品に対し、放射線照射を施すことで、本発明の消弧用樹脂加工品とすることができる。放射線は、透過性が高いので、樹脂組成物をほぼ均一に架橋反応することができ、成形品の強度、耐圧性、耐熱性を良好にできる。

樹脂成形品に照射する放射線としては、α線、γ線、Ｘ線、紫外線などが利用でき、透過性が強く照射を均一にできるという理由からγ線が好ましい。

放射線の照射線量は１０ｋＧｙ以上であることが好ましく、１０〜４５ｋＧｙがより好ましい。この範囲であれば、架橋によって上記の物性に優れる消弧用樹脂加工品が得られる。照射線量が１０ｋＧｙ未満であると、架橋による３次元網目構造の形成が不均一となり、未反応の架橋剤がブリードアウトする可能性がある。また、４５ｋＧｙを超えると、酸化分解生成物による樹脂加工品の内部歪みが残留し、これによって変形や収縮などが発生する可能性がある。

このようにして得られた本発明の消弧用樹脂加工品は、強度、耐圧性、耐熱性、消弧性、難燃性に優れ、回路遮断器の消弧装置として好適に用いることができる。

次に、本発明の回路遮断器について説明する。

本発明の回路遮断器は、固定接点を有する固定接触子と、前記固定接触子と接触する可動接点を有し、前記固定接触子に対して開閉動作をする可動接触子と、前記固定接触子と前記可動接触子とが開閉動作する際に発生するアークを消弧する、上記消弧用樹脂加工品からなる消弧装置とを備えたものである。

このような、回路遮断器の一例としては、例えば、図１〜３に示すものなどが具体例として挙げられる。図１は、回路遮断器の破断斜視図であり、図２は、消弧装置の斜視図であり、図３は、回路遮断器の断面図である。

図１において、電源側端子４が一体形成された固定接触子５の反対側の端部は、可動接触子１に沿うようにＵ字状に折り返され、この折り返し部５ａの先端に可動接触子１の可動接点６と接触する固定接点７が設けられている。また、固定接触子５には可動・固定接点６，７間に発生したアークを消弧装置に向かって導くアークホーン９が取り付けられている。

消弧装置は、グリット２と、消弧室１３とで構成されている。グリット２は、所定間隔で、絶縁体１２に複数枚（図では５枚）積み重ねられており、可動接触子１がグリッド２に形成されたＶ字状の切欠２ａを通して、図１に実線で示した閉成位置と鎖線で示した開離位置との間で開閉運動をするように構成されている。また、可動接触子１とグリッド２との間に、上記本発明の消弧用樹脂加工品で形成された消弧室１３が設置されている。

図１及び図３において、絶縁体１２は、左右の一対の側壁１２ａと、これらを上部及び下部でそれぞれ互いに連結する連結部１２ｂ及び１２ｃとからなり、耐アーク性のメラミン系モールド樹脂により一体成形されている。左右の側壁１２ａの対向する内面には、断面方形の条溝１４が側壁１２ａの可動接触子１側端面（図３の右側端面）から斜めに上昇するように多段に形成されており、グリッド２は左右の側壁１２ａに跨がるようにして条溝１４に圧入されている。

一方、消弧室１３は、左右一対の側壁１３ａと、左右の側壁１３ａの上端部間をグリッド２の切欠２ａに沿って円弧状に結ぶ前壁１３ｂとを備えている。また、消弧室１３には、消弧装置と開閉機構との間を仕切る隔壁１５と、固定接触子５の上面を覆う絶縁カバー１６とが一体形成されている。隔壁１５には、可動接触子１の開閉運動経路に沿ってスリット１５ａが設けられ、絶縁カバー１６には固定接点７を露出させる窓穴１６ａが設けられている。そして、消弧室１３は、絶縁体１２の内側に、隔壁１５が絶縁体側壁１２ａの端面に接するように図３の右側から組み合わされ、絶縁カバー１６を介して固定接触子５上に支持され、回路遮断器の図示しない本体カバーで押さえられて固定される。この状態において、消弧室１３の側壁１３ａは、可動接触子１の両側に位置するグリッド２の両脚部（切欠２ａの両側部分）を内側から覆い、また前壁１３ｂは図３に示すように、最上段のグリッド２の切欠２ａの奥部に位置する。

上記構成において、電流遮断時には可動・固定接点６、７間にはアークが発生し、このアークはグリッド２に引き込まれて消弧されるが、その際、グリッド２の両脚部は消弧室１３の側壁１３ａで内側から覆われ、アークから遮蔽されるので、アークによるこの部分の溶融、飛散が防止されるとともに、アークに近接する側壁１３ａからは消弧性の高い熱分解ガスが発生し、アークの冷却が促進されて速やかに消弧する。

以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
メチレン基１モルに対して、水酸基を０．５８モル含有するポリオレフィン樹脂（商品名；「ＥＶＡＬ-Ｌ１０４Ｂ」 クラレ（株）社製）７０質量部と、カプセル皮膜がポリスチレンで、芯物質として水を９５％含有するマイクロカプセル（ニッセイテクニカ社製）２０質量部と、上記式（Ｉ−１４）で表わされる反応性有機リン系難燃剤１０質量部とを添加し、サイドフロー型２軸押出機（日本製鋼社製）を用いて２２０℃で混練して樹脂ペレットを得た。次いで、この樹脂ペレットを、８０℃で、７時間乾燥した後、射出成形機（ＦＡＮＵＣ社製：α５０Ｃ）を用いて樹脂温度２１５℃、金型温度５０℃の条件で成形した。その後、上記成形品に、コバルト６０を線源としたγ線を２５ｋＧｙ照射して実施例１の消弧用樹脂加工品を得た。

（実施例２）
メチレン基１モルに対して、水酸基を０．５８モル含有するポリオレフィン樹脂（商品名；「ＥＶＡＬ-Ｌ１０４Ｂ」 クラレ（株）社製）５０質量部と、カプセル皮膜がポリスチレンで、芯物質として水を９５％含有するマイクロカプセル（ニッセイテクニカ社製）１５質量部と、水酸化マグネシウム（商品名；「Ｎ−４」 神島化学工業社製）１０質量部と、ガラスファイバー（商品名；「０３.ＪＡＦＴ２Ａｋ２５」 旭ファイバーグラス社製）２０質量部と、上記式（ＩＩ−３）で表わされる反応性有機リン系難燃剤５質量部とを添加し、サイドフロー型２軸押出機（日本製鋼社製）を用いて２２０℃で混練して樹脂ペレットを得た。次いで、この樹脂ペレットを、８０℃で、７時間乾燥した後、射出成形機（ＦＡＮＵＣ社製：α５０Ｃ）を用いて樹脂温度２１５℃、金型温度５０℃の条件で成形した。その後、上記成形品に、コバルト６０を線源としたγ線を２５ｋＧｙ照射して実施例２の消弧用樹脂加工品を得た。

（実施例３）
メチレン基１モルに対して、水酸基を０．５８モル含有するポリオレフィン樹脂（商品名；「ＥＶＡＬ-Ｌ１０４Ｂ」 クラレ（株）社製）５２質量部と、カプセル皮膜がポリスチレンで、芯物質として水を９５％含有するマイクロカプセル（ニッセイテクニカ社製）２０質量部と、水酸化マグネシウム（商品名；「Ｎ−４」 神島化学工業社製）２０質量部と、上記式（ＩＩ−３）で表わされる反応性有機リン系難燃剤８質量部とを添加し、サイドフロー型２軸押出機（日本製鋼社製）を用いて２２０℃で混練して樹脂ペレットを得た。次いで、この樹脂ペレットを、８０℃で、７時間乾燥した後、射出成形機（ＦＡＮＵＣ社製：α５０Ｃ）を用いて樹脂温度２１５℃、金型温度５０℃の条件で成形した。その後、上記成形品に、コバルト６０を線源としたγ線を２５ｋＧｙ照射して実施例３の消弧用樹脂加工品を得た。

（比較例１）
実施例１において、反応性有機リン系難燃剤を配合しなかった以外は、実施例１と同様の条件で混練して樹脂ペレットを得た。そして、得られた樹脂ペレットを、８０℃で、７時間乾燥した後、射出成形機（ＦＡＮＵＣ社製：α５０Ｃ）を用いて樹脂温度２１５℃、金型温度５０℃の条件で成形して、比較例１の消弧用樹脂加工品を得た。

（比較例２）
実施例２において、反応性有機リン系難燃剤を配合しなかった以外は、実施例２と同様の条件で混練して樹脂ペレットを得た。そして、得られた樹脂ペレットを、８０℃で、７時間乾燥した後、射出成形機（ＦＡＮＵＣ社製：α５０Ｃ）を用いて樹脂温度２１５℃、金型温度５０℃の条件で成形して、比較例２の消弧用樹脂加工品を得た。

（比較例３）
実施例２において、反応性有機リン系難燃剤の代わりに、反応性を有しない添加型の有機リン系難燃剤（商品名；「ＨＣＡ‐ＨＱ」 三光化学社製）を用いた以外は実施例２と同様にして比較例３の消弧用樹脂加工品を得た。

（比較例４）
実施例２において、反応性有機リン系難燃剤の代わりに、臭素系難燃剤（商品名；「Ｇｒｅａｔ Ｌａｋｅｓ ｐｄｂｓ−８０」 グレートレークス製）を用いた以外は実施例２と同様にして比較例４の消弧用樹脂加工品を得た。

（比較例５）
実施例２において、メチレン基１モルに対して、水酸基を０．５８モル含有するポリオレフィン樹脂（商品名；「ＥＶＡＬ-Ｌ１０４Ｂ」 クラレ（株）社製）の代わりに、ポリエチレン樹脂（商品名；「ＨＪ３６２」 日本ポリエチレン（株）社製）を用いた以外は実施例２と同様にして比較例５の消弧用樹脂加工品を得た。

（比較例６）
不飽和ポリエステル樹脂（商品名；「７５２７」 ユピカ（株）社製）２５質量部と、Ａｌ（ＯＨ）_３３５質量部と、スチレン−酢酸ビニル共重合体５質量部と、重合開始剤としてt−ブチルパーオキサイド−Ｚ０．３質量部と、粘度調整剤４．７質量部とをニーダーで混練しながら、ガラスファイバー（商品名；「０３.ＪＡＦＴ２Ａｋ２５」 旭ファイバーグラス社製）３０質量部を添加分散し、バルクモールドコンパンドを得た。このバルクモールドコンパンドを成形し、１４０〜１５０℃にて重合反応させて、比較例６の消弧用樹脂加工品を得た。

実施例１〜３、比較例１〜６の消弧用樹脂加工品の成形加工性を評価した。また、この消弧用樹脂加工品を、図１の回路遮断器の消弧室１３として用い、短絡試験、耐熱性試験、難燃性試験を行った。

短絡試験は、閉成状態において、３相４４０Ｖ／５０ｋＡの条件で通電して可動接触子を開離させてアーク電流を発生させ、このアーク電流の遮断性（消弧性）と消弧装置の破損の有無（内圧性）、表面状態（耐熱性）を確認した。

遮断性は、短絡電流が遮断されることで合格とした。

成形加工性は、成形時に発泡、鼻タレなどの問題の有無を目視で評価し、目視で確認できなければ合格とした。

難燃性は、ＵＬ−９４試験に準拠した試験片（長さ５インチ、幅１／２インチ、厚さ３．２ｍｍ）を作製し、試験片を垂直に取りつけ、ブンゼンバーナーで１０秒間接炎後の燃焼時間を記録した。更に、消火後２回目の１０秒間接炎し再び接炎後の燃焼時間を記録し、燃焼時間の合計と２回目消火後の赤熱燃焼（グローイング）時間と綿を発火させる滴下物の有無により、ＵＬ−９４試験に準拠して判定した。

金属汚染性は、１２０℃環境下に３００時間放置した後の接触抵抗を測定し、接触抵抗値が５０ｍΩ以下であれば合格とした。

上記試験結果を、表１にまとめて記す。

本発明の回路遮断器の破断斜視図を示す一例である。 同回路遮断器に用いる消弧室の斜視図である。 同回路遮断器に用いる同消弧装置の断面図である。

符号の説明

１：可動接触子
２：グリット
４：電源側端子
５：固定接触子
６：可動接点
７：固定接点
９：アークホーン
１２：絶縁体
１３：消弧室
１４：条溝

Claims (6)

1. メチレン鎖の水素原子の一部が水酸基で置換され、メチレン基１モルに対して、水酸基を０．２〜０．７モル含有するポリオレフィン樹脂（Ａ）と、水を芯物質として含有するマイクロカプセル（Ｂ）と、末端不飽和結合を有する反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）とを含む樹脂組成物を、成形後に放射線架橋を施したことを特徴とする消弧用樹脂加工品。
2. 前記樹脂組成物が、ガラスファイバー、チタン酸バリウムウィスカー、シリカゲル微粒子、ベーマイト、タルク、カオリンクレイ、マイカ、炭酸マグネシウム及び金属水酸化物から選ばれた１種以上の無機フィラー（Ｄ）を、１〜７０質量％含有する、請求項１に記載の消弧用樹脂加工品。
3. 前記ポリオレフィン樹脂（Ａ）が、エチレン−ビニルアルコール共重合体である、請求項１又は２に記載の消弧用樹脂加工品。
4. 前記マイクロカプセル（Ｂ）が、芯物質中に水を５〜１００質量％含有するものであり、前記樹脂組成物中に０．５〜９０質量％含有される、請求項１〜３のいずれか一つに記載の消弧用樹脂加工品。
5. 前記反応性有機リン系難燃剤（Ｃ）が、下記式（Ｉ）及び／又は下式（ＩＩ）に示される有機リン化合物であり、前記樹脂組成物中に０．５〜２０質量％含有される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の消弧用樹脂加工品。
   
   （式（Ｉ）中、Ｒ^１〜Ｒ^４はそれぞれＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２−、又はヘテロ原子を含んでもよい一官能性の芳香族炭化水素系基を表し、Ｒ^５はヘテロ原子を含んでもよい二官能性の芳香族炭化水素系基を表す。Ｘ^１〜Ｘ^４はそれぞれ−Ｏ−、−ＮＨ−、−（ＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２）Ｎ−より選択される基を表し、Ｘ^１〜Ｘ^４の少なくとも１つは−ＮＨ−、又は−（ＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２）Ｎ−を含む。Ｒ^１〜Ｒ^４及びＸ^１〜Ｘ⁴の少なくとも１つはＣＨ_２＝ＣＹ^１−Ｙ^２−を含む。Ｙ^１は水素又はメチル基を表し、Ｙ^２は炭素数１〜５のアルキレン基、又は−ＣＯＯ−Ｙ^３−を表す。ここで、Ｙ^３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。）
   
   （式（ＩＩ）中、１分子中に少なくとも１つのＰ−Ｃ結合を含み、Ａｒ₁とＡｒ_２は、それぞれ炭素数２０以下の易動性水素を含まない二官能性の芳香族炭化水素系基を表し、ｎは０〜２の整数である。Ｒ^６〜Ｒ^１０はそれぞれ、−ＮＨＣＨ_２ＣＨ=ＣＨ_２、−Ｎ(ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２)_２、−ＯＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＨ＝ＣＨ_２、−(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＣＨ_２(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−ＮＨ(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｎ(ＣＨ_２ＣＨ＝ＣＨ_２)−(Ｃ_６Ｈ_４)−ＣＨ＝ＣＨ_２、−Ｏ−Ｒ−ＯＯＣ−Ｃ(Ｒ’)＝ＣＨ_２、−ＮＨ−Ｒ−ＮＨＣＯ−Ｃ(Ｒ’)＝ＣＨ_２、炭素数１２以下のアリール基より選択される基を表す。ここで、Ｒは炭素数２〜５のアルキレン基、Ｒ’は水素またはメチル基を表す。Ｒ^６〜Ｒ^１０の少なくとも１つは−ＣＨ＝ＣＨ_２基又は−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２基を含む。）
6. 固定接点を有する固定接触子と、前記固定接触子と接触する可動接点を有し前記固定接触子に対して開閉動作をする可動接触子と、前記固定接触子と前記可動接触子とが開閉動作する際に発生するアークを消弧する消弧装置とを備えた回路遮断器において、
   前記消弧装置が、請求項１〜５のいずれか一つに記載の消弧用樹脂加工品からなることを特徴とする回路遮断器。