JP2016141794A - 絶縁コーティング組成物、高電圧機器用の樹脂モールド製品、金属タンクおよびガス絶縁開閉装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁塗料と、希釈溶剤と、これらに溶解せず、加熱によりガスを発生しない球状の平均粒径が10nm〜200μmの樹脂微粒子とから構成され、希釈溶剤を除く不揮発成分のうち該微粒子を50重量%〜90重量%を含有する、粘度が20mPa・s〜300mPa・sである絶縁コーティング組成物、および当該絶縁コーティング組成物を用いた高電圧機器用樹脂モールド製品、ならびに絶縁開閉装置。
【選択図】図1
Description
本実施の形態の絶縁コーティング組成物は、絶縁塗料と、希釈溶剤と、これらに溶解せず、加熱によりガスを発生しない樹脂組成物とを混合したものであり、樹脂モールド製品または金属タンクの表面に塗装して絶縁被覆層を形成するために用いられる。このような本実施の形態の絶縁コーティング組成物を用いて形成された絶縁被覆層をその表面に備える高電圧機器用の樹脂モールド製品または金属タンク(実施の形態2として後述)は、永続的な絶縁破壊電圧(沿面破壊電圧)の向上に加えて、高電圧印加により生じる微小な火花放電による炭化を抑えることで耐トラッキング性を高められたものとなる。
本実施の形態の絶縁コーティング組成物に用いられる樹脂微粒子としては、高電圧印加により生じる微小な火花放電による炭化を防ぐため、その材質が上述した絶縁塗料および希釈溶剤(たとえば、シンナー)に溶解しない樹脂で構成される。このような樹脂微粒子としては、絶縁塗料および希釈溶剤との相容性が良い樹脂で形成された微粒子であれば特に制限なく用いることができる。絶縁塗料および希釈溶剤の少なくともいずれかに溶解してしまうような樹脂微粒子を用いた場合には、絶縁コーティング組成物を用いて形成された塗膜(絶縁被覆層)の表面に、樹脂微粒子の粒径に応じた微小な凹凸が形成されないため、耐トラッキング性、沿面破壊電圧の顕著な向上は得られない。
本実施の形態の絶縁コーティング組成物に用いられる絶縁塗料は、絶縁部材の絶縁物(樹脂モールド製品)を構成する樹脂(通常、無機充填材含有エポキシ樹脂)と接着性が良く、かつ、当該モールド樹脂を変質させないもので、且つ、その塗膜(絶縁被覆層)にクラックが発生しない絶縁破壊電圧が10kV/mm以上の絶縁性の高い公知の絶縁塗料を特に制限なく好適に用いることができる。このような絶縁塗料の好ましい具体例としては、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系、フッ素系、ポリエステル系、アルキッド系、フェノール樹脂系、アクリルシリコーン系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系、ブチルブチラール系、シアノアクリレート系、スチレンブタジエンゴム系、塩化ゴム系、アミノアルキッド系から選ばれる溶剤系塗料または水系塗料(水性ワニス、エマルション塗料、水溶性塗料)が挙げられる。塗料は、塗装するのに十分な可使時間を有すれば、1液タイプでも、硬化剤を分離した2液タイプでも構わない。これらの中でも、被着体である絶縁部材の絶縁物との濡れ性が高く、界面の接着性を確保するという理由から、接着性の高い絶縁塗料として、ポリエステル系、アルキッド系、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系、フェノール樹脂系が特に好ましい。
本実施の形態の絶縁コーティング組成物に用いられる希釈溶剤は、絶縁塗料を所定の濃度に希釈するために用いられる液体であり、塗装後には、形成された塗膜(絶縁被覆層)から揮発・蒸発して絶縁塗料の性能・効果を引き出すために完全に消滅する。このような希釈溶剤としては、各絶縁塗料に応じて、適した公知のシンナーを好適に用いることができる。
次に、実施の形態1の絶縁コーティング組成物を用いて形成された絶縁被覆層を有する高電圧機器用の樹脂モールド製品および金属タンクについて説明する。ここで、図1は、本発明の実施の形態1の絶縁コーティング組成物を用いて形成された、本発明の実施の形態2による絶縁被覆層(塗膜)1を模式的に示す断面図である。本実施形態の高電圧機器用の樹脂モールド製品2および金属タンクは、実施の形態1として上述した絶縁コーティング組成物を用いて形成された絶縁被覆層1をその表面2aに備える。絶縁被覆層1は、絶縁塗料4中に樹脂微粒子3が分散された状態の塗膜として形成される。
ここで、図2は、本実施の形態によるガス絶縁開閉装置10の一部を模式的に示す断面図であり、図3は、本発明の実施の形態による絶縁スペーサ12の、中心導体14に対し垂直な方向からみた正面図である。本実施の形態では、実施の形態2として記載した高電圧機器用の樹脂モールド製品から構成されたガス遮断器、真空遮断器、開閉器、断路器および変圧器が、絶縁が充填された密閉容器内に設置されたガス絶縁開閉装置についても提供するものである。また、本実施の形態のガス絶縁開閉装置は、絶縁ガスが充填された接地金属タンク内に高電圧導体が配置され、前記高電圧導体が固体絶縁物である絶縁スペーサにより支持されて前記接地金属タンクに固定されたガス絶縁開閉装置であって、前記絶縁スペーサと接地金属タンク内面が実施の形態1で記載した絶縁コーティング組成物で塗装されている(実施の形態2で記載した絶縁被覆層が形成されている)ことが好ましい。
平均粒径30μmの真球状のシリコーン樹脂微粒子をアクリル系絶縁塗料に55重量%になるように混合し(希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を55重量%)、専用シンナーで希釈し、100mPa・sの粘度に調整した絶縁コーティング組成物を作製した。樹脂微粒子、絶縁塗料、専用シンナーはいずれも市販品を用いた。この絶縁コーティング組成物を、絶縁ブッシングのモールド樹脂(無機充填材含有エポキシ樹脂)で成形された絶縁物(樹脂モールド製品)表面に、エアースプレーで塗膜の厚みが300μmになるように塗装した後、80℃で10分間乾燥し、絶縁被覆層を形成した。
希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を70重量%としたこと以外は実施例1と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この実施例2の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例1と同様にして絶縁被覆層を形成し、同様の評価を行なった。結果を表1に示す。
希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を85重量%としたこと以外は実施例1と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この実施例3の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例1と同様にして絶縁被覆層を形成し、同様の評価を行なった。結果を表1に示す。
希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を47重量%としたこと以外は実施例1と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この比較例1の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例1と同様にして絶縁被覆層を形成し、同様の評価を行なった。結果を表1に示す。
希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を95重量%としたこと以外は実施例1と同様にして、絶縁コーティング組成物をそれぞれ調製した。この比較例2の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例1と同様にして絶縁被覆層を形成し、同様の評価を行なった。結果を表1に示す。
平均粒径5μmの真球状のポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子をエポキシ系絶縁塗料に70重量%になるように混合し(希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を70重量%)、専用シンナーで希釈し、200mPa・sの粘度に調整した絶縁コーティング組成物を作製した。樹脂微粒子、絶縁塗料、専用シンナーはいずれも市販品を用いた。この絶縁コーティング組成物を、絶縁スペーサのモールド樹脂(無機充填材含有エポキシ樹脂)で成形された絶縁物(樹脂モールド製品)表面に、エアースプレーで塗膜の厚みが500μmになるように塗装した後、50℃で30分間乾燥し、絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
樹脂微粒子として真球状の平均粒径35μmのポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子を用いたこと以外は実施例4と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この実施例5の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例4と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
樹脂微粒子として真球状の平均粒径150μmのポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子を用いたこと以外は実施例4と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この実施例6の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例4と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
樹脂微粒子として真球状の平均粒径8nmのポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子を用いたこと以外は実施例4と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この比較例3の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例4と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
樹脂微粒子として真球状の平均粒径350μmのポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子を用いたこと以外は実施例4と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この比較例4の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例4と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
平均粒径80μmの真球状のポリメタクリル酸n−ブチル樹脂微粒子をウレタン系絶縁塗料に60重量%になるように混合し(希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を60重量%)、専用シンナーで希釈し、80mPa・sの粘度に調整した絶縁コーティング組成物を作製した。樹脂微粒子、絶縁塗料、専用シンナーはいずれも市販品を用いた。この絶縁コーティング組成物を、絶縁ロッドのモールド樹脂(無機充填材含有エポキシ樹脂)で成形された絶縁物(樹脂モールド製品)表面に、エアースプレーで塗膜の厚みが100μmになるように塗装した後、75℃で20分間乾燥し、絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
厚みが500μmとなるように絶縁被覆層を形成したこと以外は、実施例7と同様にした。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
厚みが1000μmとなるように絶縁被覆層を形成したこと以外は、実施例7と同様にした。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表3に示す。
平均粒径30μmの真球状のポリメタクリル酸メチル樹脂微粒子をエポキシ系絶縁塗料に75重量%になるように混合し(希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を75重量%)、専用シンナーで希釈し、21mPa・sの粘度に調整した絶縁コーティング組成物を作製した。樹脂微粒子、絶縁塗料、専用シンナーはいずれも市販品を用いた。この絶縁コーティング組成物を、絶縁ロッドのモールド樹脂(無機充填材含有エポキシ樹脂)で成形された絶縁物(樹脂モールド製品)表面に、エアースプレーで塗膜の厚みが200μmになるように塗装した後、50℃で3時間乾燥し、絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表4に示す。
粘度を150mPa・sに調整したこと以外は実施例10と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この実施例11の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例10と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表4に示す。
粘度を295mPa・sに調整したこと以外は実施例10と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この実施例12の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例10と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表4に示す。
平均粒径10μmの真球状のメラミン樹脂微粒子をアミノアルキッド系絶縁塗料に65重量%になるように混合し(希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を65量%)、専用シンナーで希釈し、50mPa・sの粘度に調整した絶縁コーティング組成物を作製した。樹脂微粒子、絶縁塗料、専用シンナーはいずれも市販品を用いた。この実施例13の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例10と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表4に示す。
粘度を19mPa・sに調整したこと以外は実施例10と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この比較例5の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例10と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表5に示す。
粘度を310mPa・sに調整したこと以外は実施例10と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この比較例6の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例10と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表5に示す。
希釈溶剤を除く不揮発成分のうち樹脂微粒子を92重量%とし、粘度を315mPa・sに調整したこと以外は実施例10と同様にして、絶縁コーティング組成物を調製した。この比較例7の絶縁コーティング組成物を用いて、実施例10と同様にして絶縁被覆層を形成した。形成された絶縁被覆層について、実施例1と同様の評価を行なった。結果を表5に示す。
実施例11で調製した絶縁コーティング組成物(組成物Aとする)と、実施例13で調製した絶縁コーティング組成物(組成物Bとする)とを用いて、実施の形態3として記載した(図2、3を参照)ガス絶縁開閉装置10を作製した。ガス絶縁開閉装置10の絶縁スペーサ12の絶縁部13の表面に組成物Aをエアレススプレー装置で600μmの厚みになるように塗装した後、60℃で1時間乾燥し、絶縁被覆層17aを形成した。また、接地タンク11の内面に、組成物Bをエアレススプレー装置で20μmの厚みになるように塗装した後、60℃で1時間乾燥し、絶縁被膜層17bを形成した。
Claims (12)
- 絶縁塗料と、希釈溶剤と、これらに溶解せず、加熱によりガスを発生しない球状の平均粒径が10nm〜200μmの樹脂微粒子とから構成され、希釈溶剤を除く不揮発成分のうち該微粒子を50重量%〜90重量%を含有する、粘度が20mPa・s〜300mPa・sである、絶縁コーティング組成物。
- 前記球状の樹脂微粒子の比誘電率は、当該絶縁コーティング組成物を用いてその上に絶縁被覆層を形成する樹脂モールド製品を構成する樹脂の比誘電率より低いことを特徴とする請求項1に記載の絶縁コーティング組成物。
- 前記樹脂微粒子が熱可塑性あるいは熱硬化性の非結晶性樹脂であることを特徴とする、請求項1または2に記載の絶縁コーティング組成物。
- 前記樹脂微粒子が、その分子構造に芳香族基を有していないことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁コーティング組成物。
- 前記樹脂微粒子が、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド縮合物、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物、アニリン樹脂、グアナミン樹脂は、アミノ樹脂、あるいはこれらの架橋樹脂からなる樹脂微粒子を少なくとも1種含有していることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁コーティング組成物。
- 前記絶縁塗料が、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系、フッ素系、ポリエステル系、アルキッド系、フェノール樹脂系、アクリルシリコーン系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系、ブチルブチラール系、シアノアクリレート系、スチレンブタジエンゴム系、塩化ゴム系、アミノアルキッド系から選ばれる溶剤系塗料または水系塗料であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶縁コーティング組成物。
- 前記絶縁塗料が熱硬化性樹脂塗料であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁コーティング組成物。
- 前記絶縁塗料が、その分子構造に芳香族基を有していないことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶縁コーティング組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の絶縁コーティング組成物を用いて形成された、表平均粗さRzが0.1μm〜30μmの微小な凹凸を有する絶縁被覆層をその表面に備える、高電圧機器用の樹脂モールド製品および金属タンク。
- 注型成形用樹脂の金型成形から作製した、絶縁ブッシング、絶縁ロッド、絶縁ホルダー、絶縁フレーム、絶縁支持台、絶縁碍子、絶縁端子、絶縁サポートおよび絶縁スペーサから選ばれるいずれかであることを特徴とする請求項9に記載の高電圧機器用の樹脂モールド製品。
- 請求項10に記載の高電圧機器用のモールド製品から構成されたガス遮断器、真空遮断器、開閉器、断路器および変圧器の変電機器が、絶縁ガスが充填された密閉容器内に設置されたガス絶縁開閉装置。
- 絶縁ガスが充填された接地金属タンク内に高電圧導体が配置され、前記高電圧導体が固体絶縁物である絶縁スペーサにより支持されて前記接地金属タンクに固定されたガス絶縁開閉装置であって、前記絶縁スペーサと接地金属タンク内面が請求項1〜8のいずれか1項に記載の絶縁コーティング組成物で塗装されていることを特徴とする請求項11に記載のガス絶縁開閉装置。
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