JP6293387B1 - 塗料、コーティング膜およびガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

本発明の塗料は、絶縁性樹脂と、絶縁性樹脂中に分散された分散粒子とを含有する。分散粒子は、酸化亜鉛を主成分として含み、非線形抵抗性を有する核粒子と、核粒子の表面を被覆する平均厚み５．０μｍ以下の樹脂層とを含む。本発明の塗料は、ガス絶縁開閉装置の接地タンクの内面塗装用の塗料である。

Description

本発明は、塗料、コーティング膜およびガス絶縁開閉装置に関する。

ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）は、高電圧が印加される中心導体を接地電位にある金属製のタンク（接地タンク）に収納し、接地タンクと中心導体との間の空間に絶縁性ガスを封入することで絶縁性能を確保している。

しかし、製作時または現地での据付作業時に、異物が接地タンク内に混入する恐れがある。接地タンク内部にミリメートルレベルの金属異物が混入した場合、高電圧が印加された中心導体から発生した電界の影響で、金属異物が帯電し、接地タンクの内部底面から浮上する方向に静電気力を受ける。静電気力が異物に働く重力より大きくなると異物は浮上し、中心導体に向かって移動する。異物周囲で電界は集中するため、異物が中心導体に接近したり付着したりすると局所的に高電界となり、ガス絶縁開閉装置の耐電圧性能が低下する恐れがある。

そのため、混入した金属異物を接地タンクの内部底面に留め、接地タンク内での金属異物の挙動を抑える必要がある。金属異物の挙動を抑える方法としては、接地タンクの内表面に絶縁性を有する塗装膜を設ける方法が知られている。これにより、接地タンクの内表面から金属異物への電荷の移動が抑制され、金属異物に中心導体と逆極性の電荷が蓄えられることが抑制される。このため、金属異物が浮上して中心導体へ付着し、閃絡が発生することが防止される。

また、特許文献１（特許第５７１００８０号公報）に開示されるガス絶縁開閉装置では、接地タンクの内表面に絶縁性を有する第１の塗装膜が設けられ、さらに、第１の塗装膜上に非線形抵抗性（非直線抵抗性）を有する第２の塗装膜が設けられている。これにより、第１の塗装膜によって、接地タンクの内表面から金属異物への電荷の移動が遮断される。また、第２の塗装膜が導電性を示すため、電界強度が大きい場合は、第２の塗装膜によって、金属異物の分極および部分放電に起因する帯電が抑制される。したがって、電界強度の小さい領域から大きい領域の全てにおいて、金属異物の挙動を抑制することが可能となる。

また、そのような非線形抵抗性を有する塗装膜について、特許文献２（特開２０１４−１３７８６号公報）には、非線形抵抗性を有する粒子を塗装膜中で均一に分散させるための塗料組成が記載されている。

特許第５７１００８０号公報 特開２０１４−１３７８６号公報

電界強度が小さい段階で非線形抵抗性を有する塗装膜の抵抗率が低下してしまうと、金属異物周囲の部分放電を抑制することはできるが、ガス絶縁開閉装置の接地タンクから金属異物への電荷の移動を抑制することが困難になる。このため、非線形抵抗性を有する塗装膜は、抵抗率が低下し始める電界強度（非線形抵抗性の発現電界強度）が大きいことが望ましい。

非線形抵抗性の発現電界強度は、塗装膜に含有される分散粒子の性質に大きく依存する。特許文献１および２に記載された非線形抵抗性を有する塗装膜においては、非線形抵抗特性の発現電界強度は、分散粒子（非線形抵抗性を有する粒子）の分散状態、配合量等によって影響を受ける。このため、非線形抵抗性を有する塗装膜の発現電界強度が小さくなって、金属異物の挙動を十分に抑制できない恐れがある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、非線形抵抗性を有するコーティング膜において、抵抗率が低下し始める電界強度を大きくすることを目的とする。

本発明の塗料は、絶縁性樹脂と、絶縁性樹脂中に分散された分散粒子とを含有する。分散粒子は、核粒子と、核粒子の表面を被覆する樹脂層とを含む。核粒子は、酸化亜鉛を主成分として含み、非線形抵抗性を有する。樹脂層の平均厚みは５．０μｍ以下である。本発明の塗料は、ガス絶縁開閉装置の接地タンクの内面塗装用の塗料である。

本発明によれば、非線形抵抗性を有するコーティング膜において、抵抗率が低下し始める電界強度を大きくすることができる。

実施の形態１に係るコーティング膜の構成を示す断面模式図である。 実施例の評価試験における体積抵抗率の測定結果を示すグラフである。 発現電界強度に対する、粒子を被膜する樹脂層の厚みの効果を示すグラフである。 実施例の評価試験における表面抵抗率の測定結果を示すグラフである。 実施の形態１に係るガス絶縁開閉装置の軸方向断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜変形、省略することが可能である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るコーティング膜の構成を示す断面模式図である。図１に示されるように、コーティング膜１は、絶縁性樹脂２と、絶縁性樹脂２中に分散された分散粒子３とを含有し、非線形抵抗性を有している。

絶縁性樹脂２は、塗料に使用される絶縁性を有する樹脂であれば特に限定されるものではなく、液状もしくは、固体でも溶剤に可溶なものであればよい。絶縁性樹脂２は、例えば、種々の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱感光性樹脂などを用いることができる。溶剤としては、アルコール類、脂肪族（または芳香族）カルボン酸エステル類、ケトン類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族（または芳香族）炭化水素類などから選択される少なくとも１種の溶剤が挙げられる。

熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。

感光性樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、エポキシアクリレートなどが挙げられる。

これらのうち、熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂が特に好ましい。なお、エポキシ樹脂は、１分子当たり２個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物からなるものである。

具体的なエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型ポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＦ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、フェノール−ノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾール−ノボラック型エポキシ樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとガルボン酸との縮合によって得られるグリジジルエステル型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネートやエピクロルヒドリンとヒダントイン類との反応によって得られるヒダントイン型エポキシ樹脂のような複素環式エポキシ樹脂などが挙げられる。

なお、絶縁性樹脂２として、上記樹脂のいずれか一種を使用してもよく、２種以上の樹脂を混合して使用してもよい。

本実施の形態の塗料は、絶縁性樹脂（例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂）を硬化させるための硬化剤を含有していてもよい。硬化剤は、絶縁性樹脂を硬化させるものであれば、その種類は特に限定されるものではない。

具体的な硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤などを使用することができる。アミン系硬化剤としては、例えば、エチレンジアミン、ポリアミドアミンなどが上げられる。酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、４−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸などが挙げられる。

次に、分散粒子３について説明する。
分散粒子３において、核粒子３１は、酸化亜鉛を主成分とする粒子であり、非線形抵抗性を有している。なお、「主成分」とは、例えば、核粒子中に最も多く含まれる成分である。核粒子３１の全量に対する酸化亜鉛の含有量は、好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上である。

核粒子３１は、多結晶体焼結体からなることが好ましい。非直線抵抗特性は、焼結によって集合化した酸化亜鉛結晶の粒界で生じるためである。すなわち、酸化亜鉛結晶が焼結により集合化し、その結晶間で非線形抵抗特性が発現する。したがって、核粒子３１は、その個々の粒子自体が非直線抵抗特性を示す。

また、このような、多結晶体であるために、核粒子３１は焼結体であることが好ましい。例えば、酸化亜鉛を主成分として含み、他の金属酸化物をさらに含む組成物を焼結することにより、多結晶体を得ることができる。

このような核粒子３１を含有する塗料および該塗料の硬化物であるコーティング膜は、電界強度が小さい（電圧が低い）領域では絶縁性が高く、電界強度が大きい（電圧が高い）領域では抵抗が小さくなる特性を有している。

そして、核粒子３１の表面は樹脂層３２で被覆されている。これにより、本実施の形態の塗料を用いて作製された非線形抵抗性を有するコーティング膜において、抵抗率が低下し始める電界強度（非線形抵抗性の発現電界強度。以下、単に「発現電界強度」と言うことがある。）を大きくすることができる。すなわち、電界強度が小さい段階では抵抗率が低下せず、電界強度が大きい段階で抵抗率が低下を開始する。

これは、核粒子３１が樹脂層３２で被覆されていることによる効果である。核粒子３１同士の間の距離が長くなるほど、発現電界強度が大きくなる。したがって、樹脂層３２によって、コーティング膜１中の核粒子３１同士の距離が一定値（樹脂層３２の厚みの２倍）以上の適切な距離に制御されることで、コーティング膜１の発現電界強度が大きくなる。

樹脂層３２の材料として用いられる樹脂としては、塗料として用いられる電気絶縁性のものであれば特に制限されないが、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。

熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン、ポリビニル樹脂、セルロース樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。感光性樹脂としては、ウレタンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、エポキシアクリレートなどが挙げられる。なお、これらから選択される２種以上の樹脂の混合物を用いてもよい。

これらのうち、特に好ましいのは熱硬化性樹脂、さらに好ましいのはエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は、１分子当たり２個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物からなる。

具体的なエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型ポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＦ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、フェノール−ノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾール−ノボラック型エポキシ樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとガルボン酸との縮合によって得られるグリジジルエステル型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネートやエピクロルヒドリンとヒダントイン類との反応によって得られるヒダントイン型エポキシ樹脂のような複素環式エポキシ樹脂などが挙げられる。なお、上記エポキシ樹脂のうちのいずれか一種を使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

エポキシ樹脂を硬化させる硬化剤は、エポキシ樹脂と化学反応してエポキシ樹脂を硬化させるものである。この硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させるものであれば使用可能であり、その種類は特に限定されるものではない。

このような硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤などを使用することができる。

アミン系硬化剤としては、例えば、エチレンジアミン、ポリアミドアミンなどを使用することができる。

酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、４−メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸などを使用することができる。

核粒子を樹脂層で被覆する方法は、特に限定されるものではなく、種々公知のコーティング方法を用いて、核粒子３１を樹脂層で被覆することができる。

コーティング方法としては、例えば、造粒ハンドブック(日本粉体工業技術協会編、オーム社)、粒子設計工学（粉体工学会編、産業図書）などの刊行物に記載されるコーティング方法が挙げられる。本発明では、流動層型コーティング装置を用いたコーティング方法が好ましい。流動層型コーティング装置によって、流動層造粒機中で核粒子３１を流動させながら、液状樹脂をスプレー噴霧することで、核粒子３１表面に樹脂層３２を形成できる。流動層型コーティング装置で１ｋｇの核粒子３１を樹脂層３２で被覆する条件として、例えば、給気温度は８０〜１００℃であり、スプレー速度は１．６〜３．７ｍＬ/ｍｉｎである。

なお、核粒子３１を樹脂層３２で被覆する際に、樹脂層３２を介して核粒子３１（分散粒子３）同士が凝集する場合がある。凝集した分散粒子は、非線形抵抗特性の発現電界強度の低下を招くため、ふるいにより取り除くことが好ましい。

分散粒子３の数平均粒子径(The number average particle diameter)は、非線形抵抗特性の発現が良好となるよう、１０〜１３０μｍであることが好ましい。この範囲を外れると非線形抵抗特性の悪化を生じる。１０μｍより小さい場合、非線形抵抗特性を発現させる酸化亜鉛粒子の粒界数が不足し、１３０μｍより大きい場合、コーティング膜の成膜性悪化を生じるからである。

なお、数平均粒子径は、分散粒子３を樹脂中に分散させ、硬化した樹脂の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、核粒子３１の粒径をそれぞれ個別に測定し、個々の測定値の算術平均によって求めることができる。

核粒子３１を被覆する樹脂層３２の平均厚みは、５．０μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上３．０μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上１．０μｍ以下である。この場合、塗料の硬化物であるコーティング膜の抵抗率が低下し始める電界強度（非線形抵抗特性の発現電界強度）をさらに大きくすることができる。粒子の間に樹脂が介在することにより、電流パス中の抵抗値が上がるためである。

樹脂層は、室温で流動性を持たず、固体状態で前記核粒子の表面を被覆していることが好ましい。

分散粒子３の含有率は、揮発成分を除く塗料全体の体積を１００体積％としたときに、２０体積％以上７０体積％以下であることが好ましい。この場合、塗料の硬化物であるコーティング膜の抵抗率が低下し始める電界強度をさらに大きくすることができる。２０体積％より小さい場合、コーティング膜は絶縁性となり、７０体積％より多い場合、コーティング膜を形成しにくくなるからである。

ここで、分散粒子３の樹脂層３２の平均厚みは、分散粒子３（樹脂層３２で被覆された核粒子３１）を解砕または粉砕し、解砕または粉砕された分散粒子３を走査型電子顕微鏡観察によって観察することで、核粒子３１と樹脂層３２との界面を判別することが可能となり、例えば、ＳＥＭによって樹脂層の厚みを測定することができる。

本実施の形態の塗料は、絶縁性樹脂２および分散粒子３に加えて、分散粒子３をコーティング膜中で均一に分散させるための沈降防止剤をさらに含有していてもよい。

沈降防止剤としては、例えば、チクソトロピック性を付与する添加剤が挙げられる。チクソトロピック性を付与する添加剤としては、例えば、脂肪族アミド系、ウレアウレタン系、酸化ポリエチレン系、重合植物油系、硫酸エステル系アニオン界面活性剤系、ポリエーテル・エステル型界面活性剤系、ポリカルボン酸アミン塩系等の有機系溶剤系用チクソトロピック剤や、有機ベントナイト系、超微粉シリカ系、表面処理炭酸カルシウム系等の無機微粒子系溶剤系用チクソトロピック剤；アマイドワックス系、水添ひまし油ワックス系、ベンジリデンソルビトール系、金属石鹸（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等）が挙げられる。これらが１種または２種以上使用される。

沈降防止剤の塗料全量に対する含有率は、塗料粘度が大幅に変わることで塗装が困難になる恐れがあるため、非線形抵抗特性が良好となるよう、揮発成分を除く塗料全体の体積を１００体積％としたときに、０．５体積％以上５．０体積％以下であることが好ましく、１．０体積％以上３．０体積％以下であることがより好ましい。

本実施の形態の塗料は、塗装を行う際の作業性（特に、塗料をスプレーなどとして用いて塗装を行う際の作業性）を向上させるために、主成分樹脂に希釈用溶剤を添加してもよい。

希釈用溶剤としては、アルコール類、脂肪族（または芳香族）カルボン酸エステル類、ケトン類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族（または芳香族）炭化水素類などから選択される少なくとも１種の溶剤が挙げられる。具体例としては、速乾性のシンナー（例えば、キシレン、ブタノールおよびメチルイソブチルケトンを６：２：２の質量比で混合した混合物）などを使用することがより好ましい。

希釈用溶剤の塗料全量に対する含有率は、上記した作業性を向上させる観点から、１０体積％以上４０体積％以下であることが好ましい。

図１は、コーティング膜１の縦断面図を模式的に示した図である。図１では、核粒子３１が樹脂層３２で被覆されていることにより、絶縁性樹脂２内において核粒子３１同士が接触せずに、核粒子３１の分散状態が維持される。このように、核粒子３１の間に樹脂層３２が介在することで、コーティング膜１の非線形抵抗特性の発現電界強度を大きくすることができる。

非線形抵抗性のコーティング膜の表面から下部電極への導電パス４１は、非線形抵抗特性が発現することで、金属異物の部分放電が抑制され、電流が流れていく様子を示す。非線形抵抗性のコーティング膜の表面方向の導電パス４２は、樹脂コーティング４と沈降防止剤の組み合わせによりコーティング膜１の表面でも非線形抵抗特性が発現し、金属異物の部分放電が抑制され、表面方向に電流が流れていく様子を示す。

本実施の形態の塗料は、ガス絶縁開閉装置の接地タンクの内面塗装に用いられる。本実施の形態のコーティング膜１は、例えば、金属基材表面（ガス絶縁開閉装置の接地タンクの内面）に上記の塗料を塗布し、硬化させることで製造することができる。塗料を表面に塗布する方法については、特に限定はなく、刷毛塗り法、スプレー法等を挙げることができる。

なお、分散粒子３の含有率は、コーティング膜１の全量に対して２０体積％以上７０体積％以下であることが好ましい。この場合、塗料の硬化物であるコーティング膜の抵抗率が低下し始める電界強度をさらに大きくすることができる。

図５は、本実施の形態に係るガス絶縁開閉装置７の軸方向断面図である。ガス絶縁開閉装置７は、圧力容器である円筒状の接地タンク８と、接地タンク８の内部に配置され、高電圧が印加される中心導体９と、接地タンク８に取付けられ、中心導体９を絶縁支持する支持部材１０と、を有する。

なお、図５は、ガス絶縁開閉装置７の一部分を示したものであり、ガス絶縁開閉装置７は、図示されていない遮断機、断路器などの機器も備えるのが一般的である。

接地タンク８と中心導体９の間には、両者を絶縁するための絶縁性ガス（例えばＳＦ_６、乾燥空気、Ｎ_２など）が充填されている。

そして、接地タンク８の内表面には、上記のコーティング膜１が形成されている。このように接地タンク８の内表面にコーティング膜１を備えることで、接地タンク８内に混入した金属異物の動き（中心導体９側への浮上など）を抑制することができる。

以上のように、核粒子３１を樹脂層３２で被覆してなる分散粒子３を用いることで、非線形抵抗性を有するコーティング膜において、抵抗率が低下し始める電界強度（非線形抵抗特性の発現電界強度）を大きくすることができる。

（実施例１）
まず、エポキシ樹脂（３６体積％）と、樹脂層（平均厚み：０．７μｍ、エポキシ樹脂）で被覆された酸化亜鉛粒子（数平均粒子径：５５μｍ）（３８体積％）と、変性ウレア型沈降防止剤（製品名：ＢＹＫ−４１０、ビックケミー・ジャパン株式会社製）（２．０体積％）と、を混合して混合物を得た。次に、上記混合物に速乾性シンナー（具体的には、エポニックスシンナーＢ、大日本塗料株式会社製）（２４体積％）を加え、撹拌して、塗料を得た。なお、括弧内の比率は、塗料全量に対する比率である。得られた塗料を円形アルミ板上に塗布して硬化させることで、実施例１のコーティング膜を作製した。

（実施例２）
沈降防止剤を添加しない点以外は、実施例１と同様にして実施例２のコーティング膜を作製した。なお、本実施例では、沈降防止剤を添加しない代わりに、速乾性シンナーの含有量を２６体積％に増加した。

（実施例３）
樹脂層の平均厚みが０．２μｍである点以外は実施例１と同様の塗料を用いて、実施例１と同様にして実施例３のコーティング膜を作製した。

（実施例４）
樹脂層の平均厚みが３．０μｍである点以外は実施例１と同様の塗料を用いて、実施例１と同様にして実施例４のコーティング膜を作製した。

（実施例５）
樹脂層の平均厚みが５．０μｍである点以外は実施例１と同様の塗料を用いて、実施例１と同様にして実施例５のコーティング膜を作製した。

（比較例１）
樹脂層で被覆された酸化亜鉛粒子の代わりに、樹脂層で被覆されていない酸化亜鉛粒子を用いた点以外は、実施例１と同様にして比較例１のコーティング膜を作製した。なお、塗料中の酸化亜鉛粒子の含有量は実施例１と同様の３８体積％である。

（比較例２）
樹脂層で被覆された酸化亜鉛粒子の代わりに、樹脂層で被覆されていない酸化亜鉛粒子を用いた点以外は、実施例２と同様にして比較例１のコーティング膜を作製した。なお、塗料中の酸化亜鉛粒子の含有量は実施例１と同様の３８体積％である。

＜評価試験＞
まず、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、比較例１および比較例２の塗料を用いてコーティング膜（評価用試験片）を作製した。

具体的には、厚さが３ｍｍ、直径が１００ｍｍの円形アルミ板の表面に、各々の塗料をスプレー塗装法によって塗布した。その後、塗布された塗料を、常温で２４時間硬化させることにより、平均厚み１５０μｍのコーティング膜（評価用試験片）を作製した。

得られた評価用試験片について、以下のようにして体積抵抗率および表面抵抗率の測定を行った。

体積抵抗率の測定は、評価用試験片の一方の表面に、主電極（直径５０ｍｍ）およびガード電極（直径７０ｍｍ）を設置し、他方の表面を接地電極として機能させて、行なった。そして、印加電圧を低電圧から高電圧へ変化させて、体積抵抗率を測定した。

また、電界強度と体積抵抗率との関係から、抵抗率が低下し始める電界強度（体積抵抗率の急激な減少が始まる電界強度）を非線形抵抗特性の発現電界強度として求めた。この発現電界強度は、評価用試験片の抵抗値が変化する前後における曲線の接線の交点（例えばｘ軸に平行な接線と、ｘ軸（電界強度）に対する傾きが３０°となる曲線の接線の交点）から求めることができる。

表面抵抗率の測定は、評価用試験片の表面に、二重リング電極（直径７０ｍｍおよび５０ｍｍ）を設置して、行なった。電圧を低電圧から高電圧方向へ印加し、表面抵抗率を測定した。

図２は、体積抵抗率の測定結果を示すグラフである。図２に示されるように、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、比較例１および比較例２の塗料を用いたコーティング膜は、全て、ある電界強度で体積抵抗率の低下がみられ、非線形抵抗特性を有することが分かる。

そして、非線形抵抗特性の発現電界強度は、実施例１、実施例３および実施例４が最も大きく、最も優れた非線形抵抗特性を持つことが分かる。また、実施例２および実施例５は、実施例１に及ばないものの、発現電界強度が大きいことが分かる。

これに対して、分散粒子３（酸化亜鉛）が樹脂層でコーティングされていない比較例１、および、分散粒子３が樹脂層でコーティングされておらず、沈降防止剤を含有していない比較例２では、発現電界強度が実施例１から実施例５よりも小さいことが分かる。

酸化亜鉛粒子を被覆する樹脂層の厚さによる効果を検証するため、図３に、樹脂層３２の厚さに対し、体積抵抗率の測定における発現電界強度をプロットしたグラフを示す。実施例１、実施例３、実施例４および実施例５の結果が示すように、樹脂層を形成することで体積抵抗率の測定における発現電界強度が向上することがわかる。

実施例１、実施例２、実施例３、実施例４および実施例５のコーティング膜１で、発現電界強度が大きくなっているのは、核粒子３１が樹脂層３２で被覆されていることによる効果である。核粒子３１同士の間の距離が長くなるほど、発現電界強度が大きくなる。したがって、樹脂層３２によって、コーティング膜１中の核粒子３１同士の距離が一定値（樹脂層３２の厚みの２倍）以上の適切な距離に制御されることで、コーティング膜１の発現電界強度が大きくなる。そのため、樹脂層３２の平均厚みが５．０μｍ以下（より好ましくは０．１から３．０μｍの間）である場合に、金属異物の挙動を抑制する発現電界強度が大きくなることがわかる。

図４は、表面抵抗率の測定結果を示すグラフである。図４に示されるように、表面抵抗率については、実施例１、実施例３および実施例４のみ高電圧抵抗値の減少が見られ、非線形抵抗特性を示すことが確認された。

これに対して、粒子間の距離が沈降防止剤を含有していない実施例２、樹脂層３２の平均厚みが５．０μｍであり、粒子間距離が大きくなった実施例５、分散粒子３（酸化亜鉛）が樹脂層でコーティングされていない比較例１、および、分散粒子３が樹脂層でコーティングされておらず、沈降防止剤を含有していない比較例２、および実施例５では、非線形抵抗特性が確認されなかった。尚、樹脂層３２が存在し、距離厚みが０．１から３．０μｍの間で表面抵抗率において非線形抵抗特性が発現する。

各試験片作製の塗料配合条件、体積抵抗率および表面抵抗率の測定結果のまとめを表１に示す。「体積抵抗測定における発現電界強度の評価」では、比較例１の発現電界強度と比べて、発現電界強度が２倍以上に向上したものをＳ、発現電界強度が２倍未満に向上したものをＡ、発現電界強度が低下したものをＢ、と評価した。また、「表面抵抗測定における発現電界強度の評価」では、発現電界強度が非線形抵抗特性を有していたものについてはＡ、発現電界強度が非線形抵抗特性を有していなかったものについてはＢ、と判定した。

したがって、実施例１、実施例３および実施例４の塗料の硬化物であるコーティング膜においては、樹脂コーティング４と沈降防止剤の組み合わせによりコーティング膜１の表面でも非線形抵抗特性が発現し、表面方向の導電パス４２（図１）に電流が流れ、金属異物の部分放電が抑制されると考えられる。

コーティング膜の表層部で、接地タンク内に混入した金属異物の浮上抑制が可能となるため、コーティング膜の薄膜化が可能となる。それにより、塗装作業簡略化が可能となる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ コーティング膜、２ 絶縁性樹脂、３ 分散粒子、３１ 核粒子、３２ 樹脂層、４１ 導電パス、４２ 導電パス、７ ガス絶縁開閉装置、８ 接地タンク、９ 中心導体、１０ 支持部材。

Claims (9)

1. 絶縁性樹脂と、
   前記絶縁性樹脂中に分散された分散粒子とを含有し、
   前記分散粒子は、酸化亜鉛を主成分として含み、非線形抵抗性を有する核粒子と、前記核粒子の表面を被覆する平均厚みが５．０μｍ以下の樹脂層とを含み、
   前記分散粒子の数平均粒子径が１０〜１３０μｍである、
   ガス絶縁開閉装置の接地タンクの内面塗装用の塗料。
2. 前記樹脂層の平均厚みが０．１μｍ以上３．０μｍ以下である、請求項１に記載の塗料。
3. 前記樹脂層は、室温で流動性を持たず、固体状態で前記核粒子の表面を被覆している、請求項１または２に記載の塗料。
4. 前記分散粒子の含有率が、揮発成分を除く塗料全体の体積を１００体積％としたときに、２０体積％以上７０体積％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の塗料。
5. 沈降防止剤をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗料。
6. 前記沈降防止剤の含有率が、揮発成分を除く塗料全体の体積を１００体積％としたときに、０．５体積％以上５．０体積％以下である、請求項５に記載の塗料。
7. 希釈用溶剤をさらに含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の塗料。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の塗料の硬化物からなり、
   前記絶縁性樹脂と分散粒子とを含有し、
   前記分散粒子は、酸化亜鉛を主成分として含み、非線形抵抗性を有する核粒子と、前記核粒子の表面を被覆する平均厚みが５．０μｍ以下の樹脂層とを含む、コーティング膜。
9. 接地電位にある金属製の接地タンクと、
   前記接地タンク内に収納された高電圧が印加される中心導体とを備え、前記接地タンクと前記中心導体との間の空間に絶縁性ガスが封入されており、
   前記接地タンクの内表面に請求項８に記載のコーティング膜が形成されている、ガス絶縁開閉装置。

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