JPH02288107A - 電気絶縁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は熱硬化性マトリックスと、この熱硬化性マト
リックス中に埋設された主に鉱物性充填材から成る第一
の粒子とを含む電気絶縁体に関する。この種の絶縁体は
中・高電圧工学において機械的かつ熱的に大きい負荷が
かかる部材として使用される。たとえば圧縮ガス遮断器
の圧力負荷消弧室ケーシングまたはガス絶縁された金属
カプセルに入れられた切り換え装置中のシａｙトウング
（Ｓｃｈｏｔｔｕｎｇ）絶縁体である。この絶縁体の材
料として充填材補強された熱硬化体は約１２０℃までの
ガラス転移温度で使用されるから、そのような絶縁体は
連続運転中の機械負荷が大きい場合には最高８５℃まで
の温度に曝されることがある。ガラス転移温度がもっと
高い熱硬化体も知られているが、しかしそれらの材料は
非常に脆（、従って機械的負荷を受ける電気絶縁体中で
の使用には適していない。

技術水準 始めに記載したような電気絶縁体はたとえばＤＥ３１４
６００３ＡｌとＤＥ３５３２９６３△ｌから知られてい
る。これらの絶縁体は電気設備の電流が流れる部分と直
接接触し、従って設備を運転するとき電流が流れる部分
の中に形成された電流熱によって加熱される。この通常
は鉱物粉末補強したエポキシ樹脂系の許容最大限の連続
使用温度は同時に機械的負荷がかかる場合には約８５℃
になるので、電気設備が耐える定格電流の強さの限界は
望ましくない程低くなる。

ｔＪｓ４０２６９７０Ａから、充填材補強した熱硬化体
の靭性を主にエラストマーの心とこの心を囲む丈夫なカ
バーとをもつ弾性粒子により強化することが知られてい
る。しかし温度が上昇したときそのような物質の長時間
にわたる挙動については何の説明もない。

更に以下の文献にいろいろな技術水準が記載されている
。

一材料科学ジャーナル（Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆＭａｔ
ｅｒｉａｌｓ　　５ｃｉｅｎｃｅ）第２１巻（１９８６
）３８０−３８８頁、　ヤング（Ｒ，Ｊ、Ｙｏｕｎｇ）
、　マックスウェル（Ｄ、Ｌ６Ｍａ　ｘｗｅ　Ｉ　１）
、　キンロツホ（Ａ、Ｊ、Ｋ１ｎ１ｏｃｈ）ｒハイブリ
ッド・粒子複合体の変形Ｊ　　（”ｒ’ｈｅ　　ｄｅｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎ　　ｏｆ　　ｈｙｂｒｉｄ−ρａｒｔ
ｉｃｕｌａｔｅ　　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）パンフレッ
ト「バラロイド」　（Ｐａｒａｌ。

ｉｄ）、ローム・アンド・ハース・カンパニー（Ｒｏｈ
ｍ　　ａｎｄ　　Ｈａａｓ　　Ｃｏｍｐａｎｙ）、イン
デイペンデンス・モール・ウェスト・フィラデルフィア
・ピー、ニー１．１９１０５　　アメリカ　（Ｉｎｄｅ
ｐｅｎｄｅｎｃｅ　　Ｍａｉｌ　　Ｗｅｓｔ　　Ｐｈ１
ｌａｄｅｌｐｈｉａ、Ｐ、Ａ、１９１０５、ＵＳＡプラ
スチックス（Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆ　ｒｅ）７Ｂ（１９８
Ｂ）１０特許通報（ＰａｔｅｎＬｂｅｒｉｃｈｔｅ）ｒ
高靭性熱可塑性ポリエステル成形物Ｊ　　（Ｔｈｅｒｍ
ｏｐｌａｓｔｉｓｃｈｅ　　Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ−Ｆｏ
ｒｍｍａｓｓｅ　　　ｍｉＬ　　　ｈｏｈ’ｅｒ　　　
ＺａｅｈｉｇｋｅｉＬ）、ＥＰＯ１３１２０２Ｂ１゜特
許権者バイエル　アー、ゲー（ＢａｙｅｒＡＧ）　、レ
ーヴエルクーゼン（Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ） 特許請求の範囲ｌに記載した発明の基本課題は、機械的
負荷が大きくても１０５℃までの温度でも強い寿命を特
徴とする電気絶縁体の開発にある。

この発明の絶縁体は大きい機械的負荷がかかっても１０
５℃でもなお長い寿命がある。従ってたとえばショント
ウングス絶縁体或いは支持絶縁体としてガス絶縁金属カ
プセル切り換え装置中でまたは消弧室絶縁体として圧縮
ガス遮断器中で使用することができる。この発明による
絶縁体を備えた設備及び組立体は比較的緊密に構成する
ことができる。というのはそのような設備や組立体は高
温で運転することができ、そうして技術水準の絶縁体を
備えた設備や組立体より強い電流を流すことができる。

実施例 添付図について更に詳細に説明する。

第１図で１は電気絶縁体の熱硬化性マトリックスを示す
。この熱硬化性マトリックス中に主に鉱物性材料から成
る粒子２と、熱硬化性マトリックスに対してたとえば少
なくとも５〜１０倍という著しく低い剛性の粒子３とを
埋設しである。

熱硬化性マトリックスはいわばエポキシドまたはポリエ
ステルを基礎とする硬化された反応樹脂を含みかつ１４
０℃より大きいガラス転移温度ＴＧを有する。熱硬化性
マトリックスの出発材料はたとえばチバーガイギ−（Ｃ
ｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）社のアラルダイト（Ａｒａｌｄｉ
ｔ）ＣＹ２２５とＨＹ１１０２という商品名で販売され
ている、ビスフェノールＡを基礎としたエポキシド樹脂
とジカルボンサンを基礎とする硬化剤を有する樹脂硬化
剤系である。この目的のために更にチバーガイギー社か
らＤＹＯ６２と言う商品名で販売されている、第三アミ
ンを基礎とする促進剤が加えられる。

粒子２は本質的に石英、コランダム、酸化チタン、ドロ
マイトのような鋳造樹脂工学で通常の材料の１または数
個を基礎とする本質的に粉末状の鉱物性充填材である。

充填材の占める割合は一般的には５０−７０重量パーセ
ント、場合によっては８０重量パーセントになる。この
充填材の量の上限は充填材を含む樹脂・硬化剤系の加工
性（鋳造性）によってきまる。充填剤として特に真価を
発揮するのは１３０μｍまでの粒子２のサイズを有する
５ｉｈｅｌｃｏ社の商品名ＷｌＯで販売されているもの
である。

粒子３は特にそれぞれ弾性変形可能な、エラストマー材
料から成る公邸４とこの公邸４を囲む硬質のカバー５と
を含む。このように構成された粒子３はローム・ラント
・ハース（Ｒｏｈ請ｕｎｄ　Ｈａａｓ）社からパラロイ
ド　イー・エックス・エル　２６０７　（Ｐａｒａｌｏ
ｉｄ　　ＥＸＬ）という商品名で販売されている。（バ
ラロイドは米国フィラデルフィアのローム・ラント・ハ
ースの登録商標である）、ここでこれらの粒子で問題な
のはメチルメタクリレートにより積層された直径約Ｏｒ
　１−１　ａ　ｍのゴム球である。

そのように補強されたゴム球の代わりにポリブタジェン
を基礎とする補強のないゴム球またはポリアミデンのよ
うな比較的弾性のある熱可塑性物から成る粒子も使用で
きる。

実施例１ この発明の絶縁体の第一実施例のものの製造に以下のよ
うな出発材料を使用した。

重量部分 エポキシド樹脂アラルダイ 硬化剤ＨＹ１１０２ 促進剤ＤＹＯ６２ 充填材パラロイドＥＸＬ２ 充填材石英粉末ＷＩＯ トＣＹ ０．２ 先ず室温でエポキシド樹脂を硬化剤及び促進剤と５分間
混合する。次に予め８０℃で１６ｈの間予備乾燥した充
填材バラロイドＥＸＬ２６０７を前記温度で少しづつ添
加し５分間混合する。その次に鉱物性充填材石英粉末２
を同じ温度で１６０℃／１６ｈで予め乾燥した後分割し
て順に添加し、更にｌＯ０分間混する。完成混合物を８
０℃に保つ配慮をした。次にこの混合物を１０分間２〜
５ミリバールの残圧で真空中においた。被加工品の均質
性と無泡性を保ように注意した。それから鋳造鋳型を８
０’Ｃにして被加工品をこの温度で鋳造した。続いて充
填された鋳造鋳型は１０分間５〜ｌＯミリバールの残圧
で真空中においた。ゼリー状化と硬化過程は通常圧力で
８０℃で４ｈかつ１４００Ｃで１６ｈ実施した。

硬化と冷却の後絶縁体の材料から抜き取り資料と片側刻
みを入れた曲がり体とを形成した。

対応した仕方で粒子３の添加のない資料体と技術水準の
絶縁体の材料から成る資料体とを製造した０次表１にガ
ラス転移温度ＴＧと、いろいろな検査温度Ｔでの破３強
さＫＩＣ及び全ての資料体の引張り強さδＦを示しであ
る。

表１ この表から分かるようにこの発明の絶縁体は粒子３の添
加のない−プ成絶縁体と比較すると破壊強さに＋ｃが約
４０〜５０％大きいことがわかるから機械的に強い負荷
を受ける構成部材、たとえばＳＦ６遮断機の消弧室絶縁
体或いはショットウングス絶縁体としてガス絶縁した金
属カプセル中の切り換え装置中に使用することができる
。

この発明の絶縁体は通常使用される技術水準の絶縁体と
ほぼ同様の引張り強さと破壊強さをもっている。しかし
そのような絶縁体は８５℃のみの操作温度しか可能にし
ないガラス転移温度を有する熱硬化性マトリックスをも
っているが、それに対してこの発明の絶縁体は操作温度
が１０５゜Ｃでも同じ機械的負荷を吸収することができ
る。

以下に第２図の時間間隔グラフに基づいて説明すると、
この発明の絶縁体は長時間にわたって１０５℃の操作温
度で大きい機械的負荷を吸収することができる。このグ
ラフでは電圧δと資料体の破壊に至るまでの負荷継続時
間ｔの価の組みを時間破線ａ（８５℃）、ａ　（１０５
℃）、ｂ（１０５℃）、ｃ　（１０５℃）、ｄ　（１０
５”Ｃ）として記入しである。ここで時間破線ａ（８５
℃）、ａ　（１０５”　Ｃ）は８５〜１０５゜Ｃで検査
された、ガラス転移温度１１９℃の技術水準の試験体に
関する０時間破線ｂ（１０５″Ｃ）は１０５＠Ｃで検査
された粒子３を添加してなくかつガラス転移温度１５１
″Ｃの試験体に関する。時間破線ｃ（１０５℃）、ｄ（
１０５’ｃ）は１０５℃で検査された添加弾性粒子３を
有する１〜約５μｍより小さい粒子の試験体に関する。

ここですべての試験体は熱論同種に形成されて、それぞ
れ鉱物性充填材、たとえば第一実施例の石英粉末を同じ
に添加されている。

第２図のグラフから分かるように、時間破線Ｃによって
分かるこの発明の絶縁体の材料から作られた試験体の寿
命は１０５℃で電圧負荷を受けたとき高温に耐える同じ
熱硬化性マトリックスを有するが、しかし第１図に示さ
れるように破壊強さの溝かに低い、時間破線すの試験体
と殆ど同じ寿命をもつ。技術水準の絶縁体の材料で製造
された試験体に対してそれは１０５℃の検査温度で数倍
に延ばされた寿命をもつ。弾性粒子３の直径を有する試
験体では時間破線ｄ（１０５℃）に示したものの寿命は
５μｍ大きく劇的に降下するので、この発明による絶縁
体の製造に際しては、弾性粒子３の直径を５μｍ小さく
、特にｌ＃ｍ小さく保つのが好都合である。

実施例２〜４ さらに別の実施例では第一実施例に合わせてこの発明の
絶縁体を製造し、その材料特性が吟味された。

これらの絶縁体の材料の組成と機械的特性を示した次の
表２から、この発明の絶縁体は鉱物性充填材としての石
英粉末にのみ限定されるのではなく、他の充填材、たと
えばコランダム粉末或いは一酸化チタン粉末も異なる添
加量でも使用できることがわかる。

図中符号 ■・・熱硬化性マトリックス、 ４・・・心、５・・・カバー ・・時間破線 ・粒子 反応樹脂系に弾性粒子３を添加することによって全ての
実施例で樹脂系の加工特性も損なわれずまた大容量の絶
縁体の製造時にはガラス転移温度が比較的低い技術水準
の比較絶縁体の製造の場合より大きい反応損失もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電気絶縁体の絶縁材料の典型的部分
の一断面図、第２図はこの発明の絶縁体の材料と比較絶
縁体の材料とから成る試験体の時間・状態・引張り試験
のグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱硬化性マトリックス（１）と、この熱硬化性マト
   リックス（１）中に埋設された主に鉱物性充填材から成
   る第一の粒子（２）とを含む電気絶縁体において、熱硬
   化性マトリックス（１）が１４０℃より大きいガラス転 移温度を有し、熱硬化性マトリックス（１）中に添加充
   填材として熱硬化性マトリックス（１）より剛性の小さ
   い第二の粒子（３）を埋設してあることを特徴とする電
   気絶縁体。 ２）第二の粒子（３）が少なくとも部分的にそれぞれ弾
   性変形可能な心部（４）とこの心部（４）を囲みかつ補
   強として機能する剛性の外被（５）とを有する、特許請
   求の範囲１）に記載の電気絶縁体。 ３）第二の粒子（３）は少なくとも部分的にポリアミド
   のような熱可塑性材から形成されている、特許請求の範
   囲１）に記載の電気絶縁体。 ４）第二の粒子（３）が少なくとも部分的にそれぞれポ
   リブタジエンのようなエラストマー材から形成されてい
   る、特許請求の範囲１）に記載の電気絶縁体。 ５）添加充填材が熱硬化性マトリックス（１）の形成に
   必要な反応樹脂量の高々１５重量パーセントになる、特
   許請求の範囲１）〜４）の何れか一に記載の電気絶縁体
   。 ６）添加充填材が反応樹脂量の少なくとも５重量パーセ
   ントになる、特許請求の範囲５）に記載の電気絶縁体。 ７）第二の粒子（３）が５μｍより小さい特許請求の範
   囲１）〜６）の何れか一に記載の電気絶縁体。 ８）第二の粒子（３）が高々１μｍである、特許請求の
   範囲７）に記載の電気絶縁体。