JPH06131931A - 屋外用絶縁高分子材料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂材料を用いた高分子絶縁材の耐候性及び
耐トラッキング性を高め、且つ加熱時の温度上昇を抑え
て自己消火性を促進し、充填時の粘度上昇を抑え、更に
耐湿性や絶縁抵抗特性をも改良した屋外用高分子材料組
成物を得ることを目的とする。 【構成】 高分子材料としてＥＰＤＭゴムを選択し、充
填材としてゴムに添加した際に加熱時の温度上昇を抑
え、且つ自己消火性を促進する微粒体で成る水酸化アル
ミニウムを添加して、上記２成分系の混練物を射出成形
手段によって成形した屋外用絶縁高分子材料組成物の構
成にしてある。更に上記充填材として充填時の粘度上昇
を抑えた低粘度品、及び耐湿性や絶縁抵抗を改良した低
導電率品で成る特殊加工水酸化アルミニウムを採用す
る。具体的にはＥＰＤＭゴム１００重量部に対して水酸
化アルミニウムを２０〜２６０重量部添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高電圧機器で屋外に直接
暴露される絶縁高分子材料を用いた成形品、例えば碍
子，碍管，スペーサ，ブッシング等の組成物に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】高電圧機器で屋外に直接暴露される成形
品、例えば碍子，碍管，スペーサ，ブッシング等を構成
する絶縁材組成物として、下記の技術文献に記載された
例が知られている。

【０００３】（１）電気・電子先端技術展と技術セミナ
ー：「屋外用高分子碍子の現状」 電力中央研究所 横須賀研究所 新素材研究室 渡辺、
高橋他 （２）ＥＩＭ−９０−３「屋外碍子用ポリマーの長期特
性について」 日本ガイシ 国枝、篠窪、中井 （３）ゴム技術シンポジウム：ゴム練り〜理論と実学
１，２，３ （日本ゴム協会技術部会） 上記の技術文献に記載されているように、高電圧機器で
屋外に直接暴露される絶縁材料及び構造材料は、従来か
ら電気，機械的に劣化しない磁器製品が使用されてい
る。

【０００４】しかしながらこのような従来の絶縁材料及
び構造材料、例えば碍子に代表されるように、磁器は比
重が大きいことから製品自体が重くなって鉄塔の強度に
制限が生じる上、コンパクト化及び美化を妨げていると
いう難点がある。又、磁器自体が硬く且つ脆い性質を有
しているため、碍子外側での気中閃絡時の電気エネルギ
ーによる衝撃で碍子の笠が割れてしまい、鉄塔から部品
が落下したり、ソレスター素子を内在する碍管では過大
な雷サージを吸収する場合に生じる素子の貫通または素
子外側の閃絡によるエネルギーで素子と碍管との隙間に
ある空気が膨張，爆発して碍管が飛散することがあると
いう問題点がある。

【０００５】上記に鑑みて、磁器と比べて相対的に耐衝
撃性が高く、且つ軽量である高分子材料による磁器製品
との置き換えが以前から検討されている。そして初期段
階では、高分子材料としてエポキシ樹脂が選択されてい
る。このエポキシ樹脂には低粘度の液体のものから固体
のものまであり、硬化剤又は触媒の存在で室温或は加熱
下で容易に硬化する。そして硬化時の収縮が少なく、水
とかガスを発生しないという特徴があり、且つ反応性に
富んだ硬化物を与えることで知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の高
分子材料、特に初期に検討されたエポキシ樹脂は、耐屋
外性，耐トラッキング性等が不十分であり、又、フラッ
シュオーバー時に笠割れが生じるという問題点がある。

【０００７】上記の問題点に対処するため、例えば高分
子材料として採用したエポキシ樹脂にシリコーン樹脂等
の表面コーティングを行う方法が考慮されるが、この方
法は時間と手間が多くかかる工程を採らざるを得ず、ま
た本質的にエポキシ樹脂の改良も求められている現状に
ある。しかしエポキシ樹脂として耐候性の高いグレード
のものを選択しても所詮エポキシ樹脂の中の相対順位の
問題であり、抜本的な問題解決とはなっていない。

【０００８】そこで本発明はこのような従来の絶縁材料
及び構造材料が有している課題を解消して、耐候性及び
耐トラッキング性に優れ、且つ加熱時の温度上昇を抑え
て自己消火性を促進し、充填時の粘度上昇を抑え、更に
は耐湿性や絶縁抵抗特性を改良した絶縁高分子材料組成
物を得ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、先ず請求項１により、高分子材料として
ＥＰＤＭゴムを選択し、充填材としてゴムに添加した際
に加熱時の温度上昇が抑えられ、且つ自己消火性を促進
する微粒体で成る水酸化アルミニウムを添加して、上記
２成分系の混練物を射出成形手段によって成形した屋外
用絶縁高分子材料組成物の構成にしてある。

【００１０】次に請求項２により、充填材として充填時
の粘度上昇を抑えた低粘度品で成る特殊加工水酸化アル
ミニウムを採用した高分子材料組成物を提供し、請求項
３により、上記充填材として耐湿性や絶縁抵抗を改良し
た低導電率品で成る特殊加工水酸化アルミニウムを採用
した屋外用絶縁高分子材料組成物を提供する。更に請求
項４により、ＥＰＤＭゴム１００重量部に対して前記各
種水酸化アルミニウムを２０〜２６０重量部添加した屋
外用絶縁高分子材料組成物を提供する。

【００１１】

【作用】かかる高分子材料組成物によれば、ＥＰＤＭゴ
ムに充填材として水酸化アルミニウムを２０〜２６０ｐ
ｈｒ添加することにより、傾斜平板法による評価試験結
果から耐屋外絶縁性が良好であって、実用性が高い組成
物が得られる。得られた組成物の比重は磁器の比重の半
分以下であり、製品化した場合の重量が大幅に軽減され
る。

【００１２】又、上記ＥＰＤＭゴムに添加する充填材と
して微粒体で成る水酸化アルミニウムを用いることによ
り、加熱時の温度上昇が抑えられるとともに自己消火性
が促進されて発煙が抑制され、有害ガスが発生しない
上、耐アーク，耐トラッキング性が向上する。更に充填
材として低粘度品で成る特殊加工水酸化アルミニウムを
用いることにより、充填時の粘度上昇が抑えられる。
又、充填材として低導電率品で成る特殊加工水酸化アル
ミニウムを用いることにより、電気絶縁用途向けの耐湿
性とか絶縁抵抗が改善され、且つ耐熱性を要求される用
途にも使用することが出来る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明にかかる屋外用絶縁高分子材料
組成物の具体的な実施例を説明する。本実施例における
上記組成物は、高電圧機器で屋外に直接暴露される成形
品、例えば碍子，碍管，スペーサ，ブッシング等に採用
される材料及び材料組成を提供するものである。

【００１４】通常屋外用絶縁高分子材料として求められ
る要件は、太陽光，特に紫外線の照射と、温度変化及び
風雨等の自然環境の元で電圧が常時かかっている状態、
所謂屋外暴露課電状態で材料の変質がなく、且つ壊れた
りしないという本質的な要求の外に、材料自体が軽量化
されていることが大きな要件となっている。

【００１５】そこで本実施例では、上記の要件を満足す
るため、高分子材料としてエチレンプロピレンジエンモ
ノマーラバー（Ethylen Propylene Diene Monomer Rubb
er,以下ＥＰＤＭゴムと略称する）を選択し、充填材と
して耐屋外絶縁性に優れ、難燃性を合わせ持つ水酸化ア
ルミニウムを用いた。具体的にはＥＰＤＭゴムとして住
友化学製エスプレン６００Ｆを使用し、水酸化アルミニ
ウムとして昭和電工製ハイジライトシリーズであるＨ−
３４、Ｈ−４２Ｍ、Ｈ−４３Ｍ、Ｈ−４２ＩもしくはＨ
−３２Ｉを用いた。

【００１６】ＥＰＤＭゴムとは共役二重結合が二つある
化合物の総称であり、一般にエチレンとプロピレンのゴ
ム状共重合体をＥＰＭといい、この重合体と側鎖に不飽
和基を持たせたものが前記ＥＰＤＭゴムである。尚、こ
れらを総称してＥＰＲ（エチレンプロピレンラバー）と
いうこともある。

【００１７】以下に本発明の具体的な実施例を説明す
る。即ち、上記のエスプレン６００ＦとＨ−３４とをニ
ーダー（混練機）で十分に混練し、射出成形手段によっ
て試料を作成した。この射出成形手段とは周知のように
成形材料を射出シリンダの中で加熱溶融し、流動化した
成形材料を射出プランジャ又はスクリューによって固く
閉じた金型の中に圧入して成形する方法である。

【００１８】そして上記エスプレン６００ＦとＨ−３４
の２成分系の射出成形による平板を作成し、傾斜平板法
（ＩＥＣ ｐｕｂ．５８７法に準拠，２．５ｋｖ，試料
短絡時終了）によって評価を行った。

【００１９】実施に先立って、３種の比較例となる試料
を作成して、上記傾斜平板法による試験を行った結果を
表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１における比較例−１は、試料として従
来のエポキシ樹脂単体を用いた場合、比較例−２は同エ
スプレン６００Ｆ単体を用いた場合、比較例３はエスプ
レン６００Ｆに充填材としてタルク６０重量部を添加し
た場合を各々示している。比較例１，２，３の傾斜平板
法による試験時間はそれぞれ５分，２５分，４０分であ
った。

【００２２】次に本実施例を適用した試料を作成して、
上記傾斜平板法による試験を行った結果を表２，表３に
示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】表２に示す実施例−１は、エスプレン６０
０Ｆに充填材として、Ｈ−３４を２０〜１４０ｐｈｒ
（per hundred resin）までの７通りに調製して添加し
た各試料について傾斜平板法に基づく試験を行った結果
であり、表３に示す実施例−２は、同様にエスプレン６
００Ｆに充填材として添加するＨ−３４を１６０〜２８
０ｐｈｒまでの７通りに調製した各試料について同様な
傾斜平板法に基づく試験を行った結果を示している。

【００２６】尚、上記２０ｐｈｒとは、エスプレン６０
０Ｆ１００重量部に対してＨ−３４が２０重量部の添加
割合であることを表している。

【００２７】表２によれば、Ｈ−３４を２０ｐｈｒ添加
した試料の試験時間は５０分，同じく４０ｐｈｒで２０
０分，同じく６０〜１４０ｐｈｒで３６０分以上であっ
た。又、表３によれば、Ｈ−３４を１６０ｐｈｒ〜２６
０ｐｈｒ添加した試料の試験時間は全て３６０分以上で
あった。尚、Ｈ−３４の添加量が２８０ｐｈｒでは混練
不可であった。従って本実施例の場合、Ｈ−３４の添加
量は２０〜２６０ｐｈｒが適当であることが理解され
る。特に該添加量は６０〜２６０ｐｈｒの範囲にあるこ
とが好ましい。

【００２８】上記の傾斜平板法とは、以下に記す測定方
法に基づいて行われる。即ち、平板で成る前記試料表面
を紙やすり等によって光沢がなくなるまで磨いた後、ボ
ルトを通して上部電極と下部電極を形成し、この試料を
支持絶縁物を用いて４５°の角度を保って支持し、しか
る後に上部電極に固定した濾紙に汚損液を供給する。す
ると汚損液が試料に沿って流れることで上下両電極が短
絡し、両電極に印加した高電圧により放電が発生して試
料の表面が劣化する。試験の規格電圧は２．５ｋＶ，
３．５ｋＶ，４．５ｋＶであり、劣化によるトラッキン
グが発生した時間を求める。そして試料が短絡した時点
で試験が終了し、それまでの時間の長さから耐屋外絶縁
性の良否を判定する。

【００２９】上記の評価試験において、傾斜平板法の試
験時間が３６０分以上のものは、試験規格が最大時間で
も短絡が起こらない場合であり、従って耐屋外絶縁性が
良好であって実用性が高いことが判明した。又、従来用
いられている磁器の比重が２．７であるのに対して、本
実施例によって得られた試料の比重は１．０〜１．３で
あって磁器の比重の半分以下であり、製品化した場合の
重量を大幅に軽減することが可能となる。

【００３０】次に充填材としての水酸化アルミニウム
を、上記実施例で採用したＨ−３４に代えて同じく昭和
電工製のハイジライトシリーズであるＨ−４２Ｍ、Ｈ−
４３Ｍ、Ｈ−４２ＩもしくはＨ−３２Ｉを採用し、上記
実施例と同様に添加割合を変更してニーダーによる混練
と射出成形手段による成形によって試料を作成し、得ら
れた各試料について傾斜平板法に基づく試験を行った結
果、基本的に表２と表３に示した結果と同一の試験結果
が得られた。

【００３１】ここで水酸化アルミニウムとして用いた前
記Ｈ−３４、Ｈ−４２Ｍ、Ｈ−４３Ｍ、Ｈ−４２Ｉもし
くはＨ−３２Ｉの化学的特性に関して説明する。即ち、
上記ハイジライトシリーズはバイヤー法で製造される代
表的な水酸化アルミニウムであり、中でも微粒ハイジラ
イトとして知られるＨ−４２ＭとＨ−４３Ｍは、２００
〜３５０℃で大きな吸熱反応を伴って激しく脱水分解
し、これをゴムに添加することによって加熱時の温度上
昇が抑えられるとともに自己消火性を促して発煙が抑制
され、有害ガスが発生しない上、耐アーク，耐トラッキ
ング性向上するという特長を有している。

【００３２】更にＨ−３４、Ｈ−４２Ｉ、Ｈ−３２Ｉは
特殊加工ハイジライトであり、特にＨ−３４は液状プラ
スチックに充填する場合の粘度上昇が小さくなるように
改良した低粘度品である。又、Ｈ−４２ＩとＨ−３２Ｉ
は電気絶縁用途向けに耐湿性や絶縁抵抗を改良した低導
電率品であり、耐熱性を要求される用途にも適してい
る。

【００３３】表４は上記Ｈ−４２Ｍ、Ｈ−４３Ｍ、Ｈ−
３４、Ｈ−３２Ｉ、Ｈ−４２Ｉの品質代表特性値をまと
めた一覧表である。

【００３４】

【表４】

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる屋外用絶縁高分子材料組成物によれば、ＥＰＤＭゴ
ムに充填材として水酸化アルミニウムを添加することに
より、耐屋外絶縁性が良好で且つ実用性が高い組成物を
得ることが出来る。そして製作時に多くの時間と手間が
かからず、得られた組成物の比重は磁器の比重の半分以
下であり、製品化した場合の重量が大幅に軽減されると
いう効果が得られる。

【００３６】特にＥＰＤＭゴムに添加する充填材として
微粒体で成る水酸化アルミニウムを用いることにより、
加熱時の温度上昇が抑えられるとともに自己消火性が促
進されて発煙が抑制され、有害ガスの発生を防止し、耐
アーク，耐トラッキング性を向上させることができる。
更に充填材として低粘度品で成る特殊加工水酸化アルミ
ニウムを用いることにより、充填時の粘度上昇が抑えら
れ、充填材として低導電率品で成る特殊加工水酸化アル
ミニウムを用いることにより、耐湿性及び絶縁抵抗が改
善されて電気絶縁用途向けとして利用することが出来
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子材料としてＥＰＤＭゴムを選択
   し、充填材としてゴムに添加した際に加熱時の温度上昇
   が抑えられ、且つ自己消火性を促進する微粒体で成る水
   酸化アルミニウムを添加して、上記２成分系の混練物を
   射出成形手段によって成形したことを特徴とする屋外用
   絶縁高分子材料組成物。
2. 【請求項２】 高分子材料としてＥＰＤＭゴムを選択
   し、充填材として充填時の粘度上昇を抑えた低粘度品で
   成る特殊加工水酸化アルミニウムを添加して、上記２成
   分系の混練物を射出成形手段によって成形したことを特
   徴とする屋外用絶縁高分子材料組成物。
3. 【請求項３】 高分子材料としてＥＰＤＭゴムを選択
   し、充填材として耐湿性及び絶縁抵抗を改良した低導電
   率品で成る特殊加工水酸化アルミニウムを添加して、上
   記２成分系の混練物を射出成形手段によって成形したこ
   とを特徴とする屋外用絶縁高分子材料組成物。
4. 【請求項４】 ＥＰＤＭゴム１００重量部に対して前記
   各種水酸化アルミニウムを２０〜２６０重量部添加して
   成る請求項１，２，３記載の屋外用絶縁高分子材料組成
   物。