JPH06150753A - 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、揆水性を有する軽量な絶縁高
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ゴムを選択すると
ともに、該ＥＰＤＭゴムに充填材としての水酸化アルミ
ニウムと、ポリシロキサンにフェノール基を導入した反
応性シリコーンオイルとを添加し、上記３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。他のシリコーンオイルとし
てポリシロキサン側鎖にメチルスチリルを導入した非反
応性シリコーンオイルを用いる。又、ＥＰＤＭゴム１０
０重量部に対して水酸化アルミニウムを８０〜２４０重
量部、シリコーンオイルを０．５〜１０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、耐湿性及び絶縁抵抗特性が改
良される上、揆水性を有する軽量な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ゴムを選択するとともに、該ＥＰＤＭゴムに充
填材としての水酸化アルミニウムと、ポリシロキサンに
フェノール基を導入した反応性シリコーンオイルとを添
加し、上記３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。
又、請求項２により上記シリコーンオイルとしてポリシ
ロキサン側鎖にメチルスチリルを導入した非反応性シリ
コーンオイルを用いた例を提供する。更に請求項３によ
り、ＥＰＤＭゴム１００重量部に対して水酸化アルミニ
ウムを８０〜２４０重量部、シリコーンオイルを０．５
〜１０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。

【００１０】

【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と前記各種シリコ
ーンオイルを添加することにより、これらシリコーンオ
イルが高分子材料との相溶性に優れた官能基を有してい
るため、耐候性及び耐トラッキング性に優れている上、
揆水性及び耐屋外絶縁性が良好な高分子組成物が得られ
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。

【００１１】

【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。

【００１２】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、材料自体が揆水性
を持ち、且つ軽量化されていることが大きな要件となっ
ている。

【００１３】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 Rubber,以下
ＥＰわせ持つ水酸化アルミニウムを用いた。上記の２成
分が耐候性と耐トラッキング性を高めるための特性中心
となるものであるが、本実施例では更に特性の向上をは
かるため、高分子材料に対する相溶性に優れた官能基を
持つシリコーンオイルを添加して、このシリコーンオイ
ルの添加効果を得られた組成物の揆水性の点から確認し
た。

【００１４】更に本実施例では、成形時の離型性を高め
るために適量のステアリン酸を加え、強度向上のために
亜鉛華を加えるとともに耐候性を高めるためにカーボン
ブラックを加え、これらのコンパウンドを加硫させるた
めの加硫剤と加硫促進剤とを加えた。

【００１５】実施に際し、ＥＰＤＭゴムとして住友化学
製エスプレン６７０Ｆ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−４３Ｍ
を使用した。

【００１６】又、シリコーンオイルとして信越化学工業
製の２種のシリコーンオイルを採用した。即ち、シリコ
ーンオイル中のポリシロキサンにフェノール基を導入し
た反応性シリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂと、前記
ポリシロキサン側鎖にメチルスチリルを導入した非反応
性シリコーンオイルＫＦ−４１０を用いた。

【００１７】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。

【００１８】又、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
でも本実施例で採用したＨ−４３Ｍは微粒ハイジライト
に属している。この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、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，耐トラッキング性が向上するという
特長を有している。

【００１９】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６７０ＦとＨ−４３Ｍ及び
反応性シリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂを適量のス
テアリン酸，亜鉛華，カーボンブラック，加硫剤及び加
硫促進剤とともに半減期１０時間程度の温度下ニーダー
（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。成形後、半減
期１分程度の温度で５分間加硫を行った。加硫剤として
は有機過酸化物を用いた。

【００２０】上記のように加硫処理した試料を３０分間
精製水に浸漬した後、水から引き上げて３０秒後の水分
量，即ち残存水分量を重量測定によって求め、残存水分
量の少ないものほど揆水性が高いものと判断した。

【００２１】実施に先立って、３種の比較例となる試料
を作成して、上記残存水分量（ｇ）を測定した結果を表
１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１における比較例１，２，３は、ＥＰＤ
Ｍゴムに水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）をそれぞれ８０
ｐｈｒ，１６０ｐｈｒ，２４０ｐｈｒ添加して、シリコ
ーンオイルは添加していない試料の残存水分量（ｇ）を
測定した結果を示している。比較例１，２，３の残存水
分量はそれぞれ０．２３ｇ，０．３０ｇ，０．４５ｇで
あった。

【００２４】次に本実施例を適用した試料を作成して、
上記残存水分量を測定した結果を表２〜表６に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】表２に示す実施例１，２，３，４によれ
ば、エスプレン６７０Ｆに充填材として水酸化アルミニ
ウム（ＡＴＨ）Ｈ−４３Ｍを８０ｐｈｒ（per hundred
resin）添加し、シリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂ
をそれぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０ｐ
ｈｒ添加し、前記した成形手段により成形した各試料に
ついて残存水分量（ｇ）を測定した結果であり、残存水
分量はそれぞれ０．１９ｇ，０．１０ｇ，０．０８ｇ，
０．０８ｇであった。

【００３１】表３に示す実施例５．６．７，８の場合
は、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加量を１２０ｐ
ｈｒとし、シリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂを前記
例と同様にそれぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈ
ｒ，１０ｐｈｒ添加した各試料の残存水分量は０．２１
ｇ，０．１０ｇ，０．１０ｇ，０．０９ｇであった。

【００３２】表４に示す実施例９，１０，１１，１２の
場合、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加量を１６０
ｐｈｒとし、シリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂをそ
れぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０ｐｈｒ
添加した各試料の残存水分量は０．２５ｇ，０．１２
ｇ，０．１０ｇ，０．０９ｇであった。

【００３３】表５に示す実施例１３，１４，１５，１６
の場合、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加量を２０
０ｐｈｒとし、シリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂを
それぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０ｐｈ
ｒ添加した各試料の残存水分量は０．２８ｇ，０．１５
ｇ，０．１２ｇ，０．１１ｇであった。

【００３４】更に表６に示す実施例１７，１８，１９，
２０の場合、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加量を
２４０ｐｈｒとし、シリコーンオイルＸ−２２−１６５
Ｂをそれぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０
ｐｈｒ添加した各試料の残存水分量は０．３３ｇ，０．
１４ｇ，０．１３ｇ，０．１３ｇであった。

【００３５】表２〜表６によれば、Ｈ−４３Ｍを８０ｐ
ｈｒ〜２４０ｐｈｒ、シリコーンオイルＸ−２２−１６
５Ｂを０．５ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ添加した各試料の残存
水分量は、比較例１，２，３と較べて充分に小さくなっ
ており、特にシリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂの添
加量は２ｐｈｒ〜１０ｐｈｒの範囲にあることが好まし
いことが確認された。

【００３６】次に上記実施例における揆水性付与剤とし
ての反応性シリコーンオイルＸ−２２−１６５Ｂに代え
て、非反応性シリコーンオイルであるＫＦ−４１０を用
いた場合の各試料の残存水分量を測定した結果を表７〜
表１１に示す。

【００３７】

【表７】

【００３８】

【表８】

【００３９】

【表９】

【００４０】

【表１０】

【００４１】

【表１１】

【００４２】表７に示す実施例２１，２２，２３，２４
によれば、エスプレン６７０Ｆに充填材として水酸化ア
ルミニウム（ＡＴＨ）Ｈ−４３Ｍを８０ｐｈｒ添加し、
シリコーンオイルＫＦ−４１０をそれぞれ０．５ｐｈ
ｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加し、前記した
成形手段により成形した各試料について残存水分量
（ｇ）を測定した結果であり、残存水分量はそれぞれ
０．１６ｇ，０．０８ｇ，０．０６ｇ，０．０４ｇであ
った。

【００４３】表８に示す実施例２５．２６．２７，２８
の場合は、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加量を１
２０ｐｈｒとし、シリコーンオイルＫＦ−４１０を前記
例と同様にそれぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈ
ｒ，１０ｐｈｒ添加した各試料の残存水分量は０．１７
ｇ，０．０８ｇ，０．０８ｇ，０．０８ｇであった。

【００４４】表９に示す実施例２９，３０，３１，３２
の場合、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加量を１６
０ｐｈｒとし、シリコーンオイルＫＦ−４１０をそれぞ
れ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加
した各試料の残存水分量は０．２０ｇ，０．１０ｇ，
０．０８ｇ，０．０７ｇであった。

【００４５】表１０に示す実施例３３，３４，３５，３
６の場合、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加量を２
００ｐｈｒとし、シリコーンオイルＫＦ−４１０をそれ
ぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添
加した各試料の残存水分量は０．２３ｇ，０．１１ｇ，
０．１１ｇ，０．０９ｇであった。

【００４６】更に表１１に示す実施例３７，３８，３
９，４０の場合、水酸化アルミニウムＨ−４３Ｍの添加
量を２４０ｐｈｒとし、シリコーンオイルＫＦ−４１０
をそれぞれ０．５ｐｈｒ，２ｐｈｒ，５ｐｈｒ，１０ｐ
ｈｒ添加した各試料の残存水分量は０．２６ｇ，０．１
４ｇ，０．１４ｇ，０．１３ｇであった。

【００４７】尚、上記８０ｐｈｒとは、エスプレン６７
０Ｆ１００重量部に対してＨ−４３Ｍが８０重量部の添
加割合であることを表している。

【００４８】表７〜表１１によれば、Ｈ−４３Ｍを８０
ｐｈｒ〜２４０ｐｈｒ、シリコーンオイルＫＦ−４１０
を０．５ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ添加した各試料の残存水分
量は、比較例１，２，３と較べて充分に小さくなってお
り、特にシリコーンオイルＫＦ−４１０の添加量は２ｐ
ｈｒ〜１０ｐｈｒの範囲にあることが好ましいことが確
認された。

【００４９】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。

【００５０】

【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と、高分子材料と
の相溶性に優れた官能基を持つ反応性，非反応性シリコ
ーンオイルを添加することにより、耐屋外絶縁性が良好
で且つ実用性が高く、且つ揆水性が付与された絶縁高分
子材料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。

【００５１】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耐候性及び耐ト
ラッキング性に優れ、耐湿性及び絶縁抵抗特性が改良さ
れる上、自己消火性が促進された絶縁性組成物を得るこ
とができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子材料としてＥＰＤＭゴムを選択す
   るとともに、該ＥＰＤＭゴムに充填材としての水酸化ア
   ルミニウムと、ポリシロキサンにフェノール基を導入し
   た反応性シリコーンオイルとを添加し、上記３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ゴムを選択す
   るとともに、該ＥＰＤＭゴムに充填材としての水酸化ア
   ルミニウムと、ポリシロキサン側鎖にメチルスチリルを
   導入した非反応性シリコーンオイルとを添加し、上記３
   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】 ＥＰＤＭゴム１００重量部に対して水酸
   化アルミニウムを８０〜２４０重量部、シリコーンオイ
   ルを０．５〜１０重量部添加して成る請求項１，２記載
   の屋外用絶縁高分子材料組成物。