JPH06271709A - 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た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
ニウムとカーボンブラックを添加し、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。カーボンブラックとして
は、表面積／粒子径が５．７，揮発分が３．５％のも
の、比表面積／粒子径が６．１，揮発分が１．５％のも
の、比表面積／粒子径が３．６，揮発分が２．０％のも
の及び比表面積／粒子径が３．７，揮発分が１．５％の
ファーネス方式による良流動性カーボンブラックを採用
する。具体的には、上記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、カーボ
ンブラックを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、表面積／粒子径が
５．７，揮発分が３．５％のファーネス方式による良流
動性カーボンブラックとを添加し、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。

【００１０】請求項２により、カーボンブラックとして
比表面積／粒子径が６．１，揮発分が１．５％のものを
採用しており、請求項３により、カーボンブラックとし
て比表面積／粒子径が３．６，揮発分が２．０％のもの
を採用している。更に請求項４により、カーボンブラッ
クとして比表面積／粒子径が３．７，揮発分が１．５％
のファーネス方式による良流動性カーボンブラックを採
用した例を提供している。

【００１１】実施に際しては、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、
カーボンブラックを０．５〜１０重量部添加する。

【００１２】

【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カーボ
ンブラックとを添加することにより、これらカーボンブ
ラックの持つ耐候性改質剤としての作用が有効に生かさ
れて、得られた組成物の耐候性及び耐トラッキング性を
高め、耐屋外絶縁性が良好となる。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。

【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、材料自体が難燃性
を有し、且つ軽量化されていることが大きな要件となっ
ている。

【００１５】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
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。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
では更に耐候性を向上させるためカーボンブラックを添
加して、このカーボンブラックの添加効果を得られた組
成物の耐候性試験におけるクラック発生の点から確認し
た。

【００１６】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、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。

【００１７】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。

【００１８】カーボンブラックとして三菱化成のＭＡ７
を採用した。このＭＡ７は、比表面積／粒子径が５．
７，揮発分が３．５％のファーネス方式による良流動性
カラーブラックの一つである。一般には高級オフセット
印刷機用のインキとして用いられ、漆黒感光沢と分散性
を持つカーボンブラックである。本実施例ではこのカー
ボンブラックの持つ改質剤としての性能を積極的に利用
することが主眼点となっている。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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
ＭＡ７を適量のステアリン酸，亜鉛華，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。

【００２２】上記のように加硫処理した平板状の試料に
キセノンアークを照射し、目視観察におけるクラック発
生までの時間を測定して、この時間が長いものほど耐候
性が良いものと判断した。

【００２３】実施に先立って、３種の比較例となる試料
を作成して、上記クラック発生時間（ｈ）を測定した結
果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】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、カーボ
ンブラックは添加していない試料のクラック発生時間
（ｈ）を測定した結果を示している。比較例１，２，３
のクラック発生時間はそれぞれ２００ｈ，２８０ｈ，３
５０ｈであった。

【００２６】次に本実施例を適用した試料を作成して、
上記クラック発生時間を測定した結果を表２〜表６に示
す。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】

【表５】

【００３１】

【表６】

【００３２】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、カーボンブラックＭＡ７をそれぞれ
０．５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加し
て、前記した成形手段により成形した各試料についてク
ラック発生時間（ｈ）を測定した結果であり、クラック
発生時間は、それぞれ３１０ｈ，７５０ｈ，９００ｈ，
１２１０ｈであった。

【００３３】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、カーボンブラックＭＡ７を前記例と同様にそ
れぞれ０．５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ
添加した各試料のクラック発生時間は、３８０ｈ，８５
０ｈ，１３４０ｈ，１４００ｈであった。

【００３４】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、カーボンブラックＭＡ７をそれぞれ０．５
ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加した各試
料のクラック発生時間は、６００ｈ，９８０ｈ，１４８
０ｈ，１５５０ｈであった。

【００３５】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、カーボンブラックＭＡ７をそれぞれ０．
５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加した各
試料のクラック発生時間は、７００ｈ，１０１０ｈ，１
６３０ｈ，１６５０ｈであった。

【００３６】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、カーボンブラックＭＡ７をそれぞれ
０．５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加し
た各試料のクラック発生時間は、７８０ｈ，１２００
ｈ，１５９０ｈ，１６８０ｈであった。

【００３７】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。

【００３８】表２〜表６によれば、Ｈ−４３Ｍを８０ｐ
ｈｒ〜２４０ｐｈｒ、カーボンブラックを０．５ｐｈｒ
〜１０ｐｈｒ添加した各試料のクラック発生時間は、比
較例１，２，３と較べて充分に長くなっており、特にカ
ーボンブラックＭＡ７の添加量は１ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ
の範囲にあることが好ましいことが確認された。

【００３９】次に上記実施例におけるカーボンブラック
ＭＡ７に代えて、他のカーボンブラックＭＡ１００を用
いた場合の各試料のクラック発生時間を測定したとこ
ろ、前記表２〜表６に示した測定値と基本的には同様な
測定結果が得られた。

【００４０】このＭＡ１００は、比表面積／粒子径が
６．１，揮発分が１．５％のファーネス方式による良流
動性カラーブラックの一つである。

【００４１】次にカーボンブラックＭＡ７に代えて、Ｍ
Ａ８を用いた場合の各試料のクラック発生時間を測定し
たところ、この場合も前記表２〜表６に示した測定値と
基本的には同様な測定結果が得られた。

【００４２】このＭＡ８は、ＭＡ７と同様に比表面積／
粒子径が５．７，揮発分が３．５％のファーネス方式に
よる良流動性カラーブラックの一つである。ＭＡ７との
相違点は、このカーボンブラックをインキとして使用し
た場合の着色力（％）と吸油量（DPB-ml/100g）であ
る。

【００４３】次にカーボンブラックとしてＭＡ１１を用
いた場合の各試料のクラック発生時間を測定したとこ
ろ、この場合も前記表２〜表６に示した測定値と基本的
には同様な測定結果が得られた。

【００４４】このＭＡ１１は、比表面積／粒子径が３．
６，揮発分が２．０％のファーネス方式による良流動性
カラーブラックの一つである。

【００４５】次にカーボンブラックとして＃５０を用い
た場合の各試料のクラック発生時間を測定した結果を表
７〜表１１に示す。この＃５０は、比表面積／粒子径が
３．７，揮発分が１．５％のファーネス方式による良流
動性カラーブラックの一つである。

【００４６】

【表７】

【００４７】

【表８】

【００４８】

【表９】

【００４９】

【表１０】

【００５０】

【表１１】

【００５１】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（per hu
ndred resin）添加し、カーボンブラック＃５０をそれ
ぞれ０．５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添
加して、前記した成形手段により成形した各試料につい
てクラック発生時間（ｈ）を測定した結果であり、クラ
ック発生時間は、それぞれ２５０ｈ，６００ｈ，８００
ｈ，９５０ｈであった。

【００５２】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、カーボンブラック＃５０を前記例と同
様にそれぞれ０．５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０
ｐｈｒ添加した各試料のクラック発生時間は、３００
ｈ，７７０ｈ，１０３０ｈ，１１００ｈであった。

【００５３】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、カーボンブラック＃５０をそれぞれ０．
５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加した各
試料のクラック発生時間は、３３０ｈ，８１０ｈ，１１
２０ｈ，１３００ｈであった。

【００５４】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、カーボンブラック＃５０をそれぞれ
０．５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添加し
た各試料のクラック発生時間は、４２０ｈ，９５０ｈ，
１２１０ｈ，１３５０ｈであった。

【００５５】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、カーボンブラック＃５０をそれ
ぞれ０．５ｐｈｒ，３ｐｈｒ，７ｐｈｒ，１０ｐｈｒ添
加した各試料のクラック発生時間は、５００ｈ，１０２
０ｈ，１３６０ｈ，１３８０ｈであった。

【００５６】表７〜表１１によれば、Ｈ−４３Ｍを８０
ｐｈｒ〜２４０ｐｈｒ、カーボンブラック＃５０を０．
５ｐｈｒ〜１０ｐｈｒ添加した各試料のクラック発生時
間は、比較例１，２，３と較べて充分に長くなってお
り、特にカーボンブラック＃５０の添加量は１ｐｈｒ〜
１０ｐｈｒの範囲にあることが好ましいことが確認され
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。

【００５７】

【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、耐候性改質剤
としてのカーボンブラックを添加することにより、耐候
性，耐トラッキング性に優れ、且つ耐屋外絶縁性が良好
で実用性が高い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。

【００５８】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 (5)

【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、表面積／粒子径が５．７，揮発分が３．
   ５％のファーネス方式による良流動性カーボンブラック
   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、比表面積／粒子径が６．１，揮発分が
   １．５％のファーネス方式による良流動性カーボンブラ
   ックとを添加し、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】 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、比表面積／粒子径が３．６，揮発分が
   ２．０％のファーネス方式による良流動性カーボンブラ
   ックとを添加し、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。
4. 【請求項４】 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、比表面積／粒子径が３．７，揮発分が
   １．５％のファーネス方式による良流動性カーボンブラ
   ックとを添加し、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。
5. 【請求項５】 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、カーボンブラッ
   クを０．５〜１０重量部添加して成る請求項１，２，
   ３，４記載の屋外用絶縁高分子材料組成物。