JPH09176495A - 屋外用絶縁高分子材料組成物および屋外用高電圧機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子材料の強度、電気特性、特に耐トラ
ッキング性を維持しつつ、コケ類やカビ類の繁殖による
耐トラッキング性の低下が抑制される屋外用絶縁高分子
材料組成物、および屋外用高電圧機器を提供する。 【解決手段】高分子材料に、抗菌性金属、およびその化
合物、尿素系化合物、有機スズ化合物、フェノール誘導
体、有機銅化合物、キノン系化合物、イミダゾール系化
合物、チアゾリン系化合物、脂肪族イミド系化合物から
なる群より選ばれる少なくとも１種の防苔・防黴剤が配
合されている屋外用絶縁高分子材料組成物および前記絶
縁高分子材料組成物の架橋体からなる構造部品を有する
屋外用高電圧機器を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架空送電線、配電線、
変電所、鉄道線路等で用いられる屋外用高電圧機器（例
えば碍子、碍管、スペーサー、ブッシングなど）に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、架空送電線、配電線、変電所、鉄
道線路等で用いられる屋外に直接曝露される高電圧機
器、例えば碍子、碍管、スペーサー、ブッシングなどの
各部（例えば碍子の笠）には、電気的及び機械的に劣化
しにくい磁器からなる電気絶縁性の構造部品が使用され
ている。しかし、磁器は比重が大きく機器自体が重くな
るため、電線の支持碍子またはスペーサ等に用いると鉄
塔の強度に制限が生じるうえ、支持する部材の小型化に
限界があるので、鉄塔を含む送電線の占める空間のコン
パクト化を妨げ、美観を損ねるという難点がある。ま
た、トラッキング現象（絶縁物の表面に漏電性の経路が
生じる現象）が生じた場合、磁器自体が硬くかつ脆い性
質を有しているため、種々の問題が生じる。例えば、碍
子の外側で気中閃絡が起こると、電気エネルギーによる
衝撃で碍子の笠がわれてしまい、鉄塔から部品の落下が
生じる。同様に、アレスター素子を内蔵する碍管では過
大な雷サージを吸収する際に素子の貫通が生じたり、素
子外側での閃絡時のエネルギーにより素子と碍管との隙
間にある空気が膨張・爆発して碍管が飛散するという問
題がある。

【０００３】このような背景から、磁器の代替として相
対的に耐衝撃性が高くかつ軽量である高分子材料を絶縁
体各部の構造部品に用いることが検討されている。具体
的にはエチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（Ｅ
ＰＤＭ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等
のポリオレフィン系樹脂またはシリコーンゴム等の使用
が検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、高分子材料は
その材質の特性からコケ類、カビ類が繁殖する可能性が
ある。特に、内部にまで浸食すると機械的強度、特に硬
度、引張強さ、引き裂き強さ等の特性が低下するおそれ
がある。一般に高分子材料の多くは、その骨格のほとん
どが炭素と酸素から成っていることから、コケ類やカビ
類が生じ易いと思われるが、特にポリオレフィン系樹脂
の中でもＥＰＤＭやＥＶＡは表面の撥水性に乏しいた
め、屋外に長期間曝露されると汚損物が付着しやすく、
コケ類やカビ類が繁殖しやすい環境になりやすい。一
方、シリコーンゴムは、表面を覆う低分子量シリコーン
が塵埃等の付着物を包み込み、表面に汚染層を形成する
ため、コケ類やカビ類の繁殖に好適な養分が堆積してし
まう。その結果、ポリオレフィン系樹脂同様にコケ類や
カビ類の繁殖が促進されると思われる。屋外用の高電圧
機器各部を構成する構造部品に使用される高分子材料に
は、耐トラッキング性を付与するため金属水和物が添加
されている例が多く、一般的に高分子材料自身の耐トラ
ッキング性はそれらにより要求性能を満たしている。し
かし、コケ類やカビ類の繁殖によって高分子材料自身の
耐トラッキング性が大きく低下するとすれば、高電圧機
器の寿命は予測不可能な環境因子に大きく影響を受ける
ことになってしまう。本発明は、高分子材料の機械的強
度、電気特性、特に耐トラッキング性を維持しつつ、コ
ケ類やカビ類の繁殖によるこれら特性の低下による表面
欠損等の懸念のない屋外用絶縁高分子材料組成物、およ
び屋外用高電圧機器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
の発明においては、高分子材料に、抗菌性金属、および
その化合物、尿素系化合物、有機スズ化合物、フェノー
ル誘導体、有機銅化合物、キノン系化合物、イミダゾー
ル系化合物、チアゾリン系化合物、脂肪族イミド系化合
物からなる群から選ばれる少なくとも１種の防苔・防黴
剤が配合されていることを特徴とする屋外用絶縁高分子
材料組成物を提供する。

【０００６】また、第２の発明として、第１の発明の屋
外用絶縁高分子材料組成物の架橋体からなる構造部品を
有する屋外用高電圧機器を提供する。

【０００７】さらに、第３の発明として、絶縁高分子材
料組成物からなる構造部品を有する屋外用高電圧機器で
あって、前記構造部品がその表面に、抗菌性金属、およ
びその化合物、尿素系化合物、有機スズ化合物、フェノ
ール誘導体、有機銅化合物、キノン系化合物、イミダゾ
ール系化合物、チアゾリン系化合物、脂肪族イミド系化
合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の防苔・防
黴剤を含有するグリース状組成物層を有することを特徴
とする屋外用高電圧機器を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の屋外用絶縁高分子材料組
成物における高分子材料としては、通常使用される電気
絶縁性高分子材料を用いることができるが、特に、高度
な耐トラッキング性が要求される場合には、ポリオレフ
ィン系樹脂またはシリコーンゴムを使用することが好ま
しい。

【０００９】このうち、ポリオレフィン系樹脂として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エチル
共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−プロピレン−ジエン三
元共重合体（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム、
α−オレフィン−エチレン共重合体等が挙げられる。

【００１０】シリコーンゴムとしては、１分子中にケイ
素原子に結合している有機基のうち少なくとも２個がビ
ニル、プロペニル、ブテニル、ヘキセニル等のアルケニ
ル基であるポリオルガノシロキサンが用いられる。これ
らのポリシロキサンの中でも、原料の入手、合成が容易
であることから、ビニル基を有するものが好ましい。

【００１１】また、通常組成物には、樹脂の硬化、およ
び硬化後の機械的強度、耐トラッキング性の向上を目的
として、架橋剤および必要に応じて各種の添加剤が配合
される。

【００１２】ポリオレフィン系樹脂を高分子材料とする
組成物には、架橋剤として有機過酸化物を用いる。有機
過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、２，４
−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオ
キサイド、クミル−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５
−ジメチル２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキサ
ン、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等を用いることが好
ましい。その配合量は、ポリオレフィン系樹脂１００重
量部に対して０.１〜１０重量部であることが好まし
い。

【００１３】ポリオルガノシロキサンを高分子材料とす
る組成物の場合は、(１)ポリオレフィン系材料の場合と
同様の有機過酸化物を用いてラジカル反応により架橋し
ても良いし、(２)１分子中にケイ素原子に結合した水素
原子の数が平均で２個を越えるポリオルガノシロキサン
を用いて付加反応により架橋しても良い。(１)の有機過
酸化物の配合量は、シリコーンゴム１００重量部に対し
て０.０５〜１５重量部であることが好ましい。(２)の
ポリオルガノシロキサンの配合量は、シリコーンゴムの
アルケニル基１個に対して、ポリオルガノシロキサン中
のケイ素原子に結合した水素原子が０.５〜４個となる
ような量が好ましい。また、架橋触媒として、塩化白金
酸、白金オレフィン錯体、白金ビニルシロキサン錯体、
白金黒、白金トリフェニルホスフィン錯体等の白金系触
媒が用いられる。架橋触媒の配合量は組成物中の白金配
合量が１〜１０００ｐｐｍの範囲となるようにすること
が好ましい。

【００１４】本発明の組成物には、抗菌性金属、および
その化合物、尿素系化合物、有機スズ化合物、フェノー
ル誘導体、有機銅化合物、キノン系化合物、イミダゾー
ル系化合物からなる群から選ばれる防苔・防黴剤が必須
成分として配合される。具体的には、銀、亜鉛、銅、亜
酸化銅、３−（３−４−ジクロロフェニル）−１−メト
キシ−１−メチルウレア、１−１−ジメチル−３−フェ
ニルウレア、トリフェニルスズハイドロオキサイド、ト
リフェニルスズアセテート、ペンタクロロフェノール、
サリチルアニリド、ナフテン酸銅、８−オキシキノリン
銅、２，３−ジクロロ−１，４−ナフトキノン、２−
（４−チアゾリール）−ベンツイミダゾール、チキンキ
トサン、ヒノキチオールなどが挙げられ、樹脂との相溶
性等を考慮して適宜選択される。銀、亜鉛、銅など抗菌
性金属はゼオライト、セラミック、シリカゲル等を担体
として使用することができる。

【００１５】その配合量は、防苔・防黴剤の種類、実使
用時での要求特性等に応じて適宜調整すればよいが、目
安として組成物中の１ｐｐｍ〜１０重量％の範囲にある
ことが好ましい。これは配合量が１ｐｐｍ未満ではコケ
類やカビ類の繁殖抑制に効力を発揮せず、逆に１０重量
％を越えると、防苔・防黴剤が表面に滲出したり、機械
特性、電気特性が低下するおそれがあるためである。

【００１６】また、本発明の組成物には、特性を損なわ
ない範囲で他の充填剤、顔料、老化防止剤、耐熱性向上
剤、加工安定剤等を配合しても良い。例えば、酸化チタ
ン、酸化セリウム、マイカ、クレー、酸化亜鉛、酸化
鉄、テフロン粉末等を用いることができる。

【００１７】第２の発明は、以上の各成分からなる第１
の発明の組成物を均一に混練した後、所定の形状に成形
して架橋した架橋体を構造部品として有する屋外用高電
圧機器である。具体的には、碍子、碍管、スペーサー、
ブッシングなどの高電圧機器が挙げられる。

【００１８】碍子等、高度の耐トラッキング性を要求す
る屋外用高電圧機器の場合には、高分子材料としてポリ
オレフィン系樹脂またはシリコーンゴムを使用すること
が好ましく、さらに組成物に金属水和物が配合されてい
ることが好ましい。金属水和物としては、水酸化アルミ
ニウム、水酸化マグネシウム等が挙げられるが、耐候性
の観点から水酸化アルミニウムがより好ましい。金属水
和物の配合量は高分子材料１００重量部に対して１０〜
１５０重量部とすることが好ましい。金属水和物が１０
重量部未満では耐トラッキング性の改善効果が得られ
ず、１５０重量部を越えると強度が低下する。

【００１９】第３の発明は、高電圧機器の各部の絶縁高
分子材料組成物からなる構造部品の表面に、グリース状
組成物の層が形成されている屋外用高電圧機器である。

【００２０】前記グリース状組成物としては、ＪＩＳ
Ｋ ２２２０に定義される混和ちょう度で９０〜３４０
のものが用いられる。具体的には、撥水性、耐候性に優
れることから、シリコーングリース等のグリース状ポリ
オルガノシロキサンが好ましい。

【００２１】このグリース状組成物には、必須成分とし
て上記した第１の発明に用いられるのと同様の防苔・防
黴剤が、第１の発明と同等量含有されている。

【００２２】グリース状組成物をスポンジ、布等を用い
てむらなく塗りのばすことによって構造部品の表面に一
様な層を形成する。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００２４】実施例１〜３、実施例５〜１０、および比
較例１、３、４ 高分子材料１００重量部に対して、防苔・防黴剤、架橋
剤、充填剤、加工安定剤、老化防止剤、耐熱性向上剤を
表１、表２に示す割合で配合し（単位は重量部）た樹脂
組成物を均一に混練し、１６０℃プレス成形して、試験
シートを得た。 実施例４、１１および比較例２、５ 防苔・防黴剤が配合されていない以外は上記と同様にシ
ートを作製し、そのシート表面に、防苔・防黴剤を表に
示す割合で配合したグリース状組成物をネル布で薄く塗
りのばしたものを試験シートとした。

【００２５】表中の各材料の詳細は以下の通りである。 高分子材料： （１）＝ＥＰＤＭ、日本合成ゴム（株）製、商品名ＪＳ
Ｒ ＥＰ-２２ （２）＝ＥＶＡ、三井ポリケミカル（株）製、商品名Ｅ
ＶＡ ３６０ （３）＝シリコーンゴム、信越化学工業（株）製、商品
名ＫＥ５３５１Ｕ グリース状組成物：シリコーングリース、東芝シリコー
ン（株）製、商品名ＴＳＫ５５０ 防苔・防黴剤： （１）＝３−（３，４−ジクロロフェニル）−１−メト
キシ−１−メチルウレア、和光純薬工業（株）製、商品
名リニュロン （２）＝２−（４−チアゾリール）−ベンツイミダゾー
ル：日本エム・エス・デイ（株）、商品名ＴＢＺ 架橋剤：２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパ
ーオキサイド、日本油脂（株）製 充填剤：水酸化アルミニウム、昭和電工（株）製、商品
名ハイジライトＨ−４２ 加工安定剤：ステアリン酸、日本油脂（株）製、商品名
椿、粉末状 老化防止剤：大内新興（株）製、商品名ノクラック２２
４ 耐熱性向上剤：カーボンブラック、旭カーボン（株）
製、商品名ＨＡＦカーボン

【００２６】評価・測定 得られた実施例１〜１１、比較例１〜５の試験シートの
物性を、以下の（１）〜（３）の項目で評価・測定し
た。結果を表１、表２の原品欄に示す。 （１）引っ張り強さ及び（２）引き裂き強さ：ＪＩＳ
Ｋ６３０１に準拠して、８０×１２５ｍｍ、厚み２ｍｍ
の試験シートを用い、引っ張り強さ及び引き裂き強さを
測定した。 （３）耐トラッキング性：ＩＥＣ５８７に準拠する。１
３５×１９５×ｍｍ、厚み６ｍｍの試験シートを用いて
測定した。 ・下部電極から２５ｍｍの位置にトラッキング跡が到達
するまでの時間を測定した。 ・傾斜平板法により６時間の耐トラッキング試験を行
い、トラッキング破壊に至るまでの時間を測定した。 ６時間以内にトラッキング破壊が起こらず、２５ｍｍの
位置にトラッキング跡が到達する時間が長いほど耐トラ
ッキング性が良好であると判断される。

【００２７】得られた試験シート上で、以下のようにコ
ケ類、カビ類の培養を行った。 ・培養条件Ａ（コケ類の培養） 子嚢地衣類（ハナゴケ）１ｇを３０ｍｌの精製水に攪拌
し、菌糸懸濁液を調製した。この懸濁液を５倍に希釈
し、各試験シート表面に、０．５ｍｌ／３０×３０ｍｍ
の割合で塗布した。その後、試験シートの懸濁液が塗布
された面に５０００〜１００００ｌｘの白色蛍光灯光を
照射しながら、湿度７０〜８０％、温度２８±２℃の恒
温恒湿槽に４週間保管して、コケの培養を行った。な
お、培養期間中、７日に１回、亜硝酸及び珪酸の濃度が
それぞれ１ｍｇ／ｌの水溶液を、試験シートの懸濁液を
塗布した表面に１０分間噴霧した。 ・培養条件Ｂ（カビ類の培養） ＪＩＳ Ｚ ２９１１の５．一般工業製品の試験方法に
準拠した。アスペルギルス ニゲルＦＥＲＭ Ｓ−１、
ペニシリウム シトリナムＦＥＲＭ Ｓ−５、リゾープ
ス オリゼＦＥＲＭ Ｓ−７、クラドスポリウム クラ
ドスポリオイデスＦＥＲＭＳ−８及びケトミウム グロ
ボスムＦＥＲＭ Ｓ−１１から採取した胞子を用いて混
合胞子懸濁液を調製し、試験シート表面に０.５ｍｌ／
３０×３０ｍｍの割合で塗布した。その後、湿度９５〜
９９％、温度２８±２℃の恒温恒湿槽に４週間保管し
た。

【００２８】培養条件ＡまたはＢで、試験シート上に培
養されたコケまたはカビをスパチュラで静かにかき落と
し、試験シート表面の変色の有無を観察した後、上記
（１）〜（３）の項目で物性の測定を行った。試験シー
ト表面の変色の観察では、コケまたはカビが繁殖した部
分が明らかに原品の色と異なるものを×、繁殖した部分
の輪郭がわかるものを△、繁殖が認められないもの、変
色が認められないものを○とした。結果を表１、表２の
培養後欄に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】 表１及び表２から以下のことが分かる。

【００３１】すなわち、比較例１、３、４は、防苔・防
黴剤が配合されていないので、コケ、カビの侵食により
表面が変色し、引っ張り強さ、引き裂き強さ及び耐トラ
ッキング性が低下している。比較例２、５は、シート中
にも、また、シート表面に塗布されているグリース状組
成物にも防苔・防黴剤が配合されていないため、コケ、
カビの繁殖によって表面が変色し、引っ張り強さ、引き
裂き強さ及び、耐トラッキング性が低下している。

【００３２】これに対して、実施例１〜１１では、ポリ
オレフィン系樹脂、シリコーンゴムのいずれの高分子材
料を用いた物でもコケ、カビの繁殖による、引っ張り強
さ、引き裂き強さ及び耐トラッキング性の低下は認めら
れず、良好な特性が維持されている。特に、実施例１、
２、実施例４〜６、実施例８、１０、１１には、防苔・
防黴剤が適量配合されているので、一層優れた特性とな
っている。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、第１の発明である
絶縁高分子材料組成物は、防苔・防黴剤が配合されてい
るため、コケ類、カビ類の繁殖の有無によらず、良好な
耐トラッキング性を維持することができる。さらに、前
記の組成物の架橋体からなる本発明の第２の発明の屋外
用高電圧機器、または構造部品の表面に、防苔・防黴剤
を含有するグリース状組成物層を有する第３の発明の屋
外用高電圧機器は、長期にわたってコケ類、カビ類の繁
殖による影響から免れることができ、良好な機械的強
度、耐トラッキング性を維持することができる。また、
高電圧機器の絶縁性能設計の際の寿命推定時に、コケ
類、カビ類の繁殖という環境因子を限りなく小さく見積
もることが可能となるため、製品種類を統一することが
でき、生産性の向上、製造コストの低減という面でも効
果を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｋ 5/56 Ｃ０８Ｋ 5/56 Ｃ０８Ｌ 23/00 ＫＤＺ Ｃ０８Ｌ 23/00 ＫＤＺ ＫＥＧ ＫＥＧ 83/04 ＬＲＴ 83/04 ＬＲＴ Ｈ０１Ｂ 3/30 Ｈ０１Ｂ 3/30 Ｎ 17/60 17/60 Ｄ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子材料に、抗菌性金属、およびその
   化合物、尿素系化合物、有機スズ化合物、フェノール誘
   導体、有機銅化合物、キノン系化合物、イミダゾール系
   化合物、チアゾリン系化合物、脂肪族イミド系化合物か
   らなる群より選ばれる少なくとも１種の防苔・防黴剤が
   配合されている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】 前記防苔・防黴剤が、銀、亜鉛、銅、亜
   酸化銅、３−（３−４−ジクロロフェニル）−１−メト
   キシ−１−メチルウレア、１−１−ジメチル−３−フェ
   ニルウレア、トリフェニルスズハイドロオキサイド、ト
   リフェニルスズアセテート、亜酸化銅、ペンタクロロフ
   ェノール、サリチルアニリド、ナフテン酸銅、８−オキ
   シキノリン銅、２，３−ジクロロ−１，４−ナフトキノ
   ン、２−（４−チアゾリール）−ベンツイミダゾール、
   チキンキトサン、ヒノキチオールからなる群より選ばれ
   る少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載
   の屋外用絶縁高分子材料組成物。
3. 【請求項３】 前記高分子材料がポリオレフィン系樹脂
   またはシリコーンゴムであることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載の屋外用絶縁高分子材料組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の屋外用
   絶縁高分子材料組成物の架橋体からなる構造部品を有す
   る屋外用高電圧機器。
5. 【請求項５】 絶縁高分子材料組成物からなる構造部品
   を有する屋外用高電圧機器であって、前記構造部品がそ
   の表面に、抗菌性金属、およびその化合物、尿素系化合
   物、有機スズ化合物、フェノール誘導体、有機銅化合
   物、キノン系化合物、イミダゾール系化合物、チアゾリ
   ン系化合物、脂肪族イミド系化合物からなる群から選ば
   れる少なくとも１種の防苔・防黴剤を含有するグリース
   状組成物層を有することを特徴とする屋外用高電圧機
   器。
6. 【請求項６】 前記防苔・防黴剤が、銀、亜鉛、銅、亜
   酸化銅、３−（３−４−ジクロロフェニル）−１−メト
   キシ−１−メチルウレア、１−１−ジメチル−３−フェ
   ニルウレア、トリフェニルスズハイドロオキサイド、ト
   リフェニルスズアセテート、ペンタクロロフェノール、
   サリチルアニリド、ナフテン酸銅、８−オキシキノリン
   銅、２，３−ジクロロ−１，４−ナフトキノン、２−
   （４−チアゾリール）−ベンツイミダゾール、チキンキ
   トサン、ヒノキチオールからなる群より選ばれる少なく
   とも１種であることを特徴とする請求項５記載の屋外用
   高電圧機器。