JPH1050159A - 防汚性と水滴付着防止性を兼ね備えた碍子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚れにくく、かつ水滴が付着しにくい表面を
有し、かつ長期にわたり維持できる碍子を提供するこ
と。 【解決手段】 碍子において、基材表面に、光触媒性酸
化物粒子が外気と接するように露出した親水性を呈する
部分と、撥水性フッ素樹脂が外気と接するように露出し
た撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散され
た構造を有し、かつ表面の水との接触角が９０゜以上で
ある表面層が形成されているようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気絶縁碍子に関
する。尚、本明細書にいう碍子には碍管も含む。

【０００２】

【従来の技術】一般的な碍子は、アルミナ含有磁器やク
リストバライト磁器からなる。碍子は電気絶縁のための
部材であるが、その絶縁性能においては、碍子そのもの
の絶縁特性と沿面絶縁性とが問題となる。ここで、沿面
絶縁性とは、碍子の表面を伝って電気が流れることを防
止する特性である。碍子の沿面絶縁性は、湿潤程度や表
面汚損に大きく影響される。例えば、２５０ｍｍ懸垂碍
子１個の交流フラッシュオーバー電圧は乾燥時８０ｋＶ
であるが、注水時には５０ｋＶ程度、０．１ｍｇ／ｃｍ
²の塩分が付着し、且つ十分湿潤した時には１０ｋＶ程
度にまで低下する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、碍子の沿
面絶縁性は、水滴や汚れの付着により著しく低下する。
碍子の沿面絶縁性が低下すると、碍子の本来的機能であ
る電気絶縁性が十分に発揮されない。また、碍子に汚損
物が多く付着すると、局部アークが発生したり、極端な
場合にはトラッキングが生じて碍子のかさ欠けなどの損
傷が生じることもある。そこで、本発明では、汚れにく
く、かつ水滴が付着しにくい表面を有し、かつ長期に維
持することの可能な碍子を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決すべく、基材表面に光触媒性酸化物粒子が外気と接
するように露出した親水性を呈する部分と、撥水性フッ
素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を呈する部
分の双方が表面に微視的に分散された構造を有し、かつ
表面の水との接触角が９０゜以上である表面層が形成さ
れていることを特徴とする防汚性と水滴付着性を兼ね備
えた碍子を提供する。光触媒性酸化物粒子が外気と接す
るように露出した親水性を呈する部分と、撥水性フッ素
樹脂が外気と接するように露出した撥水性を呈する部分
の双方が表面に微視的に分散された構造では、親水性表
面と撥水性表面が隣接するため、親水性表面になじみや
すい親水性の付着物は隣接する撥水性部分になじまな
い。逆に撥水性表面になじみやすい疎水性の付着物は隣
接する親水性部分になじまない。そのため、親水性付着
物も、疎水性付着物も部材表面に固着されることはな
く、表面は清浄な状態に維持される。さらに、光触媒が
存在することにより、光触媒の光励起に応じて光触媒性
酸化物粒子が外気と接するように露出した親水性を呈す
る部分は恒久的に親水性を維持するので、上記親水性を
呈する部分と撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的
に分散された構造は維持される。また、水との接触角を
９０゜以上にすることにより、水滴が付着しにくくな
る。従って、汚れにくく、かつ水滴が付着しにくい表面
が形成可能となる。それにより、碍子の本来的機能であ
る電気絶縁性が長期的に十分に発揮されるようになり、
また、碍子に汚損物が多く付着して、局部アークが発生
したり、トラッキングが生じて碍子のかさ欠けなどの損
傷が生じることもなくすることが可能となる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明では、基材表面に光触媒性
酸化物粒子が外気と接するように露出した親水性を呈す
る部分と、撥水性フッ素樹脂が外気と接するように露出
した撥水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散さ
れた構造を有し、かつ表面の水との接触角が９０゜以上
である表面層が形成されている。碍子基材には、アルミ
ナ含有磁器、クリストバライト磁器等の陶磁器やセラミ
ック等の絶縁体が好適に利用できる。尚、基材と表面層
との間には、基材との密着性向上等の目的で透明な中間
層を設けてもよい。

【０００６】光触媒とは、その結晶の伝導帯と価電子帯
との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー
（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したとき
に、価電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、伝導
電子と正孔を生成しうる物質をいい、光触媒性酸化物に
は、例えば、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チ
タン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化第二鉄、三酸化二ビスマ
ス、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム等の
酸化物が好適に利用できる。光触媒の光励起に用いる光
源としては、太陽光、街灯等の環境にある光源を利用し
てもよいし、及び付帯設備や携帯設備として、励起光を
照射しうる光源を使用してもよい。その場合使用する光
源には、例えば、蛍光灯、白熱電灯、メタルハライドラ
ンプ、水銀ランプ、キセノンランプ、殺菌灯等が好適に
利用できる。光触媒の光励起により、基材表面の光触媒
性酸化物粒子が外気と接するように露出した親水性を呈
する部分が高度に親水化されるためには、励起光の照度
は０．００１ｍＷ／ｃｍ²以上あればよいが、０．０１
ｍＷ／ｃｍ²以上だと好ましく、０．１ｍＷ／ｃｍ²以上
だとより好ましい。

【０００７】撥水性フッ素樹脂には、ポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘ
キサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレンコポリマー等が好適に利用でき
る。

【０００８】表面層の膜厚は、０．４μｍ以下にするの
が好ましい。そうすれば、光の乱反射による白濁を防止
することができ、表面層は実質的に透明となる。さら
に、表面層の膜厚を、０．２μｍ以下にすると一層好ま
しい。そうすれば、光の干渉による表面層の発色を防止
することができる。また、表面層が薄ければ薄いほどそ
の透明度は向上する。更に、膜厚を薄くすれば、表面層
の耐摩耗性が向上する。

【０００９】表面層には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎのような金
属を添加することができる。前記金属を添加した表面層
は、表面に付着した細菌や黴を暗所でも死滅させること
ができる。

【００１０】表面層にはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ｏｓのような白金族金属を添加することができる。
前記金属を添加した表面層は、光触媒の酸化還元活性を
増強でき、有機物汚れの分解性、有害気体や悪臭の分解
性を向上させることができる。

【００１１】光触媒性酸化物粒子が外気と接するように
露出した親水性を呈する部分と、撥水性フッ素樹脂が外
気と接するように露出した撥水性を呈する部分の双方が
表面に微視的に分散された構造を有するか否かは、以下
の方法により確認可能である。その１つの方法は以下の
ように行う。すなわち、まず、硝酸銀、乳酸銀、塩化白
金酸、塩化パラジウムなどのＡｇ、Ｐｔ、Ｐｄといった
原子番号の大きな金属を含む溶液を基材表面に塗布し、
基材表面に光触媒の励起光を照射して、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐ
ｄといった原子番号の大きな金属を基材表面に析出させ
る。上記金属の析出反応は光触媒による上記金属の還元
作用に基づくので、このとき、金属は光触媒性酸化物粒
子が外気と接するように露出した親水性を呈する部分に
は付着するが、撥水性フッ素樹脂が外気と接するように
露出した撥水性を呈する部分には付着しにくい。次に、
走査型電子顕微鏡の反射電子像の観察により、濃淡（コ
ントラスト）が分散して生じていれば、光触媒性酸化物
粒子が外気と接するように露出した親水性を呈する部分
と、撥水性フッ素樹脂が外気と接するように露出した撥
水性を呈する部分の双方が表面に微視的に分散された構
造を有すると結論づけられる。他の観察方法としては、
反射電子像による濃淡の観察の代わりに、エネルギー分
散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）、或いはエレクトロンプロ
ーブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等により、表面
の元素分析を行うようにしてよい。他の観察方法として
は、上記金属が銀のように有色であれば、反射電子像に
よる濃淡の観察の代わりに、光学顕微鏡により、色の観
察を行うようにしてよい。

【００１２】次に、基材表面に、光触媒性酸化物粒子が
外気と接するように露出した親水性を呈する部分と、撥
水性フッ素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を
呈する部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有
する表面層が形成されている防汚性部材の製法について
説明する。この場合の製法は、基本的には、基材表面に
コーティング組成物を塗布し、コーティング組成物を基
材表面に固着せしめることによる。

【００１３】ここでコーティング組成物は、光触媒粒子
と撥水性フッ素樹脂を必須構成要件とし、その他に水、
エタノール、プロパノール等の溶媒、フッ素樹脂の架橋
剤や、コーティング液の分散性を向上させる界面活性剤
などを添加してもよい。

【００１４】上記コーティング組成物の塗布方法として
は、スプレーコーティング法、ディップコーティング
法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロ
ールコーティング法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法
が好適に利用できる。上記コーティング組成物は、フッ
素樹脂の溶融する３００℃以上の温度での熱処理、フッ
素樹脂の架橋剤を添加する場合には、架橋剤によりフッ
素樹脂が硬化する温度での熱処理、加圧処理、加圧処理
と上記熱処理との併用、衝撃圧力による固定等の方法で
固着できる。また、上記方法で固着させる前に、基材表
面をブラスト処理等して凹凸を設けるようにしてもよ
い。そうすれば、基材と表面層との固着性を向上させる
ことができる。

【００１５】

【実施例】

実施例．アナターゼ型酸化チタンゾル（石原産業、ＳＴ
Ｓ−１１）と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）粒子（ダイキン工業、Ｄ−１）と蒸留水を混合し、
３０分撹拌して得たコーティング液を、スプレーコーテ
ィング法にて１０ｃｍ角の磁器板基材上に塗布し、３８
０℃で３分熱処理して、アナターゼ型酸化チタン粒子４
重量部、ポリテトラフルオロエチレン粒子６重量部から
なる表面層を形成して＃１試料を得た。＃１試料の表面
観察により光触媒性酸化物粒子が外気と接するように露
出した親水性を呈する部分と、撥水性フッ素樹脂が外気
と接するように露出した撥水性を呈する部分の双方が表
面に微視的に分散された構造を有する表面層が形成され
ていることが確認された。次に、＃１試料の表面の水と
の接触角を測定した。ここで水との接触角は接触角測定
器（協和界面科学、ＣＡ−Ｘ１５０）を用い、滴下後３
０秒後の水との接触角で評価した。その結果、水との接
触角は１２０゜と９０゜以上の値となり、＃１試料を傾
けると水滴は転がりながら落下した。次に、＃１試料に
紫外線光源（三共電気、ブラックライトブルー（ＢＬ
Ｂ）蛍光灯）を用いて試料の表面に０．５ｍＷ／ｃｍ²
の紫外線照度で約１日間紫外線を照射して＃２試料を得
た。＃２試料について水との接触角を測定した。その結
果、水との接触角は１１０゜と９０゜以上の値となり、
＃２試料を傾けると水滴は転がりながら落下した。

【００１６】次に、＃１試料及び比較のためテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）板及び磁器板を交通の頻繁な
道路に面した建物の外壁に固定して、７０日放置し、堆
積物や汚染物に対する表面の清浄維持性を調べた。表面
の清浄維持性は、放置前後の色差の変化で調べた。ここ
で色差は色差計（東京電色）を用い、日本工業規格（Ｊ
ＩＳ）Ｈ０２０１に従い、ΔＥ＊表示を用いて調べた。
その結果、色差の変化は、テトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）板では７、磁器板では２と汚れが目立ったのに
対し、＃１試料では色差の変化は０．５程度でほとんど
汚れは観察されなかった。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、汚れにくく、かつ水滴
が付着しにくい表面を有し、かつ長期にわたり維持でき
る碍子を提供することが可能となる。それにより、碍子
の本来的機能である電気絶縁性が長期的に十分に発揮さ
れるようになり、また、碍子に汚損物が多く付着して、
局部アークが発生したり、トラッキングが生じて碍子の
かさ欠けなどの損傷が生じることもなくすることが可能
となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材表面に、光触媒性酸化物粒子が外気
   と接するように露出した親水性を呈する部分と、撥水性
   フッ素樹脂が外気と接するように露出した撥水性を呈す
   る部分の双方が表面に微視的に分散された構造を有し、
   かつ表面の水との接触角が９０゜以上である表面層が形
   成されていることを特徴とする防汚性と水滴付着防止性
   を兼ね備えた碍子。