JPS58501528A - 複合絶縁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 複合絶縁体 この発明は、ガラス繊維強化グラスチック棒状部、この棒状部に設けられたプラ スチックシールド、棒状部端部の取付部から成る、特に高圧架空電線用のプラス チック製複合絶縁体に関する。

たとえばドイツ連邦共和国出願公開第２６５０３６３号から知られているこの種 の複合絶縁体は一定の電気的要求を充たすという。棒状部は電気的″にみて絶縁 破かい強さをもち、その上シールドは、接触領域に電気的破かいが生じないよう に、幹ともよばれる棒状部に固定され、シールド自体は電気的破かいが回避され るように厚くすることができ、シールドは更に風雨、紫外線、オゾンに耐える材 料で、極めて大きな耐もれ電流性を有する材料から作られるという。

ガラス繊維強化プラスチツク棒状部は絶縁破かいの強さの他に著しい機械的剛性 を保証しなければならない。機械的剛性は繊維の種類と位置の材料構成及びガラ ス鷹維とプラスチックの複合から生じる。

複合絶縁体のガラス繊維強化棒状部の電気的及び機械的剛性は特に架空電線中で 長時間使用する場合環境の影響によって著しく損傷することがあるのは知られて いる。それらの影響を回避するために、棒状部をシールドで囲って大気の鎖成分 が棒状部迄は侵入しないようにする。しかし今迄のところそれは満足できる程成 功していないので、絶縁体破損は相変らず生じることがある。

他の提案（ドイツ連邦共和国出願公開２６５０５６３）は、特に、ガラス繊維で 強化されたプラスチック棒状部への水の侵入が剛性を弱める原因になっているこ とから出発している。従って、通常の成分と一致してはいるが、特にアルカリに 乏しいガラス繊維が用いられる。何となればアルカリの少ないガラスはもともと より小さい水溶性を保証し、溶出したアルカリは結合樹脂の加水分解を惹起して 促進することができるからである。その上アルカリの少ないガラス繊維は、水の 侵食に耐えるべき鹸化できない結合樹脂と組合されるという。

前記のような手段にも拘らず特に架空電線複合絶縁体の場合には、先づ説明不能 であり且つ、機械的負荷が比較的僅かでも割合短時間の使用の後にもう破損が生 じた。架空電線中で破損した絶縁体の破損像は視覚的に、たとえば研究室での連 続試験の際と戸外試験台での長年の長時間剛性試験の場合にも生じる破損像とは 明らかに異なる。何となれば無端ガラス繊維で軸に平行に補強されたプラスチッ ク棒状部は、結合樹脂がガラス繊維からはがれてガラス繊維が裂けることによっ て機械的負荷を受けて破損するからである。その場合棒状部は長手方向に分裂す る。それに反して現場で生じる破損は殆んど棒状部長手方向に対して垂直になる 。破損面は滑らかになる。

意外にもいくつかの実験で、棒状部長手方向に対して垂直に生じる滑らかな破損 は水溶性硝酸の作用によって生じることが判った。空気と水があって電気アーク が生じると空気窒素から硝酸ができることは久しい以前から知られている。これ は明らかに汚染と湿気がある場合に絶縁連へい膜上に生じる電気放電作用によっ ても起こる。その場合硝酸は遮へい膜によって散乱させられるか或いは亀裂から 更に中へ入シ込んでガラス繊維強化プラスチック棒状部迄達してから滑らかな横 裂けの原因となる。こうして、棒状部横裂けは従来は研究室実験では生じなかっ たこと及び文献にもガラス繊維強化プラスチックについては著されなかったこと が理解できる。

この発明の課題は、初めに記載した種類の複合絶縁体にあって現場で生じる横裂 けを防止することにある。

この課題は、プラスチック強化棒状部、棒状部に設けられたプラスチックシール ド、棒状部端部の取付部から画成されるプラスチック製複合絶縁体にあって次の ようにして解決される。即ち軸に平行に設けられたプラスチック棒状部中のガラ ス繊維をホウ素の少ない、できればホウ素のないアル（五つム・ケイ酸塩ガラス で形成するのである。この発明の枠内でホウ素の少ないガラスというのは、ホウ 素或いはホウ素化合物をＢ２Ｏ３として計算して高々−重量）く−セント有する ガラスのことである。

ホウ素のないガラスとは、ホウ素或いはＢ２Ｏ３として計算してホウ素化合物を ００１重量パーセントよシ少なくもつガラスのことである。何となればそれよシ 少ないホウ素含有量はこん跡分析法でしか見出せないし、この発明の目的には影 響しないからである。

特に好都合なのは次のような組成のガラスから成るガラス繊維である（重量パー セントで）Ｓｉ０２　５５−８０ Ａｚ２ｏ、、　２０−３０ Ｍｇ０　５−１５ ０ａＯＯ−’１　０ Ｎａ２０　０−１ 特に次の組成のガラスから成るガラス繊維が好ましい。

ＳｉＯ□　６Ｏ−８０ Ａｔ２０３２０−３０ ０ａＯのないガラス繊維は特に抵抗力があり、従って特に用いられる。

ガラス繊維は特に５〜４０μｍの厚さで無端に棒状部軸に平行に加工される。

この発明に従って加工したガラス繊維と組合せて、ガラスのアルカリ金属酸化物 含有量が一重量ノく−セントより少ない場合は有利である。できればガラス繊維 はアルカリのないものがよい。これによって周知のように水の侵食が防止され、 電気的破かい強さが高められる１゜ この発明による更（Ｃ別の組合せとして棒状部の電気的破かい強さを高めるため に、ガラス繊維を囲んでいる結合樹脂として、水の侵食に耐える結合樹脂を用い ることにしているう従って加水分解可能な分子をもっていない結合樹脂が使用さ れる、その限りで１ｈ′（−適し５″Ｃいるの；はグリ：／ジルコーーーーデル タイフ゛のエポキシド樹脂である。

本発明にＬる絶縁体をできる限り経済的ｉ、Ｕ製造すン：、ことができる−１、 うｉ・こするためｉ・℃は、シー）レド膜用に一］′−め）ｊ１ｆ′Ｉされ／と 絶縁部を利用するのが好都合である５、（−のようにＩ７て任竜の長さの絶縁体 を造ることができる一１例となればガラス繊維強化プラスチツク棒状部もたとえ ば無端引抜法で造ることができるからである。棒状部表面とシールドは公知の態 様で付着剤で処理することができるし、通常のように接合することができる。た とえば鋳合せ、加硫合せ、接着合せ或い（ｒよこれらに類似の仕方によってであ る。

その場合シールド部材間に生じる半径方向の結合継目は主要な役割は果さない。

何となればガラス繊維強化プラスチツク棒状部は硝酸と水には抵抗を示すからで ある。

本発明以前に知られている既裁の状況を知って必要とあれば容易に二つの解決策 を出すことができるかも知れない。一つは水溶性硝酸がプラスチック棒状部に供 給されるのを防ごうとするものである。（７かしこの方法は目丁の所実際には実 施できないように思われる。何となれば硝酸はグラスチックによって拡散され、 シールド膜中或いはシールド膜と取付部との間に亀裂が生じないことを長期にわ たって保証することができないからである。

また一方では絶縁棒状部用に耐硝酸性の材料を用いることは容易に判ることであ る２、 この方法はこの発明の枠内でも行なわれた６、しかし市販の複合絶縁体の棒状材 料を硝酸中に貯えた実験では、ガラス繊維も棒状材料のプラスナックも水溶性硝 酸ｌこよってはおかされないことが分つ、′こので、材料の選択は何の解決にも ならないと思わなけえＬばナラなかった。従って、ぞわ−にも拘らず通常用いら れるガラス繊維タイプをほう酸のないガラス繊維と交換すると横裂けの危険が避 けられることは非常に意外であった。このことからこの現象を結論することは従 来知られていなかったのである。

絶縁体横さけの原因としてほう素含有ガラスへの水溶性硝酸の侵食が考えられる 。はう素含有ガラスを引張緊張と硝酸に同時に遭わせると、個々のガラス繊維の 表面に亀裂の芽が生じることがある。それらの亀裂の芽はガラス繊維のまわシに ら旋状にできる４、これらの亀裂の芽は研究室では少くとも棒状部の横さけの原 因になる。それは明らかに膨張或いは溶解の意味の化学的侵食ではなく、むｌ− ろ応力割れ腐食の一種であり、明らか（（はう素のないガラス繊維の場合には生 ぜず或いは伸びが大きい場合又は酸濃度が高い場合に生じる。

はう素がなく目つ１・すう素化合物のない、アルカリの少ないガラス繊維は六フ ッ化イオウガスを含む高圧切換装置用の機械的（（応力を受けた絶縁部材を充分 に証１えるものにすることは知られている（ヨーロノ・ぐ特１打出１願００２８ ２８１）。しかし所謂Ｒガラスから１戊る力″ノス繊維のこの公知の作用′Ｄ認 識は直ちに；・」、このずれ明の課題の解決に応用できるものではない、ｈ　’ （ＩＩＪとな７ｔばＳＦ６の分解生成物（１外気複合絶縁体の一す！用領裁＋Ｉ こイトじないからで、従ってその限りで関連汀なかったわけである。

従ってほう素の少ない或いはほう素のないガラス繊維の、この発明による選定は 次の理由からも容易ではなかった。即ち、はう素含有のガラス、所謂Ｅガラスの 繊維はその極めて良好な電気抵抗性の故に意外にも電子工学上の溝成部材用に用 いられ、ルガラスは水溶性硝酸によっては侵されないからであり、従って他のガ ラス繊維との交換は通常は容易には考慮されない。この発明の課題解決のために はこの障害しきい値をこえなければならず、その場合この発明による選択はどん な提案によっても容易に想到し得るものではない。

図をもとに更に詳しく説明する。

第１図は横裂は強さの試験に用いる構造の図式図、第２図は試験結果の線図、第 ５図はこの発明による絶縁体を示す図である。

第１図に示した被試験体はガラス繊維強化プラスチツク棒状部１とＦｄ懸式取付 部２とから構成される。

前記取付部には引張力Ｚを加えることができる。棒状部の自由長りに酸タンク６ がある。この酸タンクはたとえば切開したポリエチレン類のびんでよく、このひ ん（ｄ作土を摺動し、絶縁帯で密封されている。

第２図は引張力２と、第１図ｉＣ承し、た破試験体の波かい時間との間の機能的 関連全示−す。線４はガラス繊准強化のグラスナック棒状部の引張力／時間の関 連（こ＼で時間とは一本の棒状部の破かいにが＼る時間である）を示す。この棒 状部＋ｉ酸の作用には全くさらされない。線５は、酸タンク３に１　ｎ　ＨＮＯ ３（約６５％の硝酸）を入れて且つほう素を含有するガラス繊維がガラス繊維強 化プラスチック棒状部中に含まれていて、それがＢ２Ｏ３として計算して２〜６ チの間である場合の引張力／時間の関連を示している。ガラス繊維がほう素を含 んでいないガラス繊維強化プラスチツク棒状部の破かい７時間の態様を線６が示 す。こうして第２図の線図は破かい時間差を示す。その時間差は従来の組成（は う素含有のガラス）のガラス繊維強化プラスチツク棒状部とこの発明によるそれ との間にある差である。

電子工学におけるほう素含有ガラスの使用及び特に複合絶縁体の場合のガラス繊 維強化プラスチツク棒状部中の繊維の形状をも成しているほう素含有ガラスの使 用は普通である（ドイツ連邦共和国出願公開２７４６Ｂ７Ｑ、１０頁参照）。電 子工学では所謂「Ｅガラス」が用いられる。この場合Ｅは［電気Ｊのことである 。「Ｅ−ガラス」という名称で入手できる市販のガラス繊維はすべて異なる量の ほう素を含んでいる。従って第２図の線５では成る種の漂遊帯が生じることがあ る。これはＥガラスの異なるほう素含有量にも帰因することがある。しかしこの 発明の棒状部の態様（第２図、線６）と比較してこの漂遊帯は重要ではない。

ら構成されている。この棒状部はグリシジルエーテルタイプのエポキシド樹脂と 、軸に平行に設けられた無端繊維とから形成されている。この繊維はＢ２Ｏ３と して計算してα０１チより少ないほう素を含有し、Ｎａ２Ｏとして計算して１チ よシ少ないアルカリを含有している。絶縁体はその他に個々の既製遮へい８から 成るシールドカバーから構成されている。これらのシールドカバーは棒状部に嵌 挿され、棒状部と機械的及び電気的にしつかり結合されている。更に金属の帛懸 式取付部９を設けてあり、これらの取付部は複合絶縁体の端部に固定されている 。棒状部７と取付部９との間の結合は棒状部のくさび打ち或いは押しかぶせのよ うな公知の技術によって作シ出される。

しかしシールドカバーの材料の種類に応じて、シールドカバーを予め製造し、一 工程で仕上げるのが有利な場合もある。シールドカバーの他の材料は単一部分或 いは多部分の形態の遮へいカバーの完全な再鋳造、押しかぶせ、押出し或いは再 射出をも最も経済的な解決策として必要とすることがある。

シールドカバーにシリコンエラストマーを用いるのが有利で、このシリコンエラ ストマーは絶縁体材料として既に充分認められている。使用目的に合せて折り込 まれた、たとえば石英粉又は酸化アルミニウム・水加物のような充填材を有する 各種のコンシスチンシーのシリコンエラストマー、化学構造に対応する顔料及び 架橋剤は加工が容易である。一定の使用目的にはシールド加工材料としてエチレ ン−プロピレン基礎のエラストマーも適している場合がある。シクロ脂肪族エポ キシド樹脂或いはポリテトラフルオロエチレンのような他のシールド加工材料も 同様にこの発明による絶縁体の場合には利用して好都合である。

ツ際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ガラス線維強化グラスチック棒状部、この棒状部を被覆するプラスチックシ ールド部、棒状部端部の取付部から構成される、特に高圧架空電線用ノフラスチ ック製複合絶縁体において、プラスチック棒状部中に軸平行に設けられたガラス 繊維がホウ素の少ないガラス、特にホウ素のないガラスでできていることを特徴 とする複合絶縁体。 ２、　請求の範囲１記載の複合絶縁体において、ガラス繊維のホウ素含有験がＢ ２Ｏ３として計算してせいぜい１重量パーセントであることを特徴とする複合絶 縁体。 Ｓ　請求の範囲１及び（或いは）２記載の複合絶縁体において、ガラス繊維のホ ウ素含有量が００１重量パーセントより少ないことを特徴とする複合絶縁体。 ４、　請求の範囲１〜３の何れか一又Ｉはそれ以上に記載の腹合絶縁体において 、ガラス繊維が次の組成即ち ５ｉ０２　５５−８０重敏パーセント、特に６０ｉ０　＠黄バー−ヒントＡｔ２ ０３　２０−３０　／ｌ　／／　２０−３０　／／ＭｇＯ５１５ｔｒ　ｔｔ　５ −１５ ０ａＯ０−ｊＯｔｔ　〃０−２　ｔｔ Ｎａ２０−　０−１　ｔｔ　− のガラスから成ることを特徴とする複合絶縁体。 ５、　請求の範囲１〜４の何れか−又はそれ以上に記載の複合絶縁体において、 棒状部が、５〜４０μｍの厚さで軸に平行に配設された無端のガラス繊維を有す ることを特徴とする複合絶縁体。 ６、　請求の範囲１〜５の何れか−又はそれ以上に記載の複合絶縁体において、 ガラス繊維が１重量パーセントより少ない量のアルカリ金属酸化物を含有してい ることを特徴とする複合絶縁体。 Ｚ　請求の範囲６記載の複合絶縁体において、ガラス繊維がアルカリを含有して いないことを特徴とする複合絶縁体。 ａ　請求の範囲１〜７の何れか−又はそれ以上に記載の複合絶縁体において、ガ ラス繊維を囲む結合樹脂が水の侵蝕に耐える結合樹脂であることを特徴とする複 合絶縁体。 ９、　請求の範囲８記載の複合絶縁体（Ｃおいて、結合樹脂が加水分解可能な分 子をもっていないことを特徴とする複合絶縁体。 １０　請求の範囲７記載の複合絶縁体（（おいて、結合樹脂がグリシジルエーテ ルタイプのエポキシド樹脂であることを特徴とする複合絶縁体。