JP4945104B2 - 耐アーク性に優れた絶縁物 - Google Patents
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Description
(1−1)構成
本実施形態の耐アーク性に優れた絶縁物は、本発明の参考例であって、図1に示すように、フッ素系樹脂1に、そのフッ素系樹脂の焼成で変色しない耐熱性、耐薬品性を有する黒色以外の絶縁性顔料2を充填して構成されている。
前記フッ素系樹脂1としては、特に、ポリ四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体を用いることが好ましい。ポリ四フッ化エチレン樹脂の融点は約327℃であり、また、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体の融点は約302〜310℃であり、これらはフッ素系樹脂の中でも高い耐熱性を有しているからである。
上記フッ素系樹脂1に充填され、その焼成工程で変色しない耐熱性、耐薬品性を有する黒色以外の絶縁性顔料2は、アーク4から発生した光3のうち、主に内部劣化に関与する波長領域の光を吸収することにより、樹脂内部での炭化物の形成を抑制し、内部に発生したガスによってフッ素系樹脂が吹き飛ばされるという現象を防ぐことにより、絶縁性能の低下を抑えることができるものである。
上述したように、アークからの光3を遮蔽し、且つ、光吸収による絶縁物の損耗を低減するためには、後述するように黒色以外の絶縁性顔料2の充填率を適正化すると共に、黒色以外の絶縁性顔料2が吸収する光の波長領域を調整することが有効である。つまり、内部炭化に関与する波長領域の光を主に吸収し、それ以外の光を吸収しないようにすれば、内部炭化による絶縁性能の低下の抑制と、光と熱によるフッ素系樹脂1の損耗の低減という両方の効果が得られる耐アーク性に優れた絶縁物を得ることができると考えられる。
続いて、フッ素系樹脂への黒色以外の絶縁性顔料の充填率について説明する。すなわち、本実施形態の耐アーク性に優れた絶縁物においては、色むらや変色対策という観点から見た場合、色むらや変色を効果的に抑制するのに十分な色の濃度、つまり、最低限の充填率が存在する。しかし、一方では、黒色以外の絶縁性顔料2を多量に充填すると、アークからの光3の吸収量が多くなり、これが熱エネルギーに変換されることにより、熱分解、熱劣化が生じる。その結果、フッ素系樹脂1からなる絶縁物の損耗量が増加することになる。従って、添加する顔料の色とその量を適切に設定することが必要となる。
このように、本実施形態で用いられる黒色以外の絶縁性顔料2は、主に内部劣化に関与する波長領域の光を吸収することにより、樹脂内部での炭化物の形成を抑制し、内部に発生したガスによってフッ素系樹脂が吹き飛ばされるという現象を防ぐことにより、絶縁性能の低下を抑えることができる。
本実施形態は、フッ素系樹脂1に充填する顔料として、全波長領域の光を吸収する黒色顔料を用いたものである。この場合も、上記第1実施形態と同様に、その充填率を適切に選ぶことにより、内部炭化による絶縁性能の低下の抑制と、光と熱によるフッ素系樹脂1の損耗の低減という両方の効果が得られ、且つ、色むらなどを防ぐことができる耐アーク性に優れた絶縁物を得ることができる。
(2−1)構成
本実施形態の耐アーク性に優れた絶縁物は、図3に示すように、フッ素系樹脂1に、そのフッ素系樹脂の焼成で変色しない耐熱性、耐薬品性を有し、全波長領域の光を吸収する黒色の絶縁性顔料10を充填して構成されている。なお、フッ素系樹脂としては、上記第1実施形態と同様に、ポリ四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体を用いることが好ましい。その理由は上記と同様であるので、説明は省略する。
上記フッ素系樹脂の焼成で変色しない耐熱性、耐薬品性を有する黒色の絶縁性顔料10としては、例えば、CuO−Cr2O3系、CoO−Cr2O3−Mn2O3系、CoO−Fe2O3−Cr2O3系、CuO−Fe2O3−Mn2O3系を主成分とする顔料を、単独あるいは組み合わせて使用することが好ましい。これらの顔料は耐熱性、耐薬品性に優れた絶縁性顔料であり、内部劣化に関与する光を効果的に吸収することで、劣化を防ぐことができるものである。
続いて、フッ素系樹脂への黒色の絶縁性顔料の充填率について説明する。
図4は、黒色の絶縁性顔料10を充填したフッ素系樹脂1の平均光吸収率と充填率の典型的な関係を示したものである。ここで言う平均光吸収率とは、黒色の絶縁性顔料を充填したフッ素系樹脂1について、光反射スペクトルを測定し、その光反射スペクトルから光吸収スペクトルを算出し、その吸収率を測定波長領域内で平均した値である。
このように、本実施形態で用いられる黒色の絶縁性顔料10は、全波長領域の光を吸収するものの、充填率を0.05重量%以上、0.2重量%以下とすることにより、不必要な光吸収を抑制することができるので、絶縁物表面からの樹脂の分解、気化、散逸を防止することができ、結果として、内部劣化を抑えつつ、全体としての絶縁物の減少(損耗)も抑制することができる。
本実施形態は、フッ素系樹脂1に充填する黒色以外の絶縁性顔料2、あるいは黒色の絶縁性顔料10の粒径の最適値について検討したものである。
以下、具体的な実施例を示す。
表1は、種々の絶縁性顔料を充填したフッ素系樹脂について、体積抵抗率及び耐アーク性等の特性を調べた結果を示したものである。なお、実施例1及び実施例2は、緑色系の絶縁性顔料を充填したものであり、実施例3は、青色系の絶縁性顔料を充填したものであり、参考例4は、黒色系の顔料を充填したものである。また、耐アーク性試験はJIS K6911記載の方法に従った。
2…黒色以外の絶縁性顔料
3…アークからの光
4…アーク
10…黒色の絶縁性顔料
Claims (3)
- 電極と電極の間に発生するアーク近傍に配置して使用する絶縁物であって、
CuO−Cr2O3系、CoO−Cr2O3−Mn2O3系、CoO−Fe2O3−Cr2O3系、あるいはCuO−Fe2O3−Mn2O3系のいずれかを主成分とする顔料を単独あるいは組み合わせて成る絶縁顔料を、所定のフッ素系樹脂に対してその0.05〜0.2重量%充填したことを特徴とする耐アーク性に優れた絶縁物。 - 前記フッ素系樹脂が、ポリ四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重体であることを特徴とする請求項1に記載の耐アーク性に優れた絶縁物。
- 前記絶縁性顔料の平均粒子径が、0.4〜2μmであることを特徴とする請求項1または2に記載の耐アーク性に優れた絶縁物。
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