消弧用绝缘材料成型体及具有该成型体的电路断路器的制造方法
【专利摘要】本发明的消弧用绝缘材料成型体(5)含有大于或等于50质量％的包含从至少1种烯类单体衍生的结构单元的交联聚合物。烯类单体在含有至少1种交联环烯类单体，该交联环烯类单体是在具有碳原子间双键的碳环构造的脂肪族化合物之中、在分子构造中具有多个碳原子间双键的化合物。
【专利说明】
消弧用绝缘材料成型体及具有该成型体的电路断路器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种消弧用绝缘材料成型体及具有该消弧用绝缘材料成型体的电路 断路器。
【背景技术】
[0002] 配线用断路器、漏电断路器等电路断路器是如下装置，即，对电力电路的正常动作 时的负载电流进行通断，并且在由于过负载、短路等原因而在电力电路的二次侧流过异常 电流时，与保护继电器协作断开电力电路，将来自电力电路的一次侧的电力供给断开，从而 用于对二次侧的电力电路(负载电路、电线等)进行保护。
[0003] 在如上所述的电路断路器中，如果在通电时为了将电力电路断开，而使可动接触 件的触点和固定接触件的触点分离，则在两者之间会产生电弧(arc)。电弧会阻碍电路的断 开，并成为对电路断路器的构成部件的热和电磁力负担，因此需要迅速对电弧进行消弧。
[0004] 作为用于促进电弧的消弧的1个方法，已知有下述方法，即，将消弧用绝缘材料成 型体配置在暴露在可动接触件的可动触点和固定接触件的固定触点的周围的电弧中的位 置处。消弧用绝缘材料成型体如果暴露在电弧中，则构成该成型体的材料本身分解而产生 气体(gas)，通过由所产生的气体实现的电弧的冷却、由所产生的气体的喷射实现的电弧的 延伸等，从而促进电弧的消弧。
[0005] 在日本特开平7 - 302535号公报(专利文献1)中，公开有作为消弧用绝缘材料成型 体的材料的主成分，使用聚丙稀(polypropylene)、聚乙稀（polyehtylene)、聚甲基戊稀 (polymethylpentene)等聚稀经(polyolefin)树脂。这些聚稀经树脂在树脂中含有芳香环， 因此可以抑制暴露在电弧中时的游离碳产生和向周围的飞散，电弧消弧性能优异。
[0006] 但是，这些聚烯烃树脂是表现出热塑性的材料，耐热性以及强度较低，特别难以得 到在应用在高断开容量型的断路器时所需要的耐热性以及强度。
[0007] 因此，在日本特开2008 -130373号公报(专利文献2)中公开有下述技术，即作为消 弧用绝缘材料成型体的材料，使用含有将亚甲基(metylene)链的氢原子的一部分用羟基置 换，且相对于1摩尔亚甲基1含有0.2~0.7摩尔羟基的聚烯烃树脂的树脂组合物。在专利文 献2中记载有下述内容，即通过在该树脂组合物的成型后实施辐射交联，从而能够提供耐热 性、强度以及电弧消弧性能优异的消弧用绝缘材料成型体。
[0008] 然而，为了实施向树脂材料的辐射交联处理，需要使用置于适当的辐射管理之下 的专用的照射设备，存在树脂材料(绝缘材料成型体)的制造成本上升这样的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明就是鉴于上述的课题而提出的，其目的在于提供一种耐热性、强度以及电 弧消弧性能优异，能够用简单的设备和工艺(process)制造的消弧用绝缘材料成型体。
[0010] 本发明的消弧用绝缘材料成型体含有大于或等于50质量％的包含从至少1种烯烃 (olefin)类单体(monomer)衍生的结构单元的交联聚合物。稀类单体的特征在于包含至少1 种交联环烯烃(cycloolefin)类单体。交联环烯类单体是在含有具有碳原子间双键的碳环 构造的脂肪族化合物之中，在分子构造中具有多个碳原子间双键的化合物。
[0011]根据本发明，具有三维网眼构造的交联聚合物只通过加热处理形成，因此能够用 简单的设备和工艺提供耐热性、强度以及电弧消弧性能优异的消弧用绝缘材料成型体。
[0012] 本发明的上述及其他目的、特征、方案及优点，通过与附图相关联进行理解的关于 本发明的以下详细说明，能够变得清楚。
【附图说明】
[0013] 图1的(a)是示意地表示实施方式的消弧装置的断开时的情况的正视图，（b)是包 含沿图1(a)的lb - lb的消弧装置的截面的示意性的侧视图。
[0014] 图2是表示实施方式的消弧装置的断开(OFF)状态的斜视图。
[0015] 图3是表示实施方式的电路断路器的一个例子的接触时（接通(0N)状态）的剖视 图。
[0016] 图4是在图3中表示的实施方式的电路断路器的一例的局部剖视图，是表示电路断 路器的断开时(断开状态）的图。
[0017] 图5的（a)是示意地表示固定接触件和消弧用绝缘材料成型体的配置关系的一个 例子的侧视图，（b)是图5(a)的俯视图。
【具体实施方式】
[0018] 下面，基于附图对本发明所涉及的消弧用绝缘材料成型体、以及具有消弧用绝缘 材料成型体的电路断路器的实施方式进行详细地说明。另外，本发明不限于下面的记述，能 够在不脱离本发明的主旨的范围内进行适当地变更。此外，在下面所示的附图中，为了便于 理解，有时各部分的比例尺与实际不同。在各附图之间也是同样的。
[0019] 实施方式1.
[0020](电路断路器）
[0021] 首先，在对本实施方式的消弧用绝缘材料成型体的详细内容进行说明之前，参照 图1~图5，对本实施方式的电路断路器进行说明。
[0022] 图1(a)是示意地表示本实施方式所涉及的电路断路器的消弧装置的断开时的情 况的正视图，图1(b)是示意性地表示包含沿图1(a)的lb - lb的截面的消弧装置的断开时的 情况的侧视图。在图1 (a)以及图1 (b)中，可动触点2设置在可动接触件1的固定接触件3侧， 在固定接触件3的一端且与可动触点2对应的位置设有固定触点4。而且，以夹着可动触点2 和固定触点4之间的空间的方式设有2片消弧用绝缘材料成型体5。
[0023] 本实施方式所涉及的电路断路器在图1(a)以及图1(b)中，暴露于在可动触点2和 固定触点4之间产生的电弧中的部分处设有消弧用绝缘材料成型体5。消弧用绝缘材料成型 体5由包含大于或等于50质量％的后述的交联聚合物的材料构成。
[0024] 下面，对电路断路器的动作进行说明。在图1(a)以及图1(b)中，是通过开闭机构部 (参照图3以及图4)动作，而可动接触件1转动，从而可动触点2和固定触点4接触或分离的结 构。通过使触点之间接触，从而电力从电源供给到负载。为了确保通电的可靠性，可动触点2 被以规定的接触压力按压到固定触点4上。
[0025] 如果发生短路事故等，在电路中流过较大的过电流，则可动触点2和固定触点4之 间的接触面的电磁斥力变得非常强。由于克服了施加在上述可动触点2上的接触压力，因此 可动接触件1转动，可动触点2和固定触点4分离，此外，利用开闭机构部以及跳闸装置的动 作，随着固定触点4和可动触点2的分离距离增大，电弧电阻增大，从而电弧电压上升。
[0026] 在如上所述的断开动作期间，在可动触点2和固定触点4之间，利用电弧在短时间、 即数毫秒中产生大量的能量(energy)。此时，在消弧装置的侧面设置的消弧用绝缘材料成 型体由于暴露在电弧中而产生分解气体，电弧由于所产生的分解气体而被冷却、消弧。 [0027]此外，图2是将作为消弧装置的金属制的具有U字型或V字型的切口部7的多个消弧 板6以一定间隔层叠而得到的电路断路器的消弧装置部分的斜视图。在可动触点2和固定触 点4之间产生的电弧8受到向消弧板6的方向的磁力拉拽而伸长，因此电弧电压进一步上升。 此外，通过进入包含消弧板6的消弧装置100,从而使过电流限流，对电弧进行消弧，将电路 断开。此时，消弧用绝缘材料成型体5利用其分解气体将在可动触点2和固定触点4之间产生 的电弧拉长，并压入包含消弧板6的消弧装置100中，从而起到促进电弧的消弧的作用。
[0028] 对于上述电路断路器进一步详细地说明。图3以及图4是本实施方式的电路断路器 的一个例子的示意性的剖视图，图3表示出电路断路器的接触时(接通状态），图4是图3中所 示的电路断路器的一部分，表示出电路断路器的断开时(断开状态）。在图3以及图4中，电路 断路器具有由铜等导体构成的可动接触件1、在可动接触件1的一端固定的可动触点2、与可 动触点2接近/分离的固定触点4、固接有固定触点4的由铜等导体构成的固定接触件3、以及 在固定接触件3的另一端部配置的电源侧的端子部9,该电路断路器从外部电源连接配线。
[0029] 消弧装置100部分的消弧板6彼此隔着空隙而层叠排列。消弧装置100由对在可动 触点2和固定触点4之间产生的电弧进行冷却以及消弧的由磁性体的金属构成的多个消弧 板6(电极板(grid))、在两侧保持电极板的消弧侧板11(在图3以及图4中，表示出消弧侧板 的单侧）、以及消弧用绝缘材料成型体5构成。消弧用绝缘材料成型体5以及消弧侧板11由绝 缘材料构成，消弧用绝缘材料成型体5包含后述的特定的材料。消弧用绝缘材料成型体5设 置在图4的状态下的可动触点2以及固定触点4之间，并设置为在从上面观察时使固定触点4 露出，覆盖暴露在电弧中的固定接触件3的其它大部分(参照图5(a)以及图5(b))。
[0030] 此外，在上述电路断路器例如设有转动可动接触件1而进行开闭驱动的开闭机构 部110、用于手动操作该开闭机构部110的手柄(handle)13、跳闸装置部120、以及负载侧的 端子部10等。罩部(cover) 14以及基座15对上述的各部件进行收容和/或固定，并构成框体 18的一部分。将端子部9与框体18内进行隔离的端板(endplate)17具有使由电弧导致的热 气体(hot-gas)排出的排气孔17a，插入安装在设置于基座15上的引导槽16中。
[0031] 消弧用绝缘材料成型体5以由该分解气体实现的电弧的消弧以及消弧装置（固定 触点以及可动触点之间的空间）内的绝缘屏蔽、以及由该分解气体的气体流实现的电弧向 消弧板6(消弧装置100)的感应为目的而设置。
[0032] 对于上述消弧用绝缘材料成型体5和接触件对(固定接触件3以及可动接触件1)的 配置关系，在图5(a)中表示接触件对的侧视图，在图5(b)中表示图5(a)的俯视图。在图5(a) 以及图5(b)中，消弧用绝缘材料成型体5在可动接触件1的可动触点2(未图示）以及固定接 触件3的固定触点4的接触件对附近设置，如图5(b)所示，设置为在从上面观察时使固定触 点4露出，并覆盖暴露在电弧中的固定接触件3的其它大部分。消弧用绝缘材料成型体5也起 到用于使电弧不向固定接触件3的除了固定触点4以外的部分移动的绝缘部件的作用。 [0033](消弧用绝缘材料成型体）
[0034] 本实施方式的消弧用绝缘材料成型体含有包含从至少1种烯类单体衍生的结构单 元的交联聚合物。相对于消弧用绝缘材料成型体的总质量，交联聚合物所占的质量比例大 于或等于50质量％ (小于或等于100质量％ )。更优选大于或等于60质量％，进一步优选大于 或等于70质量％。在交联聚合物占有的质量比例小于50质量％的情况下，具有消弧作用的 气体的产生量不足，电弧的断开效果降低。
[0035] 而且，上述的烯类单体包含至少1种交联环烯类单体。交联环烯类单体是包含具有 碳原子间双键的碳环构造的(环式的）脂肪族化合物中、在分子构造中具有多个碳原子间双 键的化合物。另外，交联环烯类单体只要包含碳环构造内的碳原子间双键，在分子构造中具 有多个碳原子间双键即可。
[0036] 通过使在分子构造中具有多个碳原子间双键的交联环烯类单体聚合，而得到交联 聚合物。另外，"交联"是指利用将单体聚合而形成三维网眼构造的状态。
[0037] 交联环烯类单体只要是包含具有碳原子间双键的碳环构造的脂肪族化合物中，在 分子构造中具有多个碳原子间双键的化合物即可，没有特别限定，但优选包含至少1种降冰 片烯(norbornene)类单体(具有多个碳原子间双键的降冰片烯类单体）。降冰片烯类单体是 在构造中包含降冰片烯骨架的化合物。通常，将降冰片烯形成为单体的聚降冰片烯 (polynorbornene)具有耐热性优异这样的特征，因此能够提供耐热性优异的交联聚合物。 [0038]作为降冰片烯类单体，能够使用以下述一般式（1 )表示的双环戊二烯 (dicyclopentadiene)、以下述一般式（2)表示的三环戊二稀（tricyclopentadiene)等具有 降冰片烯骨架的二烯(dien)类、以及它们的诱导体。在其中，考虑材料入手的容易性方面， 以及构筑反应系统这样的方面，能够尤其优选使用双环戊二烯、及其诱导体。
[0039] 【化学式1】
[0040] (1)
[0041 ]【化学式2】
[0042]
(2)
[0043] 作为能够在除了上述降冰片烯类单体以外使用的交联环烯类单体，能够列举出： 例如以下述一般式(3)表示的降冰片二稀(1101'1301'仙(116116)、环戊二稀(〇5^1(^61^3(116116)、 环己二稀(cyclohexadiene)、环庚二稀(cycloheptadiene)等化合物、以及它们的诱导体。
[0044] 【化学式3】
[0045] (3)
[0046] 这些交联环烯类单体的构造的一部分（例如氢）也可以用烷（alkyl)基、羟 (hydroxy)基、芳(aryl)基、芳烧(aralkyl)基、环烧(cycloalkyl)基、羧(carboxy)基等置换 基置换。此外，这些交联环烯类单体可以单独使用1种，也可以将大于或等于2种组合而使 用。
[0047]交联聚合物通过使包含如上述所述的交联环烯类单体的烯类单体利用加热处理 聚合而得到。
[0048] 在用于形成交联聚合物的烯类单体中，可以将能够与交联环烯类单体共聚合的其 它的稀类单体作为共聚单体(comonomer)而使用。在该情况下，优选将稀类单体总量中的交 联环烯类单体的比例设定为大于或等于50摩尔％。在交联环烯类单体的比例小于上述的50 摩尔％的情况下，由于经过聚合过程而形成的交联聚合物的交联密度降低，因而有时耐热 性和强度降低。
[0049] 作为共聚单体(能够与交联环烯类单体共聚合的其它的烯类单体），能够列举出例 如环丁稀(cyclobutene )、环戊稀（cyclopentene )、环庚稀(cycloheptene)等。这些共聚单 体的构造的一部分（例如氢）也可以用烷基、羟基、芳基、芳烷基、环烷基、羧基等置换基置 换。此外，这些共聚单体可以单独使用1种，也可以将大于或等于2种组合而使用。
[0050] 此外，在由包含交联环烯类单体的烯类单体形成其交联聚合物的过程中，能够使 用聚合催化剂。作为聚合催化剂，能够列举出例如元素周期表上第4~8族的过渡金属的卡 宾络合物。作为具体的聚合催化剂，能够列举出例如对钼(molybdenum)、妈(tungsten)等卤 (halogen)化物、和烷基错（arkylaluminum)、烷基锡（arky It in)、烷基锂(arky lithium)等 有机金属还原剂进行组合而得到的催化剂、或者I了 (ruthenium)的卡宾(carbene)络合物化 合物。
[0051] 聚合催化剂的添加量能够在烯类单体的聚合反应发生的范围内自由选择，优选相 对于1摩尔烯类单体(包含交联环烯类单体的烯类单体），聚合催化剂中的过渡金属原子数 是如大于或等于1 X 10-7摩尔而小于或等于1 X 10-4所述的范围内的量。在聚合催化剂的添 加量比所述范围小的情况下，有时聚合反应无法充分进行，在固化加热后的成型体中未反 应单体残留，固化成型体的强度、耐热性受损。此外，在聚合催化剂的添加量比所述范围多 的情况下，有时固化速度会由于过度的催化剂反应而过度上升，成型性受损。
[0052] 本实施方式所涉及的消弧用绝缘材料成型体也可以还含有至少1种无机填料。优 选无机填料由玻璃(glass)纤维、无机矿物、陶瓷(cerami c)纤维以及金属氢氧化物的至少 一种构成。
[0053] 无机填料的填充率(无机填料的质量相对于消弧用绝缘材料成型体的总质量的比 例）需要设为小于50质量％，优选大于或等于0质量％而小于30质量％。在无机填料的填充 比例大于或等于50质量％的情况下，交联聚合物的含有量小于50质量％，因此利用电弧暴 露而生成的分解气体的产生量不足，电弧的断开效果降低。
[0054] 在本实施方式中，在向消弧用绝缘材料成型体中填充从玻璃纤维、无机矿物以及 陶瓷纤维选择出的无机填料的情况下，能够得到提高消弧用绝缘材料成型体的机械强度以 及耐热性的效果。
[0055] 作为无机矿物，能够使用包含氧化钛(titanium)、滑石(talc)、碳酸^(calcium)、 钙娃石(wallastonite)、钛酸钾(potassium)、合成矿物等的公知矿物类。作为陶瓷纤维，能 够列举出例如氧化铝(alumina)纤维、硅酸铝(alumina - silica)纤维等。
[0056] 从玻璃纤维、无机矿物以及陶瓷纤维选择的无机填料只要可以在交联聚合物内均 匀地分散即可，能够无需对其形状和尺寸（size)进行限定而使用。考虑机械强度的提高方 面，优选从玻璃纤维、无机矿物以及陶瓷纤维选择的无机填料的形状是纤维状、鳞片状以及 针状的任意者。
[0057] 此外，在向本实施方式所涉及的消弧用绝缘材料成型体填充金属氢氧化物作为无 机填料的情况下，由于金属氢氧化物的脱水吸热反应、或者从金属氢氧化物产生的水蒸气 成分的作用，有可能赋予阻燃效果和消弧性能提高效果。
[0058]作为金属氢氧化物，能够列举出例如氢氧化铝以及氢氧化镁(magnesium)。金属氢 氧化物只要可以在交联聚合物内均匀地分散即可，能够无需对其形状和尺寸进行限定而使 用。
[0059] 这些无机填料可以单独使用1种，也可以组合多种而使用。此外，对这些无机填料， 也可以进行表面处理，以达到改善与树脂的紧贴性或防止偏移的目的。
[0060] 此外，能够在本实施方式所涉及的消弧用绝缘材料成型体中，在不损害本实施方 式的效果的范围内，添加阻燃剂、阻燃助剂、抗氧化剂、稳定剂、着色剂等公知的添加剂。
[0061] 作为本实施方式所涉及的消弧用绝缘材料成型体的制造方法，没有特别限定，能 够用注塑成型法、反应注塑成型法、铸造法、模压成型法、传递(transfer)成型法等本技术 领域中公知的方法进行。
[0062] 包含交联环烯类单体的烯类单体的加热处理只要是该烯类单体的聚合交联反应 能够进行的条件即可，能够在交联聚合物不发生热分解的范围内，对其温度、气氛、时间进 行自由设定。
[0063] 在本实施方式中，能够只用加热处理制造出成为消弧用绝缘材料成型体的材料 的、具有三维网眼构造的交联聚合物，因此能够用简单的设备和工艺提供耐热性、强度以及 电弧消弧性能优异的消弧用绝缘材料成型体。
[0064] 因此，通过使用本实施方式的消弧用绝缘材料成型体，能够用低成本(cost)提供 出断开性能优异的电路断路器。
[0065] 此外，本实施方式的消弧用绝缘材料成型体将交联聚合物设为主要成分，因此在 断路器使用时，即使周围温度上升也不会软化，能够保持其物理性状和机械强度。
[0066] 此外，交联聚合物作为主要构成元素具有由碳和氢构成的树脂结构，在树脂结构 内不具有芳香环。因此，本实施方式的消弧用绝缘材料成型体能够在其分解过程中产生较 多地包含氢气、水蒸气的断开效果较好的消弧气体。因此，本实施方式的消弧用绝缘材料成 型体电弧消弧性能优异。此外，由于能够抑制由热分解时的游离碳产生而导致的绝缘不良， 因此本实施方式的消弧用绝缘材料成型体绝缘性能也优异。
[0067]实施方式2.
[0068] 本实施方式所涉及的消弧用绝缘材料成型体还含有有机填料这点与实施方式1不 同。除此以外的点与实施方式1相同，因此省略重复的说明。
[0069] 有机填料由至少1种脂肪烃类橡胶(rubber)构成。作为脂肪烃类橡胶，能够列举出 异戊二稀（isoprene)橡胶、丁二稀（butadien)橡胶、乙稀丙稀（ethylene - propylene)橡 胶、乙稀丙稀二稀（ethylene - propylene - dien)橡胶、丁基(butyl)橡胶等。脂肪经类橡胶 优选从乙烯丙烯橡胶以及乙烯丙烯二烯橡胶中选择。
[0070] 通过添加有机填料，从而能够得到下述效果，即，使消弧用绝缘材料成型体的冲击 强度(耐冲击性能)提高，防止由于断开时的消弧室内压上升、伴随着断开机构动作的冲击 负载而导致在成型体中产生裂纹或损坏。此外，能够将消弧用绝缘材料成型体的厚度设为 较薄，能够实现断路器主体的小型化。
[0071] 此外，这些脂肪烃类橡胶是将不包含芳香环的脂肪烃作为结构单元的橡胶材料。 因此，在有机填料(脂肪烃类橡胶)通过电弧暴露而被热分解时，能够无需在消弧用绝缘材 料成型体的表面析出游离碳，保持表面绝缘性，得到抑制断开性能的降低的效果。
[0072] 此外，乙烯丙烯橡胶以及乙烯丙烯二烯橡胶即使在脂肪烃类橡胶中，也是尤其具 有耐热性优异的特性。因此，通过将这些材料作为有机填料填充到消弧用绝缘材料成型体 中，能够得到使消弧用绝缘材料成型体暴露在电弧中时的耐冲击性能进一步有效提高的效 果。
[0073] 优选有机填料的填充率(有机填料的质量相对于消弧用绝缘材料成型体的总质量 的比例）小于30质量％。在有机填料的填充率大于或等于30质量％的情况下，消弧用绝缘材 料成型体的弹性模量降低，可以成为相对于电弧暴露时的机械的负载而使成型体产生变形 等的原因。
[0074] 本实施方式所涉及的消弧用绝缘材料成型体也可以含有所述无机填料和所述有 机填料这两者。
[0075] 在消弧用绝缘材料成型体含有无机填料和有机填料这两者的情况下，在由无机填 料实现的机械强度以及耐热性的提高效果、阻燃性提高效果等的基础上，还可以同时得到 由有机填料实现的冲击强度提高效果。
[0076] 在该情况下，优选有机填料的填充率小于30质量％，无机填料以及有机填料的合 计的填充率(无机填料以及有机填料的合计的质量相对于消弧用绝缘材料成型体的总质量 的比例）小于50质量％。在有机填料的填充率大于或等于30质量％的情况下，消弧用绝缘材 料成型体的弹性模量降低，可以成为相对于电弧暴露时的机械的负载使成型体的变形等产 生的原因。此外，在无机填料以及有机填料的合计的填充率大于或等于50质量％的情况下， 交联聚合物的含有量小于50质量％，因此利用电弧暴露而生成的分解气体的产生量不足， 电弧的断开效果降低。
[0077]【实施例】
[0078] 下面，举出实施例进一步详细地说明本发明，但本发明不限定于此。
[0079] (实施例1~6、对比例1~4)
[0080] (材料组成）
[0081 ]在表1中，表示出实施例1~6以及对比例1~4的消弧用绝缘材料成型体的材料组 成。
[0082] 作为实施例1~6以及对比例1和4中的消弧用绝缘材料成型体的材料，使用含有包 含从交联环烯烃单体衍生的结构单元的交联聚合物的树脂。在表1中，表示出交联聚合物的 含有率(交联聚合物的质量相对于消弧用绝缘材料成型体的总质量的比例）、以及交联环烯 烃单体和共聚单体的摩尔(mole)分数(各单体的摩尔数相对于构成交联聚合物的单体的总 摩尔数的比例）。
[0083] 具体而言，在实施例1、2、4、5、6以及对比例1和4中，作为用于形成交联聚合物的烯 类单体，只使用作为交联环烯类单体的双环戊二烯。另一方面，在实施例3中，作为用于形成 交联聚合物的烯类单体，使用作为交联环烯类单体的双环戊二烯、和作为共聚单体的环丁 烯的混合物。
[0084] 此外，在实施例1~6以及对比例1和4中，作为烯类单体的聚合反应过程中的聚合 催化剂，使用将六氯化妈、作为还原剂的二乙基氯化错(diethyl aluminum chloride)组合 而得到的催化剂体系。
[0085]对比例2的消弧用绝缘材料成型体作为主成分使用高密度聚丙烯（"f'レテック" (SUNTECH)(注册商标）一HD J300"旭化成^^力少文"（CHEMICALS)(株）制）。高密度聚丙烯 是表示出热塑性的聚烯烃树脂的一种，在其分子构造中不具有芳香环。
[0086] 对比例3的消弧用绝缘材料成型体作为主成分使用甲阶(RES0L)型酚醛(PHENOL) 树脂歹彳卜P^^"（SUMILITE -RESIN)(注册商标）PR -51107"住友<一夕歹彳K' (BAKELITE)(株)制）。甲阶型酚醛树脂是热固性树脂的一种，在其分子构造中具有芳香环。
[0087] 在实施例2~4以及对比例1~3的消弧用绝缘材料成型体中，填充针状氧化钛(氢 氧化铝处理品:FTL -110"石原産業"（株)制)作为无机填料。无机填料的配合量(填充量)相 对于消弧用绝缘材料成型体的构成材料整体的比例如表1所示。
[0088] 在实施例5、对比例4的消弧用绝缘材料成型体中填充乙烯丙烯橡胶作为有机填 料。有机填料的填充率如表1所示。
[0089] 在实施例6的消弧用绝缘材料成型体中，填充氢氧化铝作为无机填料，填充乙烯-丙烯橡胶作为有机填料。无机填料的填充率以及有机填料的填充率如表1所示。
[0090] (制造方法）
[0091] 在实施例1中，在对包含双环戊二烯(交联性烯类单体)和聚合催化剂的混合物搅 拌后，注入模具内，并在150Γ下实施2小时的加热固化处理。由此，得到由具有从双环戊二 稀衍生的结构单元的交联聚合物(聚双环戊二稀)构成的纵向40mm、横向60mm、厚度1mm的消 弧用绝缘材料成型体。
[0092] 另外，在交联聚合物的构造中，包含如下述一般式(4)所示那样的从双环戊二烯衍 生的结构单元的重复构造。另外，在一般式（4)中的符号表示原子键合（atomic bonding)〇
[0093] 【化学式4】
(4)
[0094]
[0095] 在实施例2~4以及对比例1中，在对包含双环戊二烯(交联性烯类单体）、聚合催化 剂和针状氧化钛(无机填料）的混合物搅拌后，注入模具内，并在150°C下实施2小时的加热 固化处理。由此，得到包含具有从双环戊二烯衍生的结构单元的交联聚合物，纵向40mm、横 向60mm、厚度1mm的消弧用绝缘材料成型体。
[0096]在实施例5、对比例4中，在对包含双环戊二烯(交联性烯类单体）、聚合催化剂和乙 烯丙烯橡胶(有机填料)的混合物搅拌后，注入模具内，并在150°C下实施2小时的加热固化 处理。由此，得到包含具有从双环戊二烯衍生的结构单元的交联聚合物，纵向40mm、横向 60mm、厚度0.8mm的消弧用绝缘材料成型体。
[0097] 在实施例6中，在对包含双环戊二烯(交联性烯类单体）、聚合催化剂、氢氧化铝(无 机填料）、和乙烯丙烯橡胶(有机填料)的混合物搅拌后，注入模具内，并在150 °C下实施2小 时的加热固化处理。由此，得到包含具有从双环戊二烯衍生的结构单元的交联聚合物，纵向 40mm、横向60mm、厚度0.8mm的消弧用绝缘材料成型体。
[0098] 在对比例2中，在对高密度聚丙烯和针状氧化钛填料混炼颗粒化后，实施注塑成 型，得到纵向40mm、横向60mm、厚度1mm的消弧用绝缘材料成型体。
[0099] 在对比例3中，在对甲阶型酚醛树脂和针状氧化钛填料混合搅拌后，注入模具内， 在模具内，在150°C下进行2小时的加热固化处理，从而得到纵向40mm、横向60mm、厚度1mm的 消弧用绝缘材料成型体。
[0100]在如图3以及图4所示那样的电路断路器中，设置利用上述实施例1~6以及对比例 1~4得到的厚度1_或0.8_的消弧用绝缘材料成型体，并进行了过负载断开试验以及短路 断开试验。过负载断开试验以及短路断开试验的内容如下。
[0101] (过负载断开试验）
[0102] 本试验是对设置有消弧用绝缘材料成型体的电路断路器，在闭合状态下通电额定 电流的6倍的电流(例如在100A用电路断路器的情况下是600A)，使可动触点2和固定触点4 分离为触点分离距离L(可动触点2和固定触点4之间的距离)是15~25mm，而使电弧电流产 生，以使电弧电流的断开成功规定次数作为合格的试验。另外，作为本试验的条件，是在 AC690V/600A的条件下，如果成功断开12次，则合格。
[0103](短路断开试验）
[0104] 本试验是在闭合状态下通电10~100kA的过电流而使可动接触件分离，使电弧电 流产生，以该电弧电流的断开成功规定次数以及不发生损坏作为合格的试验。另外，作为本 试验的条件，以在AC440V/50kA的条件下，成功断开3次，并且在消弧用绝缘材料成型体5以 及电路断路器的框体18中不发生变形或损坏作为合格。
[0105] 【表1】
[0106]
[0107]实施例1~6在过负载试验以及短路断开试验这两者中，实现了规定次数的断开， 没有确认到短路断开试验后的消弧用绝缘材料成型体以及电路断路器的框体的变形或损 坏。此外，在短路断开试验后的消弧用绝缘材料成型体表面的观察结果中，观察不到向表面 的游离碳析出。
[0108] 在实施例5以及6中，由于将乙烯丙烯橡胶作为有机填料填充的效果，而消弧用绝 缘材料成型体的冲击强度提高，因此即使将成型体的板厚薄板化为〇.8_，仍然确认不到试 验后的消弧用绝缘材料成型体的变形、损坏。
[0109] 与此相对，在对比例1~4中，在任意一个试验中均未达到规定的断开次数，并在短 路断开试验后确认到消弧用绝缘材料成型体的变形或损坏，不能满足规定的合格条件。
[0110] 对比例1在过负载试验以及短路断开试验这两者中，不能满足规定的断开次数。对 对比例1的过负载断开试验后的消弧用绝缘材料成型体进行观察的结果是，在其表面观察 到了无机填料的露出。在对比例1中，由于消弧用绝缘材料成型体中的交联聚合物占有的质 量比例小于50%，因此可以认为成为分解气体的产生源的树脂成分不足，不能实现规定次 数的断开。
[0111] 对比例2在短路断开试验后，确认到消弧用绝缘材料成型体的变形，短路断开试验 不合格。在对比例2中，作为消弧用绝缘材料成型体的主成分，使用表现出热塑性的高密度 聚丙烯，因此可以认为构成消弧室的消弧用绝缘材料成型体由于触点附近的温度上升而变 为软化的状态，并且由于之后的断开动作而产生的电弧热能，消弧室内压上升，消弧用绝缘 材料成型体发生变形。
[0112] 对比例3在过负载试验以及短路断开试验这两者中，不能满足规定的断开次数。对 短路断开试验后的对比例3的消弧用绝缘材料成型体进行观察的结果是，在表面确认到了 石墨(graphite)状的游离碳的析出。在对比例3中，从构成消弧用绝缘材料成型体的甲阶型 酚醛树脂结构中的芳香环衍生的碳原子在由电弧引起的热分解时，作为游离碳而在表面析 出，形成沿面放电路径，由此可以认为妨碍了电弧断开。
[0113] 对比例4在短路断开试验后确认到了消弧用绝缘材料成型体的变形，短路断开试 验不合格。在对比例4中，向消弧用绝缘材料成型体以35质量％的填充率填充乙烯丙烯橡胶 (有机填料），从而材料的弹性模量降低，因此可以认为在消弧室内压由于因断开动作产生 的电弧热能而上升时，消弧用绝缘材料成型体产生变形。
[0114] 从以上的结果可知，本发明的消弧用绝缘材料成型体耐热性、强度以及电弧消弧 性能优异。根据本发明，能够仅利用简单的热处理工艺得到如上所述的消弧用绝缘材料成 型体，因此能够廉价地提供断开性能优异的电路断路器。
[0115] 对本发明的实施方式进行了说明，但应当认为本次公开的实施方式在所有方面是 例示且非限制性的。本发明的范围意图包含由权利要求书所表示的、与权利要求书等同的 内容以及范围内的所有的变更。
【主权项】
1. 一种消弧用绝缘材料成型体，其特征在于， 含有大于或等于50质量％的交联聚合物，该交联聚合物包含从至少1种烯类单体衍生 的结构单元， 所述烯类单体含有至少1种交联环烯类单体，该交联环烯类单体是在含有具有碳原子 间双键的碳环构造的脂肪族化合物之中、在分子构造中具有多个碳原子间双键的化合物。2. 根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成型体，其中， 所述交联环烯类单体，包含至少1种降冰片烯类单体。3. 根据权利要求2所述的消弧用绝缘材料成型体，其中， 所述降冰片烯类单体是双环戊二烯。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的消弧用绝缘材料成型体，还含有至少1种无机填 料， 所述无机填料由玻璃纤维、无机矿物、陶瓷纤维以及金属氢氧化物的至少一种构成。5. 根据权利要求1至3中任一项所述的消弧用绝缘材料成型体，还含有有机填料， 所述有机填料由至少1种脂肪烃类橡胶构成， 所述有机填料的填充率小于30质量％。6. 根据权利要求5所述的消弧用绝缘材料成型体，其中， 所述脂肪烃类橡胶从乙烯丙烯橡胶以及乙烯丙烯二烯橡胶中选择。7. -种电路断路器，其具有： 固定接触件，其具有固定触点；可动接触件，其具有可动触点;开闭机构部，其使所述可 动接触件动作；以及消弧用绝缘材料成型体，其配置于能够暴露在所述固定触点以及所述 可动触点分离时产生的电弧中的位置， 在该电路断路器中， 所述消弧用绝缘材料成型体是权利要求1所述的消弧用绝缘材料成型体。
【文档编号】C08K3/22GK106009456SQ201610178365
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】桧座秀, 桧座秀一, 久保树, 久保一树
【申请人】三菱电机株式会社